KR20110084870A - 위치 및 경로-맵 생성 데이터 획득 및 분석 시스템들 - Google Patents

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Abstract

위치 및 경로-맵을 디스플레이하기 위한 위치 및 경로-맵 데이터를 생성하기 위한 장치, 시스템, 및 방법이 개시된다. 상기 장치(20)는 물체의 자세(attitude)에 관한 다수의 제1 데이터 신호들을 생성하기 위한 센서들의 제1 세트(14); 상기 물체의 상기 자세에 관한 다수의 제2 데이터 신호들을 생성하기 위한 센서들의 제2 세트(16); 이미징 장치의 적어도 두 개의 이미지들에 배치되는 가장 중요한 피쳐(most significant feature)를 포함하는 다수의 제3 데이터 신호들을 생성하기 위한 이미징 장치(17); 및 상기 다수의 제1 데이터 신호들 및 상기 다수의 제2 데이터 신호들을 이용하여 상기 장치의 진행 방향(방위)을 계산하고; 상기 다수의 제3 데이터 신호들을 이용하여 상기 진행 방향을 따라 이동되는 거리(85)를 계산하고; 상기 계산된 진행 방향 및 계산된 이동되는 거리를 2-차원 또는 3-차원 시스템상에 시각적 디스플레이하기 위한 경로-맵의 레그(leg) 또는 레그의 일부로 변환하도록 적응되는 적어도 하나의 처리 장치(11)를 포함한다.

Description

위치 및 경로-맵 생성 데이터 획득 및 분석 시스템들{LOCATION AND PATH-MAP GENERATION DATA ACQUISITION AND ANALYSIS SYSTEMS}
본 발명은 일반적으로 위치 및 트랙 또는 경로-맵핑 시스템들에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 가시선(line-of-sight), 외계(extra-terrestrial) 위성들에 의존하지 않고 정확하고, 즉각적인 위치 정보 및 횡단-경로 데이터를 제공하는 위치 및 경로-맵-생성 데이터 획득 및 분석 시스템들에 관한 것이다.
전통적인 차량 위치 맵핑 및 경로-맵핑 시스템들은 센싱 장치들("센서들")의 제1 세트 및 관성 센서들 또는 차량 추적 센서들의 제2 세트를 포함한다. 센서들의 제1 세트는 차량 성능 데이터를 기록하도록 적응되는 반면, 관성 센서들의 제2 세트는 자동차의 위치 좌표들을 결정하도록 적응된다. 차량 성능 파라미터들은, 제한 없이, 차량의 횡가속도(lateral acceleration), 차량의 종가속도(longitudinal acceleration), 휠 속도, 분당 엔진 회전수("RPM"), 트로틀 위치, 및 스티어링 각을 포함할 수 있다. 관성 센서들의 제2 세트는, 집합적으로 자동차의 진행 방향(방위)을 결정하도록 적응될 수 있는, 가속도계들(accelerometer) 및 모션 센서들을 포함할 수 있다. 차량 성능 데이터는, 그러나, 정확한 위치와 상관될 수 없다면, 즉 자동차의 대략 ± 2-5 ft. 내에 있을 수 없다면, 거의 소용이 없다.
전통적으로, 자동차의 위차 좌표들을 결정하기 위한 데이터는 GPS(Global Positioning System) 또는 등가의 시스템에 의해 제공된다. 그러나, 적절히 동작하기 위해서는, GPS 수신기가 24개의 위성들 중 적어도 세 개로부터의 신호들에 락-온(lock-on)할 수 있고, 2차원 위치, 즉, 경도 및 위도를 계산할 수 있어야 하고, 또한, 이동을 추적할 수 있어야 한다. 3차원 위치결정 또는 자세, 즉, 경도, 위도, 및 고도가 요구되는 경우, 적어도 네 개의 위성들로부터의 신호들이 수신가능해야 한다.
GPS 수신기들에 대한 평균 위치 정확도는 단지 약 15 미터 또는 50 ft.이다. 그러나, 이러한 정확도는 대기 상태들 및 다른 인자들에 의해 영향받을 수 있다. 예를 들어, GPS 신호들은 근처의 구조물들의 크기 또는 밀도로 인해 일부 도시의 설정들에서 그리고 캐노피들 및 산악 지형으로 인한 일부 시골 설정들에서 거절되거나 재밍(jamming)될 수 있다. GPS 신호들은 또한, 수신기가 주택, 터널, 협곡, 동굴, 등에 위치될 때 거절되거나 재밍될 수 있다. 결과적으로 GPS 기반 위치결정 및 경로-맵핑 시스템들은 이들의 사용 및 이들의 정확도에서 제한된다.
모션 감지 장치들, 예를 들어, 모션 감지 가속도계들, 중력 가속도계들, 자이로스코프들, 등 및 이들의 작고, 휴대성 있는 장치들로의 통합에 대한 개발은, 입력 신호 데이터를 생성하도록 다른 사람들에 의해 제안되어 왔다. 예를 들어, Robin 등의 미국 특허 제 7,138,979호는 휴대용 장치의 2차원 방향에 기초하여 입력 신호들을 생성하기 위한 방법들 및 시스템들을 개시한다. Robin은 장치의 공간상 방향에서의 변화들을 검출하고, 또한 그 변화를 나타내는 위치 신호들을 생성하도록 카메라들, 자이로스코프들, 및/또는 가속계들을 사용하는 것을 개시한다.
따라서, 전술한 사용 제한들을 제거하기 위하여 다수의 위성들로부터의 신호들의 획득에 의존하지 않는 지상 위치 및 경로-맵 생성 시스템을 제공하는 것은 바람직할 것이다. 또한 대략 ± 2-5 ft.의 정확도를 갖는 위치 및 경로-맵 생성 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
위치 및 경로-맵 생성 시스템의 바람직한 응용들은, 제한 없이, 모든 지형들 및 환경들(낮 또는 밤)에서 작은 장착되거나 장착되지 않은 유닛들의 진행 루트를 모니터하는 능력; 모든 지형들 및 환경들에서 작은 유닛들에 대한 목적지들을 식별 및 지정하는 능력; 이동 중에 실시간 위치 및 화상 데이터를 가장 낮은 계층(echelon) 사용자들에게 송신 또는 재송신하는 능력; 및 무인항공기(drone)들, 미사일들, 무인 차량들, 로봇들, 등과 같은 무인 시스템들의 정밀한 경로-맵 데이터를 생성하는 능력을 포함한다.
정확한 위치 및 경로-맵 정보는 군대 및 해안 경비원, 소방관, 경찰, 수색 구조 팀들, 및 응급 의료 대응 요원에게 유용할 것이다. 사냥, 하이킹, 보트타기, 항해, 파라세일링(parasailing), 낙하산타기, 등산, 등에서의 레크레이션 사용도 또한 정확한 위치 정보 및 횡단되는 경로 데이터로부터 이득을 볼 것이다.
위치 및 경로-맵을 디스플레이하기 위한 위치 및 경로-맵 데이터를 생성하기 위한 장치, 시스템, 및 방법이 개시된다. 상기 장치는 물체의 자세(attitude)에 관한 다수의 제1 데이터 신호들을 생성하기 위한 센서들의 제1 세트; 상기 물체의 상기 자세에 관한 다수의 제2 데이터 신호들을 생성하기 위한 센서들의 제2 세트; 이미징 장치의 적어도 두 개의 이미지들에 배치되는 가장 중요한 피쳐(most significant feature)를 포함하는 다수의 제3 데이터 신호들을 생성하기 위한 이미징 장치; 및 상기 다수의 제1 데이터 신호들 및 상기 다수의 제2 데이터 신호들을 이용하여 상기 장치의 진행 방향(방위)을 계산하고; 상기 다수의 제3 데이터 신호들을 이용하여 상기 진행 방향을 따라 이동되는 거리를 계산하고; 상기 계산된 진행 방향 및 계산된 이동되는 거리를 2-차원 또는 3-차원 시스템상에 시각적 디스플레이하기 위한 경로-맵의 레그(leg) 또는 레그의 일부로 변환하도록 적응되는 적어도 하나의 처리 장치를 포함한다.
본 발명은 다음의 도면들과 함께 후속하는 발명의 상세한 설명을 참조하여 보다 완전히 이해될 것이다:
도 1은 틸트 센서 및 기준 수평 평면의 도면을 도시하며;
도 2는 본 발명에 따른 위치 및 경로-맵 생성 장치의 블록도를 도시하며;
도 3은 본 발명에 따른 모션 센서들 및 이미징 장치들을 일체화하는 휴대용 위치 및 경로-맵 생성 장치의 실시예를 도시하며;
도 4a는 본 발명에 따라 두 지점들 사이에 이동되는 거리를 결정하기 위한 삼각법에 의한 이미징 관계들을 도시하며;
도 4b는 이미지 축소를 도시하는 도면이고;
도 5는 본 발명에 따라 이동된 거리를 계산하기 위한 데이터를 생성하고 경로-맵을 생성하기 위한 도면이고;
도 6은 본 발명에 따라 경로-맵 데이터를 생성하고 디스플레이하는 방법의 흐름도를 도시한다.
즉각적인 관성 위치 정보를 제공하고 횡단된-경로 데이터를 생성하기 위한 위치 및 경로-맵 생성 데이터 획득 및 분석 장치 및 시스템이 개시된다. 장치 및 시스템은 휴대용 장치들 및 자동차들에서 사용하기 위해 구성되고 배열된다. 본 발명이 주로 자동차와 함께 사용하기 위한 응용을 기재하지만, 당업자들은 휴대용 장치들, 특히, 배타적인 것은 아니지만, 이동 전화기들, 셀룰러 폰, 코드리스 전화기, 텍스트 메시징 장치들, 페이저들, 토크 라디오(talk radio)들, 휴대용 네비게이션 시스템, 휴대용 음악 플레이어들, 휴대용 비디오 플레이어들, 휴대용 멀티미디어 장치들, PDA들, 휴대용 게임 시스템들 등과 같은 휴대용 무선 장치들로의 응용가능성을 이해할 것이다.
도 1을 참조하면, 휴대용 장치 또는 자동차와 같은 고체 물체(50)의 3차원 자세가 기준 점(55)에 대해 취해지는 세 개의 각도들(요(yaw)(비도시), 피치(pitch), 및 롤(roll))에 의해 기재되고 정의될 수 있다. 세 개의 각도들 각각은 로컬 수평 평면(52), 즉, 지구의 중력 벡터(54)와 수직인 평면을 기준으로 한다. 요(α)는 수평 기준 평면(52)에서의 모션을 설명하고 진북 방향, 즉, 지구의 극축(polar axis)으로부터 순방향으로 시계방향으로 측정되는 로컬 수평 평면(52)에서의 각도로서 정의된다. 피치(Φ)는 가로축에 대한 회전을 설명하고 물체의 길이방향 축(56)과 로컬 수평 평면(52) 사이의 각도로서 정의된다. 관례적으로, 양의 피치는 "노우즈 업(nose up)" 상태에 대응하고 음의 피치는 "노우즈 다운" 상태에 대응한다. 롤(θ)은 길이방향 축에 대한 회전을 설명하며 로컬 수평 기준 평면과 실제 평면(58) 사이의 길이방향 축을 중심으로 한 회전 각도로서 정의된다. 관례적으로, 양의 롤은 "오른쪽 윙 다운" 상태에 대응하고 음의 롤은 "왼쪽 윙 다운" 상태에 대응한다.
장치 및 시스템은, 이미징 장치 및 이미지 처리 장치와 결합하여 진행 방향(방위)의 계산을 위한 데이터 신호들을 생성할 수 있고, 이동의 속도 및 거리의 계산을 위한 데이터 신호들을 생성하기 위한 6-자유도 시스템을 생성하기 위하여, 가속도계, 자기 센서, 및 신호 처리 장치를 포함한다. 도 2를 참조하면, 장치(10) 및 시스템(20)은 자기 센싱 장치들 또는 자기 센서들(12), 예를 들어, 자기 나침반, 관성 센서들 또는 차량 추적 센서들(14), 이미징 장치(16), 신호 처리 장치(18), 및 이미지 처리 장치(11)를 포함한다. 비록 신호 처리부(19) 및 이미지 처리부(17)가 개별적으로 기재될 것이지만, 당업자는 처리 장치들(11 및 18)이 양 기능들 모두를 수행할 수 있는 단일 처리 장치로 결합될 수 있음을 이해할 것이다.
신호 처리부(19)는, 관련 부분에서, 진행 방향(방위) 데이터를 생성하도록 구성되고 배열된다. 간략히, 물체(50)의 롤 회전 및 피치 회전은 x-방향 및 y-방향에서 관성 센서들(14)의 틸트각을 이용하고/이용하거나 자기 센서들(12)의 x-축, y-축, 및 z-축에 대한 자기장 강도를 이용하여 검출될 수 있다. 물체(50)의 위치뿐만 아니라 물체(50)의 요, 피치, 및 롤 각속도들은 자기 센서들(12)을 이용하여 검출될 수 있다.
신호 처리부(19) 내의 다수의 센서들(12 및 14)은 이들의 가속-유도된 틸트들 및/또는 검출된 자기장 강도들과 상응하는 데이터 신호들을 생성하도록 적응된다. 데이터 신호들은 신호 처리 장치(18)로 송신된다. 신호 처리 장치(18)는 데이터 신호들을 처리하여 물체(50)의 순간적인 위치, 피치, 롤, 및 요를 결정한다. 요는 진행 방향(방위)에 대응한다.
이미지 처리부(17)는 물체(50)의 이동 거리 및 속도를 결정하기 위한 이미지 데이터 신호들을 생성하도록 구성되고 배열된다. 예를 들어, 이미징 장치(16)는 미리결정된, 고정된 속도, 예를 들어, 연속된 이미지 프레임들 사이의 약 3.3 밀리초(msec)의 시간적 이격에 대응하는 초당 300,000 이미지 프레임들로 다수의 이미지들을 생성하도록 적응될 수 있다. 이미지와 연관된 데이터 신호들은 이미지 처리 장치(11)로 송신된다. 이미지 처리 장치(11)는 이미지 데이터 신호들을 처리하도록 적응되어, 축소 기술들을 이용하여 운동 또는 이동의 거리 및 속도를 결정한다.
자기( magnetic ) 센싱 장치 및 관성 센싱 장치
모션-센싱 장치들 또는 모션 센서들, 예를 들어, 가속도계들, 응력 게이지들, 압전 장치들, 압저항 장치들, 용량성 장치들, 기계적 스위치들, 자이로스코프들, 자기 나침반들, 자기 장치들, 광학 장치들, 적외선 장치들, 등은, 이들이 일체화되어 있고/있거나 고정되게 부착되어 있는 물체(50)에서의 이동을 검출하기 위한 수단으로서 당해 기술분야에서 주지되어 있다. 완전한, 6-자유도 이동 상태에 대하여, 종래의 이동 센싱은 듀얼- 또는 3-축 가속도계 센싱을 3-축 자이로스코프 센싱과 결합한다. 가속도계는 롤 및 피치 회전을 x-방향 및 y-방향에서의 가속도계(들)의 틸트의 함수로서 검출한다. 자이로스코프들은 가속도계를 이용하여 용이하게 획득되지 않는 요, 피치, 및 롤 각 회전 속도들을 제공한다. 따라서, 종래의 모션 센싱의 경우, 자이로스코프들이 6-자유도 관성 센싱을 위해 필요하다.
자유 공간에서, 다시 말해서, 중력이 없고 자기장이 없는 것을 특징으로 하는 조건들에서, 2-축 또는 3-축 가속도계 및 3-축 자이로스코프가 6-자유도 모션 정보를 획득하기 위해 만족스럽게 사용될 수 있다. 그러나, 지구의 중력장 및 자기장으로 인해, "자유 공간"은 지구의 중력장 및 자기장의 영향 내의 지구상에서는 획득될 수 없다. 이는 종래의 경로-맵 생성 시스템들이 외계의 GPS에 의존한 이유들 중 하나이다.
장치(10)는 메사추세츠, 앤도버 소재 MEMSIC, Inc.에 의해 제조되는 것과 같은 2-축 가속도계(14)를 포함한다. 본 발명은 2-축 가속도계와 관련하여 기재될 것이지만, 당업자는 본 발명의 교시들을 다른 관성 센싱 장치들에 용이하게 개량할 수 있다. 가속도계(14)는 두 개의 센싱 축들의 각각이 공통 평면, 즉, 수평 기준 평면(52)에 놓이고, 게다가, 센싱 축들은 서로에 대해 직교하도록 물체(50) 상에 장착된다. 예를 들어, 2-축 가속도계(14)는 메인 PCB에 수직으로 장착될 수 있는 도터(daughter) 인쇄회로기판(PCB)에 고정되게 부착될 수 있는 모놀리식 구조일 수 있다.
장치(10)는 전자식 나침반 또는 보다 구체적으로, 스트랩-다운(strap-down) 전자식 나침반과 같은 자기 센서(12)를 더 포함한다. 자기 센서(12)(전자식 나침반)가 위치뿐만 아니라, 요, 피치, 및 롤 각속도들을 센싱하기에 적절하기는 하지만, 주로 자기 센서(12)는 x-축 및 y-축 센싱을 이용하여 요 회전을 검출하기 위해 사용된다.
메사추세츠 앤도버 소재의 Memsic, Inc.에 양도되고 그 전체 내용이 본 명세서에 포함되는 미국 특허출원 제60/906,100호(Motion and Attitude Sensing for Portable Electronic Devices)는 신규한 3-축 자기 센싱 장치(12)를 개시한다. 자기-저항 센서(12)는 일반적으로 휘트스톤 브리지(Wheatstone Bridge)로 구성되는 퍼멀로이(예를 들어, NiFe 자기 물질)의 다수의 얇은 스트립들(예를 들어, 네 개)을 포함한다. 동작 동안, 인가된 자기장에서의 모든 변화들은 퍼멀로이 스트립들의 저항에서의 대응하는 변화에 의해 수반된다. 결과적으로, 각각의 센서 축에 대한 출력의 크기는 각각의 센싱 축을 따른 자기장의 강도의 직접 측정이다.
3-축 자기 센서(14)에 의해 취해진 측정된 값들은 파라미터들 Mx, My, Mz에 의해 표현되고, 이들은 각각 x-축, y-축, 및 z-축 주변의 자기장 강도에 대응한다. 2-축 가속도계(12)에 의해 취해진 측정된 값들은 파라미터들 Ax 및 Ay에 의해 표현되고, 이들은 x-축 및 y-축의 방향에서의 가속도에 대응한다.
물체(50)의 피치 각(Φ)은 다음 식을 이용하여 계산될 수 있다:
Figure pct00001
여기서 "g"는 32.2 feet/sec2(또는 9.8 m/sec2)의 중력 가속도이다.
물체(50)의 롤 각도(θ)는 다음 식을 이용하여 계산될 수 있다:
Figure pct00002
지구의 극축에 관한 진행 방향(방위)에 대응하는, 물체의 요 각도(α)는 다음 식을 이용하여 계산될 수 있다:
Figure pct00003
여기서,
Figure pct00004
그리고
Figure pct00005
이다.
여기서, Mxh는 수평 평면(52)에서의 x-축에 대한 자기장 강도를 지칭하고 Myh는 수평 평면에서의 y-축에 대한 자기장 강도를 지칭한다.
도 1을 참조하면, 물체(50)의 3-차원 자세가 변경될 때, 즉, 물체(50)가 x-축, y-축, 및 z-축 중 하나 이상에 대한 회전을 겪는 경우, 자기 센서(12)는 각각의 축에 대해 자기장 강도 신호들 Mx, My, Mz를 생성하고, 관성 센서(14)는 x-축 및 y-축에 대한 가속도 신호들 Ax 및 Ay를 생성한다. 이러한 신호들은 아날로그 또는 디지털 신호들일 수 있다.
필드 강도 및 가속도 파라미터들, Mx, My, Mz, Ax, 및 Ay를 계산하기 위한 데이터 신호들은 신호 처리 장치(18)로 제공된다. 신호 처리 장치(18)는 센서들(12 및/또는 14)의 하나 또는 모두로 통합될 수 있거나, 대안으로, 장치(10) 내의 별도의 구조일 수 있다.
신호-대-잡음 비(SNR)을 개선하기 위하여, 관성 센싱 장치(14) 및/또는 자기 센싱 장치(12)로부터의 데이터 신호들은 저역 필터(21)를 통해 통과될 수 있다. 추가로 또는 대안으로, SNR을 개선하기 위하여, 하나의 2-축 가속도계(14)를 사용하는 대신에, 한 쌍의 2-축 가속도계들(14)이 이들이 대향 방향으로 배향되도록, 다시 말해, 하나의 가속도계(14)는 물체(50)의 전방-기미(forward-aft) 축 상에 장착되고 다른 가속도계(14)는 물체(50)의 후방-기미 축 상에 장착되도록, 물체(50)에 수직으로 장착될 수 있다. 이 배열을 이용하여, 가속도계들의 쌍으로부터의 출력은 노이즈의 효과를 추가로 감소시키면서 두 배의 크기를 갖는 신호를 생성할 것이다.
만약 파라미터 신호들이 아날로그 신호들이라면, 신호 처리 장치(18)는 아날로그 대 디지털(A/D) 컨버터(13)를 추가로 포함할 수 있다. 신호들이 디지털 형태이면, 이들은 데이터 처리 유닛을 이용하여 필요에 따라 처리될 수 있다.
이미징 장치
이미징 장치(16) 및 이미지 처리 장치(11)는 장치(10) 및 시스템(20)의 이미지 처리부(17)로 통합되어, 이동되는 거리(D1 ->n) 및 이동 속도(R)를 계산하는 데 사용하기 위한 이미지 데이터 신호들을 생성한다. 이미징 장치(16)는 미리결정된 고정된 속도로 다수의 디지털 이미지 신호들을 생성 및 송신하도록 구성되고 배열된다. 이미지 데이터 신호들은 적어도 두 개의 구별가능한 치수(dimension)들, 예를 들어, 스케일링될 수 있는 길이, 폭, 및/또는 높이를 가지는 검출가능한 "가장 중요한 피쳐(most significant feature)"를 포함해야 한다. 예를 들어, 가장 중요한 피쳐는 인공 구조물, 전신주, 나무, 암석 노출지(rock outcrop), 등일 수 있다.
이미징 장치(16)는 이미지들 사이에 미리결정된 속도, 예를 들어, 초당 300,000 프레임 또는 약 0.33 msec로 이미지들을 획득할 수 있고, 이미지 처리 장치(19)로의 송신을 위한 디지털 이미지 데이터 신호를 즉각적으로 준비할 수 있는 디지털 카메라 또는 임의의 유사한, 작고 가벼운 디지털 이미징 유닛일 수 있다.
도 3에 도시된 것처럼, 모션 센서들(12 및 14) 및 이미징 장치(16)는 신호 처리 장치(18), 이미지 처리 장치(11), 및 선택적으로, 메인 제어기(25)를 하우징하도록 추가로 구성되고 배열되는 단일 시스템(20) 내에 구현될 수 있다.
신호 및 이미지 처리 장치들 및 메인 제어기
전술한 것처럼, 신호 처리 장치(18), 이미지 처리 장치(11), 및 (선택적인) 메인 제어기(25)의 각각은 별도의 장치들일 수 있거나 상기 장치들 중 둘 이상이 단일 유닛으로 통합될 수 있다. 본 발명을 기재하는 데 있어 간명함을 위하여, 예시적인 시스템(20)의 신호 처리 장치(18), 이미지 처리 장치(11), 및 메인 제어기(25)는 별도의 장치들인 것으로 가정된다.
신호 처리 장치(18), 이미지 처리 장치(11), 및 (선택적인) 메인 제어기(25)의 각각은 휘발성 메모리(랜덤 액세스 메모리), 비휘발성 메모리(리드 온리 메모리), 및 하드웨어 또는 소프트웨어 기반 애플리케이션들을 실행하도록 적응되는 프로세서 또는 마이크로프로세서, 드라이버 프로그램들, 알고리즘들, 등을 포함할 수 있다. 애플리케이션들, 드라이버 프로그램들, 알고리즘들, 등(이후, 집합적으로 "애플리케이션들")은 비휘발성 메모리에 저장될 수 있고 휘발성 메모리 상에서 실행될 수 있다. 이러한 애플리케이션들의 설명을 위한 예들은, 아날로그 및/또는 디지털 데이터 신호들을 처리, 송신, 및 저장; 이러한 데이터 신호들을 사용하여 이동되는 거리 및/또는 진행 방향(방위)을 계산; 및/또는 경로-맵 디스플레이를 생성하기 위하여, 처리 장치 상에서 또는 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 기계어 또는 명령어로 이들 원(raw) 데이터 신호 또는 계산된 데이터 신호를 변환하는 애플리케이션들을 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로, 데이터 처리부(19)는 식 1 내지 3 및 각각 자기 센서들(12) 및 관성 센서들(14)로부터의 필드 강도 및 가속도 파라미터 데이터를 이용하여 요(α), 즉, 진행 방향(방위)을 계산하기 위하여 적어도 하나의 데이터 처리 애플리케이션을 실행 또는 구동하도록 적응된다. 계산된 요(α) 값(들)은 이후에 이미지 처리 장치(11) 및/또는 (선택적으로) 메인 제어기(25)로 송신된다. 대안으로, 데이터 처리부(19)는 이미지 처리 장치(11) 및/또는 메인 제어기(25)로 송신하기 위한 데이터 신호들을 생성하기만 하는 적어도 하나의 애플리케이션을 실행 또는 구동하도록 적응되며, 여기서 요는 식 1 내지 3 및 자기 센서들(12)로부터의 자기장 강도 신호 및 관성 센서들(14)로부터의 가속도 신호 데이터를 이용하여 계산된다.
이미지 처리부(17)와 관련하여, 이미징 장치(16)에 의해 취해진 이미지 데이터 신호들은 이미지 처리 장치(11)로 송신되고, 이미지 처리 장치(11)는 이하에 더 자세히 논의되는 축소 기술들을 이용하여 물체(50)의 이동 속도(R) 및 물체에 의해 이동된 거리(D1 ->n)를 계산하기 위하여 적어도 하나의 애플리케이션을 실행 또는 구동하도록 적응된다. 이미지 처리 장치(11)는 이들 계산된 이동 속도(R) 및 이동 거리(D1 ->n) 데이터 신호들을 신호 처리 장치(18) 및/또는 (선택적으로) 메인 제어기(25)로 추가로 송신한다.
이미지 처리부(17)의 적어도 하나의 이미지 처리 애플리케이션은 가장 중요한 피쳐, 예를 들어 제1 이미지(I1) 내의 자연 또는 인공 물체(이는 이후의 이미지들(In)에도 공통되며, 여기서 n은 양의 정수이다)를 식별하도록 적응될 수 있다. 예를 들어, 가장 중요한 피쳐는 인공 구조물, 전신주, 나무, 암석 노출지 등일 수 있다.
이미지 처리부(17)는 두 이미지들에 공통되는 가장 중요한 피쳐의 적어도 하나의 치수, 예를 들어, 길이, 폭, 및/또는 높이를 임의의 두 개의 이미지들, 예를 들어, 이미지 I1 및 이미지 In에 대해 결정하도록 추가로 적응된다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 두 이미지들에서 측정된 공통된 가장 중요한 피쳐의 치수(들)를 이용하여, 이미지 처리부(17)는 무차원의(dimensionless) 축소수(demagnification number, △MAG)를 계산하도록 적응된다. 예를 들어, 축소수(△MAG)는 당업자에게 직관적인 렌즈 이미징 원리들 및 삼각 관계들을 포함하는 지능형 알고리즘을 이용함으로써 획득될 수 있다. 또한, 이미지 처리부(17)는 연혁 데이터를 이용하고 연구실 또는 필드 실험 및 교정을 통해 축소수(△MAG)를 수정하도록 적응될 수 있다.
일단 이미지 처리부(17)가 축소수(△MAG)를 계산했다면, 시간 T1에서 취해진 이미지 I1과 시간 Tn에서 취해진 이미지 In 사이의 거리 D1 ->n 및 이동의 속도(R)가 계산될 수 있다. 계산된 이동된 거리(D1 ->n) 및 이동의 속도(R)는 그 후 신호 처리 장치(18) 및/또는 (선택적으로) 메인 제어기(25)로 송신될 수 있다. 대안으로, 이미지 처리부(17)는 신호 처리 장치(18) 및/또는 (선택적으로) 메인 제어기(25)로 원 신호 데이터의 송신을 위한 데이터 신호들을 생성하기 위하여 적어도 하나의 애플리케이션을 실행 또는 구동하도록 적응되며, 이동 속도(R) 및 이동되는 거리(D1 ->n)가 후속하여 계산된다.
이미지 처리부(17) 및 신호 처리부(19)로부터의 데이터 신호들이 개별적이고 구분되는 메인 제어기(25)로 송신될 때, 메인 제어기(25)는 진행 방향(방위) 데이터를 각각의 이동 속도(R) 및 각각의 이동되는 거리(D1 ->n) 데이터와 일체화시키도록 적응된다. 일체화되는 시간 T1에서 취해진 이미지 I1과 시간 Tn에서 취해진 이미지 In 사이의 거리(D1 ->n) 및 진행 방향(방위) 데이터는 그 후 이동하고 있거나 정지한 물체(50)의 위치 및 경로-맵을 생성하거나 그래픽으로 플로팅 및/또는 디스플레이하는 데 사용하기 위한 신호들로 컨버팅되거나 변환될 수 있다.
방법
진행 방향(방위) 및 이동되는 거리를 센싱 및 계산하며, 위치 및 경로-맵 데이터를 획득, 컴퓨팅, 및 디스플레이하기 위한 장치들 및 시스템들이 기재되어 왔지만, 진행 방향(방위) 및 진행 방향(방위)에서의 변화들을 계산; 진행 방향(방위)을 따르면서 이동되는 거리 및 이동의 속도를 결정; 및 그래픽적 위치 및 경로-맵을 생성 및 디스플레이하도록 적응되는 장치, 예를 들어, 휴대용 전자 장치상에서 실행가능한 애플리케이션 프로그램으로의 입력 신호들을 생성하기 위한 방법들이 이제 기재될 것이다. 예시적인 방법들의 흐름도가 도 6에 도시된다.
방법은 2-축 또는 3-축 가속도계, 3-축 자기장 센서, 및 자동차에 장착가능하거나 사람이 운반할 수 있는 시스템으로 일체화된 이미징 장치를 사용한다. 2-축 또는 3-축 가속도계, 및 3-축 자기장 센서(예를 들어, 전자식 나침반)는 각각 신호들의 제1 세트 및 신호들의 제2 세트를 생성하도록 적응되는(단계 1A) 한편, 이미징 장치는 신호들의 제3 세트를 생성하도록 적응된다(단계 1B).
2-축 또는 3-축 가속도계에 의해 생성되는 신호들의 제1 세트는, 장치의 관성 자세에서의 변화들에 비례하는, 적어도 x-방향 및 y-방향에서의 가속도들 및/또는 가속도에서의 변화들 Ax, Ay에 대응한다. 비록 가속도들 및/또는 가속도에서의 변화들이 x-방향 및 y-방향에 대해 기재되지만, 본 발명은 x-방향, y-방향, 및 z-방향에서의 가속도들 및/또는 가속도에서의 변화들에 대해서도 동일하게 작동한다. 3-축 자기장 센서에 의해 생성된 신호들의 제2 세트는 x-축, y-축, 및 z-축에 대한 자기장 강도 및/또는 자기장 강도들에서의 변화들 Mx, My, Mz에 대응한다. 이미징 장치에 의해 생성되는 신호들의 제3 세트는 미리결정된 속도, 예를 들어 초당 약 300,000 프레임들로 취해지는 다수의 실시간 이미지들에 대응한다.
생성된 신호들의 제1 세트 및 제2 세트는 그 후 이들이 처리되는(단계 2A) 신호 처리 장치로 송신된다. 신호 처리는, 제한 없이, 아날로그 신호들을 디지털 신호들로 변환하는 것 및/또는 SNR을 감소시키기 위해 신호들을 필터링하는 것을 포함한다.
일단 생성된 신호들의 제1 세트 및 제2 세트에 대한 디지털 신호들이 처리되면(단계 2A), 신호 처리 장치 또는, 대안으로, 메인 제어기는 신호들을 이용하여 시스템의 진행 방향(방위)의 측정치인 요(yaw) 및/또는 이에 대한 변화들을 계산한다(단계 3A). 시스템이 시스템의 관성 축들 중 하나 이상을 중심으로 회전될 때, 가속도들 및 자기장 강도들 중 일부 또는 모두는 변화될 것이고, 이는, 관련 부분에서, 요의 변화들로 변환된다.
단계 1A 내지 단계 3A 중 하나 이상 이후에, 신호 데이터의 연속된 제1 세트 및 제2 세트에서의 변화들(△M 및/또는 △A)은, 상기 변화들이 충분히 인식가능한지 아닌지, 다시 말해, 상기 변화들이 단순한 유동(wandering)이 아니라 진행 방향(방위)에서의 변화를 내포할 만큼 요 계산을 충분히 변화시키는지 아닌지 여부를 확인하도록 판별될 수 있다(단계 4A). 이 단계(단계 4A)는, 그 중에서도, 송신되는 신호들의 제1 세트 및 제2 세트의 수, 송신되는 데이터에 대해 수행되는 필터링의 양, 및 수행되는 계산의 회수를 최소화하도록 동작할 것이다.
계산된 요는 그 후 시스템 또는, 대안으로, 상기 시스템과 통신하는 국부 또는 원격 처리 장치 상에서 실행되고 있거나 이들에 의해 실행가능한 애플리케이션 프로그램과 호환가능한 입력 신호들로 변환된다(단계 5A). 이들 변환된 신호들은 신호 처리 장치, 이미지 처리 장치, 및 메인 제어기 중 하나 이상에 의해 사용될 수 있고, 여기서 요(α) 각도 및 이동되는 거리(D1 ->n)는 시간 Tn에서 병합되어 경로-맵의 레그(leg) 또는 경로-맵의 레그의 일부분을 제공한다. 보다 구체적으로, 계산된 요(α)는 기계어 입력 신호들로 변환되어(단계 5A) 애플리케이션 프로그램 상에서의 동작을 변화시킨다.
단계 1A 내지 단계 5A가 연속적으로 수행되는 한편, 이와 동시에 또는 실질적으로 동시에, 신호들의 제3 세트, 예를 들어, 디지털 이미지 신호들이 이미징 장치에 의해 생성되고 있다(단계 1B). 축소수(△MAG), 이동의 속도(R), 및 이동되는 거리(D1 ->n)를 계산하기 위해 송신, 필터링, 및 사용되고 있는 이미지 데이터의 양을 감소시키기 위하여, 장치 및 시스템은 n의 샘플링 주기(여기서 n은 샘플링 이미지들 사이의 프레임들의 수를 나타내는 양의 정수로서, 예를 들어 100, 1000, 등임)를 이용하여 송신, 필터링, 및/또는 계산을 수행하도록 적응될 수 있다.
예시적인 목적만을 위하여, 샘플링 클록이 n=1로 세트(또는 리세트)된 후, 신호들의 제3 세트에 대응하는 이미지 신호 데이터가 다음의 100번째 이미지까지 축소수(△MAG) 등을 계산하는 데 있어서 송신, 필터링 및/또는 사용되지 않도록, 도 6에서의 n은 100과 같은 것으로 도시된다. 도 6은 자기장 강도(ΔM) 및/또는 가속도(ΔA)에서의 인식가능한 변화들에 의해 입증되는 진행 방향(방위)에서의 인식가능한 변화의 발생시에 샘플링 클록이 세트(또는 리세트)될 수 있음을 추가로 보여준다. 따라서, 샘플링 클록은 인위적으로 또는 특정 이벤트의 발생시에 세트 또는 리세트 된다.
이미지 신호 데이터는 그 후 신호 데이터가 처리될 수 있는 이미지 처리 장치로 송신된다(단계 2B). 디지털 이미지 데이터 신호들의 이미지 처리는, 제한 없이, SNR, 그레이-셰이딩(gray-shading), 등을 감소시키기 위하여 신호들을 필터링하는 것을 포함한다.
생성된 신호들의 제3 세트에 대한 이미지 신호 데이터가 처리되면(단계 2B), 이미지 처리 장치 또는, 대안으로 이미지 처리 장치에 결합된 메인 제어기는, 먼저 연속된 이미지들에서, 이미지 신호들의 각각에 공통되는 가장 중요한 피쳐를 식별한다. 예를 들어, 이미지에서의 가장 중요한 피쳐는 자연 물체(예, 구조물 또는 전신주) 또는 인공 구조물(예, 암석 노출지 또는 나무)일 수 있다. 연속된 이미지들에 공통되는 가장 중요한 피쳐를 식별한 후, 이미지 처리 장치는 가장 중요한 물체의 치수들 및 샘플 시간들 사이의 경과된 시간 중 적어도 하나를 사용하여 축소수(△MAG)를 계산한다(단계 3B). 축소수(△MAG)는 이미지 장치가 가장 중요한 피쳐에 더 가깝게 이동됨에 따라 귀결되는 무차원(dimensionless) 값이다. 이후에, 이미지 처리 장치는 축소수(△MAG)를 사용하여 샘플 시간 T1 및 샘플 시간 Tn 사이의 이동된 거리(D1 ->n) 및 이동의 속도(R)를 역산(back-calculate)한다(단계 4B).
축소는 도 4b 및 도 5에서 개념적이고 도식적으로 도시된다. 도 5에 도시된 다이어그램은 시스템이 수동으로 운반되는 것을 보여준다. 새로운 클록의 제1 시간 간격에 대응하는 샘플 시간 T1에서, 이미징 장치는 제1 진행 방향(방위)(85)과 상관될 수 있는 제1 이미지 H1을 기록한다. 시스템이 제1 진행 방향(방위)(85)으로 및/또는 제1 진행 방향(방위)의 수 도(a few degrees) 이내에서(예, ± 5도) 이동하는 한 그리고 이동하는 동안, 이미지 처리 장치 또는 메인 제어기는 인공 구조물(80)을 가장 중요한 피쳐로서 식별하도록 적응된다. 샘플 시간 T1에서, 인공 구조물(80)은 제1 이미지 H1을 생성할 것이다.
이미징 장치 및 시스템이 시간 Tn에서 인공 구조물(80)에 더 가까이 이동함에 따라, 각각의 이미지 Hn의 치수들 중 적어도 하나는 제1 이미지 H1에 관하여 증가할 것이다. 두 이미지 H1 및 Hn 사이의 치수(들)에서의 변화(들)는 스케일링되거나 달리 측정될 수 있다. 이러한 치수에서의 증가는 축소(△MAG)에 대응하며, 이는 도 4b에서 길이 및 높이 모두에서의 변화로서 그래픽적으로 도시되어 있다.
전술한 것처럼, 장치 또는 시스템 진행 방향(방위)이 제1 진행 방향(방위)(85)으로부터 충분히 변할 때, 계산된 요에서의 변화 및/또는 자기장 강도 및/또는 가속도에서의 인식가능한 변화들은 샘플 클록을 n=1로 자동으로 세트 또는 리세트할 수 있다. 각각의 새로운 샘플 클록을 이용하여, 이미지 처리 장치 또는, 대안으로, 메인 제어기는, 연속된 이미지들에 공통된 가장 중요힌 피쳐(예, 나무(90))를 식별하는 것을 계속할 것이다. 이미지 처리 장치 또는 메인 제어기는 다시 시간적으로-이격된 이미지 데이터 신호들을 이용하여 이미지 내의 가장 중요한 피쳐의 축소수(△MAG)를 계산한다(단계 3B). 이미지 처리 장치는 축소수(△MAG)를 이용하여 샘플 시간 Tn 및 샘플 시간 Tm 사이에 이동되는 거리(Dn ->m)를 추가로 계산하며, 여기서 m은 양의 정수이다.
계산된 이동되는 거리(D1 ->n 또는 Dn ->m) 및 이동의 속도(R)는 그 후 시스템 및/또는, 대안으로, 상기 시스템과 통신하는 국부 또는 원격 처리 장치 상에서 실행되고 있거나 이들에 의해 실행가능한 위치 및 경로-맵 생성 애플리케이션 프로그램과 호환가능한 입력 신호들로 변환된다(단계 5B). 특히, 위치 및 경로-맵 생성 애플리케이션과 관련하여, 샘플 시간들(D1 ->n) 사이에 이동되는 거리 및 이동의 속도(R)는 입력 신호들로 변환되고, 이러한 입력 신호들은 적절한 진행 방향(방위) 신호들과 매칭된다. 결과적으로, 애플리케이션 프로그램은 이동의 각각의 레그에 의해 보여질 수 있는 적절한 그래픽 방식으로 연관된 진행 방향(방위) 및 이동되는 거리를, 누적적 방식 등으로, 디스플레이할 것이다(단계 6). 진행 방향(방위)에서의 변화들 및 이러한 진행 방향(방위)을 따라 이동되는 거리가 변환되고 애플리케이션 프로그램으로 입력될 때, 2-차원 또는 3-차원 디스플레이 이미지가 입력 신호들에 비례하여 조정된다.
본 발명의 응용은, 그러나, 휴대용 장치들로 제한되지 않는다. 사실, 본 발명은 휴대용이든 아니든 인간-기계, 즉 사용자 인터페이스를 갖는 임의의 전자 장치에 적용가능하다.
본 발명이 자동차 또는 수동 우송과 관련하여 기재되었지만, 본 발명은 이에 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 예를 들어 "차량"은 바다- 또는 대양-이동 선박, 비행기, 우주선, 로켓, 미사일, 위성, 디지털 카메라, 등일 수 있다. 당업자는 전술한 장치, 시스템, 및 방법에 대한 변화들 및 이들의 수정을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범위 및 사상에 의한 것을 제외하고는 제한되는 것으로 간주되지 않아야 한다.

Claims (19)

  1. 위치 및 경로-맵을 디스플레이하기 위한 위치 및 경로-맵 데이터를 생성하기 위한 장치로서,
    물체의 자세(attitude)에 관한 다수의 제1 데이터 신호들을 생성하기 위한 센서들의 제1 세트;
    상기 물체의 상기 자세에 관한 다수의 제2 데이터 신호들을 생성하기 위한 센서들의 제2 세트;
    이미징 장치의 적어도 두 개의 이미지들에 배치되는 가장 중요한 피쳐(most significant feature)를 포함하는 다수의 제3 데이터 신호들을 생성하기 위한 이미징 장치; 및
    상기 다수의 제1 데이터 신호들 및 상기 다수의 제2 데이터 신호들을 이용하여 상기 장치의 진행 방향(방위)을 계산하고; 상기 다수의 제3 데이터 신호들을 이용하여 상기 진행 방향을 따라 이동되는 거리를 계산하고; 상기 계산된 진행 방향 및 계산된 이동되는 거리를 2-차원 또는 3-차원 시스템상에 시각적 디스플레이하기 위한 경로-맵의 레그(leg) 또는 레그의 일부로 변환하도록 적응되는 적어도 하나의 처리 장치
    를 포함하는,
    위치 및 경로-맵 데이터를 생성하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서들의 제1 세트는 세 개의 직교 축들에 대한 자기장 강도에 대응하는 제1 데이터 신호들을 생성하도록 구성되고 배열되는 자기 센서들의 세트를 포함하는,
    위치 및 경로-맵 데이터를 생성하기 위한 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서들의 제2 세트는 두 개 또는 세 개의 직교 축들을 따르는 가속도들에 대응하는 제2 데이터 신호들을 생성하도록 구성되고 배열되는 관성 센서들의 세트를 포함하는,
    위치 및 경로-맵 데이터를 생성하기 위한 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미징 장치는 미리결정된, 고정된 주파수에서 제3 이미지 데이터 신호들을 생성하도록 구성되고 배열되는,
    위치 및 경로-맵 데이터를 생성하기 위한 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 처리 장치는:
    상기 센서들의 제1 세트 및 제2 세트에 전기적으로 결합되는 신호 처리 장치; 및
    상기 이미징 장치 및 상기 신호 처리 장치에 전기적으로 결합되는 이미지 처리 장치
    를 포함하는,
    위치 및 경로-맵 데이터를 생성하기 위한 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 처리 장치는 상기 신호 처리 장치 및 상기 이미지 처리 장치의 각각에 전기적으로 결합되는 메인 제어기를 더 포함하는,
    위치 및 경로-맵 데이터를 생성하기 위한 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서들의 제1 세트는 3-축 전자 나침반을 포함하는,
    위치 및 경로-맵 데이터를 생성하기 위한 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서들의 제2 세트는 2-축 또는 3-축 가속도계(accelerometer)를 포함하는,
    위치 및 경로-맵 데이터를 생성하기 위한 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 처리 장치는 식
    Figure pct00006

    을 이용하여 진행 방향(α)을 계산하고,
    여기서,
    Figure pct00007
    이고,
    Figure pct00008
    이며,
    Mxh는 수평 평면에서의 x-축에 대한 자기장 강도를 지칭하고; Myh는 상기 수평 평면에서의 y-축에 대한 자기장 강도를 지칭하고; θ(세타)는 상기 물체의 롤(roll)이고 φ(파이)는 상기 물체의 피치인,
    위치 및 경로-맵 데이터를 생성하기 위한 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 처리 장치는 상기 가장 중요한 피쳐의 제1 이미지 및 상기 가장 중요한 피쳐의 보다 큰 제2 이미지의 적어도 하나의 치수 사이의 관계를 이용하여 축소수(demagnification number)를 먼저 계산함으로써 상기 이동되는 거리를 계산하는,
    위치 및 경로-맵 데이터를 생성하기 위한 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 처리 장치는 상기 계산된 진행 방향 및 상기 계산된 이동되는 거리를 레그 벡터(leg vector) 또는 레그 벡터의 일부로 변환하는,
    위치 및 경로-맵 데이터를 생성하기 위한 장치.
  12. 장치 또는 시스템 상에 위치 및 경로-맵을 생성하고 디스플레이하기 위한 데이터를 제공하는 방법으로서,
    물체의 자세에 관한 다수의 제1 데이터 신호들을 생성하는 단계;
    상기 물체의 상기 자세에 관한 다수의 제2 데이터 신호들을 생성하는 단계;
    이미징 장치의 적어도 두 개의 이미지들에서 나타나는 가장 중요한 피쳐를 포함하는 다수의 제3 데이터 신호들을 생성하는 단계;
    상기 다수의 제1 데이터 신호들 및 상기 다수의 제2 데이터 신호들을 이용하여 진행 방향(방위)을 계산하는 단계;
    상기 다수의 제3 데이터 신호들을 이용하여 상기 진행 방향을 따라 이동되는 거리를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 진행 방향 및 계산된 이동되는 거리를 상기 장치 또는 시스템상에 시각적 디스플레이하기 위한 경로-맵의 레그 또는 레그의 일부로 변환하는 단계
    를 포함하는,
    장치 또는 시스템 상에 위치 및 경로-맵을 생성하고 디스플레이하기 위한 데이터를 제공하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 데이터 신호들을 생성하는 단계는 자기 센서들을 이용하여 세 개의 직교 축들에 대한 자기장 강도에 대응하는 데이터 신호들을 생성하는 단계를 포함하는,
    장치 또는 시스템 상에 위치 및 경로-맵을 생성하고 디스플레이하기 위한 데이터를 제공하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2 데이터 신호들을 생성하는 단계는 관성 센서들을 이용하여 두 개 또는 세 개의 직교 축들을 따르는 가속도들에 대응하는 신호들을 생성하는 단계를 포함하는,
    장치 또는 시스템 상에 위치 및 경로-맵을 생성하고 디스플레이하기 위한 데이터를 제공하는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제3 이미지 데이터 신호들을 생성하는 단계는 미리결정된, 고정된 주파수에서 발생하는,
    장치 또는 시스템 상에 위치 및 경로-맵을 생성하고 디스플레이하기 위한 데이터를 제공하는 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 진행 방향(α)은 식:
    Figure pct00009

    을 이용하여 계산되고,
    여기서,
    Figure pct00010
    이고,
    Figure pct00011
    이며,
    Mxh는 수평 평면에서의 x-축에 대한 자기장 강도를 지칭하고; Myh는 상기 수평 평면에서의 y-축에 대한 자기장 강도를 지칭하고; θ(세타)는 상기 물체의 롤(roll)이고 φ(파이)는 상기 물체의 피치인,
    장치 또는 시스템 상에 위치 및 경로-맵을 생성하고 디스플레이하기 위한 데이터를 제공하는 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 이동되는 거리를 계산하는 단계는:
    연속된 이미지들에 공통되는 가장 중요한 이미지를 식별하는 단계; 및
    상기 가장 중요한 피쳐의 제1 이미지 및 상기 가장 중요한 피쳐의 보다 큰 제2 이미지의 적어도 하나의 치수 사이의 관계를 이용하여 축소수를 계산하는 단계
    를 포함하는,
    장치 또는 시스템 상에 위치 및 경로-맵을 생성하고 디스플레이하기 위한 데이터를 제공하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    진행 방향(방위), 자기장 강도, 및 가속도 중 적어도 하나에서 인식가능한 변화가 발생하는 때를 결정하는 단계;
    연속된 이미지들에 공통되는 제2의 가장 중요한 이미지를 식별하는 단계; 및
    상기 제2의 가장 중요한 피쳐의 제1 이미지 및 상기 제2의 가장 중요한 피쳐의 보다 큰 제2 이미지의 적어도 하나의 치수 사이의 관계를 이용하여 이후의 축소수를 계산하는 단계
    를 더 포함하는,
    장치 또는 시스템 상에 위치 및 경로-맵을 생성하고 디스플레이하기 위한 데이터를 제공하는 방법.
  19. 위치 및 경로-맵 데이터를 디스플레이하기 위한 시스템으로서,
    물체의 자세에 관한 다수의 제1 데이터 신호들을 생성하기 위한 센서들의 제1 세트;
    상기 물체의 상기 자세에 관한 다수의 제2 데이터 신호들을 생성하기 위한 센서들의 제2 세트;
    이미징 장치의 적어도 두 개의 이미지들에 배치되는 가장 중요한 피쳐를 포함하는 다수의 제3 데이터 신호들을 생성하기 위한 이미징 장치;
    상기 다수의 제1 데이터 신호들 및 상기 다수의 제2 데이터 신호들을 이용하여 상기 장치의 진행 방향(방위)을 계산하도록 적응되는 제1 처리 장치;
    상기 다수의 제3 데이터 신호들을 이용하여 상기 진행 방향을 따라 이동되는 거리를 계산하도록 적응되는 제2 처리 장치;
    상기 계산된 진행 방향 및 상기 계산된 이동되는 거리를 경로-맵의 레그 또는 레그의 일부로 변환하도록 적응되는 제3 처리 장치; 및
    상기 레그 또는 레그 일부를 디스플레이하기 위한 2-차원 또는 3-차원 디스플레이 스크린
    을 포함하는,
    위치 및 경로-맵 데이터를 디스플레이하기 위한 시스템.
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