KR20170076608A - 복수의 하이브리드 모바일 요소들을 컴퓨터 시스템과 인터페이싱하기 위한 하이브리드 모바일 요소, 방법 및 디바이스, 및 가상현실 또는 증강현실 시스템을 위한 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 복수의 모바일 요소들을 컴퓨터 시스템과 인터페이싱하기 위한 디바이스용 하이브리드 모바일 요소를 목적으로 하며, 상기 하이브리드 모바일 요소는 적어도 하나의 위치파악용 모듈을 포함하고, 상기 위치파악용 모듈은:
- 상기 위치파악용 모듈의 위치를 결정할 수 있게 하는 전자기 신호를 방출하기 위한 수단들; 및,
- 작동 신호를 수신하고, 상기 작동 신호의 적어도 하나의 정보에 따라 상기 전자기 신호를 방출하기 위한 수단들을 작동하기 위한 수단들
을 포함하고;
상기 하이브리드 모바일 요소는 추가적으로:
- 상기 위치파악용 모듈에 결속된 관성 유닛; 및
- 상기 관성 유닛의 이동과 연관된 데이터를 전송하기 위하여, 상기 디바이스와 통신하는 수단들
을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

복수의 하이브리드 모바일 요소들을 컴퓨터 시스템과 인터페이싱하기 위한 하이브리드 모바일 요소, 방법 및 디바이스, 및 가상현실 또는 증강현실 시스템을 위한 어셈블리{HYBRID MOBILE ELEMENT, METHOD AND DEVICE FOR INTERFACING A PLURALITY OF HYBRID MOBILE ELEMENTS WITH A COMPUTER SYSTEM, AND ASSEMBLY FOR VIRTUAL OR AUGMENTED REALITY SYSTEM}

본 발명은, 특히 지능형 그라운드(intelligent ground) 분야에서, 컴퓨터 시스템에 의한 모바일 요소들의 위치파악에 관한 것이다. 본 발명은 특히 가상현실 또는 증강현실의 분야에서 응용된다. 본 발명은 더 구체적으로 복수의 하이브리드 모바일 요소들을 컴퓨터 시스템과 인터페이싱하기 위한 하이브리드 모바일 요소, 디바이스 및 방법에 관한 것이다.

수많은 상황에서, 컴퓨터 시스템이 모바일 요소들의 로케이션(예를 들어, 위치, 배향, 높이)을 검출하고 그에 따라 그 컴퓨터 시스템이 반응할 수 있게 하고, 그 모바일 요소들을 컴퓨터 시스템의 인터페이스로서 사용할 수 있게 하는 것이 필요할 수 있다.

본 발명은 예를 들어 인간 사용자들 또는 로봇들이 소지한 모바일 요소들을 검출하는 것에 특히 관심을 둔다. 그 사용자들은 예를 들어 플레이 그라운드, 또는 건물 내부에서 이동할 수 있다. 나아가, 그 사용자들은 폭넓은 움직임을 실행할 수 있으며, 이는 특정한 제약, 특히 위치 추적의 측면에서 제약을 부과할 수 있다.

폭넓은 이동의 연속적 추적을 가능하게 하는 위치파악 시스템들이 존재한다.

한 솔루션은 관성 유닛을 사용하는 것으로 구성되는데, 그 관성 유닛은 모바일 요소의 운동 파라미터들을 측정할 수 있게 하는 센서들(예를 들어 자이로스코프 및 가속도계, 자력계)의 어셈블리로서 정의된다. 그러나 일상적으로는, 예를 들어 고려되는 모바일 요소의 속도 및 위치를 추정하는 동안, 회전 및 가속 측정에 영향을 주고(예를 들어, 바이어스, 노이즈, 스케일 팩터, 비선형성), 편차를 유발하는 에러들로 인하여, 기능은 이상적 방정식과 차이가 난다. 마찬가지로, 모바일 요소가 받는 쇼크들도 관성 유닛의 측정에 중대한 에러들을 유발할 수 있다.

따라서, 그러한 솔루션은, 예를 들어 가상현실 또는 증강현실 애플리케이션들과 같이, 지속시간이 수 분, 나아가 수 초를 초과하는 애플리케이션들에는 적용되지 않는다.

그러한 편차로 불편을 겪지 않는 다른 솔루션은, 위성이 표시하는 위치와 실제 공지된 위치들 사이의 격차를 수신기에 전송하는 고정기준국의 네트워크를 사용하는 정밀 GPS(Differential Global Positioning System)에 의한 위치파악이다. 그 경우 수신기는 위성에 의해 측정된 의사 거리(pseudo-distance)와 실제 의사거리 사이의 차이를 수신하고 따라서 그 자체의 측정을 보정 할 수 있다.

그러나 그 위치파악 유형은 건물 내부에 위치한 모바일 요소들의 위치파악에 적용되지는 않는다. 나아가, 정밀 GPS의 정확도는 십여 센티미터 단위이고, 이는 어떤 애플리케이션들, 특히 가상현실 또는 증강현실 애플리케이션에 대하여는 불충분할 수 있다. 나아가, 그 기술은 위치 측정을 왜곡할 수 있는 금속 물질의 존재에 매우 민감하다.

특히 지상 삼각측량에 의해 작동하는 다른 위치파악 기술로서, 건물 내부에서 요소들의 위치파악을 허용하는, 예를 들어 UWB(Ultra Wide Band) 또는 iBeacon이 있다. 원칙적으로, 그 기술들은 환경, 예를 들어 건물 내부에 분포한 수신기들에 의해 캡처된 데이터를 송출할 수 있는 태그들을 부착한 모바일의 위치파악을 위하여 사용된다. 그 수신기들은 신호의 전파 시간을 측정함으로써 태그들을 각각 이격하는 거리를 측정하고, 이로써 시스템이 삼각측량에 의하여 모바일의 위치를 계산할 수 있게 한다.

그 기술들은 태그의 캘리브레이션을 필요로 한다는 단점이 있다. 나아가, 삼각측량에 의해 계산된 위치의 정확도는 약 15cm이며, 이는 예를 들어 가상현실 또는 증강현실 애플리케이션들과 같은 어떤 애플리케이션에 대하여는 불충분할 수 있다. 그 외에, 사용된 삼각측량법들은 시스템 정체 문제들이 즉시 발견되어, 복수의 요소의 위치파악에는 거의 적용되지 않는다. 그 기술들은 또한, 다중 전파 경로로 인하여 위치 측정을 심각하게 교란하게 되는 금속 요소들(예를 들어 금속 구조를 갖는 파티션들, 금속 빔(beam) 또는 금속 캐비닛)의 존재에 민감하다. 그 금속 요소들의 존재는 위치의 최종 계산의 정확도를 매우 감소시킨다(1m 초과의 정확도).

가상현실 및 증강현실 애플리케이션의 특정 분야에는, 광학적 수단, 특히 카메라에 기초한 위치파악 솔루션이 존재한다.

그러나 그 솔루션들은 종종 매우 비용이 많이 들고 따라서 일반 대중이 적용하기에는 비현실적인 특정한 설비들(예를 들어 주변에 배치할 LED 레일, 실시간 이미지 분석을 위한 계산 수단을 때때로 부착한 다수의 카메라, 또는 카메라의 위치 계산을 허용하는 적외선 타깃 점멸기(constellation))을 요구한다. 나아가, 그 솔루션들은 특히 모바일 요소들이 이동하는 환경에 민감하고, 특히 예를 들어 연기, 안개, 또는 약한 조도에 의해 저하될 수 있는 환경의 가시적 품질에 민감하다. 그 솔루션들은 또한, 물리적 장애물들에 의한, 전형적으로 다른 모바일 요소들에 의한 광학적 수단들의 매스킹(masking)에 민감하고, 따라서 복수의 모바일 요소를 시간에 따라 모니터링하는 것에 거의 적용되지 않는다.

본 발명은 전술된 문제들 중 적어도 하나가 해결될 수 있게 한다.

따라서 본 발명은 복수의 하이브리드 모바일 요소들을 컴퓨터 시스템과 인터페이싱하기 위한 디바이스용 하이브리드 모바일 요소를 목적으로 하며, 상기 하이브리드 모바일 요소는 적어도 하나의 위치파악 모듈을 포함하고, 상기 위치파악 모듈은:

- 상기 위치파악 모듈의 위치를 계산(또는 결정)할 수 있게 하는 전자기 신호를 방출하는 수단들; 및,

- 작동 신호를 수신하기 위한, 그리고 상기 작동신호의 적어도 하나의 정보에 따라, 전자기 신호를 방출하기 위한 상기 수단들을 작동하기 위한 수단들

을 포함하고;

상기 하이브리드 모바일 요소는 그 외에:

- 상기 위치파악 모듈에 결속된 관성 유닛; 및,

- 상기 관성 유닛의 이동과 연관된 데이터를 전송하기 위하여, 상기 디바이스와 통신하는 수단들

을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명에 따른 하이브리드 모바일 요소는, 컴퓨터 시스템이 그 컴퓨터 시스템과 상호작용하기 위하여 사용될 수 있는 대다수의 모바일 요소들의 위치를 단순하고 효과적으로, 심지어 그 모바일 요소들의 일부 요소들이 일시적으로 인터페이싱 디바이스의 범위 밖에 있고 따라서 그것의 위치파악 모듈이 특정 순간에 신호를 전송할 수 없을 때에도, 결정할 수 있게 한다.

실제로, 주어진 위치파악 모듈에 결속된 관성 유닛을 사용함으로써, 그 위치파악 모듈이 위치 정보를 직접 계산할 수 있게 하는 신호를 방출할 수 없더라도, 그 관성 유닛의 이동 데이터 및 그 디바이스가 그 위치파악 모듈에 의해 방출된 신호를 수신할 수 있던 순간에 계산된 이전 위치 정보로부터 그 위치 정보를 계산하는 것이 가능하다. 그 유형의 계산은, 그것이 2가지 유형의 데이터, 즉 위치파악 모듈로부터 수신된 신호로부터 계산된 정보 및 그 모듈에 결속된 관성 유닛의 이동 데이터에 기반을 두고 있으므로 하이브리드 계산이라 통칭된다.

유리하게는, 관성 유닛의 이동 데이터로부터 유추될 수 있는 위치 정보들은 하이브리드 모바일 요소의 위치를 나타낼 수 있는데, 이는 그 하이브리드 모바일 요소가 관성 유닛에 대하여 고정되어(견고히 접속되어) 있기 때문이다.

나아가, 관성 유닛과 위치파악 모듈의 결합 사용은 관성 유닛의 데이터 편차 현상을 피할 수 있게 한다.

특정한 실시예에 따르면, 하이브리드 모바일 요소의 통신 수단들은 그 외에 상기 위치파악 모듈의 적어도 하나의 위치 정보를 수신하도록 구성된다. 예를 들어 그 위치 정보는 위치파악 모듈에 의해 방출된 전자기 신호로부터 디바이스에 의해 계산되었다.

특정한 실시예에 따르면, 위치의 하이브리드 계산은 하이브리드 모바일 요소의 위치에서 실행된다.

그 실시예에서, 하이브리드 모바일 요소는 그 외에 상기 위치파악 모듈의 새로운 위치정보를 수신된 위치 정보 및 관성 유닛의 이동 데이터로부터 하이브리드 계산하는 수단들을 더 포함한다.

통신 수단들은 따라서 그 외에 상기 위치파악 모듈의 상기 새로운 위치 정보를, 예를 들어 디바이스로 전송하도록 구성될 수 있다.

특정한 실시예에 따르면, 하이브리드 모바일 요소의 통신 수단들은 관성 유닛의 이동 데이터의 리타이밍 데이터를 수신하도록 구성되고 상기 리타이밍 데이터는 상기 위치파악 모듈이 방출한 전자기 신호로부터 계산된 위치 정보에 기반한다.

그 리타이밍 데이터는 예를 들어 주어진 순간에 위치파악 모듈이 방출한 전자기 신호로부터 디바이스에 의해 계산된 위치정보이다.

특정한 실시예에 따르면, 하이브리드 모바일 요소는 위치파악 모듈의 매 작동시에 관성 유닛의 이동 데이터를 리타이밍하도록 구성된다. 그 실시예에서, 위치파악 모듈이 방출한 전자기신호들로부터 디바이스에 의해 계산된 각각의 위치정보는 하이브리드 모바일 요소로 전송된다.

신호 방출 수단들은, 예를 들어 하이브리드 모바일 요소의 위치 및/또는 배향을 결정할 수 있게 하기 위하여, 작동시에 전자기장을 방출하는 솔레노이드를 포함한다. 변형으로서, 신호를 방출하는 수단들은 다른 모든 전자기장 방출 수단을 포함할 수 있다.

하이브리드 모바일 요소는 그 외에 위치파악 모듈의 구성요소들을 급전하기 위한 원격-급전 수단들을 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 하이브리드 모바일 요소는 인덕션에 의해 여기(excited)될 수 있는 적어도 하나의 솔레노이드를 포함할 수 있다. 하이브리드 모바일 요소는 다른 모든 원격-급전 수단, 예를 들어 Powercast(상표) 기술을 사용하는 안테나들을 포함할 수 있다.

하이브리드 모바일 요소는 배터리, 건전지 또는 콘덴서 등의 에너지 저장 수단을 포함할 수 있다.

본 발명은 또한 복수의 하이브리드 모바일 요소를 컴퓨터 시스템과 인터페이싱하기 위한 디바이스를 목적으로 하며, 그 디바이스는 검출 면을 포함하고, 이하 수단들을 포함하는 것을 특징으로 한다:

- 상기 복수의 하이브리드 모바일 요소들의 각각의 하이브리드 모바일 요소에 통합된 적어도 하나의 위치파악 모듈을 순차적으로 작동시키기 위한 수단들 - 단 하나의 위치파악 모듈이 주어진 순간에 작동될 수 있음 -;

- 상기 적어도 하나의 작동된 위치파악 모듈의 적어도 하나의 전자기 신호를 수신하기 위한 수단들;

- 상기 적어도 하나의 수신된 전자기 신호로부터, 상기 검출 면에 연관된 좌표 내에서, 적어도 하나의 위치 정보를 실시간으로 계산하기 위한 수단들 - 하이브리드 모바일 요소는 상기 작동된 위치파악 모듈을 포함함 -;

- 상기 적어도 하나의 위치파악 모듈의 작동시에 전자기 신호의 수신이 없을 때 상기 적어도 하나의 작동된 위치파악 모듈에 결속된 관성 유닛의 이동에 연관된 데이터를 수신하기 위한 통신 수단들; 및

- 실시간으로, 수신된 이동 데이터 및 계산된 위치 정보로부터, 상기 적어도 하나의 작동된 위치파악 모듈의 새로운 위치 정보를 하이브리드 계산하는 수단들.

특정한 실시예에 따르면, 디바이스의 통신 수단들은 그 외에:

- 수신된 전자기 신호로부터 계산된 위치 정보를 하이브리드 모바일 요소로 전송하기 위하여; 그리고

- 전송된 위치 정보로부터 하이브리드 모바일 요소에 의해 계산된 상기 새로운 위치 정보를 수신하기 위하여

구성된다.

특정한 실시예에 따르면, 디바이스의 통신 수단들은 관성 유닛의 이동 데이터의 리타이밍 데이터를 전송하기 위하여 구성되고, 상기 리타이밍 데이터는 수신된 전자기 신호로부터 계산된 위치 정보를 기반으로 한다.

그 리타이밍된 데이터는 예를 들어 주어진 순간에 위치파악 모듈이 방출한 전자기 신호들로부터 디바이스에 의해 계산된 위치 정보이다.

본 발명은 또한 전술한 바와 같은 복수의 디바이스들을 포함하는 디바이스를 목적으로 하며, 그 복수의 디바이스들의 하나의 디바이스는 복수의 디바이스들의 다른 디바이스들에 구현된 적어도 일부 수단들을 제어한다. 따라서 하이브리드 모바일 요소들이 그 상부에서 이동할 수 있는 표면의 크기를 증가시키는 것이 가능하다.

유리하게는, 적어도 하나의 위치파악 모듈을 순차적으로 작동시키기 위한 수단들은 위치파악 모듈의 식별자를 포함하는 고주파 신호를 방출하기 위한 수단들을 포함할 수 있을 것이다. 따라서 디바이스는 그것의 식별자에 따라 특정 위치파악 모듈을 용이하게 선택할 수 있을 것이다.

수신된 신호는 예를 들어 전자기장일 수 있을 것이다. 작동된 위치파악 모듈의 적어도 하나의 신호를 수신하기 위한 수단들은 또한 도체 루프들의 집합체로 형성된 도체 그리드(grid)를 포함할 수 있을 것이고, 그 디바이스는 그 경우 그 도체 루프들의 집합체의 각각의 도체 루프를 순차적으로 선택하기 위한 수단들을 포함할 수 있을 것이다. 따라서 수신된 신호들과 선택된 도체 루프들의 특성에 따라 위치파악 모듈의 위치를 결정하는 것이 가능할 것이다.

유리하게는, 그 디바이스는 또한 기생 신호들을 제거하기 위하여 수신된 신호를 필터링하는 수단들을 포함할 수 있을 것이다.

검출 면은 예를 들어 그 상부에 도체 그리드가 은 실크스크린 프린트에 의해 형성된 플라스틱 PET 면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도체 그리드는 은 입자를 포함하는 도체 잉크 젯을 사용하는 프린트에 의해 형성되었다.

변형으로서, 검출 면은 예를 들어 그 상부에 도체 그리드가 구리 트랙으로 형성된 플라스틱 PET 면을 포함할 수 있다. 다른 변형 예에 따르면, 도체 그리드는 전도성 와이어로 직조되어 형성된다.

또 다른 변형예에 따르면, 검출 면은 예를 들어 연성 또는 경성의 전자기 수신 PCB(Printed Circuit Board) 유형의 카드를 포함한다.

본 발명은 또한 복수의 하이브리드 모바일 요소를 컴퓨터 시스템과 인터페이싱하기 위한 방법을 목적으로 하며, 그 방법은 이하 단계들을 포함하는 것을 특징으로 한다:

- 상기 복수의 요소들 중 하나의 하이브리드 모바일 요소의 적어도 하나의 위치 정보를 수득하는 단계 - 상기 하이브리드 모바일 요소는 적어도 하나의 작동된 위치파악 모듈을 포함하고, 적어도 하나의 위치 정보는 하이브리드 모바일 요소에 통합된 상기 적어도 하나의 위치파악 모듈이 방출한 적어도 하나의 전자기 신호로부터 계산되고, 단 하나의 위치파악 모듈이 주어진 순간에 작동될 수 있음 -;

그 후, 상기 적어도 하나의 위치파악 모듈의 작동시에 전자기 신호의 추후 수신이 없을 때:

- 상기 작동된 적어도 하나의 위치파악 모듈에 결속된 관성 유닛의 이동과 연관된 데이터를 수득하는 단계; 및

- 실시간으로, 수득된 이동 데이터 및 수득된 위치 정보로부터, 상기 작동된 적어도 하나의 위치파악 모듈의 새로운 위치 정보를 하이브리드 계산하는 단계.

특정한 실시예에 따르면, 그 방법은 그 외에 관성 유닛의 이동 데이터의 리타이밍 단계를 더 포함한다.

그 데이터는 예를 들어 위치파악 모듈로부터 수신된 신호로부터 계산된 하나 또는 다수의 위치 정보들로부터 계산된다.

제1 실시예에 따르면, 그 방법은 그 외에 상기 수득된 위치 정보를 그 계산 일자와 함께 저장하는 단계를 더 포함하고, 상기 리타이밍 단계는 상기 저장된 위치 정보로부터 실행된다.

제2 실시예에 따르면, 그 방법은 그 외에 상기 적어도 하나의 작동된 위치파악 모듈에서 나온 전자기 신호의 수신이 없음을 표시하는 정보를 수신하는 단계를 더 포함한다.

그 제2 실시예에서, 그 방법은 그 외에 리타이밍 데이터를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 리타이밍 단계는 수신된 리타이밍 데이터로부터 실행된다.

그 제2 실시예에서, 그 방법은 그 외에, 계산된 새로운 위치 정보를 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.

따라서 하이브리드 모바일 요소 또는 디바이스는, 실시예들에 따르면, 리타이밍 데이터의 도움으로 관성 유닛의 이동 데이터를 리타이밍 할 수 있다. 따라서 관성 유닛을 장시간 사용할 때 또는 그 관성 유닛에 충격이 가해질 때 종종 관측되는 시간에 따른 편차 문제들을 피할 수 있다.

유리하게는, 그러한 방법은 그 외에 적어도 하나의 위치파악 모듈의 유효성을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있을 것이며, 위치파악 모듈의 순차적 작동 단계는 그 유효성 제어 단계에 응하여 실행된다. 따라서, 검출 면의 (전자기적) 범위 내에 위치한 하이브리드 모바일 요소들의 위치 및/또는 배향만이 결정될 것이다.

그러한 방법은 또한 위치파악 모듈의 유효성 또는 무효성 단계를 할당하는 단계를 포함할 수 있을 것이고, 유효성 또는 무효성 상태는 하나 또는 다수의 위치 정보에 따라 결정된다.

그 방법은 또한 복수의 수신기를 순차적으로 선택하는 단계를 포함할 수 있을 것이고, 상기 적어도 하나의 신호는 복수의 수신기들 중에서 선택된 적어도 하나의 수신기에서 수신된다. 따라서 수신된 전자기 신호들 및 선택된 수신기들의 특성에 따라 위치파악 모듈의 위치를 결정하는 것이 가능할 것이다.

본 발명은 또한 움직이는 사용자가 구비하도록 고안된 가상현실 또는 증강현실 시스템을 위한 어셈블리를 목적으로 하며, 상기 시스템은:

- 사용자가 소지하도록 적용된, 전술한 바와 같은 적어도 하나의 하이브리드 모바일 요소;

- 전술한 바와 같은 적어도 하나의 인터페이싱 디바이스;

- 사용자가 착용하도록 적용된 가상현실 또는 증강현실용 헬멧 - 상기 헬멧은 상기 하이브리드 모바일 요소 또는 상기 인터페이싱 디바이스에 접속되어 하이브리드 모바일 요소와 헬멧의 상대적 위치와 하이브리드 모바일 요소의 위치에 따라 헬멧의 위치를 추적 가능케 함 -

을 포함한다.

특정한 실시예에 따르면, 그 어셈블리는 그 외에 복수의 방향으로 자기장을 방출하는 수단들 및 그 방출 수단들이 방출한 상기 자기장을 수신하는 복수의 수단들을 포함하는 자기적 위치측정 시스템을 더 포함하고, 상기 자기적 위치측정 시스템은 상기 수신 수단에 의해 수신된 자기장으로부터, 방출 수단 상에 중심을 둔 좌표 내에서 적어도 하나의 수신 수단의 위치를 결정하도록 구성된다.

본 발명의 다른 장점, 목적 및 특성들은 첨부 도면을 참조하여 비한정적 예시로서 제공되는 이하 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1a 및 도 1b로 구성된 도 1은 본 발명이 유리하게 실시될 수 있는 실시예의 개념을 개략적으로 도시한다.
도 2는 특정한 실시예에 따른 인터페이싱 디바이스의 예를 도시한다.
도 3a 및 도 3b로 구성된 도 3은 솔레노이드와 검출 면의 도체 루프 사이의 인덕션 커플링의 물리적 원리(도 3a), 및 도 2를 참조하여 명시된 바와 같은 시스템에 의해 수득된 측정으로부터, 주어진 축을 따라, 검출 면 상에 위치한 솔레노이드의 위치를 결정할 수 있게 하는 보간(interpolation) 메커니즘(도 3b)을 개략적으로 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따라 디바이스(도 4a) 및 하이브리드 모바일 요소(도 4b)에 의해 각각 실시되는 단계들을 도시하는 플로차트이다.
도 4c 및 도 4d는 본 발명의 제2 실시예에 따라 디바이스(도 4c) 및 하이브리드 모바일 요소(도 4d)에 의해 각각 실시되는 단계들을 도시하는 플로차트이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 특정한 실시예에 따라, 하이브리드 모바일 요소들의 위치가 결정될 수 있는 실시예 및 하이브리드 모바일 요소들의 위치와 배향이 결정될 수 있는 실시예를 각각 개략적으로 도시한다.
도 6은 도 2에 도시된 바와 같은 인터페이싱 디바이스로부터 위치가 결정될 수 있는 하이브리드 모바일 요소의 논리 블록을 개략적으로 도시한다.
도 7, 도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 하이브리드 모바일 요소들이 유리하게 사용될 수 있는 3개의 응용 예를 도시한다.

일반적으로, 본 발명은, 예를 들어 폭넓은 움직임을 실행할 가능성이 있는 사용자(또는 로봇)에 의해 소지되는, 공동으로 사용되는 하이브리드 모바일 요소들의 위치(가로좌표, 세로좌표, 높이) 및/또는 배향(헤딩(cap), 피치(pitch), 및/또는 롤링(rolling))을 결정하는 것을 목적으로 한다.

복수의 실제 물체들의 위치 및/또는 배향을, 특히 그 물체들을 컴퓨터 시스템의 인터페이스로서 사용할 수 있게 하는 게임판의 근방에 또는 게임판의 상부에 그 물체들이 위치할 때, 검출하기 위한 솔루션들이 존재한다. 예를 들어, 프랑스 특허 1057014호는 그러한 솔루션을 제안한다. 불행하게도 그 솔루션은 그 물체들이 검출 면의 검출 범위 내에 있을 때만, 예를 들어 그 검출 면에서 10여 센티미터 이내에 있을 때만 그러한 위치 정보들의 계산을 가능하게 한다.

이하에서, 검출기의 검출 범위는 공간 내에 한정된 구역으로서 정의되며, 그 구역은 그 구역 내에 위치한 방출기에 의해 방출되는 전자기장이 검출기에 의해 검출될 수 있는 구역이다. 따라서, 방출기가 검출기의 검출 범위를 벗어나면, 검출기는 방출기에 의해 방출되는 전자기장을 포착하지 못할 것이다.

따라서, 예를 들어 검출 면들의 어셈블리로 구성된 그라운드(지능형 그라운드로도 통칭) 상에서 이동하는 사용자가 소지한 하이브리드 모바일 요소는, 사용자(또는 로봇)의 움직임에 따라, 검출 면으로부터 현저히 멀어지고 그 검출 범위에서 벗어날 수 있으며, 그 결과 컴퓨터 시스템에 의한 그 하이브리드 모바일 요소의 추적이 연속 될 수 없다.

마찬가지로, 검출 면이, 예를 들어 비용 문제로 인하여, 건물의 일부만 커버할 때 하이브리드 모바일 요소의 위치 추적에서, 특히 그 하이브리드 모바일 요소를 소지한 사용자(또는 로봇)가 검출 면이 커버하지 않는 구역으로 진입할 때, 불연속성이 존재할 수 있다.

그러한 모바일 요소들의 추적을, 특히 폭넓은 움직임을 실행하는 하나 또는 다수의 사용자들(또는 로봇들)이 그 모바일 요소들을 소지할 때, 가능하게 하기 위하여, 본 발명은 자율적 기능이 이동 데이터를 수득할 수 있게 하는 관성 유닛에 결속된 적어도 하나의 위치파악용 모듈 및 검출 면과 통신하는 수단들(방출기-수신기)을 구비한 하이브리드 모바일 요소를 준비한다.

그러한 하이브리드 모바일 요소가 검출 면의 검출 범위 밖에 있을 때에도, 그것의 위치파악 모듈의 위치 정보가 그 위치파악 모듈에 결속된 관성 유닛의 이동 데이터로부터 수득 될 수 있다. 그러한 결정 방식은 위치 정보의 하이브리드 계산으로 통칭되는데, 이는 관성 유닛의 이동 데이터에 기반을 둔 동시에, 그 위치파악 모듈이 검출 범위 내에 있을 때 선행 계산된 위치 정보에 기반을 두기 때문이다.

본 발명의 범위 내에서, 하이브리드 계산에 대한 다수의 실시예가 고려된다.

제1 실시예에 따르면, 하이브리드 계산은 검출 면의 위치에서 실행된다. 그 실시예에서, 관성 유닛에 의해 측정된 이동 데이터는 통신 수단들을 통하여 검출 면으로 직접 전송된다. 그러면 새로운 위치 정보가 그 이동 데이터 및 선행 계산된 위치 정보로부터 검출 면에 의해 계산된다.

제2 실시예에 따르면, 하이브리드 계산은 하이브리드 모바일 요소의 위치에서 실행된다. 그 실시예에서, 검출 면은 선행 계산된 위치 정보를 하이브리드 모바일 요소로 전송한다. 그 위치 정보는 전형적으로 위치파악 모듈이 검출 면의 검출 범위 내에 있을 때 그 위치파악 모듈로부터 수신된 전자기 신호로부터 계산되었다. 그것은 예를 들어 하이브리드 모바일 요소가 검출 면의 범위를 나오기 전에 계산된 최종 위치에 대한 것이다. 그러면 하이브리드 모바일 요소는 수신된 위치 정보 및 관성 유닛에 의해 측정된 이동 데이터를 이용하여 새로운 위치 정보를 계산한다. 그 하이브리드 위치는 그 후 하이브리드 모바일 요소에 구비된 통신 수단들을 통하여 전송된다.

따라서, 관성 유닛의 자율 기능 덕분으로 수득된 이동 데이터는 하이브리드 모바일 요소의 위치 추적을, 모바일 요소에 통합된 위치파악 모듈이 일시적으로 검출 면의 검출 범위 밖으로 나갈 때도, 가능하게 한다.

나아가, 하이브리드 모바일 요소의 위치파악 모듈이 검출 면의 검출 범위 내에 있을 때, 위치파악 모듈의 위치 정보들의 신뢰성 있는 계산이 가능하고, 이는 연관된 관성 유닛의 이동 데이터를, 예를 들어 그 신뢰할 만한 위치 정보들에 기반한 리타이밍 데이터로써 리타이밍할 수 있게 한다.

도 1a 및 도 1b로 구성된 도 1은 본 발명이 실시될 수 있는 실시예의 개념을 개략적으로 도시한다. 본 발명의 응용은 그 도면에 도시된 실시예에 한정되지는 않는다. 본 발명에 따른 하이브리드 모바일 요소는 실제로 모든 유형의 물체(착용하는 옷, 로봇, 게임 패드, 등)에 구비될 수 있다.

특히, 도 1a 및 도 1b는 동일한 장면이지만 2개의 다른 순간을 도시한다.

그 장면에서, 그의 신발들(102, 103)만 도시된 사용자는 본 발명의 실시예에 따른 그라운드 요소(101)(또는 인터페이싱 디바이스) 상에 있다. 그 실시예에서는 인터페이싱 디바이스가 그라운드 요소이지만, 본 발명은 그라운드에 위치한 인터페이싱 디바이스에 한정되지는 않는다. 이하 그라운드 요소(101)를 참조하여 개시된 모든 것은 통상의 기술자가 용이하게 그라운드 이외의 것에 위치한, 예를 들어 측벽 또는 천장 상에 위치한 모든 인터페이싱 디바이스로 대체할 수 있다.

그라운드 요소(101)는 예를 들어 도 2를 참조하여 개시된 바와 같은 설비 모듈 및 검출 면을 포함한다. 그것의 구조로 인하여, 그 검출 면은 한정된 검출 범위, 예를 들어 10여 센티미터 단위의 검출 범위를 갖는다.

그라운드 요소(101)의 설비 모듈은 통신 수단들(방출기-수신기), 예를 들어 WIFI 또는 블루투스 유형의 무선 통신 모듈 또는 예를 들어 2.4 GHz의 ISM(Industrial, Scientific, Medical) 대역에서 통신하는 모듈을 포함한다. 그 통신 수단들은 그라운드 요소가 본 실시예들에 따른 하이브리드 모바일 요소들과 상호작용할 수 있게 한다.

예를 들어, 그 통신 수단들은, 도 2를 참조하여 개시된 바와 같이, 그것의 위치 계산에 유용한 전자기장을 방출하기 위하여, 하이브리드 모바일 요소의 위치파악 모듈을 작동시킬 수 있게 하는 라디오 발신기에 해당할 수 있다.

그라운드 요소(101)의 설비 모듈은 그 외에 중앙처리 유닛을 포함하는 계산 모듈을 더 포함한다. 그 처리 유닛은 예를 들어 상술한 통신 수단들을 제어한다.

그 실시예에서, 각각의 신발(102, 103)은 본 발명의 실시예들에 따른 하이브리드 모바일 요소(104, 105)를 각각 구비하고 있다. 물론, 본 발명은 2개의 하이브리드 모바일 요소에 한정되지 않으며 더 많은 수의 하이브리드 모바일 요소를 하나의 동일한 그라운드 요소(101)가 감당할 수 있다.

그 하이브리드 모바일 요소들은 도 5 및 도 6을 참조하여 개시된 바와 같은 적어도 하나의 위치파악 모듈을 각기 포함한다.

본 발명의 특정한 실시예들에 따르면, 하이브리드 모바일 요소들(104, 105)은 각 위치파악 모듈에 결속된 관성 유닛을 더 포함한다. 따라서 주어진 관성 유닛은 접속되는 위치파악 모듈에 대하여 고정된다.

그러한 관성 유닛은 예를 들어 하나 또는 다수의 가속도계, 하나 또는 다수의 자력계, 및/또는 하나 또는 다수의 자이로스코프를 포함한다. 따라서, 관성 유닛은 예를 들어 주어진 순간에 어떤 축의 둘레로 회전하는 속도, 주어진 순간에 어떤 축을 따른 가속, 또는 주어진 순간의 자기장 방향의 추정 등과 같은 이동 데이터를 수득할 수 있게 한다.

계속 본 발명의 특정한 실시예들에 따르면, 하이브리드 모바일 요소들(104, 105)은 WIFI 또는 블루투스 유형의 무선 통신 수단들 또는 예를 들어 2.4 GHz의 ISM(Industrial, Scientific, Medical) 대역에서 통신하는 통신 수단들(도시되지 않음)을 포함한다. 그 통신 수단들은 하이브리드 모바일 요소들이 그라운드 요소(101)에 해당하는 통신 수단들과 상호작용할 수 있게 한다.

예를 들어, 그 통신 수단들은 도 6을 참조하여 개시된 바와 같은, 작동 명령을 송신/수신하는 라디오 검출기에 해당할 수 있다.

변형으로서, 분리된 수단들에 관한 것일 수 있다. 예를 들어 관성 유닛은 그 통신 수단들을 포함할 수 있다.

사용자의 신발들(102, 103)이 도 1a에 도시된 바와 같이 그라운드 요소(101) 상에 놓여있을 때, 그 신발들에 장착된 하이브리드 모바일 요소들(104, 105)은 그라운드 요소(101)의 검출 범위 내에 있다.

따라서 하이브리드 모바일 요소들(104, 105)의 위치파악 모듈들을 순차적으로 작동시키는 것이 가능하고, 도 3을 참조하여 개시된 바와 같이, 그 위치파악 모듈들로부터 수신한 신호들(자기장)에 기반을 둔 계산 단계를 실행함으로써 그들 각각의 위치를 결정하는 것이 가능하다.

반면에, 사용자가 그의 신발들 중 하나를, 예를 들어 신발(102)을 도 1b에 도시된 바와 같이 이동시킬 때, 그 신발에 장착된 하이브리드 모바일 요소(104)는 그라운드 요소(101)의 검출 범위에서 벗어날 수 있다.

도 1b의 경우에서와 같이 하이브리드 모바일 요소가 그라운드 요소의 검출 범위에서 벗어날 때, 그 그라운드 요소는 작동된 위치파악 모듈에 의해 방출된 신호(자기장)를 수신할 수 없으며, 따라서 그 그라운드 요소로부터 그 모듈의 위치를 결정할 수 없다.

하이브리드 모바일 요소가 검출 범위를 벗어나는 다른 상황들이 존재하는데, 예를 들어 하나의 부품이 하나 또는 다수의 상기 그라운드 요소(101)와 같은 그라운드(지능형 그라운드) 요소들을 구비하여 불연속적으로 그라운드 면을 커버하는 상황이다. 그 경우, 사용자가 그라운드 요소를 구비하지 않은 면 상에 있을 때, 그 사용자가 소지한 하이브리드 모바일 요소는 거의 체계적으로, 방안에 구비된 그라운드 요소들의 범위 밖에 있게 될 수 있다.

본 발명에 따른 하이브리드 모바일 요소는 그러한 상황이 발생하더라도 유리하게 그라운드 요소(101)가 그 하이브리드 모바일 요소의 위치 추적을 놓치지 않게 할 수 있다.

실제로, 전술한 바와 같이, 하이브리드 모바일 요소는 위치파악 모듈에 결속된 관성 유닛을 포함하고, 그 결과 그 위치파악 모듈의 이동이 관성 유닛에 의하여 자율적으로 측정될 수 있다.

하이브리드 모바일 요소의 통신 수단들은 그라운드 요소(101)의 검출 범위 내에 놓이지 않으며, 이로써 하이브리드 모바일 요소가 범위 밖에 있을 때 관성 유닛의 이동 데이터를 그라운드 요소(101)로 그것을 이용하여 전송할 수 있게 한다.

그 수신된 데이터로부터, 그라운드 요소(101)는 작동된 위치파악 모듈에 의해 방출된 전자기 신호가 수신될 수 없었던 하이브리드 모바일 요소의 위치를, 도 4를 참조하여 개시된 바와 같은 수신된 데이터에 기반을 둔 하이브리드 계산 단계를 실행함으로써 계산할 수 있다.

변형으로서, 하이브리드 모바일 요소의 통신 수단들은, 위치파악 모듈이 그라운드 요소의 검출 범위 내에 있던 순간에 위치파악 모듈에 의해 방출된 신호로부터 이전에 계산된 위치 정보를 그라운드 요소로부터 수신할 수 있게 한다.

그 위치 정보 및 관성 유닛의 이동 데이터로부터, 하이브리드 모바일 요소는 접속된 위치파악 모듈의 위치를, 도 4를 참조하여 개시된 바와 같은, 수신된 데이터에 기반을 둔 하이브리드 계산 단계를 실행함으로써 계산한다.

도 2는 특정한 실시예에 따른 인터페이싱 디바이스의 일례를 도시한다.

그라운드 요소 또는 인터페이싱 디바이스는 여기서는 도체 그리드를 구성하는 행과 열의 형태로 된 격자로 구성된 검출 면(210)을 포함한다. 그 도체 그리드는 2개의 수직축을 따라 도체 루프들의 어셈블리를 포함한다. 각각의 루프는 검출 면 상에 위치한 솔레노이드(위치 및/또는 배향이 계산되어야 하는 하이브리드 모바일 요소에 속한)에 의해 유도된 전류 또는 전압의 강도를 측정할 수 있게 하는 센서이다.

유리하게는, 검출 면은 은 실크스크린 프린트에 의해 도체 그리드가 그 상부에 형성된 플라스틱 PET 면일 수 있다. 예를 들어, 도체 그리드는 은 입자를 함유하는 도체 잉크 젯을 사용하는 인쇄에 의해 형성되었다. 변형으로서, 검출 면은 예를 들어 구리 트랙으로써 도체 그리드가 그 상부에 형성된 플라스틱 PET 면이다. 다른 가능성에 따르면, 도체 그리드는 도선 직조로 형성된다.

변형으로서, 검출 면은 연성 또는 경성이 전자기 수신용 PCB(Printed Circuit Board) 유형의 카드일 수 있다.

예시로서, 여기서 솔레노이드는 (211) 위치에, 즉 하나의 단부는 접지되고 나머지 단부는 위치 계산을 위해 사용되는 전자 소자들에 연결되는 루프들(212, 213)의 교차점에 위치하는 것으로 가정된다. 위치(211)에 자리한 솔레노이드에 급전될 때 그 솔레노이드는, 분석될 수 있고 다른 루프들에서 유도된 전류와 비교될 수 있는 유도 전류를 루프들(212, 213) 내에 발생한다. 따라서 솔레노이드와 그리드의 유도 커플링 및 유도 전류 측정에 의하여 솔레노이드의 위치를 결정하는 것이 가능하다.

멀티플렉서들(214, 215)은 그리드의 각각의 2개의 축의 각 루프, 즉 여기서는 수직 루프 및 수평 루프 각각에 연결된다. 멀티플렉서(214, 215)의 출력은 자동 이득 제어기들(CAG)(221, 222) 및 그라운드 요소(101)의 설비 모듈의 모듈(220)에 각각 접속되어 있다.

자동 이득 제어기들(221, 222)의 출력 신호들은 우선적으로 복조기들(223, 224)에서 각기 복조된다. 복조는 솔레노이드에 의해 방출된 고정 주파수의 다중 교류(AC: Alternating Current) 성분의 고유 보충 정현파에 비례하는 연속 신호(DC, Direct Current(직류))를 생성한다.

흔히 구현되는 개략도에 따르면, 그라운드 요소(101)의 설비 모듈의, 여기서는 (230)으로 참조된 계산 모듈이 루프들을 순차적으로 실행하기 위하여, 즉 루프(n) 다음에 루프(n+1)을 작동하기 위하여, 멀티플렉서들(214, 215)을 조정한다. 최종 루프에 도달할 때, 프로세서는 새로운 사이클을 개시하고 제1 루프의 작동을 조정한다.

대역-통과 필터는 유리하게는 각각의 자동 이득 제어기(221, 222) 내에서 신호의 원치않는 고조파 및 전자기적 잡음을 제거하기 위하여 구현된다. 그 필터링은 각각 복조기(223, 224) 내에서 복조된 후 아날로그/디지털 컨버터(CAN)(225, 226)에서 디지털화된, 멀티플렉서(214, 215)에서 나온 신호들의 측정을 리파인(refine) 할 수 있게 한다.

수득된 디지털 값들은 저장되기 위하여 계산 모듈의 중앙처리유닛(CPU)(230)으로 전송된다. 도시된 바와 같이, 중앙처리유닛(230)은 복조기들(223, 224)을 제어한다.

값들이 저장된 후 중앙처리유닛은 후속 루프들로부터 나오는 신호들의 디지털화를 실행하기 위하여 멀티플렉서의 어드레스를 증분(increment)한다. 최종 루프에 도달했을 때, 중앙처리유닛은 고려되는 축의 제1 루프의 값에 해당하는 멀티플렉서의 어드레스를 재설정한다.

사이클의 말기에, 중앙처리유닛은, 각 축에 대하여, 솔레노이드의 위치에 근접한 루프들이 있는 만큼 디지털 값을 저장한다. 그 값들로부터, 중앙처리유닛은 이하 개시할 바와 같이 보간에 의해 솔레노이드의 위치를 계산한다.

여기서 루프들의 접지는 전자기적 간섭으로부터 루프를 보호하기 위하여 여러 루프들 사이에 배치된 금속 밴드들에 의해 보장됨이 관찰된다. 대체예는 도체 그리드 하부에 균일한 접지면을 배치하는 것으로 구성된다.

한편, 모듈(210)은 여기서 하이브리드 모바일 요소의 위치파악 모듈을 작동할 수 있게 하는, 계산 모듈의 중앙처리유닛(230)에 의해 제어되는 라디오 발신기(227)를 포함한다. 예시로서, 중앙처리유닛(230)은 작동해야 하는 위치파악 모듈의 식별자를 라디오 발신기(227)로 전송한다. 그 식별자는 코드화된 후 디지털 또는 아날로그 라디오 신호의 형태로 전송된다. 그러면 그 신호를 수신하는 각 위치파악 모듈은 수신된 식별자를 그것의 고유 식별자와 비교할 수 있고 그 식별자들이 동일하면 작동할 수 있다.

모듈(220)은 그 외에 통신 수단들(228), 예를 들어 라디오 발신기(227)와 유사한 통신수단들을 더 포함한다. 그 통신 수단들은 위치파악 모듈들에 결속된 관성 유닛들의 이동 데이터로서 특히 작동된 위치파악 모듈이 모듈(210)의 검출 범위 밖에 있을 때 유용한 그 이동 데이터를 수득하기 위하여 하이브리드 모바일 요소들과 통신할 수 있게 한다. 그 통신 수단들은 또한 중앙유닛(230)이, 하이브리드 모바일 요소가 통합하고 있는 위치파악 모듈에 의해 방출된 신호의 덕분으로 이전에 계산된 위치 정보를, 주어진 하이브리드 모바일 요소로 송신하거나, 관성 유닛의 이동 데이터의 리타이밍 데이터를 송신할 수 있게 한다. 변형으로서, 통신 수단들(228)은 요소(227)와 혼합될 수 있다.

모듈들(220, 230)은 전술한 바와 같이 실시간으로 하이브리드 위치를 계산할 수 있게 한다.

따라서, 위치파악 모듈 전체의 위치를 추정하기 위하여, 각각의 위치파악 모듈 상으로 사이클을 실행할 필요가 있으며, 각각의 그 사이클에 대하여, 여기서 개시된 실시예에 따라, 각각의 루프 어셈블리 상에 하나의 사이클을 실행할 필요가 있다.

다수의 검출 면이 서로서로 결합 될 수 있으며, 그 검출 면의 결과적 표면적은 결합된 검출 면들의 표면적의 합이다. 그 목적으로, 하나의 검출 면이 주로서 고려되고, 나머지 면들이 종들로서 고려된다. 모바일 요소들의 순차적 작동은 바람직하게는, 각각의 종 검출 면에 접속된 설비 모듈들에 의해 계산된 위치들을 수신하고 위치파악 모듈들의 좌표 및 자유 각도들을 포함하는 표를 제작함으로써 그 계산된 위치를 보강하는 주 검출 면에 의해 운용된다.

도 3은 도 3a 및 도 3b로 구성된다.

도 3a는 검출 면의 솔레노이드와 도체 루프 사이의 인덕션 커플링의 물리적 원리를 개략적으로 도시한다.

위치 및/또는 배향이 계산되어야 하는 각 하이브리드 모바일 요소는, 바람직하게는 그 축이 검출 면으로 배향된 적어도 하나의 솔레노이드를 포함한다.

솔레노이드(300)는 교류 전류가 흐르고 검출 면을 향하여, 특히 본 실시예에서는 루프(211)를 향하여 전파되는 전자기장을 방출한다. 솔레노이드(300)에서 나오 전자기장을 수신하는 루프(211)는 솔레노이드(300)와 커플링 한다. 그러면 그 루프의 접점들(301)에서 교류 신호를 측정하는 것이 가능하다.

솔레노이드(300)와 루프(211) 사이의 커플링은 이하 관계식으로 표현될 수 있다:

E는 솔레노이드(300) 접점들에서의 전압, R은 수신 루프(211)의 접점들(301)에서 수신된 신호의 전압, D는 솔레노이드(300)와 수신 루프(211) 사이의 거리, k는 솔레노이드와 수신 루프를 포함하는 시스템의 고유 계수들, 특히 솔레노이드의 나선 수 및 루프 사이즈에 연관된 상수.

도 3b는 도 2를 참조하여 개시된 바와 같은 시스템에 의해 수득된 측정으로부터, 주어진 축을 따라, 검출 면 상에 위치한 솔레노이드의 위치를 결정할 수 있게 하는 보간 메커니즘을 개략적으로 도시한다. 그 메커니즘은 하이브리드 모바일 요소의 위치파악 모듈로부터 수신한 신호(전자기장)로부터 하이브리드 모바일 요소의 위치를 계산하는 단계(403)(도 4)를 실행할 수 있게 한다.

여기서 솔레노이드는 가로좌표(X3, X4, X5)를 따라 위치한 수직 루프(B3, B4, B5)의 근방에 위치한다 가정하고, 그 루프의 접점들에서 측정된 전압은 각각 V3, V4, V5로 표시된다. 여기서 솔레노이드는 가로좌표에 (XS)로 표시된 위치에 있다.

좌표들(X3, X4, X5)은 해당 루프의 식별자로부터 그라운드 요소(또는 인터페이싱 디바이스)의 중앙처리유닛에 의해 수득 될 수 있다(그 값들은 검출 면의 라우팅 다이어그램에 따라 사전 설정되고, 바람직하게는, 비휘발성 메모리에 저장된다).

도 3b에 도시된 곡선부(302)는, 루프(B3, B4, B5)에 의해 측정된 값들로부터 외삽된, 솔레노이드와 커플링된 루프들의 위치들을 따른 솔레노이드의 위치(XS)에 대한 전압의 변화를 도시한다. 그것은 포물선 유형의 2차 방정식으로 시뮬레이션된다. 그 국부적 근사법은 실제로는 솔레노이드와 도체 그리드의 루프들 사이의 전자기적 커플링 현상에 해당한다.

다음 공식이 그 성질을 도시한다:

a와 b는 상수이며, a는 0 미만(a<0)의 상수.

한편, 2차 방정식을 가정하면, 가로좌표들(X3, X4, X5) 사이의 관계는 다음 공식으로 표현될 수 있다:

ΔX는 가로좌표들(X3와 X4) 사이 및 가로좌표들(X4와 X5) 사이의 거리를 표시.

따라서, 다음 공식에 따라 솔레노이드의 위치를 보간하는 것이 가능하다:

또한, 동일한 논리에 따라, 세로축을 따른 솔레노이드의 위치를 결정하는 것이 가능하다.

그 외에, 솔레노이드와 루프 사이의 거리(즉 검출 면에 대한 솔레노이드의 높이)는 다음 공식에 따라 정의될 수 있다:

따라서 거리 D는 검출 면의 고려되는 루프들의 접점들에서의 전압을 나타내는 R 값의 함수이다. 그 거리는 실행된 측정으로부터 외삽될 수 있다. 그 거리 계산의 정확도는 특히 그 값이 시간에 따라 가능한 한 일정해야 하는 솔레노이드에 의해 방출된 신호(E)의 안정성과 연관되며, 이로써 배터리 방전시에 급감되면 안 되는 위치파악 모듈 내에서의 안정된 급전이 필요함이 주목된다. 이는 위치파악 모듈의 전압 레귤레이터에 의해 보장될 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따라 인터페이싱 디바이스(도 4a) 및 하이브리드 모바일 요소(도 4b)에 의해 각각 실행되는 단계들을 도시하는 플로차트이다.

도 4a 및 도 4b는 하이브리드 모바일 요소들의 위치 및/또는 배향을 계산하기 위해 사용될 수 있는 알고리즘의 제1 실시예이다.

그 제1 실시예에서, 선택된 위치파악 모듈에서 나온 전자기 신호의 수신이 없는 경우(즉 위치파악 모듈의 작동시에 전자기 신호의 수신이 없을 때) 위치의 하이브리드 계산은 인터페이싱 디바이스 내에서, 예를 들어 도 1에 도시된 그라운드 요소(101)의 중앙처리유닛에 의해 실행된다.

여기서 도 4a를 참조한 그 제1 실시예에 따른 인터페이싱 디바이스에 의해 실행되는 단계들을 개시한다.

제1단계(401) 동안, 하이브리드 모바일 요소에 통합된 위치파악 모듈이 인터페이싱 디바이스에 의해 선택되고 작동된다.

실제로는, 인터페이싱 디바이스는 다수의 식별자들 중에서 하나의 위치파악 모듈의 식별자를 선택한다.

예시로서, 인터페이싱 디바이스의 중앙처리유닛(230)은 작동해야 할 위치파악 모듈의 식별자를 인터페이싱 디바이스의 라디오 발신기(227)로 전송한다. 그 식별자는 디지털 또는 아날로그 작동 신호의 형태로 위치파악 모듈들 전체로 전송되기 위하여 코드화된다. 그러면 그 신호를 수신하는 각 위치파악 모듈은 자신의 고유 식별자와 수신 식별자를 비교할 수 있고 그 식별자들이 동일하면 작동할 수 있다. 그 작동은 예를 들어 선택된 위치파악 모듈의 솔레노이드(300)가 전자기장을 방출하도록 그 솔레노이드(300)에 급전하는 것으로 구성된다.

단계(402) 동안, 선택된 위치파악 모듈에서 나온 신호가 수신되었는지 확인하기 위한 테스트가 실시된다.

실제로는, 전술한 바와 같이 하나의 위치파악 모듈이 선택되고 작동되면, 그 모듈은 신호를, 예를 들어 전자기장을 인터페이싱 디바이스로, 특히 그 디바이스의 검출 면(210)으로 방출한다.

그러나 그 위치파악 모듈이 인터페이싱 디바이스의 검출 면(210)의 검출 범위 밖에 있는 데 전자기장을 방출할 때, 그 인터페이싱 디바이스는 방출된 전자기장을 검출할 수 없고 따라서 그 인터페이싱 디바이스로부터 위치를 계산할 수 없다. 단계(402)는 그러한 상황을 감지하는 것으로 구성된다.

작동된 위치파악 모듈이 방출한 전자기장이 단계(402) 동안 검출될 때, 이는 그 위치파악 모듈이 인터페이싱 디바이스의 검출 면(210)의 검출 범위 내에 있음을 의미한다.

따라서 위치 정보는 단계(403)에서, 수신된 전자기장으로부터 예를 들어 도 3b를 참조하여 개시된 바와 같은 보간에 의해 계산될 수 있다.

그 위치 정보는 그 후 그 계산 일자와 함께 인터페이싱 디바이스의 메모리 내에 저장된다(단계 404). 이하 더욱 상세히 설명될 바와 같이, 그 위치 정보 및 연관된 일자는 단계(403)에 따른 위치 정보 계산이 불가한 순간에, 새로운 위치 정보를 하이브리드 계산하기 이전 또는 계산하는 동안, 선택된 하이브리드 모바일 요소의 관성 유닛에서 나온 이동 데이터를 리타이밍하기 위하여 사용될 수 있다.

단계(402) 동안 인터페이싱 디바이스의 검출 면(210)에 의해 전자기장이 검출되지 않을 때, 이는 선택된 위치파악 모듈이 검출 면(210)의 범위 밖에 있음을 의미한다.

그 경우, 선택된 위치파악 모듈에 결속된 관성 유닛의 이동 데이터가 수득된다(단계 405). 실제로는, 그 이동 데이터는 인터페이싱 디바이스의 통신 수단들(228)(경우에 따라 발신기-수신기 HF(227)과 혼합되는)을 통하여 날짜가 기록되고 수신된다. 예를 들어, 그 이동 데이터는 인터페이싱 디바이스의 요청 하에 수득된다. 변형으로서, 하이브리드 모바일 요소는 규칙적으로 인터페이싱 디바이스로 이동 데이터를, 예를 들어 매 초마다 또는 초당 100회씩, 목적하는 응용에 따라(예를 들어 증강현실 또는 가상현실) 전송할 수 있다.

전술한 바와 같이, 위치파악 모듈에 결속된 관성 유닛에 의해 측정된 그 위치파악 모듈의 이동 데이터는 예를 들어:

- 자이로스코프에 의해 제공된 주어진 순간에서의 하나(또는 다수)의 회전 속도(들);

- 가속도계에 의해 제공된 주어진 순간에서의 하나(또는 다수)의 가속도(들);

- 자력계에 의해 제공된 주어진 순간에서의 하나(또는 다수)의 자기장 방향 추정치(들)

을 포함한다.

그 리스트는 한정적이지 않다. 그 이동 데이터는 다른 센서들에 의해 수득 될 수 있다.

선택적인 단계(406) 동안, 단계(405)에서 수득된 이동 데이터는 경우에 따른 일시적 편차 또는 관성 유닛에 가해진 충격 효과를 보정하기 위하여 처리된다. "리타이밍"으로 통칭되는 그 처리는 단계(403) 동안 선택된 위치파악 모듈이 검출 면(210)의 범위 내에 있었을 때 그 위치파악 모듈에 의해 이전에 주어진 순간에 방출한 전자기 신호로부터 계산된 하나 또는 다수의 위치에 기반을 둔다. 전술된 바와 같이, 그러한 위치는 그것의 계산일자와 함께 저장된다(단계 404). 계산 일자 및 그 정확한 순간에서의 위치 값을 인식함으로써 그 자체로 날짜 부여된 관성 유닛의 데이터를 리타이밍 할 수 있게 한다.

예시로서, 인터페이싱 디바이스는 동일한 위치파악 모듈 위치의 연속적 계산으로부터, 시간에 따른 그것의 위치 변화를 추적할 수 있고 따라서 그 위치파악 모듈이 슬립 없이 접촉하고 있음을 특정하는 제로 속도를 갖는 순간들을 식별할 수 있다. 그 특정 순간(슬립 없이 접촉하는 순간)은 관성 유닛의 이동 데이터로부터, 예를 들어 제로로 추산되는 속도를 재설정하여 계산된 위치를 리타이밍 할 수 있게 한다.

2개의 위치파악 모듈을 포함하는 하이브리드 모바일 요소는 이제 하이브리드 모바일 요소의 수직축 둘레로의 관성 유닛의 이동 데이터의 편차를 수정할 수 있게 함을 주목할 것이다.

단계(407) 동안, 인터페이싱 디바이스는 선택된 위치파악 모듈의 새로운 위치 정보의 하이브리드 계산을 실행한다. 그 특정한 계산은 하이브리드로 분류되는데, 이는 그 계산이 한편으로는 단계(405)에서 수득되는, 경우에 따라(필요시) 단계(406)에서 리타이밍되는 관성 유닛의 이동 데이터를 사용하고, 다른 한편으로는 그 선택된 위치파악 모듈이 검출 범위 내에 있었을 때(즉, 단계(403)에 따라) 이전에 계산된 하나 또는 다수의 위치 정보를 이용하기 때문이다.

통상의 기술자는 그 하이브리드 계산(단계 407)이 이동 데이터의 날짜 및 단계(404)에서 사전 저장된 이전 위치 정보의 날짜를 고려하는 것임을 이해할 것이다.

실제로, 일관된 하이브리드 계산을 허용하기 위하여, 하이브리드 모바일 요소에서 수신한 이동 데이터 및 인터페이싱 디바이스에 의해 계산된 위치 정보들이 동기화(synchronized)된다.

이를 위하여, 인터페이싱 디바이스는 규칙적 리듬을 갖는 큐(cue)를, 어느 순간(로컬 시계기준으로)에 그 큐가 해당하는지 표시하도록 전송할 수 있다. 따라서 하이브리드 모바일 요소는 인터페이싱 디바이스의 로컬 시계 내에 표현되는, 그것이 전송하는 데이터의 날짜, 특히 관성 유닛의 이동 데이터의 날짜를 결정할 수 있다.

변형으로서, 인터페이싱 디바이스 위치에서 큐 카운터를 사용하는 것이 가능하고 수신된 이동 데이터에 큐 번호를 할당하는 것이 가능하다.

다른 가능성에 따르면, 하이브리드 모바일 요소 및 인터페이싱 디바이스의 시계들을 동기화하기 위하여 시계 동기화 프로토콜, 예를 들어 NTP(Network Time Protocol) 프로토콜이 사용될 수 있다.

따라서, 하이브리드 계산(407)은 선택된 위치파악 모듈의 솔레노이드에 의해 방출된 전자기장의 부재시에, 구 위치 정보 및 이동 데이터로부터 순간적 위치 정보를 결정할 수 있게 한다.

예시로서, 위치파악 모듈의 이동 속도 V(T1)을 포함하는 이동 데이터를 가정해본다. 그러면, 시간(T1)에서 이동 모듈 위치 P(T1)의 하이브리드 계산은 다음 공식을 적용하여 실행될 수 있다:

P(T1)은 시간(T1)에서 계산된 위치파악 모듈의 위치, P(T0)는 시간(T0)(T1 이전)에서 계산된 위치파악 모듈의 위치, V(T1)은 시간(T1)에서의 위치파악 모듈의 속도.

그 실시예는 한정적이지 않으며 더 복잡한 계산, 예를 들어 하나 또는 다수의 시간에 대한 적분을 포함하는 계산도 실행될 수 있다.

특히 경우에 따라 상술한 리타이밍을 포함하는 그러한 하이브리드 계산은 예를 들어 Kalman 필터 또는 확장 Kalman 필터 또는 보상 필터 등과 같은 통상의 기술자에게 잘 공지된 하이브리드화 알고리즘 상에 기초할 수 있다.

따라서, 본 발명은 하이브리드 모바일 요소가 검출 면의 검출 범위 내에 있든지 없든지 간에, 작동된 위치파악 모듈의 위치 정보를 실시간으로 수득할 수 있게 하고(단계 403 또는 단계 407), 이는 2가지 데이터 유형으로부터이다: 위치파악 모듈에 결속된 관성 유닛의 이동 데이터, 및 그 위치파악 모듈이 검출 면의 검출 범위 내에 있을 때 그 위치파악 모듈이 방출한 전자기 신호들.

유리하게는, 관성 유닛과 위치파악 모듈과의 결합은, 상보적인 특성들을 갖는 다른 시스템들을 구성하며, 그들 각각의 불충분성을 완화한다. 예를 들어, 위치파악 모듈이 방출하는 전자기 신호들로부터의 위치파악 모듈 위치의 계산(단계 403)은 정확하며 시간에 따른 편차를 허용하지 않으나, 그 계산은 검출 면(210)의 한정된 검출 범위에 종속된다.

한편, 관성 유닛은 다른 물리적 원리를 기초로, 즉 그 측정이 자율적이며 신뢰성 있는 관성에 기초하는 다른 위치측정 수단으로 구성된다. 시간에 따른 편차 문제 또는 관성 유닛이 받는 충격 효과는 단계(403) 동안 계산된 구 위치들을 사용함으로써 해결될 수 있다.

대응되는 방식으로, 그리고 도 4b에 도시된 바와 같이, 하이브리드 모바일 요소는 단계(401)에서 인터페이싱 디바이스에 의해 전송된 작동 신호를 수신한다(단계 408).

예시로서, 도 6에 도시된 하이브리드 모바일 요소의 라디오 수신기(602)는 코드화된 형태로 위치파악 모듈의 식별자를 포함하는 작동 명령을 수신한다. 그러면 그 신호를 수신하는 하이브리드 모바일 요소는 수신한 식별자를 그것의 하나 또는 다수의 위치파악 모듈의 식별자와 비교할 수 있고 그 식별자들이 동일하면 그 위치파악 모듈을 작동할 수 있다. 그 작동은 예를 들어 선택된 위치파악 모듈의 솔레노이드(300)가 전자기장을 방출하도록 그 솔레노이드에 급전하는 것으로 구성된다.

단계(409) 동안, 그와 같이 작동된 위치파악 모듈은 신호를, 예를 들어 전자기장을 방출한다. 그러나 그러한 신호가 방출되어도, 그것이 필수적으로 인터페이싱 디바이스에 의해 수신되지는 않는다. 특히, 그 위치파악 모듈이 검출 면(210)의 범위 밖에 있으면, 전자기 신호가 방출되지만 검출 면(210)에 의해 인식되지는 않는다.

단계(410) 동안, 하이브리드 모바일 요소는 관성 유닛의 이동 데이터를 전송하고, 그 데이터는 단계(405) 동안 인터페이싱 디바이스에 의해 수신된다.

실제로는, 도 6에 도시된 바와 같이, 그 이동 데이터는 관성 유닛(607)의 센서들에 의해 발생되고, 통신 수단들(608)(경우에 따라 발신기-수신기(602)와 결합된)을 통하여 송신되도록 하이브리드 모바일 요소의 처리 유닛(609)에 의해 수거(및 날짜 부여)된다. 이동 데이터에 일시적으로 할당된 날짜는 그 이동 데이터를 단계(404)에서 인터페이싱 디바이스 내에 저장된 위치들과 동기화할 수 있게 하는 목적을 갖는다. 전술한 바와 같이, 그 동기화는 송신(규칙적 리듬을 갖는 큐 및 인터페이싱 디바이스의 시계 레포지터리 내의 해당 날짜들의 송신, 시계 동기화 프로토콜, 예를 들어 NTP 사용) 이전에 인터페이싱 디바이스의 시계 내에서, 하이브리드 모바일 요소의 위치에서 이동 데이터에 날짜 부여하기에 의해서 허용되거나, 또는 인터페이싱 디바이스의 위치(큐 카운터)에서 허용된다.

그 단계(410)는 인터페이싱 디바이스의 요청시에, 또는 규칙적으로, 예를 들어 매 초마다 또는 초당 100회씩, 목적하는 응용(예를 들어 증강현실 또는 가상현실)에 따라 실행될 수 있다.

도 4c 및 도 4d는 본 발명의 제2 실시예에 따라 인터페이싱 디바이스(도 4c) 및 하이브리드 모바일 요소(도 4d)에 의해 각각 실행되는 단계들을 도시하는 플로차트이다.

도 4c 및 도 4d는 하이브리드 모바일 요소들의 위치들 및/또는 배향들을 계산하기 위해 사용될 수 있는 알고리즘의 제2 실시예를 도시한다.

그 제2 실시예에서, 선택된 위치파악 모듈에서 나온 전자기 신호의 수신이 없을 때(즉, 위치파악 모듈의 작동시에 전자기 신호의 수신이 없을 때), 위치의 하이브리드 계산은, 인터페이싱 디바이스에 의해 선택되고 작동된 하이브리드 모바일 요소 내에서, 예를 들어 도 6에 도시되고 관성 유닛 또는 결합된 위치파악 모듈로부터 나온 데이터의 처리를 담당하게 되어있는 처리 유닛(609)에 의해 실행된다.

여기서는 도 4c를 참조하여 제2 실시예에 따른 인터페이싱 디바이스에 의하여 실행되는 단계들을 개시한다.

도 4a의 단계(401)와 유사한 제1 단계(411) 동안, 하이브리드 모바일 요소에 통합된 위치파악 모듈은 인터페이싱 디바이스에 의해 선택되고 작동된다.

도 4a의 단계(402)와 유사한 단계(412) 동안, 선택된 위치파악 모듈에서 나온 신호가 수신되었는지 알기 위한 테스트가 실시된다.

실제로는, 전술한 바와 같이 위치파악 모듈이 선택되고 작동될 때, 그 모듈은 신호를, 예를 들어 전자기장을, 인터페이싱 디바이스로, 특히 그것의 검출 면(210)으로 방출한다.

그러나 위치파악 모듈이 인터페이싱 디바이스의 검출 면(210)의 검출 범위 밖에 있을 때 전자기장을 방출하면, 그 인터페이싱 디바이스는 방출된 전자기장을 검출할 수 없고 따라서 그것으로부터 위치를 계산할 수 없다. 단계(412)는 그러한 상황을 감지하는 것으로 구성된다.

작동된 위치파악 모듈이 방출한 전자기장이 단계(412) 동안 검출될 때, 이는 그 위치파악 모듈이 인터페이싱 디바이스의 검출 면(210)의 검출 범위 내에 있음을 의미한다.

따라서 위치 정보는 도 4a의 단계(403)와 유사한 단계(413)에서, 수신된 전자기장으로부터, 예를 들어 도 3b를 참조하여 개시된 바와 같은 보간으로 계산될 수 있다.

그 위치 정보는 그 후 그 계산 일자와 함께 인터페이싱 디바이스 메모리 내에 저장된다(도 4a의 단계(404)와 유사한 단계(414)).

이하 더욱 상세히 설명될 바와 같이, 그 위치정보 및 연관 일자는 관성 유닛에서 나온 이동 데이터를 리타이밍하기 위하여, 단계(413)에 따른 인터페이싱 디바이스에 의한 위치 정보의 계산이 불가한 순간에 새로운 위치 정보의 하이브리드 계산 이전에 또는 하이브리드 계산 중에, 하이브리드 모바일 요소에 의해 사용될 것이다.

이를 위하여, 인터페이싱 디바이스는 단계(413)에서 계산되고 단계(414)에서 그것의 일자와 함께 저장된 위치에 기반한 리타이밍 데이터를 전송한다. 특정한 실시예에 따르면, 그 리타이밍 데이터는 그 위치 및 그것의 일자를 직접 포함한다. 다른 특정한 실시예에 따르면, 리타이밍 데이터는 예를 들어 관성 유닛 센서들의 재설정 지시를 포함할 수 있고, 그 결과 그 관성 유닛에 의해 측정되는 후속 이동 데이터는 단계(413)에서 계산된 위치파악 모듈의 위치에 대한 위치파악 모듈의 이동을 나타낸다. 리타이밍 데이터는 변형으로서 인터페이싱 디바이스에 의해 계산된 하나 또는 다수의 위치에 기반한 다른 정보들, 예를 들어 주어진 순간에서의 속도 또는 가속도를 포함할 수 있다.

단계(412) 동안 인터페이싱 디바이스의 검출 면(210)에 의해 아무 자기장도 검출되지 않을 때, 이는 선택된 위치파악 모듈이 검출 면(210)의 범위 밖에 있음을 의미한다.

그 경우, 인터페이싱 디바이스는 단계(416) 동안, 그 정보를 해당 위치파악 모듈을 포함하는 하이브리드 모바일 요소에 전송한다. 실제로는, 그 정보는 인터페이싱 디바이스의 처리 유닛(230)에 의해 제어되는 통신 수단들(228)(경우에 따라 발신기-수신기 HF(227)과 결합되는)을 통하여 송신된다.

그 정보는 직접적으로 자기장 신호로부터 인터페이싱 디바이스에 의해 계산된 최종 위치일 수 있다.

단계(415)에서 송신된 리타이밍 데이터가 직접적으로 위치를 포함하거나 그 위치를 유추할 수 있게 하는 어떤 실시예들에서는, 하이브리드 모바일 요소가 이제는 그 위치 정보를 소유함을 주목해야 한다. 따라서, 단계(416)에서 송신된 정보는 단순히 하이브리드 계산의 개시를 지시하는 것으로 구성될 수 있다.

단계(417) 동안, 인터페이싱 디바이스는 하이브리드 모바일 요소의 위치를 수신하고, 그 위치는 본 실시예에서 하이브리드 모바일 요소에 의해 계산되는데, 이는 그 제2 실시예에서 하이브리드 모바일 요소의 위치에서 실행되는 단계들을 도시하는 도 4d를 참조하여 더욱 상세히 개시될 바와 같다.

따라서, 본 발명은, 하이브리드 모바일 요소가 검출 면의 검출 범위 내에 있거나 없거나 상관없이, 작동된 위치파악 모듈의 위치 정보를 실시간으로 수득할 수 있게 하고(단계 413 또는 단계 417), 이는 2가지 유형의 데이터로부터이다: 위치파악 모듈에 결속된 관성 유닛의 이동 데이터, 및 위치파악 모듈이 검출 면의 검출 범위 내에 있을 때 그 위치파악 모듈에 의해 방출된 전자기 신호들.

대응되는 방식으로, 도 4d에 도시된 바와 같이, 하이브리드 모바일 요소는 단계(411)에서 인터페이싱 디바이스에 의해 송신된 작동 신호를 수신한다(도 4b의 단계(408)와 유사한 단계 418).

도 4b의 단계(409)와 유사한 단계(419) 동안, 그와 같이 작동된 위치파악 모듈은 신호, 예를 들어 자기장을 방출한다. 그러한 신호가 방출되었어도 그것이 필수적으로 인터페이싱 디바이스에 의해 수신되지는 않음을 상기한다. 특히, 위치파악 모듈이 검출 면(210)의 범위 밖에 있으면, 전자기 신호는 방출되지만 검출 면(210)에 의해 인식되지는 않는다.

단계(420) 동안, 인터페이싱 디바이스가 기다리는 전자기 신호를 수신하지 않았음을 표시하는, 인터페이싱 디바이스에서 나온 정보가 수신되었는지 알기 위한 테스트가 실시된다. 전술한 바와 같이, 그 상황은 단계(419)에서 그 신호를 방출하는 위치파악 모듈이 검출 면(210)의 범위 밖에 위치할 때 일어난다.

그 유형의 정보가 소정의 시간, 예를 들어 하이브리드 모바일 요소 시계의 2개의 큐 사이의 시간과 동일한 시간 이후 수신되지 않을 때, 이는 단계(419)에서 위치파악 모듈에 의해 방출된 전자기 신호가 인터페이싱 디바이스에 의해 적절히 수신되었고(그 경우 위치파악 모듈은 검출 면(210)의 범위 내에 위치함) 위치 정보는 그 신호로부터 그 위치파악 모듈에 의해 계산될 수 있음을 의미한다(도 4c의 단계 413).

단계(421) 동안, 하이브리드 모바일 요소는 인터페이싱 디바이스에 의해 송신된 리타이밍 데이터를 수신한다(도 4c의 단계 415). 환기하자면, 그 리타이밍 데이터는 작동된 위치파악 모듈에서 나온 수신된 전자기 신호를 이용하여 계산된 위치로부터 인터페이싱 디바이스에 의해 계산된다.

그와 반대로 하이브리드 모바일 요소가 작동된 위치파악 모듈로부터 아무 신호도 수신하지 않았음을 표시하는 정보를 수신할 때, 이는 단계(419)에서 위치파악 모듈에 의해 방출된 전자기 신호가 검출 면(210)에 도달하지 않았었으며 위치파악 모듈이 검출 면(210)의 범위 밖에 위치함을 의미한다.

그 경우, 하이브리드 모바일 요소는 관성 유닛의 이동 데이터 및 그것의 일자를, 예를 들어 그 관성 유닛에 결합된 메모리 내에 수거한다(단계 422). 실제로는, 도 6에 도시된 바와 같이, 관성 유닛(607)의 이동 데이터를 수득하는 것은 처리 유닛(609)이다.

단계(421)에서 수신된 리타이밍 데이터 상에 기반한다는 점을 제외하면 도 4a의 단계(406)와 유사한 단계(423) 동안, 단계(422)에서 수득된 이동 데이터는 경우에 따른 일시적 편차 또는 그 관성 유닛에 가해진 충격 효과를 보정하도록 하이브리드 모바일 요소에 의해 처리된다.

그 리타이밍 처리는 선택된 위치파악 모듈이 검출 면(210)의 범위 내에 있을 때 그 위치파악 모듈에 의해 그 이전에 방출한 전자기 신호로부터 인터페이싱 디바이스에 의해 계산된 하나 또는 다수의 위치상에 기반한다. 전술한 바와 같이, 그러한 위치는 전형적으로 연관된 일자와 함께 리타이밍 데이터 유형으로 수신된다. 변형 실시예에 따르면, 인터페이싱 디바이스에 의해 계산된 위치는 단계(420)에서 정보로서 수신될 수 있다. 수신된 위치 계산 일자 및 그 정확한 순간에서의 위치 값의 인식은 도 4a의 단계(406)를 참조하여 전술한 바와 같이 그 자체로 일자 지정된 관성 유닛의 데이터를 리타이밍 할 수 있게 한다.

도 4a의 단계(407)와 유사한 단계(424) 동안, 하이브리드 모바일 요소는 선택된 위치파악 모듈의 새로운 위치 정보의 하이브리드 계산을 실행한다. 그 특정 계산은 하이브리드로 분류됨을 상기하는데, 이는 한편으로는 단계(423)에서 리타이밍된 관성 유닛의 이동 데이터를 사용하고, 다른 한편으로는 그 선택된 위치파악 모듈이 검출 범위 내에 있을 때 인터페이싱 디바이스에 의해 사전 계산된(예를 들어 단계(421)에서 리타이밍 데이터로서 수신된) 하나 또는 다수의 위치 정보(즉 도 4c의 단계(413)를 따른)를 사용하기 때문이다. 하이브리드 계산에 대한 상세한 설명은 도 4a(제1 실시예)의 단계(407)를 참조하여 전술되었으므로, 여기서 반복하지는 않을 것이다.

그러나 그러한 하이브리드 계산(및 리타이밍)은 예를 들어 Kalman 또는 확장 Kalman 필터들 또는 보상 필터들 등과 같은 통상의 기술자에게 잘 공지된 하이브리드화 알고리즘상에 기초할 수 있음은 상기한다.

따라서, 그 제2 실시예에서 또한, 하이브리드 계산(424)은, 선택된 위치파악 모듈에 의해 방출된 전자기장의 부재시에, 위치 및 이동 데이터의 구 정보로부터 순간적인 위치의 정보를 결정할 수 있게 한다.

끝으로, 하이브리드 모바일 요소는 그와 같이 계산된 위치를 단계(425) 동안 인터페이싱 디바이스로 전송한다. 따라서, 인터페이싱 디바이스는 그 자체로 위치파악 모듈에 의해 방출된 전자기장의 검출 부재 시에 계산할 수 없었던 위치 정보를 수득한다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 특정한 실시예들에 따라, 하이브리드 모바일 요소들의 위치가 결정될 수 있는 실시예 및 하이브리드 모바일 요소들의 위치와 배향이 결정될 수 있는 실시예를 포함하는 2개의 하이브리드 모바일 요소 실시예를 각각 개략적으로 도시한다.

도 5a에 도시된 하이브리드 모바일 요소(500)는 단 하나의 위치파악 모듈(501)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 위치파악 모듈은 하나의 솔레노이드를 포함한다. 솔레노이드의 방사축은 유리하게는 솔레노이드의 전자기파가 그라운드 요소의 평면을 향하여 최적하게 전파될 수 있도록 그 그라운드 요소 평면과 수직이다.

그 하이브리드 모바일 요소(500)는 그 외에 위치파악 모듈(401)에 결속된 관성 유닛(502), 및 그 관성 유닛(502)의 이동과 연관된 데이터를 송신하기 위한 통신 수단들(503)을 더 포함한다.

유일한 솔레노이드를 포함하는 하이브리드 모바일 요소(500)의 3차원 위치는 본 발명에 따라, 전술한 바와 같이 계산될 수 있다. 실제로, 결속된 관성 유닛(502)의 이동 데이터로부터, 그리고/또는 위치파악 모듈(501)의 솔레노이드에 의해 방출된 신호로부터, 모든 순간에 하이브리드 위치의 계산이 가능하다. 다수의 모바일 요소들이 검출 면(210) 상에 존재할 때, 각 하이브리드 모바일 요소의 위치가 순차적으로 결정된다.

도 5b에 도시된 하이브리드 모바일 요소(500')는 2개의 독립적인 위치파악 모듈(501-1, 501-2)을 포함한다. 다시, 도시한 바와 같이, 솔레노이드의 방사축은 유리하게는 솔레노이드의 전자기파가 그라운드 요소의 평면을 향하여 최적하게 전파될 수 있도록 그 검출 면의 평면과 수직이다.

그 하이브리드 모바일 요소(500')는 그 외에 위치파악 모듈들(501-1, 501-2)에 결속된 관성 유닛(502'), 및 그 관성 유닛(502')의 이동과 연관된 데이터를 송신하기 위한 통신 수단들(503')을 더 포함한다.

하이브리드 모바일 요소(500')의 각 솔레노이드(501-1, 501-2)는 서로 독립적으로 순차적으로 작동될 수 있다. 따라서, 각 위치파악 모듈의 솔레노이드(501-1, 501-2)의 위치를 결정하고 하이브리드 모바일 요소(500') 내의 그 위치들을 인식함으로써 하이브리드 모바일 요소(500')의 위치를 결정하는 것이 가능하다. 마찬가지로, 위치파악 모듈들(501-1, 501-2)의 솔레노이드의 상대적 위치 및 하이브리드 모바일 요소(500') 내의 그들의 위치로부터 그 하이브리드 모바일 요소의 배향을 인식하는 것이 가능하다. 여기서, 검출 면의 평면 내에서, 위치파악 모듈들(501-1, 501-2)의 솔레노이드들의 좌표를 사용함으로써 그 평면 내에서 하이브리드 모바일 요소(500')의 배향을 결정할 수 있는 한편, 위치파악 모듈들(501-1, 501-2)의 솔레노이드들의 높이를 사용함으로써 하이브리드 모바일 요소(500')의 피치(pitch)를 계산할 수 있음을 주목하는 것이 바람직하다.

2개의 솔레노이드를 포함하는 하이브리드 모바일 요소(500')의 3차원 위치 및 배향은 본 발명에 따라, 전술한 바와 같이 계산될 수 있다. 실제로, 관성 유닛(502')의 이동 데이터로부터, 그리고/또는 위치파악 모듈들의 솔레노이드들(501-1, 501-2)에 의해 순차적으로 방출된 신호들로부터, 모든 순간에 하이브리드 위치의 계산이 가능하다. 다수의 모바일 요소가 검출 면(210) 상에 존재할 때, 각 하이브리드 모바일 요소의 위치는 순차적으로 결정된다.

여기서 하나의 솔레노이드만 포함하는 하이브리드 모바일 요소와 2개의 솔레노이드를 포함하는 하이브리드 모바일 요소는 하나의 검출 면 상에서, 그 검출면의 지능이 각 솔레노이드를 독립적으로 작동할 역량이 된다는 조건하에 동시에 사용될 수 있다.

따라서 하이브리드 모바일 요소들의 배향 센싱은 각 하이브리드 모바일 센서에 적어도 2개의 위치파악 모듈을 구비하고(검출 면의 수직선을 따라 정렬되지 않도록) 그 위치파악 모듈들의 식별 규칙을 정의함으로써 수득 될 수 있다.

그라운드 요소에 의한, 위치파악 모듈들의 순차적 작동은 그 위치파악 모듈들을 구비한 복수의 하이브리드 모바일 요소의 위치 및/또는 배향을 추정할 수 있게 한다.

하나의 위치파악 모듈이 그것에 지정된 작동 명령을 수신할 때, 그 모듈은 전자기 방출을 개시한다. 그러면 방출되는 동안 위치파악 모듈의 식별자를 인식하는 검출 시스템은 계산된 위치 정보들을 위치파악 모듈의 식별자와 연결할 수 있다.

그와 같이 각 하이브리드 모바일 요소에 대하여 식별자, 검출 면의 좌표 내에서의 가로좌표, 세로좌표, 및 바람직하게는 높이를 포함하는 표를 구축하는 것이 가능하다.

위치파악 모듈들의 전자기파 방출의 순차적 작동은 그 시스템으로 운용되는 하이브리드 모바일 요소 전체에 대하여 고유 방출 주파수의 사용을 가능하게 한다.

도 6은 도 2에 도시된 바와 같은 인터페이싱 디바이스(또는 그라운드 요소)로부터 위치가 결정될 수 있는 하이브리드 모바일 요소의 논리 블록을 개략적으로 도시한다.

그러한 하이브리드 모바일 요소는, 바람직하게는, 급전에 관한 것뿐 아니라 전자기파 방출 명령 신호들의 수신에서도 자율적이다.

그 실시예에서, 도 5a에 도시된 바와 같이, 단일 위치파악 모듈을 포함하는 하이브리드 모바일 요소를 고려한다. 통상의 기술자는 본 지침을 2개 이상의 위치파악 모듈을 포함하는 하이브리드 모바일 요소(도 5b에 도시된 바와 같은)에 용이하게 응용할 수 있을 것이다.

하이브리드 모바일 요소는 따라서 위치파악 모듈 부품들 전체에 대하여 전압을 공급하는 전원 모듈(601) 및 신호, 예를 들어 그라운드 요소의 외부 모듈에 의해 방출된 HF 신호를, 그 위치파악 모듈의 작동을 목적으로 수신된 신호인지 결정하기 위하여, 수신하고 복조하는 명령 수신 및 검출 모듈(602)을 포함한다. 전술한 바와 같이, 그러한 검출은 수신된 식별자와 사전 저장된 식별자를 비교함으로써 실시될 수 있다.

하이브리드 모바일 요소(600)는 그 외에 명령 수신 및 검출 모듈(602)에 의해 제어되는 스위치(603), 및 그 스위치(603)에 의해 제어되는 선택적 증폭기(604)를 더 포함한다. 끝으로, 하이브리드 모바일 요소(600)는 바람직하게는 고정되고 안정된, 에지 유형의 주파수를 발생하는 국부 발진기(605) 및 솔레노이드(606)를 포함한다.

하이브리드 모바일 요소(600)는 또한 관성 유닛(607) 및 그라운드 요소(101)의 통신 수단들(228)과 통신하는 수단들(608)을 포함한다. 변형으로서, 통신 수단들(608)은 HF 수신기(602)와 부착되거나 혼합될 수 있을 것이고 그라운드 요소의 HF 발신기(227)과 통신할 수 있을 것이다.

하이브리드 모바일 요소는 관성 유닛(607)의 미가공 이동 데이터를 수거하고 그것을 하이브리드 모바일 요소의 메모리(도시되지 않은)에 저장하도록 구성되고, 통신 수단들(608)을 통하여 그 데이터의 송신을 명령하도록 구성된 처리 유닛(609)을 포함한다.

도 4c 및 도 4d를 참조하여 개시된 실시예와 같은 어떤 실시예들에서는, 처리 유닛(609)은 전술한 바와 같이 위치 정보의 하이브리드 계산들을 실행하도록 구성된다.

변형으로서, 관성 유닛(607)은 그러한 지능을 통합, 즉 처리 유닛(609)을 통합할 수 있다.

선택적 증폭기(604)는 스위치(603)의 위치에 따라, 그리고 국부 발진기(605)에서 나온 신호로부터 정현파 전압을 솔레노이드(606) 접점들로 발생하여, 솔레노이드(606)가 일정 전력의 전파를 발생할 수 있게 한다.

다수의 유형의 전원(601)이 사용될 수 있다. 급전은 재충전 가능한 배터리와 표준 제어 회로로부터 수득 될 수 있다. 급전은 또한 배터리와 배터리의 전사용 기간동안 일정한 전압을 수득할 수 있게 하는 전압 레귤레이터로부터 수득 될 수 있다. 그 솔루션은 시스템이 실행되는 하이브리드 모바일 요소의 높이를 계산해야 할 때 특히 유리하다.

급전은 또한 간접적으로, 에너지 저장 수단들의 사용과 결합된 원격-급전에 의해 제공될 수 있다.

그 실시예에 따르면, 할당된 방사상 솔레노이드들의 층이 검출 면의 하부에 배치된다. 그 솔레노이드들은 정현파 신호에 의해 주파되고 각 솔레노이드에 의해 방출된 전력은 그 상부에 위치한 위치파악 모듈들을 원격-급전하기에 충분하다. 위치파악 모듈들 또한 검출 면 하부에 존재하는 솔레노이드들에 의해 방출된 신호들을 인덕션에 의해 수신하기 위한 솔레노이드를 구비한다. 원격-급전을 위한 다른 수단들, 예를 들면, Powercast(상표) 기술을 사용하는 안테나들이 사용될 수 있다.

에너지 저장 수단들은 예를 들어 위치파악 모듈의 솔레노이드로부터 충전되는 대용량 콘덴서를 포함한다. 콘덴서는 다른 모듈들을 급전하기 위한 전압 공급원으로서 사용된다.

대체로서, 에너지 저장 수단들은 하이브리드 모바일 요소 내에 존재하는 배터리, 예를 들어 리튬 배터리를 포함한다. 따라서 위치파악 모듈의 솔레노이드는 그것에 유도 전류가 통과하는 즉시 그 배터리를 연속적으로 재충전한다. 유리하게는 충전/방전 보호 회로가 수용 가능한 전압의 범위 내에 배터리가 유지되도록 배터리에 결합된다. 모바일 요소들의 높이가 측정되어야 한다면, 전압 공급원은, 바람직하게는, 공급 전압이 그 전압 공급원의 사용기간 동안, 즉 하이브리드 모바일 요소의 위치 및/또는 배향을 추정하는 동안 일정하도록 조절된다.

검출 면 상에 위치하고 함께 사용되는 하이브리드 모바일 요소들은 다른 급전 유형을 사용할 수 있다.

한편, 하이브리드 모바일 요소가 1개를 초과하는 위치파악 모듈을 포함할 때, 일정 부품들, 특히 전원은 일부 또는 모든 위치파악 모듈에 대하여 공통일 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 하이브리드 모바일 요소들이 유리하게 사용될 수 있는 응용 예를 도시한다.

환경(700)에서, 사용자는 예를 들어 HMD (Head-Mounted Display) 유형의 헬멧(701)을 포함하는, 증강현실 또는 가상현실 시스템을 구비하고 있다.

그 시스템은 예를 들어 헬멧(701)에 결속되고 예를 들어 하나 또는 다수의 자력계, 가속도계, 자이로스코프를 통합하는 관성 유닛(702)을 포함한다. 따라서, 관성 유닛(702)에서 나온 이동 데이터는 다수의 자유도에 따라, 예를 들어 6 자유도에 따라 헬멧(701)의 이동을 묘사할 수 있게 한다.

그 실시예에서, 사용자는 각각의 발에 전술한 바와 같은 하이브리드 모바일 요소(703, 704)를 구비하고 전술한 그라운드 요소(101)와 유사한 그라운드 요소(705) 상에서 이동한다. 그러나 여기서 본 발명은 그라운드에 국한된 인터페이싱 디바이스에 한정되지 않으며, 인터페이싱 디바이스가 측벽 또는 천장 상에 배치되는 경우도 해당함을 상기하고자 한다.

따라서, 전술한 방법을 적용함으로써, 사용자의 두 발의 위치를 그라운드 요소(705)의 좌표 내에서 추적하는 것이 가능하다.

유리하게는, 그와 같이 수득된 위치 데이터는 헬멧(701)의 위치에 국한된 관성 유닛(702)을 리타이밍 할 수 있게 한다.

예를 들어, 사용자가 헬멧(701)과 그라운드 요소(705) 사이의 거리(D)가 일정하도록 이동한다고 가정하면, 관성 유닛(702)은 사용자의 발들의 위치에서 계산된 위치 정보를 이용하여 리타이밍 될 수 있고, 그라운드 요소의 평면에 수직인 방향의 성분은 거리(D) 만큼 환산된다.

변형으로서, 높이 측정 수단(바로미터 또는 텔레미터)를 헬멧(701)의 위치에 배치하는 것이 가능하다. 이는 관성 유닛(702)의 데이터를 높이(거리 D)가 시간에 따라 변동되는 경우에도 리타이밍 가능하게 한다.

관성 유닛(702)의 리타이밍은 또한, 인체에 연관된 역 운동학 모델을 적용한다면 더욱 정확히 실시될 수 있다.

역 운동학은 예를 들어, 인간 모델에 대하여, 척추, 발목, 무릎, 목 또는 다른 모든 인체 관절의 뒤틀림을 손들과 발들의 궤적 또는 위치들로부터 결정할 수 있음을 상기한다. 관절들의 좌표 전체를 수동으로 특정하기보다, 역 운동학 모델은 중요 부위, 예를 들어 손들 또는 발들 각각의 궤적, 골반의 배향으로부터 골격의 움직임을 공식화할 수 있게 한다.

그러한 역 운동학 모델이 사용될 때, 하이브리드 모바일 요소들(703, 704)에 의한 발들의 위치 데이터 및 관성 유닛(702)에서 나온 데이터의 인식은 인체를 구성하는 여러 다른 부위들(다리, 척추, 목, 머리)의 위치를 계산할 수 있게 한다. 그와 같이 그 역 운동학 모델을 이용하여 요소들(703, 704)에 대한 요소(702)의 더욱 정확한 위치를 수득한다.

도 8 및 도 9는, 사용자 인체의 여러 부위의 위치를 더욱 정확히 계산 가능하게 하는, 도 7의 변형 실시예들을 도시한다. 물론, 본 발명은 또한 유리하게는 로봇의 여러 다른 구성요소들 또는 다른 모든 복잡한, 예를 들어 관절형 사물의 정확한 위치파악에 응용될 수도 있다.

도 8 및 도 9에 도시된 실시예들에서, 사용자는 각각 환경(800)(도 8) 및 환경(900)(도 9)에서 이동한다. 사용자는 (701)(도 7)과 유사한 헬멧(801)(도 8) 및 (901)(도 9)을 포함하는 증강현실 또는 가상현실 시스템을 구비하고 있다. 그것은 예를 들어 HMD (Head-Mounted Display) 유형의 헬멧에 관한 것이다.

마찬가지로, 그 시스템은 헬멧 (801)과 (901)에 각각 결속된, (702)(도 7)와 유사한, 관성 유닛(802)(도 8) 및 (902)(도 9)을 포함한다. 그 관성 유닛은 예를 들어 하나 또는 다수의 자력계, 가속도계, 자이로스코프를 통합한다.

따라서, 관성 유닛(802) 및 (902) 에서 각각 나온 이동 데이터는 다수의 자유도에 따라, 예를 들어 6 자유도에 따라 각각 헬멧(801) 및 (901)의 이동을 묘사할 수 있게 한다.

사용자는 그 외에 각각의 발에 (703, 704)(도 7)와 유사한 하이브리드 모바일 요소(803, 804)(도 8) 및 (903, 904)(도 9)를 각각 구비하고, 각각 (705)(도 7)와 유사한 그라운드 요소(805)(도 8) 및 (905)(도 9) 상에서 이동한다.

도 8의 실시예에서, 사용자는 허리띠에 다른 관성 유닛(808)을 더 구비하고, 헬멧(801) 상에, 예를 들어 바로미터 또는 텔레미터와 같은 헬멧(801)의 높이 측정 수단(809)을 더 구비한다.

상부를 향하게 한 텔레미터는 예를 들어 천장에 대한 사용자 머리의 거리를 측정할 수 있게 하고 최종적으로 그라운드/천장 거리를 인식함으로써 사용자 머리의 높이를 계산할 수 있게 한다. 바로미터는 공기압으로부터 높이를 측정할 수 있게 한다.

유리하게는, 전술한 방법을 적용함으로써, 하이브리드 모바일 요소들(803, 804)을 구비한 사용자의 두 발의 위치를 그라운드 요소(805)의 좌표 내에서 추적하는 것이 가능하다.

수단(809)을 이용한 사용자 머리 높이의 인식은 헬멧(801)과 그라운드 요소(805) 사이의 거리(D)가, 예를 들어 사용자가 그라운드 요소(805)에 대하여 몸을 낮추거나 점프할 때처럼 실시간으로 변동하여도 헬멧의 위치를 인식할 수 있게 한다.

관성 유닛(802)에서 나온 데이터는 사용자의 발들의 위치에서 계산된 위치 정보를 이용하여 리타이밍 될 수 있고, 그라운드 요소의 평면에 수직인 방향의 성분은 역동적으로 변동하는 거리(D)로부터 환산된다.

관성 유닛(802)의 리타이밍은 또한, 인체에 연관된 역 운동학 모델을 적용한다면 더욱 정확히 실시될 수 있다. 그 경우, 하이브리드 모바일 요소들(803, 804)에 의한 발들의 위치 데이터 및 관성 유닛(802)에서 나온 데이터의 인식은, 여러 요소들(801~804, 808, 809)이 서로 통신 가능함으로써, 인체를 구성하는 여러 다른 부위들(다리, 척추, 목, 머리)의 위치를 계산할 수 있게 한다.

따라서, 관성 유닛(808)은 인체 중앙의 위치 데이터를 수득할 수 있게 하고, 따라서 역 운동학 모델의 정확도를 증가시키므로, 더욱더 정확한 역 운동학 모델을 수득할 수 있게 한다.

도 9의 실시예에서, 사용자는 복수의 방향으로(바람직하게는 3개의 수직 방향으로) 자기장을 방출하는 자기장 방출기(908) 및 복수의 자기장 수신기(센서)(909, 910, 911)로 구성된 자기 시스템(일정한 또는 펄스 자기장)을 구비한다. 예를 들어, 그러한 시스템은 Polhemus Fastrak(상표) 및 Razer Hydra(상표)의 명칭으로 공지되어 있다.

방출기는 예를 들어 각각 서로 수직인 방향으로 자기장을 방출하는 3개의 솔레노이드를 포함한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 방출기(908)는 예를 들어 사용자의 허리띠 위치에 국한된다. 수신기(909)는 사용자의 머리 위치에, 예를 들어 헬멧(901) 상에 국한된다. 수신기들(910, 911)(예를 들어 핸들)은 사용자의 양 손안에 국한된다. 그 원리에서, 자기 시스템(요소들 908~911로 구성된)은 각 수신기(909, 910, 911)의 좌표를 방출기(908)의 좌표 내에서, 신뢰할 만하고 결정적으로 수득할 수 있게 한다.

여러 요소, 즉 헬멧(901), 하이브리드 모바일 요소(903, 904), 및 자기장 방출기(908)는 서로 통신한다.

하이브리드 모바일 요소들(903, 904)을 구비한 발들에 대한 방출기(908)의 위치는 방출기(908)와 그라운드 요소(905) 사이의 거리(D)가 일정하다고 가정하고 수득될 수 있다. 따라서 그라운드 요소(905)의 평면에 수직인 방향에서의 방출기(908)의 위치 성분은 거리(D)를 간단히 환산함으로써 수득 될 수 있다.

변형으로서, 텔레미터 또는 바로미터(도 8의 (809)와 유사한)를, 역동적 높이 측정을 위하여, 즉 방출기(908)와 그라운드 요소(905) 사이의 변동 거리(D)를 측정하기 위하여, 방출기(908) 위치에 설치하는 것이 가능하다. 이는 특히 사용자가 그라운드 요소(905)에 대하여 점프하거나 몸을 낮추는 경우에 유리하다.

따라서, 본 발명에 따른 방법들은 방출기(908)의 위치를 그라운드 요소(905) 의 좌표 내에서 계산 가능하게 한다.

나아가, 그 동일한 좌표 내에서 수신기들(909, 910, 911) 각각의 위치를 방출기(908)의 좌표 내에서 수신기들의 좌표들을 수신함으로써 인식하는 것이 가능하다.

유리하게는, 개시된 자기 시스템을 사용함으로써, 사용자 손들의 위치(수신기 910, 911)가 실시간으로 인식될 수 있고 머리의 위치(수신기 909)를 인식함으로써 그라운드 요소(905)의 좌표 내에서 관성 유닛(902)의 데이터를, 예를 들어 도 4a의 단계(406)을 참조하여 전술한 바와 같이, 매우 우수한 정확도로 리타이밍 가능하게 한다.

물론 관성 유닛(902)의 리타이밍 또한 인체에 연관된 역 운동학 모델을 도입한다면 더욱 정확하게 실행될 수 있다. 그 경우, 하이브리드 모바일 요소들(903, 904)에 의한 발들의 위치 데이터 및 관성 유닛(902)에서 나온 데이터와 그라운드 요소(905)의 좌표 내에서의 수신기(909)의 위치의 인식은 인체를 구성하는 여러 다른 부위들(다리, 척추, 목, 머리)의 위치를 계산할 수 있게 한다.

따라서, 도 8 및 도 9의 실시예들에서, 하이브리드 모바일 요소들(도 8의 803, 804; 도 9의 903, 904)에 의한 발들의 위치 데이터 및 관성 유닛(도 8의 802, 808; 도 9의 902) 및 자기 시스템(도 9)에서 나온 데이터를 인식함으로써, 인체를 구성하는 여러 다른 부위들(다리, 척추, 목, 머리)의 위치를 신뢰성 있게 계산가능하게 한다. 그와 같이 하이브리드 모바일 요소들(803, 804; 903, 904) 각각에 대한 헬멧(801, 901) 및 다른 장비들의 위치를 더욱 정확히 수득한다.

당연히, 특정한 필요성을 만족시키기 위하여, 본 발명의 분야에 적합한 기술을 가진 자는 상기 상세한 설명에서 변형을 적용할 수 있을 것이다.

Claims (20)

1. 복수의 모바일 요소를 컴퓨터 시스템과 인터페이싱하기 위한 디바이스용 하이브리드 모바일 요소(104, 105, 500, 600)로서, 상기 하이브리드 모바일 요소는 적어도 하나의 위치파악 모듈(501)을 포함하고, 상기 위치파악모듈은 하기의 수단들을 포함하고:
   - 상기 위치파악 모듈의 위치를 계산 가능하게 하는 전자기 신호를 방출하기 위한 수단들(606); 및,
   - 작동 신호를 수신하기 위한, 그리고 상기 작동 신호의 적어도 하나의 정보에 따라, 상기 전자기 신호를 방출하기 위한 수단들을 작동하기 위한 수단들(602);
   상기 하이브리드 모바일 요소(104, 105, 500, 600)는 추가적으로:
   - 상기 위치파악 모듈에 결속되는 관성 유닛(502, 607); 및
   - 상기 관성 유닛의 이동과 연관된 데이터를 전송하기 위하여, 상기 디바이스와 통신하는 수단들(503, 608)
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 모바일 요소(104, 105, 500, 600).
2. 제1항에 있어서, 상기 통신 수단들(503, 608)은 추가적으로 상기 위치파악 모듈(501)의 적어도 하나의 위치 정보를 수신하도록 구성되는, 하이브리드 모바일 요소(104, 105, 500, 600).
3. 제2항에 있어서, 수신된 위치 정보 및 상기 관성 유닛의 이동 데이터로부터, 상기 위치파악 모듈(501)의 새로운 위치 정보를 하이브리드 계산하는 수단들(609)을 추가적으로 더 포함하는, 하이브리드 모바일 요소(104, 105, 500, 600).
4. 제3항에 있어서, 상기 통신 수단들(503, 608)은 추가적으로 상기 위치파악 모듈의 상기 새로운 위치 정보를 전송하도록 구성되는, 하이브리드 모바일 요소(104, 105, 500, 600).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통신 수단들(503, 608)은 상기 관성 유닛(502)의 이동 데이터의 리타이밍 데이터를 수신하도록 구성되고, 상기 리타이밍 데이터는 상기 위치파악 모듈에 의해 방출된 전자기 신호로부터 계산된 위치 정보를 기반으로 하는, 하이브리드 모바일 요소(104, 105, 500, 600).
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하이브리드 모바일 요소는 상기 위치파악 모듈(501)의 각 작동시에 상기 관성 유닛의 이동 데이터를 리타이밍하도록 구성되는, 하이브리드 모바일 요소(104, 105, 500, 600).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 추가적으로, 상기 위치파악 모듈의 구성요소들의 급전을 위한 원격-급전 수단들을 더 포함하는, 하이브리드 모바일 요소(104, 105, 500, 600).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 추가적으로 에너지 저장 수단들을 더 포함하는, 하이브리드 모바일 요소(104, 105, 500, 600).
9. 복수의 하이브리드 모바일 요소(104, 105, 500, 600)를 컴퓨터 시스템과 인터페이싱하기 위한 디바이스(101)로서, 상기 디바이스는 검출 면(210)을 포함하고 하기의 수단들:
   - 상기 복수의 하이브리드 모바일 요소들의 각 하이브리드 모바일 요소에 통합된 적어도 하나의 위치파악 모듈을 순차적으로 작동하기 위한 수단들(227) - 주어진 순간에 단 하나의 위치파악 모듈이 작동될 수 있음 -;
   - 상기 적어도 하나의 작동된 위치파악 모듈의 적어도 하나의 전자기 신호를 수신하기 위한 수단들(212, 213);
   - 상기 적어도 하나의 수신된 전자기 신호로부터, 상기 검출 면에 결합된 좌표 내에서 적어도 하나의 위치 정보를 실시간으로 계산하기 위한 수단들(220, 230) - 하이브리드 모바일 요소가 상기 작동된 위치파악 모듈을 포함함 -;
   - 상기 적어도 하나의 위치파악 모듈의 작동시에 전자기 신호의 수신이 없을 때 상기 적어도 하나의 작동된 위치파악 모듈에 결속된 관성 유닛의 이동과 연관된 데이터를 수신하기 위한 통신 수단들(228); 및
   - 수신된 이동 데이터 및 계산된 위치 정보로부터, 상기 적어도 하나의 작동된 위치파악 모듈의 새로운 위치 정보를 실시간으로 하이브리드 계산하기 위한 수단들(230)
   을 포함하는 것을 특징으로 하는, 디바이스(101).
10. 제9항에 있어서, 상기 통신 수단들(228)은 추가적으로:
    - 수신된 전자기 신호로부터 계산된 위치정보를 상기 하이브리드 모바일 요소에 전송하도록; 그리고
    - 상기 전송된 위치 정보로부터 상기 하이브리드 모바일 요소에 의하여 계산된, 상기 새로운 위치 정보를 수신하도록
    구성되는, 디바이스(101).
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 통신 수단들(228)은 추가적으로 상기 관성 유닛의 이동 데이터의 리타이밍 데이터를 전송하도록 구성되고, 상기 리타이밍 데이터는 수신된 전자기 신호로부터 계산된 위치 정보를 기반으로 하는, 디바이스(101).
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 복수의 디바이스들을 포함하는 디바이스(101)로서, 상기 복수의 디바이스들 중 하나의 디바이스는 상기 복수의 디바이스들 중의 다른 디바이스들 내에서 실행되는 적어도 일부의 수단들을 제어하는, 디바이스(101).
13. 복수의 하이브리드 모바일 요소(104, 105, 500, 600)를 컴퓨터 시스템과 인터페이싱하기 위한 방법으로서, 상기 방법은 하기의 단계들:
    - 상기 복수의 하이브리드 모바일 요소들 중 하나의 하이브리드 모바일 요소의 적어도 하나의 위치 정보를 수득하는 단계(403) - 상기 하이브리드 모바일 요소는 적어도 하나의 작동된 위치파악 모듈을 포함하고, 적어도 하나의 위치 정보는 상기 하이브리드 모바일 요소에 통합된 상기 적어도 하나의 작동된 위치파악 모듈에 의해 방출된 적어도 하나의 전자기 신호로부터 계산되고, 주어진 순간에 단 하나의 위치파악 모듈이 작동할 수 있음 -;
    그 후, 상기 적어도 하나의 위치파악 모듈이 작동할 때 전자기 신호의 추후 수신이 없을 때:
    - 상기 적어도 하나의 작동된 위치파악 모듈에 결속된 관성 유닛의 이동과 연관된 데이터를 수득하는 단계(405, 422); 및
    - 상기 수득된 이동 데이터 및 상기 수득된 위치 정보로부터, 상기 적어도 하나의 작동된 위치파악 모듈의 새로운 위치 정보를 실시간으로 하이브리드 계산하는 단계(407, 424)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
14. 제13항에 있어서, 추가적으로, 상기 관성 유닛의 이동 데이터를 리타이밍하는 단계(406, 423)를 더 포함하는, 방법.
15. 제14항에 있어서, 추가적으로, 상기 수득된 위치 정보를 그것의 계산 일자와 저장하는 단계(404)를 더 포함하고, 상기 리타이밍 단계(406)는 상기 저장된 위치 정보로부터 실행되는, 방법.
16. 제14항에 있어서, 추가적으로, 상기 적어도 하나의 작동된 위치파악 모듈로부터 나온 전자기 신호의 수신이 없음을 표시하는 정보를 수신하는 단계(420)를 더 포함하는, 방법.
17. 제16항에 있어서, 추가적으로, 리타이밍 데이터를 수신하는 단계(421)를 더 포함하고, 상기 리타이밍 단계(423)는 상기 수신된 리타이밍 데이터로부터 실행되는, 방법.
18. 제17항에 있어서, 추가적으로, 상기 계산된 새로운 위치 정보를 전송하는 단계(425)를 더 포함하는, 방법.
19. 움직이는 사용자가 구비하도록 고안된, 가상현실 또는 증강현실 시스템을 위한 어셈블리로서, 상기 시스템은:
    - 사용자가 소지하도록 적용된, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 하이브리드 모바일 요소;
    - 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 인터페이싱 디바이스;
    - 사용자가 착용하도록 적용된, 가상현실용 또는 증강현실용 헬멧 - 상기 헬멧은 상기 하이브리드 모바일 요소와 상기 헬멧의 상대적 위치 및 상기 하이브리드 모바일 요소의 위치에 따른 상기 헬멧의 위치 추적을 허용하도록 상기 하이브리드 모바일 요소에 또는 상기 인터페이싱 디바이스에 접속됨 -
    을 포함하는, 어셈블리.
20. 제19항에 있어서, 추가적으로, 복수의 방향으로 자기장을 방출하는 수단 및 상기 방출 수단에 의해 방출된 상기 자기장을 수신하는 복수의 수단들을 포함하는 자기적 위치측정(positioning) 시스템을 더 포함하고, 상기 자기적 위치측정 시스템은, 상기 수신 수단에 의해 수신된 자기장으로부터, 상기 방출 수단 상에 중심을 둔 좌표 내에서 상기 수신 수단들 중 적어도 하나의 수신 수단의 위치를 결정하도록 구성되는, 어셈블리.

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