KR101260732B1 - 공간 마우스 장치 - Google Patents

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KR101260732B1
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한순희
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(주)엠아이웨어
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Abstract

본 발명은 자이로 센서만을 사용하여 비용을 절감할 수 있는 공간 마우스 장치에 관한 것이다.
일례로, 3차원 공간에서의 움직임을 감지하여 무선으로 신호를 전송하는 송신 장치와, 상기 신호를 수신하여 표시장치에 전달하는 USB 동글로 이루어진 공간 마우스 장치에 있어서, 상기 송신 장치는 상기 송신 장치의 움직임에 따른 3차원 공간에서의 방위좌표별 각속도를 측정하는 자이로 센서; 상기 자이로 센서부터 측정된 각속도를 이용하여, 상기 송신 장치의 2차원 공간에서의 방위좌표로 환산하는 마이크로 프로세서; 및 상기 2차원 공간에서의 방위좌표의 데이터를 상기 USB 동글에 전송하는 RF 송신기를 포함하는 공간 마우스 장치를 개시한다.

Description

공간 마우스 장치{Air mouse device}
본 발명은 공간 마우스 장치에 관한 것이다.
일반적으로 3차원 공간 마우스 장치는 공중에서 인간의 손을 사용하여 움직임을 감지한 후 이를 무선으로 송신하여 컴퓨터나 TV 화면의 커서를 움직이게 하는 마우스 장치이다. 기존의 3차원 공간 마우스 장치는 자이로 센서와 가속도 센서를 함께 사용한다. 상기 자이로 센서는 회전이동을 검출하고, 가속도 센서는 좌표의 절대적인 원점 및 수평이동을 검출한다. 또한, 상기 자이로 센서에서 발생하는 오차를 보정하기 위해서 주로 칼만 필터를 사용한다. 그러나, 이러한 칼만 필터로는 자이로 센서에서 발생하는 오차를 보정하기에 불충분하며, 자이로 센서와 가속도 센서를 동시에 사용함으로써 비용이 증가하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 자이로 센서만을 사용하여 비용을 절감할 수 있는 공간 마우스 장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 의한 3차원 공간에서의 움직임을 감지하여 무선으로 신호를 전송하는 송신 장치와, 상기 신호를 수신하여 표시장치에 전달하는 USB 동글로 이루어진 공간 마우스 장치에 있어서, 상기 송신 장치는 상기 송신 장치의 움직임에 따른 3차원 공간에서의 방위좌표별 각속도를 측정하는 자이로 센서; 상기 자이로 센서부터 측정된 각속도를 이용하여, 상기 송신 장치의 2차원 공간에서의 방위좌표를 환산하는 마이크로 프로세서; 및 상기 2차원 공간에서의 방위좌표의 데이터를 상기 USB 동글에 전송하는 RF 송신기를 포함한다.
상기 송신 장치는 상기 자이로 센서만을 사용하여 3차원 공간에서의 방위좌표별 각속도를 측정하여 2차원 공간에서의 방위좌표로 환산할 수 있다.
상기 마이크로 프로세서는 인공신경망 필터를 사용하여 상기 자이로 센서에서 발생하는 바이어스 오차를 보정할 수 있다.
상기 송신 장치의 2차원 공간에서의 방위좌표는 다음과 같은 식에 의하여 결정되고,
Figure 112011074653191-pat00001
여기서,
Figure 112011074653191-pat00002
이고,
Figure 112011074653191-pat00003
이고,
Figure 112011074653191-pat00004
이고, ωx, ωz, ωy는 상기 자이로 센서에서 검출된 x-축, y-축, z-축의 방위좌표에 대한 각속도이고, ωx_ bias, ωy_ bias, ωz_ bias 는 상기 인공신경망 필터의 알고리즘을 통해 추정된 x-축, y-축, z-축의 방위좌표에 대한 각속도 바이어스 값이고, Δt는 자이로 센서의 각속도를 얻기 위한 단위 시간 간격이고, A는 이득 상수이고 S는 감도 상수이며, G0와 G1은 이득 상수일 수 있다.
상기 인공신경망 필터에는 상기 송신 장치의 움직임이 없는 구간 동안에 상기 자이로 센서의 각속도 값을 기준 구간마다 평균을 취한 값이 입력될 수 있다. 상기 송신 장치의 움직임이 없는 구간은 상기 자이로 센서에서 출력된 현재 각속도 값과 이전 각속도 값의 차이가 기준 범위 내에 있는 구간일 수 있다.
상기 송신 장치는 3차원 공간 좌표상에서 y-축의 회전 각도의 원점을 설정하는 원점 버튼을 더 포함할 수 있다.
상기 송신 장치와 상기 USB 동글에는 동일한 페어링 채널 주소가 설정될 수 있다. 상기 송신 장치는 데이터 채널 주소를 생성하여 상기 페어링 채널 주소를 통해 상기 USB 동글에 페어링 요청 패킷을 전송할 수 있다. 상기 USB 동글은 상기 페어링 채널 주소를 통해 상기 송신 장치에 페어링 허가 패킷을 전송할 수 있다.
상기 송신 장치는 상기 USB 동글에 이동 좌표, 원점 버튼 또는 얼라이브 데이터 패킷을 전송할 수 있다.
상기 USB 동글은 상기 RF 송신기의 신호를 수신하는 RF 수신기; 및 상기 RF 수신기가 수신한 신호를 상기 표시 장치에 전송하는 USB 제어기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공간 마우스 장치는 자이로 센서만을 사용하여 3차원 공간에서의 손의 움직임을 화면에 표시할 수 있으므로, 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 마우스 장치는 인공신경망 필터를 사용하여 자이로 센서에서 발생하는 오차를 줄일 수 있으므로, 정확한 방위좌표를 화면에 표시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 마우스 장치를 도시한 구성도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 인공신경망 필터의 동작 알고리즘이다.
도 3은 도 1에 도시된 USB 동글의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 마우스 장치의 페어링 방법을 도시한 구성도이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 마우스 장치를 도시한 구성도이다. 도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 인공신경망 필터의 동작 알고리즘이다. 도 3은 도 1에 도시된 USB 동글의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 마우스 장치(100)는 송신 장치(110) 및 USB 동글(120)을 포함한다. 여기서, 상기 공간 마우스 장치(100)를 통해서 사용자의 손의 움직임은 표시 장치(130)에 표시된다. 이하에서, 3차원 공간에서의 좌표축을 x-축, y-축, z-축으로 설명하기로 한다.
상기 송신 장치(110)는 원점 버튼(111), 자이로 센서(112), 마이크로 프로세서(113) 및 RF 송신기(115)를 포함한다. 상기 송신 장치(110)는 사용자의 손의 움직임을 USB 동글(120)로 송신하는 장치이다.
상기 원점 버튼(111)은 초기 전원이 인가될 때, 상기 공간 마우스 장치(100)에서 표시 장치(130)를 지향하는 y-축의 회전 각도를 알 수 없기 때문에 상기 회전 각도의 원점을 설정하는 버튼이다. 여기서, 상기 공간 마우스 장치(100)가 표시 장치(130)를 지향하는 y-축의 회전 각도에 대한 원점에 있지 않다면 사용자의 손의 움직임을 제대로 표시하기가 어렵다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 마우스 장치(100)는 상기 원점 버튼(111)을 누른 상태에서 수초간 정지하여, 회전 각도에 대한 원점을 설정할 수 있다.
상기 자이로 센서(112)는 상기 원점 버튼(111)에 의해 표시 장치(130)를 지향하는 y-축의 회전 각도에 대한 원점이 설정된 후, 사용자의 손의 움직임에 따른 3차원 공간상에서의 방위좌표 별 각속도를 측정한다. 한편, 상기 자이로 센서(112)에 의해 측정된 3차원 공간상에서의 방위좌표 별 각속도 값은 자체적인 바이어스 오차를 내포하고 있다.
상기 마이크로 프로세서(113)는 상기 자이로 센서에 의해 측정된 각속도 값을 이용하여, 상기 송신 장치(110)의 움직임을 표시 장치(130)에 표시하기 위한 2차원 공간에서의 방위좌표로 환산한다. 또한, 상기 마이크로 프로세서(113)는 상기 자이로 센서(112)에서 발생하는 바이어스 오차를 보정하는 역할을 한다. 즉, 상기 마이크로 프로세서(113)는 인공신경망 필터(114)를 사용하여 상기 자이로 센서(112)에서 발생하는 바이어스 오차를 검출하여 그 오차를 보정할 수 있다.
먼저, 상기 마이크로 프로세서(113)가 상기 인공신경망 필터(114)를 사용하여 자이로 센서(112)에서 발생하는 오차를 보정하는 방법에 대해서 설명하기로 한다.
상기 인공신경망 필터(Artificial Neural Network Filter)(114)는 상기 자이로 센서(112)에서 발생하는 바이어스 오차를 실시간으로 검출하여 바이어스 오차를 보정하는 역할을 한다. 즉, 상기 인공신경망 필터(114)는 상기 자이로 센서(112)에서 발생하는 오차를 추정하고, 상기 마이크로 프로세서(113)는 상기 인공신경망 필터(114)를 통하여 추정된 오차를 보정함으로써, 상기 자이로 센서(112)에서 발생하는 바이어스 오차를 최소한으로 낮추어 정확한 방위좌표를 환산할 수 있게 된다.
도 2a 및 도 2b를 참조하여, 상기 인공신경망 필터(114)의 동작 알고리즘을 살펴보기로 한다. 상기 인공신경망 필터(114)에는 자이로 센서(112)로부터 출력된 각속도 값이 입력된다. 상기 송신 장치(110)가 움직이고 있는 구간 동안에는 자이로 센서(112)로부터 출력된 각속도 값이 실제 각 회전에 의한 가속도와 자이로 센서(112)에서 발생하는 바이어스 오차가 함께 포함되어 있기 때문에 해당 구간 동안에는 바이어스 오차를 추정하기 쉽지 않다. 따라서, 상기 마이크로 프로세서(113)는 상기 송신 장치(110)가 움직이지 않는 구간 동안에 자이로 센서(112)로부터 출력된 각속도 값에서 발생하는 바이어스 오차를 추정해야 한다.
먼저, 상기 마이크로 프로세서(113)는 상기 자이로 센서(112)로부터 출력된 현재 각속도 값과 이전 각속도 값의 차이를 구하여 그 차이가 일정 범위 내에 있을 경우, 해당 구간을 송신 장치(110)의 움직임이 없는 구간으로 판정한다. 그리고 나서, 상기 마이크로 프로세서(113)는 해당 구간동안 생성된 자이로 센서(112)의 각속도 값을 일정 구간마다 평균을 취하여 생성된 값을 상기 인공신경망 필터(114)의 입력(Input)으로 사용한다(S1). 즉, 상기 인공신경망 필터(114)에 입력되는 값은 상기 송신 장치(110)의 움직임이 거의 없는 시간 동안 생성된 자이로 센서(112)의 각속도 값을 일정 구간마다 평균을 취하여 생성된 값이다. 상기 인공신경망 필터(114)는 상기 입력(Input)을 적어도 하나 이상 받아서 각각의 입력(Input)에 가중치(W)를 곱하여 은닉층(Hidden layer)을 형성한다(S2). 그리고 나서, 상기 인공신경망 필터(114)는 각각의 은닉층(Hidden layer)을 Activation Function에 통과시킨 후 이 값에 가중치(W)를 주어 출력(Output)을 도출해내고, 상기 출력(Output)을 다시 Activation Function에 통과시켜 자이로 센서(112)의 바이어스 값(Desire Value)을 도출해낸다(S5). 다음으로, 상기 인공신경망 필터(114)는 상기 과정에 의해 도출된 현재 자이로 센서(112)의 바이어스 값과 이전에 도출된 자이로 센서(112)의 바이어스 값을 비교하여 둘 사이의 차이값(Error)을 얻는다(S6). 또한, 상기 인공신경망 필터(114)는 상기 차이값(Error)을 이용하여 Delta 값과 가중치 변화량(Δw)를 수정하고, 상기 가중치 변화량(Δw)을 이용하여 새로운 가중치(W)를 도출해낸다(S8). 여기서, 새로운 가중치(W)는 상기 자이로 센서(112)의 다음 바이어스 값을 도출하는데 사용된다. 이와 같이, 상기 인공신경망 필터(114)는 상기의 과정을 일정 횟수로 실시하여 최종 결과값, 즉, 자이로 센서(112)의 바이어스 값을 얻게 된다. 여기서, 상기 인공신경망 필터(114)가 현재 상기의 과정을 반복한 횟수(iter)는 최대 설정값(Max_iter)을 넘지 않는다(S3). 만약, 상기 인공신경망 필터(114)가 상기의 과정을 최대 설정값(Max_iter)이상으로 반복하면, 알고리즘은 종료된다(S4). 한편, 상기 Activation Function은 주로 sigmoid 함수가 사용된다.
다음은, 상기 마이크로 프로세서(113)가 상기 자이로 센서(112)로부터 얻은 3차원 공간에서의 방위좌표별 각속도 값과 상기 인공신경망 필터(114)로부터 얻은 바이어스 값을 사용하여, 2차원 공간에서 상기 송신 장치(110)의 방위좌표를 환산하는 방법에 대해서 설명하기로 한다.
상기 마이크로 프로세서(113)는 표시 장치(130)를 지향하는 y-축을 제외한 직교하는 x-축과 z-축에 대하여, 상기 자이로 센서(112)에서 얻어진 단위 시간당 각속도를 다음과 같은 수학식 1 및 수학식 2에 의해 3차원 공간에서의 x-축과 z-축에 대한 단위 시간당 이동 거리 Δdx와 Δdz를 얻을 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112011074653191-pat00005
[수학식 2]
Figure 112011074653191-pat00006
여기서, ωx와 ωz는 자이로 센서(112)에서 검출된 x-축과 z-축의 방위좌표에 대한 각속도, ωx_bias와 ωz_bias는 상기 인공신경망 필터(114)의 알고리즘을 통해 추정된 x-축과 z-축의 방위좌표에 대한 각속도 바이어스 값, Δt는 자이로 센서(112)의 각속도를 얻기 위한 단위 시간 간격을 말한다. 또한, A는 이득 상수이고 S는 감도 상수로써, 표시 장치(130)의 움직임의 민감도 등을 고려하여 적절하게 설정하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 마이크로 프로세서(113)는 상기 자이로 센서(112)에서 얻어진 표시 장치(130)를 지향하는 y-축에 대한 단위 시간당 각속도를 n번째까지 누적한 회전 각도 ㅨn를 다음과 같은 수학식 3에 의해 얻을 수 있다(n은 상수). 이 때, 상기 원점 버튼(111)을 이용하여 표시 장치(130)를 지향하는 y-축의 회전 각도에 대한 원점을 설정하는 경우가 n값이 0으로 재설정 되는 시점이며, 그 때의 초기값 ㅨ0 은 0이다.
[수학식 3]
Figure 112011074653191-pat00007
여기서, ωy는 자이로 센서(112)에서 검출된 y-축의 방위좌표에 대한 각속도, ωy_bias는 인공신경망 필터(114)의 알고리즘을 통해 추정된 y-축의 방위좌표에 대한 각속도 바이어스 값, Δt는 자이로 센서(112)의 각속도를 얻기 위한 단위 시간 간격을 말한다. 또한, G0와 G1은 이득 상수로써 일반적인 경우에 1로 설정하여 사용할 수 있으며, 상기 자이로 센서(112)의 상황에 따라 적절하게 설정하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 마이크로 프로세서(113)는 상기 표시 장치(130)의 화면 상에 표시되는 2차원 공간에서의 방위좌표 mx와 my를 다음과 같은 수학식 4에 의해 얻을 수 있다. 상기 수학식 4는 상기 수학식 1 및 수학식 2에서 얻은 단위 시간당 이동 거리에 상기 수학식 3에서 얻은 회전각으로 회전 시켜 얻을 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112011074653191-pat00008
이와 같이, 상기 마이크로 프로세서는 자이로 센서(112)로부터 얻은 방위좌표별 각속도 값과 상기 인공신경망 필터(114)로부터 얻은 바이어스 값을 상기 수학식 1 내지 수학식 4를 이용하여, 2차원 공간에서의 상기 송신 장치(110)의 방위좌표를 환산할 수 있다.
상기 RF 송신기(115)는 상기 마이크로 프로세서(113)로부터 출력된 2차원 공간에서의 방위좌표를 USB 동글(120)로 송신한다. 이때, 상기 RF 송신기(115)는 상기 방위좌표를 2.4GHz의 마이크로파로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.
도 3을 참조하면, 상기 USB 동글(120)은 RF 수신기(121)와 USB 제어기(122)를 포함한다. 상기 USB 동글(120)은 상기 송신 장치(110)의 신호를 수신하여 표시 장치(130)로 보내는 역할을 한다. 상기 USB 동글(120)은 표시 장치(130)의 USB 포트에 연결된다. 도면에서는 상기 표시 장치(130)를 컴퓨터로 도시하였으나, 상기 표시 장치(130)는 이에 한정되지 않고 화면을 표시할 수 있는 어떠한 장치라도 상관없다. 예를 들어, 상기 표시 장치(130)는 컴퓨터 또는 TV일 수 있으나, 여기서 그 종류를 한정하는 것은 아니다.
상기 RF 수신기(121)는 상기 RF 송신기(115)가 송신한 신호를 수신하여 방위좌표로 복원한 후 USB 제어기(122)로 보낸다. 상기 USB 제어기(122)는 상기 RF 수신기(121)로부터 전달 받은 2차원 공간에서의 방위좌표를 표시 장치(130)로 보내고, 상기 표시 장치(130)는 응용프로그램에 의해서 사용자의 손의 움직임을 화면에 표시한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 마우스 장치(100)의 동작방법을 간단히 설명하면 다음과 같다. 상기 공간 마우스 장치(100)는 송신 장치(110)의 원점 버튼(111)을 눌러 회전각의 원점을 설정한 후, 자이로 센서(112)를 이용하여 3차원 공간에서의 방위좌표의 각속도를 측정하고, 마이크로 프로세서(113)에서 상기 각속도를 2차원 공간에서의 방위좌표로 환산하며, 상기 2차원 공간에서의 방위좌표를 RF 송신기(115)를 통해 USB 동글(120)로 송신하고, 상기 USB 동글(120)은 상기 2차원 공간에서의 방위좌표를 표시 장치(130)로 보내고, 상기 표시 장치(130)는 응용프로그램에 사용하여 상기 송신 장치(110)의 움직임을 커서로 표시한다. 여기서, 상기 마이크로 프로세서(113)는 인공신경망 필터(114)를 사용하여 상기 자이로 센서(112)에서 발생하는 오차를 줄일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 마우스 장치(100)는 자이로 센서(112)만을 사용하여 3차원 공간에서의 손의 움직임을 화면에 표시할 수 있으므로, 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 마우스 장치(100)는 인공신경망 필터(114)를 사용하여 자이로 센서(112)에서 발생하는 오차를 줄일 수 있으므로, 정확한 방위좌표를 화면에 표시할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 마우스 장치의 페어링 방법을 도시한 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 마우스 장치(100)는 송신 장치(110)와 USB 동글(120)에 데이터 채널 주소를 설정하기 위한 페어링 채널 주소를 미리 저장해 두고 있다. 여기서, 상기 송신 장치(110)와 USB 동글(120)에는 동일한 페어링 채널 주소가 설정되어 있다. 최초에 상기 송신 장치(110)와 상기 USB 동글(120)은 초기화 상태이고, 페어링 단계에서 상기 송신 장치(110)는 데이터 채널 주소를 생성하고 상기 페어링 채널 주소를 통하여 상기 USB 동글(120)에 페어링을 요청하는 패킷을 전송한다. 이때, 상기 USB 동글(120)은 상기 송신 장치(110)에 응답 패킷(ACK)을 전송하여 송신 장치(110)의 요청을 받았음을 알린다. 상기 송신 장치(110)로부터 페어링 요청 패킷을 받은 USB 동글(120)은 페어링을 허가하는 패킷을 전송한다. 마찬가지로, 상기 송신 장치(110)는 USB 동글(120)에 응답 패킷(ACK)을 전송하여 USB 동글(120)의 허가를 받았음을 알린다. 상기와 같이, 페어링이 완료된 송신 장치(110)와 USB 동글(120)은 데이터 단계로 진입하여 데이터 채널 주소를 설정한다. 상기 데이터 단계에서 상기 송신 장치(110)는 이동 좌표 또는 원점 버튼과 같은 데이터를 상기 데이터 채널을 통하여 USB 동글(120)로 전송한다.
한편, 상기 송신 장치(110)는 데이터 채널을 통하여 데이터를 전송하였는데 일정 시간동안 USB 동글(120)로부터 수신된 응답 패킷(ACK)이 없으면, 설정된 데이터 채널 주소를 해제하고 페어링 단계로 진입한다. 또한, 상기 USB 동글(120)도 일정 시간동안 송신 장치(110)로부터 수신된 데이터가 없으면, 설정된 데이터 채널 주소를 해제하고 페어링 단계로 진입한다. 따라서, 상기 송신 장치(110)는 USB 동글(120)로 전송할 데이터가 없는 경우에는 일정 시간 간격으로 얼라이브 데이터 패킷을 전송함으로써, USB 동글(120)과 연결이 되어있는지를 확인할 수 있다. 물론, 상기 USB 동글(120)은 얼라이브 데이터 패킷에 대한 응답 패킷(ACK)을 송신 장치(110)에 전송한다. 더불어, 상기 송신 장치(110)와 USB 동글(120)은 페어링 단계에서 설정된 데이터 채널 주소를 비활성 메모리에 저장하여 두었다가 공간 마우스 장치(100)를 다시 사용하고자 할 때, 상기 비활성 메모리로부터 상기 데이터 채널 주소를 얻어 설정한 다음 페어링 단계 없이 바로 데이터 단계로 진입할 수 있다.
더불어, 한 공간에 다수의 공간 마우스 장치가 존재하는 경우에는 각각의 공간 마우스 장치 사이에는 간섭이 생기게 된다. 그러나, 상기 공간 마우스 장치(100)는 위와 같은 페어링 단계를 거쳐 데이터를 전송하므로, 다른 공간 마우스 장치와의 간섭이 발생하지 않는다.
즉, 본 발명에 따른 공간 마우스 장치(100)는 송신 장치(110)와 USB 동글(120)에 동일한 페어링 채널 주소가 저장되어 있으므로, 각자의 쌍을 찾을 수 있으며 다른 공간 마우스 장치와의 간섭 없이 데이터 전송을 할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 공간 마우스 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100: 공간 마우스 장치 110: 송신 장치
111: 원점 버튼 112: 자이로 센서
113: 마이크로 프로세서 114: 인공신경망 필터
115: RF 송신기 120: USB 동글
121: RF 수신기 122: USB 제어기
130: 표시 장치

Claims (12)

  1. 3차원 공간에서의 움직임을 감지하여 무선으로 신호를 전송하는 송신 장치와, 상기 신호를 수신하여 표시장치에 전달하는 USB 동글로 이루어진 공간 마우스 장치에 있어서,
    상기 송신 장치는
    상기 송신 장치의 움직임에 따른 3차원 공간에서의 방위좌표별 각속도를 측정하는 자이로 센서;
    상기 자이로 센서부터 측정된 각속도를 이용하여, 상기 송신 장치의 2차원 공간에서의 방위좌표로 환산하는 마이크로 프로세서; 및
    상기 2차원 공간에서의 방위좌표의 데이터를 상기 USB 동글에 전송하는 RF 송신기를 포함하며,
    상기 송신 장치는 상기 자이로 센서만을 사용하여 3차원 공간에서의 방위좌표별 각속도를 측정하여 2차원 공간에서의 방위좌표로 환산하며,
    상기 마이크로 프로세서는 인공신경망 필터를 사용하여 상기 자이로 센서에서 발생하는 바이어스 오차를 보정하며,
    상기 송신 장치의 2차원 공간에서의 방위좌표는 다음과 같은 식에 의하여 결정되고,
    Figure 112012109728194-pat00009

    여기서,
    Figure 112012109728194-pat00010
    이고,
    Figure 112012109728194-pat00011
    이고,
    Figure 112012109728194-pat00012
    이고,
    ωx, ωz, ωy는 상기 자이로 센서에서 검출된 x-축, y-축, z-축의 방위좌표에 대한 각속도이고, ωx_bias, ωy_bias, ωz_bias는 상기 인공신경망 필터의 알고리즘을 통해 추정된 x-축, y-축, z-축의 방위좌표에 대한 각속도 바이어스 값이고, Δt는 자이로 센서의 각속도를 얻기 위한 단위 시간 간격이고, A는 이득 상수이고 S는 감도 상수이며, G0와 G1은 이득 상수이며,
    상기 인공신경망 필터에는 상기 송신 장치의 움직임이 없는 구간 동안에 상기 자이로 센서의 각속도 값을 기준 구간마다 평균을 취한 값이 입력되며, 상기 송신 장치의 움직임이 없는 구간은 상기 자이로 센서에서 출력된 현재 각속도 값과 이전 각속도 값의 차이가 기준 범위 내에 있는 구간인 것을 특징으로 하는 공간 마우스 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 장치는 3차원 공간 좌표상에서 y-축의 회전 각도의 원점을 설정하는 원점 버튼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 마우스 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 장치와 상기 USB 동글에는 동일한 페어링 채널 주소가 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 공간 마우스 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 송신 장치는 데이터 채널 주소를 생성하여 상기 페어링 채널 주소를 통해 상기 USB 동글에 페어링 요청 패킷을 전송하는 것을 특징으로 하는 공간 마우스 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 USB 동글은 상기 페어링 채널 주소를 통해 상기 송신 장치에 페어링 허가 패킷을 전송하는 것을 특징으로 하는 공간 마우스 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 장치는 상기 USB 동글에 이동 좌표, 원점 버튼 또는 얼라이브 데이터 패킷을 전송하는 것을 특징으로 하는 공간 마우스 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 USB 동글은
    상기 RF 송신기의 신호를 수신하는 RF 수신기; 및
    상기 RF 수신기가 수신한 신호를 상기 표시 장치에 전송하는 USB 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 마우스 장치.
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