ES2226584A1 - Seasickness prevention system includes a reference object visualizer and movement monitoring assembly with an inertia reference system - Google Patents
Seasickness prevention system includes a reference object visualizer and movement monitoring assembly with an inertia reference systemInfo
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Abstract
Description
Sistema antimareo.Antimareo system
La invención se engloba dentro del campo del equipamiento auxiliar asociado a sistemas de entretenimiento multimedia instalados en el habitáculo interior de medios de transporte tales como sistemas de reproducción de vídeo tanto individuales como colectivos, especialmente digitales como por ejemplo sistemas DVD. El sistema propuesto por la presente invención se refiere a un sistema que trata de corregir y minimizar el efecto de mareo durante el visionado de tales sistemas cuando el medio de transporte se encuentra en movimiento.The invention falls within the field of auxiliary equipment associated with entertainment systems multimedia installed in the interior compartment of media transport such as video playback systems both individual as collective, especially digital as per example DVD systems. The system proposed herein invention refers to a system that tries to correct and minimize the effect of dizziness during viewing of such systems when the means of transport is in motion.
El rápido desarrollo en los últimos tiempos de la tecnología y el abaratamiento en los costes de la misma, han permitido la introducción, cada vez con más frecuencia, de sistemas entretenimiento o sistemas multimedia tales como sistemas de reproducción de vídeo, instaladas en el habitáculo interior de diferentes medios de transporte, cuya finalidad principal es hacer más llevadero el viaje a los ocupantes o usuarios de dichos medios de transporte.The rapid development in recent times of the technology and cheaper costs of it, have allowed the introduction, more and more frequently, of systems entertainment or multimedia systems such as systems video playback, installed in the interior cabin of different means of transport, whose main purpose is to make more bearable travel to the occupants or users of such media Of transport.
En numerosas ocasiones, cuando se realizan viajes largos y el medio de transporte está en movimiento puede producirse una sensación de mareo la cual se agrava cuando se fija la atención en algún punto dispuesto en el habitáculo interior, como sería el caso de una pantalla situada enfrente del pasajero que por ejemplo forme parte de un sistema de entretenimiento multimedia.On numerous occasions, when trips are made long and the means of transport is moving can occur a feeling of dizziness which worsens when attention is fixed at some point arranged in the interior cabin, as would be the case of a screen in front of the passenger that for example Be part of a multimedia entertainment system.
En lo referente a las causas fisiológicas de la mencionada sensación de mareo, el ser humano es consciente de su propio movimiento respecto del entorno de dos formas distintas:Regarding the physiological causes of mentioned feeling dizzy, the human being is aware of his own movement with respect to the environment in two different ways:
a) mediante el sentido de la vista.a) through the sense of sight.
b) mediante el sentido del equilibrio del oído interno.b) through the sense of balance of the ear internal.
La situación que se da cuando una persona se encuentra en medio de transporte en movimiento, no forma parte del entorno natural y habitual del ser humano, sino que se crea un entorno artificial que es nuevo y desconocido para el usuario.The situation that occurs when a person is is in the middle of moving transport, is not part of the natural and habitual environment of the human being, but it creates a artificial environment that is new and unknown to the user.
Si un observador montado en un medio de transporte se fija en su entorno inmediato deduce por su sentido de la vista que está en reposo respecto del mismo, mientras que su sentido de equilibrio le puede estar informando de que se está en movimiento.If an observer mounted on a means of transport is fixed in its immediate surroundings deduced by its sense of the view that is at rest with respect to it, while its sense of balance may be informing you that you are in movement.
Sin entrar en mayores detalles, se puede decir que la sensación de mareo está provocada por una discrepancia entre la información de nuestro propio movimiento percibida por el sentido de la vista, y la misma información percibida por el sentido del equilibrio del oído interno.Without going into more detail, you can say that the feeling of dizziness is caused by a discrepancy between the information of our own movement perceived by the sense of sight, and the same information perceived by the sense of the inner ear balance.
Por otro lado, hay que tener en cuenta el factor psicológico que se produce en ciertas personas por una situación de incertidumbre como es por ejemplo un viaje.On the other hand, the factor must be taken into account psychological that occurs in certain people due to a situation of uncertainty such as a trip.
El desarrollo incipiente en los últimos tiempos de sistemas de entretenimiento multimedia, sistemas virtuales y simuladores instalados en el interior de los diferentes medios de transporte conocidos y principalmente en los medios de transporte terrestre, tanto de carácter publico, como los autobuses, como de carácter privado como los automóviles, ha motivado la necesidad de sistemas antimareo que consigan reducir los síntomas y sensación de mareo producido por el propio movimiento de transporte.The incipient development in recent times of multimedia entertainment systems, virtual systems and simulators installed inside the different means of known transport and mainly in the means of transport terrestrial, both public, such as buses, and private character like cars, has motivated the need for antimareo systems that reduce symptoms and feelings of Dizziness caused by the transport movement itself.
El primer remedio conocido para intentar minimizar la sensación de mareo, que normalmente es recomendado por los médicos y el cual no requiere de ningún dispositivo ni medio auxiliar, consiste en intentar fijar la visión del usuario en un punto situado en el horizonte para percibir el sentido de marcha, ya que el horizonte representa un sistema en reposo "aparente" respecto del cual el usuario puede percibir su propio movimiento.The first known remedy to try minimize the feeling of dizziness, which is usually recommended by the doctors and which does not require any device or means auxiliary, is to try to set the user's vision in a point located on the horizon to perceive the direction of travel, and that the horizon represents an "apparent" resting system regarding which the user can perceive their own movement.
Existen varias soluciones alternativas para tratar de mitigar, en la medida de lo posible, los síntomas de mareo producidos, entre las que cabe destacar:There are several alternative solutions for try to mitigate, to the extent possible, the symptoms of Dizziness produced, including:
- --
- uso de medicación la cual como podemos imaginar es una solución no muy recomendable puesto que este tipo de medicamentos suelen producir efectos secundarios importantes como por ejemplo somnolencia.medication use the which as we can imagine is a solution not highly recommended since this type of medication usually produces effects important side effects such as drowsiness.
- --
- bandas de presión que se colocan en la muñeca, y gracias al empleo de una pieza dura de plástico se produce una presión en un punto que esta interrelacionado con la parte superior del estómago y produce un cierto alivio en la sensación de mareo.pressure bands that are placed on the wrist, and thanks to the use of a hard piece plastic pressure occurs at a point that is interrelated with the upper part of the stomach and produces a Some relief in feeling dizzy.
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- --
- gafas con visión artificial del horizonte, mediante las cuales el usuario siempre tiene la sensación de tener horizonte frente a él, sin importar donde mire.glasses with vision artificial horizon, by which the user always he has the feeling of having a horizon in front of him, no matter where I looked
Por otra parte se han desarrollado mecanismos destinados a aliviar y reducir los síntomas del mareo producido cuando se viajan en medios de transporte. En el documento US-A-6497649 se describe un sistema para prevenir el síndrome conocido como "motion sickness" causado por un conflicto de los sentidos, y más específicamente está relacionado con un método o implementación que proporcione un fondo con una referencia correspondiente a sentido vestibular del oído interno.On the other hand mechanisms have been developed intended to relieve and reduce the symptoms of dizziness produced when traveling by means of transport. In the document US-A-6497649 describes a system to prevent the syndrome known as "motion sickness" caused by a conflict of the senses, and more specifically is related to a method or implementation that provides a fund with a reference corresponding to the vestibular direction of the ear internal.
El sistema se basa en el empleo de una pluralidad de líneas, generalmente ortogonales, semejantes a un laberinto artificial, sobre un dispositivo de visualización.The system is based on the use of a plurality of lines, usually orthogonal, similar to a maze artificial, on a display device.
El laberinto artificial se puede proyectar sobre un dispositivo de visualización montado sobre la cabeza del usuario (gafas con proyector incorporado), o como una proyección en la retina, comprendiendo una matriz de líneas que serán controladas para indicar el movimiento de la cabeza del usuario con respecto a una posición base.The artificial labyrinth can be projected onto a display device mounted on the user's head (glasses with built-in projector), or as a projection on the retina, comprising an array of lines that will be controlled to indicate the movement of the user's head with respect to a base position
El laberinto artificial incluye señales visuales que muestran los cambios de rotación, cabeceo, dirección y elevación con respecto a la dirección del movimiento. Estos cambios de posición se detectan por medio de giróscopos, acelerómetros y sensores magneto-estrictivos. Por lo tanto el sistema funciona recreando un sistema sensorial que emula el sistema vestibular del oído interno.The artificial labyrinth includes visual cues which show changes in rotation, pitch, direction and elevation with respect to the direction of movement. These changes position are detected by gyroscopes, accelerometers and magneto-strictive sensors. Therefore the system works by recreating a sensory system that emulates the vestibular system of the inner ear.
Las señales producidas por los sensores son
entradas a un microprocesador que controla la proyección de las
líneas que actúan como señales visuales y que son una respuesta a
las señales de salida de los sensores. Por ejemplo si el usuario
rota hacia la derecha las líneas horizontales rotarán en sentido
contrario, hacia la izquierda. Las líneas indican la posición
relativa del usuario y se proyectan sobre unas gafas con proyector
incorporado, sobre un medio de visualización holográfico o sobre un
dispositivo de visualización que traslada estas líneas a la retina
del
usuario.The signals produced by the sensors are inputs to a microprocessor that controls the projection of the lines that act as visual signals and that are a response to the output signals of the sensors. For example, if the user rotates to the right, the horizontal lines will rotate in the opposite direction to the left. The lines indicate the relative position of the user and are projected onto glasses with a built-in projector, on a holographic display medium or on a display device that transfers these lines to the retina of the
Username.
El sistema se basa en la detección del movimiento del usuario en lugar de la detección del movimiento del medio de transporte en movimiento.The system is based on motion detection of the user instead of detecting the movement of the means of moving transport.
Este sistema es bastante complicado puesto que necesita de bastantes detectores para ser efectivo por lo que su fabricación resulta bastante cara, además el equipo tiene problemas de averías frecuentes al encontrarse asociado a la cabeza del usuario que está en constante movimiento. Además es un sistema unipersonal que solo puede ser utilizado por un solo usuario a la vez.This system is quite complicated since you need enough detectors to be effective so your manufacturing is quite expensive, in addition the team has problems of frequent breakdowns when found associated with the head of the User who is in constant motion. It is also a system single person that can only be used by a single user to the time.
Por otro lado el documento de patente EP-A-1 304 866 describe un sistema y un método de generación de una secuencia digital de imágenes inmersivas que proporcionen una sensación de automovimiento, incluyendo los pasos de: generación de la secuencia digital de imágenes y ajuste de la secuencia digital de imágenes para controlar la sensación de automovimiento, de forma que el grado de movimiento, inducido en el espectador de la secuencia digital de imágenes esté controlado.On the other hand the patent document EP-A-1 304 866 describes a system and a method of generating a digital sequence of images immersive that provide a feeling of self-movement, including the steps of: generation of the digital sequence of images and digital image sequence adjustment for control the feeling of self-movement, so that the degree of movement, induced in the viewer of the digital sequence of Images are controlled.
El sistema está basado en el hecho de que las imágenes en movimiento que contienen muchos detalles provocan mayor intensidad en el síndrome de "motion sickness" que aquellas que tienen menor frecuencia de detalles. Para reducir el grado de detalles de las imágenes en movimiento el sistema analiza los vectores de movimiento de éstas y dependiendo del umbral que alcance se procede a eliminar los detalles filtrando o interpolando estas imágenes.The system is based on the fact that the moving images that contain many details cause greater intensity in motion sickness syndrome than those that They have less frequency of details. To reduce the degree of details of the moving images the system analyzes the motion vectors of these and depending on the threshold that scope proceeds to remove the details by filtering or interpolating these images.
Este sistema requiere de potentes y costosos medios de tratamiento de la imagen que se ha de hacer en tiempo real.This system requires powerful and expensive means of image processing to be done in time real.
Por lo tanto, se ha detectado la necesidad de proporcionar un sistema que intente paliar los efectos desagradables del síndrome de "motion sickness" producidos durante el movimiento de un usuario de un medio de transporte, el cual se base en el concepto de imagen proyectada en un dispositivo de visualización, normalmente una pantalla, convirtiendo a tal dispositivo en lo que sería una ventana virtual a un sistema inercial, de forma que mirando al dispositivo de visualización, el mismo nos transmita la sensación visual de nuestro propio movimiento, al convertirse dicha sensación visual en la referencia que no tiene el usuario en el interior del medio de transporte.Therefore, the need for provide a system that attempts to mitigate the effects unpleasant motion sickness syndrome produced during the movement of a user of a means of transport, the which is based on the concept of projected image on a device of display, usually a screen, converting to such device in what would be a virtual window to a system inertial, so that looking at the display device, the himself transmits the visual sensation of our own movement, when said visual sensation becomes the reference that the user does not have inside the means of transport.
Este objetivo se consigue por medio de la invención tal y como está definida en la reivindicación 1; en las reivindicaciones dependientes se definen realizaciones preferidas de la invención.This objective is achieved through the invention as defined in claim 1; in the dependent claims defined preferred embodiments of the invention.
La presente invención se refiere a un sistema antimareo para aliviar los síntomas de mareo sufridos por un viajero al visualizar, a corta distancia y de forma continuada, imágenes o texto en el interior de un medio de transporte, cuando dicho medio de transporte se encuentra en movimiento.The present invention relates to a system antimareo to relieve the symptoms of dizziness suffered by a traveler when viewing, at close range and continuously, images or text inside a means of transport, when said means of transport is in motion.
El sistema antimareo objeto de la presente invención comprende los siguientes elementos:The antimareo system object of the present The invention comprises the following elements:
- Medios de visualización configurados para representar un objeto de referencia, cuya función es transmitir al usuario información del movimiento de traslación y/o rotación de los medios de visualización respecto de un sistema de referencia inercial;- Display media configured for represent a reference object, whose function is to transmit to user information of the movement of translation and / or rotation of the visualization means with respect to a reference system inertial;
- Medios para la detección del movimiento configurados para detectar el movimiento de traslación y/o rotación respecto de un sistema de referencia inercial, de los medios de visualización, sobre los cuales se define un sistema de referencia local o plano de visualización coincidente con el plano XZ;- Means for motion detection configured to detect the movement of translation and / or rotation with respect to an inertial reference system, of the means of visualization, on which a reference system is defined local or display plane coinciding with the XZ plane;
- Medios de procesamiento conectados a los medios de detección del movimiento y a los medios de visualización configurados para,- Processing media connected to the media motion detection and display media configured for,
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- procesar las medidas, provenientes de los medios de detección, representativas del movimiento de traslación y/o rotación de los medios de visualización respecto al sistema de referencia inercial de manera que se obtienen de ellas la aceleración de traslación, la velocidad angular y la orientación del sistema local respecto del sistema inercial, siendo la aceleración de traslación corregida por la aceleración de la gravedad.process the measures, coming from the detection means, representative of the movement of translation and / or rotation of the means of visualization regarding the inertial reference system so which are obtained from them the translation acceleration, the speed angular and the orientation of the local system with respect to the system inertial, the translation acceleration being corrected by the acceleration of gravity.
- --
- representar, sobre los medios de visualización, el objeto de referencia como una proyección del mismo sobre el plano de visualización (XZ).represent, about display media, the reference object as a projection of it on the viewing plane (XZ).
- --
- determinar, en función del movimiento de los medios de visualización detectado, el movimiento de traslación y/o rotación del objeto de referencia en el sistema local, de manera que una vez representado el movimiento de dicho objeto sobre los medios de visualización, dicho movimiento, compense el movimiento de traslación y/o rotación de los medios de visualización, resultando para el usuario en un movimiento aparente inercial de dicho objeto de referencia ydetermine, in function of the movement of the display media detected, the translation movement and / or rotation of the reference object in the local system, so that once the movement is represented of said object on the display means, said movement, compensate for the movement of movement and / or rotation of the display media, resulting for the user in a apparent inertial movement of said reference object Y
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- restablecer la posición del objeto de referencia en el sistema de referencia local, una vez cesada la aceleración de traslación y/o el movimiento de rotación de los medios de visualización con respecto al sistema de referencia inercial, y;reset the position of the reference object in the reference system local, once the translation acceleration and / or the rotation movement of the display means with respect to the inertial reference system, and;
- Medios de configuración de los medios de visualización, que comprenden al menos una interfaz de usuario, configurado para que el viajero establezca diferentes parámetros de visualización del objeto de referencia representado sobre los medios de visualización.- Media configuration media visualization, which comprise at least one user interface, configured for the traveler to establish different parameters of display of the reference object represented on the media display.
Se define el sistema de referencia local como el sistema asociado a los medios de visualización, de forma que el eje X es el eje normalmente horizontal, el eje Y es el eje de profundidad, y el eje Z es el eje normalmente vertical, de forma que el plano de visualización es coincidente con el plano XZ.The local reference system is defined as the system associated with the display means, so that the axis X is the normally horizontal axis, the Y axis is the axis of depth, and the Z axis is the normally vertical axis, so that The display plane is coincident with the XZ plane.
Con el movimiento del objeto de referencia en el sistema local, representado sobre los medios de visualización, se consigue transmitir al usuario información del movimiento de estos medios respecto de un sistema inercial, y por ende del movimiento del usuario respecto a ese sistema inercial, haciendo que disminuya la discrepancia entre la información de nuestro propio movimiento percibida por el sentido de la vista, y la misma información percibida por el sentido del equilibrio del oído interno.With the movement of the reference object in the local system, represented on the display media, is manages to transmit to the user information about the movement of these means regarding an inertial system, and hence the movement of the user regarding that inertial system, causing it to decrease the discrepancy between the information of our own movement perceived by the sense of sight, and the same information perceived by the sense of balance of the inner ear.
Los medios para la detección del movimiento de los medios de visualización comprenden al menos un sensor inercia) para el movimiento en cada uno de los ejes cartesianos, más concretamente se emplean sensores de aceleración lineal para detectar el movimiento, tanto de traslación como de giro.The means for motion detection of the display means comprise at least one inertia sensor) for movement in each of the Cartesian axes, more specifically linear acceleration sensors are used to detect movement, both translation and rotation.
De esta manera se consigue una ventaja económica frente a la utilización de sensores más complejos (sensores de velocidad angular o giróscopos), ya que no se requiere una elevada precisión en las medidas realizadas durante el funcionamiento del sistema.In this way an economic advantage is achieved against the use of more complex sensors (sensors angular velocity or gyroscopes), since high elevation is not required precision in the measurements made during the operation of the system.
En el resto de este documento, incluyendo el texto de las reivindicaciones y cuando se hable de un sensor en varios ejes, se entiende naturalmente que se trata de un sensor múltiple, siendo éste equivalente al empleo de varios sensores simples.In the rest of this document, including the text of the claims and when talking about a sensor in several axes, it is naturally understood that it is a sensor multiple, this being equivalent to the use of several sensors simple.
En una realización preferente del sistema antimareo se emplea únicamente un sensor de aceleración lineal en 3 ejes, asociados a X Y, y Z. En esta realización no es posible reaccionar correctamente ante giros bruscos de la pantalla, ya que la proyección de la aceleración de la gravedad sobre los ejes cambia, y dichos giros son erróneamente interpretados como aceleraciones lineales. Asumiendo la ausencia o suficiente lentitud de los giros, la aceleración de la gravedad puede extraerse como promedio de las medidas de aceleración en los tres ejes, resultando por tanto en un vector en el espacio XYZ que indicará la orientación de los medios de visualización respecto de la vertical. A partir de las componentes de este vector se obtienen por cálculos simples los ángulos de elevación sobre el horizonte y de giro respeto al eje Y, que determinan la orientación de los medios de visualización respecto de la vertical.In a preferred embodiment of the system antimareo only a linear acceleration sensor is used in 3 axes, associated with X Y, and Z. In this embodiment it is not possible react correctly to sharp turns of the screen, since the projection of the acceleration of gravity on the axes changes, and such turns are mistakenly interpreted as linear accelerations. Assuming the absence or sufficient slowness of the turns, the acceleration of gravity can be extracted as average acceleration measurements on all three axes, resulting therefore in a vector in space XYZ that will indicate the orientation of the display means with respect to the vertical. From the components of this vector are obtained by calculations simple elevation angles over the horizon and turning respect to the Y axis, which determine the orientation of the means of display relative to the vertical.
En otra realización preferente del sistema antimareo se emplea únicamente un sensor de aceleración lineal en 2 ejes, asociados a X y Z. En esta realización, al igual que la anterior, no es posible reaccionar correctamente ante giros bruscos de la pantalla, ya que la proyección de la aceleración de la gravedad sobre los ejes cambia, y dichos giros son erróneamente interpretados como aceleraciones lineales. Además, al no disponer de medida de aceleración en el eje Y de profundidad, no es posible representar las aceleraciones/deceleraciones en el sentido de la marcha, aunque sí es posible estimar la posición respecto de la vertical (con mayor error que en la anterior realización), partiendo del valor conocido de la magnitud de la aceleración de la gravedad.In another preferred embodiment of the system antimareo only a linear acceleration sensor is used in 2 axes, associated with X and Z. In this embodiment, just like the previous, it is not possible to react correctly to sharp turns of the screen, since the projection of the acceleration of the gravity on the axes changes, and such turns are wrong interpreted as linear accelerations. In addition, by not having of acceleration measurement on the Y-axis of depth, it is not possible represent accelerations / decelerations in the sense of march, although it is possible to estimate the position with respect to the vertical (with greater error than in the previous embodiment), starting of the known value of the magnitude of the acceleration of the gravity.
En otra realización preferente del sistema antimareo, se emplean dos sensores inerciales de aceleración lineal de tres ejes XYZ, que colocados a diferentes alturas en el eje Z permiten determinar no sólo la aceleración de traslación del sistema XYZ respecto del sistema inercial, sino que también permiten medir el movimiento de rotación respecto de los ejes X e Y. Se asume en este caso que no existe rotación respecto del eje Z. Esta asunción se considera razonable y óptima por los siguientes razonamientos, para el caso en que consideremos a los medios de visualización fijados al medio de transporte:In another preferred embodiment of the system antimareo, two inertial linear acceleration sensors are used of three XYZ axes, which placed at different heights on the Z axis allow to determine not only the system translation acceleration XYZ regarding the inertial system, but also allow to measure the rotation movement with respect to the X and Y axes. It is assumed in this case that there is no rotation with respect to the Z axis. This assumption It is considered reasonable and optimal for the following reasoning, in the case that we consider the visualization media fixed to the means of transport:
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- no interesa corregir la presentación en cuanto al giro sobre el eje Z, o cambio de dirección o rumbo,not interested in correcting the presentation regarding the rotation on the Z axis, or change of direction or heading,
- --
- los cambios de dirección son detectados correctamente como aceleraciones centrípetas sobre el eje X,the changes of address are correctly detected as accelerations centripetals on the X axis,
- --
- aun produciéndose un giro brusco sobre el eje Z, y siendo este eje vertical, dicho giro no sería detectado, y tampoco malinterpretado.still producing a sharp turn on the Z axis, and this vertical axis being said turn It would not be detected, nor misunderstood.
Esta asunción lleva a la siguiente expresión simple para la diferencia de aceleraciones detectadas entre los dos sensores:This assumption leads to the following expression simple for the difference in accelerations detected between the two sensors:
a_{21} = L_{z} (\alpha_{y}i - \alpha_{x}j - (\omega_{x}{}^{2} + \omega_{y}{}^{2})k)a_ {21} = L_ {z} (\ alpha_ {y} i - \ alpha_ {x} j - (\ omega_ {x} {} 2 + \ omega_ {y} {} 2) k)
- --
- donde i, j, k son los vectores unitarios asociados al sistema de referencia local, L_{z} es la separación entre los sensores, y \alpha, \omega son la aceleración y velocidad angular respectivamente.where i, j, k are the unit vectors associated with the local reference system, L_ {z} is the separation between the sensors, and?, \ Omega they are acceleration and angular velocity respectively.
Esta realización admite variantes o simplificaciones sobre la misma como por ejemplo detectar sólo el giro alrededor del eje X o Y, o eliminar la componente Z de uno de los sensores.This embodiment supports variants or simplifications on it such as detecting only the turn around the X or Y axis, or remove the Z component from one of the sensors
En otra realización preferida del sistema antimareo se añade un tercer sensor XYZ en el plano XZ, lo que lleva a las siguientes ecuaciones:In another preferred embodiment of the system antimareo is added a third XYZ sensor in the XZ plane, which It leads to the following equations:
m \ a_{1} + n \ a_{2} + p \ a_{3} = (m + n + p) a_{0}m \ a_ {1} + n \ a_ {2} + p \ a_ {3} = (m + n + p) a_ {0}
a_{21} = a_{2} - a_{1} = L_{z} ((\alpha_{y} + \omega_{x} \omega_{z})i + (-\alpha_{x} + \omega_{y} \omega_{x})j - (\omega_{x}{}^{2} + \omega_{y}{}^{2})k)a_ {21} = a_ {2} - a_ {1} = L_ {z} ((\ alpha_ {y} + \ omega_ {x} \ omega_ {z}) i + (- \ alpha_ {x} + \ omega_ {y} \ omega_ {x}) j - (\ omega_ {x} {} 2} + \ omega_ {y} {} 2) k)
a_{31} = a_{3} - a_{1} = L_{x} (-(\omega_{y}{}^{2} + \omega_{z}{}^{2})i + (\alpha_{z} + \omega_{x} \omega_{y})j + (-\alpha_{y} + \omega_{x} \omega_{z})k)a_ {31} = a_ {3} - a_ {1} = L_ {x} (- (\ omega_ {y} {} 2 + \ omega_ {z} {} 2) i + (\ alpha_ {z} + \ omega_ {x} \ omega_ {y}) j + (- \ alpha_ {y} + \ omega_ {x} \ omega_ {z}) k)
- --
- donde a_{1}, a_{2}, a_{3} son las aceleraciones detectadas por los tres sensores,where a_ {1}, a_ {2}, a_ {3} are the accelerations detected by the three sensors,
- --
- donde a_{0} es la aceleración de traslación, los coeficientes m, n, p, no todos nulos, los que determinan el origen de coordenadas como 0 = m r_{1} + n r_{2} + p r_{3}, y r_{1}, r_{2} r_{3} las posiciones de los sensores respecto de ese origen de coordenadas,where a_ {0} is the translation acceleration, the coefficients m, n, p, not all nulls, which determine the origin of coordinates as 0 = m r_ {1} + n r_ {2} + p r_ {3}, and r_ {1}, r_ {2} r_ {3} positions of the sensors with respect to that origin of coordinates,
- --
- donde L_{z} k y L_{x} i, son los vectores que separan los sensores 2-1 y 3-1 respectivamente, siendo esta una simplificación razonable, aunque el procedimiento puede generalizarse a cualesquiera tres vectores de posición en el sólido rígido de los medios de visualización, resultando en este caso en expresiones más complejas.where L_ {z} k and L_ {x} i, are the vectors that separate the sensors 2-1 and 3-1 respectively, being this is a reasonable simplification, although the procedure may generalize to any three position vectors in the solid rigid display media, resulting in this case in more complex expressions.
En esta realización ya no es necesario asumir que \omega_{z} = 0, \alpha_{z} = 0, pero se añade un tercer sensor, y el procesamiento necesario se complica. Esta realización es la de carácter más general y es de interés para el caso en que el sistema se aplique a un libro electrónico, donde se pueden dar giros alrededor del eje Z, no siendo éste vertical, y donde la proyección de g sobre el plano XY no sería despreciable.In this embodiment it is no longer necessary to assume that \ omega_ {z} = 0, \ alpha_ {z} = 0, but a third is added sensor, and the necessary processing is complicated. This realization It is the most general and is of interest in the case where the system is applied to an electronic book, where you can make turns around the Z axis, not being vertical, and where the projection of g on the XY plane would not be negligible.
Este sistema antimareo basa su funcionamiento en presentar al usuario la referencia de un objeto en movimiento inercial, que no tiene dentro del medio de transporte. Este objeto lo denominamos objeto de referencia, y es el objeto representado en la pantalla.This antimareo system bases its operation on present the reference of a moving object to the user inertial, which does not have within the means of transport. This object we call it a reference object, and it is the object represented in the screen.
En una realización preferente de la invención este objeto es un objeto virtual sintetizado, pudiendo por ejemplo mostrar una figura geométrica simple en tres dimensiones.In a preferred embodiment of the invention this object is a synthesized virtual object, being able for example show a simple geometric figure in three dimensions.
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En otra realización preferente del sistema antimareo, el objeto de referencia es una pantalla virtual sobre la que se pueden proyectar imágenes de vídeo o imágenes sintetizadas.In another preferred embodiment of the system antimareo, the reference object is a virtual screen on the that video images or images can be projected synthesized
En otra realización preferente del sistema antimareo, el objeto de referencia es una matriz de pantallas virtuales, de forma que una vez proyectadas, permiten al usuario apreciar el movimiento en mayor medida, ya que se permitirían incluso deslizamientos completos de las imágenes en presencia de fuertes aceleraciones. El algoritmo de restablecimiento puede opcionalmente modificarse para dinámicamente seleccionar como punto central el óptimo que permita evitar deslizamientos innecesarios de la imagen.In another preferred embodiment of the system antimareo, the reference object is an array of screens virtual, so that once projected, allow the user appreciate the movement to a greater extent, since they would be allowed even full swipes of the images in the presence of strong accelerations The reset algorithm can optionally modified to dynamically select as point central the optimum that allows to avoid unnecessary landslides of the picture.
Para poder considerar a la superficie de la tierra, como el sistema de referencia inercial, respecto del cual el movimiento del objeto de referencia representado en los medios de visualización nos va a transmitir información del movimiento de dichos medios de visualización, las medidas provenientes de los sensores inerciales de aceleración lineales deben ser compensadas por la aceleración de la gravedad en sus respectivos ejes, para evitar que ésta sea interpretada erróneamente como una aceleración real respecto a la superficie de la tierra. La superficie de la tierra se considera a todos los efectos como un sistema inercial (el giro de la tierra se considera despreciable).In order to consider the surface of the land, as the inertial reference system, for which the movement of the reference object represented in the media of visualization will transmit information about the movement of said display means, the measurements coming from the inertial linear acceleration sensors must be compensated by the acceleration of gravity in their respective axes, to prevent it from being misinterpreted as an acceleration real with respect to the surface of the earth. The surface of the land is considered for all purposes as an inertial system (the turn of the earth is considered negligible).
En una realización preferida de la invención, en la que se supone ausencia de giros del sistema de referencia local, o cuando estos giros son lo suficientemente lentos, el problema de la compensación de g se resuelve mediante la determinación de la aceleración de la gravedad en el sistema referencia local como promedio de las medidas realizadas, y su posterior sustracción a dichas medidas para obtener la componente de aceleración dinámica que es la que determinará el movimiento del objeto de referencia.In a preferred embodiment of the invention, in which assumes absence of turns of the local reference system, or when these turns are slow enough, the problem of the compensation of g is resolved by determining the acceleration of gravity in the local reference system as average of the measurements carried out, and their subsequent subtraction to such measures to obtain the dynamic acceleration component which is what will determine the movement of the object of reference.
En otra realización preferida de la invención, en la que el sistema debe responder correctamente frente a variaciones rápidas de orientación del sistema local (piénsese por ejemplo en la posible aplicación del sistema en un barco de pequeñas dimensiones, o en un libro electrónico portátil), el sistema considera estos cambios de orientación para calcular las componentes de la aceleración medida en la base del sistema de referencia inercial para poder así promediar correctamente dichas componentes. Para realizar este proceso se hace un seguimiento de la orientación del sistema local respecto del sistema inercial.In another preferred embodiment of the invention, in which the system must respond correctly to variations rapid orientation of the local system (think for example in the possible application of the system in a small boat dimensions, or in a portable electronic book), the system consider these orientation changes to calculate the acceleration components measured at the base of the system inertial reference to be able to correctly average these components. To carry out this process, the orientation of the local system with respect to the inertial system.
El seguimiento de la orientación del sistema local respecto del inercial permite determinar en todo momento la posición relativa respecto de la vertical. Esto se hace estableciendo una corrección que fuerza a que el vector g medido sea vertical en el sistema inercial, o más fácilmente aún, ignorando la posición de g respecto del sistema inercial, al cual se permitiría derivar en el tiempo en su orientación, pasando a ser por tanto quasi-inercial; la orientación relativa del sistema local respecto de la vertical se determina entonces a partir de la dirección vertical determinada por g en el sistema de referencia local. El poder determinar esta orientación relativa permite seguir considerando el sistema de referencia inercial asociado a la tierra con el eje Z vertical, se haga uso o no en la realización, del concepto de sistema quasi-inercial.Tracking system orientation local with respect to the inertial allows to determine at all times the relative position with respect to the vertical. This is done establishing a correction that forces the measured vector g to be vertical in the inertial system, or more easily, ignoring the position of g with respect to the inertial system, which would be allowed derive in time in its orientation, becoming therefore quasi-inertial; the relative orientation of the system local with respect to the vertical is then determined from the vertical direction determined by g in the reference system local. Being able to determine this relative orientation allows you to follow considering the inertial reference system associated with the land with the vertical Z axis, use or not in the embodiment of the Quasi-inertial system concept.
En las realizaciones en las que la orientación del sistema local respecto de la vertical determinada por g es conocida, ésta puede expresarse como un ángulo de elevación respecto del horizonte (giro respecto a eje X), y un giro respecto al eje longitudinal (eje Y). Esta elevación y giro pueden presentarse de forma gráfica al usuario mediante por ejemplo un horizonte artificial.In the embodiments in which the orientation of the local system with respect to the vertical determined by g is known, this can be expressed as an elevation angle with respect to the horizon (turn relative to the X axis), and a turn relative to the longitudinal axis (Y axis). This lift and turn can be presented graphically to the user through for example a artificial horizon
Las aceleraciones en X y Z se manifiestan como desplazamientos del objeto de referencia sobre la pantalla que compensan el movimiento real de los medios de visualización. Una aceleración en el eje Y de profundidad puede representarse como una variación de tamaño de la proyección del objeto de referencia, si los medios de procesamiento de imagen lo permiten, o también con alguna otra indicación.The accelerations in X and Z manifest as displacements of the reference object on the screen that compensate for the actual movement of the display media. A Y-axis acceleration depth can be represented as a variation of projection size of the reference object, if the image processing means allow it, or also with Some other indication.
En una realización preferente de la invención, los medios de procesamiento de señales del sistema antimareo están configurados para definir un marco virtual que varía de color y/o tamaño el caso de producirse un movimiento de aceleración/deceleración del medio de transporte en el eje Y.In a preferred embodiment of the invention, the signal processing means of the antimareo system are configured to define a virtual frame that varies in color and / or size the case of a movement of acceleration / deceleration of the means of transport on the Y axis.
En otra realización preferente del sistema antimareo objeto de la presente invención, los medios de procesamiento de señales están configurados para variar el tamaño de la representación del objeto de referencia sobre los medios de visualización, en el caso de producirse un movimiento de aceleración/deceleración del medio de transporte en el eje Y. Más concretamente el tamaño disminuye cuando se produce una deceleración del medio de transporte y aumenta cuando se produce una aceleración del medio de transporte, asumiendo en estos ejemplos que el eje Y asociado a los medios de visualización es coincidente con la dirección de avance de los medios de transporte.In another preferred embodiment of the system antimareo object of the present invention, the means of Signal processing are configured to vary the size of the representation of the reference object on the means of visualization, in the case of a movement of acceleration / deceleration of the means of transport on the Y axis. More specifically the size decreases when a deceleration of the means of transport and increases when it occurs an acceleration of the means of transport, assuming in these examples that the Y axis associated with the display means is coincident with the direction of advance of the means of transport.
La forma más directa de proporcionar una percepción de esta información del movimiento en el eje Y es hacer una proyección cónica del objeto de referencia sobre el plano XZ de visualización. De esta forma se consigue el efecto de que ante una deceleración, el objeto se vea más pequeño (se aleje), y de que ante una aceleración, el objeto se vea más grande (se acerque), que es coherente con la idea base de que el objeto tiende a seguir un movimiento inercial, es decir, mantener una velocidad constante en el sistema inercial. Con esto se evita la mencionada discrepancia de percepciones entre el sentido de la vista y el sentido del equilibrio del oído interno.The most direct way to provide a perception of this movement information in the Y axis is to do a conical projection of the reference object on the XZ plane of display. In this way the effect is achieved that before a deceleration, the object looks smaller (moves away), and that before an acceleration, the object looks bigger (get closer), which is consistent with the basic idea that the object tends to follow a inertial movement, that is, maintain a constant speed in the inertial system. This avoids the aforementioned discrepancy of perceptions between the sense of sight and the sense of inner ear balance.
La proyección cónica queda parametrizada por la distancia al foco, que representa el punto de observación. Este parámetro debe configurarse en función de la posición real del usuario respecto de los medios de visualización, con el fin de que el efecto de variación de tamaño del objeto de referencia sea coherente con dicha posición del observador.The conical projection is parameterized by the distance to focus, which represents the observation point. This parameter must be set based on the actual position of the user regarding display media, in order that the effect of varying the size of the reference object be consistent with said observer position.
Las ecuaciones que describen el movimiento del objeto de referencia en el sistema local son las responsables de transmitir al usuario la sensación de que el objeto de referencia sigue un movimiento inercial.The equations that describe the movement of the reference object in the local system are responsible for convey to the user the feeling that the reference object Follow an inertial movement.
Se asocia un sistema de referencia al objeto de referencia, con origen en un punto representativo de dicho objeto. Las coordenadas de este punto en el sistema de referencia local son las que determinan la posición del objeto de referencia. La orientación relativa entre el sistema de referencia asociado al objeto de referencia y el sistema local, es la que determina la orientación del objeto de referencia.A reference system is associated with the object of reference, originating at a representative point of said object. The coordinates of this point in the local reference system are those that determine the position of the reference object. The relative orientation between the reference system associated with the reference object and the local system, is what determines the orientation of the reference object.
Se asume sin perder generalidad, que la posición final del objeto de referencia es r = 0 en el sistema local.It is assumed without losing generality, that the position The end of the reference object is r = 0 in the local system.
En una realización preferida del sistema, se asume que el movimiento de los medios de visualización queda correctamente modelado por un movimiento de traslación únicamente, y la ecuación que rige el movimiento del objeto de referencia se expresa como:In a preferred embodiment of the system, assumes that the movement of the display media remains correctly modeled by a translation movement only, and the equation that governs the movement of the reference object is express as:
a = - \ a_{0d} - k_{r} \ r - k_{v} \ va = - \ a_ {0d} - k_ {r} \ r - k_ {v} \ v
- --
- donde a_{0d} representa la aceleración de traslación del sistema local respecto del sistema inercial, resultando por tanto en una "fuerza ficticia" aplicada al objeto de referencia que resulta en la aceleración - a_{0d} en el sistema de referencia local,where a_ {0d} represents the translation acceleration of the local system with respect to of the inertial system, thus resulting in a "force dummy "applied to the reference object resulting in the acceleration - a_ {0d} in the local reference system,
- --
- donde r es el vector de posición del objeto de referencia en el sistema local,where r is the vector of position of the reference object in the local system,
- --
- donde v es la velocidad del objeto de referencia en el sistema local,where v is the speed of the reference object in the local system,
- --
- donde a es la aceleración del objeto de referencia en el sistema local,where is the acceleration of the reference object in the local system,
k_{r} sirve para modelar un muelle virtual que lleva al objeto de referencia hacia el origen de coordenadas.k_ {r} serves to model a virtual dock that leads the reference object towards the origin of coordinates.
k_{v} sirve para modelar un rozamiento en el espacio del sistema local cuya función es la de evitar oscilaciones en la posición del objeto de referencia, que serían contraproducentes para el pretendido efecto antimareo.k_ {v} serves to model a friction in the local system space whose function is to avoid oscillations in the position of the reference object, which would be counterproductive for the intended antimareo effect.
En otra realización preferida del sistema, en la que sí se considera el posible giro del sistema de referencia local respecto del inercial, se define un sistema local auxiliar, cuyos ejes son paralelos a los del sistema de referencia inercial, resultando por tanto su movimiento en un movimiento de traslación únicamente respecto del sistema inercial. Esto permite separar el movimiento en dos partes, una de traslación, y otra de giro.In another preferred embodiment of the system, in the that the possible turn of the local reference system is considered with respect to the inertial, an auxiliary local system is defined, whose axes are parallel to those of the inertial reference system, resulting in its movement in a translation movement only with respect to the inertial system. This allows to separate the movement in two parts, one of translation, and another of rotation.
En esta realización, se define el movimiento del objeto de referencia en el sistema local auxiliar por la siguiente ecuación:In this embodiment, the movement of the reference object in the auxiliary local system by the following equation:
a' = - \ a_{0d} - k_{r} \ r' - k_{v} \ v'a '= - \ a_ {0d} - k_ {r} \ r' - k_ {v} \ v '
- --
- donde a_{0d} representa la aceleración de traslación del sistema local respecto del sistema inercial. Esta aceleración se corresponde con la "fuerza ficticia" resultante de referir el movimiento al sistema local auxiliar,where a_ {0d} represents the translation acceleration of the local system with respect to of the inertial system. This acceleration corresponds to the "fictional force" resulting from referring the movement to local auxiliary system,
- --
- donde r' es el vector de posición del objeto de referencia en el sistema local auxiliar,where r 'is the position vector of the reference object in the local system assistant,
- --
- donde v' es la velocidad del objeto de referencia en el sistema local auxiliar,where v 'is the reference object speed in the local system assistant,
- --
- donde a' es la aceleración del objeto de referencia en el sistema local auxiliar,where a 'is the acceleration of the reference object in the local system assistant,
k_{r} sirve para modelar un muelle virtual que lleva al objeto de referencia hacia el origen de coordenadas.k_ {r} serves to model a virtual dock that leads the reference object towards the origin of coordinates.
k_{v} sirve para modelar un rozamiento en el espacio del sistema local auxiliar cuya función es la de evitar oscilaciones en la posición del objeto de referencia, que serían contraproducentes para el pretendido efecto antimareo.k_ {v} serves to model a friction in the local auxiliary system space whose function is to avoid oscillations in the position of the reference object, which would be counterproductive for the intended antimareo effect.
La aceleración a_{0d} debe estar proyectada sobre la base del sistema local auxiliar (coincidente con la del sistema de referencia inercial), para separar la ecuación vectorial en sus componentes en el sistema local auxiliarAcceleration a_ {0d} must be projected on the basis of the auxiliary local system (coincident with that of the inertial reference system), to separate the vector equation in its components in the auxiliary local system
Una vez calculada la posición del objeto de referencia r', ésta se expresa en la base del sistema local, poniendo de manifiesto el giro existente entre los sistemas local y local auxiliar respectivamente.Once the position of the object of reference r ', this is expressed in the base of the local system, highlighting the existing turn between local systems and auxiliary premises respectively.
r = r'r = r '
Siendo P_{I\rightarrow L} la matriz de paso de la base vectorial del sistema de referencia local auxiliar (coincidente con la base del sistema de referencia inercial) a la base vectorial del sistema de referencia local.P_ {I \ rightarrow L} being the step matrix of the vector base of the auxiliary local reference system (coinciding with the basis of the inertial reference system) to the vector base of the local reference system.
Mediante este procedimiento se consigue que el giro sólo represente un cambio de punto de vista, no afectando a la dinámica que rige el movimiento del objeto de referencia, representado por un punto.This procedure ensures that the turn only represent a change of point of view, not affecting the dynamics that govern the movement of the reference object, represented by a point.
A continuación se considera el posible giro del objeto de referencia respecto a ese punto, y las ecuaciones que lo rigen en diferentes realizaciones preferidas.Next, the possible rotation of the reference object with respect to that point, and the equations that They apply in different preferred embodiments.
En una realización preferida del sistema, se establece que la orientación del sistema de referencia asociado al objeto de referencia cambia automáticamente, es decir, que el objeto de referencia gira automáticamente con el cambio de orientación del sistema local. Esto permite tener permanentemente alineado el objeto de referencia en los medios de visualización. Este alineamiento se expresa mediante:In a preferred embodiment of the system, establishes that the orientation of the reference system associated with the reference object changes automatically, that is, the reference object rotates automatically with the change of local system orientation. This allows to have permanently aligned the reference object in the display means. This alignment is expressed by:
\theta_{x} = 0\ theta_ {x} = 0
\theta_{y} = 0\ theta_ {y} = 0
\theta_{z} = 0\ theta_ {z} = 0
- --
- donde \theta_{x}, \theta_{y}, \theta_{z} son los ángulos que definen la orientación del sistema de referencia local respecto al sistema de coordenadas asociado al objeto de referencia.where \ theta_ {x}, \ theta_ {y}, \ theta_ {z} are the angles that define the orientation of the local reference system with respect to coordinate system associated with the reference object.
En otra realización preferida del sistema, se establece que la orientación del objeto de referencia cambia sólo en el plano horizontal, con el fin de alinearlo con el sistema local, y mantiene siempre su orientación vertical. Este alineamiento en dirección horizontal y representación de la dirección vertical viene expresado por las siguientes ecuaciones que definen la posición relativa del sistema de referencia local, respecto del sistema asociado al objeto de referencia.In another preferred embodiment of the system, states that the orientation of the reference object changes only in the horizontal plane, in order to align it with the system local, and always maintains its vertical orientation. This alignment in horizontal direction and vertical direction representation It is expressed by the following equations that define the relative position of the local reference system, with respect to the system associated with the reference object.
\theta_{x} = \theta_{x0}\ theta_ {x} = \ theta_ {x0}
\theta_{y} = \theta_{y0}\ theta_ {y} = \ theta_ {y0}
\theta_{z} = 0\ theta_ {z} = 0
- --
- donde \theta_{x0}, \theta_{y0}, \theta_{z0} son los ángulos que definen la orientación del sistema de referencia local respecto del inercial, y el orden de evaluación de dichos ángulos el siguiente: giro en Z, giro en X, giro en Y. De forma que los ángulos \theta_{x0}, \theta_{y0} coinciden con los de elevación respecto de horizonte y giro respecto del eje longitudinal respectivamente, del sistema local.where \ theta_ {x0}, \ theta_ {y0}, \ theta_ {z0} are the angles that define the orientation of the local reference system with respect to of the inertial, and the order of evaluation of these angles the next: turn in Z, turn in X, turn in Y. So that the angles \ theta_ {x0}, \ theta_ {y0} coincide with those of elevation with respect to horizon and rotation with respect to the longitudinal axis respectively, of the local system.
En otra realización preferida del sistema antimareo, se permite al objeto de referencia girar en el espacio del sistema local, transmitiendo la sensación de ser un objeto masivo con un momento de inercia respecto a los ejes de giro. El movimiento está regido por unas ecuaciones que determinan que la posición final es aquella en la que se produce el alineamiento entre los ejes del sistema asociado al objeto de referencia y los ejes del sistema local. Estas ecuaciones son:In another preferred embodiment of the system antimareo, the reference object is allowed to rotate in space of the local system, conveying the feeling of being an object massive with a moment of inertia with respect to the axes of rotation. He movement is governed by some equations that determine that the final position is that in which alignment occurs between the axes of the system associated with the reference object and the axes of the local system. These equations are:
d^{2} \theta_{x} / dt^{2} = \alpha_{x} - K_{\omega} \ d \theta_{x} / dt - K_{\theta} \ \theta_{x}d2 \ theta_ {x} / dt2 = \ alpha_ {x} - K _ {\ omega} \ d \ theta_ {x} / dt - K_ {\ theta} \ \ theta_ {x}
d^{2} \theta_{y} / dt^{2} = \alpha_{y} - K_{\omega} \ d \theta_{y} / dt - K_{\theta} \ \theta_{y}d2 \ theta_ {y} / dt2 = \ alpha_ {y} - K _ {\ omega} \ d \ theta_ {y} / dt - K _ {\ theta} \ \ theta_ {y}
\theta_{z} = 0\ theta_ {z} = 0
- --
- donde \alpha es la aceleración angular de los medios de visualización detectada,where? is the angular acceleration of display media detected,
- --
- donde K_{\theta} sirve para modelar un resorte virtual que tiende a restablecer el ángulo de giro a 0,where K _ theta it serves to model a virtual spring that tends to restore the angle of rotation at 0,
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- --
- donde K_{\omega} sirve para modelar un rozamiento que evita oscilaciones que serían contraproducentes para el efecto antimareo pretendido.where K \ omega it serves to model a friction that avoids oscillations that would be counterproductive for the intended antimareo effect.
En lo que se refiere a los medios de visualización, estos comprenderán al menos una pantalla de respuesta rápida y más concretamente una pantalla plana de cristal líquido del tipo TFT.As regards the means of visualization, these will comprise at least one response screen quickly and more specifically a flat panel of liquid crystal TFT type
En una realización preferente del sistema antimareo, los medios de procesamiento comprenden al menos un procesador digital (DSP, Digital Signal Processor) para el procesamiento de las medidas de los medios de detección de movimiento, para el procesamiento de la posición y orientación del objeto de referencia, de la representación del objeto de referencia sobre la pantalla, y en el caso de que el objeto de referencia contenga una pantalla virtual, para el procesamiento de las señales de vídeo para su proyección sobre dicha pantalla virtual. Los medios de procesamiento además incluyen circuitos dedicados de vídeo como un controlador de pantalla TFT.In a preferred embodiment of the system antimareo, the processing means comprise at least one digital processor (DSP) for the processing of the measures of the detection means of movement, for processing the position and orientation of the reference object, of the representation of the reference object on the screen, and in case the reference object contain a virtual screen, for signal processing video for projection on said virtual screen. The media processing also include dedicated video circuits like a TFT display controller.
En otra realización preferente del sistema antimareo, los medios de procesamiento comprenden al menos un microcontrolador para el procesamiento de las medidas de los medios de detección de movimiento, para el procesamiento de la posición del objeto de referencia, y para el control de los circuitos dedicados al procesamiento de señales de vídeo, como un controlador TFT.In another preferred embodiment of the system antimareo, the processing means comprise at least one microcontroller for processing media measures motion detection, for position processing of the reference object, and for the control of the circuits dedicated to video signal processing, such as a controller TFT
En otra posible realización del sistema
antimareo, los medios de procesamiento están constituidos por la
CPU y tarjeta gráfica de un ordenador, siendo realizado en software
el procesamiento requerido, desde la determinación del movimiento
del objeto de referencia, hasta la representación del mismo sobre
la pantalla del ordenador, y en caso de que el objeto de referencia
sea una pantalla virtual, también la proyección de imágenes de
vídeo sobre
ella.In another possible embodiment of the antimareo system, the processing means are constituted by the CPU and graphics card of a computer, the required processing being performed in software, from the determination of the movement of the reference object, to the representation of the same on the screen of the computer, and in case the reference object is a virtual screen, also the projection of video images on
she.
Mediante las medidas proporcionadas por los medios de detección de movimiento y los citados componentes de los medios de procesamiento se consigue procesar la señal de vídeo o el objeto de referencia de tal manera que se simula su cambio de posición dentro de los medios de visualización, cuando ha sido detectado por los medios de detección del movimiento, un cierto movimiento o giro de dichos medios de visualización en alguno de los tres ejes cartesianos X, Y, Z.Through the measures provided by the motion detection means and the aforementioned components of the processing means it is possible to process the video signal or the reference object in such a way that its change of position within the display media, when it has been detected by the motion detection means, a certain movement or rotation of said display means in any of the three Cartesian axes X, Y, Z.
Los medios de configuración de los medios de visualización comprenden al menos un teclado que permite al usuario definir parámetros para establecer un escalado de la señal de vídeo, una variación del offset de la señal de vídeo en los ejes XZ, establecer también parámetros que definen la respuesta del sistema y una presentación de las diferentes configuraciones sobre los medios de visualización.The media configuration means of display comprise at least one keyboard that allows the user define parameters to establish a signal scaling of video, a variation of the offset of the video signal on the axes XZ, also set parameters that define the response of the system and a presentation of the different configurations about Display media
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con unas realizaciones de dicha invención que se presentan como ejemplos ilustrativos y no limitativos de ésta.Then it goes on to describe very brief a series of drawings that help to better understand the invention and that expressly relate to embodiments of said invention which are presented as illustrative examples and not Limitations of this one.
La figura 1 representa un diagrama de bloques del modo de funcionamiento del sistema antimareo objeto de la presente invención.Figure 1 represents a block diagram of the mode of operation of the antimareo system object of the present invention.
La figura 2 representa el sistema de referencia local definido sobre los medios de visualización.Figure 2 represents the reference system Local defined on the display media.
La figura 3 representa el mecanismo de proyección del objeto de referencia sobre el plano de visualización.Figure 3 represents the projection mechanism of the reference object on the display plane.
La figura 4 representa los diferentes sistemas de referencia definidos en el sistema antimareo.Figure 4 represents the different systems of reference defined in the antimareo system.
Las figuras 5a-5d y 6a-6b muestran una serie de representaciones visuales en diferentes momentos del proceso de funcionamiento del sistema antimareo, para el caso de un movimiento en el plano X, Z.Figures 5a-5d and 6a-6b show a series of representations visuals at different times of the process of operation of the antimareo system, in the case of a movement in the X plane, Z.
Las figuras 7a-7c muestran una representación visual en diferentes momentos del proceso de funcionamiento del sistema antimareo, para el caso de un movimiento en el eje Y.Figures 7a-7c show a visual representation at different times of the process of antimareo system operation, in the case of a movement on the Y axis.
La figura 8 representa un diagrama de flujo general del proceso completo en la realización preferida de la invención.Figure 8 represents a flow chart general of the entire process in the preferred embodiment of the invention.
La figura 9 representa los bloques de procesamiento en todo el sistema, desde los dedicados a la determinación del movimiento de los medios de visualización y del movimiento del objeto de referencia a los dedicados a la representación de dicho objeto de referencia sobre los citados medios de visualización.Figure 9 represents the blocks of processing throughout the system, from those dedicated to determination of the movement of the display media and the movement of the reference object to those dedicated to representation of said reference object over the aforementioned display media
La figura 10 representa en detalle el bloque de procesamiento dedicado a la determinación del movimiento de traslación de los medios de visualización representados en la figura 9.Figure 10 represents in detail the block of processing dedicated to the determination of the movement of translation of the display media represented in the figure 9.
La figura 11 representa en detalle el bloque de procesamiento de determinación del movimiento de rotación de los medios de visualización representados en la figura 9.Figure 11 represents in detail the block of processing of determining the movement of rotation of the display means shown in figure 9.
La figura 12 representa en detalle el bloque de procesamiento dedicado a la determinación del movimiento de traslación del objeto de referencia en el sistema de referencia local auxiliar representado en la figura 9.Figure 12 represents in detail the block of processing dedicated to the determination of the movement of translation of the reference object in the reference system auxiliary room represented in figure 9.
La figura 13 representa en detalle el bloque de procesamiento dedicado a la determinación de la orientación del sistema de referencia local respecto de la vertical representado en la figura 9.Figure 13 represents in detail the block of processing dedicated to determining the orientation of the local reference system with respect to the vertical represented in Figure 9
La figura 14 representa en detalle el bloque de procesamiento dedicado a determinar la orientación relativa entre el sistema de referencia local y el sistema de referencia asociado al objeto de referencia representado en la figura 9.Figure 14 represents in detail the block of processing dedicated to determining the relative orientation between the local reference system and the associated reference system to the reference object represented in figure 9.
La figura 15 muestra en detalle el bloque de procesamiento dedicado a la presentación del objeto de referencia sobre los medios de visualización representados en la figura 9.Figure 15 shows in detail the block of processing dedicated to the presentation of the reference object on the display means represented in figure 9.
La figura 16 representa un diagrama de bloques de la realización preferida del sistema antimareo.Figure 16 represents a block diagram of the preferred embodiment of the antimareo system.
A continuación se enumeran, por facilidad de referencia, los elementos empleados en las figuras:Listed below, for ease of reference, the elements used in the figures:
Elemento 1: fuente de señal de vídeo.Element 1: video signal source.
Elemento 2: medios de visualización.Element 2: display media.
Elemento 3: objeto de referencia.Element 3: reference object.
Elemento 4: señal de vídeo proyectada sobre pantalla virtual definida sobre el objeto de referencia 3.Element 4: video signal projected on virtual screen defined on the reference object 3.
Elemento 5: medios de detección de movimiento.Element 5: detection means of movement.
Elemento 6: medios de procesamiento.Element 6: means of processing.
Elemento 7: medios de configuración.Element 7: configuration means.
Elemento 8: punto de observación.Element 8: observation point.
Elemento 9: sistema de referencia inercial.Element 9: inertial reference system.
Elemento 10: sistema de referencia local asociado a los medios de visualización 2.Element 10: associated local reference system to the display media 2.
Elemento 11: sistema de referencia local auxiliar con ejes paralelos al sistema inercial 9.Element 11: auxiliary local reference system with axes parallel to the inertial system 9.
Elemento 12: sistema de referencia asociado al objeto de referencia 3.Element 12: reference system associated with reference object 3.
Elemento 13: medidas procedentes de los medios de detección de movimiento 5.Element 13: measures from the means of motion detection 5.
Elemento 14: proceso de detección del movimiento de los medios de visualización 2.Element 14: motion detection process of the display media 2.
Elemento 15: proceso de determinación del movimiento de los medios de visualización 2 respecto del sistema inercial 9.Element 15: process of determination of movement of the display means 2 with respect to the system inertial 9.
Elemento 16: proceso de determinación del movimiento y orientación del sistema de referencia 12 asociado al objeto de referencia 3 respecto del sistema de referencia local 10.Element 16: process of determination of movement and orientation of reference system 12 associated with reference object 3 with respect to the local reference system 10.
Elemento 17: parámetros de configuración.Element 17: configuration parameters.
Elemento 18: proceso de proyección del objeto de referencia 3 sobre los medios de visualización 2.Element 18: projection process of the object of reference 3 on the display means 2.
Elemento 19: proceso de proyección de vídeo sobre el objeto de referencia 3 cuando éste consiste en una pantalla virtual.Element 19: video projection process on reference object 3 when it consists of a screen virtual.
Elemento 20: bloque de preprocesamiento de las medidas 13.Element 20: preprocessing block of measures 13.
Elemento 21: bloque de procesamiento dedicado a la determinación del movimiento de traslación de los medios de visualización 2.Element 21: processing block dedicated to the determination of the translational movement of the means of display 2.
Elemento 22: bloque de procesamiento dedicado a la determinación del movimiento de rotación de los medios de visualización 2.Element 22: processing block dedicated to the determination of the rotation movement of the means of display 2.
Elemento 23: bloque de procesamiento dedicado a la determinación del movimiento de traslación del objeto de referencia 12 en el sistema de referencia local auxiliar 11.Element 23: processing block dedicated to the determination of the translational movement of the object of reference 12 in the auxiliary local reference system 11.
Elemento 24: bloque de procesamiento dedicado a determinar la orientación relativa entre el sistema de referencia local 10 y el sistema de referencia 12 asociado al objeto de referencia 3.Element 24: processing block dedicated to determine the relative orientation between the reference system local 10 and the reference system 12 associated with the object of reference 3.
Elemento 25: bloque de procesamiento dedicado a la determinación de la orientación del sistema de referencia local 10 respecto de la vertical.Element 25: processing block dedicated to the determination of the orientation of the local reference system 10 with respect to the vertical.
Elemento 26: bloque de procesamiento dedicado a la presentación del objeto de referencia 3 sobre los medios de visualización 2.Element 26: processing block dedicated to the presentation of reference object 3 on the means of display 2.
Elemento 27: bloque de procesamiento digital dedicado a la extracción de los vectores de velocidad y aceleración angulares de los medios de visualización 2.Element 27: digital processing block dedicated to the extraction of velocity and acceleration vectors angles of the display means 2.
Elemento 28: bloque de procesamiento dedicado a la corrección de la base vectorial del sistema quasi-inercial en base a la aceleración de gravedad medida.Element 28: processing block dedicated to system vector base correction quasi-inertial based on the acceleration of gravity measure.
Elemento 29: bloque de procesamiento dedicado a la solución de la ecuación de movimiento de traslación del objeto de referencia 3 en el sistema local auxiliar 11.Element 29: processing block dedicated to the solution of the object translation motion equation reference 3 in the auxiliary local system 11.
Elemento 30: bloque de procesamiento dedicado al cálculo de los ángulos de orientación del sistema local 10 respecto de la vertical determinada por la aceleración de la gravedad.Element 30: processing block dedicated to calculation of the orientation angles of the local system 10 with respect of the vertical determined by the acceleration of gravity.
Elemento 31: bloque de procesamiento dedicado a la determinación de los ángulos de orientación del sistema local 10 respecto del sistema de referencia 12 asociado al objeto de referencia 3.Element 31: processing block dedicated to determining the orientation angles of the local system 10 with respect to the reference system 12 associated with the object of reference 3.
Elemento 32: bloque de procesamiento dedicado a obtener la matriz de paso del sistema de referencia 12 asociado al objeto de referencia 3 al sistema de referencia local 10.Element 32: processing block dedicated to obtain the step matrix of the reference system 12 associated with the reference object 3 to the local reference system 10.
Elemento 33: bloque de procesamiento dedicado a la transformación de las coordenadas de un punto en el sistema de referencia 12 asociado al objeto de referencia 3 al sistema de referencia local 10.Element 33: processing block dedicated to the transformation of the coordinates of a point in the system of reference 12 associated with reference object 3 to the system of local reference 10.
Elemento 34: bloque de procesamiento dedicado a la proyección de un punto definido en el sistema de referencia local 10 sobre el plano de visualización.Element 34: processing block dedicated to the projection of a defined point in the reference system local 10 on the display plane.
Elemento 35: bloque de procesamiento dedicado a la transformación de coordenadas de un punto sobre el plano de visualización, a coordenadas de pantalla.Element 35: processing block dedicated to coordinate transformation of a point on the plane of display, to screen coordinates.
Elemento 36: módulo sensor de aceleración lineal en tres ejes XYZ.Element 36: linear acceleration sensor module in three XYZ axes.
Elemento 37: módulo de procesamiento que incorpora un procesador digital de señal o DSP.Element 37: processing module that incorporates a digital signal processor or DSP.
Elemento 38: botonera para la modificación de los parámetros de configuración.Element 38: keypad for modifying the Settings.
Elemento 39: circuito controlador de pantalla TFT.Element 39: display controller circuit TFT
Elemento 40: panel TFT.Element 40: TFT panel.
Elemento 41: señal de vídeo analógica (VGA,SVGA,XGA,SXGA), proveniente de una fuente externa.Element 41: analog video signal (VGA, SVGA, XGA, SXGA), from an external source.
Elemento 42: señal de vídeo digital (DVI), proveniente de una fuente externa.Element 42: digital video signal (DVI), from an external source.
Elemento 43: bloque de alimentación del resto de componentes del sistema antimareo.Element 43: power block of the rest of components of the antimareo system.
El resto de símbolos empleados en las figuras son referidos en la descripción de la realización preferida del sistema antimareo.The rest of the symbols used in the figures are referred to in the description of the preferred embodiment of the system antimareo
En la figura 1 se ha representado, por medio de un diagrama de bloques, el funcionamiento del sistema antimareo objeto de la presente invención, el cual comprende:In figure 1 it has been represented, by means of a block diagram, the operation of the antimareo system object of the present invention, which comprises:
- Medios de visualización 2 configurados para representar un objeto de referencia 3, sobre el que se representa una señal de vídeo 4 proveniente de una fuente de señales de vídeo 1, y cuya función es transmitir al usuario información del movimiento de traslación y/o rotación de los medios de visualización 2 respecto de un sistema de referencia inercial 9;- Display media 2 configured for represent a reference object 3, on which it is represented a video signal 4 from a video signal source 1, and whose function is to transmit information to the user translation movement and / or rotation of the display means 2 with respect to an inertial reference system 9;
- Medios para la detección del movimiento 5 configurados para detectar el movimiento de traslación y/o rotación respecto de un sistema de referencia inercial 9, de los medios de visualización 2, sobre los cuales se define un sistema de referencia local 10 o plano de visualización coincidente con el plano XZ;- Means for motion detection 5 configured to detect the movement of translation and / or rotation with respect to an inertial reference system 9, of the means of visualization 2, on which a reference system is defined local 10 or display plane coinciding with the XZ plane;
- Medios de procesamiento 6 conectados a los medios de detección del movimiento 5 y a los medios de visualización 2 configurados para,- Processing means 6 connected to the motion detection means 5 and the means of display 2 configured for,
- --
- procesar las medidas 13, provenientes de los medios de detección 5, representativas del movimiento de traslación y/o rotación de los medios de visualización 2 respecto al sistema de referencia inercial 9 de manera que se obtienen de ellas la aceleración de traslación, la velocidad angular y la orientación del sistema local 10 respecto del sistema inercial 9, siendo la aceleración de traslación corregida por la aceleración de la gravedad;process measurements 13, coming from the detection means 5, representative of the translation movement and / or rotation of the means of visualization 2 with respect to the inertial reference system 9 of so that the translation acceleration is obtained from them, the angular velocity and orientation of the local system 10 with respect of the inertial system 9, the translation acceleration being corrected by the acceleration of gravity;
- --
- representar, sobre los medios de visualización 2, el objeto de referencia 3 como una proyección del mismo sobre el plano de visualización (XZ);represent, about the display means 2, the reference object 3 as a projection of it on the viewing plane (XZ);
- --
- determinar, en función del movimiento de los medios de visualización 2 detectado, el movimiento de traslación y/o rotación del objeto de referencia 3 en el sistema local 10, de manera que una vez representado el movimiento de dicho objeto 3 sobre los medios de visualización 2, dicho movimiento, compense el movimiento de traslación y/o rotación de los medios de visualización 2, resultando para el usuario en un movimiento aparente inercial de dicho objeto de referencia 3 ydetermine, in function of the display media movement 2 detected, the movement of translation and / or rotation of the reference object 3 in the local system 10, so that once the movement of said object 3 on the display means 2, said movement, compensate the translation and / or rotation movement of the display means 2, resulting for the user in a apparent inertial movement of said reference object 3 Y
- --
- restablecer la posición del objeto de referencia 3 en el sistema de referencia local 10 asociado a los medios de visualización 2, una vez cesada la aceleración de traslación y/o el movimiento de rotación de los medios de visualización 2 con respecto al sistema de referencia inercial 9, y;reset the position of reference object 3 in the reference system local 10 associated with display means 2, once ceased the translation acceleration and / or the rotation movement of the display means 2 with respect to the reference system inertial 9, and;
- Medios de configuración 7 de los medios de visualización 2, que comprenden al menos una interfaz de usuario, configurado para que el viajero establezca diferentes parámetros de visualización del objeto de referencia 3 representado sobre los medios de visualización 2.- Configuration media 7 of the media display 2, comprising at least one user interface, configured for the traveler to establish different parameters of display of the reference object 3 represented on the display media 2.
Con el fin de clarificar el funcionamiento del sistema antimareo, en la figura 2 se representa el sistema de referencia local asociado a los medios de visualización 2, y en la figura 3 la proyección del objeto de referencia 3 sobre el plano de visualización XZ.In order to clarify the operation of the antimareo system, in figure 2 the system of local reference associated with display means 2, and in the Figure 3 the projection of the reference object 3 on the plane of XZ display.
En la figura 4 se han representado los sistemas de referencia considerados, el sistema de referencia inercial 9, el sistema de referencia local 10 asociado a los medios de visualización 2, el sistema de referencia local auxiliar 11, sobre el que se define la dinámica del objeto de referencia 3 y el sistema de referencia 12 asociado al objeto de referencia 3. En la presente realización se ha considerado el caso de que el objeto de referencia 3 permanece alineado con el sistema de referencia local 10 cuando éste gira respecto del inercial 9. Es por ello por lo que los ejes de ambos son paralelos.In Figure 4 the systems have been represented of reference considered, the inertial reference system 9, the local reference system 10 associated with the means of visualization 2, the auxiliary local reference system 11, on which defines the dynamics of the reference object 3 and the reference system 12 associated with the reference object 3. In the this embodiment has been considered the case that the object of reference 3 remains aligned with the local reference system 10 when it revolves with respect to the inertial 9. That is why the axes of both are parallel.
En las figuras 5a, 5b, 5c y 5d se han incluido una serie de representaciones esquemáticas de los efectos sobre los medios de visualización 2 sobre la representación del objeto de referencia 3, como consecuencia del movimiento de los medios de visualización 2.Figures 5a, 5b, 5c and 5d have been included. a series of schematic representations of the effects on display means 2 on the representation of the object of reference 3, as a consequence of the movement of the means of display 2.
Concretamente la figura 5a coincide con la representación en el momento del comienzo de un movimiento de traslación en el eje X y en el eje Z, de los medios de visualización 2, quedando indicado, en este caso particular, dicho movimiento mediante la flecha A. En la figura 5b se muestra el momento en que los medios de detección del movimiento 5 han detectado el citado movimiento de los medios de visualización 2, tal detección se ha enviado a los medios de procesamiento 6 de señales, los cuales se han encargado de procesar el movimiento del objeto de referencia 3 en el sistema local 10, y representarlo sobre los medios de visualización 2, de manera que el desplazamiento de dichos medios de visualización 2 en el plano XZ se traduce en un cambio de posición del objeto de referencia 3 dentro de los medios de visualización 2, en sentido contrario al movimiento relativo de dichos medios de visualización 2 con respecto al sistema inercial 9, de manera que el objeto de referencia 3 sigue un movimiento inercial aparente.Specifically, figure 5a coincides with the representation at the beginning of a movement of translation in the X axis and in the Z axis, of the means of visualization 2, being indicated, in this particular case, said movement by arrow A. Figure 5b shows the moment when the motion detection means 5 have said movement of the display means 2 detected, such detection has been sent to the processing means 6 of signals, which have been responsible for processing the movement of the reference object 3 in local system 10, and represent it on the display means 2, so that the displacement of said display means 2 in the XZ plane translates into a change of position of the reference object 3 within the means of display 2, in the opposite direction to the relative movement of said display means 2 with respect to the inertial system 9, so that the reference object 3 follows a movement apparent inertial
En la figura 5c se muestra el momento en que los medios de visualización 2 han quedado en reposo. Los medios de procesamiento 6 determinan la trayectoria del objeto de referencia 3 en el sistema local 10 con el fin de restablecer la posición de la representación de dicho objeto 3 sobre los medios de visualización 2. En la figura 5c, el movimiento del objeto de referencia 3 con respecto a los medios de visualización 2 queda representado por la flecha B. Como se puede observar la dirección y tamaño de esta flecha B es coincidente con la dirección y tamaño de la flecha A representada en la figura 5a, con el fin de devolver al objeto de referencia 3a su posición inicial.Figure 5c shows the moment when Display media 2 have been idle. The means of 6 processing determine the trajectory of the reference object 3 in the local system 10 in order to restore the position of the representation of said object 3 on the display means 2. In Figure 5c, the movement of the reference object 3 with with respect to the display means 2 is represented by the arrow B. As you can see the direction and size of this arrow B is coincident with the direction and size of arrow A represented in figure 5a, in order to return the object of reference 3a to its initial position.
Finalmente en la figura 5d, el sistema ha vuelto a su estado inicial por lo que la representación coincide con la figura 5a.Finally in figure 5d, the system has returned to its initial state so the representation coincides with the figure 5a.
En las figuras 6a y 6b se ha querido representar cómo se movería el objeto de referencia 3 dentro de los medios de visualización 2 cuando se produce un movimiento de los mismos en el plano XZ, para dos casos concretos. En el caso de la figura 6a, ésta se han movido hacia la izquierda, por ejemplo un giro a izquierdas, como se puede observar ha habido un movimiento del objeto de referencia 3 con respecto a los medios de visualización 2 en sentido contrario, es decir hacia la derecha. En el caso de la figura 6b, los medios de visualización 2 se han movido hacia abajo, por ejemplo en un cambio de rasante, y por lo tanto el objeto de referencia 3 se mueve con respecto a los medios de visualización 2 en sentido contrario, es decir hacia arriba.In figures 6a and 6b we wanted to represent how the reference object 3 would move within the means of visualization 2 when a movement of the same occurs in the XZ plane, for two specific cases. In the case of Figure 6a, they have moved to the left, for example a turn to left, as you can see there has been a movement of the reference object 3 with respect to the display means 2 in the opposite direction, that is to the right. In the case of Figure 6b, the display means 2 have moved down, for example in a change of grade, and therefore the object of reference 3 moves with respect to the display means 2 in the opposite direction, that is upwards.
Por otro lado en el caso de las figuras 7a, 7b y 7c se representa el caso de un movimiento en el eje Y de los medios de visualización 2. La figura 7a representa el sistema en estado de reposo para a_{y} = 0, la figura 7b representa el sistema en el caso de una aceleración positiva, es decir a_{y} > 0, en este caso los medios de detección del movimiento 5 mandan una señal a los medios de procesamiento 6 de señales, los cuales se encargan de determinar el tamaño de la proyección del objeto de referencia 3, que aumenta respecto a su tamaño inicial, representado en la figura 7a. Sin embargo en la figura 7c, se muestra el caso contrario, es decir para una aceleración negativa o deceleración a_{y} < 0, en este caso los medios de procesamiento 6 de señales, a instancias del movimiento detectado por los medios de detección del movimiento 5, se encargan de disminuir el tamaño de la proyección del objeto de referencia 3 con respecto al tamaño inicial de la misma, representado en la figura 7a.On the other hand in the case of figures 7a, 7b and 7c represents the case of a movement in the Y axis of the means of display 2. Figure 7a represents the system in a state of rest for a_ {y} = 0, figure 7b represents the system in the case of a positive acceleration, that is a_ {y}> 0, in this in case the motion detection means 5 sends a signal to the signal processing means 6, which are responsible for determine the projection size of the reference object 3, which increases with respect to its initial size, represented in the figure 7a. However in Figure 7c, the opposite case is shown, it is say for a negative acceleration or deceleration a_ {y} <0, in this case the signal processing means 6, at the request of the motion detected by the motion detection means 5, are responsible for reducing the size of the projection of the object of reference 3 with respect to its initial size, represented in figure 7a.
Existe otra opción para simular el movimiento en el eje Y de los medios de visualización 2, que consiste en definir sobre los medios de visualización 2, rodeando al objeto de referencia 3, un marco virtual que varía de color y/o de tamaño en el caso de producirse un movimiento de aceleración/deceleración del medio de transporte en el eje Y, y por lo tanto de los propios medios de visualización 2 situados en el interior de dicho medio de transporte, habiéndose supuesto en este ejemplo que el eje Y está alineado con el sentido de la marcha.There is another option to simulate movement in the Y axis of the display means 2, which consists in defining on the display means 2, surrounding the object of reference 3, a virtual frame that varies in color and / or size in the case of an acceleration / deceleration movement of the means of transport on the Y axis, and therefore of the own display means 2 located inside said means of transport, assuming in this example that the Y axis is aligned with the direction of travel.
En esta realización preferida del sistema antimareo, los medios para la detección del movimiento consisten en tres acelerómetros lineales de tres ejes, dispuestos sobre el plano de visualización XZ, siendo esta característica no limitativa, pudiéndose disponer el numero de sensores de aceleración lineal, en cada uno de los ejes cartesianos, que sea requerido según las condiciones particulares de cada caso. Esta es la realización más general, y por lo tanto más apropiada para un prototipo, ya que permite evaluar la validez de la solución, así como la validez de soluciones particulares en entornos de utilización que admitan alguna simplificación.In this preferred embodiment of the system antimareo, the means for motion detection consist of three linear three-axis accelerometers, arranged on the plane XZ display, this feature being non-limiting, being able to arrange the number of linear acceleration sensors, in each of the Cartesian axes, as required according to the particular conditions of each case. This is the most realization general, and therefore more appropriate for a prototype, since allows to evaluate the validity of the solution, as well as the validity of particular solutions in use environments that support some simplification
En la figura 8 se representa un diagrama de flujo del proceso completo, que a continuación se detalla.A flow chart is represented in Figure 8 of the complete process, which is detailed below.
En una primera fase 14, se da un proceso de detección del movimiento de los medios de visualización 2, en base a las medidas 13 provenientes de los medios de detección de movimiento 5.In a first phase 14, there is a process of motion detection of display means 2, based to measures 13 from the detection means of movement 5.
En la siguiente fase 15, los medios de procesamiento 6 determinan la aceleración de traslación, y la aceleración angular, velocidad angular y orientación en el espacio de los medios de visualización 2.In the next phase 15, the means of 6 processing determine the translation acceleration, and the angular acceleration, angular velocity and space orientation of the display media 2.
En la siguiente fase 16, se determina el movimiento y orientación del sistema de referencia 12 asociado al objeto de referencia 3 respecto del sistema de referencia local 10 asociado a los medios de visualización 2. Los giros del sistema local 10 son determinados asumiendo que los sensores que constituyen los medios de detección de movimiento 5, están montados sobre un sólido rígido, el constituido por los medios de visualización 2.In the next phase 16, the movement and orientation of reference system 12 associated with reference object 3 with respect to the local reference system 10 associated with the display media 2. The system turns local 10 are determined assuming that the sensors that they constitute the motion detection means 5, they are mounted on a rigid solid, the one constituted by the means of display 2.
El movimiento del objeto de referencia 3 puede alterarse con los parámetros de configuración 17, que permiten cambiar los parámetros de las ecuaciones que rigen dicho movimiento.The movement of the reference object 3 can alter with configuration parameters 17, which allow change the parameters of the equations that govern said movement.
En la siguiente fase 18 se proyecta el objeto de referencia 3 sobre los medios de visualización 2. Los datos de configuración 17, permiten también modificar los parámetros de dicha proyección.In the next phase 18 the object of reference 3 on the display means 2. The data of configuration 17, also allow to modify the parameters of said projection.
La fase opcional 19 consiste en la proyección sobre una pantalla virtual definida sobre el objeto de referencia 3 de señales de vídeo 4.Optional phase 19 consists of projection on a virtual screen defined on the reference object 3 of video signals 4.
En la figura 9 se representan los bloques de procesamiento en todo el sistema, y las interacciones entre ellos.Figure 9 shows the blocks of system-wide processing, and interactions between they.
El bloque de preprocesamiento 20 separa las medidas de los sensores de aceleración en una componente de traslación a_{0} y en dos componentes de aceleración diferenciales a_{21} y a_{31} que servirán para detectar el movimiento de rotación de los medios de visualización 2. Estas componentes diferenciales son filtradas mediante un filtro paso alto, para eliminar cualquier error provocado por una eventual componente continua en ellas, ya que se asume que los giros de los medios de visualización 2 son siempre transitorios.The preprocessing block 20 separates the Acceleration sensor measurements in a component of translation at_ {0} and in two acceleration components differentials a_ {21} and a_ {31} that will be used to detect the rotation movement of the display means 2. These differential components are filtered through a step filter high, to eliminate any error caused by an eventual component continues in them, since it is assumed that the turns of the 2 display media are always transient.
El bloque de procesamiento 21 está dedicado a la determinación del movimiento de traslación de los medios de visualización 2. En la figura 10 se detalla el funcionamiento de este bloque 21. La medida de aceleración de traslación a_{0} es transformada a la base inercial y filtrada por medio de un filtro de Kalman para obtener una estimación óptima de la aceleración de traslación real. Una vez en la base inercia) la aceleración se promedia mediante el filtro paso bajo FPB y se obtiene una medida de la aceleración de gravedad -g, ya que se asume que la aceleración de traslación debida al movimiento es transitoria y por tanto de valor medio nulo. Restando el valor medio obtenido a las muestras de aceleración a_{0} se obtiene la componente de aceleración dinámica a_{0}, en la base inercial. El empleo de un filtro de Kalman no es limitativo de la aplicación, pudiéndose emplear otro tipo de filtro si éste resulta suficiente para conseguir el efecto deseado en el comportamiento del sistema antimareo.The processing block 21 is dedicated to the determination of the translational movement of the means of visualization 2. The operation of this block 21. The translation acceleration measure a_ {0} is transformed to the inertial base and filtered by means of a filter of Kalman to get an optimal estimate of the acceleration of real translation. Once at the base inertia) the acceleration is averaged using the FPB low pass filter and a measurement is obtained of the acceleration of gravity -g, since it is assumed that the acceleration of translation due to the movement is transitory and therefore of null average value. Subtracting the average value obtained from the samples of acceleration a_ {0} the acceleration component is obtained dynamic a_ {0}, in the inertial base. The use of a filter Kalman is not limiting the application, being able to use another type of filter if this is sufficient to achieve the effect desired in the behavior of the antimareo system.
Al detectarse el giro y hacer un seguimiento de la orientación relativa del sistema local 10 respecto del inercial 9, es posible compensar adecuadamente la aceleración de la gravedad, y evitar que su proyección sea malinterpretada como una aceleración de traslación. Esta interacción viene representada por la matriz P_{L\rightarrow I}, entrante en el bloque 21 de procesamiento de traslación.When the turn is detected and tracked the relative orientation of the local system 10 with respect to the inertial 9, it is possible to adequately compensate for the acceleration of the gravity, and prevent its projection from being misunderstood as a translation acceleration. This interaction is represented by the matrix P_ {L \ rightarrow I}, entering block 21 of translation processing.
El bloque de procesamiento 22 está dedicado a la de determinación del movimiento de rotación de los medios de visualización 2. En la figura 11 se detalla el funcionamiento de este bloque.The processing block 22 is dedicated to the of determining the rotation movement of the means of visualization 2. The operation of this block
Las medidas de aceleración diferenciales provenientes del bloque de preprocesamiento 20 se procesan en el bloque 27 con un filtro de Kalman extendido para obtener una estimación óptima de la aceleración \alpha y velocidad angular \omega. Se emplea un filtro de Kalman extendido ya que las relaciones no son lineales en este caso. La utilización de este filtro no es limitativa de la aplicación, pudiéndose utilizar otros medios de procesamiento más simples si éstos resultan suficientes para conseguir el efecto deseado en el comportamiento del sistema antimareo.Differential Acceleration Measures from the preprocessing block 20 are processed in the block 27 with an extended Kalman filter to get a optimal estimate of acceleration α and angular velocity \omega. An extended Kalman filter is used since the Relationships are not linear in this case. The use of this filter is not limited to the application, being able to use others simpler processing means if these are sufficient to achieve the desired effect on system behavior antimareo
Las medidas de velocidad angular \omega se convierten en incrementos angulares correspondientes a cada período de evaluación que se utilizan para actualizar la base vectorial del sistema local 10 en el sistema de referencia inercial 9. Esto se representa por el bloque integrador en la figura 11. Para evitar la acumulación de errores numéricos en la base vectorial, ésta se ortogonaliza y normaliza continuamente.The angular velocity measurements \ omega are become angular increments corresponding to each period evaluation used to update the vector base of the local system 10 in the inertial reference system 9. This is represented by the integrator block in figure 11. To avoid the accumulation of numerical errors in the vector base, it orthogonalizes and normalizes continuously.
Se obtiene de esta forma una matriz de paso P_{L\rightarrow QI}, del sistema local a un sistema quasi-inercial. Quasi-inercial porque será inevitable que éste derive en el tiempo a no ser que se tomen medidas de corrección. Una posible medida de corrección es considerar a la aceleración de gravedad medida como referencia de verticalidad, y modificar la base de forma que g sólo tenga componente vertical en la base inercial. No obstante, se puede prescindir de esta corrección y dejar derivar al sistema quasi-inercial, ya que los ángulos de posicionamiento relevantes para la aplicación, que son la elevación respecto del horizonte, y el giro respecto a la dirección de avance, se pueden determinar a partir de las coordenadas de g en el sistema local, tal como está representado en el bloque 25.In this way a step matrix is obtained P_ {L \ rightarrow QI}, from the local system to a system quasi-inertial Quasi-inertial because it will be inevitable that it derives in time unless it Take corrective action. A possible correction measure is consider the acceleration of gravity measured as a reference of verticality, and modify the base so that g only has vertical component in the inertial base. However, you can dispense with this correction and let the system derive quasi-inertial, since the angles of positioning relevant to the application, which are elevation with respect to the horizon, and the turn with respect to the direction of advancement, can be determined from the coordinates of g in the system local, as represented in block 25.
El bloque de procesamiento 25 toma al vector g de aceleración de gravedad como referencia de verticalidad en el sistema de referencia inercial 9, para extraer los ángulos \theta_{x0} de elevación respecto al plano horizontal y \theta_{y0} de giro respecto del eje Y. Este bloque se detalla en la figura 13. La aceleración de la gravedad se proyecta sobre el sistema local 10, lo que permite por simples cálculos determinar los ángulos \theta_{x0} y \theta_{y0} en el bloque 30. En particular:The processing block 25 takes the vector g of gravity acceleration as a verticality reference in the inertial reference system 9, to extract the angles \ theta_ {x0} of elevation relative to the horizontal plane and \ theta_ {y0} of rotation with respect to the Y axis. This block is detailed in figure 13. The acceleration of gravity is projected on the local system 10, which allows simple calculations to determine the angles \ theta_ {x0} and \ theta_ {y0} in block 30. In particular:
\theta_{x0} = arcsen(a_{y} \ / \sqrt{(a_{x}^{2} + a_{y}^{2} + a_{z}^{2})})\ theta_ {x0} = arcsen (a_ {y} \ / \ sqrt {(a_ {x} ^ {2} + a_ {y} ^ {2} + a_ {z} {2}})
\theta_{y0} = - sgn(a_{x}) arccos (a_{z} \ / \sqrt{(a_{x}^{2} + a_{y}^{2})}\ theta_ {y0} = - sgn (a_ {x}) arccos (a_ {z} \ / \ sqrt {(a_ {x} ^ {2} + a_ {y} 2)}
- donde a = - g indica la dirección vertical.- where a = - g indicates the vertical direction.
En el caso de que ax = az = 0, es decir, que el eje Y sea vertical, \theta_{y0} está indeterminado, siendo éste un caso singular en el que la opción de disponer de un sistema de referencia inercia) con eje Z vertical puede suponer una ventaja, al conocerse los vectores unitarios de la base local en la base inercial, y por tanto su orientación en el espacio. Esta situación no se dará sin embargo en las aplicaciones habituales de este sistema antimareo.In the case that ax = az = 0, that is, the Y axis is vertical, \ theta_ {y0} is undetermined, this being a singular case in which the option of having a system of reference inertia) with vertical Z axis can be an advantage, when know the unit vectors of the local base at the base inertial, and therefore its orientation in space. This situation it will not happen however in the usual applications of this antimareo system.
Una vez determinados los movimientos de traslación y rotación de los medios de visualización 2, el bloque 23 de dinámica de traslación del objeto de referencia determina las coordenadas del objeto de referencia 3 en el sistema local 10. Este bloque se detalla en la figura 12.Once the movements of translation and rotation of the display means 2, the block 23 translation dynamics of the reference object determines the coordinates of reference object 3 in local system 10. This block is detailed in figure 12.
El movimiento del objeto de referencia 3 respecto al sistema local se rige por una ecuación matemática, la cual relaciona la aceleración de traslación percibida por los medios de detección del movimiento 5 y la posición del objeto de referencia 3 en el sistema local auxiliar 11. El sistema de referencia local auxiliar 11 se define como uno con origen en el origen del sistema local 10, y con ejes paralelos al sistema inercial 9. Dicha ecuación liga ambas variables y pueden adoptar a modo de ejemplo no limitativo la siguiente forma general:The movement of reference object 3 with respect the local system is governed by a mathematical equation, which relates the acceleration of translation perceived by the means of motion detection 5 and the position of the reference object 3 in the auxiliary local system 11. The local reference system auxiliary 11 is defined as one originating from the origin of the system local 10, and with axes parallel to the inertial system 9. This equation link both variables and can take as an example no Limiting the following general form:
a'= - \ a_{0d} - k_{r} \ r' - k_{v} \ v'a '= - \ a_ {0d} - k_ {r} \ r' - k_ {v} \ v '
- --
- donde a_{0d} representa la aceleración de traslación del sistema local 10 respecto del sistema inercia). Esta aceleración se corresponde con la "fuerza ficticia" resultante de referir el movimiento al sistema local auxiliar 11.where a_ {0d} represents the translation acceleration of the local system 10 with respect to the inertia system). This acceleration corresponds to the "fictional force" resulting from referring the movement to local auxiliary system 11.
- --
- donde r' es el vector de posición del objeto de referencia 3 en el sistema local auxiliar 11where r 'is the position vector of reference object 3 in the local system auxiliary 11
- --
- donde v' es la velocidad del objeto de referencia 3 en el sistema local auxiliar 11where v 'is the speed of reference object 3 in the auxiliary local system eleven
- --
- donde a' es la aceleración del objeto de referencia 3en el sistema local auxiliar 11where a 'is the acceleration of reference object 3 in the auxiliary local system eleven
k_{r} sirve para modelar un muelle virtual que lleva al objeto de referencia 3hacia el origen de coordenadas.k_ {r} serves to model a virtual dock that takes reference object 3 towards the origin of coordinates.
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K_{v} sirve para modelar un rozamiento en el espacio del sistema local auxiliar 11 cuya función es la de evitar oscilaciones en la posición del objeto de referencia 3, que serían contraproducentes para el pretendido efecto antimareo.K_ {v} serves to model a friction in the space of the auxiliary local system 11 whose function is to avoid oscillations in the position of the reference object 3, which would be counterproductive for the intended antimareo effect.
Esta ecuación de movimiento se resuelve en el bloque 29. Una vez calculada la posición del objeto de referencia r', ésta se expresa en la base del sistema local 10, poniendo de manifiesto el giro existente entre los sistemas local 10 y local auxiliar 11 respectivamente.This equation of motion is solved in the block 29. Once the position of the reference object has been calculated r ', this is expressed in the base of the local system 10, putting manifest the existing turn between local 10 and local systems auxiliary 11 respectively.
r_{p} = r'r_ {p} = r '
Siendo P_{I\rightarrow L} la matriz de paso de la base vectorial del sistema de referencia local auxiliar 11 (coincidente con la base del sistema de referencia inercial 9) a la base vectorial del sistema de referencia local 10.P_ {I \ rightarrow L} being the step matrix of the vector base of the auxiliary local reference system 11 (coinciding with the basis of the inertial reference system 9) to the vector base of the local reference system 10.
Mediante este procedimiento se consigue que el giro sólo represente un cambio de punto de vista, no afectando a la dinámica que rige el movimiento del objeto de referencia 3, representado por un punto de vector de posición r_{p} en el sistema local 10.This procedure ensures that the turn only represent a change of point of view, not affecting the dynamics that govern the movement of the reference object 3, represented by a position vector point r_ {p} in the local system 10.
El bloque de procesamiento 24 determina la orientación del sistema local 10 respecto del sistema de referencia 12 asociado al objeto de referencia 3, según uno de los siguientes criterios, no siendo esto limitativo de la aplicación, pudiéndose definir otras relaciones para obtener los ángulos de orientación:The processing block 24 determines the orientation of the local system 10 with respect to the reference system 12 associated with reference object 3, according to one of the following criteria, this being not limiting the application, being able to define other relationships to get the angles of orientation:
- --
- alineación permanente del sistema de referencia 12 asociado al objeto de referencia 3 con el sistema local 10alignment permanent reference system 12 associated with the object of reference 3 with local system 10
- --
- alineación permanente del sistema de referencia 12 asociado al objeto de referencia 3 con el sistema de referencia local 10, pero manteniendo el primero la dirección vertical de su eje Z. El objeto de referencia 3 se convierte en un referencia de verticalidadalignment permanent reference system 12 associated with the object of reference 3 with the local reference system 10, but maintaining the first the vertical direction of its Z axis. The object of reference 3 becomes a verticality reference
- --
- variación gradual de los ángulos de orientación, en función de una dinámica de rotación que tiende a alinear el sistema de referencia 12 asociado al objeto de referencia 3 con el sistema de referencia local 10.gradual variation of orientation angles, depending on a rotation dynamic which tends to align the reference system 12 associated with the object reference 3 with the local reference system 10.
En la figura 4 se representa la primera opción, en la queFigure 4 shows the first option, in which
\theta_{x} = 0\ theta_ {x} = 0
\theta_{y} = 0\ theta_ {y} = 0
\theta_{z} = 0\ theta_ {z} = 0
- --
- donde \theta_{x}, \theta_{y}, \theta_{z} son los ángulos que definen la orientación del sistema de referencia local 10 respecto del sistema de coordenadas 12 asociado al objeto de referencia 3.where \ theta_ {x}, \ theta_ {y}, \ theta_ {z} are the angles that define the orientation of the local reference system 10 with respect of coordinate system 12 associated with the reference object 3.
En la figura 14 se representa en detalle el bloque de procesamiento 24 de determinación de orientación. Las entradas al bloque 31 de determinación de los ángulos son:Figure 14 shows in detail the orientation block 24 for orientation determination. The Inputs to block 31 for determining angles are:
\alpha: aceleración angular de los medios de visualización 2. Esta entrada se usa en la opción de movimiento gradual de giro del objeto de referencia, que no es la utilizada en esta realización preferente.α: angular acceleration of the means of display 2. This entry is used in the move option gradual rotation of the reference object, which is not the one used in This preferred embodiment.
\theta_{x0}, \theta_{t0}: ángulos de orientación del sistema local 10 respecto de la vertical. Esta entrada se usa en la opción en la que el objeto de referencia 3 se usa como referencia de verticalidad. Esta tampoco es la opción empleada en esta realización preferente.\ theta_ {x0}, \ theta_ {t0}: angles of orientation of the local system 10 with respect to the vertical. This input is used in the option where reference object 3 is use as a verticality reference. This is not the option either used in this preferred embodiment.
Una vez determinados los ángulos \theta_{x}, \theta_{y}, \theta_{z} éstos se utilizan en el bloque de procesamiento 32 para construir la matriz de paso P_{R\rightarrow L} del sistema de referencia 12 asociado al objeto de referencia 3 al sistema de referencia local 10.Once the angles \ theta_ {x} have been determined, \ theta_ {y}, \ theta_ {z} these are used in the block of 32 processing to build the step matrix P_ {R \ rightarrow L} of the reference system 12 associated with the reference object 3 to the local reference system 10.
Una vez determinadas la posición r_{p} y orientación P_{R \rightarrow L} del objeto de referencia 3 en el sistema local 10, se pasa al bloque de presentación 26, representado en detalle en la figura 15.Once the position r_ {p} and orientation P_ {R \ rightarrow L} of the reference object 3 in the local system 10, is passed to presentation block 26, represented in detail in figure 15.
Las coordenadas r_{r} de puntos significativos del objeto de referencia 3, y referidas a su sistema de referencia asociado 12, se convierten a coordenadas r en el sistema de referencia local 10. Estos puntos pueden ser coordenadas de puntos definitorios de un objeto virtual sintetizado, o de una pantalla virtual definida sobre el objeto de referencia 3.The r_ {r} coordinates of significant points of reference object 3, and referred to its reference system associated 12, are converted to r coordinates in the system of local reference 10. These points can be point coordinates Definitions of a synthesized virtual object, or of a screen virtual defined on the reference object 3.
También puede aplicarse esta transformación a cada uno de los puntos de la pantalla virtual, pero en caso de que esta pantalla virtual se defina plana, es preferible considerar interpolación lineal entre las coordenadas transformadas de los puntos extremos del barrido, lo que resulta en una menor necesidad de capacidad de proceso.This transformation can also be applied to each of the points on the virtual screen, but in case this virtual screen is defined flat, it is preferable to consider linear interpolation between the transformed coordinates of the sweeping endpoints, resulting in less need of process capacity.
Una vez determinadas las coordenadas r(x, y, z) en el sistema local, se proyecta cada punto del objeto de referencia según una proyección cónica parametrizada por la distancia del observador a la pantalla, y representada en la figura 3. Las ecuaciones para esta proyección son:Once the coordinates r (x, and, z) in the local system, each point of the object of reference according to a conical projection parameterized by the distance from the observer to the screen, and represented in the figure 3. The equations for this projection are:
x_{v} = xL_{f} / (L_{f} + y)x_ {v} = xL_ {f} / (L_ {f} + Y)
z_{v} = zL_{f} /(L_{f} + y)z_ {v} = zL_ {f} / (L_ {f} + Y)
- --
- siendo x_{v}, z_{v} las coordenadas de la proyección sobre el plano de visualización,being x_ {v}, z_ {v} the projection coordinates on the plane of display,
- --
- y siendo L_{f} la distancia del plano de visualización al punto de observación.and being L_ {f} the distance from the display plane to the point of observation.
Estas coordenadas son finalmente transformadas a coordenadas de pixel en pantalla, aplicando los offset y ganancia necesarios considerando que los desplazamientos en unidades físicas de la imagen en pantalla deben corresponderse con los desplazamientos calculados para el objeto de referencia 3. En particular, y para el caso de que las coordenadas de pantalla sean X horizontal y hacia la derecha e Y vertical y hacia abajo, la transformación es la siguiente, donde D_{x} y D_{y} son las densidades de pixel por unidad de longitud:These coordinates are finally transformed to pixel coordinates on the screen, applying offset and gain necessary considering that displacements in physical units of the image on the screen must correspond to the Offsets calculated for the reference object 3. In particular, and in case the screen coordinates are X horizontal and to the right and Y vertical and down, the transformation is as follows, where D_ {x} and D_ {y} are the pixel densities per unit length:
x_{a} = x_{a0} + D_{x}x_{v}x_ {a} = x_ {a0} + D_ {x} x_ {v}
y_{a} = Y_{a0} - D_{y}Z_{v}y_ {a} = Y_ {a0} - D_ {y} Z_ {v}
Un cambio de tamaño del objeto de referencia 3 debe gestionarse desde su origen, definiendo su tamaño en unidades físicas, de forma que esa variación de tamaño sea coherente con los desplazamientos de longitud necesarios para conseguir el efecto antimareo.A change in size of the reference object 3 must be managed from its origin, defining its size in units physical, so that this variation in size is consistent with the length shifts necessary to achieve the effect antimareo
En la realización preferida de la invención, y debido a haber considerado el caso de alineamiento permanente del objeto de referencia con el sistema local, la transformación se puede reducir a un desplazamiento sobre los medios de visualización 2 y a una ganancia (efecto de zoom) de la representación sobre la misma, que pueden ser gestionados por hardware por algunos controladores de pantalla TFT.In the preferred embodiment of the invention, and due to having considered the case of permanent alignment of the reference object with the local system, the transformation is can reduce to a shift over the display media 2 and a gain (zoom effect) of the representation on the same, which can be managed by hardware by some TFT display drivers.
En lo que se refiere a los medios de visualización 2, en esta realización se emplea una pantalla LCD de respuesta rápida del tipo TFT, no siendo esta característica limitativa, pudiéndose emplear cualquier otro medio de visualización de este tipo conocido en el mercado.As regards the means of display 2, in this embodiment an LCD screen of TFT type quick response, not being this feature limiting, being able to use any other means of visualization of this type known in the market.
En la figura 16 se representa un diagrama de bloques del sistema más detallado, y particularizado para esta realización preferida.Figure 16 shows a diagram of more detailed system blocks, and particularized for this preferred embodiment
En esta realización preferida de la invención, se considera un control por hardware de un circuito controlador de pantalla TFT, que permite actuar sobre un control de zoom y sobre un control de offset, lo que permite a su vez implementar por hardware el caso considerado de alineamiento permanente entre el objeto de referencia 3, que en este caso consiste en una pantalla virtual, y el sistema de referencia local 10. El control de estos parámetros en tiempo real viene representado por la conexión entre los bloques de procesador digital de señal 37 y controlador de pantalla TFT 39 en la figura 16.In this preferred embodiment of the invention, consider a hardware control of a controller circuit of TFT screen, which allows to act on a zoom control and on a offset control, which in turn allows hardware deployment the case considered of permanent alignment between the object of reference 3, which in this case consists of a virtual screen, and the local reference system 10. Control of these parameters in real time it is represented by the connection between the blocks of digital signal processor 37 and TFT display controller 39 in figure 16.
En cuanto a los medios de procesamiento de las señales 6, en el caso de esta realización preferida de la invención, se utiliza un procesador digital 37, conectado a unos módulos sensores XYZ 36 capaces de proporcionar una salida en formato digital, y un circuito controlador de pantalla TFT 39, no siendo estas características limitativas, pudiéndose adaptar y optimizar el diseño a los distintos casos particulares.As for the means of processing the signals 6, in the case of this preferred embodiment of the invention, a digital processor 37 is used, connected to about XYZ 36 sensor modules capable of providing an output in digital format, and a TFT 39 display controller circuit, no being these limiting characteristics, being able to adapt and optimize the design to the different particular cases.
En la figura 16 se observa que para el prototipo se ha elegido la arquitectura de tarjetas sensoras independientes 36, debido a la versatilidad que ello permite a la hora de hacer pruebas sobre el mismo. Esta es de nuevo una característica no limitativa, pudiéndose definir otras arquitecturas que se adapten mejor a los distintos casos particulares.Figure 16 shows that for the prototype the independent sensor card architecture has been chosen 36, due to the versatility that this allows when making tests on it. This is again a feature not limiting, being able to define other architectures that adapt better to the different particular cases.
Los medios de configuración 7 de los medios de visualización 2 estarán dotados de al menos un teclado 38 destinado a definir una serie de parámetros de visualización del objeto de referencia 3. Concretamente entre los parámetros que se podrán definir estarán como principales los siguientes:The configuration means 7 of the means of display 2 will be provided with at least one keyboard 38 intended to define a series of display parameters of the object of reference 3. Specifically among the parameters that may be define the following will be the main ones:
- --
- Tamaño del objeto de referencia 3.Object size of reference 3.
- --
- Variación del offset de la proyección del objeto de referencia 3 en los ejes X y Z.Offset variation of the projection of the reference object 3 on the X and Z.
- --
- Selección de colores y forma de marco virtual cuando la representación de la variación de movimiento en el eje de profundidad se haga por medio de ese marco virtual.Color selection and virtual frame form when the variation representation of movement in the depth axis is made by means of that virtual framework
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- Constantes que definen la dinámica del objeto de referencia 3.Constants that define the dynamics of the reference object 3.
Por lo tanto se podrán definir tantas interfaces de usuario como usuarios vayan a utilizar el sistema con sólo fijar unos valores determinados de los citados parámetros configurables, diferentes para cada uno de los usuarios.Therefore you can define so many interfaces of user as users are going to use the system just by setting certain values of the said configurable parameters, different for each of the users.
El controlador TFT 39 permite visualizar señales de vídeo en formato analógico 41 (VGA,SVGA,XGA,SXGA) o digital (DVI) 42 sobre el panel TFT 40.The TFT 39 controller allows displaying signals video in analog format 41 (VGA, SVGA, XGA, SXGA) or digital (DVI) 42 on the TFT panel 40.
Por último, todo el sistema se alimenta por medio del bloque de alimentación 43.Finally, the entire system is powered by of the feed block 43.
En cuanto a la disposición del sistema en el interior del medio de transporte, existirán diferentes posibilidades. El sistema puede estar fijado a alguno de los elementos asociados al propio habitáculo interior del medio de transporte en cuestión, como por ejemplo a la parte trasera de los asientos de un medio de transporte terrestre (coches, autobuses), o puede estar integrado en dispositivos de tipo portátil pudiendo por lo tanto ser portado directamente por el usuario, como ejemplo podríamos citar una agenda electrónica, ordenador personal portátil o cualquier dispositivo de reproducción de vídeo portátil.Regarding the arrangement of the system in the inside the means of transport, there will be different possibilities. The system may be fixed to any of the elements associated with the interior interior itself of the means of transport in question, such as to the rear of the seats of a land transport medium (cars, buses), or It can be integrated in portable devices and can therefore be carried directly by the user, as an example We could cite an electronic agenda, portable personal computer or any portable video playback device.
En cuanto a la utilidad de este sistema, el mismo proceso usado para detectar el movimiento de los medios de visualización 2 respecto de un sistema inercial, con el fin de detectar el movimiento del medio de transporte, puede emplearse para medir las vibraciones. El sistema sirve también para cancelar vibraciones de elevada amplitud y baja frecuencia, que de otra forma serían muy molestas y contribuirían a acrecentar el mareo del pasajero.As for the usefulness of this system, the same process used to detect the movement of the means of visualization 2 with respect to an inertial system, in order to detect the movement of the means of transport, can be used to Measure the vibrations. The system also serves to cancel high amplitude and low frequency vibrations, which of other They would be very annoying and would contribute to increasing the dizziness of passenger.
Claims (31)
- --
- procesar las medidas, provenientes de los medios de detección, representativas del movimiento de traslación y/o rotación de los medios de visualización respecto al sistema de referencia inercial de manera que se obtienen de ellas la aceleración de traslación, la velocidad angular y la orientación del sistema local respecto del sistema inercial, siendo la aceleración de traslación corregida por la aceleración de la gravedad;process the measures, coming from the detection means, representative of the movement of translation and / or rotation of the means of visualization regarding the inertial reference system so which are obtained from them the translation acceleration, the speed angular and the orientation of the local system with respect to the system inertial, the translation acceleration being corrected by the acceleration of gravity;
- --
- representar, sobre los medios de visualización, el objeto de referencia como una proyección del mismo sobre el plano de visualización (XZ);represent, about display media, the reference object as a projection of it on the viewing plane (XZ);
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- determinar, en función del movimiento de los medios de visualización detectado, el movimiento de traslación y/o rotación del objeto de referencia en el sistema local, de manera que una vez representado el movimiento de dicho objeto sobre los medios de visualización, dicho movimiento, compense el movimiento de traslación y/o rotación de los medios de visualización, resultando para el usuario en un movimiento aparente inercial de dicho objeto de referencia ydetermine, in function of the movement of the display media detected, the translation movement and / or rotation of the reference object in the local system, so that once the movement is represented of said object on the display means, said movement, compensate for the movement of movement and / or rotation of the display media, resulting for the user in a apparent inertial movement of said reference object Y
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- restablecer la posición del objeto de referencia en el sistema de referencia local, una vez cesada la aceleración de traslación y/o el movimiento de rotación de los medios de visualización con respecto al sistema de referencia inercial, y;reset the position of the reference object in the reference system local, once the translation acceleration and / or the rotation movement of the display means with respect to the inertial reference system, and;
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- donde a_{0d} representa la aceleración de traslación del sistema local respecto del sistema inercia)where a_ {0d} represents the translation acceleration of the local system with respect to of the inertia system)
- --
- donde r es el vector de posición del objeto de referencia en el sistema localwhere r is the vector of position of the reference object in the local system
- --
- donde v es la velocidad del objeto de referencia en el sistema localwhere v is the reference object speed in the local system
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- donde a es la aceleración del objeto de referencia en el sistema local Siendo esta ecuación apropiada para el caso de que el movimiento de los medios de visualización sea un movimiento de traslación.where is the acceleration of the reference object in the local system Being this appropriate equation in case the media movement Display is a translation movement.
- --
- donde a_{0d} representa la aceleración de traslación del sistema local respecto del sistema inercial (y proyectada sobre la base del sistema local auxiliar coincidente con la del sistema de referencia inercial)where a_ {0d} represents the translation acceleration of the local system with respect to of the inertial system (and projected on the basis of the local system auxiliary coinciding with that of the reference system inertial)
- --
- donde r' es el vector de posición del objeto de referencia en el sistema local auxiliarwhere r 'is the position vector of the reference object in the local system assistant
- --
- donde v' es la velocidad del objeto de referencia en el sistema local auxiliarwhere v 'is the reference object speed in the local system assistant
- --
- donde a' es la aceleración del objeto de referencia en el sistema local auxiliarwhere a 'is the acceleration of the reference object in the local system assistant
- --
- y donde la posición del objeto de referencia en el sistema local viene dada por las coordenadas de r' en la base del sistema local.and where the position of the reference object in the local system is given by the coordinates of r 'at the base of the local system.
- --
- donde \theta_{x}, \theta_{y}, \theta_{z} son los ángulos que definen la orientación del sistema local respecto del sistema de coordenadas asociado al objeto de referencia.where \ theta_ {x}, \ theta_ {y}, \ theta_ {z} are the angles that define the orientation of the local system with respect to the system of coordinates associated to the reference object.
- --
- donde \theta_{x}, \theta_{y}, \theta_{z} son los ángulos que definen la orientación del sistema local respecto del sistema de coordenadas asociado al objeto de referencia, y \theta_{x0}, \theta_{y0}, \theta_{z0} son los ángulos que definen la orientación del sistema de referencia local respecto del inercial, y siendo z,x,y el orden de evaluación de los ángulos.where \ theta_ {x}, \ theta_ {y}, \ theta_ {z} are the angles that define the orientation of the local system with respect to the system of coordinates associated with the reference object, and \ theta_ {x0}, \ theta_ {y0}, \ theta_ {z0} are the angles that define the orientation of the local reference system with respect to the inertial, and where z, x, and the order of evaluation of the angles.
- --
- donde \theta_{x}, \theta_{y}, \theta_{z} son los ángulos que definen la orientación del sistema local respecto del sistema de coordenadas asociado al objeto de referencia, y \alpha la aceleración angular detectada de los medios de visualización.where \ theta_ {x}, \ theta_ {y}, \ theta_ {z} are the angles that define the orientation of the local system with respect to the system of coordinates associated with the reference object, and? the detected angular acceleration of the means of display.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ES200402172A ES2226584A1 (en) | 2004-09-10 | 2004-09-10 | Seasickness prevention system includes a reference object visualizer and movement monitoring assembly with an inertia reference system |
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