KR101594740B1 - 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템 및 그 구동방법 - Google Patents

충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템 및 그 구동방법 Download PDF

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KR101594740B1
KR101594740B1 KR1020150134989A KR20150134989A KR101594740B1 KR 101594740 B1 KR101594740 B1 KR 101594740B1 KR 1020150134989 A KR1020150134989 A KR 1020150134989A KR 20150134989 A KR20150134989 A KR 20150134989A KR 101594740 B1 KR101594740 B1 KR 101594740B1
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윤연희
김종길
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김종길
배응렬
윤연희
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    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form

Abstract

본 발명은 디스플레이 기술을 개시한다, 즉, 본 발명의 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템 및 그 구동방법은 TDOA(Time Difference of Arrival) 알고리즘을 적극 활용하여 매질에 닿은 충돌 물체에 대한 좌표값을 추출하고 이를 통해 충돌 물체의 정확한 위치를 알아낸다.
또한, 본 발명은 화면상에 명중된 좌표에 따라 명중율을 확인하는 게임 혹은 시뮬레이션 사격 훈련 결과에 대한 분석 및 그에 따른 사격 교정에 대한 안(案)을 데이터화할 수 있어, 이를 경험하고자 하거나 필요로 하는 사용자 및 훈련자의 사격 시뮬레이션의 흥미를 유발시켜 새로운 레크레이션 문화로 널리 보급하거나 혹은, 군사력 증진 목적으로도 활용할 수 있다.

Description

충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템 및 그 구동방법{Display System for calculating a Coordinate of Impact Object and Drive Method of the Same}
본 발명은 디스플레이 기술에 관한 것으로, 특히 충돌 물체가 매질과 충돌에 의해 자동 생성된 충격파를 감지한 후, TDOA(Time Difference of Arrival) 알고리즘을 이용해 충격파가 가해진 좌표값을 추출하고 이를 통해 충돌 물체의 정확한 위치를 알아내는 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
비쥬얼 디스플레이는 종종 소정 형태의 터치 감지 스크린을 포함한다. 이는, 팜 탑 컴퓨터(palm top computer: 손바닥에 올려놓고 쓰는 컴퓨터)와 같은 차세대 휴대형 멀티미디어 장치의 출현에 따라 보다 일반화되고 있다.
접촉을 탐지하기 위해서 파동을 사용하는 대부분의 기존 기술은 표면 음파(SAW: Surface Acoustic Wave)를 이용하는데, 이는 유리 스크린의 표면상에 고주파를 발생시키며, 손가락의 접촉에 의한 이들 고주파의 감쇄가 터치지점의 탐지에 이용된다. 이러한 기술을 "타임 오브 플라이트(time-of-flight)"라고 하는데, 이러한 방법은 매체가 비분산(nondispersive) 방식으로 거동할 때, 즉, 파동의 속도가 해당 주파수 범위에서 크게 변하지 않을 때 가능하다.
일반적으로 충격감지센서는 2개의 접촉부사이에 볼스프링을 삽입한 구조로써 되는 볼스프링 접촉방식, 자석과 코일을 사용한 자기유도방식, 포토커플러 또는 레이저빔을 이용하여 반사되는 빔의 세기에 따라 충격을 감지하는 포토센서방식등 여러가지가 사용되었다.
이중 상업적으로 구득될 수 있는 것으로는 자기유도방식의 제품이 80% 이상의 시장을 점유하고 있다.
종래에는 빠른 속도로 충돌하는 물체를 감지하여 디스플레이부와 연동하는 장치는 현재 입력 방법의 제한으로 충돌 물체의 속도에 제한이 있었다.
또한, 기존 방식 중 정전용량 방식은 사람의 신체 등 화면에 정전용량의 변화를 줄 수 있어야 동작하며 적외선 방식은 스캔속도의 한계로 인해 느린 속도의 물체(공 등)만 감지가 가능한 문제점이 있었다.
한국특허 등록번호 : 10-1419721-0000 한국특허 출원번호 : 10-2015-7010313 한국특허 출원번호 : 10-2004-7000057 한국특허 출원번호 : 10-2006-0111170
본 발명의 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템 및 그 구동방법은 앞서 본 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은 TDOA(Time Difference of Arrival) 알고리즘을 적극 활용하여 매질에 닿은 충돌 물체에 대한 좌표값을 추출하고 이를 통해 충돌 물체의 정확한 위치를 알아내기 위함이다.
본 발명의 제 2 목적은 화면상에 명중된 좌표에 따라 명중율을 확인하는 게임 혹은 시뮬레이션 사격 훈련 결과에 대한 분석 및 그에 따른 사격 교정에 대한 안(案)을 데이터화할 수 있어, 이를 경험하고자 하거나 필요로 하는 사용자 및 훈련자의 사격 시뮬레이션의 흥미를 유발시켜 새로운 레크레이션 문화로 널리 보급하거나 혹은, 군사력 증진 목적으로도 활용 가능하기 위함이다.
본 발명의 제 3 목적은 상기 제 2 목적으로 파생되는 것으로, 이와 관련된 관련 업체의 이익창출을 도모해 새로운 레크레이션 문화를 선두에 나감은 물론, 산업발전 및 선진화된 군사발전에도 크게 이바지하기 위함이다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같은 구성을 포함한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템은, 매질에 부착되며, 충돌 물체가 상기 매질의 표면 중 어느 한 곳을 타격할 경우 상기 매질의 표면 중 어느 한 곳에서 가해진 충격파를 감지하는 다수의 감지센서; 상기 다수의 감지센서 중 선택된 하나가 상기 충격파를 감지한 제 1 감지시점부터 상기 다수의 감지센서 중 다른 선택된 하나가 상기 충격파를 감지한 제 2 감지시점 간의 제 1 시간차(△T1)를 파악하고, 상기 제 2 감지시점부터 상기 다수의 감지센서 중 또 다른 선택된 하나가 상기 충격파를 감지한 제 3 감지시점 간의 제 2 시간차((△T2)를 파악한 후, 상기 제 1, 2 시간차를 TDOA(Time Difference of Arrival) 알고리즘에 적용시킴에 따라 상기 충격파가 가해진 좌표값을 추출해 내는 좌표 추출부; 및 상기 충격파가 가해진 좌표값과 더불어 상기 충격파가 가해진 좌표값으로부터 인지된 상기 매질의 표면 중 어느 한 곳으로 포착된 충격지점이 기연결된 디스플레이 장치의 화면상에 표시되도록 상기 디스플레이 장치의 디스플레이 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 TDOA 알고리즘은, 상기 다수의 감지센서 중 선택된 하나와 다른 선택된 하나를 제 1, 2 초점으로 각각 설정하고 상기 또 다른 선택된 하나를 제 3 초점으로 설정한 후, 상기 매질이 갖는 고유 전달속도(C)와 상기 제 1, 2 시간차를 속도공식에 각각 대입해 제 1 거리차(△R1) 및 제 2 거리차((△R2)를 구하고 상기 제 1, 2 초점과 제 1 거리차를 쌍곡선 방정식에 대입해 제 1 쌍곡선을 구현해 냄과 더불어 상기 제 2, 3 초점과 제 2 거리차를 쌍곡선 방정식에 대입해 제 2 쌍곡선을 구현해 냄으로써, 상기 제 1, 2 쌍곡선이 교차되는 교점을 찾아 상기 교점의 좌표값을 추출해 내는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템의 구동방법은, 다수의 감지센서가 매질에 부착되며, 충돌 물체가 상기 매질의 표면 중 어느 한 곳을 타격할 경우 상기 매질의 표면 중 어느 한 곳에서 가해진 충격파를 감지하는 단계; 좌표 추출부가 상기 다수의 감지센서 중 선택된 하나가 상기 충격파를 감지한 제 1 감지시점부터 상기 다수의 감지센서 중 다른 선택된 하나가 상기 충격파를 감지한 제 2 감지시점 간의 제 1 시간차(△T1)를 파악하는 단계; 상기 좌표 추출부가 상기 제 2 감지시점부터 상기 다수의 감지센서 중 또 다른 선택된 하나가 상기 충격파를 감지한 제 3 감지시점 간의 제 2 시간차((△T2)를 파악하는 단계; 상기 좌표 추출부가 상기 제 1, 2 시간차를 TDOA(Time Difference of Arrival) 알고리즘에 적용시킴에 따라 상기 충격파가 가해진 좌표값을 추출해 내는 단계; 및 상기 제어부가 상기 충격파가 가해진 좌표값과 더불어 상기 충격파가 가해진 좌표값으로부터 인지된 상기 매질의 표면 중 어느 한 곳으로 포착된 충격지점이 기연결된 디스플레이 장치의 화면상에 표시되도록 상기 디스플레이 장치의 디스플레이 동작을 제어하는 단계를 포함하며, 상기 TDOA 알고리즘에 따른 구동 동작은, 상기 다수의 감지센서 중 선택된 하나와 다른 선택된 하나를 제 1, 2 초점으로 각각 설정하고 상기 또 다른 선택된 하나를 제 3 초점으로 설정하는 단계; 상기 매질이 갖는 고유 전달속도(C)와 상기 제 1, 2 시간차를 속도공식에 각각 대입해 제 1 거리차(△R1) 및 제 2 거리차((△R2)를 구하는 단계; 상기 제 1, 2 초점과 제 1 거리차를 쌍곡선 방정식에 대입해 제 1 쌍곡선을 구현해 냄과 더불어 상기 제 2, 3 초점과 제 2 거리차를 쌍곡선 방정식에 대입해 제 2 쌍곡선을 구현하는 단계; 및 상기 제 1, 2 쌍곡선이 교차되는 교점을 찾아 상기 교점의 좌표값을 추출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템 및 그 구동방법은 TDOA(Time Difference of Arrival) 알고리즘을 적극 활용하여 매질에 닿은 충돌 물체에 대한 좌표값을 추출하고 이를 통해 충돌 물체의 정확한 위치를 알아내는 제 1 효과를 준다.
본 발명은 화면상에 명중된 좌표에 따라 명중율을 확인하는 게임 혹은 시뮬레이션 사격 훈련 결과에 대한 분석 및 그에 따른 사격 교정에 대한 안(案)을 데이터화할 수 있어, 이를 경험하고자 하거나 필요로 하는 사용자 및 훈련자의 사격 시뮬레이션의 흥미를 유발시켜 새로운 레크레이션 문화로 널리 보급하거나 혹은, 군사력 증진 목적으로도 활용 가능한 제 2 효과를 준다.
본 발명은 상기 제 2 효과로 파생되는 것으로, 이와 관련된 관련 업체의 이익창출을 도모해 새로운 레크레이션 문화를 선두에 나감은 물론, 산업발전 및 선진화된 군사발전에도 크게 이바지하는 제 3 효과를 준다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템의 실제구성을 나타낸 상세도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 충격파가 매질을 타격할 시, 매질에 표시된 충격지점을 나타낸 상세도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다수의 감지센서가 TDOA(Time Difference of Arrival) 알고리즘을 이용해 충격지점의 좌표값을 알아내기 위한 디텍딩을 실시하는 것을 나타낸 상세도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치를 통해 3가지의 형태로 표시된 충격파가 가해진 충격지점의 실제도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 충돌 물체 좌표산정용 디스플레이 장치의 구동방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 충돌 물체 좌표산정용 디스플레이 장치의 구동방법 내 구현되는 TDOA 알고리즘의 구동 동작을 나타낸 세부 순서도이다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예에 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템을 도시한 도면이다.
도 1를 참조하면, 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템(1000)은 충돌 물체가 매질(100)과 충돌에 의해 자동 생성된 충격파를 감지한 후, TDOA(Time Difference of Arrival) 알고리즘을 이용해 충격파가 가해진 좌표값(150)을 추출하고 이를 통해 충돌 물체의 정확한 위치를 알아내는 시스템으로, 매질(100), 다수의 감지센서(200), 좌표 추출부(300), 제어부(400) 및 디스플레이 장치(500)를 포함한다.
다수의 감지센서(200)는 도 3에서 나타낸 것처럼, 매질(100)에 부착되며, 충돌 물체가 매질(100)의 표면 중 어느 한 곳을 타격할 경우 매질(100)의 표면 중 어느 한 곳에서 가해진 충격파를 감지한다.
매질(100)은 유리판, 금속판, 목판 및 플라스틱판 중 선택된 하나로 제작되어 표면 전면부엔 충돌 물체의 타격을 수용하고 표면 후면부엔 다수의 감지센서(200)가 부착되도록 부착공간을 제공하며, 나사결합을 통해 디스플레이 장치(500)의 전면에 셋팅된다.
다른 실시예로, 다수의 감지센서(200)는 매질(100)의 표면 후면부에만 국한되어 부착되는 것은 아니며, 매질(100)의 표면 전면부에도 부착 가능하다.
또한, 매질(100)은 나사결합으로만 국한되어 디스플레이 장치(500)의 전면에 셋팅되는 것으로 한정되지 않으며, 접착결합 혹은 테이핑결합 등으로도 언제든 셋팅 가능하다.
다수의 감지센서(200)는 도 2에서 보여지는 바와 같이, 최소 3개의 센서가 필요하나 3개만으로는 측정오차나 계산 오차를 보정할 방법이 없으므로 적합하게는 4개 이상을 사용해야 할 필요가 있다.
감지센서(200) 갯수가 많을수록 정밀도를 높이기엔 용이하나, 감지센서(200)의 숫자가 많아지면 계산량이 많아지고 단가가 비싸지므로 적정수의 감지센서(200)가 채택되는 것이 바람직하다 할 것이다.
본 발명의 실시예의 경우, 3개 내지 6개의 감지센서(200)는 매질(100)의 표면 후면부(혹은, 표면 전면부)에 부착되어 그에 따른 과다 사용을 막고 오차 보정 및 센서 고장시에도 대체하여 충격파가 가해진 좌표값(150)을 정확히 계산할 수 있도록 한다.
여기서, 향후 필요시, 전체 6개 내지 8개의 감지센서(200)가 매질(100)의 표면 후면부(혹은, 표면 전면부)에 부착될 수 있으며, 감지센서(200)는 충격파를 감지하는 압전소자를 내부에 탑재함에 유의한다.
부가설명으로, 압전소자는 매질(100)에 일정한 방향에서 충격파가 가해질 경우 매질(100)의 양면에 충격파에 상응하는 양(+), 음(-) 전하를 발생시키는 소자라 할 것이다.
압전소자는 압력을 가하면 전기를 생산할 수 있기 때문에 많은 곳에 사용될 수 있다. 일예로, 출근시간 사람들의 이동이 많은 지하철역의 보도블럭 아래라든지, 차량이 다니는 도로 아래에 압전소자를 설치할 경우 밟기만 해도 전기가 생산됨으로 많은 양의 전기를 생산할 수 있다.
좌표 추출부(300)는 도 4에서 나타낸 바와 같이, 다수의 감지센서(200) 중 선택된 하나가 충격파를 감지한 제 1 감지시점(t1)부터 다수의 감지센서(200) 중 다른 선택된 하나가 충격파를 감지한 제 2 감지시점(t2) 간의 제 1 시간차(△T1=|t1-t2|)를 파악한다.
또한, 좌표 추출부(300)는 제 2 감지시점(t2)부터 다수의 감지센서(200) 중 또 다른 선택된 하나가 충격파를 감지한 제 3 감지시점(t3) 간의 제 2 시간차((△T2=|t2-t3|)를 파악한 후, 제 1, 2 시간차를 TDOA(Time Difference of Arrival) 알고리즘에 적용시킴에 따라 충격파가 가해진 좌표값(150)을 추출해 낸다.
TDOA 알고리즘은 다수의 감지센서(200) 중 선택된 하나와 다른 선택된 하나를 제 1, 2 초점으로 각각 설정하고 또 다른 선택된 하나를 제 3 초점으로 설정한다.
TDOA 알고리즘은 매질(100)이 갖는 고유 전달속도(C)와 제 1, 2 시간차를 속도공식에 각각 대입해 제 1 거리차(△R1) 및 제 2 거리차((△R2)를 구한다.
여기서, 속도 공식은 [수학식 1]를 참조한다.
Figure 112015092988422-pat00001
c : 고유 전달속도, r : 거리, t : 시간
TDOA 알고리즘은 제 1, 2 초점과 제 1 거리차를 쌍곡선 방정식에 대입해 제 1 쌍곡선을 구현해 냄과 더불어 제 2, 3 초점과 제 2 거리차를 쌍곡선 방정식에 대입해 제 2 쌍곡선을 구현한다.
여기서, 쌍곡선 방정식은 [수학식 2], [수학식 3]를 참조한다.
Figure 112015092988422-pat00002
(x, y) : 충격파가 가해진 좌표값
a : 일축상의 꼭지점, b : z와 a로부터 연산된 값
z : 제 1 초점, -z : 제 2 초점
Figure 112015092988422-pat00003
(x, y) : 충격파가 가해진 좌표값
t : 다른 일축상의 꼭지점, s : e와 t로부터 연산된 값
e : 제 3 초점
여기서, [수학식 2], [수학식 3]로부터 알 수 있는 제 1 거리차 |2z|와 제 2 거리차 |2e|은 항상 같은 값을 갖음.
TDOA 알고리즘은 제 1, 2 쌍곡선이 교차되는 교점을 찾아 교점의 좌표값을 추출해 낸다.
즉, 제 1 쌍곡선으로부터 알 수 있는 제 1 초점(z), 제 2 초점(-z)은 2개의 센서(다수의 감지센서(200) 중 선택된 하나, 다른 선택된 하나)가 매질(100)의 표면 후면부에 부착된 지점으로 1개의 쌍곡선을 만들 수 있으며 제 2 쌍곡선으로부터 알 수 있는 제 2 초점(-z), 제 3 초점은 제 3의 센서(다수의 감지센서(200) 중 또 다른 선택된 하나)로 제 1 쌍곡선과 만나는 1개의 교점을 찾을 수 있다.
이 교점이 충돌 물체가 매질(100)에 가해진 좌표값(150)이 된다고 할 것이며, 쌍곡선의 수는 다수의 감지센서(200) 갯수와 다수의 감지센서(200) 갯수에서 -1를 뺀 수의 곱을 2로 나눈 수(Cn)만큼 화면상에 표시된다.[수학식 4] 참조
현재, 쌍곡선은 화면상에 궤적을 그리며 표시되진 않으나, 다수의 감지센서에 의해 표출되는 적어도 하나 이상의 쌍곡선 궤적들은 사용자 설정모드에 따라 화면상에 언제든 표시 가능하며, 적어도 하나 이상의 쌍곡선 궤적들로부터 유추되는 연산치는 메모리상에 저장되어 필요시 화면상에서 추출 용이하다 할 것이다.
Figure 112015092988422-pat00004
n : 감지센서 갯수
또한, 다수의 감지센서(200) 중 나머지 센서도 마찬가지 TDOA 알고리즘에 따라 추가적인 쌍곡선을 만들 수 있으며, 이때, 생성된 다수의 교점은 각 교점이 만든 다각형(140)을 형성하게 되는데, 다각형(140) 내 무게중심에 대한 좌표값을 충격파가 가해진 좌표값(150)으로 지정가능하다 할 것이다.
다시 말해, 화면상에 표시되는 교점의 수가 다수개로 나타날 경우, 좌표 추출부(300)는 도 5에서 보여지는 바와 같이 다수의 교점 간을 이어 생성된 다각형(140)의 무게중심을 구해 무게중심의 좌표값을 충격파가 가해진 좌표값(150)으로 간주한다.
실제 구현에서 좌표 추출부(300)는 다수의 감지센서(200)를 이용해 충격파가 가해진 좌표값(150)을 빠르게 추출해 내기 위해 연산속도가 빠른 바이너리 서치 방식을 적용하기도 한다.
마지막으로, 제어부(400)는 충격파가 가해진 좌표값(150)과 더불어 충격파가 가해진 좌표값(150)으로부터 인지된 매질(100)의 표면 중 어느 한 곳으로 포착된 충격지점이 기연결된 디스플레이 장치(500)의 화면상에 표시되도록 디스플레이 장치(500)의 디스플레이 동작을 제어한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템을 도시한 도면이다.
도 6를 참조하면, 충돌 물체가 매질과 충돌에 의해 자동 생성된 충격파를 감지한 후, TDOA(Time Difference of Arrival) 알고리즘을 이용해 충격파가 가해진 좌표값을 추출하고 이를 통해 충돌 물체의 정확한 위치를 알아내는 구동방법이다.
먼저, 다수의 감지센서는 매질에 부착되며, 충돌 물체가 매질의 표면 중 어느 한 곳을 타격할 경우 매질의 표면 중 어느 한 곳에서 가해진 충격파를 감지한다(S100).
좌표 추출부는 다수의 감지센서 중 선택된 하나가 충격파를 감지한 제 1 감지시점부터 다수의 감지센서 중 다른 선택된 하나가 충격파를 감지한 제 2 감지시점 간의 제 1 시간차(△T1)를 파악한다(S110).
좌표 추출부는 제 2 감지시점부터 다수의 감지센서 중 또 다른 선택된 하나가 충격파를 감지한 제 3 감지시점 간의 제 2 시간차((△T2)를 파악한다(S120).
좌표 추출부는 제 1, 2 시간차를 TDOA(Time Difference of Arrival) 알고리즘에 적용시킴에 따라 충격파가 가해진 좌표값을 추출해 낸다(S130).
제어부는 충격파가 가해진 좌표값과 더불어 충격파가 가해진 좌표값으로부터 인지된 매질의 표면 중 어느 한 곳으로 포착된 충격지점이 기연결된 디스플레이 장치의 화면상에 표시되도록 디스플레이 장치의 디스플레이 동작을 제어한다(S140).
이어서, 본 발명의 실시예에 따른 좀 더 구체적인 동작설명은 이하 기재된 바와 같다<도 7 참조>.
즉, 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템의 구동방법에서 구현되는 TDOA 알고리즘에 따른 구동 동작은 (1)다수의 감지센서 중 선택된 하나와 다른 선택된 하나를 제 1, 2 초점으로 각각 설정하고 또 다른 선택된 하나를 제 3 초점으로 설정한다(S131).
(2)매질이 갖는 고유 전달속도(C)와 제 1, 2 시간차를 속도공식에 각각 대입해 제 1 거리차(△R1) 및 제 2 거리차((△R2)를 구한다(S132).
(3)제 1, 2 초점과 제 1 거리차를 쌍곡선 방정식에 대입해 제 1 쌍곡선을 구현해 냄과 더불어 제 2, 3 초점과 제 2 거리차를 쌍곡선 방정식에 대입해 제 2 쌍곡선을 구현한다(S133).
(4)제 1, 2 쌍곡선이 교차되는 교점을 찾아 교점의 좌표값을 추출한다(S134).
본 발명의 실시예에 따른 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템에 대한 좀 더 추가적인 동작은 이하 기재된 바와 같이 실시 용이하다.
디스플레이 장치는 다수의 감지센서 갯수와 다수의 감지센서 갯수에서 -1를 뺀 수의 곱을 2를 나눈 쌍곡선의 수 만큼을 화면상에 표시한다.[수학식 4] 참조
여기서, 다스플레이 장치는 사용자 설정모드에 따라 다수의 쌍곡선 궤적을 메모리상에만 저장하고 화면상엔 표시하지 않을 수 있으며, 충격파가 가해진 좌표값 역시도 마찬가지임.
또한, 화면상에 표시되는 교점의 수가 다수개로 나타날 경우, 좌표 추출부는 다수의 교점 간을 이어 생성된 다각형의 무게중심을 구해 무게중심의 좌표값을 충격파가 가해진 좌표값으로 간주한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1000 : 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템
100 : 매질 200 : 감지센서
300 : 좌표 추출부 400 : 제어부
500 : 디스플레이 장치

Claims (8)

  1. 매질에 부착되며, 충돌 물체가 상기 매질의 표면 중 어느 한 곳을 타격할 경우 상기 매질의 표면 중 어느 한 곳에서 가해진 충격파를 감지하는 다수의 감지센서;
    상기 다수의 감지센서 중 선택된 하나가 상기 충격파를 감지한 제 1 감지시점부터 상기 다수의 감지센서 중 다른 선택된 하나가 상기 충격파를 감지한 제 2 감지시점 간의 제 1 시간차(△T1)를 파악하고, 상기 제 2 감지시점부터 상기 다수의 감지센서 중 또 다른 선택된 하나가 상기 충격파를 감지한 제 3 감지시점 간의 제 2 시간차((△T2)를 파악한 후, 상기 제 1, 2 시간차를 TDOA(Time Difference of Arrival) 알고리즘에 적용시킴에 따라 상기 충격파가 가해진 좌표값을 추출해 내는 좌표 추출부; 및
    상기 충격파가 가해진 좌표값과 더불어 상기 충격파가 가해진 좌표값으로부터 인지된 상기 매질의 표면 중 어느 한 곳으로 포착된 충격지점이 기연결된 디스플레이 장치의 화면상에 표시되도록 상기 디스플레이 장치의 디스플레이 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 TDOA 알고리즘은,
    상기 다수의 감지센서 중 선택된 하나와 다른 선택된 하나를 제 1, 2 초점으로 각각 설정하고 상기 또 다른 선택된 하나를 제 3 초점으로 설정한 후, 상기 매질이 갖는 고유 전달속도(C)와 상기 제 1, 2 시간차를 속도공식에 각각 대입해 제 1 거리차(△R1) 및 제 2 거리차((△R2)를 구하고 상기 제 1, 2 초점과 제 1 거리차를 쌍곡선 방정식에 대입해 제 1 쌍곡선을 구현해 냄과 더불어 상기 제 2, 3 초점과 제 2 거리차를 쌍곡선 방정식에 대입해 제 2 쌍곡선을 구현해 냄으로써, 상기 제 1, 2 쌍곡선이 교차되는 교점을 찾아 상기 교점의 좌표값을 추출해 내는 것을 특징으로 하며, 상기 제 1, 2 쌍곡선의 수는,
    상기 다수의 감지센서 갯수와 상기 다수의 감지센서 갯수에서 -1를 뺀 수의 곱을 2로 나눈 수로 정의되어, 사용자 설정모드에 따라 선택적으로 상기 화면상에 표시되거나 미표시되는 것을 더 특징으로 하는 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 매질은,
    유리판, 금속판, 목판 및 플라스틱판 중 선택된 하나로 제작되어 표면 전면부엔 상기 충돌 물체의 타격을 수용하고 상기 표면 전면부 또는 표면 후면부엔 상기 다수의 감지센서가 부착되도록 부착공간을 제공하며, 접착결합, 테이핑결합 또는 나사결합을 통해 상기 디스플레이 장치의 전면에 셋팅되는 것을 특징으로 하는 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 화면상에 표시되는 상기 교점의 수가 다수개로 나타날 경우,
    상기 좌표 추출부는 상기 다수의 교점 간을 이어 생성된 다각형의 무게중심을 구해 상기 무게중심의 좌표값을 상기 충격파가 가해진 좌표값으로 간주하는 것을 특징을 하는 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 감지센서는,
    상기 매질(100)의 양면에 상기 충격파에 상응하는 양(+), 음(-) 전하를 발생시키는 압전소자를 내부에 탑재하는 것을 특징으로 하는 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템.
  6. 다수의 감지센서가 매질에 부착되며, 충돌 물체가 상기 매질의 표면 중 어느 한 곳을 타격할 경우 상기 매질의 표면 중 어느 한 곳에서 가해진 충격파를 감지하는 단계;
    좌표 추출부가 상기 다수의 감지센서 중 선택된 하나가 상기 충격파를 감지한 제 1 감지시점부터 상기 다수의 감지센서 중 다른 선택된 하나가 상기 충격파를 감지한 제 2 감지시점 간의 제 1 시간차(△T1)를 파악하는 단계;
    상기 좌표 추출부가 상기 제 2 감지시점부터 상기 다수의 감지센서 중 또 다른 선택된 하나가 상기 충격파를 감지한 제 3 감지시점 간의 제 2 시간차((△T2)를 파악하는 단계;
    상기 좌표 추출부가 상기 제 1, 2 시간차를 TDOA(Time Difference of Arrival) 알고리즘에 적용시킴에 따라 상기 충격파가 가해진 좌표값을 추출해 내는 단계; 및
    제어부가 상기 충격파가 가해진 좌표값과 더불어 상기 충격파가 가해진 좌표값으로부터 인지된 상기 매질의 표면 중 어느 한 곳으로 포착된 충격지점이 기연결된 디스플레이 장치의 화면상에 표시되도록 상기 디스플레이 장치의 디스플레이 동작을 제어하는 단계를 포함하며, 상기 TDOA 알고리즘에 따른 구동 동작은,
    상기 다수의 감지센서 중 선택된 하나와 다른 선택된 하나를 제 1, 2 초점으로 각각 설정하고 상기 또 다른 선택된 하나를 제 3 초점으로 설정하는 단계;
    상기 매질이 갖는 고유 전달속도(C)와 상기 제 1, 2 시간차를 속도공식에 각각 대입해 제 1 거리차(△R1) 및 제 2 거리차((△R2)를 구하는 단계;
    상기 제 1, 2 초점과 제 1 거리차를 쌍곡선 방정식에 대입해 제 1 쌍곡선을 구현해 냄과 더불어 상기 제 2, 3 초점과 제 2 거리차를 쌍곡선 방정식에 대입해 제 2 쌍곡선을 구현하는 단계; 및
    상기 제 1, 2 쌍곡선이 교차되는 교점을 찾아 상기 교점의 좌표값을 추출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 디스플레이 장치는,
    상기 다수의 감지센서 갯수와 상기 다수의 감지센서 갯수에서 -1를 뺀 수의 곱을 2로 나눈 수만큼의 상기 제 1, 2 쌍곡선의 수를 사용자 설정모드에 따라 상기 화면상에 표시되거나 미표시되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템의 구동방법.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 화면상에 표시되는 상기 교점의 수가 다수개로 나타날 경우,
    상기 좌표 추출부가 상기 다수의 교점 간을 이어 생성된 다각형의 무게중심을 구해 상기 무게중심의 좌표값을 상기 충격파가 가해진 좌표값으로 간주하는 단계를 더 포함하는 것을 특징을 하는 충돌물체 좌표산정용 디스플레이 시스템의 구동방법.
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