KR20110118934A - 적외선을 이용해서 위치 및 방향을 추정하는 시스템 및 방법 - Google Patents

적외선을 이용해서 위치 및 방향을 추정하는 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20110118934A
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Abstract

적외선을 이용해서 위치 및 방향을 추정하는 시스템 및 방법이 제공된다. 일 측면에 따른 위치 및 방향 추정 시스템은 수광부들 각각에서 수광하는 광 조사부들 각각에서 조사한 조사광의 세기를 측정하고, 상기 측정한 조사광의 거리에 따라 달라지는 세기와 수광 지향 특성 및 발광 지향 특성을 이용해서 원격 장치의 위치와 방향을 추정한다.

Description

적외선을 이용해서 위치 및 방향을 추정하는 시스템 및 방법{System and Method for estimating position and orientation using infrared light}
기술분야는 적외선을 이용해서 위치 및 방향을 추정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 적외선 신호의 지향 방향에 따른 수발광 신호 감쇄 특성을 이용해서 대상의 위치와 방향을 동시에 추정하는 모션 센싱 방법에 관한 것이다.
이동하는 물체 또는 대상의 3차원 위치와 방향을 추정하는 기술은 종래 영화, Graphics/Animation 산업 등에서 고가/대형 모션 캡쳐 장비를 이용하여 3차원 공간 내 물체 및 인체, 동물 등의 움직임을 센싱 하는데 주로 활용되어 왔다.
하지만, 게임 산업 관련 CE(Consumer Electronics)향 모션 센싱 기술이 주목을 받기 시작하면서 저가/소형 모션 캡쳐를 통한 3차원 위치 및 방향 추정 방법이 많이 개발되었다.
공간에서 3D 위치를 추정하는 방법은 크게 카메라를 이용하는 방법과 적외선을 이용하는 방법, 관성 센서를 이용하는 방법으로 나눌 수 있다.
카메라를 이용하는 방법의 경우, 다수의 2D 카메라를 이용하여 카메라 영상 내 맺히는 마커/광원의 위치를 공간 상의 3차원 위치로 변환이 가능하다. 하지만 카메라 해상도 및 마커의 크기 등에 의해 정밀도가 좌우되어 고정밀 센싱이 어렵다.
초음파를 이용하는 방법의 경우, 초음파가 공기 중에서 음속(약 340m/s)으로 진행하는 것을 이용하여 초음파가 발신부로부터 수신부까지 도달한 시간(TOF; Time of Flight)을 측정하면 거리를 계산할 수 있다. 3개 이상의 동일 시점 거리 정보를 취득한 후 삼각 측량 기법 등의 방법을 통해 3차원 위치를 계산한다. 초음파의 경우 카메라와 같은 고가 장비에 비해 저가의 장비로 고정밀 센싱이 가능하다는 장점을 가진다. 하지만, 초음파는 음파간 간섭으로 인해 신호의 동시 발신이 어렵고, 공기 중 초음파 신호 감쇄 시간(3m 거리에서 약 100msec 소요)을 감안하면, 이동체에 대한 실시간 위치 추정이 어렵다는 한계점을 가지고 있다.
관성 센서의 경우, 가속도, 자이로 센서를 이용하여 취득되는 운동 및 중력가속도, 각속도를 이용하여 계산되는 운동 가속도 성분을 적분하여 3차원 위치를 추정할 수는 있다. 하지만, 시간이 지남에 따라 오차가 누적되어 짧은 시구간 이내에서만 위치 추정이 가능하고 장시간 위치 추정에는 적합하지 않다.
일 측면에 있어서, 조사광을 조사하는 1개 이상의 광 조사부를 포함하는 조사광 송신 장치와, 상기 조사광을 수광하는 1개 이상의 수광부을 포함하는 수광 장치와, 상기 조사광 송신 장치 혹은 상기 수광 장치를 포함하는 원격 장치 및 상기 수광부들 각각에서 수광하는 상기 조사광의 세기를 측정하고, 상기 조사광의 거리에 따라 달라지는 세기와 수광 지향 특성 및 발광 지향 특성을 이용해서 원격 장치의 위치와 방향을 추정하는 추정 장치를 포함하는 위치 및 방향을 추정하는 시스템이 제공된다.
이때, 상기 광 조사부가 1개이면 상기 수광부는 적어도 3개 이상으로 구성되고, 상기 광 조사부가 2개이면 상기 수광부는 적어도 2개 이상으로 구성되고, 상기 광 조사부가 3개 이상이면 상기 수광부는 적어도 1개 이상으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 조사광 송신 장치에 2개 이상의 상기 광 조사부가 포함된 경우, 상기 광 조사부들 각각의 지향 방향이 서로 다르고 상기 지향 방향들 간의 각도가 기설정된다.
이때, 상기 수광 장치에 2개 이상의 상기 수광부가 포함된 경우, 상기 수광부들 각각의 위치와 지향 방향은 기설정된다.
이때, 상기 조사광 송신 장치는 2개 이상의 상기 광 조사부를 포함하는 경우, 상기 광 조사부들이 순차적으로 상기 조사광을 조사하도록 하고, 상기 수광 장치는 상기 수광부들 각각을 통해 수광되는 상기 조사광들의 순서에 따라 상기 광 조사부들을 구분할 수 있다.
이때, 상기 조사광 송신 장치는 2개 이상의 상기 광 조사부를 포함하는 경우, 상기 조사광 송신 장치는 상기 조사광들을 송신하기에 앞서 동기신호를 송신해서 상기 수광 장치와 동기화할 수 있다.
이때, 상기 조사광 송신 장치는 2개 이상의 상기 광 조사부를 포함하는 경우, 상기 조사광 송신 장치는 포함하는 변조부를 이용해서 상기 광 조사부들 별로 서로 다른 주파수의 조사광들을 동시에 조사하고, 상기 수광 장치는 상기 수광부들 각각을 통해 수광되는 상기 서로 다른 주파수의 조사광들을 필터를 이용해서 분리해서 상기 광 조사부들을 구분할 수 있다.
이때, 상기 광 조사부는, 상기 조사광를 주변광 또는 노이즈에 강인한 기설정된 주파수로 조사할 수 있다.
이때, 상기 수광 지향 특성은, 상기 수광부에서 상기 조사광을 수광할 때의 지향 방향에 따라 수광되는 세기가 달라지는 특성이다.
이때, 상기 발광 지향 특성은, 상기 광 조사부에서 상기 조사광을 조사할 때의 지향 방향에 따라 수광되는 세기가 달라지는 특성이다.
이때, 상기 추정 장치는, 상기 광 조사부의 개수가 1개이고, 상기 수광부의 개수가 3개 이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향이 모두 고정된 경우, 또는, 상기 광 조사부의 개수가 3개이고, 상기 수광부의 개수가 1개이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향이 모두 고정된 경우, 상기 원격 장치의 3차원 위치를 추정할 수 있다.
이때, 상기 추정 장치는, 상기 광 조사부의 개수가 1개이고, 상기 수광부의 개수가 4개 이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll과 pitch가 고정된 경우, 또는, 상기 광 조사부의 개수가 4개이고, 상기 수광부의 개수가 1개 이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll과 pitch가 고정된 경우, 상기 원격 장치의 3차원 위치와 상기 원격 장치의 3축 방향 중 yaw를 추정할 수 있다.
이때, 상기 추정 장치는, 상기 광 조사부의 개수가 1개이고, 상기 수광부의 개수가 4개 이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll이 고정된 경우, 또는, 상기 광 조사부의 개수가 4개이고, 상기 수광부의 개수가 1개이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll이 고정된 경우, 상기 원격 장치의 2차원 평면상의 위치와 상기 원격 장치의 3축 방향 중에서 2차원 평면상의 방향인 pitch와 yaw를 추정할 수 있다.
이때, 상기 추정 장치는, 상기 광 조사부의 개수가 1개이고, 상기 수광부의 개수가 5개 이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll이 고정된 경우, 또는, 상기 광 조사부의 개수가 5개이고, 상기 수광부의 개수가 1개이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll이 고정된 경우, 상기 원격 장치의 3차원 위치와 상기 원격 장치의 3축 방향 중 pitch와 yaw를 추정할 수 있다.
이때, 상기 추정 장치는, 상기 광 조사부의 개수가 2개이고, 상기 수광부의 개수가 2개 이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll이 고정된 경우, 상기 원격 장치의 2차원 평면상의 위치와 상기 원격 장치의 3축 방향 중에서 2차원 평면상의 방향인 pitch와 yaw를 추정할 수 있다.
이때, 상기 추정 장치는, 상기 광 조사부의 개수가 2개 이상이고, 상기 수광부의 개수가 3개 이상인 경우, 또는, 상기 광 조사부의 개수가 3개 이상이고, 상기 수광부의 개수가 2개 이상인 경우, 상기 원격 장치의 3차원 위치와 상기 원격 장치의 3축 방향인 roll, pitch 및 yaw를 추정할 수 있다.
한편, 상기 1개 이상의 광 조사부 중 적어도 하나는, 전자 기기를 컨트롤하는 리모컨의 적외선 발신부이고, 상기 조사광 송신 장치는, 상기 원격 장치의 위치와 방향을 감지하기 위해 조사광을 조사하는 경우와 상기 전자 기기를 컨트롤하는 조사광을 조사하는 경우에, 서로 다른 코드로 인코딩하여 송신하고, 상기 수광 장치는, 상기 리모컨의 적외선 발신부로 동작 가능한 광 조사부의 조사광을 디코딩하여, 상기 원격 장치의 위치 및 방향을 계산하기 위한 상기 조사광으로 판단되는 경우에 수광한 상기 조사광을 상기 추정 장치로 제공할 수 있다.
일 측면에 있어서, 1개 이상의 광 조사부를 포함하는 조사광 송신 장치에서 조사광을 조사하는 단계와, 1개 이상의 수광부들 각각에서 상기 조사광을 수광하는 단계와, 상기 수광부들 각각에서 수광한 상기 조사광의 세기를 측정하는 단계 및 상기 측정한 조사광의 거리에 따라 달라지는 세기와 수광 지향 특성 및 발광 지향 특성을 이용해서 상기 조사광 송신 장치 혹은 상기 수광 장치를 포함하는 원격 장치의 위치와 방향을 추정하는 단계를 포함하는 위치 및 방향을 추정하는 방법이 제공된다.
이때, 상기 광 조사부가 1개이면 상기 수광부는 적어도 3개 이상으로 구성되고, 상기 광 조사부가 2개이면 상기 수광부는 적어도 2개 이상으로 구성되고, 상기 광 조사부가 3개 이상이면 상기 수광부는 적어도 1개 이상으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 조사광 송신 장치에 2개 이상의 상기 광 조사부가 포함된 경우, 상기 광 조사부들 각각의 지향 방향이 서로 다르고 상기 지향 방향들 간의 각도가 기설정된다.
이때, 상기 수광 장치에 2개 이상의 상기 수광부가 포함된 경우, 상기 수광부들 각각의 위치와 지향 방향은 기설정된다.
이때, 상기 조사광 송신 장치는 2개 이상의 상기 광 조사부를 포함하는 경우, 상기 조사광을 조사하는 단계는 상기 광 조사부들이 순차적으로 상기 조사광을 조사하도록 하고, 상기 조사광을 수광하는 단계는 수광되는 상기 조사광들의 순서에 따라 상기 광 조사부들을 구분할 수 있다.
이때, 상기 조사광 송신 장치는 2개 이상의 상기 광 조사부를 포함하는 경우, 상기 조사광을 조사하는 단계에 앞서 동기신호를 송신해서 상기 수광 장치와 동기화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 조사광 송신 장치는 2개 이상의 상기 광 조사부를 포함하는 경우, 상기 조사광을 조사하는 단계는 상기 광 조사부들을 통해 서로 다른 주파수의 조사광을 조사하고, 상기 조사광을 수광하는 단계는 상기 서로 다른 주파수를 이용해서 상기 조사광을 송신한 상기 광 조사부들을 구분할 수 있다.
이때, 상기 조사광을 조사하는 단계는, 상기 조사광를 주변광 또는 노이즈에 강인한 기설정된 주파수로 조사할 수 있다.
이때, 상기 수광 지향 특성은, 상기 광 조사부에서 상기 조사광을 수광할 때의 지향 방향에 따라 수광되는 세기가 달라지는 특성이다.
이때, 상기 발광 지향 특성은, 상기 광 조사부에서 상기 조사광을 조사할 때의 지향 방향에 따라 수광되는 세기가 달라지는 특성이다.
이때, 상기 위치와 방향을 추정하는 단계는, 상기 광 조사부의 개수가 1개이고, 상기 수광부의 개수가 3개 이 고, 상기 원격 장치의 3축의 방향이 모두 고정된 경우, 또는, 상기 광 조사부의 개수가 3개이고, 상기 수광부의 개수가 1개이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향이 모두 고정된 경우, 상기 원격 장치의 3차원 위치를 추정할 수 있다.
이때, 상기 위치와 방향을 추정하는 단계는, 상기 광 조사부의 개수가 1개이고, 상기 수광부의 개수가 4개 이 고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll과 pitch가 고정된 경우, 또는, 상기 광 조사부의 개수가 4개이고, 상기 수광부의 개수가 1개 이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll과 pitch가 고정된 경우, 상기 원격 장치의 3차원 위치와 상기 원격 장치의 3축 방향 중 yaw를 추정할 수 있다.
이때, 상기 위치와 방향을 추정하는 단계는, 상기 광 조사부의 개수가 1개이고, 상기 수광부의 개수가 4개 이 고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll이 고정된 경우, 또는, 상기 광 조사부의 개수가 4개이고, 상기 수광부의 개수가 1개이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll이 고정된 경우, 상기 원격 장치의 2차원 평면상의 위치와 상기 원격 장치의 3축 방향 중에서 2차원 평면상의 방향인 pitch와 yaw를 추정할 수 있다.
이때, 상기 위치와 방향을 추정하는 단계는, 상기 광 조사부의 개수가 1개이고, 상기 수광부의 개수가 5개 이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll이 고정된 경우, 또는, 상기 광 조사부의 개수가 5개이고, 상기 수광부의 개수가 1개이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll이 고정된 경우, 상기 원격 장치의 3차원 위치와 상기 원격 장치의 3축 방향 중 pitch와 yaw를 추정할 수 있다.
이때, 상기 위치와 방향을 추정하는 단계는, 상기 광 조사부의 개수가 2개이고, 상기 수광부의 개수가 2개 이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll이 고정된 경우, 상기 원격 장치의 2차원 평면상의 위치와 상기 원격 장치의 3축 방향 중에서 2차원 평면상의 방향인 pitch와 yaw를 추정할 수 있다.
이때, 상기 위치와 방향을 추정하는 단계는, 상기 광 조사부의 개수가 2개 이상이고, 상기 수광부의 개수가 3개 이상이인 경우, 또는, 상기 광 조사부의 개수가 3개 이상이고, 상기 수광부의 개수가 2개 이상인 경우, 상기 원격 장치의 3차원 위치와 상기 원격 장치의 3축 방향인 roll, pitch 및 yaw를 추정할 수 있다.
한편, 상기 1개 이상의 광 조사부 중 적어도 하나는, 전자 기기를 컨트롤하는 리모컨의 적외선 발신부로 동작 가능하고, 상기 조사광을 조사하는 단계는, 상기 원격 장치의 위치와 방향을 감지하기 위해 조사광을 조사하는 경우와 상기 전자 기기를 컨트롤하는 조사광을 조사하는 경우에, 서로 다른 코드로 인코딩하여 송신하고, 상기 조사광을 수광하는 단계는, 상기 리모컨의 적외선 발신부로 동작 가능한 광 조사부의 조사광을 디코딩하여, 상기 원격 장치의 위치 및 방향을 계산하기 위한 상기 조사광으로 판단되는 경우에 수광한 상기 조사광을 상기 추정 장치로 제공할 수 있다.
다른 측면에 있어서, 조사광을 조사하는 광 조사부를 2개 이상 포함하고, 상기 광 조사부들 각각의 지향 방향이 서로 다른 방향을 향하고, 상기 지향 방향들 간의 각도가 기설정된 각도로 구성되도록 상기 광 조사부들이 배치된 위치 및 방향을 추정하는 시스템의 조사광 송신 장치가 제공된다.
이때, 상기 광 조사부들이 순차적으로 상기 조사광을 조사하도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 광 조사부들 별로 서로 다른 주파수의 조사광을 조사하도록 상기 조사광을 변조하는 변조부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 서로 다른 주파수의 조사광들을 상기 광조사부들을 통해 순차적 또는 동시에 송신하도록 제어할 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 2개 이상의 광 조사부들로부터 서로 다른 지향방향을 가지는 조사광들을 수광하는 수광부를 2개 이상 포함하고, 상기 수광부들 각각의 위치와 지향 방향은 기설정된 위치 및 방향을 추정하는 시스템의 수광 장치가 제공된다.
이때, 상기 수광부들은, 상기 조사광들을 순차적으로 수신하고, 수신되는 순서에 따라 대응하는 광 조사부로 구분할 수 있다.
이때, 상기 수광부들은, 상기 조사광들이 각기 서로 다른 주파수로 변조된 경우 서로 다른 주파수의 상기 조사광들을 필터를 이용해서 분리해서 상기 광 조사부들을 구분할 수 있다.
수광부들 각각에서 광 조사부 별로 조사한 조사광의 세기를 측정하고, 상기 측정한 조사광의 거리에 따라 달라지는 세기와 수광 지향 특성 및 발광 지향 특성을 이용해서 원격 장치의 위치와 방향을 추정하는 적외선을 이용해서 위치 및 방향을 추정하는 시스템 및 방법에 관한 것으로, 위치 뿐 아니라 방향을 동시에 추정할 수 있으며 적외선 기반으로 해서 구현이 저렴하고 소형화가 가능하다.
도 1은 적외선 신호의 발광 지향 방향에 따라 적외선의 수광 세기가 달라지는 적외선의 발광 지향 특성을 도시한 도면,
도 2는 적외선 신호의 발광 지향 특성 및 수광 지향 특성을 도시한 도면,
도 3는 발광 지향 특성과 수광 지향 특성을 이용해서 원격 장치의 위치를 와 방향을 추정하는 시스템의 구성을 도시한 도면,
도 4은 광 조사부가 1개인 경우의 원격 장치의 차원 위치 및 방향을 추정하는 개략적인 시스템을 도시한 도면,
도 5는 광 조사부가 2개인 경우의 원격 장치의 위치 및 방향을 추정하는 개략적인 시스템을 도시한 도면,
도 6은 광 조사부가 2개인 경우 위치 및 방향을 추정하기 위한 계산시 필요한 파라메타를 표시한 도면,
도 7은 광 조사부가 1개인 경우 위치 및 방향을 추정하는 예를 도시한 흐름도,
도 8은 광 조사부가 2개인 경우 위치 및 방향을 추정하는 예를 도시한 흐름도 및,
도 9는 광 조사부가 2개인 경우 위치 및 방향을 추정하는 다른 예를 도시한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
적외선 신호는 광 조사부와 수광부 사이의 거리와 광 조사부의 지향 방향, 수광부의 지향 방향에 따라 그 측정 세기가 달라지는 특성을 가진다.
도 1은 적외선 신호의 발광 지향 방향에 따라 적외선의 수광 세기가 달라지는 적외선의 발광 지향 특성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면 적외선은 정해진 거리에서 적외선 신호의 지향 방향인 광 조사부의 방향각에 따라 적외선의 수광 세기가 달라지는 특성을 가진다. 도 1에서 Z축은 발광 적외선의 세기를 나타내고, X축과 Y축은 수광부에서 광 조사부를 측정하는 측정 각도를 나타낸다. 이하 설명에서 발광 지향 특성은 적외선 신호를 발광하는 지향 방향에 따라 수광 세기가 달라지는 적외선의 특성이다.
도 2는 적외선 신호의 발광 지향 특성 및 수광 지향 특성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면 A와 B의 수광 세기를 비교하면 알 수 있듯이 적외선 신호의 수광 세기는 발광 지향 방향각(θ)에 따라 달라진다. 또한, 적외선 신호의 수광 세기는 수광부에서 적외선 신호를 수광하는 방향인 수광 지향 방향각(ψ)에 따라서도 영향을 받는다. 이하 설명에서 수광 지향 특성은 적외선을 수광하는 지향 방향에 따라 수광 세기가 달라지는 적외선의 특성이다.
광 조사부와 수광부 사이의 거리에 따라 측정되는 신호의 세기는 아래 <수학식 1>과 같은 특성을 가진다.
Figure pat00001
여기서, I는 측정되는 신호의 세기이고, r은 광 조사부와 수광부 사이의 거리이다.
광 조사부의 지향 방향에 따라 측정되는 신호의 세기는 아래 <수학식 2>과 같은 특성을 가진다.
Figure pat00002
여기서, I는 측정되는 신호의 세기이고, κ는 광 조사부의 감쇄 특성을 나타내는 변수이고, θ는 광 조사부가 지향하는 방향각이다.
수광부의 지향 방향에 따라 측정되는 신호의 세기는 아래 <수학식 3>과 같은 특성을 가진다.
Figure pat00003
여기서, I는 측정되는 신호의 세기이고, λ는 수광부의 감쇄 특성을 나타내는 변수이고, ψ는 수광부가 지향하는 방향각이다.
그러면, 광 조사부와 수광부 사이의 거리와 광 조사부의 지향 방향, 수광부의 지향 방향에 따른 특성을 모두 고려하여 측정되는 적외선의 신호 세기는 아래 <수학식 4>와 같이 측정할 수 있다.
Figure pat00004
여기서, I는 측정되는 신호의 세기이고, r은 광 조사부와 수광부 사이의 거리이고, α는 광 조사부와 수광부의 특성을 고려한 스케일 팩터이고, κ는 광 조사부의 감쇄 특성을 나타내는 변수이고, θ는 광 조사부가 지향하는 방향각이고, λ는 수광부의 감쇄 특성을 나타내는 변수이고, ψ는 수광부가 지향하는 방향각이다.
도 3는 발광 지향 특성과 수광 지향 특성을 이용해서 원격 장치의 위치를 와 방향을 추정하는 시스템의 구성을 도시한 도면,
도 3을 참조하면 위치를 와 방향을 추정하는 시스템은 원격 장치(310), 조사광 송신 장치(320), 수광 장치(330) 및 추정 장치(340)를 포함한다.
원격 장치(310)는 위치와 방향을 추정하는 목표 장치로서 조사광 송신 장치(320)를 포함한다. 도 3의 예에서 원격 장치(310)는 조사광 송신 장치(320)를 포함하고 있지만, 조사광 송신 장치(320) 대신에 수광 장치(330)를 포함할 수 도 있다. 즉, 원격 장치(310)는 조사광 송신 장치(320) 혹은 수광 장치(330)를 포함한다.
조사광 송신 장치(320)는 1개 이상의 광 조사부(321, 322)와 제어부(325)를 포함하고, 변조부(323)와 인코더(324)를 더 포함할 수 있다.
광 조사부(321, 322)는 조사광을 조사한다. 이때, 광 조사부(321, 322)가 2개 이상인 경우, 광 조사부(321, 322)들 각각의 지향 방향이 서로 다르고 지향 방향들 간의 각도가 기설정된다. 그리고, 광 조사부(321, 322)에서 조사하는 조사광은 적외선(InfraRed)일 수 있다.
1개 이상의 광 조사부(321, 322) 중 적어도 하나는, 전자 기기를 컨트롤하는 리모컨의 적외선 발신부로 동작할 수 있다.
인코더(324)는 원격 장치(310)의 위치와 방향을 감지하기 위해 조사광을 조사하는 경우와 전자 기기를 컨트롤하는 제어 신호로서의 조사광을 조사하는 경우에, 서로 다른 코드로 인코딩한다.
변조부(323)는 조사광를 주변광 또는 노이즈에 강인하도록 높은 케리어의 기설정된 주파수로 변조할 수 있다. 또한, 변조부(323)는 광 조사부(321, 322)가 2개 이상인 경우, 광 조사부(321, 322)별로 기설정된 서로 다른 주파수의 조사광이 출력되도록 조사광을 변조한다.
제어부(325)는 광 조사부(321, 322), 변조부(323) 및 인코더(324)를 제어한다. 그리고, 제어부(325)는 광 조사부(321, 322)가 2개 이상인 경우, 광 조사부(321, 322)들이 순차적으로 조사광을 조사하도록 제어한다. 이때, 제어부(325)는 조사광들을 송신하기에 앞서 광 조사부(321, 322)들 중 적어도 하나를 통해 동기신호를 송신해서 수광 장치(330)와 동기화할 수 있다.
다른 방법으로 제어부(325)는 광 조사부(321, 322)가 2개 이상인 경우, 변조부(323)를 이용해서 광 조사부(321, 322)들 별로 서로 다른 주파수의 조사광들을 동시에 조사하도록 제어한다.
수광 장치(330)는 1개 이상의 수광부(331, 332, 334)를 포함하고, 필터(335)와 디코더(336)을 더 포함할 수 있다.
수광부(331, 332, 334)는 광 조사부(321, 322)에서 조사하는 조사광을 수광한다. 이때, 수광부(331, 332, 334)가 2개 이상인 경우, 수광부(331, 332, 334)들 각각의 위치와 지향방향은 기설정 될 수 있다. 즉, 수광부(331, 332, 334)의 위치와 지향 방향은 각각 다르게 설정될 수 있다.
수광부(331, 332, 334)는 광 조사부(321, 322)가 2개 이상인 경우, 조사광들이 수광되는 기설정된 순서를 통해 광 조사부(321, 322)를 구분할 수 있다. 이때, 광 조사부(321, 322)가 2개 이상인 경우, 수광부(331, 332, 334)는 조사광 송신 장치(320)로부터 조사광을 수광하기에 앞서 동기 신호를 수신하면 조사광 송신 장치(320)와 동기화 한다.
수광부(331, 332, 334)는 광 조사부(321, 322)가 2개 이상인 경우, 서로 다른 주파수의 조사광들을 필터(335)를 이용해서 분리해서 기설정된 주파수에 대응하는 광 조사부(321, 322)들을 구분한다.
필터(335)는 광 조사부(321, 322)의 조사광들이 기설정된 서로 다른 기설정된 주파수로 변조되어 동시에 조사되는 경우에, 수광된 조사광을 주파수별로 분석할 수 있다.
디코더(336)는 리모컨의 적외선 발신부로 동작 가능한 광 조사부의 조사광을 디코딩하여, 원격 장치(310)의 위치와 방향을 감지하기 위해 조사광인지 또는 전자 기기를 컨트롤하는 제어 신호로서의 조사광인지를 판단한다. 그리고, 판단결과 원격 장치(310)의 위치와 방향을 감지하기 위해 조사광으로 판단되면 디코더(336)는 수광한 조사광을 추정 장치(340)로 제공한다.
추정 장치(340)는 신호 세기 측정부(342)와 위치 방향 추정부(344)를 포함할 수 있다. 신호 세기 측정부(342)는 수광부(331~334) 각각에서 수광한 조사광의 세기를 측정한다.
위치 방향 추정부(344)는 수광부(331~334)에서 수광한 조사광의 거리에 따라 달라지는 세기와 수광 지향 특성 및 발광 지향 특성을 이용해서 원격 장치(310)의 위치(x, y, z)와 방향(φ, θ, ψ)의 일부 또는 모두를 추정한다
위치 방향 추정부(344)는 광 조사부(312)와 수광부(331~334)의 개수에 따라 측정할 수 있는 원격 장치(310)의 위치(x, y, z)와 방향(φ, θ, ψ)이 달라진다.
위치(x, y, z)와 방향(φ, θ, ψ)의 일부를 추정하기 위한 광 조사부(321, 322)와 수광부(331~334)의 최소한의 조합은 다음과 같다. 광 조사부(321, 322)가 1개이면 수광부(331~334)는 적어도 3개 이상으로 구성되는 조합. 광 조사부(321, 322)가 2개이면 수광부(331~334)는 적어도 2개 이상으로 구성되는 조합. 광 조사부(321, 322)가 3개 이상이면 수광부(331~334)는 적어도 1개 이상으로 구성되는 조합이 가능하다.
그러면, 광 조사부의 수가 1개이고, 원격 장치(310)가 조사광 송신 장치(320)을 포함할 때의 예를 아래에서 도 3을 통해 설명한다.
도 3은 광 조사부가 1개인 경우의 원격 장치의 위치 및 방향을 추정하는 개략적인 시스템을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면 원격장치(310)가 1개의 광 조사부(321)를 가진 경우, 위치 방향 추정부(344)는 수광부(331~334)의 개수에 따라 측정할 수 있는 위치(x, y, z)와 방향(φ, θ, ψ)은 아래 <표 1>과 같다. 여기서, x, y, z는 3차원 좌표이고, φ는 z축을 기준으로 하는 각도(roll)이고, θ는 x축을 기준으로 하는 각도(pitch)이고, ψ는 y축을 기준으로 하는 각도(yaw)이다.
Figure pat00005
<표 1>을 참조하면, 위치 방향 추정부(414)는 광 조사부(312)가 1개이고, 수광부(331~334)가 3개이고, 원격 장치(310)의 3축의 방향(φ, θ, ψ)이 모두 고정된 경우 원격 장치(310)의 3차원 위치(x, y, z)를 추정할 수 있다.
한편, 광 조사부(312)와 수광부(331~334)의 수가 반대인 경우도 이와 동일 하다. 즉, 광 조사부가 3개이고, 수광부가 1개이고, 원격 장치(310)의 3축의 방향(φ, θ, ψ)이 모두 고정된 경우, 위치 방향 추정부(344)는 원격 장치(310)의 3차원 위치(x, y, z)를 추정할 수 있다.
<표 1>을 참조하면, 위치 방향 추정부(344)는 광 조사부(312)가 1개이고, 수광부(331~334)가 4개이고, 원격 장치(310)의 3축의 방향 중에서 roll(φ)과 pitch(θ)가 고정된 경우, 원격 장치(310)의 3차원 위치(x, y, z)와 원격 장치(310)의 3축 방향 중 yaw(ψ)를 추정 할 수 있다.
한편, 광 조사부(312)와 수광부(331~334)의 수가 반대인 경우도 이와 동일 하다. 즉, 광 조사부가 4개이고, 수광부가 1개이고, 원격 장치(310)의 3축의 방향 중에서 roll(φ)과 pitch(θ)가 고정된 경우, 위치 방향 추정부(344)는 원격 장치(310)의 3차원 위치(x, y, z)와 원격 장치(310)의 3축 방향 중 yaw(ψ)를 추정 할 수 있다.
<표 1>을 참조하면, 위치 방향 추정부(344)는 광 조사부(312)가 1개이고, 수광부(331~334)가 4개이고, 원격 장치(310)의 3축의 방향 중에서 roll(φ)이 고정된 경우, 원격 장치(310)의 2차원 평면상의 위치(x, y)와 원격 장치(310)의 3축 방향 중에서 2차원 평면상의 방향인 pitch(θ)와 yaw(ψ)를 추정할 수 있다.
한편, 광 조사부(312)와 수광부(331~334)의 수가 반대인 경우도 이와 동일 하다. 즉, 광 조사부가 4개이고, 수광부가 1개이고, 원격 장치(310)의 3축의 방향 중에서 roll(φ)이 고정된 경우, 위치 방향 추정부(344)는 원격 장치(310)의 2차원 평면상의 위치(x, y)와 원격 장치(310)의 3축 방향 중에서 2차원 평면상의 방향인 pitch(θ)와 yaw(ψ)를 추정할 수 있다.
<표 1>을 참조하면, 위치 방향 추정부(344)는 광 조사부(312)가 1개이고, 수광부(331~334)가 5개이고, 원격 장치(310)의 3축의 방향 중에서 roll(φ)이 고정된 경우, 원격 장치(310)의 3차원 위치(x, y, z)와 원격 장치(310)의 3축 의 방향 중 pitch(θ)와 yaw(ψ)를 추정할 수 있다.
한편, 광 조사부(312)와 수광부(331~334)의 수가 반대인 경우도 이와 동일 하다. 즉, 광 조사부가 5개이고, 수광부가 1개이고, 원격 장치(310)의 3축의 방향 중에서 roll(φ)이 고정된 경우, 위치 방향 추정부(344)는 원격 장치(310)의 3차원 위치(x, y, z)와 원격 장치(310)의 3축 의 방향 중 pitch(θ)와 yaw(ψ)를 추정할 수 있다.
다음으로, 광 조사부의 수가 2개이고, 원격 장치(310)가 조사광 송신 장치(320)을 포함할 때의 예를 아래에서 도 4을 통해 설명한다.
도 4는 광 조사부가 2개인 경우의 원격 장치의 위치 및 방향을 추정하는 개략적인 시스템을 도시한 도면이다.
위치 방향 추정부(344)는 수광부(331~334)에서 수광된 조사광의 거리에 따라 달라지는 세기와 수광 지향 특성 및 발광 지향 특성을 이용해서 원격 장치(310)의 위치(x, y, z)와 방향(φ, θ, ψ)을 추정한다. 위치 방향 추정부(344)의 위치와 방향의 추정 방법을 아래에서 도 5을 참조해서 상세히 설명하고자 한다.
도 5은 광 조사부가 2개인 경우 3차원 위치 및 방향을 추정하기 위한 계산시 필요한 파라메타를 표시한 도면이다.
도 5를 참조해서, 광 조사부(321, 322)와 수광부(331)가 지향하고 있는 단위(unit) 방향 벡터를 Global 좌표계에 대해서 각각
Figure pat00006
,
Figure pat00007
,
Figure pat00008
라 정의한다. 그리고, 광 조사부(321, 322)로부터 수광부(331)까지의 변위를 나타내는 방향 벡터를
Figure pat00009
라고 정의한다.
또한,
Figure pat00010
과
Figure pat00011
,
Figure pat00012
가 각각 이루는 각도를 θan, θbn라고 하고, 편의상 <수학식 4>의 λ=1 로 했을 경우 각 수광부(331~334)에서 수광되는 조사광의 세기는 아래 <수학식 5>, <수학식 6>과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00013
여기서, Ina는 n번째 수광부에서 수광하는 제1 광 조사부(331)의 조사광의 세기이다.
Figure pat00014
여기서, Inb는 n번째 수광부에서 수광하는 제2 광 조사부(332)의 조사광의 세기이다.
즉, 2개의 광 조사부(321, 322)의 조사광이 짧은 시간 안에 순차적으로 들어오거나 서로 다른 주파수로 수광되는 경우, <수학식 5>와 <수학식 6>의 정보는 독립적으로 얻어진다. 따라서 수광부(331~334)는 각각 2개의 식을 구할 수 있다.
수광부(331~334)가 3개일 경우는 원격 장치(310)의 위치와 방향에 대해서 6개의 식이 얻어지게 된다.
이 중
Figure pat00015
,
Figure pat00016
및
Figure pat00017
를 구하게 되면 위치와 방향을 모두 구할 수 있으므로, 각 방향 벡터의 성분인 9개의 미지수를 구하는 문제가 된다. 이 때,
Figure pat00018
와
Figure pat00019
는 단위 벡터이므로, 크기가 1이고,
Figure pat00020
와
Figure pat00021
의 상대적인 위치 관계는 사전에 주어지는 것이므로, 결국은 3개의 추가식이 주어지게 된다.
따라서, 9개의 식으로부터 9개의 미지수를 구하는 문제가 되므로 최적화 기법 등의 수학식을 이용하여 해결 가능하다. 이때 수광부(331~334)의 수가 증가하게 되면 오차를 최소화하는 정규화 문제로 생각할 수 있다.
위치 방향 추정부(344)는 광 조사부(321, 322)가 2개인 경우 수광부(331~334)의 개수에 따라 측정할 수 있는 위치(x, y, z)와 방향(φ, θ, ψ)의 종류가 아래 <표 2>과 같이 달라진다. 여기서, x, y, z는 3차원 좌표이고, φ는 z축을 기준으로 하는 각도(roll)이고, θ는 x축을 기준으로 하는 각도(pitch)이고, ψ는 y축을 기준으로 하는 각도(yaw)이다.
Figure pat00022
<표 2>을 참조하면, 위치 방향 추정부(344)는 광 조사부(321, 322)가 2개 이고, 수광부(331~334)가 3개인 경우, 원격 장치(310)의 3차원 위치(x, y, z)와 원격 장치(310)의 3축 방향인 roll(φ), pitch(θ)와 yaw(ψ)를 추정할 수 있다.
한편, 광 조사부(312)와 수광부(331~334)의 수가 반대인 경우도 이와 동일 하다. 즉, 광 조사부가 3개 이고, 수광부가 2개인 경우, 위치 방향 추정부(344)는 원격 장치(310)의 3차원 위치(x, y, z)와 원격 장치(310)의 3축 방향인 roll(φ), pitch(θ)와 yaw(ψ)를 추정할 수 있다.
<표 2>을 참조하면, 위치 방향 추정부(344)는 광 조사부(321, 322)가 2개이고, 수광부(331~334)가 2개이고, 원격 장치(310)의 3축의 방향 중에서 roll(φ)이 고정된 경우, 원격 장치(310)의 2차원 평면상의 위치(x, y)와 원격 장치(310)의 2차원 평면상의 방향인 pitch(θ)와 yaw(ψ)를 추정할 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따라 원격 장치의 위치 및 방향을 추정하는 방법을 아래에서 도면을 참조하여 설명한다.
도 7은 광 조사부가 1개인 경우 위치 및 방향을 추정하는 예를 도시한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 추정 장치는 710단계에서 수광부들 각각을 통해 조사광을 수광한다. 그리고, 추정 장치는 720단계에서 수광부 별로 수광한 조사광의 세기를 측정한다. 그리고, 추정 장치는 730단계에서 수광부 별 조사광의 거리에 따라 달라지는 세기, 수광 지향 특성 및 발광 지향 특성을 이용해서 원격 장치의 위치와 방향의 일부를 상기한 <표 1>과 같이 추정한다.
도 8은 광 조사부가 2개인 경우 위치 및 방향을 추정하는 예를 도시한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 추정 장치는 810단계에서 2개의 광 조사부에서 서로 다른 기설정된 방향으로 순차적으로 조사되는 조사광들을 수광부들 각각을 통해 수광한다. 그리고, 추정 장치는 820단계에서 수광부들 별로 수광한 조사광들의 세기를 측정한다. 그리고, 추정 장치는 830단계에서 광 조사부에서 조사광을 조사하는 기설정된 지향 방향 정보, 조사광들의 세기, 수광 지향 특성 및 발광 지향 특성을 이용해서 원격 장치의 위치와 방향을 추정한다. 이때, 광 조사부가 2개 이상이고 수광부가 3개 이상이면 원격 장치의 3차원 위치와 3축 방향을 모두 추정할 수 있다.
도 9는 광 조사부가 2개인 경우 위치 및 방향을 추정하는 다른 예를 도시한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 추정 장치는 910단계에서 2개의 광 조사부에서 서로 다른 방향과 서로 다른 주파수로 조사되는 조사광들을 수광부들 각각을 통해 수광한다. 그리고, 추정 장치는 920단계에서 필터를 이용해서 서로 다른 주파수로 수광된 조사광들을 분류한다.
그리고, 추정 장치는 930단계에서 수광부들 별로 수광한 조사광들의 세기를 측정한다. 그리고, 추정 장치는 940단계에서 광 조사부에서 조사광을 조사하는 기설정된 지향 방향 정보, 조사광들의 세기, 수광 지향 특성 및 발광 지향 특성을 이용해서 원격장치의 위치와 방향을 추정한다. 이때, 광 조사부가 2개 이상이고 수광부가 3개 이상이면 원격 장치의 3차원 위치와 3축 방향을 모두 추정할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
310; 원격 장치
320; 조사광 송신 장치
321; 제1 광 조사부
322; 제2 광 조사부
323; 변조부
324; 인코더
325; 제어부
330; 수광 장치
331; 제1 수광부
332; 제2 수광부
334; 제n 수광부
335; 필터
336; 디코더
340; 추정 장치
342; 신호 세기 측정부
344; 위치방향 추정부

Claims (40)

  1. 조사광을 조사하는 1개 이상의 광 조사부를 포함하는 조사광 송신 장치;
    상기 조사광을 수광하는 1개 이상의 수광부을 포함하는 수광 장치;
    상기 조사광 송신 장치 혹은 상기 수광 장치를 포함하는 원격 장치; 및
    상기 수광부들 각각에서 수광하는 상기 조사광의 세기를 측정하고, 상기 조사광의 거리에 따라 달라지는 세기와 수광 지향 특성 및 발광 지향 특성을 이용해서 원격 장치의 위치와 방향을 추정하는 추정 장치를 포함하는
    위치 및 방향을 추정하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 조사부가 1개이면 상기 수광부는 적어도 3개 이상으로 구성되고,
    상기 광 조사부가 2개이면 상기 수광부는 적어도 2개 이상으로 구성되고,
    상기 광 조사부가 3개 이상이면 상기 수광부는 적어도 1개 이상으로 구성되는
    위치 및 방향을 추정하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조사광 송신 장치에 2개 이상의 상기 광 조사부가 포함된 경우, 상기 광 조사부들 각각의 지향 방향이 서로 다르고 상기 지향 방향들 간의 각도가 기설정된
    위치 및 방향을 추정하는 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수광 장치에 2개 이상의 상기 수광부가 포함된 경우, 상기 수광부들 각각의 위치와 지향 방향은 기설정된
    위치 및 방향을 추정하는 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조사광 송신 장치는 2개 이상의 상기 광 조사부를 포함하는 경우,
    상기 광 조사부들이 순차적으로 상기 조사광을 조사하도록 하고,
    상기 수광 장치는 상기 수광부들 각각을 통해 수광되는 상기 조사광들의 순서에 따라 상기 광 조사부들을 구분하는
    위치 및 방향을 추정하는 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 조사광 송신 장치는 2개 이상의 상기 광 조사부를 포함하는 경우,
    상기 조사광 송신 장치는 상기 조사광들을 송신하기에 앞서 동기신호를 송신해서 상기 수광 장치와 동기화하는
    위치 및 방향을 추정하는 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 조사광 송신 장치는 2개 이상의 상기 광 조사부를 포함하는 경우,
    상기 조사광 송신 장치는 포함하는 변조부를 이용해서 상기 광 조사부들 별로 서로 다른 주파수의 조사광들을 동시에 조사하고,
    상기 수광 장치는 상기 수광부들 각각을 통해 수광되는 상기 서로 다른 주파수의 조사광들을 필터를 이용해서 분리해서 상기 광 조사부들을 구분하는
    위치 및 방향을 추정하는 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광 조사부는,
    상기 조사광를 주변광 또는 노이즈에 강인한 기설정된 주파수로 조사하는
    위치 및 방향을 추정하는 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수광 지향 특성은,
    상기 수광부에서 상기 조사광을 수광할 때의 지향 방향에 따라 수광되는 세기가 달라지는 특성인
    위치 및 방향을 추정하는 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 발광 지향 특성은,
    상기 광 조사부에서 상기 조사광을 조사할 때의 지향 방향에 따라 수광되는 세기가 달라지는 특성인
    위치 및 방향을 추정하는 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 추정 장치는,
    상기 광 조사부의 개수가 1개이고, 상기 수광부의 개수가 3개 이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향이 모두 고정된 경우,
    또는, 상기 광 조사부의 개수가 3개이고, 상기 수광부의 개수가 1개이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향이 모두 고정된 경우,
    상기 원격 장치의 3차원 위치를 추정하는
    위치 및 방향을 추정하는 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 추정 장치는,
    상기 광 조사부의 개수가 1개이고, 상기 수광부의 개수가 4개 이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll과 pitch가 고정된 경우,
    또는, 상기 광 조사부의 개수가 4개이고, 상기 수광부의 개수가 1개 이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll과 pitch가 고정된 경우,
    상기 원격 장치의 3차원 위치와 상기 원격 장치의 3축 방향 중 yaw를 추정하는
    위치 및 방향을 추정하는 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 추정 장치는,
    상기 광 조사부의 개수가 1개이고, 상기 수광부의 개수가 4개 이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll이 고정된 경우,
    또는, 상기 광 조사부의 개수가 4개이고, 상기 수광부의 개수가 1개이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll이 고정된 경우,
    상기 원격 장치의 2차원 평면상의 위치와 상기 원격 장치의 3축 방향 중에서 2차원 평면상의 방향인 pitch와 yaw를 추정하는
    위치 및 방향을 추정하는 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 추정 장치는,
    상기 광 조사부의 개수가 1개이고, 상기 수광부의 개수가 5개 이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll이 고정된 경우,
    또는, 상기 광 조사부의 개수가 5개이고, 상기 수광부의 개수가 1개이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll이 고정된 경우,
    상기 원격 장치의 3차원 위치와 상기 원격 장치의 3축 방향 중 pitch와 yaw를 추정하는
    위치 및 방향을 추정하는 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 추정 장치는,
    상기 광 조사부의 개수가 2개이고, 상기 수광부의 개수가 2개 이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll이 고정된 경우, 상기 원격 장치의 2차원 평면상의 위치와 상기 원격 장치의 3축 방향 중에서 2차원 평면상의 방향인 pitch와 yaw를 추정하는
    위치 및 방향을 추정하는 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 추정 장치는,
    상기 광 조사부의 개수가 2개 이상이고, 상기 수광부의 개수가 3개 이상인 경우,
    또는, 상기 광 조사부의 개수가 3개 이상이고, 상기 수광부의 개수가 2개 이상인 경우,
    상기 원격 장치의 3차원 위치와 상기 원격 장치의 3축 방향인 roll, pitch 및 yaw를 추정하는
    위치 및 방향을 추정하는 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 1개 이상의 광 조사부 중 적어도 하나는, 전자 기기를 컨트롤하는 리모컨의 적외선 발신부이고,
    상기 조사광 송신 장치는, 상기 원격 장치의 위치와 방향을 감지하기 위해 조사광을 조사하는 경우와 상기 전자 기기를 컨트롤하는 조사광을 조사하는 경우에, 서로 다른 코드로 인코딩하여 송신하고,
    상기 수광 장치는, 상기 리모컨의 적외선 발신부로 동작 가능한 광 조사부의 조사광을 디코딩하여, 상기 원격 장치의 위치 및 방향을 계산하기 위한 상기 조사광으로 판단되는 경우에 수광한 상기 조사광을 상기 추정 장치로 제공하는
    위치 및 방향을 추정하는 시스템.
  18. 1개 이상의 광 조사부를 포함하는 조사광 송신 장치에서 조사광을 조사하는 단계;
    1개 이상의 수광부들 각각에서 상기 조사광을 수광하는 단계;
    상기 수광부들 각각에서 수광한 상기 조사광의 세기를 측정하는 단계; 및
    상기 측정한 조사광의 거리에 따라 달라지는 세기와 수광 지향 특성 및 발광 지향 특성을 이용해서 상기 조사광 송신 장치 혹은 상기 수광 장치를 포함하는 원격 장치의 위치와 방향을 추정하는 단계를 포함하는
    위치 및 방향을 추정하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 광 조사부가 1개이면 상기 수광부는 적어도 3개 이상으로 구성되고,
    상기 광 조사부가 2개이면 상기 수광부는 적어도 2개 이상으로 구성되고,
    상기 광 조사부가 3개 이상이면 상기 수광부는 적어도 1개 이상으로 구성되는
    위치 및 방향을 추정하는 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 조사광 송신 장치에 2개 이상의 상기 광 조사부가 포함된 경우, 상기 광 조사부들 각각의 지향 방향이 서로 다르고 상기 지향 방향들 간의 각도가 기설정된
    위치 및 방향을 추정하는 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 수광 장치에 2개 이상의 상기 수광부가 포함된 경우, 상기 수광부들 각각의 위치와 지향 방향은 기설정된
    위치 및 방향을 추정하는 방법.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 조사광 송신 장치는 2개 이상의 상기 광 조사부를 포함하는 경우,
    상기 조사광을 조사하는 단계는 상기 광 조사부들이 순차적으로 상기 조사광을 조사하도록 하고,
    상기 조사광을 수광하는 단계는 수광되는 상기 조사광들의 순서에 따라 상기 광 조사부들을 구분하는
    위치 및 방향을 추정하는 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 조사광 송신 장치는 2개 이상의 상기 광 조사부를 포함하는 경우,
    상기 조사광을 조사하는 단계에 앞서 동기신호를 송신해서 상기 수광 장치와 동기화하는 단계를 더 포함하는
    위치 및 방향을 추정하는 방법.
  24. 제18항에 있어서,
    상기 조사광 송신 장치는 2개 이상의 상기 광 조사부를 포함하는 경우,
    상기 조사광을 조사하는 단계는 상기 광 조사부들을 통해 서로 다른 주파수의 조사광을 조사하고,
    상기 조사광을 수광하는 단계는 상기 서로 다른 주파수를 이용해서 상기 조사광을 송신한 상기 광 조사부들을 구분하는
    위치 및 방향을 추정하는 방법.
  25. 제18항에 있어서,
    상기 조사광을 조사하는 단계는,
    상기 조사광를 주변광 또는 노이즈에 강인한 기설정된 주파수로 조사하는
    위치 및 방향을 추정하는 방법.
  26. 제18항에 있어서,
    상기 수광 지향 특성은,
    상기 광 조사부에서 상기 조사광을 수광할 때의 지향 방향에 따라 수광되는 세기가 달라지는 특성인
    위치 및 방향을 추정하는 방법.
  27. 제18항에 있어서,
    상기 발광 지향 특성은,
    상기 광 조사부에서 상기 조사광을 조사할 때의 지향 방향에 따라 수광되는 세기가 달라지는 특성인
    위치 및 방향을 추정하는 방법.
  28. 제18항에 있어서,
    상기 위치와 방향을 추정하는 단계는,
    상기 광 조사부의 개수가 1개이고, 상기 수광부의 개수가 3개 이 고, 상기 원격 장치의 3축의 방향이 모두 고정된 경우,
    또는, 상기 광 조사부의 개수가 3개이고, 상기 수광부의 개수가 1개이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향이 모두 고정된 경우,
    상기 원격 장치의 3차원 위치를 추정하는
    위치 및 방향을 추정하는 방법.
  29. 제18항에 있어서,
    상기 위치와 방향을 추정하는 단계는,
    상기 광 조사부의 개수가 1개이고, 상기 수광부의 개수가 4개 이 고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll과 pitch가 고정된 경우,
    또는, 상기 광 조사부의 개수가 4개이고, 상기 수광부의 개수가 1개 이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll과 pitch가 고정된 경우,
    상기 원격 장치의 3차원 위치와 상기 원격 장치의 3축 방향 중 yaw를 추정하는
    위치 및 방향을 추정하는 방법.
  30. 제18항에 있어서,
    상기 위치와 방향을 추정하는 단계는,
    상기 광 조사부의 개수가 1개이고, 상기 수광부의 개수가 4개 이 고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll이 고정된 경우,
    또는, 상기 광 조사부의 개수가 4개이고, 상기 수광부의 개수가 1개이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll이 고정된 경우,
    상기 원격 장치의 2차원 평면상의 위치와 상기 원격 장치의 3축 방향 중에서 2차원 평면상의 방향인 pitch와 yaw를 추정하는
    위치 및 방향을 추정하는 방법.
  31. 제18항에 있어서,
    상기 위치와 방향을 추정하는 단계는,
    상기 광 조사부의 개수가 1개이고, 상기 수광부의 개수가 5개 이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll이 고정된 경우,
    또는, 상기 광 조사부의 개수가 5개이고, 상기 수광부의 개수가 1개이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll이 고정된 경우,
    상기 원격 장치의 3차원 위치와 상기 원격 장치의 3축 방향 중 pitch와 yaw를 추정하는
    위치 및 방향을 추정하는 방법.
  32. 제18항에 있어서,
    상기 위치와 방향을 추정하는 단계는,
    상기 광 조사부의 개수가 2개이고, 상기 수광부의 개수가 2개 이고, 상기 원격 장치의 3축의 방향 중에서 roll이 고정된 경우, 상기 원격 장치의 2차원 평면상의 위치와 상기 원격 장치의 3축 방향 중에서 2차원 평면상의 방향인 pitch와 yaw를 추정하는
    위치 및 방향을 추정하는 방법.
  33. 제18항에 있어서,
    상기 위치와 방향을 추정하는 단계는,
    상기 광 조사부의 개수가 2개 이상이고, 상기 수광부의 개수가 3개 이상이인 경우,
    또는, 상기 광 조사부의 개수가 3개 이상이고, 상기 수광부의 개수가 2개 이상인 경우,
    상기 원격 장치의 3차원 위치와 상기 원격 장치의 3축 방향인 roll, pitch 및 yaw를 추정하는
    위치 및 방향을 추정하는 방법.
  34. 제18항에 있어서,
    상기 1개 이상의 광 조사부 중 적어도 하나는, 전자 기기를 컨트롤하는 리모컨의 적외선 발신부로 동작 가능하고,
    상기 조사광을 조사하는 단계는, 상기 원격 장치의 위치와 방향을 감지하기 위해 조사광을 조사하는 경우와 상기 전자 기기를 컨트롤하는 조사광을 조사하는 경우에, 서로 다른 코드로 인코딩하여 송신하고,
    상기 조사광을 수광하는 단계는, 상기 리모컨의 적외선 발신부로 동작 가능한 광 조사부의 조사광을 디코딩하여, 상기 원격 장치의 위치 및 방향을 계산하기 위한 상기 조사광으로 판단되는 경우에 수광한 상기 조사광을 상기 추정 장치로 제공하는
    위치 및 방향을 추정하는 방법.
  35. 조사광을 조사하는 광 조사부를 2개 이상 포함하고, 상기 광 조사부들 각각의 지향 방향이 서로 다른 방향을 향하고, 상기 지향 방향들 간의 각도가 기설정된 각도로 구성되도록 상기 광 조사부들이 배치된
    위치 및 방향을 추정하는 시스템의 조사광 송신 장치.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 광 조사부들이 순차적으로 상기 조사광을 조사하도록 제어하는 제어부를 더 포함하는
    위치 및 방향을 추정하는 시스템의 조사광 송신 장치.
  37. 제35항에 있어서,
    상기 광 조사부들 별로 서로 다른 주파수의 조사광을 조사하도록 상기 조사광을 변조하는 변조부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 서로 다른 주파수의 조사광들을 상기 광조사부들을 통해 순차적 또는 동시에 송신하도록 제어하는
    위치 및 방향을 추정하는 시스템의 조사광 송신 장치.
  38. 2개 이상의 광 조사부들로부터 서로 다른 지향방향을 가지는 조사광들을 수광하는 수광부를 2개 이상 포함하고, 상기 수광부들 각각의 위치와 지향 방향은 기설정된
    위치 및 방향을 추정하는 시스템의 수광 장치.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 수광부들은,
    상기 조사광들을 순차적으로 수신하고, 수신되는 순서에 따라 대응하는 광 조사부로 구분하는
    위치 및 방향을 추정하는 시스템의 수광 장치.
  40. 제38항에 있어서,
    상기 수광부들은,
    상기 조사광들이 각기 서로 다른 주파수로 변조된 경우 서로 다른 주파수의 상기 조사광들을 필터를 이용해서 분리해서 상기 광 조사부들을 구분하는
    위치 및 방향을 추정하는 시스템의 수광 장치.
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