IT202300006183A1 - TRACKING SYSTEM FOR POSITIONS, ORIENTATIONS AND TRAJECTORIES IN SPACE, FOR USE, PREVENTIVE SAFETY AND ASSISTED AND INCLUSIVE INTERACTION. - Google Patents

TRACKING SYSTEM FOR POSITIONS, ORIENTATIONS AND TRAJECTORIES IN SPACE, FOR USE, PREVENTIVE SAFETY AND ASSISTED AND INCLUSIVE INTERACTION. Download PDF

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Application number
IT102023000006183A
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Inventor
Mario Buono
Assunta Capece
Giovanna Giugliano
Ciro Scognamiglio
Donfrancesco Guido Di
Nicola Spinelli
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Sadas S R L
Univ Degli Studi Della Campania Luigi Vanvitelli
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Description

Descrizione del brevetto per invenzione dal titolo: SISTEMA DI TRACCIAMENTO DELLE POSIZIONI, DELLE ORIENTAZIONI E DELLE TRAIETTORIE NELLO SPAZIO, PER LA FRUIZIONE, LA SICUREZZA PREVENTIVA E L?INTERAZIONE ASSISTITA E INCLUSIVA; Description of the patent for invention entitled: SYSTEM FOR TRACKING POSITIONS, ORIENTATIONS AND TRAJECTORIES IN SPACE, FOR THE USE, PREVENTIVE SAFETY AND ASSISTED AND INCLUSIVE INTERACTION;

Sommario dell?invenzione Summary of the invention

[0001] La presente invenzione riguarda un sistema di tracciamento delle orientazioni e del movimento di un dispositivo in uno spazio predefinito chiuso o aperto purch? adeguatamente attrezzato e opportunamente mappato, in grado di restituire le informazioni specifiche a seconda dell?orientazione di detto oggetto (device) e, quindi, provvedendo alla restituzione di contenuti pertinenti all?oggetto puntato. [0001] The present invention concerns a system for tracking the orientations and movement of a device in a predefined closed or open space provided that it is adequately equipped and appropriately mapped, capable of returning specific information depending on the orientation of said object (device) and, therefore, providing for the return of contents pertinent to the pointed object.

Campo dell?invenzione Field of invention

[0002] Il trovato ? quindi utilizzabile in tutti quei contesti in cui un utente voglia o abbia necessit? di ottenere delle informazioni riguardanti l?oggetto che sta osservando, purch? lo spazio in cui si trova questo oggetto sia chiuso o in campo aperto, in uno spazio delimitato ? confinato ? a condizione che sia adeguatamente attrezzato e mappabile attraverso una molteplicit? di mezzi di rilevamento, come ad esempio un sito archeologico o una piazza monumentale. [0002] The invention can therefore be used in all those contexts in which a user wants or needs to obtain information regarding the object he is observing, provided that the space in which this object is located is closed or in an open field, in a delimited - confined - space provided that it is adequately equipped and mappable through a variety of detection means, such as an archaeological site or a monumental square.

[0003] A titolo esemplificativo, ma non limitativo, il presente trovato ? utilizzabile come dispositivo di audioguida migliorata in musei, esposizioni, piazze e/o strade. [0003] By way of example, but not limitation, this invention can be used as an improved audio guide device in museums, exhibitions, squares and/or streets.

Stato dell?arte State of the art

[0004] Negli ultimi anni ci sono stati notevoli progressi nell?ambito delle tecniche di acquisizione, fruizione, interazione, digitalizzazione, computer grafica e visualizzazione, tuttavia la maggior parte delle applicazioni dedicate alla fruizione e interazione utente/artefatto/ambiente on site ed on line presentano dei limiti nella capacit? di adattarsi alle differenti tipologie di utenza. [0004] In recent years there have been significant advances in the field of acquisition, fruition, interaction, digitalization, computer graphics and visualization techniques, however most of the applications dedicated to the fruition and interaction between user/artefact/environment on site and online have limitations in their ability to adapt to different types of users.

[0005] Da ci? ne consegue l?esigenza di sviluppare soluzioni tecnologiche flessibili, adattive e interoperabili. [0005] This leads to the need to develop flexible, adaptive and interoperable technological solutions.

[0006] Alcuni studi in letteratura evidenziano che gli approcci maggiormente utilizzati per la stima dell?orientamento e della localizzazione possono essere suddivisi in: [0006] Some studies in literature highlight that the most used approaches for the estimation of orientation and localization can be divided into:

? approcci che utilizzano 6 gradi di libert?, corrispondenti alle componenti di accelerazione e di velocit? angolari; ? approaches that use 6 degrees of freedom, corresponding to the acceleration and angular velocity components;

? approcci che utilizzano 9 gradi di libert?, aggiungendo ai precedenti le componenti del campo magnetico (Ahmad, Norhafizan, et al. 2013). ? approaches that use 9 degrees of freedom, adding to the previous ones the components of the magnetic field (Ahmad, Norhafizan, et al. 2013).

[0007] Negli ultimi 10 anni lo sviluppo e messa a regime di nuovi standard tecnologici ha reso possibile la nascita di un?ampia gamma di sistemi Real Time Location System che riescono a soddisfare le esigenze dei numerosi campi di applicazione in cui vengono utilizzati [0007] Over the last 10 years, the development and implementation of new technological standards has made it possible to create a wide range of Real Time Location Systems that are able to satisfy the needs of the numerous fields of application in which they are used.

[0008] Gli attuali sistemi e dispositivi di tracciamento delle orientazioni e delle traiettorie nello spazio prevedono l?individuazione dell?oggetto d?interesse attraverso il riconoscimento semantico ed il posizionamento del punto di osservazione mediante sistemi georeferenziali. [0008] Current systems and devices for tracking orientations and trajectories in space involve the identification of the object of interest through semantic recognition and the positioning of the observation point using georeferential systems.

[0009] Tali sistemi tuttavia non assicurano l?intersecazione dell?artefatto/manufatto in maniera sufficientemente precisa per molti degli scopi preposti e dunque la corrispondenza tra ci? che si osserva e le informazioni trasmesse dal sistema di fruizione; inoltre i sistemi semantici di riconoscimento sono lenti ed impongono carichi elevati di informazioni, rallentando l?elaborazione dei dati, e dunque l?interazione con l?utente. [0009] However, these systems do not ensure the intersection of the artefact/artifact in a sufficiently precise manner for many of the intended purposes and therefore the correspondence between what is observed and the information transmitted by the fruition system; furthermore, semantic recognition systems are slow and impose high loads of information, slowing down data processing, and therefore interaction with the user.

[0010] Difatti, i sistemi attualmente noti allo stato dell?arte mostrano limiti nel coinvolgimento sensoriale ed emotivo dell?utenza, non garantendo il ritmo emozionale dell?esperienza aumentata. [0010] In fact, the systems currently known in the state of the art show limits in the sensorial and emotional involvement of the user, not guaranteeing the emotional rhythm of the augmented experience.

[0011] Di seguito si riportano alcuni sistemi di tracciamento e navigazione nello spazio attualmente noti. [0011] Below are some currently known space tracking and navigation systems.

Il brevetto US2010225541A1 ?Ultra-wideband radios for time-of-flight-ranging and network position estimation? descrive un dispositivo per la geolocalizzazione outdoor e indoor che propone il nuovo Chip U1 finalizzato a localizzare e comunicare con altri dispositivi dotati di U1, o che supportano la banda ultralarga. Tale nuovo chip utilizza sia la tecnologia bluetooth che la banda ultralarga, emanando segnali radio ad alta frequenza e a bassa portata avvalendosi anche di un sistema di time-of-flight per localizzare con precisione altri dispositivi. Inoltre mediante la tecnologia bluetooth viene garantita una comunicazione della posizione a corto raggio. Patent US2010225541A1 ?Ultra-wideband radios for time-of-flight-ranging and network position estimation? describes an outdoor and indoor geolocation device that features the new U1 Chip to locate and communicate with other U1-equipped devices or devices that support ultra-wideband. This new chip uses both Bluetooth and ultra-wideband technology, emitting high-frequency, short-range radio signals and also using a time-of-flight system to precisely locate other devices. Bluetooth technology also provides short-range position communication.

Tuttavia, le potenzialit? del chip sono espresse solo nell?ecosistema proprietario Apple e sono limitate al solo rilevamento della posizione del dispositivo. However, the chip's potential is expressed only in Apple's proprietary ecosystem and is limited to detecting the device's location only.

[0012] Il brevetto US9107178B2 ?Geo-location signal fingerprinting? descrive un nuovo sistema di geolocalizzazione collegato ad un database con algoritmi di mappatura a forza bruta; mediante il collegamento al database, un qualsiasi dispositivo mobile pu? cercare le posizioni fisiche di torri e punti di accesso IEEE 802.11 vicini. Sistemi di geolocalizzazione come quello descritto in detto brevetto presentano un intervallo di precisione compreso tra i venti ed i duecento metri, a seconda della densit? delle torri presenti nelle vicinanze e dei punti di accesso IEEE 802.11. Tale sistema, apprende le caratteristiche osservabili intrinseche di una particolare posizione, le associa alla geolocalizzazione di quella particolare posizione e memorizza tale associazione in un database specifico (signal-fingerprint map). Tuttavia tale sistema risulta limitante in quanto la ricostruzione della localizzazione ? solo bidimensionale e non consente il rilevamento preciso delle posizioni nello spazio, a causa appunto della dipendenza dalla densit? dei punti di rilevamento, senza fornire alcuna informazione sull?orientazione. [0012] Patent US9107178B2 ?Geo-location signal fingerprinting? describes a new geolocalization system linked to a database with brute-force mapping algorithms; by connecting to the database, any mobile device can search for the physical locations of nearby IEEE 802.11 towers and access points. Geolocalization systems such as the one described in the patent have a precision range of between twenty and two hundred meters, depending on the density of nearby towers and IEEE 802.11 access points. This system learns the intrinsic observable characteristics of a particular location, associates them with the geolocalization of that particular location, and stores this association in a specific database (signal-fingerprint map). However, this system is limited in that the reconstruction of the location is only two-dimensional and does not allow for precise detection of positions in space, precisely because of the dependence on the density of the detection points, without providing any information on orientation.

[0013] Per quanto concerne i dispositivi di interazione e tracciamento, si possono citare i seguenti documenti di tecnica nota. [0013] As regards interaction and tracking devices, the following prior art documents can be cited.

[0014] Il brevetto US8831277B1 ?Optical helmet tracking system? descrive un sistema composto da un casco di tracciamento dotato di due sensori di imaging e che si avvale di algoritmi di localizzazione e mappatura simultanea (SLAM). Tale sistema ? in grado di riconoscere l?orientamento e la posizione del primo sensore imaging rispetto a quella del secondo sensore imaging presenti sul casco; ci? consente di analizzare le immagini raccolte dai sensori di imaging posizionati sul casco per ricostruire un sistema di riferimento. Il sistema descritto utilizza inoltre processori che elaborano le immagini dai sensori per determinare il movimento ed utilizza il riconoscimento semantico per la mappatura e la localizzazione; ci? comporta la necessit? di un?elevata potenza di calcolo per l?elaborazione in tempo reale della mappa, che costituisce uno svantaggio del sistema. [0014] US Patent 8831277B1, “Optical helmet tracking system,” describes a system consisting of a tracking helmet equipped with two imaging sensors and using simultaneous localization and mapping (SLAM) algorithms. This system is capable of recognizing the orientation and position of the first imaging sensor relative to that of the second imaging sensor on the helmet; this allows the images collected by the imaging sensors on the helmet to be analyzed to reconstruct a reference system. The system described also uses processors that process the images from the sensors to determine movement and uses semantic recognition for mapping and localization; this requires a high level of processing power for real-time processing of the map, which is a disadvantage of the system.

[0015] Il brevetto US10719125B2 ?Object and environment tracking via shared sensor? descrive un dispositivo di rilevamento immagini e di memorizzazione montato sulla testa e configurato per controllare una pluralit? di sorgenti luminose di un puntatore. Le immagini acquisite dal dispositivo montato sulla testa consentono di determinare la posizione del caschetto in funzione di una o pi? caratteristiche dell'ambiente circostante; tale sistema presenta il vantaggio di consentire il tracciamento in tempo reale dei dispositivi tramite sorgenti luminose e lo svantaggio di necessitare di elevate capacit? di calcolo che possono comprometterne le prestazioni. [0015] US Patent 10719125B2 ?Object and environment tracking via shared sensor? describes a head-mounted image sensing and storage device configured to control a plurality of light sources of a pointer. The images acquired by the head-mounted device allow the position of the helmet to be determined based on one or more characteristics of the surrounding environment; this system has the advantage of allowing real-time tracking of devices via light sources and the disadvantage of requiring high computing capabilities that may compromise its performance.

[0016] Il brevetto US11079841B2 ?Enabling augmented reality using eye gaze tracking? propone un sistema che utilizza il tracciamento dello sguardo per dispositivi elettronici dotati di fotocamere anteriore e posteriore; tale sistema include la visualizzazione di un'immagine e la ricezione di informazioni relative allo sguardo dell'utente. Tramite la fotocamera anteriore, ed in base alle informazioni sullo sguardo dell?utente, ? possibile determinare l'area di interesse all'interno dell'immagine visualizzata sul dispositivo elettronico. Il sistema descritto prevede tuttavia la visualizzazione di immagini limitata allo schermo del dispositivo elettronico e alla sola visualizzazione di oggetti bidimensionali. [0016] Patent US11079841B2 ?Enabling augmented reality using eye gaze tracking? proposes a system that uses gaze tracking for electronic devices equipped with front and rear cameras; such system includes the display of an image and the reception of information relating to the user's gaze. Through the front camera, and based on the information on the user's gaze, it is possible to determine the area of interest within the image displayed on the electronic device. The described system, however, provides for the display of images limited to the screen of the electronic device and to the display of two-dimensional objects only.

[0017] Per quanto riguarda i dispositivi indossabili per l?interazione con l?ambiente si pu? citare il seguente documento di tecnica nota. [0017] As regards wearable devices for interaction with the environment, the following prior art document can be cited.

[0018] Il brevetto JPH1124619A ?Voice guide system of transmission type of radio wave and infrared ray or the like?, descrive un sistema composto da un dispositivo audioguida e da un dispositivo ricevitore infrarossi; detto dispositivo audioguida fornisce informazioni sulle strutture pubbliche e la descrizione delle esposizioni ai visitatori con disabilit? visive intercettando l'area circoscritta del dispositivo ricevitore infrarossi e avviando la trasmissione vocale registrata. [0018] Patent JPH1124619A ?Voice guide system of transmission type of radio wave and infrared ray or the like?, describes a system composed of an audio guide device and an infrared receiver device; said audio guide device provides information on public facilities and descriptions of exhibits to visually impaired visitors by intercepting the circumscribed area of the infrared receiver device and starting the recorded voice transmission.

Tuttavia la trasmissione dei dati del sistema ? limitata ad impulsi infrarossi e segnale radio FM senza alcuna selezione sulla direzione di osservazione; inoltre le aree di interesse sono limitate per distanza e non definiscono la posizione precisa sulla mappa georeferenziale. However, the system data transmission is limited to infrared pulses and FM radio signal without any selection on the observation direction; furthermore the areas of interest are limited by distance and do not define the precise position on the georeferential map.

Compito del trovato Task of the finding

[0019] Compito del trovato ? quello di superare i limiti della tecnica nota fornendo un sistema di tracciamento delle posizioni, delle orientazioni e delle traiettorie nello spazio che consenta: [0019] The aim of the invention is to overcome the limitations of the known art by providing a system for tracking positions, orientations and trajectories in space that allows:

(a) la corretta identificazione del punto di vista dell?utente per garantire la fruizione, l?interazione assistita e la disseminazione automatica di informazioni in relazione alla posizione; (a) the correct identification of the user's point of view to ensure the use, assisted interaction and automatic dissemination of information in relation to the location;

(b) la determinazione assoluta della traiettoria e dell?orientazione spaziale in tempo reale rispetto o all?ambiente interno/esterno delimitato ? confinato ? e definito rispetto ad artefatti; (b) the absolute determination of the trajectory and spatial orientation in real time with respect to the internal/external environment delimited - confined - and defined with respect to artefacts;

(c) feedback costanti sulle modalit? di fruizione, visualizzazione e interazione assistita; (c) constant feedback on the methods of use, viewing and assisted interaction;

(d) mapping delle esperienze assistite e delle attivit?; (d) mapping of assisted experiences and activities;

(e) il monitoraggio ed il tracciamento delle esperienze, delle interazioni e delle attivit?; (e) monitoring and tracking of experiences, interactions and activities;

(f) che sia un sistema con configurazione, ad esempio, di tipo master-slave. (f) that it is a system with, for example, a master-slave configuration.

Soluzione proposta Proposed solution

[0020] La soluzione proposta ? un sistema di tracciamento costituito da almeno un dispositivo di puntamento indossabile o direzionabile manualmente, da almeno quattro antenne di ricezione non complanari e da almeno un server per l?elaborazione e l?immagazzinamento dei dati. [0020] The proposed solution is a tracking system consisting of at least one wearable or manually directional pointing device, at least four non-coplanar receiving antennas and at least one server for data processing and storage.

[0021] Essendo un dispositivo di puntamento indossabile, se posizionato sul capo, lo strumento ? in grado di determinare la direzione dello sguardo del visitatore favorendo la raccolta di informazioni in modo semplificato rispetto ai device di eye-tracking che necessitano di avanzati sistemi di analisi del posizionamento dello sguardo. [0021] Being a wearable pointing device, if placed on the head, the instrument is able to determine the direction of the visitor's gaze, facilitating the collection of information in a simplified way compared to eye-tracking devices which require advanced gaze positioning analysis systems.

[0022] Inoltre, il dispositivo indossabile garantisce la fruizione dello spazio in piena libert? e con maggiore stabilit? rispetto ai dispositivi esistenti poich? ? utilizzabile anche senza l?impiego delle mani. [0022] Furthermore, the wearable device guarantees the use of space in complete freedom and with greater stability than existing devices since it can also be used without using hands.

[0023] Pertanto il sistema di tracciamento secondo il trovato consente la massima coerenza e contestualizzazione tra l?orientamento dell?utentefruitore (localizzazione nello spazio del punto di osservazione, direzione e orientamento) e le informazioni utili per la fruizione, la sicurezza preventiva e l?interazione assistita e inclusiva. [0023] Therefore, the tracking system according to the invention allows maximum coherence and contextualization between the user's orientation (localization in space of the observation point, direction and orientation) and the information useful for use, preventive safety and assisted and inclusive interaction.

[0024] A titolo esemplificativo nella fruizione museale il sistema ? in grado di riconoscere il punto osservato o intersecato dall?utente, consentendo contestualmente di trasferire ?narrazioni personalizzate? riguardanti le opere di interesse culturale e di acquisire i dati relativi all?utente rilevati durante l?esperienza interattiva (analisi fisico-dimensionale, cognitivo-comportamentale, ecc.). [0024] As an example, in museum use the system is able to recognize the point observed or intersected by the user, simultaneously allowing the transfer of "personalized narratives" regarding the works of cultural interest and the acquisition of data relating to the user detected during the interactive experience (physical-dimensional, cognitive-behavioral analysis, etc.).

Elenco figure List of figures

[0025] Una migliore comprensione del trovato si avr? con la seguente descrizione dettagliata e con riferimento alle figure allegate che illustrano, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, una preferita forma di realizzazione. [0025] A better understanding of the invention will be achieved with the following detailed description and with reference to the attached figures which illustrate, purely by way of example and not by way of limitation, a preferred embodiment.

[0026] Tuttavia la forma realizzativa descritta non ? limitativa del trovato, piuttosto questa forma di realizzazione ? fornita in modo tale che questa descrizione sia integrale e completa, e trasmetta pienamente il concetto inventivo e l'ambito dell'invenzione agli esperti del ramo. [0026] However, the embodiment described is not limitative of the invention, rather this embodiment is provided in such a way that this description is integral and complete, and fully conveys the inventive concept and the scope of the invention to those skilled in the art.

[0027] Nei disegni: [0027] In the drawings:

La figura 1 mostra una preferita forma realizzativa del dispositivo di puntamento (1) secondo il trovato e quattro dispositivi antenna (2). Figure 1 shows a preferred embodiment of the pointing device (1) according to the invention and four antenna devices (2).

La figura 2 mostra gli elementi compresi nella preferita forma realizzativa del dispositivo di puntamento (1). Figure 2 shows the elements included in the preferred embodiment of the pointing device (1).

La figura 3 mostra gli elementi compresi in ogni dispositivo antenna (2). Figure 3 shows the elements included in each antenna device (2).

La figura 4 mostra un utente che indossa il dispositivo di puntamento (1) all?interno di una stanza in cui sono disposti quattro dispositivi antenna (2). Figure 4 shows a user wearing the pointing device (1) inside a room where four antenna devices (2) are arranged.

La figura 5 mostra il tracciamento della traiettoria eseguito dal sistema secondo il trovato. Figure 5 shows the trajectory tracking performed by the system according to the invention.

La figura 6 mostra una figura isometrica di un utente all?interno di uno spazio chiuso che utilizza il sistema secondo il trovato. Figure 6 shows an isometric figure of a user inside an enclosed space using the system according to the invention.

Descrizione particolareggiata dell?invenzione [0028] Come gi? detto il trovato ? un sistema di tracciamento delle posizioni, delle orientazioni e delle traiettorie nello spazio. Detailed description of the invention [0028] As already stated, the invention is a system for tracking positions, orientations and trajectories in space.

[0029] Pi? in particolare, detto sistema ? costituito da: [0029] More specifically, said system is made up of:

? almeno un dispositivo di puntamento (1), indossabile sulla testa od orientabile manualmente, di dimensioni e morfologia/tipologia variabile, come ad esempio un casco, un cerchietto, un dispositivo ancorato agli occhiali o similari; ? at least one pointing device (1), wearable on the head or manually orientable, of variable size and morphology/type, such as a helmet, a headband, a device anchored to glasses or similar;

? una pluralit? di dispositivi antenna (2); ? a plurality of antenna devices (2);

? almeno un dispositivo server (3). ? at least one server device (3).

[0030] Nella preferita forma realizzativa descritta il dispositivo di puntamento (1) ? indossabile; inoltre la molteplicit? di dispositivi antenna (2) ? pari ad almeno quattro dispositivi, detti dispositivi (2) essendo posti secondo una configurazione geometrica non complanare. [0030] In the preferred embodiment described, the pointing device (1) is wearable; furthermore, the multiplicity of antenna devices (2) is equal to at least four devices, said devices (2) being placed according to a non-coplanar geometric configuration.

[0031] Secondo il trovato, il dispositivo di puntamento (1) ? dotato di: [0031] According to the invention, the aiming device (1) is equipped with:

? un processore (1a) per la gestione dei dati inputoutput; ? a processor (1a) for managing input-output data;

? un modulo di determinazione dei parametri di posizione ? traiettoria e orientazione - e movimentazione (1b); ? a module for determining the position parameters - trajectory and orientation - and movement (1b);

? un modulo di trasmissione-ricezione dati (1c); ? a data transmission-reception module (1c);

? almeno un?antenna ricetrasmittente (1d); ? at least one transceiver antenna (1d);

? un modulo di trasmissione dati streaming (1e); ? a streaming data transmission module (1e);

? un modulo di alimentazione (1f). ? a power module (1f).

[0032] Nello specifico il modulo di determinazione dei parametri di posizione ? traiettoria e orientazione - e movimentazione (1b) ? a sua volta composto da un sistema inerziale (1b.1) comprendente una molteplicit? di sensori tra cui accelerometri, giroscopi e magnetometri, in cui detto sistema consente una prima funzione (f1) di determinazione assoluta dell?orientazione spaziale in tempo reale ed una seconda funzione (f2) di determinazione dei parametri di movimentazione. [0032] Specifically, the module for determining the position - trajectory and orientation - and movement parameters (1b) is in turn composed of an inertial system (1b.1) comprising a multiplicity of sensors including accelerometers, gyroscopes and magnetometers, where said system allows a first function (f1) for absolute determination of the spatial orientation in real time and a second function (f2) for determining the movement parameters.

[0033] Il modulo di trasmissione-ricezione dati (1c) ? configurato per provvedere sia alla trasmissione dei parametri relativi all?orientazione spaziale (f1), all?accelerazione e alla velocit? angolare (f2) ed ? dotato di mezzi per la ricezione dei dati dal sistema di riferimento (f3). [0033] The data transmission-reception module (1c) is configured to provide both the transmission of parameters relating to spatial orientation (f1), acceleration and angular velocity (f2) and is equipped with means for receiving data from the reference system (f3).

[0034] Detto sistema di riferimento ? determinato a priori disponendo nel luogo designato, e secondo una configurazione geometrica non complanare, la sopra menzionata molteplicit? di dispositivi antenna (2); avendo ?mappato? e acquisito i dati immagazzinati nell?apposito server (3). [0034] Said reference system is determined a priori by arranging in the designated place, and according to a non-coplanar geometric configuration, the aforementioned multiplicity of antenna devices (2); having "mapped" and acquired the data stored in the appropriate server (3).

[0035] Tale scambio di dati ? ovviamente permesso dalla presenza dell?almeno una antenna ricetrasmittente (1d); nella preferita forma realizzativa descritta ? presente una sola antenna. [0035] This data exchange is obviously permitted by the presence of at least one transceiver antenna (1d); in the preferred embodiment described, only one antenna is present.

[0036] Pertanto la prima funzione (f1) di determinazione assoluta dell?orientazione spaziale in tempo reale deriva dall?interoperabilit? dell?antenna ricetrasmittente (1d), del sistema inerziale (1b.1), costituito dalla molteplicit? di sensori di cui sopra, e da almeno quattro dispositivi antenna (2) posti secondo una configurazione geometrica non complanare. [0036] Therefore, the first function (f1) for the absolute determination of spatial orientation in real time derives from the interoperability of the transceiver antenna (1d), of the inertial system (1b.1), constituted by the multiplicity of sensors mentioned above, and by at least four antenna devices (2) placed according to a non-coplanar geometric configuration.

[0037] Il modulo (1b) ? configurato per determinare in maniera assoluta l?orientazione spaziale del dispositivo calcolando la differenza di fase dei segnali emessi dall?antenna ricetrasmittente (1d) e da almeno quattro dispositivi antenna (2), combinata con i parametri misurati dal sistema inerziale (1b.1). [0037] The module (1b) is configured to absolutely determine the spatial orientation of the device by calculating the phase difference of the signals emitted by the transceiver antenna (1d) and by at least four antenna devices (2), combined with the parameters measured by the inertial system (1b.1).

[0038] La seconda funzione (f2) di determinazione dei parametri di movimentazione del dispositivo deriva dai dati trasmessi dall?antenna ricetrasmittente (1d) e da almeno quattro dispositivi antenna (2) posti secondo una configurazione geometrica non complanare. [0038] The second function (f2) for determining the movement parameters of the device derives from the data transmitted by the transceiver antenna (1d) and by at least four antenna devices (2) positioned according to a non-coplanar geometric configuration.

[0039] La terza funzione (f3) di ricezione dati ? ottenuta dall?interoperabilit? dell?antenna ricetrasmittente (1d) che riceve dati in streaming dal dispositivo server (3). [0039] The third function (f3) of data reception is achieved by the interoperability of the transceiver antenna (1d) which receives streaming data from the server device (3).

[0040] Altro elemento costitutivo del dispositivo di puntamento (1) ? il modulo di trasmissione dati streaming (1e) che provvede al trasferimento di dati preimpostati in streaming (f4), relativi a contenuti personalizzati sulle preferenze utente. [0040] Another constituent element of the pointing device (1) is the streaming data transmission module (1e) which provides for the transfer of pre-set streaming data (f4), relating to contents customized on user preferences.

[0041] Il trasferimento di dati preimpostati in streaming (f4) ? ottenuto dall?interazione tra il modulo di determinazione dei parametri di posizione e movimentazione (1b), almeno un?antenna ricetrasmittente (1d) ed il modulo di trasmissione dati streaming (1e). In altre parole, la funzione (f3) ? l?attivazione del flusso streaming che consente al server (3) di trasferire al dispositivo le informazioni, ad esempio, sull??opera intercettataindividuata?; la funzione (f4) consente di trasferire le informazioni dal ?caschetto? all?utente attraverso l?auricolare. [0041] The transfer of preset streaming data (f4) is obtained by the interaction between the position and movement parameter determination module (1b), at least one transceiver antenna (1d) and the streaming data transmission module (1e). In other words, the function (f3) is the activation of the streaming flow that allows the server (3) to transfer information to the device, for example, on the intercepted work identified; the function (f4) allows the information to be transferred from the "helmet" to the user through the earphone.

[0042] Infine, l?ultimo degli elementi costitutivi del dispositivo puntabile (1) ? il modulo di alimentazione (1f), che comprende una batteria con modulo a induzione magnetica posizionata all?interno del dispositivo da indossare o puntare (1) in modo da consentirne la ricarica per induzione. [0042] Finally, the last of the constituent elements of the pointable device (1) is the power module (1f), which comprises a battery with magnetic induction module positioned inside the device to be worn or pointed (1) so as to allow it to be recharged by induction.

[0043] Come detto, il sistema di tracciamento delle posizioni, delle orientazioni e delle traiettorie nello spazio secondo il trovato comprende inoltre una molteplicit? di dispositivi antenna (2), ognuno dei quali ? costituito da: [0043] As mentioned, the system for tracking positions, orientations and trajectories in space according to the invention also comprises a multiplicity of antenna devices (2), each of which is made up of:

? un processore (2a) per la gestione dei dati inputoutput; ? a processor (2a) for managing input-output data;

? un modulo di trasmissione-ricezione dati (2b); ? da un?antenna ricetrasmittente (2c); ? a data transmission-reception module (2b); ? a transceiver antenna (2c);

? un modulo di alimentazione (2d). ? a power module (2d).

[0044] Per la determinazione della posizione spaziale sono necessari almeno quattro dispositivi antenna (2) posti secondo una configurazione geometrica non complanare; tale configurazione garantisce che detti dispositivi antenna (2) possano interagire con il dispositivo di puntamento (1) tramite un?antenna ricetrasmittente (2c) e possano determinare in tempo reale la posizione, l?orientazione spaziale e la traiettoria del dispositivo di puntamento (1) rispetto al sistema di riferimento. [0044] To determine the spatial position, at least four antenna devices (2) are required, positioned in a non-coplanar geometric configuration; this configuration ensures that said antenna devices (2) can interact with the pointing device (1) via a transceiver antenna (2c) and can determine in real time the position, spatial orientation and trajectory of the pointing device (1) with respect to the reference system.

[0045] Secondo il trovato ? necessario che almeno uno dei quattro dispositivi antenna (2) si connetta al server (3) tramite il modulo di trasmissione-ricezione dati (2b) per l?attuazione delle funzioni f1, f2, ed f3, ovvero: [0045] According to the invention, at least one of the four antenna devices (2) must connect to the server (3) via the data transmission-reception module (2b) for the implementation of the functions f1, f2, and f3, i.e.:

? per la trasmissione della determinazione assoluta dell?orientazione spaziale in tempo reale (f1); ? for the transmission of the absolute determination of spatial orientation in real time (f1);

? per la trasmissione della determinazione dei parametri di movimentazione del dispositivo indossabile (f2); ? for the transmission of the determination of the movement parameters of the wearable device (f2);

? per la ricezione dati dal sistema di riferimento (f3). ? for receiving data from the reference system (f3).

[0046] Il modulo di trasmissione-ricezione dati (2b) e l?antenna ricetrasmittente (2c) di almeno uno dei quattro dispositivi antenna (2) sono inoltre necessari per il trasferimento di dati preimpostati in streaming (f4). [0046] The data transmission-reception module (2b) and the transceiver antenna (2c) of at least one of the four antenna devices (2) are also required for the transfer of preset streaming data (f4).

[0047] Ogni dispositivo antenna (2) determina la sua posizione nel luogo, e quindi nello spazio, attraverso la differenza di fase dei segnali emessi dalla propria antenna ricetrasmittente (2c) e dai segnali emessi da almeno altri tre dispositivi antenna (2). [0047] Each antenna device (2) determines its position in place, and therefore in space, through the phase difference of the signals emitted by its own transceiver antenna (2c) and by the signals emitted by at least three other antenna devices (2).

[0048] Il processore (2a), contenuto in ogni dispositivo antenna (2), consente il monitoraggio della configurazione spaziale di ogni dispositivo; tale funzione di monitoraggio del sistema (f5) consente al sistema stesso di verificare il corretto mantenimento della configurazione spaziale di ogni dispositivo antenna (2) e l?eventuale ricalibrazione o ridefinizione dello spazio del sistema di riferimento in caso di guasto o spostamento di uno o pi? dei dispositivi antenna (2) rispetto ai parametri iniziali. [0048] The processor (2a), contained in each antenna device (2), allows the monitoring of the spatial configuration of each device; this system monitoring function (f5) allows the system itself to verify the correct maintenance of the spatial configuration of each antenna device (2) and the possible recalibration or redefinition of the space of the reference system in the event of a failure or movement of one or more of the antenna devices (2) with respect to the initial parameters.

[0049] Infine, l?ultimo degli elementi costitutivi di ogni dispositivo antenna (2) ? il modulo di alimentazione (2d) che ? costituito dalla batteria dotata di modulo ad induzione magnetica, detta batteria essendo posizionata all?interno di ogni dispositivo antenna (2) in modo da consentirne la ricarica per induzione. [0049] Finally, the last of the constituent elements of each antenna device (2) is the power module (2d) which is made up of the battery equipped with a magnetic induction module, said battery being positioned inside each antenna device (2) so as to allow it to be recharged by induction.

[0050] Sostanzialmente il dispositivo puntabile (1) e il dispositivo antenna (2) sono composti da moduli analoghi, fatta eccezione per il modulo di trasmissione dati streaming (1e), compreso nel dispositivo di puntamento (1), che consente un funzionamento di tipo master-slave. [0050] Basically, the pointing device (1) and the antenna device (2) are composed of similar modules, with the exception of the streaming data transmission module (1e), included in the pointing device (1), which allows master-slave operation.

[0051] In sostanza il luogo viene mappato da degli oggetti ?fissi?, ovvero i dispositivi antenna (2), ed all?interno di questo luogo mappato si muove un ulteriore oggetto, il dispositivo di puntamento (1), che trasmette un segnale attraverso cui viene mappato il suo movimento, la sua traiettoria ed il suo orientamento. [0051] In essence, the place is mapped by some "fixed" objects, namely the antenna devices (2), and within this mapped place a further object moves, the pointing device (1), which transmits a signal through which its movement, its trajectory and its orientation are mapped.

[0052] Il sistema di tracciamento secondo il trovato prevede un server (3) che immagazzina i dati trasmessi e permette l?elaborazione automatica degli stessi determinando l?orientazione spaziale in tempo reale (f1), i parametri di movimentazione del dispositivo indossabile rispetto al sistema di riferimento (f2), associando i risultati dell?elaborazione con i dati gi? presenti nel server (3) e restituendo la trasmissione di dati preimpostati in streaming (f4); inoltre detto server consente la validazione in tempo reale dei parametri di ogni dispositivo antenna (2) tramite la funzione di monitoraggio del sistema (f5). Nell?esempio descritto, le quattro antenne fisse determinano la loro distanza con delle coordinate nello spazio al tempo T0; queste coordinate servono a definire se ci sono cambiamenti negli stati successivi del sistema in tempi T1, T2, ecc... [0052] The tracking system according to the invention includes a server (3) that stores the transmitted data and allows the automatic processing of the same by determining the spatial orientation in real time (f1), the movement parameters of the wearable device with respect to the reference system (f2), associating the results of the processing with the data already present in the server (3) and returning the transmission of preset data in streaming (f4); furthermore, said server allows the validation in real time of the parameters of each antenna device (2) through the system monitoring function (f5). In the example described, the four fixed antennas determine their distance with coordinates in space at time T0; these coordinates are used to define whether there are changes in the successive states of the system at times T1, T2, etc.

[0053] Nella preferita forma realizzativa descritta il sistema ? caratterizzato da un dispositivo di puntamento (1) solidale alla testa dell?utente che consente il rilevamento del punto di osservazione dello stesso utente mediante il riconoscimento della direzione, dell?orientamento spaziale, ed il tracciamento in tempo reale degli spostamenti restituendo dati-informazioni-narrazioni puntuali dell?oggetto intersecato. [0053] In the preferred embodiment described, the system is characterised by a pointing device (1) attached to the user's head which allows the detection of the user's observation point by recognising the direction, spatial orientation and real-time tracking of movements, returning specific data-information-narrations of the intersected object.

[0054] Altri componenti del sistema sono i dispositivi antenna (2) che definiscono dei punti fissi nello spazio tridimensionale occupato dal sistema ed un server (3) per l?elaborazione dati in loco; il sistema, dopo una configurazione iniziale, determina un sistema di riferimento nello spazio, che intercetta il dispositivo di puntamento (1). [0054] Other components of the system are the antenna devices (2) which define fixed points in the three-dimensional space occupied by the system and a server (3) for on-site data processing; the system, after an initial configuration, determines a reference system in space, which intercepts the pointing device (1).

[0055] Ci? consente di ottenere informazioni attraverso la sovrapposizione di dati spaziali con dati presenti in database dedicati. [0055] This allows you to obtain information by overlaying spatial data with data present in dedicated databases.

[0056] Nello specifico il dispositivo di puntamento (1), solidale alla testa dell?utente, individua la posizione dialogando con i dispositivi antenna (2) garantendo una precisione elevata dell?orientamento e dell?orientazione spaziale, che definiscono il punto di osservazione dell?utente. [0056] Specifically, the pointing device (1), attached to the user's head, identifies the position by communicating with the antenna devices (2), ensuring high precision of orientation and spatial orientation, which define the user's observation point.

[0057] Il dispositivo di puntamento (1), identificando il proprio POV, riceve le informazioni associate allo spazio tridimensionale di interesse dal dispositivo server (3). [0057] The pointing device (1), identifying its POV, receives the information associated with the three-dimensional space of interest from the server device (3).

[0058] Mediante l?interoperabilit? del dispositivo di puntamento (1) e di almeno quattro dispositivi antenna (2) il sistema provvede alla determinazione assoluta dell?orientazione spaziale in tempo reale (f1), alla determinazione dei parametri di movimentazione (f2), e alla ricezione dati dal sistema di riferimento (f3). [0058] Through the interoperability of the pointing device (1) and of at least four antenna devices (2), the system provides for the absolute determination of the spatial orientation in real time (f1), the determination of the movement parameters (f2), and the reception of data from the reference system (f3).

[0059] Il dispositivo di puntamento (1) consente inoltre di ricevere dati preimpostati in streaming (f4) relativi a contenuti personalizzati sulle preferenze utente dal server (3). [0059] The pointing device (1) also allows you to receive pre-set streaming data (f4) relating to personalized content based on user preferences from the server (3).

Claims (18)

RIVENDICAZIONI 1. Un sistema di rilevazione e tracciamento delle posizioni, delle orientazioni e delle traiettorie nello spazio utilizzabile in relazione ad un luogo delimitato chiuso o aperto, detto sistema essendo costituito da:1. A system for detecting and tracking positions, orientations and trajectories in usable space in relation to a closed or open delimited location, said system being constituted by: ? Almeno un dispositivo di puntamento (1), indossabile o direzionabile manualmente;? At least one pointing device (1), wearable or manually directable; ? Una pluralit? di dispositivi antenna (2), posti secondo una configurazione spaziale non complanare;? A plurality of antenna devices (2), placed according to a non-coplanar spatial configuration; ? Un server (3) per la ricezione, l?immagazzinamento e l?elaborazione dei dati rilevati dalle antenne.? A server (3) for receiving, storing and processing the data detected by the antennas. 2. Il sistema secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto server ? configurato per la trasmissione dei dati audio/video preimpostati streaming.2. The system according to the preceding claim, characterized in that said server is configured for the transmission of preset streaming audio/video data. 3. Il sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di puntamento (1) ? indossabile solidamente alla testa dell?utente, con dimensioni e morfologia/tipologia variabile come un copricapo, un casco, un cerchietto, un dispositivo ancorato agli occhiali o similari.3. The system according to claim 1, characterised in that said pointing device (1) can be worn solidly on the user's head, with variable dimensions and morphology/typology such as a headdress, a helmet, a headband, a device anchored to glasses or similar. 4. Il sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di puntamento (1) ? gestibile manualmente, avendo forma di una pistola o di un braccialetto.4. The system according to claim 1, characterised in that said aiming device (1) is manually manageable, having the shape of a gun or a bracelet. 5. Il sistema secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di puntamento (1) comprende i seguenti elementi:5. The system according to one or more of the preceding claims, characterised in that said aiming device (1) comprises the following elements: ? un processore (1a) per la gestione dei dati input-output;? a processor (1a) for managing input-output data; ? un modulo di determinazione dei parametri di posizione e movimentazione (1b);? a module for determining position and movement parameters (1b); ? un modulo di trasmissione-ricezione dati (1c);? a data transmission-reception module (1c); ? almeno un?antenna ricetrasmittente (1d);? at least one transceiver antenna (1d); ? un modulo di trasmissione dati streaming (1e);? a streaming data transmission module (1e); ? un modulo di alimentazione (1f).? a power module (1f). 6. Il sistema di tracciamento delle orientazioni e delle traiettorie nello spazio come una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto modulo di determinazione dei parametri di posizione e movimentazione (1b) ? a sua volta composto da un sistema inerziale (1b.1) comprendente una molteplicit? di sensori tra cui accelerometri, giroscopi e magnetometri. 6. The system for tracking orientations and trajectories in space as claimed in one or more of the preceding claims, characterised in that said module for determining the position and movement parameters (1b) is in turn composed of an inertial system (1b.1) comprising a multiplicity of sensors including accelerometers, gyroscopes and magnetometers. 7. Il sistema secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti dispositivi antenna (2) comprende i seguenti elementi:7. The system according to one or more of the preceding claims, characterised in that each of said antenna devices (2) comprises the following elements: ? un processore (2a) per la gestione dei dati input-output;? a processor (2a) for managing input-output data; ? un modulo di trasmissione-ricezione dati (2b);? a data transmission-reception module (2b); ? un?antenna ricetrasmittente (2c);? a transceiver antenna (2c); ? un modulo di alimentazione (2d).? a power module (2d). 8. Il sistema secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta pluralit? di dispositivi antenna (2) ? costituita da almeno quattro dispositivi antenna (2).8. The system according to one or more of the preceding claims, characterised in that said plurality of antenna devices (2) is constituted by at least four antenna devices (2). 9. Il sistema secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di puntamento (1) ? operativamente connesso con almeno un dispositivo antenna (2) e con i dati disponibili nel server (3), ed ? configurato per svolgere:9. The system according to one or more of the preceding claims, characterised in that said pointing device (1) is operationally connected with at least one antenna device (2) and with the data available in the server (3), and is configured to perform: ? una prima funzione di determinazione assoluta dell?orientazione spaziale (f1) in tempo reale; ? una seconda funzione di determinazione dei parametri di movimentazione (f2);? a first function for the absolute determination of the spatial orientation (f1) in real time; ? a second function for the determination of the movement parameters (f2); ? una terza funzione di ricezione dei dati dal sistema di riferimento (f3);? a third function for receiving data from the reference system (f3); ? una quarta funzione di trasferimento di dati preimpostati in streaming (f4);? a fourth function for transferring preset streaming data (f4); ? una quinta funzione di monitoraggio del sistema (f5);? a fifth system monitoring function (f5); dette funzioni essendo esplicate mediante la comparazione dei dati rilevati dai sensori presenti in detto dispositivo di puntamento (1).said functions being performed by comparing the data detected by the sensors present in said aiming device (1). 10. Il sistema secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di puntamento (1) ? configurato per svolgere la funzionalit? di determinazione assoluta dell?orientazione in tempo reale (f1) indipendentemente dal punto di osservazione, orientamento e orientazione.10. The system according to one or more of the preceding claims, characterised in that said pointing device (1) is configured to perform the functionality of absolute determination of the orientation in real time (f1) independently of the observation point, orientation and bearing. 11. Il sistema secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di puntamento (1) ? configurato per svolgere la funzionalit? (f2) di determinazione dei parametri di movimentazione del dispositivo indossabile, rispetto al sistema di riferimento, indipendentemente dal punto di osservazione, orientamento e orientazione.11. The system according to one or more of the preceding claims, characterised in that said pointing device (1) is configured to perform the functionality (f2) of determining the movement parameters of the wearable device, with respect to the reference system, independently of the observation point, orientation and direction. 12. Il sistema secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di puntamento (1) ? configurato per svolgere ricevere (f3) i dati dal sistema di riferimento tramite un?antenna ricetrasmittente configurata per ricevere dati in streaming dal server (3).12. The system according to one or more of the preceding claims, characterised in that said pointing device (1) is configured to receive (f3) data from the reference system via a transceiver antenna configured to receive streaming data from the server (3). 13. Il sistema secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di puntamento (1) ? configurato per trasmettere (f4) i dati preimpostati in streaming tramite un modulo di trasmissione dati streaming (1e) configurato per ricevere dati dal server (3) mediante almeno un dispositivo antenna (2).13. The system according to one or more of the preceding claims, characterised in that said pointing device (1) is configured to transmit (f4) the preset data in streaming via a streaming data transmission module (1e) configured to receive data from the server (3) via at least one antenna device (2). 14. Il sistema secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ogni dispositivo antenna (2) ? configurato per monitorare (f5) il sistema consentendo al sistema stesso di verificare il corretto mantenimento della configurazione spaziale di ogni dispositivo antenna (2) e l?eventuale ricalibrazione o ridefinizione dello spazio del sistema di riferimento in caso di guasto o spostamento di uno o pi? dei dispositivi antenna (2) rispetto ai parametri iniziali.14. The system according to one or more of the preceding claims, characterised in that each antenna device (2) is configured to monitor (f5) the system allowing the system itself to verify the correct maintenance of the spatial configuration of each antenna device (2) and the possible recalibration or redefinition of the space of the reference system in the event of failure or movement of one or more of the antenna devices (2) with respect to the initial parameters. 15. Il sistema secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di puntamento (1) ? configurato per interagire con almeno quattro dispositivi antenna (2), posti secondo una configurazione spaziale non complanare, al fine di consentire la determinazione della posizione nel sistema di riferimento e la determinazione assoluta dell?orientazione in tempo reale (f1).15. The system according to one or more of the preceding claims, characterised in that said pointing device (1) is configured to interact with at least four antenna devices (2), placed according to a non-coplanar spatial configuration, in order to allow the determination of the position in the reference system and the absolute determination of the orientation in real time (f1). 16. Il sistema secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che ? configurato per determinare l?orientazione assoluta, ad esempio, attraverso la differenza di fase dei segnali emessi dalle antenne.16. The system according to the preceding claim, characterised in that it is configured to determine the absolute orientation, for example, through the phase difference of the signals emitted by the antennas. 17. Il sistema secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto server (3) ? configurato per provvedere alla trasmissione della determinazione dei parametri di movimentazione (f2) del dispositivo indossabile (1) rispetto al sistema di riferimento mediante la comparazione con i dati gi? presenti nel server (3).17. The system according to one or more of the preceding claims, characterised in that said server (3) is configured to provide for the transmission of the determination of the movement parameters (f2) of the wearable device (1) with respect to the reference system by comparing them with the data already present in the server (3). 18. Il sistema secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto server (3) ? configurato per provvedere alla trasmissione di dati preimpostati in streaming (f4) e alla validazione in tempo reale dei parametri di ogni dispositivo antenna (2) tramite la funzione del monitoraggio del sistema (f5). 18. The system according to one or more of the preceding claims, characterised in that said server (3) is configured to provide for the transmission of pre-set data in streaming (f4) and for the real-time validation of the parameters of each antenna device (2) via the system monitoring function (f5).
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