KR20180002639A - 유저 단말기 배치를 위한 앙각 추정 디바이스 및 방법 - Google Patents

유저 단말기 배치를 위한 앙각 추정 디바이스 및 방법 Download PDF

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Abstract

유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 디바이스 및 방법은, 볼록한 이미지 반사 표면, 볼록한 이미지 반사 표면 위에 배치되는 투명한 조준 표면, 및 조준 표면 상에 또는 내에 형성되는 앙각 제한 마킹을 포함한다. 앙각 제한 마킹은, 유저 단말기가 모든 방위각 방향에서 방해 받지 않는 하늘의 시야를 가지도록 볼록한 이미지 반사 표면의 시야 내의 하나 이상의 물체가 미만으로 유지되어야만 하는 지구의 수평선 위로의 앙각을 정의하는 반사된 이미지를 볼록한 이미지 반사 표면 내에 생성한다.

Description

유저 단말기 배치를 위한 앙각 추정 디바이스 및 방법{ELEVATION ANGLE ESTIMATING DEVICE AND METHOD FOR USER TERMINAL PLACEMENT}
본 개시는 비 정지 궤도 위성 통신 시스템(non-geostationary satellite communications system)의 유저 단말기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 개시는, 유저 단말기가 방해 받지 않는 하늘의 시야(unobstructed view of the sky)를 가지도록 유저가 유저 단말기를 적절하게 배치하는 것을 돕기 위해, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각(elevation angle)을 추정하기 위한 디바이스 및 방법에 관한 것이다.
저비용 광대역 인터넷 서비스를 지구 상의 임의의 위치로 가져 오기 위한 위성 시스템이 현재 개발 중에 있다. 이러한 시스템은 통상적으로, 인터넷을 일단의(a fleet of) 비 정지 궤도 위성에 연결하는 게이트웨이 안테나를 포함하는데, 위성은, 그 다음, 지구 상에 배치되는 저가의 유저 단말기에 링크된다. 유저 단말기는 거주지 및 사업장에 인터넷 연결성을 제공한다.
상기에서 언급되는 저가의 유저 단말기는, 위성으로부터 중단 없는 서비스를 수신하기 위해, 모든 방위각 방향(동서남북 방향)에서 하늘의 넓은 부분에 걸쳐 방해 받지 않는 시야를 필요로 하는 안테나를 포함한다. 나무, 건물 및 산은 모든 방위각 방향에서 소정의 앙각(elevation angle)(지구와 하늘이 만나는 것처럼 보이는 라인인 수평선 위로의 각도) 아래로 유지되어야만 한다. 세계의 몇몇 지역에서, 최대 앙각은 약 45도까지 낮아질 수 있다. 이러한 유저 단말기의 예는, 2015 년 2월 20일자로 출원된 발명의 명칭이 "User Terminal Having A Linear Array Antenna With Electronic And Mechanical Actuation System"인 미국 특허 출원 제14/627,577호에서 설명된다.
최소의 전문 지식을 가진 개인 유저가 유저 단말기를 장착 및 설치할 가능성이 있으며, 따라서, 유저 단말기가 방해 받지 않는 하늘의 시야를 가지도록, 유저가 유저 단말기를 자신의 거주지, 사업장, 및 등등에 배치할 수 있어야 하는 것은 필수적이다.
저비용 인터넷 서비스를 유지하기 위해서는, 유저는 전문가의 지원 없이 자신의 유저 단말기를 위치 결정하고, 장착하고, 설치하고 배치할 수 있어야 한다. 유저 단말기가, 몇몇 애플리케이션에서는, 아래로는 수평선 위 약 45도의 앙각까지 모든 방위각 방향에서 방해 받지 않는 하늘의 시야를 가져야 하기 때문에, 유저가 자신의 유저 단말기를 올바르게 위치 결정하고 배치하는 능력은 중요한 도전 과제이다. 현재로서는, 유저는, 단말기가 방해 받지 않는 하늘의 시야를 가지는지의 여부를 시각적으로 추정하는 것에 의해, 그들의 유저 단말기를 위치 결정 및 배치하는데, 이것은 종종 최대 10도까지의 오류 및 드롭아웃 기간(dropout period)과 관련되는 문제로 이어진다. 유저 단말기를 정확하게 위치 결정하고 배치하는 것을 돕기 위해 측량 기기(surveying equipment)가 사용될 수 있지만, 그러나 이러한 기기는 고가이며 동작시키기 위한 특수한 스킬을 필요로 한다.
유저 단말기에 대한 방해 받지 않는 하늘의 시야를 제공하는 것과 관련된 문제는, 통신 분야에서 새로운 것이다. 예전의(older) 무선 통신 네트워크는, 나무, 건물 및 유사한 장애물에 의해 영향을 받지 않는 더 낮은 무선 주파수를 사용하였다. 더 높은 주파수에서 동작하는 최신의 통신 시스템은, 안테나가 하나의 변하지 않는 시선(line-of-sight)을 따라 정지 궤도 위성까지 명확한 시야를 가질 것만을 요구한다. 그러나, 미국 특허 출원 제14/627,577호에서 설명되는 것과 같은 저가의 유저 단말기는, 하늘의 차단된 부분에 의해 야기되는 허용될 수 없게 긴 드롭아웃 기간을 방지하기 위해, 모든 방위각 방향에서 방해 받지 않는 하늘의 시야를 필요로 한다.
따라서, 유저 단말기가 약 45도의 앙각까지 모든 방위각 방향에서 방해 받지 않는 하늘의 시야를 가지게끔 유저가 비 정지 궤도 위성 통신 시스템의 유저 단말기를 위치 결정 및 배치할 수 있도록, 유저가 하나 이상의 주변의 물체의 앙각을 정확하게 추정하는 것을 허용하기 위한 저가이며 사용하기 쉬운 디바이스 및 방법이 필요로 된다.
유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 디바이스가 본원에서 개시된다. 디바이스는, 다양한 실시형태에서, 볼록한 이미지 반사 표면; 볼록한 이미지 반사 표면 위에 배치되는 투명한 조준 표면(sighting surface); 및 조준 표면 상에 또는 내에 형성되는 앙각 제한 마킹(elevation limit marking)을 포함할 수도 있고; 앙각 제한 마킹은, 유저 단말기가 모든 방위각 방향에서 방해 받지 않는 하늘의 시야를 가지도록 볼록한 이미지 반사 표면의 시야 내의 하나 이상의 물체가 미만으로 유지되어야만 하는 지구의 수평선 위로의 앙각을 정의하는 반사된 이미지를 볼록한 이미지 반사 표면 내에 생성한다.
몇몇 실시형태에서, 앙각 제한 마킹에 의해 정의되는 앙각은 최대 앙각을 포함할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 디바이스는, 유저 단말기가 모든 방위각 방향에서 방해 받지 않는 하늘의 시야를 가지도록 볼록한 이미지 반사 표면의 시야 내의 하나 이상의 물체가 미만으로 유지되어야만 하는 지구의 수평선 위로의 적어도 제2 앙각을 정의하는 반사된 이미지를 볼록한 이미지 반사 표면 내에 생성하는, 조준 표면 상에 또는 내에 형성되는 적어도 제2 앙각 제한 마킹을 더 포함할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 마킹은 원을 포함할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 앙각 제한 마킹은 동심원 일 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 디바이스는 조준 표면 상에 또는 내에 형성되고 볼록한 이미지 반사 표면의 극점(pole)과 축 정렬되는 기축선 마킹(boresight marking)을 더 포함할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 기축선 마킹은 십자선을 포함할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 볼록한 이미지 반사 표면의 시야 내의 하나 이상의 물체의 반사된 이미지는 볼록한 이미지 반사 표면 뒤에 형성 될 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 하나 이상의 물체의 반사된 이미지가 실질적으로 앙각 제한 마킹의 반사된 이미지 외측에 있는 경우, 하나 이상의 물체는 앙각 아래에 있는 것으로 추정된다.
몇몇 실시형태에서, 하나 이상의 물체의 반사된 이미지의 일부가 실질적으로 앙각 제한 마킹의 반사된 이미지 내측에 있는 경우, 하나 이상의 물체는 앙각 위에 있는 것으로 추정된다.
몇몇 실시형태에서, 볼록한 이미지 반사 표면은 볼록 미러를 포함할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 조준 표면은 투명한 스크린을 포함할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 디바이스는, 조준 표면과 볼록한 이미지 반사 표면 사이에서 연장하는 관 모양의 스페이서(tubular spacer)를 더 포함할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 디바이스는 사전 조립된 일체형 유닛을 포함할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 디바이스는 유저가 조립하는 조립되지 않은 키트를 포함할 수도 있다.
안테나 및 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 상기 설명된 디바이스를 포함하는 유저 단말기가 본원에서 더 개시된다.
유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 방법이 본원에서 더 개시된다. 다양한 실시형태에서, 그 방법은, 볼록한 이미지 반사 표면을 유저 단말기 상에 또는 유저 단말기에 인접하게 배치하는 것; 투명한 조준 표면 상에 또는 내에 형성되는 앙각 제한 마킹 - 앙각 제한 마킹은, 유저 단말기가 모든 방위각 방향에서 방해 받지 않는 하늘의 시야를 가지도록 볼록한 이미지 반사 표면의 시야 내의 하나 이상의 물체가 미만으로 유지되어야만 하는 지구의 수평선 위로의 앙각을 정의하는 반사된 이미지를 볼록한 이미지 반사 표면 내에 생성함 - 을 구비하는 그 조준 표면을 통해 볼록한 이미지 반사 표면을 관찰하는 것; 및 하나 이상의 물체의 반사된 이미지가 실질적으로 외측에 있든, 또는 그 일부가 실질적으로 내측에 있든 간에, 앙각 제한 마킹의 반사된 이미지를 관찰하는 것을 포함할 수도 있는데, 하나 이상의 물체의 반사된 이미지가 실질적으로 앙각 제한 마킹의 반사된 이미지 외측에 있는 경우, 하나 이상의 물체는 앙각 아래에 있는 것으로 추정되고, 하나 이상의 물체의 반사된 이미지의 일부가 실질적으로 앙각 제한 마킹의 반사된 이미지 내측에 있는 경우, 하나 이상의 물체는 앙각 위에 있는 것으로 추정된다.
몇몇 실시형태에서, 하나 이상의 물체의 반사된 이미지가 실질적으로 외측에 있든, 또는 그 일부가 실질적으로 내측에 있든 간에, 앙각 제한 마킹의 반사된 이미지를 관찰하는 것 이전에, 그 방법은: 조준 표면 상에 또는 내에 형성되는 기축선 마킹에 초점을 맞추는 것; 및 기축선 마킹을 볼록한 이미지 반사 표면 내에 형성되는 기축선 마킹의 반사된 이미지와 축 정렬하는 것을 더 포함할 수도 있다.
다양한 다른 실시형태에서, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 방법은: 유저 단말기 상에 또는 유저 단말기에 인접하게 배치되는 볼록한 이미지 반사 표면 내에 앙각 제한 마킹 - 앙각 제한 마킹은, 유저 단말기가 모든 방위각 방향에서 방해 받지 않는 하늘의 시야를 가지도록 볼록한 이미지 반사 표면의 시야 내의 하나 이상의 물체가 미만으로 가져야만 하는 지구의 수평선 위로의 앙각을 정의함 - 의 반사된 이미지를 생성하는 것; 및 볼록한 이미지 반사 표면 내에 하나 이상의 물체의 반사된 이미지를 생성하는 것을 포함할 수도 있는데, 하나 이상의 물체의 반사된 이미지가 실질적으로 앙각 제한 마킹의 반사된 이미지 외측에 있는 경우, 하나 이상의 물체는 앙각 아래에 있는 것으로 추정되고, 하나 이상의 물체의 반사된 이미지의 일부가 실질적으로 앙각 제한 마킹의 반사된 이미지 내측에 있는 경우, 하나 이상의 물체는 앙각 위에 있는 것으로 추정된다.
몇몇 실시형태에서, 앙각 제한 마킹의 반사된 이미지의 생성은, 투명한 조준 표면 상에 또는 내에 형성되는 앙각 제한 마킹을 구비하는 투명한 조준 표면을 사용하여 수행된다.
도 1a는 본 개시에 따른 앙각 추정 디바이스의 실시형태의 사시도이다.
도 1b는 도 1a에서 예시되는 앙각 추정 디바이스의 측입면도(side elevational view)이다.
도 1c는 도 1a에서 예시되는 앙각 추정 디바이스의 평면도이다.
도 2는 앙각 추정 디바이스의 다른 실시형태의 평면도이다.
도 3은 앙각 추정 디바이스를 포함하는 유저 단말기의 사시도이다.
도 4a는 약 0.76 미터의 유저 관측 높이를 예시하는 앙각 추정 디바이스의 평면도이다.
도 4b는 약 1.5 미터의 유저 관측 높이를 예시하는 앙각 추정 디바이스의 평면도이다.
도 5는 유저 및 앙각 추정 디바이스의 동작을 묘사한다.
도 6a는, 앙각 제한 원(elevation limit circle)의 반사된 허상 이미지 외부에서 실질적으로 나타나고, 그에 의해, 볼록한 이미지 반사 표면(및 따라서 유저 단말기)의 시야 내의 물체가 소망하는 최대 앙각 아래에 있는 것으로 추정된다는 것을 나타내는, 유저 단말기를 둘러싸는 물체의 허상 이미지를 예시하는 앙각 추정 디바이스의 평면도이다. 결과적으로, 유저 단말기는 모든 방위각 방향에서 방해 받지 않는 하늘의 시야를 갖는다.
도 6b는 유저 단말기를 둘러싸는 물체의 허상 이미지를 예시하는 앙각 추정 디바이스의 평면도인데, 여기서는 물체 중 하나 이상이 앙각 제한 원의 반사된 허상 이미지 내부에서 나타나고, 그에 의해, 볼록한 이미지 반사 표면(및 따라서 유저 단말기)의 시야 내의 물체가 소망하는 최대 앙각 위에 있는 것으로 추정된다는 것을 나타낸다. 결과적으로, 유저 단말기는 모든 방위각 방향에서 방해 받지 않는 하늘의 시야를 갖는다.
도 7은, 본 개시의 디바이스를 사용하여 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 방법의 실시형태를 예시하는 플로우차트이다.
도 8은, 본 개시의 디바이스를 사용하여 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 방법의 다른 실시형태를 예시하는 플로우차트이다.
도 1a 내지 도 1c는, 본 개시에 따른, 유저가 하나 이상의 주변 물체의 앙각을 정확하게 추정하는 것을 허용하기 위한 앙각 추정 디바이스(10)의 실시형태를 전체적으로 예시한다. 디바이스(10)는 볼록한 이미지 반사 표면(20), 볼록한 이미지 반사 표면(20)과 축 정렬되고 그 위에 배치되는 평면의 투명한 조준 표면(30), 및 조준 표면(30)과 볼록한 이미지 반사 표면(20) 사이에서 연장하는 관 모양의 스페이서(40)를 포함한다.
도 1b에서 예시되는 바와 같이, 볼록한 이미지 반사 표면(20)은 극점(P)(볼록한 이미지 반사 표면(20)의 기하학적 중심)과 이미지 반사 표면(20)의 곡률 중심(C)을 통과하는 주축(A)을 구비한다. 몇몇 실시형태에서, 볼록한 이미지 반사 표면(20)은 반구형(구의 절반) 또는 반구보다 작은(구의 절반 보다 작은) 형상을 갖는 미러를 포함할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 볼록한 이미지 반사 표면(20)은, 이미지를 반사할 수 있는 반구 또는 반구보다 작은 형상을 갖는 임의의 다른 적절한 디바이스 또는 장치를 포함할 수도 있다.
도 1c에서 예시되는 바와 같이, 조준 표면(30)의 몇몇 실시형태는 평면의 투명 스크린을 포함할 수도 있다. 조준 표면(30)은 원형의 프로파일 및 볼록한 이미지 반사 표면(20)의 직경(Drs)과 동일하거나 또는 약간 더 큰 직경(Dss), 및 볼록한 이미지 반사 표면(20)의 극점(P) 위로의 높이(H)를 가질 수도 있다.
여전히 도 1c를 참조하면, 조준 표면(30)은 미리 결정된 직경의 원형의 마킹(앙각 제한 원)(32)을 더 포함한다. 앙각 제한 원(32)의 직경, 볼록한 이미지 반사 표면(20)의 직경(Drs), 조준 표면의 직경(Dss) 및 볼록한 이미지 반사 표면(20)의 극점(P) 위로의 조준 표면(30)의 높이는, 유저가 볼록한 이미지 반사 표면(20) 내의 앙각 제한 원(32)의 반사된 허상 이미지(V)를 볼 때, 볼록한 이미지 반사 표면(20) 내의 앙각 제한 원(32)의 반사된 허상 이미지(V)가 수평선 위로의 최대 앙각을 정의하도록 선택되는데, 볼록한 이미지 반사 표면(20)의 시야(field of view; FOV) 내의 나무, 건물, 산, 및 다른 구조물과 같은 디바이스(10)(따라서, 유저 단말기)를 둘러싸는 물체는, 유저 단말기가 모든 방위각 방향에서 하늘의 방해 받지 않는 시야를 가지도록, 따라서 위성으로부터 중단 없는 서비스를 수신할 수 있도록, 그 최대 앙각 미만으로 유지되어야만 한다. 앙각 제한 원(32)은, 조준 표면(30)(도 1b)의 외부 표면(30o) 또는 내부 표면(30i) 상에 인쇄되는 어두운 컬러의 원, 조준 표면(30)의 외부 표면(30o) 또는 내부 표면(30i) 내에 또는 상에 형성되는 원형의 융기부(ridge), 비드(bead) 또는 홈(groove), 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있는데, 제한되는 것은 아니다. 바람직한 실시형태에서, 앙각 제한 원(32)의 직경, 볼록한 이미지 반사 표면의 직경(Drs), 조준 표면의 직경(Dss) 및 볼록한 이미지 반사 표면(20)의 극점(P) 위로의 조준 표면(30)의 높이는, 45도의 +/-1.0도의 최대 앙각을 정의하는 앙각 제한 원(32)의 반사된 허상 이미지(V)를 볼록한 이미지 반사 표면(20) 내에 형성하도록 선택된다. 다른 실시형태에서, 앙각 제한 원(32)의 직경, 볼록한 이미지 반사 표면의 직경(Drs), 조준 표면의 직경(Dss) 및 볼록한 이미지 반사 표면(20)의 극점(P) 위로의 조준 표면(30)의 높이는, 45도보다 큰 또는 작은 임의의 다른 바람직한 최대 앙각을 정의하는 앙각 제한 원(32)의 반사된 허상 이미지(V)를 볼록한 이미지 반사 표면(20) 내에 형성하도록 선택될 수도 있다. 도 2에서 예시되는 바와 같이, 조준 표면(30)의 몇몇 실시형태는, 디바이스(10)를 둘러싸는 물체가 미만으로 유지되어야만 하는 수평선 위로의 상이한 최대 앙각에 대응하는 반사된 이미지(V-1 및 V2)를 볼록한 이미지 반사 표면(20) 내에 각각 갖는 둘 이상의 동심 원 마킹 또는 앙각 제한 원(32-1 및 32-2)을 포함할 수 있다.
다시 도 1c를 참조하면, 조준 표면의 몇몇 실시형태는 앙각 제한 원(32)의 중앙에 배치되는 제2 마킹(34)(기축선 마크)을 더 포함할 수도 있다. 기축선 마크는 볼록한 이미지 반사 표면(20)의 극점(P)(도 1b)과 축 정렬해야 하고 볼록한 이미지 반사 표면(20)의 주축(A) 상에 놓여야 한다. 제2 마킹(34)은, 조준 표면(30)의 외부 표면(30o) 또는 내부 표면(30i) 상에 인쇄되거나, 매립되거나 또는 다르게는 형성되는 어두운 컬러의 십자선 또는 다른 적절한 마킹을 포함할 수도 있다.
디바이스(10)의 볼록한 이미지 반사 표면(20), 투명한 조준 표면(30) 및 관 모양의 스페이서(40) 각각은, 플라스틱 또는 임의의 다른 적절한 재료로 제조될 수 있고, 상대적으로 낮은 치수 공차를 가지고 제조될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 디바이스(10)의 볼록한 이미지 반사 표면(20), 투명한 조준 표면(30) 및 관 모양의 스페이서(40)는 미리 조립 된 일체형 유닛으로서 제조 및 판매될 수 있다. 다른 실시형태에서, 디바이스(10)는, 디바이스(10)의 볼록한 이미지 반사 표면(20), 투명한 조준 표면(30) 및 관 모양의 스페이서(40) 중 하나 이상이 유저에 의해 함께 조립되는 키트로서 제조 및 판매될 수 있다. 여전히 다른 실시형태에서, 디바이스(10)는 유저 단말기의 일부일 수 있다. 이러한 유저 단말기의 예는, 2015년 2월 20일자로 출원된 발명의 명칭이 "User Terminal Having A Linear Array Antenna With Electronic And Mechanical Actuation System"인 미국 특허 출원 제14/627,577호에서 설명된다. 미국 특허 출원 제14/627,577호의 전체 개시는 참조에 의해 본원에 통합된다. 도 3에서 예시되는 바와 같이, 이러한 실시형태에서의 디바이스(10)는, 유저 단말기(54)의 안테나(54)에 인접하게 유저 단말기(50)의 하우징(52) 안으로 내장되거나 그 하우징(52)에 부착될 수도 있다.
볼록한 이미지 반사 표면(20)은, 약 0.25 내지 1.5 미터 사이의 임의의 유저 관찰자 거리에서 위에서 볼 수 있을 정도로 충분히 커야 하는데, 임의의 유저 관찰자 거리는 디바이스(10)의 조준 표면(30)과 유저(U)의 눈 사이에서 측정된다. 도 4a는 약 0.76m의 유저 관측 높이에서의 디바이스(10)를 예시하고, 도 4b는 약 1.5m의 유저 관측 높이에서의 디바이스(10)를 예시한다.
볼록한 이미지 반사 표면(20) 내의 앙각 원(32)의 반사된 이미지(V)가 45도 +/- 1.0도의 최대 앙각을 정의하는 하나의 예시적인 실시형태에서, 볼록한 이미지 반사 표면(20)은 약 50 mm의 직경(Drs)(도 1c) 및 약 40 mm의 곡률 반경(R)(도 1b)을 가질 수도 있다. 또한, 조준 표면은 약 60 mm의 직경(Dss)(도 1c) 또는 폭, 약 10 mm의 볼록한 이미지 반사 표면(20)의 극점(P) 위로의 높이(H)(도 1b)를 가질 수도 있고, 앙각 제한 원(32)은 약 58 mm의 직경을 가질 수도 있다. 디바이스(10)의 다른 실시형태는, 상기에서 열거되는 치수와는 상이한 하나 이상의 치수를 가질 수도 있다.
이제, 앙각 추정 디바이스(10)의 사용 및 동작이 도 5를 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 디바이스(10)를 사용하기 전에, 유저는, 안테나가 (지면에 대해) 수평을 이루도록 유저 단말기(도시되지 않음)를 위치 결정하고 배치해야 한다. 안테나가 수평인지의 여부를 결정하기 위해, 버블 레벨과 같은 임의의 종래의 수평 지시 기구가 사용될 수 있다. 이러한 기구는, 유저 단말기의 하우징과 분리될 수도 있거나 또는 하우징 안으로 내장될 수 있다. 도 3에서 예시되는 바와 같이, 앙각 추정 디바이스(10)가 유저 단말기(50) 안으로 내장되는 경우, 디바이스(10)는, 안테나(54)가 수평일 때, 수평이어야 한다. 디바이스(10)가 유저 단말기와 분리되어 있다면, 디바이스(10)는 유저 단말기 상에 배치되어야 하고 유저 단말기의 안테나와 함께 수평이 되어야 한다. 도 5에서 예시되는 바와 같이, 그 다음, 유저(U)는 디바이스(10)의 조준 표면(30)을 내려다 보고 볼록한 이미지 반사 표면(20)의 주축(A)에 그의 또는 그녀의 눈의 초점을 맞춘다. 볼록한 이미지 반사 표면(20)의 FOV 내의 물체(들)(O)가 무한대에 또는 이미지 반사 표면(20)의 극점(P)과 무한대 사이에 있을 때, 볼록한 이미지 반사 표면(20) 내의 물체(들)의 반사된 이미지(들)는, 그들이 이미지 반사 표면(20)의 극점(P)과 볼록한 이미지 반사 표면(20)의 주초점(principal focus)(F)(반사 이후 주축(A)에 평행하게 주행하는 광선이 만날 것으로 생각되는 주축(A) 상의 초점) 사이에서 이미지 반사 표면(20) 뒤에 형성되기 때문에, 허상(예를 들면, 조준 표면 반사 허상 이미지(V1), FOV 반사 허상 이미지(V2))인 것으로 간주될 것이다. 유저(U)는 그들의 눈을 볼록한 이미지 반사 표면(20)의 극점(P)과 정렬시켜야만 한다. 조준 표면(30)의 기축선 마크(34)는, 도 4a 및 도 4b에서 예시되는 바와 같이, 기축선 마크(34)의 허상 이미지(V3)와 기축선 마크(34) 자체가 총을 겨누는 것과 유사하게 함께 정렬하는 것을 유저가 볼 때까지 유저(U)가 그들의 머리를 움직이는 것을 허용하는 것에 의해, 이것을 용이하게 한다. 도 6a 및 도 6b에서 예시되는 바와 같이, 유저(U)는 물체(들)(O)의 앙각을, 그들의 반사된 허상 이미지(들)(V5)가 볼록한 이미지 반사 표면(20) 내에서의 앙각 제한 원(32)의 반사된 허상 이미지(V)와 관련하여 위치 결정되는 곳을 관찰하는 것에 의해, 추정할 수 있다.
도 6a를 다시 참조하면, 각각의 물체의 반사된 허상 이미지(V5) 전체가 앙각 제한 원(32)의 반사된 허상 이미지(V)의 실질적으로 외부에서 나타나면, 유저 단말기의 적절한 위치 및 배치는 확인되고, 그에 의해 볼록한 이미지 반사 표면(20)(및 따라서 유저 단말기)의 FOV 내의 물체가 소망하는 최대 앙각 아래에 있는 것으로 추정된다는 것을 나타낸다. 결과적으로, 유저 단말기는 모든 방위각 방향에서 방해 받지 않는 하늘의 시야를 갖는다. 도 6b에서 예시되는 바와 같이, 물체 중 하나 이상의 반사된 허상 이미지(V5) 또는 그 일부가 볼록한 영상 반사 표면(20) 내의 앙각 제한 원(32)의 반사된 허상 이미지(V) 내측에 실질적으로 존재하는 것으로 보이면, 이것은, 이들 물체가 소망하는 최대 앙각을 초과하는 것으로 추정된다. 결과적으로, 유저 단말기는 모든 방위각 방향에서 방해 받지 않는 하늘의 시야를 갖는다. 따라서, 물체의 각각의 전체 반사된 허상 이미지(V5)가 볼록한 이미지 반사 표면(20) 내의 앙각 제한 원(32)의 반사된 허상 이미지(V)의 외부에서 실질적으로 나타나도록, 유저 단말기는 재배치되거나, 또는 재위치 결정되어 배치되어야 한다.
본 개시의 앙각 추정 디바이스(10)는, 유저 단말기가 수평이라고 가정하면, 유저가 주변 물체의 앙각을 약1 내지 2 도의 정확도까지 추정하는 것을 허용한다. 따라서, 디바이스(10)는, 유저가 그들의 눈만을 사용하여 물체의 앙각을 직접적으로 추정하는 종래 기술의 추정 방법의 정확도의 약 10배로 주변 물체의 앙각을 유저가 추정하는 것을 허용한다. 이 앙각의 정확도에 대한 이유는, 물체가 조준 표면(30)보다 볼록한 이미지 반사 표면(20)으로부터 훨씬 더 멀리 떨어져 있다는 것이다. 따라서, 그들의 반사된 허상 이미지(들)의 물리적 사이즈는, 물체(들)에 대한 거리가 아닌, 물체(들)의 앙각에만 의존한다.
또한, 도 4a 및 도 4b에서 예시되는 바와 같이, 유저가 조준 표면(30)의 기축선 마크(34)를 통해 볼록한 이미지 반사 표면의 극점(P)과 그들의 눈을 정렬하는 한, 정확도는 조준 표면(30)에 대한 유저의 머리 높이에 의해 영향을 받지 않는다.
도 7은, 본 개시의 디바이스(10)를 사용하여 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 방법의 실시형태를 예시하는 플로우차트이다. 블록 60에서, 볼록한 이미지 반사 표면은 유저 단말기 상에 또는 유저 단말기에 인접하게 배치된다. 블록 62에서, 볼록한 이미지 반사 표면은, 조준 표면 상에 또는 내에 형성되는 앙각 제한 마킹을 갖는 투명한 조준 표면을 통해 관찰된다. 블록 64에서, 유저는, 하나 이상의 물체의 반사된 이미지가 실질적으로 외측에 있든, 또는 그 일부가 실질적으로 내측에 있든 간에, 앙각 제한 마킹의 반사된 이미지를 관찰한다. 하나 이상의 물체의 반사된 이미지가 실질적으로 앙각 제한 마킹의 반사된 이미지 외측에 있는 경우, 하나 이상의 물체는 앙각 아래에 있는 것으로 추정되고, 하나 이상의 물체의 반사된 이미지의 일부가 실질적으로 앙각 제한 마킹의 반사된 이미지 내측에 있는 경우, 하나 이상의 물체는 앙각 위에 있는 것으로 추정된다. 몇몇 실시형태에서, 유저는, 블록 64의 수행 이전에, 조준 표면 상에 또는 내에 형성되는 기축선 마킹에 초점을 맞출 수도 있고 기축선 마킹을 볼록한 이미지 반사 표면의 극점과 축 정렬할 수도 있다.
도 8은, 본 개시의 디바이스(10)를 사용하여 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 방법의 다른 실시형태를 예시하는 플로우차트이다. 블록 70에서, 유저 단말기 상에 또는 유저 단말기에 인접하게 배치된 볼록한 이미지 반사 표면 내에 앙각 제한 마킹의 반사된 이미지가 생성된다. 블록 72에서, 하나 이상의 물체의 반사된 이미지가 볼록한 이미지 반사 표면 내에 생성된다. 하나 이상의 물체의 반사된 이미지가 실질적으로 앙각 제한 마킹의 반사된 이미지 외측에 있는 경우, 하나 이상의 물체는 앙각 아래에 있는 것으로 추정되고, 하나 이상의 물체의 반사된 이미지의 일부가 실질적으로 앙각 제한 마킹의 반사된 이미지 내측에 있는 경우, 하나 이상의 물체는 앙각 위에 있는 것으로 추정된다. 몇몇 실시형태에서, 블록 70은, 조준 표면 상에 또는 내에 형성되는 앙각 제한 마킹을 갖는 투명한 조준 표면을 사용하여 수행된다.
비록 앙각 추정 디바이스 및 방법이 예시적인 실시형태의 관점에서 설명되었지만, 앙각 추정 디바이스 및 방법은 이들로 제한되는 것은 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위는, 디바이스 및 방법의 범위 및 등가의 영역을 벗어나지 않으면서 기술 분야의 숙련된 자에 의해 행해질 수도 있는 다른 변형예 및 실시형태를 포함하도록 광의적으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각(elevation angle)을 추정하기 위한 디바이스로서,
    볼록한 이미지 반사 표면;
    상기 볼록한 이미지 반사 표면 위에 배치되는 투명한 조준 표면(sighting surface); 및
    상기 조준 표면 상에 또는 내에 형성되는 앙각 제한 마킹(elevation limit marking)을 포함하고;
    상기 앙각 제한 마킹은, 상기 유저 단말기가 모든 방위각 방향에서 방해 받지 않는 하늘의 시야를 가지도록 상기 볼록한 이미지 반사 표면의 시야 내의 상기 하나 이상의 물체가 미만으로 유지되어야만 하는 지구의 수평선 위로의 앙각을 정의하는 반사된 이미지를 상기 볼록한 이미지 반사 표면 내에 생성하는, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 앙각 제한 마킹에 의해 정의되는 상기 앙각은 최대 앙각을 포함하는, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유저 단말기가 모든 상기 방위각 방향에서 상기 방해 받지 않는 하늘의 시야를 가지도록 상기 볼록한 이미지 반사 표면의 상기 시야 내의 상기 하나 이상의 물체가 미만으로 유지되어야만 하는 지구의 수평선 위로의 적어도 제2 앙각을 정의하는 반사된 이미지를 상기 볼록한 이미지 반사 표면 내에 생성하는 상기 조준 표면 상에 또는 내에 형성되는 적어도 제2 앙각 제한 마킹을 더 포함하는, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 앙각 제한 마킹은 원을 포함하는, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 디바이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 앙각 제한 마킹은 동심원인, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 디바이스.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조준 표면 상에 또는 내에 형성되는 그리고 상기 볼록한 이미지 반사 표면의 극점(pole)과 축 정렬되는 기축선 마킹(boresight marking)을 더 포함하는, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 디바이스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기축선 마킹은 십자선을 포함하는, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 디바이스.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록한 이미지 반사 표면의 시야 내의 상기 하나 이상의 물체의 반사된 이미지는 상기 볼록한 이미지 반사 표면 뒤에 형성되는, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하나 이상의 물체의 상기 반사된 이미지가 실질적으로 상기 앙각 제한 마킹의 상기 반사된 이미지 외측에 있는 경우, 상기 하나 이상의 물체는 상기 앙각 아래에 있는 것으로 추정되는, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 디바이스.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 하나 이상의 물체의 상기 반사된 이미지의 일부가 실질적으로 상기 앙각 제한 마킹의 상기 반사된 이미지 내측에 있는 경우, 상기 하나 이상의 물체는 상기 앙각 위에 있는 것으로 추정되는, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 디바이스.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록한 이미지 반사 표면은 볼록 미러를 포함하는, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 디바이스.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조준 표면은 투명한 스크린을 포함하는, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 디바이스.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조준 표면과 상기 볼록한 이미지 반사 표면 사이에서 연장하는 관 모양의 스페이서를 더 포함하는, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 디바이스.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스는 미리 조립된 일체형 유닛을 포함하는, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 디바이스.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스는 유저가 조립하는 조립되지 않은 키트를 포함하는, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 디바이스.
  16. 하우징, 상기 하우징 내에 배치되는 안테나, 및 상기 하우징의 외부 표면 상에 배치되거나 상기 하우징의 외부 표면 안에 매립되는 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 디바이스를 포함하는, 유저 단말기.
  17. 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 방법으로서,
    볼록한 이미지 반사 표면을 상기 유저 단말기 상에 또는 상기 유저 단말기에 인접하게 배치하는 단계;
    투명한 조준 표면 상에 또는 내에 형성되는 앙각 제한 마킹 - 상기 앙각 제한 마킹은, 유저 단말기가 모든 방위각 방향에서 방해 받지 않는 하늘의 시야를 가지도록 상기 볼록한 이미지 반사 표면의 시야 내의 상기 하나 이상의 물체가 미만으로 유지되어야만 하는 지구의 수평선 위로의 앙각을 정의하는 반사된 이미지를 상기 볼록한 이미지 반사 표면 내에 생성함 - 을 구비하는 상기 조준 표면을 통해 상기 볼록한 이미지 반사 표면을 관찰하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 물체의 반사된 이미지가 실질적으로 외측에 있든, 또는 그 일부가 실질적으로 내측에 있든 간에, 상기 앙각 제한 마킹의 상기 반사된 이미지를 관찰하는 단계를 포함하고,
    상기 하나 이상의 물체의 상기 반사된 이미지가 실질적으로 상기 앙각 제한 마킹의 상기 반사된 이미지 외측에 있는 경우, 상기 하나 이상의 물체는 상기 앙각 아래에 있는 것으로 추정되고, 상기 하나 이상의 물체의 상기 반사된 이미지의 일부가 실질적으로 상기 앙각 제한 마킹의 상기 반사된 이미지 내측에 있는 경우, 상기 하나 이상의 물체는 상기 앙각 위에 있는 것으로 추정되는, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 하나 이상의 물체의 반사된 이미지가 실질적으로 외측에 있든, 또는 그 일부가 실질적으로 내측에 있든 간에, 상기 앙각 제한 마킹의 상기 반사된 이미지를 관찰하는 단계 이전에:
    상기 조준 표면 상에 또는 내에 형성되는 기축선 마킹에 초점을 맞추는 단계; 및
    상기 기축선 마킹을 상기 볼록한 이미지 반사 표면 내에 형성되는 상기 기축선 마킹의 반사된 이미지와 축 정렬하는 단계를 더 포함하는, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 방법.
  19. 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 방법으로서,
    상기 유저 단말기 상에 또는 상기 유저 단말기에 인접하게 배치되는 볼록한 이미지 반사 표면 내에 앙각 제한 마킹 - 상기 앙각 제한 마킹은, 유저 단말기가 모든 방위각 방향에서 방해 받지 않는 하늘의 시야를 가지도록 상기 볼록한 이미지 반사 표면의 시야 내의 상기 하나 이상의 물체가 미만으로 가져야만 하는 지구의 수평선 위로의 앙각을 정의함 - 의 반사된 이미지를 생성하는 단계; 및
    상기 볼록한 이미지 반사 표면 내에 상기 하나 이상의 물체의 반사된 이미지를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 하나 이상의 물체의 상기 반사된 이미지가 실질적으로 상기 앙각 제한 마킹의 상기 반사된 이미지 외측에 있는 경우, 상기 하나 이상의 물체는 상기 앙각 아래에 있는 것으로 추정되고, 상기 하나 이상의 물체의 상기 반사된 이미지의 일부가 실질적으로 상기 앙각 제한 마킹의 상기 반사된 이미지 내측에 있는 경우, 상기 하나 이상의 물체는 상기 앙각 위에 있는 것으로 추정되는, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 앙각 제한 마킹의 상기 반사된 이미지의 상기 생성은, 투명한 조준 표면 상에 또는 내에 형성되는 앙각 제한 마킹을 구비하는 상기 조준 표면을 사용하여 수행되는, 유저 단말기를 둘러싸는 하나 이상의 물체의 앙각을 추정하기 위한 방법.
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