KR20180022669A - 단일 송신기의 자기장을 이용한 무선 위치 감지 - Google Patents

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KR20180022669A
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병후 정
모히트 싱흐
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퍼듀 리서치 파운데이션
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Abstract

송신기에 대한 수신기의 위치를 판단하는 위치 결정 시스템이 개시된다. 시스템은, 지구 좌표계에 대하여 알려진 방향을 가지며 위치 판단 이벤트 동안 주기적 신호를 송신하도록 구성된 송신 코일, 송신 코일에 의해 생성된 자기장 벡터 및 지구 좌표계에 대한 수신기의 방향을 측정하기 위한 감지 유닛을 포함하는 적어도 하나의 수신기, 및 측정된 자기장 벡터를 사용하여 송신기의 좌표계에 대한 수신기의 위치 및 방향을 추정하도록 구성된 적어도 하나의 컴퓨팅 유닛을 포함하고, 지구 좌표계에 대한 측정된 방향 및 지구 좌표계에 대한 송신 코일의 알려진 방향을 포함한다.

Description

단일 송신기의 자기장을 이용한 무선 위치 감지
본 출원은 무선으로, 장치(예를 들어, 휴대용 장치 또는 모바일 장치)의 위치를 검출하는 것에 관한 것이다.
모바일 또는 휴대형 물체 또는 장치(예를 들어, 휴대 전화 또는 혈액 관련 센서)의 위치를 판단하는 방법에 대한 요구가 증가하고 있다. GPS, LORAN 및 이와 유사한 시스템은 위치 정보를 제공할 수 있지만 흔히 15m 정도의 분해능으로만 제공한다. 또한, 그러한 시스템은 벽 및 건물의 다른 특징을 통한 신호 전파의 변화로 인해 실내에서 사용하기가 더 어려울 수 있다. WIFI 또는 BLUETOOTH 다각화가 제안되었으며 1-2m 실내의 정확도가 낮을 수 있다. 그러나, 이러한 방식은 종종 알려진 송신기(TX)의 대형 데이터베이스를 필요로 한다. 따라서, 높은 정확도를 제공하고 대형 데이터베이스가 필요하지 않은 위치 결정 시스템이 필요하다.
2013년 6월 27일자로 공개된 정(Jung) 등의 미국 특허 출원 제2013/0166002 호를 참조하여, 그 개시 내용은 본원에 참조로 포함된다.
아래의 서술에서, 일부 측면은 일반적으로 소프트웨어 프로그램으로 구현되는 측면에서 서술될 것이다. 당업자는 그러한 소프트웨어와 관련된 것들이 또한 하드웨어, 펌웨어 또는 마이크로 코드로 구성될 수 있다는 것을 쉽게 인식할 것이다. 데이터 조작 알고리즘 및 시스템이 잘 알려져 있기 때문에, 본 서술은 특히 본원에 서술된 시스템 및 방법의 일부를 형성하는, 또는 더 직접적으로 협력하는, 알고리즘 및 시스템에 관한 것이다. 그러한 알고리즘 및 시스템의 다른 측면, 및 여기에 구체적으로 도시되거나 서술되지 않은, 관련된 신호를 생성 및 처리하는 하드웨어 또는 소프트웨어는 당 업계에 공지된 시스템, 알고리즘, 구성 요소 및 요소 중에서 선택된다. 본 명세서에 서술된 시스템 및 방법이 주어지면, 임의의 측면의 구현에 유용한 여기에 구체적으로 도시되지 않았거나 제안되거나 기술되지 않은 소프트웨어는 통상적이며 그러한 기술의 통상적인 기술 내에 있다.
본 명세서의 다양한 측면은 바람직하게는 저전력 마이크로 컨트롤러를 사용하여 신속하게 위치를 판단할 수 있게 한다. 핫스팟이나 안테나의 대용량 데이터베이스는 필요하지 않다. 다양한 측면은 매우 빠른 동작 추적을 가능하게 한다.
이러한 개시 전체에 있어서, "코일"이라는 용어는 안테나와 관련하여 사용될 때 제한적이지 않으며, 나열된 기능을 수행할 수 있는 다른 유형의 안테나가 사용될 수 있다. 본 명세서의 다양한 측면은 저주파수, 예를 들어, <1MHz 또는 <500kHz, ~70kHz, 또는 ~ 80kHz 또는 ~ 35kHz를 사용한다. 예를 들어, >1MHz와 같은 다른 주파수도 또한 사용될 수 있다. 본 명세서에 기재된 자기 센서는 자기장의 성분을 측정하기 위한 2개 이상의 실질적으로 직교하는 코일을 포함하는 센서를 포함할 수 있다. 3축 또는 다른 자기 저항 센서가 부가적으로 또는 대안적으로 사용될 수 있다.
이러한 개시 전체에 있어서, 지구 좌표계에 대한 참조는 송신기 및 수신기와 공통이거나 실질적으로 공통인 다른 참조 좌표계를 포함한다.
하나의 실시예에서, 지구 좌표 방향은 측정된 자기장을 uvw에서 xyz 좌표로 회전시키는데 사용되며, 이후에 자기장은 강도 및 방향에 대해 시험되어 송신기의 근거리 장(near field)에서 자기장 강도 및 방향이 발생하는 장소(위치)가 판단된다. 그 판단된 위치는 수신기(RX)의 위치와 실질적으로 동일하다.
이상을 감안하여, 무선 송신기에 근접한 수신기의 위치의 판단을 제공하기 위한 다양한 양상이 개시된다. 기술적인 효과는 송신기(들)로부터 자기장을 검출하고 검출된 장(field)을 사용하여 수신기의 위치를 판단하는 것이다. 다양한 측면들의 추가적인 기술적 효과는 전자 디스플레이 상에 수신기의 위치의 표시를 제시하고 판단된 위치를 송신기, 컴퓨터 또는 컴퓨팅 유닛, 또는 다른 장치에 송신하는 것을 포함한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점은 하기의 설명 및 도면과 함께 취해질 때 더욱 명백해질 것이며, 도면에서 공통인 동일한 특징을 나타내기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호가 사용되었다.
도 1a는 일 실시예에 따른 위치 결정 시스템의 간략화된 블록도이다.
도 1b는 3차원 환경에서 도 1a의 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 하나의 실시예에 따른 위치 결정 과정의 단순화된 블록도이다.
도 3은 도 1a의 시스템의 예시적인 설정을 도시하는 다이어그램이다.
도 4는 일 실시예에 따른 위치 결정 과정을 도시하는 흐름도이다.
도 5는 수신기가 컴퓨팅 유닛과 관련되는, 컴퓨팅 유닛에 통합된 위치 결정 시스템의 간략화된 블록도이다.
도 6은 도 5의 시스템을 인체에서 구현한 예이다.
도 7은 도 5의 시스템의 예시적인 빌딩 영역의 적용이다.
도 8은 송신 코일이 컴퓨팅 유닛과 관련되는 컴퓨팅 유닛에 통합된 위치 결졍 시스템의 단순화된 블록도이다.
도 9는 도 8의 시스템을 인체에서 구현한 예이다.
도 10은 도 8의 수신기가 제어기에 통합된 시스템의 예시적인 구현예이다.
도 11은 컴퓨팅 유닛이 수신기 및 송신 코일로부터 분리된, 도 8의 시스템의 예시적인 구현 예이다.
도 12는 송신 코일 및 수신기가 컴퓨팅 장치로부터 분리되고 추가적인 컴퓨팅 장치를 포함하는, 일 실시예에 따른 위치 결정 시스템의 간략화된 블록도이다.
도 13은 도 12의 시스템의 인체 구현 예이다.
도 14는 도 12의 시스템의 빌딩 영역 적용의 예이다.
도 15는 펜형 제어기가 수신기를 포함하는, 도 12의 시스템의 예시적인 구현 예이다.
도 16은 펜형 제어기가 수신기를 포함하고 컴퓨팅 유닛이 전자 디스플레이 장치에서 분리되어 있는, 도 12의 시스템의 예시적인 구현 예이다.
도 17은 일 실시예에 따른 사분면 찾기 과정을 도시한다.
도 18은 일 실시예에 따라 시분할을 이용하는 예시적인 비콘 신호 구조를 도시한다.
도 19는 일 실시예에 따른 변조를 이용하는 예시적인 비콘 신호 구조를 도시한다.
도 20은 일 실시예에 따른 충돌 회피 구조를 도시한다.
도 21a는 일 실시예에 따른 송신 코일 설계를 도시한다.
도 21b는 일 실시예에 따른 LC 공진기를 포함하는 송신 코일 설계를 도시한다.
도 21c는 일 실시예에 따른 구동 코일을 포함하는 송신 코일 설계를 도시한다.
첨부된 도면은 서술하기 위한 목적이며 반드시 일정한 비율로 도시되지는 않는다.
도 1a는 일 실시예에 따른 위치 결정 시스템(100)의 기본 블록도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 위치 결정 시스템(100)은 송신기(안테나 코일(102)로 도시됨) 및 적어도 하나의 수신기(104)를 포함한다. 수신기(104)는 3축 자기 센서(106) 및 방향 센서(108)를 포함한다. 코일(102)은 임의의 2차원 및 3차원 형상: 원형, 타원형, 직사각형, 정사각형, 다이아몬드, 삼각형 등을 가질 수 있다. 신호 생성기(110) 및 구동기(112)가 파형을 생성하고 고정 주파수를 갖는 주기적 비콘 신호를 송신하고 코일(102)을 구동하도록 포함될 수 있다. 모든 주기 신호를 사용할 수 있지만 송신기 및 수신기 설계를 단순화하는 데 가장 효과적인 사인 곡선 신호가 바람직하다. 송신 코일(102)은 장(field)의 강도 및 방향이 공간 내의 위치에 의존하는 공간 자기장을 생성할 것이다. 증폭기(112), A/D 변환기(116)는 자기 센서(106)의 출력을 증폭하고 컴퓨팅 유닛(118)에 의한 입력에 적합한 디지털 형태로 변환하도록 도시된 바와 같이 동작 가능하게 연결될 수 있다. 컴퓨팅 유닛(118)은 방향 센서(108)의 출력을 더 수신할 수 있다.
도 1b는 3차원 환경에서 시스템(110)의 동작을 도시한다. 도 2는 코일(102)에 대한 수신기(104)의 위치 및 방향을 판단하는 단계를 더 도시한다. 수신기(104) 에서 3축 자기 센서(106)는 수신기 자체의 좌표 프레임(U,V,W) 내의 송신 코일(102)에 의해 생성된 수신기(104) 위치(x,y,z)에서 자기장(Hu,Hv,Hw)을 측정한다(블록 202). 3차원 방향 센서(108)는 지구 좌표 프레임(αEarth,βEarth,γEarth)에서 3차원 방향 센서의 방향을 측정한다(블록 204). 측정된 데이터(Hu,Hv,Hw 및 αEarth,βEarth,γEarth)는 컴퓨팅 유닛(118)에 제공된다. 컴퓨팅 유닛(118)은 수신기, 송신기 또는 다른 곳에 배치될 수 있다. 컴퓨팅 유닛(118)이 수신기(104)에 배치되어 있지 않은 경우, 측정된 데이터는 무선 채널 또는 유선 채널을 통해 수신기(104) 외부에 위치한 원격 컴퓨팅 유닛으로 송신될 수 있다. 지구 좌표 프레임(αTxEarth,βTxEarth,γTxEarth)에서의 송신 코일(102)의 방향은 컴퓨팅 유닛(118)에 제공된다(블록 206). 지구 좌표 프레임(αTxEarth,βTxEarth,γTxEarth)에서의 송신 코일(102)의 방향은 또한 무선 채널 또는 유선 채널을 통해 원격 컴퓨팅 유닛에 제공될 수 있다. 또한, 고정 코일 설비의 경우, 지구 좌표 프레임(αTxEarth,βTxEarth,γTxEarth)에서의 송신 코일(102)의 방향의 알려진 값은 컴퓨팅 유닛(118)에 저장될 수 있으며, 저장된 값은 이후의 계산을 위해 사용될 수 있다.
컴퓨팅 유닛(118)은 방향 센서 데이터(αEarth,βEarth,γEarth) 및 알려진 코일 방향 데이터(αTx,Earth,βTx,Earth,γTx,Earth)로부터 송신 코일(102)에 대한 수신기(104) 방향(αx,βy,γz)을 추정한다(블록 208). 이후에, 측정된 자기장 벡터(Hu,Hv,Hw)는 송신 코일(αx,βy,γz)에 대해 추정된 방향을 사용하여 송신 코일의 좌표 프레임(X,Y,Z)에 정렬되도록 회전될 수 있다(블록 210). 동작은 송신 코일의 좌표 프레임(X,Y,Z)에서 송신 코일에 의해 생성된 수신기 위치(x,y,z)에서의 자기장 벡터 (Hx,Hy,Hz)를 유도한다. 물리적 모델링을 이용하여 송신 코일에 의해 생성된 임의의 위치(x,y,z)에서 예상되는 자기장 벡터(Hx,Hy,Hz)를 추정할 수 있기 때문에, 추정 된 자기장 벡터(Hx,Hy,Hz)를 이용하여 수신기(x,y,z)의 위치를 추정할 수 있다(블록 212). 송신 코일(102)에 대한 수신기(104)의 방향 및 위치는 컴퓨팅 유닛(118)에 의해 출력된다(블록 214).
실내 RF 송신 방식은 채널 특성, 예를 들어, 건물의 구조에 크게 영향을 받을 수 있다. 다양한 실시예에서, 1MHz 미만(<1MHz)의 주파수는, 예를 들어, 벽, 인체, 및 실내 환경의 다른 특성을 통한 효과적인 전파에 사용된다. 이러한 주파수는 수십 미터의 파장을 가지므로 수신기는 원거리장(far field)에서가 아니라 송신 안테나의 근거리장(near field)에서 작동할 수 있다. 따라서, 다양한 예에서, 방사능 효과를 고려하거나 보상할 필요는 없다. 주파수가 낮을수록 안테나 크기가 커지고 사물의 침투력이 향상된다. 12MHz 이상의 주파수를 이용하는 다양한 실시예에서, 위치 정확도는 낮은 주파수보다 벽에 더 큰 영향을 받을 수 있다. 그러나, 12MHz 이상의 주파수가 사용될 수 있고, 유리하게도 여전히 인체를 통과한다.
개시된 실시예에서, 전자기 스펙트럼이 LF에서 많이 사용되지 않기 때문에 다양한 저주파가 사용될 수 있다. 다른 사용자는 햄 라디오 운영자(ham radio operators)를 포함한다. 다중 주파수는 상이한 송신기에 대해 사용될 수 있고, 수신기는 간섭을 피하기 위해 특정 송신기 주파수에 대응하는 노치 필터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 솔리드 스테이트(solid-state) 나침반 및 가속도계 장치와 같은 다양한 배향 센서 (108)가 사용될 수 있다. 지구의 방향은 xyz에서 uvw로의 회전에 대한 참조로 사용된다. 3축 자기 센서는 지구 자기장(DC 필드)과 TX 필드(AC 필드)를 모두 감지하는 데 사용하거나 별도의 센서를 사용할 수 있다.
이러한 개시 전반에 걸쳐, 수신기의 위치 또는 방향이 송신기에 대해 결정되면, 그 위치 또는 방향은, WGS84와 같은 지구 - 상대 시스템, 또는 방 또는 빌딩의 좌표 프레임과 같은 국부 시스템과 같은 다른 좌표 시스템으로 변형될 수 있다. 좌표 변환은 컴퓨터 그래픽 및 지도 제작 기술에서 잘 알려진 회전, 왜곡, 및 기타 기술을 사용하여 수행할 수 있다.
도 3은 송신기 코일(102)을 사용하여 수신기(104)의 위치 및 방향을 찾기 위한 시스템(100)의 예시적인 구현을 도시한다. 도 3의 예에서, 사용된 송신 신호 주파수는 750kHz이고, 사용된 코일(102)은 28턴(turns)을 가지며, 코일 직경은 22cm이고, 10V 피크 투 피크(peak-to-peak)의 신호 진폭을 가진다. 이러한 예에서, 분포 자기장 모델은 송신 코일(102)에 의해 발생된 공간 자기장 분포를 추정하고 수신기(104)를 추적하는데 이용될 수 있다. 방정식 기반 모델은 특히 송신 코일에 가까운 영역에서 부정확한 자기장을 제공하는 경향이 있기 때문에, 방정식 기반 자기장 모델을 사용하는 대신 분산 자기장 모델이 사용된다. 이러한 분산 모델을 사용하면 추적 정확도가 크게 향상된다. 분산 모델을 적용하기 위해 사용한 방법은 다음과 같다. 먼저, 코일(102)의 각 턴(turn)은 다수의 조각들(30 개의 세그먼트들이 이러한 예에서 사용됨)로 분할되고 관찰 지점에서의 결과 필드 벡터(resultant field vector)는 30개의 세그먼트들에 의해 생성된 필드 벡터들을 가산함으로써 계산된다. 이는 코일(102)의 모든 턴에 대해 반복된다. 대안적으로, 코일(102)의 각 턴을 세그먼트로 분할하여 Biot-Savart 법칙을 각각의 턴 내 모든 세그먼트에 적용하는 과정을 따르는 대신에, 단일 턴으로 인한 자기장을 계산할 수 있고 코일(102)의 턴 수와 곱함으로써 전체 자기장을 얻을 수 있다. 이는 코일 와이어가 극도로 얇다고 가정하는 것과 같다.
수신기(104)에서 방향 센서(108)가 지구 좌표 프레임에 대한 수신기(104) 방향(αEarth,βEarth,γEarth)을 측정하기 위해 사용되기 때문에 솔리드 스테이트(solid-state) 나침반 가속도계(solid-state compass-cum-accelerometer)가 방향 센서(108)로 사용된다. 이러한 예에서, 방향 센서(108)는 220Hz의 출력 속도, 5밀리 가우스의 지구 자기장 해상도 및 4mg/digit의 선형 가속 감도를 갖는다. 측정된 솔리드 스테이트(solid-state) 나침반 및 가속도계 출력을 사용하여 수신기 방향(αEarth,βEarth,γEarth)을 얻는 데 사용되는 방법은 다음과 같다. 3축 가속도계는 수신기의 피치(pitch) 및 롤(roll) 각도를 제공하지만 나침반은 수신기의 요(yaw)를 제공한다. 공식은 아래와 같다:
Figure pct00001
이러한 예에서 방향 센서(108)는 많은 우주 항공 애플리케이션에 사용되는 지상 기준 프레임을 정의하기 위해 북쪽(North), 동쪽(East), 아래(Down)(일반적으로 NED라고도 함) 각도 규칙을 사용한다. 컴퓨팅 유닛(118)은 방향 센서로부터 데이터를 수신하고 지구에 대한 수신기(104)의 방향을 계산하기 위해 위의 공식을 적용한다. 이러한 예에서, (요, 피치, 롤) 각도 변환이 기존의 오일러 각 대신 이용되어 서로에 대하여 용이하게 변환될 수 있다.
다음으로, 지구 좌표 프레임에서 측정된 수신기(104) 방향(αEarth,βEarth,γEarth)은 지구 좌표 프레임에서의 송신 코일(102)의 공지된 방향(αTx,Earth,βTx,Earth,γTx,Earth)을 사용하여 송신기 코일(102) 좌표 프레임(X,Y,Z)에서 수신기(104) 방향(αx,βy,γz)으로 변환된다. 이러한 예에서, 송신기 코일이 올바로 서 있다. 이는 βTx,Earth = 0 및 γTx,Earth = 0을 보증한다. 따라서,
Figure pct00002
(4)
다음으로, 좌표 변환을 이용하여 βTx,Earth ≠ 0 또는 γTx,Earth ≠ 0인 정확한 각도를 찾는다.
예시적인 실시예에서, 3개의 직교 배치된 평면 코일을 갖는 3축 코일은 송신 코일(102)에 의해 생성된 자기장 벡터를 측정하는 자기장 센서(106)로서 사용된다. 솔리드 스테이트(solid-state)의 3축 자기 센서(예를 들어, Honeywell HMC1043)도 사용될 수 있다. 수신기(104) 내의 3축 자기 센서(106)는 센서(106)(수신기) 자신의 좌표 프레임(U,V,W) 내의 수신기(104) 위치에서 자기장 벡터(Hu,Hv,Hw)를 측정한다. 수신기(104) 자체의 좌표 프레임(U,V,W)에서 측정된 자기장 벡터(Hu,Hv,Hw)는 송신기 코일(102) 좌표 프레임(X,Y,Z)에서의 수신기(104) 방향(αx,βy,γz)을 사용하여 송신기의 좌표 프레임(X,Y,Z) 내에서 자기장 필드 벡터(Hx,Hy,Hz)로 다음과 같이 변환된다:
Figure pct00003
Figure pct00004
다음으로, 추정된 자기장 벡터(Hx,Hy,Hz)는 송신기 필드 모델을 사용하여 분석되고 수신기 위치가 추정된다. 도 4는 코일(102)에 대한 수신기(104)의 위치를 추정하기 위한 흐름도(400)를 도시한다. 먼저, 방향 센서(108)로부터 수신기의 방향(요, 피치, 및 롤)이 판독되고 3축 자기 센서(106)로부터 자기장의 진폭이 판독된다(402 단계). 404 단계에서, 컴퓨팅 유닛은 (방향 센서(108)로부터 생성된 회전 행렬을 이용하여) 자기 센서(106)의 3개의 코일로부터 판독된 자기장 벡터에 각도 보정을 적용하여 코일(102)에 대한 수신기(104)의 방향을 판단하고 출력한다(406 단계).
408 단계에서, 컴퓨팅 유닛(118)은 404 단계에서 보정된 각도/방향값을 사용하여 초기 수신기(104) 위치를 근사화한다. 본 명세서에 그 전체가 참고 문헌으로 인용되는, "방사선 치료를 위한 자기 추적 시스템(Magnetic Tracking System for Radiation Therapy)" (윙-파이(Wing-Fai) 외, IEEE Tran. 생의학 회로 및 시스템 2010(Biomedical Circuits and Systems 2010))에 서술된 바와 같이, 송신 코일을 지점 신호원으로 가정하면, 대략적인 위치는 필드 방정식을 사용하여 계산할 수 있다.
Figure pct00005
이러한 근거리장 방정식(near field equations)은 다음과 같이 직교 좌표로 나타낼 수 있다.
Figure pct00006
위의 방정식을 풀면,
Figure pct00007
K는 (주어진 송신기와 수신기에 대하여) 경험적으로 계산된 비례 상수이고,
Figure pct00008
위의 방정식에 이들을 대입하고 재계산하면,
Figure pct00009
수신기의 추정 위치 x, y, z가 된다.
410 단계로 이동하면, 측정된 자기장 데이터는 상술한 송신 코일(102)에 대한 분포 자기장 모델과 비교되어 오차가 판단된다. 오차가 소정의 한계 내에 있으면, 프로세스는 x/y/z 단계 크기가 미리 판단된 최소값과 비교되는 416 단계로 이동한다. 단계 크기가 최소인 경우, 컴퓨팅 유닛(118)은 수신기(104)의 추정된 x,y,z 위치를 출력한다(단계 420). 그렇지 않은 경우, 단계 크기는, 예를 들어, 절반으로 감소되고(단계 418), 오차가 다시 평가된다(단계 410). 단계(410)의 결과에서 오차가 소정의 한계 내에 있지 않다면, 과정은 412 단계로 이동한다. 412 단계에서, 추정된 위치 주변의 복수의 위치에 대한 예상된 자기장 값이 계산된다. 하나의 예에서, Δ가 단계 크기인 27개의 코너가 계산된다(x-Δx:Δx:x+Δx, y-Δy:Δy:y+Δy, z-Δz:Δz:z+Δz). 유클리드 거리는 예상된 자기장 값과 27개의 코너에 대해 계산된 값 사이에서 발견된다. (27개 중) 최소 거리를 갖는 코너가 새로운 시작 위치로 선택되고(단계 414), 해가 수렴하여 오차가 소정의 한계 이내가 될 때까지 과정이 반복된다. 도시된 예에서, 대부분의 관심 영역에서 1도 미만의 방향 오차 및 수 밀리미터 미만의 위치 오차가 관찰된다. 정확성은 송신 코일(102) 설계(크기, 모양, 송신 전력 등) 및 수신기(104) 설계(앰프 감도, 노이즈 성능 등)를 최적화함으로써 더 개선될 수 있다.
위치 결정 시스템(100)은 상이한 구성을 이용하여 다양한 컴퓨팅 시스템 및 네트워크에 통합될 수 있다. 도 5는 수신기(104)가 텔레비전, 이동 전화, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 웨어러블 컴퓨팅 장치, 게임 장치, 비디오 스트리밍 셋톱 박스 등과 같은 컴퓨팅 장치(118)와 관련되는 일 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 컴퓨팅 장치는 위치/방향 데이터를 이용하여 애플리케이션(121)을 실행중이다. 수신기(104)는 컴퓨팅 장치(118) 내/상/에/아래/위/주변에 배치될 수 있다. 수신기(104)는 선택적으로 컴퓨팅 장치(118)의 일부일 수 있다. 컴퓨팅 장치(118)는 수신기(104)를 이용하여 그 위치 및 방향을 추정할 수 있다. 컴퓨팅 장치(118)는 자신의 애플리케이션에 대해 추정된 위치 및 방향 데이터를 사용할 수 있거나, 유선 또는 무선 채널을 통해 다른 컴퓨팅 장치(들)(119)와 데이터를 공유할 수 있다.
도 6은 송신 코일(102)이 벨트, 천, 안경 등을 사용하여 인체에 부착되고 추적 수신기(104)가 웨어러블 컴퓨팅 장치에 통합되는 또다른 실시예를 도시한다.
도 7은 송신 코일(102)이 빌딩(140)(벽, 지붕, 천장, 플로어 등)에 설치되고 추적 수신기(104)가 모바일 컴퓨팅 장치에 통합되는 실시예를 더 도시한다.
다른 실시예에서, 송신 코일(102)은 컴퓨팅 장치(118)에 통합되거나 컴퓨팅 장치(118)에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 이러한 실시예에서, 도 8에 도시된 바와 같이, (자기 센서(106) 및 방향 센서(108)를 포함하는) 수신기(104)는 자기 좌표 프레임에서의 자기장 강도 및 지구 좌표 프레임에서의 자기장 방향을 측정한다. 수신기(104)가 그 안에 컴퓨팅 유닛을 갖는다면, 위에 논의된 바와 같이 측정된 데이터를 이용하여 위치 및 방향을 추정할 수 있다. 수신기(104)는 측정된 데이터 또는 추정된 위치 및 방향 데이터를 송신 코일과 관련된 컴퓨팅 장치(118) 또는 유선 또는 무선 채널을 통해 다른 컴퓨팅 장치(들)(119)에 송신할 수 있다.
도 8의 실시예에서, 수신기(104)는 수신기(104)의 위치 및 방향을 추정하는데 요구되는 가공되지 않은 측정 데이터 또는 후 처리된 데이터를 송신 코일(102) 또는 다른 컴퓨팅 장치(119)와 연관된 컴퓨팅 장치(118)에 송신할 수 있다. 이러한 배치는 송신 코일(102)이 정지 상태가 아닌 경우(즉, 모바일)에 특히 유용하다. 송신 코일(102)이 모바일일 때, 수신기(104)가 그 위치 및 방향을 내부적으로 추정 할 필요가 있다면, 지구 좌표 프레임에서 송신 코일(102)의 방향 데이터가 수신기 (104)에 실시간으로 공급될 필요가 있다. 수신기(104)가 그 위치 및 방향를 내부적으로 추정할 필요가 없다면, 원시 측정 또는 이후에-처리된 데이터를 컴퓨팅 디바이스(118)에 송신할 수 있으며, 컴퓨팅 장치(118)는 전술한 바와 같이 수신기(104)의 위치 및 방향을 추정할 수 있다.
도 9는, 송신 코일(102) 및 컴퓨팅 장치(118)가 모바일 웨어러블 컴퓨팅 장치(예를 들어, 사용자의 머리)에 통합되고, (자기 센서(106) 및 방향 센서(108)를 포함하는) 추적 수신기(104)가 손목, 팔, 손가락 등에 배치될 수 있는, 도 8과 유사한 실시예를 더 도시한다. 손으로 제어할 수 있는 펜 모양 추적 수신기가 또한 사용될 수 있다. 개시된 임의의 실시예에서, 하나 이상의 수신기(104)는 송신 코일(102)로부터의 동일한 비콘 신호를 사용하여 하나 이상의 수신기(104)의 위치 및 방향을 발견하기 위해 동시에 그리고 독립적으로 동작할 수 있다.
도 10은, 태블릿 컴퓨터, 스마트폰, 노트북 컴퓨터, 또는 스마트 TV로서 구현되는 컴퓨팅 장치(118)가, 내부에 수신기(104)를 갖는 제어기(123)(예를 들어, 게임용 리모콘 또는 TV 리모콘)로부터, 측정된 데이터 또는 추정된 위치/방향 데이터를 수신하는, 도 8에 도시된 실시예와 유사한 또다른 실시예를 도시한다. 제어기(123)는 도시된 바와 같이 블루투스 또는 적외선과 같은 유선 또는 무선 채널을 사용하여 컴퓨팅 장치(118)와 동작 가능하게 통신한다. 특정 실시예에서, 직사각형 형상의 송신 코일(102)이 컴퓨팅 장치(118) 주위(예를 들어, 일반적으로 TV의 주위)에 형성될 수 있다.
도 11은, 컴퓨팅 장치(118)가 수신기(104)를 포함하는 제어기(123)로부터 측정된 데이터 또는 추정된 위치/방향 데이터를 수신하는 스마트폰(또는 태블릿)으로서 구현되는, 도 8과 다시 유사한 다른 실시예를 도시한다. 컴퓨팅 장치(118)는 제어기(123)로부터 수신된 데이터를 이용하는 애플리케이션(121)을 다시 실행한다. 컴퓨팅 장치(118)는 (유선 또는 무선 채널을 통해) 비디오 디스플레이 용량을 갖는 다른 장치(130)(예를 들어, TV 또는 비디오 모니터) 상으로 비디오를 지향시킨다.
도 12는 송신 코일(102) 및 수신기(104)가 다른 컴퓨팅 장치의 일부가 아닌 독립형 구성 요소로서 동작하는 추가 실시예를 도시한다. (자기 센서(106) 및 방향 센서(108)를 포함하는) 수신기(104)는 자체 좌표 프레임 내의 위치에서 자기장을 측정하고 지구 좌표 프레임에서 방향을 측정한다. 수신기(104)가 그 안에 자신의 컴퓨팅 유닛을 갖는다면, 위에서 설명한 방법을 사용하여 송신기의 좌표계에서 위치와 방향을 추정할 수 있다. 측정된 데이터 또는 추정된 위치 및 방향 데이터는 유선 또는 무선 채널을 통해 하나의 컴퓨팅 장치(118)(예를 들어, TV, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 웨어러블 장치, 게임 장치, 비디오 스트리밍 박스 등) 또는 다수의 컴퓨팅 장치(예를 들어, 컴퓨팅 장치(119))와 공유될 수 있다. 이러한 실시예에서, 수신기는 수신기(104)의 위치 및 배향을 추정하기 위해 요구되는 가공되지 않은 측정 데이터 또는 이후에 처리된 데이터를 컴퓨팅 장치(118 또는 119)에 송신할 수 있으며, 컴퓨팅 장치는 지구 좌표 프레임에서 송신 코일(102)의 방향이 컴퓨팅 시스템에 알려져 있다고 가정하여 수신기(104)의 위치 및 방향을 추정할 수 있다.
도 13은, 송신 코일(102)이 벨트, 천, 안경 등을 사용하여 인체에 부착될 수있고, 추적 수신기(104)가 손목, 팔, 손가락 등에 배치될 수 있는, 도 12와 유사한 실시 예를 도시한다. 손에 의해 제어될 수 있는 펜 형상 추적 수신기(104)가 또한 사용될 수 있다.
도 14는, 송신 코일(102)이 건물(140)(벽, 지붕, 천정, 바닥 등)에 고정 설치되고, 이동 추적 수신기(104)는 코일(102)에 의해 송신된 비콘 신호를 사용하여 그 위치 및 방향를 추정할 수 있으며 추정된 위치 및 방향 데이터를 유선 또는 무선 네트워크를 통해 컴퓨팅 장치(118)에 송신하는, 도 12와 유사한 실시예를 더 도시한다.
도 15는, 수신기(104)를 포함하는 펜 모양의 제어기(123)가 측정된 데이터 또는 추정된 위치/방향 데이터를 블루투스 또는 Wi-Fi 채널을 통해 컴퓨팅 장치 (118)(TV, 휴대 전화, 태블릿, 노트북, 데스크톱 등)에 송신하는, 도 12와 유사한 실시예를 더 도시한다. 컴퓨팅 장치(118)는 제어기(123)로부터 수신된 데이터를 이용하는 애플리케이션(121)을 실행한다.
도 16은, 수신기(104)를 포함하는 펜 모양의 제어기(123)가 블루투스 또는 Wi-Fi 채널을 통해 측정된 데이터 또는 추정된 위치/방향 데이터를 컴퓨팅 장치 (118)(휴대 전화, 태블릿, 노트북, 데스크톱 등)에 송신하는, 도 12와 유사한 실시예를 더 도시한다. 컴퓨팅 장치(118)는 제어기(123)로부터 수신된 데이터를 이용하는 애플리케이션(121)을 실행한다. 컴퓨팅 장치(118)는 (유선 또는 무선 채널을 통해) 비디오 및/또는 사운드를 비디오 디스플레이 장치(142)(예를 들어, TV, 모니터, 프로젝터 등)로 송신한다.
도 17은 위상 기반 사분면 찾기를 위한 과정(1700)을 도시한다. 즉, 과정(1700)은 시스템(100)이 수신기가 위치하는 XYZ 좌표계의 XY 평면에서 4개의 가능한 사분면을 결정할 수 있게 한다. 송신기 코일(102)이 송신기 좌표계(X, Y 및 Z 좌표계)의 XY 평면에 놓여 있다고 가정하면, 3축 센서(106)에서 코일에 의해 수신 된 신호 사이의 상대 위상은 그 4분면을 제공할 수 있다. 가장 실용적인 응용의 경우, 수신기(104)는 +Z 방향(송신기(102)의 한쪽면)에 위치되며, 따라서, 이러한 설정을 위한 사분면 검출 방법이 여기에서 서술된다. 이러한 방법은 송신기(102)의 임의의 방향에 위치한 장치를 위치시키기 위해 8사분면 시스템으로 확장될 수도 있다. 과정(1700)은 자기장 신호들이 자기 센서(106)에 의해 감지되는 단계(1702)에서 시작하고, 자기장 신호들의 상대적인 위상들이 저장된다(단계 1704). 도시된 예에서, 구현 블록(1702)은 신호(Hu-Hw)가 위상이 맞지 않음을 나타내고 신호(Hv-Hw)도 위상이 맞지 않음을 나타낸다. 단계 1706에서, 4개의 가능한 위치(각 xy-사분면에 하나씩)는 지구의 U, V, W 좌표계로부터의 신호를 송신기의 X, Y, Z 좌표계로 변환함으로써 계산된다. 네 개의 가능한 위치가 알려지면, 신호들간의 예상된 상대 위상은 가능한 수신기 위치들에서 계산되고(또한, 단계 1706에서) 관찰된 상대 위상들과 비교된다(단계 1708). 이러한 정확한 상대 위상 일치는 올바른 수신기 사분면을 제공하므로 올바른 수신기 위치(단계 1710에서 출력)를 얻는다. 도 17에 도시 된 예에서, Hu-Hw와 Hv-Hw 쌍은 3사분면에서만 위상 관계를 보여 주므로 수신기는 실제로 3사분면에 놓여 있다.
도 4의 단계 408과 관련하여 위에 서술된 수신기 위치를 초기에 근사화하는 방법에 대한 대안으로서, 초기 수신기(104) 위치 근사는 이용 가능한 분산 송신기-필드 모델을 사용함으로써 달성될 수 있다. 송신기(102) 주변의 (어떤 거친 공간 간격에서) 다양한 위치에서의 자기장 벡터는 미리 계산되어 테이블에 저장된다. 이러한 룩업 테이블은 송신기 좌표계에서 수신기(104) 위치를 직접 매핑하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 이러한 테이블은 근사 수신기(104) 위치를 계산하는데 사용되는 다항식을 커브-피트(curve-fit) 및 생성하는데(도 4의 단계 408과 유사) 사용될 수 있다. 다항식의 계수는 특정 송신기(102)에 특정적이고 또다른 송신기에 대해 일반화될 수 없다. 위에서 서술된 방법 중 하나 (또는 이들 방법의 조합)를 사용하여 대략적인 수신기 위치 좌표가 발견되면, 송신기(102)의 분산 모델은 수신기(104) 위치를 정확하게 계산하는데 사용된다. 이러한 접근법은 계산 시간을 줄이고 정확도를 높이는 데 도움이 된다.
특정한 실시예에서, 송신 코일(102)에 의해 송신된 비콘 신호는 그 위치 및 방향을 추정하기 위해 수신기(104)에 의해 사용될 수 있는 주기적 신호를 포함한다. 다른 실시예에서, 비콘 신호는 또한 수신기(104)에 부가적인 정보를 제공하는 추가 신호를 포함할 수 있다. 송신 코일(102)에 의해 송신될 수 있는 추가 정보는 송신 코일 식별 번호, 송신 코일 방향, 송신 코일 위치, 송신 신호 주파수, 송신 코일 크기 및 형상 등을 포함할 수 있다. 부가 정보를 포함하는 부가 신호는 도 18에 도시된 바와 같이 시분할 방식으로 송신될 수 있다. 도시된 바와 같이, 비콘 신호(152)의 제1 부분(150)은 위치 신호이고, 제2 부분(154)은 부가 정보를 포함하는 보조 신호이다. 대안적으로, 도 19에 도시된 바와 같이, 보조 신호(156)는 위상 변조 또는 주파수 변조를 사용하는 변조기(160)에 의해 주기 신호(158)와 함께 송신 될 수 있다.
다수의 시스템(100)이 동일한 부근(즉, 다수의 송신기/수신기 쌍)에서 작동하는 경우, 특정 수신기(104)는 다수의 송신기들로부터 송신된 신호들을 픽업할 수있고, 이에 따라, 수신기 위치의 올바른 추정을 불가능하게 할 수 있다. 특정한 실시예에서, 상이한 송신기 코일(102)은 상이한 주파수로 송신한다. 이후에, 도 20에 도시된 바와 같이, 개별 수신기들(104)은 협대역 회로를 사용하여 튜닝되거나 또는 대응하는 타겟 송신기(102)의 특정 주파수로 필터링된다. 도 20에서, 수신기(2)는 f1에서 조정된 협대역 회로를 사용하므로 송신 코일(1)에서 송신된 비콘 신호를 수신한다. 결과적으로, 수신기(2)는 송신 코일(1)의 좌표 프레임에서 위치와 방향을 추정한다.
특정한 실시예에서, 안테나 코일(102)은 품질을 개선하도록 최적화될 수 있다. 한 구현 예는 도 21(A)와 같이 간단한 코일을 사용하는 것이다. 송신된 신호의 품질은 도 21(B)에 도시된 바와 같이 LC 공진기(162) 구성을 사용하여 개선될 수 있다. 도 21(C)에 도시된 바와 같이, 송신 신호의 품질은 송신 코일(102)을 구동하는 구동 코일(164)을 사용함으로써 더욱 개선될 수 있다. 도 21(b) 및 도 21(c)에 도시된 캐패시터(163)는 전압 제어 또는 기계적으로 제어되는 가변 캐패시터일 수 있다. 가변 커패시터를 사용하여, LC 탱크(162)의 공진 주파수는 송신 신호 주파수와 일치하도록 조정될 수 있다. 도 21에 표시된 예는 단일 종단 구동기를 사용한다. 단일 종단 구동기를 사용하는 대신, 차동 구동기를 선택적으로 사용할 수 있다.
켬퓨팅 유닛(118 또는 119) 중 어느 하나, 수신기(104), 자기 센서(106), 방향 센서(108), 신호 생성기(110), 구동기(112), 및 제어기(123)는 데이터를 분석하고 본원에 기술된 다른 분석 및 관련 구성 요소를 수행하기 위한 하나 이상의 컴퓨터 프로세서, 메모리. 및 데이터 저장 유닛을 포함할 수 있다. 프로세서는 각각 하나 이상의 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러, FPGA(필드 프로그래머블 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array)), ASIC(주문형 집적회로(Application Specific Integrated Circuit)), PLD(프로그래머블 로직 장치(Programmable Logic Device)), PLA(프로그래머블 로직 어레이(Programmable Logic Array)) 또는 디지털 신호 처리기(DSP)를 포함할 수 있다. 데이터 저장 유닛은 정보를 저장하도록 구성된 하나 이상의 프로세서-액세스 가능 메모리를 포함하거나 또는 통신 가능하게 연결될 수 있다. 메모리는, 예를 들어, 샤시(chassis) 또는 분산 시스템의 일부분일 수 있다. "프로세서 액세스 가능 메모리"라는 문구는 프로세서(186)가, 휘발성 또는 비휘발성, 이동식 또는 고정식, 전자, 자기, 광학, 화학, 기계 등이든, 데이터를 송신할 수 있는 임의의 데이터 저장 장치를 포함하도록 의도된다. 예시적인 프로세서-액세스 가능 메모리는 레지스터, 플로피 디스크, 하드 디스크, 테이프, 바코드, 콤팩트 디스크, DVD, 판독 전용 메모리(ROM), 소거 가능 프로그래머블 판독 전용 메모리(EPROM, EEPROM 또는 플래시) 및 RAM(Random-Access Memory)이 포함되나 이들에 제한되지는 않는다. 데이터 저장 시스템(140) 내의 프로세서-액세스 가능 메모리들 중 하나는 유형의 비 일시적인 컴퓨터 판독 가능 저장 매체, 즉 실행을 위해 프로세서에 제공될 수 있는 명령들을 저장하는데 관여하는 비 일시적인 장치 또는 제조물일 수 있다.
본원에 서술된 다양한 측면들은 시스템들 또는 방법들로서 구현될 수 있다. 따라서, 본 명세서의 다양한 측면은 전체 하드웨어 측면, 전체 소프트웨어 측면 (펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로 코드 등을 포함), 또는 소프트웨어 및 하드웨어 측면을 결합한 형태를 취할 수 있다. 이들 측면들은 모두 일반적으로 본원에서 "서비스", "회로(circuit)", "회로(circuitry)", "모듈", 또는 "시스템"으로 지칭될 수 있다.
또한, 본 명세서의 다양한 측면은 유형의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장된 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 그러한 매체는, 예를 들어, CD-ROM을 누름으로써, 그러한 물품에 통상적인 것처럼 제조될 수 있다. 프로그램 코드는 프로세서(및 가능하게는 다른 프로세서에도)에 로딩될 수 있는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션을 포함하여, 여기에서 다양한 측면의 기능, 동작 또는 동작 단계가 프로세서에 의해 수행되게 한다. 여기에 서술된 다양한 양상들에 대한 동작들을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드는 하나 이상의 프로그래밍 언어(들)의 임의의 조합으로 기록될 수 있다.
본 발명은 본원에 서술된 양상들의 조합을 포함한다. 특정 측면" 또는 "실시 예"등은 본 발명의 적어도 하나의 측면에 존재하는 특징을 지칭한다. "하나의 측면" (또는 "실시 예") 또는 "특정한 측면" 등과 같은 별도의 참조는 반드시 동일한 측면 또는 측면들을 언급하지 않는다. 그러나, 그러한 측면은 그렇게 지시되지 않거나 당업자에게 명백하지 않는 한, 상호 배타적이지 않다. "방법" 또는 "방법" 등을 언급할 때 단수 또는 복수의 사용은 제한적이지 않다. 달리 명시하지 않는 한, "또는" 이라는 단어는 본 개시에서 비 배타적인 의미로 사용된다.
본 발명은 특정 바람직한 양상을 참조로 하여 상세히 서술되었지만, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 당업자에 의해 변형, 조합, 및 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 위치 결정 시스템으로서, 상기 시스템은,
    a) 지구 좌표 시스템에 대하여 알려진 방향을 가지며 위치 결정 이벤트 동안에 주기적인 신호를 송신하도록 구성된 송신 코일;
    b) 상기 송신 코일에 의해 생성되는 자기장 벡터와 상기 지구 좌표 시스템에 대한 수신기의 방향을 측정하기 위한 감지 유닛을 포함하는 적어도 하나의 수신기;
    c) 측정된 상기 자기장 백터, 상기 지구 좌표 시스템에 대하여 측정된 상기 방향, 및 상기 지구 좌표 시스템에 대하여 상기 송신 코일의 상기 알려진 방향을 이용하여, 상기 송신기의 좌표 시스템에 대한 상기 수신기의 위치와 방향을 추정하도록 구성된 적어도 하나의 컴퓨팅 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는, 위치 결정 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 감지 유닛은 자기장을 측정하기 위한 3축 자기 센서 및 상기 방향을 측정하기 위한 방향 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는, 위치 결정 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 송신 코일은 모바일 전자 장치에 통합되고, 송신 코일 및 위치 확인 센서 모두는 동시에 이동하며, 상기 지구 좌표계에서의 상기 송신 코일의 방향은 실시간으로 상기 수신기의 상기 컴퓨팅 유닛에 제공되는 것을 특징으로 하는, 위치 결정 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 동시에 독립적으로 작동하는 복수의 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 위치 결정 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 컴퓨팅 유닛은 상기 수신기에 통합되는 것을 특징으로 하는, 위치 결정 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 컴퓨팅 유닛은 상기 수신기로부터 원격지에 위치하고, 상기 수신기는 유선 채널 또는 무선 채널을 통하여 측정된 상기 자기장 벡터 및 상기 지구 좌표계에 대한 상기 방향을 상기 컴퓨팅 유닛에 송신하는 것을 특징으로 하는, 위치 결정 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 자기 센서는 서로 직각으로 배향된 3개의 평면 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는, 위치 결정 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 수신기는 상기 송신 코일의 자기장을 측정하기 위한 복수의 3축 자기 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는, 위치 결정 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 송신 코일은 상기 컴퓨팅 유닛에 통합되고, 상기 수신기의 위치 데이터는 상기 컴퓨팅 유닛에 송신되는 것을 특징으로 하는, 위치 결정 시스템.
  10. 제10항에 있어서, 상기 컴퓨팅 유닛은, 텔레비전, 이동 전화, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 착용식 장치 및 비디오 게임 장치 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 위치 결정 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 수신기는 상기 컴퓨팅 유닛에 통합되어 상기 송신 코일에 대한 상기 컴퓨팅 유닛의 위치가 결정되도록 하는 것을 특징으로 하는, 위치 결정 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 수신기는 독립형 유닛으로서 구성되고, 상기 수신기는 위치 및 방향 데이터를 유선 또는 무선 채널을 통해 상기 컴퓨팅 유닛에 송신하는 것을 특징으로 하는, 위치 결정 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 송신 코일은 비콘 신호를 송신하도록 구성되며, 상기 비콘 신호는 상기 수신기 위치 및 보조 신호부분을 판단하기 위한 주기적 신호부분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 위치 결정 시스템.
  14. 제14항에 있어서, 상기 보조 신호부분은 코일 식별 정보, 코일 방향, 송신 신호 주파수, 송신 코일 크기, 및 송신 코일 형상 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 위치 결정 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    각각이 서로 다른 주파수로 송신하도록 구성된 복수의 송신 코일; 및
    각각이 상기 복수의 송신 코일 중 하나로부터 신호를 수신하도록 구성된 복수의 수신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 위치 결정 시스템.
  16. 제1항에 있어서, 상기 컴퓨팅 유닛은 위상 기반의 사분면 발견을 이용하여 상기 코일에 대한 상기 수신기 위치의 사분면을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 위치 결정 시스템.
  17. 제1항에 있어서, 상기 컴퓨팅 유닛은 상기 수신기의 상기 수신기 위치 및 방향의 초기 추정을 수행한 다음 상기 초기 추정 위치 주변의 복수의 위치를 평가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 위치 결정 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 컴퓨팅 유닛은 상기 복수의 위치에 대해 측정된 필드 값과 예측된 필드 값 사이의 오차를 평가하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는, 위치 결정 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 컴퓨팅 유닛은 상기 복수의 위치들로부터 제2 추정 위치를 선택하도록 더 구성되고, 상기 제2 추정 위치는 나머지 복수의 위치들과 비교하여 가장 작은 필드 오차를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 송신 코일에 대한 수신기의 위치를 판단하는 방법으로서, 상기 방법은,
    상기 송신 코일을 이용하여 위치 지정 이벤트 동안 주기적인 신호를 송신하는 단계;
    수신기를 사용하여, 상기 송신 코일에 의해 생성된 자기장 벡터 및 지구에 대한 상기 수신기의 방향을 감지하는 단계;
    컴퓨팅 장치를 사용하여, 상기 측정된 자기장 벡터, 상기 지구의 좌표계에 대한 측정된 방향, 및 상기 지구의 좌표계에 대한 상기 송신 코일의 알려진 방향을 이용하여 상기 송신기의 좌표계에 대한 상기 수신기의 위치 및 방향을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수신기의 위치를 판단하는 방법.
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