KR20210015869A - 식별가능한 수신기를 갖는 무선 전력 시스템 - Google Patents

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오리 레파엘 모르
오머 나미아스
리오르 골란
란 사기
조하르 레빈
알렉산더 레포이
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Abstract

고에너지 빔을 수신기에 송신하기 위한 무선 전력 전송 시스템에 식별 기호가 끼워진다. 식별 기호 중 한 유형은 비대칭 형상 속성을 가져서, 그 미러 이미지가 그 실제 형상과 일치할 수 없으며, 이미지가 회전한 이후에도, 경사지거나 기하학적으로 조정된다. 시스템은 따라서 기호의 이미지가 상기 수신기로부터 직접 수신한 참 이미지인지, 또는 이미지화된 빔이 수신기와 전송 시스템 사이에서 반사를 겪은 후 수신되었는지 여부를 결정할 수 있다. 후자의 경우, 시스템은 고전력 전송이 실제 수신기가 아닌 다른 장소에 송신되는 안전 위험이 될 수 있는 것을 방지할 수 있다. 전송이 허용되거나 금지되는 구역을 식별하기 위해 전송 공간의 다른 구역 안에 또는 구역의 경계상에 다른 유형의 식별 기호가 위치할 수 있다.

Description

식별가능한 수신기를 갖는 무선 전력 시스템
본 발명은 원격 수신기에 에너지를 제공하기 위한 빔의 전력 전송 분야에 관한 것으로, 특히 전력 전송을 수신하도록 허용되는 영역 및 허가된 수신기에 직접 오직 전력 전송만을 보장함으로써 이러한 시스템을 안전하게 작동하는 것에 관한 것이다.
당업계에 공지된 많은 무선 전력 시스템이 존재한다. 그러나, 많은 경우 10W 이상으로 실행되는 상당한 충전 전력을 필요로 하는 스마트폰 및 랩톱과 같은 휴대용 전자 장치를 작동시키기 위해 사무실 또는 가정 환경에서 합리적인 거리에 걸쳐, 안전 규정에 따라, 충분한 전력을 전송할 수 있는 상용 시스템은 없는 것으로 보인다.
무선 전력 전송 시스템에 대한 필요성은 일반적으로 20세기초에 니콜라 테슬라의 선구적인 작업 이후로 오랫동안 존재하는 필요성으로 받아들여지고 있다. 이러한 제안된 무선 전력 시스템의 일부는 전자기 빔을 광전지 또는 수신기상의 안테나로 전송하는 것을 기반으로 하며, 다른 일부는 초음파 빔 또는 다른 유형의 전력 빔을 수신기에 전송하는 것을 기반으로 한다.
이러한 제안된 전송 장치는 본 명세서에서 "송신기"로 지칭되며 수신기에 전력을 공급하기 위해 레이저 빔, 또는 다른 고-에너지 빔을 사용할 수 있다. 이 명세서서 지칭되는 "수신기"는 일반적으로 수신된 빔을 송신기에 의해 사용가능한 에너지로 변환하도록 광전지가 장착되어, 장치를 물리적 소켓안에 연결할 필요없이 배터리를 충전할 수 있도록 하는 휴대용 전자 장치를 지칭한다.
이러한 시스템에서, 송신기는 전송된 빔의 역-반사를 수신기로부터 수신하고및/또는 수신기로부터 무선 통신을 수신함으로써 수신기를 식별할 수 있다. 일반적으로, 충전이 필요한 수신기가 발견될 것으로 예상되는 방은 저전력 설정시 송신기에 의해 방출된 레이저 빔 또는 별도의 RF 또는 초음파 빔을 사용하여 스캔된다. 송신기가 수신기를 찾으면, 송신기는 충전을 위해 식별된 수신기를 향해 빔을 보내도록 스캐닝 거울(scanning mirror)을 사용할 수도 있다.
국제특허공개 WO2017/033192에서, 본 발명과 공동 소유권 및 일부 공동 발명가를 갖는 "무선 배전 시스템"에 대해, 수신기가 응답을 제공하기 전에 최소량의 에너지가 수신기에 전송되는 시스템이 기재되어 있으며, 따라서 송신기로부터 최대 전력 전송이 가능해지기 전에, 송신기에 자신을 식별시킨다. 국제특허 공개 WWWO2009/083990에 개시된 것과 같은 다른 출원에서, 본 출원광 공동 소유원 및 공동 발명가를 갖는 "무선 레이저 전력 송신기"에 대해, 무선 전력 송신기가 시작되기 전에, 송신기와 수신기 사이의 핸드셰이크(handshake)가 수행되는 시스템이 기재되어 있다.
일반적으로, 검색 모드 저전력 설정은 사람의 눈에 대한 안전성 제한 이하 또는 규제 안전 기준 이하가 되도록 선택된다. 이러한 제한은 2018년 4월 현재 미국 규정 및 다른 유사한 승인된 규정과 같은 정부 규정에 의해 설정되었다. 그러나, 이러한 안전 기준을 사용하는 시스템은 일반적으로 인간 안전을 염두에 두고 구현되지만, 사람의 눈보다 저전력 빔에 민감할 수 있는 연구소 또는 의료 장비, 카메라, 통신 시스템 등과 같이, 레이저 빔에 의해 손상될 수 있는 다른 "시스템"을 고려할 필요는 없다. 따라서, 송신기가 저전력 설정에서, 및 매우 짧은 시간 동안 빔을 방출할 경우, 빔의 경로의 레이저 빔에 민감한 장비는 손상될 수도 있다. 따라서, 이러한 시스템은 이러한 민감한 장비를 식별할 수 있거나 스캐닝을 피할 수 있어야 하며, 또는 송신기가 이러한 민감한 장비를 식별한 후에만 수신기로 레이저를 보낼 수 있도록 보장하는 시스템을 모든 측면에서 더욱 실질적으로 활용할 수 있어야 한다.
종래 기술의 시스템은 특정 상황에서 수용될 수 없는 안전 위험을 암시할 수 있는 많은 문제를 갖는다. 수신기의 위치가 송신기에 알려져서 수신기 및 수신기의 위치를 식별하기 위한 스캐닝이 필요없는 시스템에서도, 특히 가정 환경과 같은 선택적으로 복잡한 환경내에 수신기가 위치할 경우, 빔은 송신기와 수신기 사이의 경로에 있는 물체에 의해 우회되거나 반사될 수 있다.
또한, 수신기를 찾고 수신기에 전력을 전송하기 위해 저전력 빔이 공간을 스캔하는 시스템에서도, 수신기의 존재 및 위치를 송신기에 경고하는데 사용되는 수신기 역반사기의 크기는 밀리미터 정도이다. 탐색 빔은 따라서 비슷한 크기 또는 약간 더 큰 크기를 가져야 한다. 이러한 빔이 래스터(raster) 또는 나선 패턴으로 스캔되는 경우, 스캐닝 경로 사이의 거리는 따라서 수신기의 포지티브(positive) 위치를 보장하기 위해 밀리미터보다 크지 않아야 하며, 그러한 조밀한 스캐닝 패턴은 과도한 시간이 걸릴 것이다. 또한, 수신기의 포지티브 식별 및 로그인을 보장하기 위해, 스캐닝을 수행하는 동안 더 높은 전력의 신호를 갖는 것이 유용할 것이다.
따라서, 종래 기숭의 단점 중 적어도 일부를 극복하고, 특히, 민감한 물체 또는 금지된 영역을 향해 레이저 광선을 비추는 위험을 최소로 감소시키는 시스템 및 방법에 대한 필요성이 존재한다.
명세서의 이 섹션 및 다른 섹션에 언급된 공개물 각각의 간행물의 개시 내용은 각각 전체가 참고로 본 명세서에 포함된다.
무선 전력 송신기가 한 위치를 수신기로서 잘못 식별하면, 송신기는 빔에 의한 손상을 초래할 수 있는 장소를 향해 고-전력 빔을 안내할 수 있다. 예를 들어, 수신기의 이미지는 거울에 의해 반사되고, 송신기는 반사를 수신기로서 잘못 식별할 수 있으며, 빔을 거울의 수신기의 이미지에 안내할 수 있다. 이는 빔이 민감한 장비에 거울에 의해 안내될 때 위험한 반사가 발생하도록 하여, 이 반사에 의해 손상될 수 있거나 원하지 않은 결과를 가질 수 있다. 따라서 송신기에 의해 방출된 빔이 의도하지 않은 영역으로 안내될 경우 사람 또는 룸안의 장비를 손상시키기 때문에 이 수신기의 실제 장소에 송신기가 제공되는 것이 중요하다.
이 문제를 해결하기 위해, 본 출원은 특별하거나 고유한 기호가 장착된 새로운 수신기를 설명한다. 이 기호는 수신기의 위치와 연관되거나, 실제 수신기안에 내장될 수 있다. 스캐닝된 공간내의 임의의 위치에 배치되거나 둘레로 이동할 수 있는 수신기의 위치를 식별하기 위해, 송신기는 이 기호들의 위치를 식별하기 위해 다른 시스템중에서 카메라 또는 저전력 빔을 사용하여 공간을 스캔할 수도 있다. 송신기에는 시야내에서 이 기호들을 식별하고 수신기의 정확한 위치를 식별하는데 이 기호들을 사용하는 검출기가 장착된다.
현재 개시된 시스템의 주요 특징 하나는 이러한 기호가 자신의 거울 이미지와 구별될 수 있다는 것이다. 따라서 표면이 기호로부터 조명을 의도하지 않게 반사할 경우, 이 반사에 의해 렌더링된 기호의 이미지는 기호의 원래 형상으로부터 구별될 수 있으며, 그 거울 이미지이다. 따라서, 시스템이 룸(room)을 스캔하고 기호의 반사를 이미지화할 경우, 획득된 기호의 이미지는 원래 기호로부터 기하학적으로 구별될 수 있다.
따라서 이 시스템은 기호의 반사된 거울 이미지의 검출은 검출된 반사 방향이 수신기의 실제 위치를 나타내지 않는다는 것을 의미하고, 따라서 고-에너지 빔을 반사된 이미지를 향해 안내하지 않아야 한다는 것을 인식하도록 프로그래밍된다. 이렇게 하여, 가상 이미지가 실제 기호의 실제 방향에 있다고 생각하여, 고전역 레이저 빔이 반사 표면에 안내하게 한다. 이 결과는 이후에 설명되는 바와 같이, 스캔된 공간으로 고전력 빔의 그 다음의 제어되지 않은 전파, 또는 위험한 방향으로 레이저 빔의 산란, 또는 다른 원치않는 잠재적으로 위험하거나 손상을 주는 상황으로 인해 반사 표면이 파손될 수 있다. 이는 기호의 반사된 이미지를 생성하는 거울 또는 다른 표면이 시스템에 의해 실제 수신기로 잘못 식별되지 않도록 하여, 따라서 송신기는 수신기상의 기호의 이 가상 위치들을 향해 빔은 안내하지 않게 된다. 따라서, 송신기는 수신기의 장소 및 위치를 더욱 정확하게 식별하여, 직접 가시선(line of sight)과 반사된 빔 경로 사이를 구별할 수 있다.
검출기는 다음 방법 중 하나를 통해 기호의 표시를 획득할 수 있다:
(ⅰ) 송신기에 의해 방출된 저전력 빔으로 룸을 스캔하는 것으로서, 이는 송신기와 연관된 검출기에 기호에 의해 반사되고 반환되도록 의도된 것,
(ⅱ) 검출기는 기호에 의해 능동적으로 전송되는 신호를 검출하도록 구성되고,
(ⅲ) 인공 또는 자연 광원(가장 일반적인 형태) 처럼 주변에서 사용가능한 주변 전력으로부터 또는 Wi-Fi 신호와 같은 전파(radio wave)를 산란시키거나 주변의 다른 에너지원을 사용함으로써, 기호에 의해 반사되는 신호, 또는
(ⅳ) 수신기의 광 방출기에 의해 생성되거나 수신기에 의해 반사된 일련의 짧은 광 펄스 검출.
이러한 모든 기호는 송신기에 대한 위치 및 방향 중 하나를 고유하게 정의하는데 사용될 수 있다는 점에서, 특수 서명(signature)을 갖는 것으로 불릴 수 있다. 또한, 검출기는 검출되는 신호가 기호로부터 센서로 또는 송신기로부터 신호로의 직접 가시선의 결과인지 또는 잠재적으로 위험한 상황을 표시하는 반사 도중의 결과로서 검출되는지를 결정할 수 있어야 한다. 기호는 미러 이미지가 그 직접 이미지와 구별될 수 있도록 하기 때문에, 이러한 결정은 이 명세서에 개시된 유형의 특수 서명으로 가능하다. 따라서, 의도하지 않은 반사로부터 야기되는 이미지는 직접 검출된 이미지와 구별될 수 있으며, 의도하지 않게 반사된 빔으로부터 발생할 수 있는 위험때문에 적절한 안전 예방조치를 취할 수 있다. 미러 이미지를 구성하는 것에 대한 정의와 설명, 및 이미지화된 기호가 원래 기호의 미러 이미지인지 여부를 결정하는 방법은 이하의 상세한 설명에서 더 자세히 설명된다.
본 명세서의 시스템은 이러한 식별가능한 특수 기호를 기반으로 작동 파라미터를 결정하기 위해 다음 방법 중 임의의 것을 사용한다.
A. 먼저 수신기를 식별하기 위해 룸을 스캔하는 것으로, 송신기의 시야의 일부는 (a) 예를 들어 바코드를 갖는 경우, 또는 수신기가 예를 들어 깜박이는 LED 소스에 의해 내부적으로 전력을 생성하는 경우, 주변으로부터의 전력의 표면으로부터의 반사에 의한 스캔시 수신기가 검출될 때 예를 들어 발생하지 않는 전력, 또는 (b) 시스템의 시야에 잠재적으로 존재하는 사람, 동물, 재산 및 장비에 대한 안전 규정 내에 있는 전력 레벨을 사용한다. 이러한 스캔은 (ⅰ) 송신기, 예를 들어 공간의 "그림"을 조립하기 위해 예를 들어 레이저를 상이한 방향으로 가리키고 각각의 방향에 대해 데이터를 수집함으로써, 또는 (ⅱ) 카메라 또는 다른 센서를 사용하여 영역을 이미지화함으로써, 또는 (ⅲ) 수신기 자체, 예를 들어 카메라를 사용하여 송신기를 촬영하는, 또는 (ⅳ) 추가 구성요소, 예를 들어, 룸을 매핑할 수 있는 보안 카메라 또는 전용 카메라 또는 일부 다른 장치에 의해 수행될 수 있다. 스캐닝은 강학적으로 수행되거나, 외부 또는 미리설정된 소스로부터 잠재적 좌표를 수신함으로써 수행될 수 있다. 일반적으로, 이러한 스캔은 주변을 보는 카메라에 의해, 또는 저전력 스캐닝 레이저 빔에 의해, 또는 수신기로부터 통신 메시지를 수신함으로써, 또는 사용자 입력 또는 이러한 스캔의 결과를 나타내는 좌표 및 데이터를 포함하는 외부 소스로부터의 통신과 같은 외부 소스로부터의 데이터 입력에 의해 수행될 수 있다. 또한, 스캐닝은 레이더와 같은 시스템의 무선 전송을 사용하거나, 초음파를 사용하여 수행될 수 있다. 일반적으로, 스캔의 전력 레벨은 사용자 또는 제조업체에 의해 설정되어야 한다. 이러한 스캔은 언제든지 수행될 수 있지만, 일반적으로 사용자 요청, 또는 시스템 셋업, 또는 시스템 작동중 주기적으로 수행된다.
B. 데이터는 제1 시간 주기에 걸쳐 통합된다. 일반적으로, 기호는 환경에 비해 더 높은 명암 비(contrast ratio)를 갖는 것으로서 식별된다. 시스템은 시야의 스캠된 부분과 연관된 수신기의 대략적인 위치에 관한 정보를 수집할 수 있다. 이 명세서의 맥락에서 사용되는 것처럼, 명암 비는 스캐닝 빔이 마크(mark)상에 있을 때의 RMS 신호와 스캐닝 빔이 마크상에 있지 않을때의 RMS 신호 사이의 비율로서 정의될 수 있다. 대안적으로, 명암 비는 평균(mean)/평균(average)/산술 평균(arithmetic mean)에 의해 나눠진 기호로부터 수집된 신호 또는 동일한 기호로부터 수집된 중앙 신호의 RMS 값일 수 있다.
C. 기호의 표시가 획득될 경우, 시스템은 시야의 그 부분을 더 자세히 조사할 수 있다. 일반적으로, 획득된 이미지는 이미지의 데이터베이스로부터 선택된 이미지 또는 바코드와 같은 서명 패턴과 비교되며, 이 경우, 절차는 결과적인 숫자가 큰 소수로 나눠질 때의 나머지와 같은 특수한 수학적 속성을 갖는지를 점검할 수 있다. 관찰된 이미지는 비교 절차 도중의 간단한 선형 변환에 의해 회전, 자르기(cropped), 확대 또는 축소될 수 있다. 회전은 일반적으로 3D로 수행될 수 있지만, 특히 낮은 시야를 갖는 시스템에서는 2D 회전도 충분할 수 있다.
비교 이미지는 메모리에 있는 전자식 데이터 세트일 수 있으며, 비교는 다른 패턴 매칭 알고리즘이 사용될 수 있지만 컨볼루션형(convolution-like) 알고리즘을 사용하여 수행될 수 있다. 대안적으로, 시야의 일부분을 더 자세히 스캔할 때, 기호는 신호를 능동적으로 발송할 수 있어서, 시스템은 이미지를 메모리안의 이미지 데이터베이스와 비교할 필요없이 또는 추가로 기호를 긍정적으로 식별하는데 사용될 수 있다.
D. 신호가 송신기 또는 시스템의 다른 요소에 의해 식별될 때, 기호로부터 추론될 수 있는 것처럼, 송신기의 작동 파라미터를 수정하기 위한 명령이 송신기에 의해 실행될 수 있다. 예를 들어, 식별된 신호가 수신기의 위치를 나타낼 경우, 송신기는 식별된 장소를 향해 무선 전력 전송을 시작할 수 있다.
각각의 기호는 바코드와 같은 공간, 또는 LED에 의해 방출되는 일련의 펄스와 같은 시간, 또는 파장의 조합과 같은 스펙트럼 공간안의 패턴을 포함할 수 있으며, 송신기 또는 수신기 또는 시스템의 다른 요소에 의해 식별가능하고 숫자 데이터로서 해석될 수 있다.
대부분의 기호는 송신기로부터 수신기로 전력을 송신하기 위해 시스템에 의해 사용되는 것과 동일한 파장을 사용하는 스캐닝에 의해 및 더욱 구체적으로는 일반적으로 동일한 빔에 의해 적어도 부분적으로 식별할 수 있어야 한다. 일반적으로, 이는 예를 들어 수신기의 위치와 관련된 장소 및/또는 예를 들어 수신기의 유형과 관련된 안전 둘 다인 기호에 필요하다. 주변의 랜덤 잡음 패턴으로부터 데이터를 잘못 디코딩할 가능성이 매우 낮도록, 일반적으로 주당 1회 미만, 또는 더 낮거나, 확률 기간 1:1,000 또는 1: 1,000,000 으로 또는 더 낮게 측정될 경우 숫자 데이터는 충분히 고유하여야 한다.
이러한 고유성은 기호로부터 수신된 정도의 비트에 의해 측정될 수 있다. 이러한 경우, 기호는 적어도 10비트, 또는 심지어 20, 40 비트 이상의 데이터를 송신기에 전송할 수 있다.
일반적인 기호는 여러 방식으로 구성될 수 있다:
구조 A : 바코드, QR 코드 또는 다른 유사한 형상과 같은 고 대비 광학 형상, 특히 중요한 것은 미러 이미지로부터 구별할 수 있는 불규칙한 비대칭 광학 형상이다. 이 이미지는 다중-색상, 또는 다중-IR 색상일 수 있거나, 다중 파장의 응답을 가질 수 있다.
구조 B : 역반사 형상
역반사 형상은 검출하기 쉽다는 장점을 갖는다. 역반사 형상은 모든 파장의 서브세트만을 역반사하는 필터를 포함할 수 있다. 역반사 형상은 상이한 반사율을 갖는 영역을 구성할 수도 있다.
구조 C : 광 방출 형상
LED 조명, 또는 LED 조명의 패턴, 또는 임의의 다른 광 방출 장치와 같은 광 방출 형상. 패턴은 시간 의존적일 수 있으므로, 단일 LED는 송신기에 의해 식별가능한 코드를 생성할 수 있다. 레이저 다이오드 또는 인광 또는 형광 구조가 LED 대신에 사용될 수 있다.
구조 D : RF 방출 "형상",
송신기에 의해 식별될 수 있는 시간 변화 또는 주파수 변화 신호를 방출하는 RF 방출 부품(또는 안테나).
구조 E : 상기 구조중 적어도 일부의 조합.
송신기에는 레이저 빔 시스템과 정력될 수 있는 기호 식별 시스템이 장착될 수 있다. 대안적으로, 기호 식별 시스템은 유선 또는 무선 연결을 사용하여 송신기에 연결될 수 있다.
기호 식별 시스템은 외부 구경(aperture)과 최대 범위를 포함할 수 있다, 외부 구경은 일반적으로 최대 범위의 2% 미만이다.
이 명세서의 맥락에서, 레이저 스캐닝 시스템에 대한 기호 식별 시스템이 광학적 정렬은 레이저의 위치에 대한 기호의 위치의 식별을 의미한다, 이는 수학적 공식, 또는 표(거리 1과 각도 2에서, 2개 지점을 수정) 또는 기호 식별 시스템으로부터 레이저 빔 시스템으로의 적어도 하나의 좌표의 매핑 함수, 또는 레이저 빔 시스템으로부터 기호 식별 시스템으로의 적어도 하나의 좌표의 매핑 함수의 형태일 수 있다. 예를 들어, CCD 어레이를 구성하는 검출기의 경우, 광학적 정렬은 특정 범위 및 방향에 대해 레이저에 정렬된 픽셀을 나타내는 표에 의해 결정될 수 있다(많은 경우 동일한 픽셀은 상이한 범위에 대해 작용할 것이다). CCD 시야의 중심이 레이저에 대해 약간 떨어져 있을 수 있으므로, 공간의 각 지점에서 상이한 픽셀은 레이저의 위치를 나타낼 수 있다. 정렬은 시스템이 CCD 센서 이미지로부터 레이저 좌표로의 이러한 "변환(translation)"을 포함한다는 것을 의미한다.
광학적 정렬은 일반적으로 경질의(rigid) 기계적 마운트(mount)를 사용하여 레이저 빔 시스템에 기호 식별 시스템을 연결함으로써 기계적으로 달성될 수 있어서, 충전 빔에 대한 센서의 광학적 위치는 필수적으로 고정되거나 열적 또는 시간적으로 알려진 동작을 갖는다. 이러한 연결은 일반적으로 정확한 경질의 구조를 필요로 하거나, 동적 정렬을 결정하는 방법을 사용한다.
광학적 정렬은 또한 빔에 대해 상대적으로 그들의 위치 측정을 기반으로 동적으로 구성할 수 있는 센서의 적어도 일부를 가짐으로써 광학적으로 달성될 수 있다. 예를 들어, 위치 감지 검출기의 경우, 광학적 정렬은 검출기에 바이어스를 설정함으로써 달성되어 바이어스를 플러스(또는 마이너스)하여 생성된 신호가 레이저에 정렬될 수 있도록 할 수 있다.
광학적 정렬은 또한 알고리즘적으로 달성될 수 있다.
광학적 정렬은 또한 상기 방법의 조합을 사용하여 달성될 수도 있다.
비대칭 기호는 그 미러 이미지가 자신과 다르다는 점에서 수신기의 위치 및 정렬의 고유한 정의를 가능하게 하며, 또한 기호는 PV 타겟에 대한 사전정의된 위치에 위치하기 때문에, 일반적으로 광전지(PV)의 중심인 타겟의 위치가 결정되도록 한다. 그러나, 기호는 PV의 중심에 있는 역반사기보다 훨씬 크기때문에 기호를 발견하는 것은 PV의 중심을 발견하는 것보다 훨씬 쉬우며, 기호는 기호를 발견하기 위해 더 낮은 밀도의 스캔이 필요하기 때문에, 일반적으로 더 큰 신호를 수집하고 반사한다.
센서 상승 시간(sensor rise time)은 시스템이 기호를 겨냥하지 않을 때 생성된 출력값과 시스템이 기호를 겨냥할 때 생성된 출력값 사이에서 적어도 20%, 및 바람직하게는 50-90%만큼 임의의 센서의 출력이 변하는 가장 짧은 시간이다.
센서 하강 시간(sensor fall time)은 시스템이 기호를 겨냥할 때 생성된 출력값과 시스템이 기호를 겨냥하지 않을 때 생성된 출력값 사이에서 적어도 20%, 및 바람직하게는 50-90%만큼 임의의 센서의 출력이 변하는 가장 짧은 시간이다.
값[RMS signal on sign]은 시스템이 기호를 겨냥할 때 임의의 센서에 의해 생성된 신호의 최대 RMS이다.
값[RMS signal not on sign]은 시스템이 기호를 겨냥하지 않을 때 임의의 센서에 의해 생성된 신호의 최소 RMS이다(일반적으로 환경에 거쳐 평균화됨).
시간 t가 경과하면, 바람직하게는 확실한 식별을 보장하기 위해 어느정도 길어지면, 송신기는 기호가 명령인지 정보 기호인지 또는 유효한 기호가 아닌지를 결정할 수 있다.
이러한 기호는 송신기 주변 및/또는 수신기의 상태 및 유형에 대한 명령 또는 정보를 송신기에 제공할 수 있다. 이러한 명령은 일반적으로 수신기로서 확실하게 식별되지 않은 물체 둘에의 최대 또는 평균 레이저 노출을 제한 또는 수정한다. 본 명세서는 또한 특정 수신기의 식별, 수신기 유형, 예를 들어 선호되는 서비스를 제공하기 위한 고유 영역의 식별, 감소된 노출, 윈도우를 구비한 것 등과 같은 추가 정보를 표시하는 식별가능한 기호를 설명한다.
본 명세서에 기재된 기호의 추가 구현에 따르면, 기호 또는 패턴은 송신기가 전송하려고 하는 영역(area)의 상이한 특성을 나타내는 상이한 "구역(zone)"을 표시하는데 사용될 수 있는데, 예를 들면:
예를 들어, 수신기로 밀집된 구역을 표시하는 기호일 수 있는 선호되는 충전 구역의 중심 및 범위의 표시.
비-충전 구역의 중심 및 범위의 표시(예를 들어, 많은 수신기가 존재하지 않는 구역).
선호되는 충전 구역의 모서리 또는 가장자리의 표시.
비-충전 구역의 모서리 또는 가장자리의 표시.
사용자는 송신기 스캐너에 의해 식별되는 코딩된 라벨에 의해 다양한 영역의 가장자리 또는 윤곽을 정의할 수 있다. 이러한 라벨은 모서리, 피봇 지점, 곡률의 중심, 변곡점, 반경의 중심, 또는 송신기가 해석할 수 있는 기타 기하학적 특징으로서 해석될 수 있다. 대안적으로, 다양한 영역의 좌표는 각각의 정의된 영역에서 어느 작업이 수행될 수 있는지 송신기에 대한 관련 명령과 함께 스캐너안에 프로그램될 수 있다.
이러한 시스템에서, 송신기가 명령 기호를 검출할 경우 송신기는 일반적으로 필요한 경우 시스템의 구조적 파라미터를 수정함으로써 그에 따라 작동한다.
검출된 기호가 선호되는 충전 구역의 중심 및 범위의 표시로서 해석될 경우, 송신기는 해당 구역에서 수신기 검색을 선호하거나 해당 구역의 충전 수신시에 높은 우선권을 할당하도록 구성될 수 있다. 특정 유형의 수신기에 대한 선호, 또는 최대 전력 인출과 같은 특정 조건하의 특정 수신기에 대한 선호와 같은 더 복잡한 기호도 존재할 수 있다.
검출된 기호가 비-충전 구역의 중심 및 범위의 표시로서 해석될 경우, 송신기는 해당 구역 내의 수신기 또는 해당 구역안의 수신기의 특정 유형에 전력 공급을 거부할 수 있도록 구성될 수도 있다.
검출된 기호가 선호되는 충전 구역의 모서리 또는 가장자리의 표시로서 해석될 경우, 수신기는 선호되는 충전 구역의 방향 및 위치를 정의하기 위해 해당 구역의 다른 모서리를 찾을 수 있도록 구성될 수 있다.
검출된 기호가 비-충전 구역의 모서리 또는 가장자리의 표시로서 해석될 경우, 수신기는 비-충전 구역의 방향 및 위치를 정의하기 위해 해당 구역의 다른 모서리를 찾을 수 있도록 구성될 수 있다.
검출된 기호가:
감소된 충전율 - 최대 또는 평균 전력 인출이 제한되는 구역 ;
증가된 충전율 - 예를 들어 안전 규칙이 완화될 수 있는 접근할수 없는 영역에서 평균 전력 인출이 증가될 수 있는 구역:
감소된/증가된 스캔 속도 - 예를 들어 최대 달성가능한 범위가 제한되는 장소에서 상이한 비율로 수행되는 수신기 또는 상이한 밀도의 수신기를 스캔하는 구역;
선호되는 구역 - 스캔 또는 전력공급이 선호되는 구역;
감소된 전력 구역; 또는
높은/낮은/특정 우선순위 구역;과 같은 수정된 작동 파라미터 구역의 표시로서 해석될 경우, 송신기는 그에 따라 작용하도록 구성될 수 있으며, 해당 구역내에서 작동할 때 작동 파라미터를 변경할 수 있다.
검출된 기호가 동작의 중심, 입구, 창문, 미러, 미러의 가장자리, 창문의 가장자리, 차단된 시야, 안전 위험 등을 정의하기 위해 예를 들어 교정을 위한 공간의 일부 특정 지점의 표시로서 해석될 경우, 송신기는 이러한 기호를 검출하는 것에 대한 응답으로 시스템의 동작 파라미터를 변경할 수 있는데, 예를 들어 빔을 해당역을 향해 안내하지 않거나, 특정 파라미터를 구비한 빔만 해당 영역을 향해 안내하거나, 해당 영역을 겨냥할 때 시스템의 일부 다른 파라미터를 수정할 수 있다.
검출된 신호가 커피숍 또는 기차역과 같은 환경에서 마주치는 조밀한 수신기 환경, 또는 단일 고객을 갖는 것으로 알려진 환경과 같은 낮은 밀도의 수신기 환경의 표시로서 해석되는 경우, 이러한 환경에서의 송신기 동작의 최적화는 상이한 레벨의 검색을 수행함으로써 또는 상이한 방식으로 검색함으로써 달라질 수 있다. 또한, 많은 경우, 낮은 수신기 밀도 환경에서의 송신기는 수신기의 위치를 찾을 때 수신기에 전력을 공급하도록 구성될 수 있지만, 조밀한 환경에서는 송신기가 먼저 모든 수신기의 위치를 완전히 찾은 다음 우선순위를 정할 수 있다.
검출된 기호가 수신기의 면허 및 법적 상태의 표시로서 해석될 경우, 해당 수신기에 대한 임의의 특별 명령에 대한 데이터베이스에 대해 상태 및 ID가 비교되거나, 검증될 수 있으며, 이러한 비교 또는 검증을 기반으로 추가 동작이 수행될 수도 있다.
검출된 기호가 기호 자체 근처에 있을 수 있고 수신기의 방향 및 거리를 표시하는 수신기, 심지어 또는 전력 빔을 겨냥하는 실제 타겟(PV)를 표시하는 수신기의 위치 또는 다른 타겟의 위치의 표시로서 해석될 경우(이러한 구성은 타겟 자체상의 마킹에 비해 더 큰 크기로 인해, 수신기 위치를 찾는데 필요한 시간을 감소시킬 수 있다), 시스템은 기호에 의해 표시되는 좌표에서 수신기를 검색할 수 있다.
검출된 기호가 수신기 제조업체 및/또는 일련번호 및/또는 전력 기능, 및/또는 면허번호 중 적어도 일부의 표시로서 해석될 경우, 시스템은 날짜와 함께 일반적으로 전자식 기록을 업데이트하거나, 해석된 데이터를 기반으로 하는 동작 파라미터를 수정할 수 있다. 이러한 동작 파라미터는 수신기에 대한 전력 거부, 수신기에 대한 최대 전력 제한, 수신기로부터 또는 다른 소스로부터의 추가 데이터 요청, 지불 절차 시작, 내부 센서 교정, 수신기에 동작 관련 데이터 제공, 또는 유사한 제한을 포함할 수 있다. 동작 관련 데이터는 펌웨어 업데이트, 교정 데이터, 시간 및 날짜, 송신기 정보, 지리적 데이터 등과 같은 데이터를 포함할 수 있다.
검출된 기호가 전력 요구사항 및 사용 모델과 같은 표시로서 해석될 경우, 시스템은 일반적으로 이 데이터로 전자식인 기록을 업데이트할 수 있다. 대안적으로, 시스템은 해석된 데이터를 기반으로하는 동작 파라미터를 수정할 수 있다. 동작 파라미터에 대한 이러한 변화는 수신기에 대한 전력 거부, 수신기로부터 또는 다른 소스로부터의 추가 데이터 요청, 지불 절차 시작, 내부 센서 교정, 교정 데이터, 시간 및 날짜, 송신기 정보, 지리적 데이터 업데이트(펌웨어 업데이트를 포함하는)처럼 수신기에 동작 관련 데이터 제공을 포함할 수 있다.
검출된 기호가 일시적인 비-충전 구역 또는 일시적인 제한된 전력 구역의 표시로서 해석될 경우, 시스템은 미리결정된 시간이 경과할때까지, 또는 기호가 제거될때까지, 또는 시스템에 의해 다른 표시가 수신될 때까지 해당 구역에 대한 충전을 중단할 수 있다.
검출된 기호가 타겟의 수 및 타겟의 상대적 위치의 표시로서 해석될 경우, 시스템은 해당 타겟을 찾고, 모든 타겟의 위치를 찾으면 타겟을 찾는것을 중단할 수 있다.
따라서, 이 명세서에 기재된 장치의 예시적인 구현에 따라, 무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 안전하게 안내하는 방법이 제공되며, 이 방법은:
(a) 적어도 하나의 전력-수신 장치와 연관된, 적어도 하나의 비대칭 속성을 갖는 적어도 하나의 기호의 전력-공급 장치에 의해 검출하기 위해 시야를 스캔하는 단계,
(b) 적어도 하나의 기호의 검출시, 적어도 하나의 검출된 기호가 획득된 스캔 포즈(scan pose)를 기록하는 단계,
(c) 적어도 하나의 전력-수신 장치와 연관된 기호의 하나 이상의 표현을 포함하는 데이터베이스로부터, 적어도 하나의 비대칭 속성을 갖는 기호가 적어도 하나의 검출된 기호를 표현 중 적어도 하나상에 매핑하는 기호-매칭(matching) 알고리즘을 수행하는 단계,
(d) 기호-매칭 알고리즘에 의해 검출된 기호가 데이터베이스에 포함된 기호의 표현과 일치한다고 결정될 경우, 전력-수신 장치와 무선 전력-공급 장치 사이의 직선(direct) 가시선이 표시되도록, 검출된 기호는 스캔 포즈로부터 지향되는 빔이 반사를 겪지 않는다는 것을 표시하는 것으로 추론하는 단계, 및
(e) (ⅰ) 적어도 하나의 빔을 적어도 하나의 전력 수신 장치를 향해 보내는 단계 및 (ⅱ) 무선 전력-공급 장치의 동작 파라미터를 수정하는 단계 중 적어도 하나를 수행하는 단계를 포함한다.
이러한 방법에서, 단계(e)는 검출된 이미지의 미러 이미지를 데이터베이스에 포함된 비대칭 기호의 표현 중 어느 것에 매핑함으로써 수행되는 기호-매칭 알고리즘과 독립적일 수 있다. 상기 방법의 기호-매칭 알고리즘은 데이터베이스에 포함된 비대칭 기호의 표현 중 어느 것에 검출된 이미지의 미러 이미지를 매핑함으로써 추가적으로 수행될 수 있다. 이 경우, 동작 파라미터를 수정하는 단계는 검출된 이미지의 미러 이미지가 데이터베이스에 포함된 기호의 어느 표현에 매핑될 경우 무선 전력 공급을 방지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법 중 어느 것에서, 단계 (e)는 검출된 이미지가 데이터베이스에 포함된 기호의 미러 이미지를 나타내지 않는다고 기호-매핑 알고리즘이 결정하는 경우에만 수행될 수 있다.
또 다른 예시적인 방법에 따르면, (ⅰ) 위치 및 (ⅱ) 방향 (ⅲ) 수신기의 공간에서의 좌표 중 적어도 하나는 검출된 기호 및 스캔 포즈 중 적어도 하나에 의해 결정될 수 있다.
이러한 방법 모두에서, 기호는 상이한 구역을 나타낼 수 있으며, 구역은 수신기의 상이한 주파수를 나타낸다. 이 구역들은 충전 구역, 비-충전 구역, 고주파수 수신기 구역 또는 감소된 전력 수신 구역 중 어느 것일 수 있다. 추가적으로, 이 방법에서, 기호중 적어도 하나는 구역의 적어도 하나의 특징을 구분할(demarcate) 수 있다. 이러한 구분은 구역의 영역, 범위, 경계, 모서리, 반경, 중심 중 적어도 하나에 관한 정보를 제공하는 것을 포함할 수 있다.
전술된 방법의 추가 구현에 따르면, 적어도 하나의 기호는 (ⅰ) 적어도 하나의 수신기에 부착될 수 있거나, (ⅱ) 수신기 내에 내장될 수 있거나, (ⅲ) 적어도 하나의 수신기에 대해 고정된 위치를 가질 수 있거나 (ⅳ) 적어도 하나의 수신기의 장소에 관한 정보를 포함할 수 있다.
또한, 기호-매칭 알고리즘은 이미지의 회전 및 이미지 줌 동작 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 명세서의 시스템의 다른 대안적인 구현에 따르면, 적어도 하나의 수신기에 안전한 무선 전력 공급을 위한 시스템이 추가로 제공되며, 이 시스템은:
(a) 무선 전력을 방출하도록 구성된 송신기,
(b) 적어도 하나의 수신기와 연관된, 적어도 하나의 비대칭 속성을 갖는 적어도 하나의 기호를 검출하도록 구성되는 검출기, 및
(c) (ⅰ) 검출기로부터 신호를 수신하고,
(ⅱ) 기호가 검출기에 의해 검출되는 포즈(pose)를 기록하고,
(ⅲ) 적어도 하나의 수신기와 연관되고 적어도 하나의 비대칭 속성을 갖는 기호의 하나 이상의 표현을 포함하는 데이터베이스에 액세스하고,
(ⅳ) 검출된 기호를 표현 중 적어도 하나에 매핑하는 기호-매칭 알고리즘을 실행하고,
(ⅴ) 검출된 기호가 데이터베이스에 포함된 기호의 적어도 하나의 표현과 일치하는지 결정하고,
(ⅵ) 적어도 하나의 빔을 적어도 하나의 전력 수신 장치를 향해 안내하도록 송신기에 명령하고 무선 전력-공급 장치의 동작 파라미터를 수정하도록 구성되는 적어도 하나의 컨트롤러를 포함한다.
이러한 시스템에서, 컨트롤러에 의한 결정은 포즈로 안내되는 빔이 반사를 겪지 않는다는 것을 표시하여, 적어도 하나의 수신기와 송신기 사이의 직선 가시선이 표시되도록 한다. 이 시스템들 중 어느 하나에서, 컨트롤러의 동작은 (ⅰ) 기록된 스캔 포즈를 적어도 하나의 수신기를 향해 빔을 안내하도록 활용하는 단계 및 (ⅱ) 송신기의 동작 파라미터를 수정하는 단계를 포함할 수 있다.
이 명세서에 따르면, 송신기로부터 적어도 하나의 수신기에 광학 무선 전력을 전송하기 위한 시스템이 추가로 제공되며, 이 시스템은:
(ⅰ) 광학 무선 전력의 빔을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 송신기로서, 적어도 하나의 송신기는 적어도 하나의 수신기를 향해 빔을 안내하도록 구성되고, 적어도 하나의 수신기는 빔을 전기 에너지로 변환하도록 구성되는, 적어도 하나의 송신기, 및
(ⅱ) 적어도 하나의 송신기와 연관되고, 적어도 하나의 수신기와 연관된 기호를 식별하도록 구성된 기호 식별 시스템을 포함하고,
기호 식별 시스템은 적어도 하나의 기호의 미러 이미지로부터 적어도 하나의 기호의 이미지를 구별하도록 구성된다.
이 시스템에서, 미러 이미지는 (ⅰ) 기호의 평면에 수직인 축에 대한 임의의 크기의 회전, (ⅱ) 기호의 평면의 축에 대해 90°미만의 회전, 및 (ⅲ) 이미지의 수정 또는 축소, (ⅳ) 이미지의 회전 중 적어도 하나 이후, 및 (ⅴ) 이미지 확대(zoom) 동작 이후에 기호의 이미지로부터 구별할 수 있다.
또한, 기호 식별 시스템은 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있고, 기호는 센서의 수로 나눠진 적어도 10-8m2의 면적을 가질 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 센서는 기본적으로 빔에 정렬되어야 한다. 또한, 시스템은 최대 작동 범위를 갖도록 구성될 수 있다. 이 경우, 기호 식별 시스템은 최대 작동 범위의 2% 미만인 반경을 갖는 외부 개구를 추가로 포함할 수 있다. 이 시스템 중 어느 것에서, 빔은 레이저 빔일 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 센서는 경성 연결에 의해 레이저에 기계적으로 연결될 수 있다. 또한, 기호는 (ⅰ) 적어도 하나의 수신기에 부착된 것, (ⅱ) 수신기 내에 내장된 것, (ⅲ) 적어도 하나의 수신기에 대해 고정된 위치를 갖는 것, (ⅳ) 적어도 하나의 수신기의 장소에 관한 정보를 포함하는 것 중 적어도 하나일 수 있다. 또한, 기호 식별 시스템은 기호의 하나 이상의 표현을 포함하는 데이터베이스로부터 적어도 하나의 항목상에 적어도 하나의 검출된 기호를 매핑하는 기호-매칭 알고리즘을 실행하도록 구성될 수 있으며, 기호는 적어도 하나의 전력-수신 장치와 연관되고 적어도 하나의 비대칭 속성을 갖는다.
이 명세서에 기재된 또 다른 구현에 따르면, 기호 및 시야를 검출하기 위한 적어도 하나의 센서를 갖는 무선 레이저 전력 시스템에 정보를 전달하기(communicating) 위한 광학 기호가 제공되며, 광학 기호는:
(ⅰ) 무선 레이저 전력 시스템에 의해 생성된 광학 기호의 이미지가 광학 기호의 미러 이미지로부터 구별되고,
(ⅱ) 광학 기호는 적어도
Figure pct00001
의 영역을 갖고, 여기서 "number of Tx sensors" 는 적어도 하나의 센서의 수이며,
(ⅲ) 광학 기호가 적어도
Figure pct00002
초 지속되는 시간동안 시야 내에 위치했을 때, 작동 파라미터를 조정하기 위해 무선 레이저 전력 시스템에 명령을 제공하는 정보를 광학 기호가 포함하고, 여기에서 "sensor rise time"은 적어도 하나의 센서 중 어느 것의 가장 긴 상승 시간이고, "sensor fall time"은 적어도 하나의 센서 중 어느 것의 가장 긴 하강 시간이고, "RMS signal on sign"은 기호가 시야 내에 존재할 때 적어도 하나의 센서 중 어느 것으로부터의 최대 RMS 신호이고, "RMS signal not on sign"은 기호가 시야 내에 존재하지 않을 때 적어도 하나의 센서 중 어느 것으로부터의 최소 RMS 신호인 것을 특징으로 한다.
이 명세서의 추가 구현은 무선 전력 공급 시스템에 정보를 제공하기 위한 기호를 설명하며, (ⅰ) 기호로부터 무선 전력 공급 시스템으로의 직접 반사 및 (ⅱ) 기호로부터 무선 전력 공급 시스템으로의 직접 방출 중 적어도 하나에 의해 기호의 이미지가 생성되도록 대칭 속성을 갖는 기호는 그 미러 이미지로부터 구별되며,
여기에서, 무선 전력 시스템은 기호를 검출하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함하여, 검출된 기호가 광학 기호로부터 직선 가시선을 통해 획득되는지 또는 검출된 기호가 레이저 빔 경로안에서의 반사에 의해 획득되는지를 센서가 결정할 수 있다. 이러한 경우, 무선 전력 공급 시스템에는 기호의 검출에 의해 제공되는 정보에 따라 그 작동 파라미터를 조정하기 위한 명령이 제공되어야 한다. 다음으로, 명령의 제공은 데이터베이스로부터 수신된 사전-인코딩되거나 지시된 명령, 또는 네트워크를 거쳐 또는 유선 접속을 통해 수신된 명령을 포함할 수 있다. 기호 자체는 광학, 전기, 또는 전자기 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 효과적으로 안내하는 방법이 추가로 제공되며, 이 방법은:
(a) 적어도 하나의 구역과 연관된 적어도 하나의 기호의 전력-공급 장치에 에 의해 검출하기 위해 시야를 스캔하는 단계,
(b) 적어도 하나의 기호 검출시, 적어도 하나의 검출된 기호가 획득되는 스캔 포즈를 기록하는 단계,
(c) 상이한 구역과 연관된 기호의 하나 이상의 표현을 포함하는 데이터베이스로부터, 데이터베이스에 포함된 기호의 적어도 하나의 표현상에 적어도 하나의 검출된 기호를 매핑하는 기호-매칭 알고리즘을 수행하는 단계, 및
(d) 검출된 기호가 데이터베이스에 포함된 기호의 적어도 하나의 표현과 일치하는지가 기호-매칭 알고리즘에 의해 결정될 경우, 결정된 구역과 연관된 미리-결정된 프로토콜에 따라 작동하도록 무선 전력 공급 시스템에 명령하는 단계를 포함한다.
이러한 방법에서, 명령은 검출된 기호와 연관된 시야를 스캔하는 단계를 포함하거나, 무선 전력-공급 장치가 검출된 기호와 연관된 시야를 향해 빔을 스캔하거나 그 빔을 안내하는 것을 방지하는 단계를 포함할 수 있다. 추가적으로, 기호 중 적어도 하나는 구역의 적어도 하나의 특징을 구분할 수 있고, 이 구분은 구역의 영역, 범위, 경계, 모서리, 반경, 중심 중 적어도 하나에 관한 정보를 제공할 수 있다. 추가적으로, 적어도 하나의 기호는 기호-매칭 알고리즘이 기호의 미러 이미지와 그 원래 이미지 사이를 구별할 수 있도록 적어도 하나의 비대칭 속성을 가질 수 있다.
본 명세서의 추가 시스템은 적어도 하나의 수신기에 효율적인 무선 전력 공급을 제공하기 위한 것일 수 있으며, 이러한 시스템은:
(a) 무선 전력을 방출하도록 구성된 송신기,
(b) 적어도 하나의 구역과 연관된 적어도 하나의 기호를 검출하도록 구성된 검출기, 및
(c) 적어도 하나의 컨트롤러로서,
(ⅰ) 검출기로부터 신호를 수신하고,
(ⅱ) 검출기에 의해 기호가 검출되는 포즈를 기록하고,
(ⅲ) 상이한 구역과 연관된 기호의 하나 이상의 표현을 포함하는 데이터베이스에 액세스하고,
(ⅳ) 데이터베이스에 포함된 기호의 적어도 하나의 표현상에 검출된 기호를 매핑하는 기호-매칭 알고리즘을 실행하고,
(ⅴ) 검출된 기호가 데이터베이스에 포함된 기호의 적어도 하나의 표현과 일치하는지 결정하고,
(ⅵ) 결정된 구역과 연관된 미리-결정된 프로토콜에 따라 무선 전력 공급 시스템을 작동하도록
구성되는 적어도 하나의 컨트롤러를 포함한다.
이러한 시스템에서, 컨트롤러의 작동은 검출된 기호와 연관된 시야를 스캔하는 것과 검출된 기호와 연관된 적어도 하나의 수신기를 향해 송신기로부터 적어도 하나의 빔을 안내하는 것 중 적어도 하나를 포함한다. 컨트롤러는 무선 전력-공급 장치가 검출된 기호와 연관된 시야를 향해 빔을 스캔하거나 안내하는것을 방지하도록 추가로 구성될 수 있다.
전술된 방법 중 어느 것에서, 스캔하는 단계는 무선 전력-공급 장치에 의해 방출된 빔을 조종함(steering)으로써 수행되어, 적어도 하나의 기호로부터 반사된 빔이 무선 전력-수신 장치로부터 무선 전력-공급 장치로, 스캔 빔의 방향과 반대 방향으로 이동하도록 할 수 있다.
마지막으로, 전술된 시스템 중 어느 것은 적어도 하나의 기호를 검출하기 위해 시야를 스캔하도록 구성된 스캐너를 추가로 포함한다. 더욱이, 송신기는 스캐닝 미러를 포함하여, 송신기가 무선 전력의 빔에 의해 시야를 스캔하도록 구성되어, 빔이 적어도 하나의 기호로부터 반사되고 스캐닝 빔과 반대 방향으로 이동하도록 한다. 이러한 상황에서, 송신기는 검출기를 향해 역전된 빔을 안내하기 위한 빔 스플리터를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따르는 식별가능한 수신기를 갖는 무선 전력 시스템은 전력 전송을 수신하도록 허용되는 영역 및 허가된 수신기에 직접 오직 전력 전송만을 보장함으로써 이러한 시스템을 안전하게 작동할 수 있다.
본 발명은 도면과 함께 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 충분히 이해될 것이다.
도1a는 반사 표면에 충돌하고 센서 시스템에 의해 검출되는 빔을 구비한 종래 기술의 전력 전송 시스템의 개략적인 예를 나타낸다.
도1b는 도1a에 도시된 상황의 개략적인 예를 나타내지만, 반사 표면에 의해 디스플레이되는 수신기의 이미지와 직접 본 실제 수신기의 이미지 사이를 구별하는 본 명세서에 따르는 시스템을 통합한다.
도2는 예를 들어, 전송이 허용되거나 금지되는 영역을 정의하기 위한, 구역의 모서리를 포함하는, 룸안에 표시된 여러 구역을 구비한, 전체 룸을 담당하는(covering) 송신기를 구비한 룸의 일반적인 레이아웃을 나타낸다.
도3a 내지 3c는 대칭이어서 본 명세서의 신규 시스템에 사용할 수 없는 다수의 기호의 예를 나타낸다.
도3d는 기호를 수신한 이미지가 직접 수신한 이미지인지 또는 반사 이후 기호가 수신한 이미지인지를 결정하는데 사용되는 비대칭 신호를 나타낸다.
도3e 내지 3j는 물체의 미러 이미지의 개념을 설명하기 위해 예로서 문자 F의 다양한 이미지를 나타낸다.
도4는 하나 이상의 수신기, 또는 단일 수신기상의 하나 이상의 타겟의 위치를 나타내는 단일 기호를 예시한다.
도5는 위에 표시된 바와 같이 기호의 검출 및 식별을 위한 다수의 센서가 장착된 송신기를 나타낸다.
도6은 수신기안에 내장된 비대칭이며 수신기의 통합 부분이며 광전지에 대해 고정된 위치에 존재하는 기호를 나타낸다.
도7은 정보를 인코딩할 수 있는 고대비 기호의 일 예인 바코드를 나타낸다.
도8은 이 명세서에 기재된 시스템의 일반적인 구조를 예시한다.
먼저, 휴대형 장치로 광전력을 전송하기 위한 예시적인 종래 시스템을 개략적으로 예시하는 도1a를 참고하며, 여기서 송신기는 사람 또는 민감한 장비에 대한 손상 위험을 증가시키는 미러 또는 창문과 같은 반사성 표면안에서의 빔의 반사로 인해 잘못된 수신기 장소를 잘못 식별할 수 있다.
도1a에서, 사용자(14)가 들고 있는 수신기(10)는 송신기(11)의 시야내에 위치한다. 그러나, 송신기(11)는 창문(13)의 수신기 자체(10)의 반사로부터 수신기(10)의 이미지(16)의 위치를 찾고, 따라서 실제 수신기라고 믿는 추정 식별된 "수신기(16)"에 전력 빔(12)을 전송하도록 시스템에 의해 허가를 받았다. 창문이 입사 빔의 90% 이상을 전송함에 따라, 이 높은 전력은 창문(15)을 넘어서 이동하고, 지나가는 사럼(15)이나 창문(13) 외부의 빔 경로를 따라 위치한 민감한 장비에 손상을 줄 수 있다.
또한, 부분적으로 반사성인 창문 표면(13)에 대한 손상이 발생할 수 있는데, 이처럼 큰 전력 레벨을 처리할 수 없기 때문에 손상되어, 전력 빔의 확산된 산란을 야기하거나, 이 경우에도 센서로 반사된 빔이 사라져서 전력 전송의 중단을 야기하고 스캐닝 모드로 돌아갈 수 있다. 송신기는 반사성 가연성 표면에 빔을 잘못 송신하여(direct), 화재 관련 손상의 위험을 증가시킬 수 있다.
또한, 여러 송신기가 사용되는 시스템에서, 직접 교차가 방지되는 시스템에서도, 반사된 빔은 상이한 송신기에 의해 방출된 빔과 교차할 수 있다. 이는 결합된 빔이 안전 요구사항이 허용하는 것보다 더욱 강력할 수 있기 때문에, 의도하지 않고 심지어 위험한 결과를 가질 수 있다. 또한, 빔이 원하지않은 표면상에 잘못 송신될 경우, 표면은 빔을 확산시켜, 진리 룸 주변에 산란될 수 있다. 대안적으로, 표면은 빔은 임의의 방향으로 분할하여, 민감한 물체 또는 장비에 의도하지 않은 손상을 줄 수 있다.
따라서, 다른 예 중에서 미러, 사람의 홍채, 동물 및 카메라, 유리 표면, 금속성 표면, 민감한 장비와 같이 완전히 반사성이거나 부분적으로만 반사성인 임의의 반사성 표면은 빔이 잘못 송신될 경우 위험한 상황을 나타낼 수 있다.
송신기가 수신기의 실제 이미지로부터 수신된 광과 실제 수신기 장소로부터 반사되거나 수신된 광을 정확하게 구별하여 잘못된 수신기 장소를 생성하는 유리한 예시적인 시스템을 개략적으로 나타내는 도1b를 이제 참조한다.
도1b에 도시된 실시예에서, 수신기(10)에는 형상의 이미지가 회전, 기울어짐(tilted), 확대, 축소 또는 잘려나가는(cropped) 방법에 상관없이 그 거울 이미지로부터 구별할 수 있는 비대칭 형상을 갖는 기호(17a)가 장착되어 있다. 송신기(11)가 반사창(13)의 형상(17b)으로 도시된 기호(17a)의 반사 이미지를 검출할 때, 시스템의 이미지 처리 경로는 이미지(17b)가 검출되고 실제 수신기로부터 예상되는 허용가능한 이미지 형상 중 어느 것과 일치할 수 없다고 결정하고, 어떤 실제 수신기로 해당 위치에 위치하지 않는다는 것을 정확하게 식별한다. 시스템은 수신된 이미지를 회전, 및/또는 확대 및/또는 경사, 및/또는 잘라냄으로써 기호의 데이터베이스와 식별된 이미지를 비교함으로써 그렇게 할 수 있다.
대안적으로, 송신기는 미리-결정된 알고리즘을 기반으로, 수신된 이미지의 다른 표현 또는 해시(hash)를 계산할 수 있다. 데이터베이스는 디지털 서명, 해시, 좌표와 연관된 숫자값 또는 기호의 기하학적 속성을 나타내는 다른 데이터의 형태로 기호의 표현을 포함할 수 있다. 송신기에 의해 수신된 이미지가 반사된 기호의 이미지인 경우, 기호가 비대칭이기때문에 기호-매칭 알고리즘에 의해 일치가 발견되지 않으며, 따라서 그 미러 이미지의 표현은 안전 기호의 데이터베이스안제 존재하지 않을 것이다.
송신기는 따라서 기호(17b)의 반사된 이미지를 무시하여, 반사 표면(13)으로부터 이미지(17b)로의 안전하지 않은 전송을 방지한다. 송신기는 송신기(11)와의 직선 가시선을 갖는 수신기의 실제 장소로서 기호(17a)을 정확하게 식별해야 하며, 따라서 빔(12)을 수신기(10)에 직접 송신할 수 있다.
인식가능한 기호가 전력 전송에 대해 선호되거나 금지되는 영역을 묘사하기 위해 어떻게 사용될 수 있는지를 예시하는 도2를 참고로 한다. 도2는 전체 룸을 처리하도록 의도된 송신기(23)를 구비한 룸의 일반적인 평면 레이아웃을 나타낸다. 복수의 상이한 구역이 룸 안에 표시되어 있다. 이 예에서, 두 개의 충전 구역(22B, 22C), 하나의 비충전 구역(22A)이 나타나 있으며, 각각의 구역은 구역의 영역 내에 또는 그 말단, 경계 또는 모서리를 정의하기 위해 하나 이상의 기호로 표시될 수 있다.
따라서, 구역(22A)은 구역의 중심에 위치하는 기호(24A)를 갖는 것으로 도시된다. 구역(22A)은 다른 예 중에서 수면 영역, 보관 영역, 또는 수신기가 일반적으로 위치하지 않는 영역을 나타낼 수 있는 비-충전 구역이다. 송신기는 기호의 식별에 의해 구역의 영역을 식별할 수 있으며, 및/또는 구역의 범위 또는 주변은 기호와 연관되어, 이러한 기호의 검출시 그에 따라 그 전송을 수정해야 한다는 것을 송신기에 알려줄 수 있다.
구역(22B)은 충전 구역을 도시하는데, 이 안에서 네개의 모서리 모두는 기호(24B, 25B, 26B 및 27B)를 사용하여 송신기에서 식별될 수 있다. 이것은 송신기가 단일 구역과 연관된 하나 이상의 기호의 이미지를 획득함으로써 구역을 식별하고, 따라서 해당 구역의 영역을 계산하거나, 이 기호들의 장소를 기반으로 구역의 파라미터 및 경계를 묘사할 수 있는 일 실시예를 예시하기 위한 것이다.
구역(22C)은 회의실, 사무실, 식당, 또는 수신기가 자주 위치하는 룸을 표시할 수 있는 충전 구역으로 도시된다. 기호는 룸안에 위치한 수신기의 예상 주피수 및/또는 수신기가 구역내에 위치할 수 있는 예상 패턴 또는 설정을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 기호는 예상되는 수신기가 예를 들어 탁자의 특정 위치에 있는지에 대한 정보가 있는 회의실을 나타낼 수 있다.
구역은 특정 크기 또는 각도 크기의 원형, 타원형 또는 사각형 구역의 중심을 나타내는 단일 기호에 의해 표시될 수 있다. 기호는 기호(24C)와 같은 모서리뿐만 아니라 다른 유형의 닫힌 형상을 나타낼 수도 있다. 개시된 다른 구현은 충전 구역의 주변 또는 영역을 묘사하는데 사용되는 둘 이상의 기호일 수 있다. 이 명세서의 문맥에서 다각형을 논의할 때, 다양한 유형의 둥근 모서리 또는 다른 날카롭지 않은 모서리 및 구부러짐을 갖는 형상과 같이 2- 또는 3-차원의 임의의 다른 닫힌 형상이 사용될 수 있다. 유사하게, 모서리라는 단어가 사용될 때, 그것은 둥근 모서리 또는 형상의 주변부의 임의의 다른 뚜렷한 구부러진 것을 말할 수 있다.
기호의 예시적인 기하학적 속성을 나타내는, 도3a-3j를 참조한다. 도3a에 도시된 간단한 예로서 원 모양의 기호는 송신기에 검은색 화살표로 도시된 바와 같이 그 표면에 수직인 방향으로 하나의 크기 단위(그 직경)와 공간에서의 한 차원의 각도 위치를 제공한다.
도3b에 도시된 다른 간단한 예로서, 화살표 모양의 기호는 송신기에 도3b에 검은색 화살표 머리로 도시된 바와 같이, 크기의 단의(길이, 폭, 팁의 크기) 및 일반적으로 둘 또는 세 방향으로 제공한다.
표면이 아닌 선을 구성하는, 도3c에 도시된 단순화된 화살표는 이러한 기호의 다른 유용한 구현일 수 있지만, 이러한 형상이 그 유용성을 제한하는 낮은 검출 가시성을 일반적으로 가지고 있다.
이러한 형상은 기호에 대한, 타겟의 위치 식별을 허용한다. 그러나, 원은 그 미러 이미지로부터 구별할 수 없고, 화살표는 그 회전된 미러 이미지로부터 구별할 수 없기 때문에, 도3a, 3b, 3c에 도시된 상기 형상 중 어느 것도 비대칭이다. 따라서, 빔이 반사된 후, 이러한 기호로부터 직접 수신한 이미지로부터, 수신된 이 기호들의 미러 이미지를 송신기는 구별할 수 없다.
수신기상에 배치되고 광전지(31)가 수신기 상에 위치하는 위치 및 방향을 나타내는 예시적인 비대칭 기호(33)을 도시하는 도3d를 참고한다. 비대칭 기호(33)는 그 미러 이미지로부터 구별된다. 이러한 기호는 기호가 직접 보이는지 또는 미러의 반사 후에 보이는지를 시스템이 결정하도록 허용한다.
비대칭 형상과 관련하여, 3차원까지 회전할 경우 도3d에 도시된 형상을 포함하는 많은 2차원 형상은 보이는 방향에 따라 그들의 미러 이미지와 동일할 수 있다. 이는 도3d의 도면 평면의 반대쪽으로부터 형상이 보이는 경우, 즉, 기호를 포함하는 재료를 통해 볼 경우에 해당된다. 그러나, 기호는 일반적으로 표면에 부착되어 기호의 뒤면에 액세스하지 못하고, 기호는 고정된 시야를 갖는 카메라 또는 감지 시스템을 사용하여 보이고, 기호가 위치하는 평면의 오직 한면으로부터 기호를 이미지화하는, 이 명세서의 실제 구현에서의 이러한 형상때문에, 도3d와 같은 형상은 이 명세서의 문맥에서 충분히 비대칭인것으로 간주될 수 있다. 도3d에 도시된 비대칭 기호의 유형은 수신된 이미지가 기호로부터 직접 수신된 이미지인지 기호의 미러 이미지인지 여부를 결정하기 위해 시스템에 의해 사용될 수 있다.
본 명세서에 사용되고 청구된 바와 같이, 기호의 미러 이미지의 개념을 예시하기 위해, 일 예로서 문자 F의 다양한 이미지를 나타내는 도3e 내지 3j를 참고한다.
기호의 반사되지 않은 원본 이미지는 도3e에 도시된 바와 같이 수직 대문자 "F" 형상이다. 수신된 이미지를 이미지화되는 원본 기호, 물체 또는 패턴의 표현과 비교하는 것은, 원본 기호 패턴의 직접 이미지 또는 원본 기호 패턴의 잘려진 직접 이미지와 비교하기 전에, 이미지상의 회전, 경사, 및 확대 동작 중 임의의 것 또는 모두를 필요에 따라 먼저 실행한 후 수행될 필요가 있다. 회전은 3차원 이미지의 3개의 좌표 축 중 하나 이상에서 수행될 수 있다.
검출된 기호의 이미지는 이미지를 2차원 시야의 정확한 회전 방향으로 가져오기위해 이미지의 평면에서 돌출하는 축 주위로 간단한 90°회전이 필요할 수 있다. 또한, 원본 수직 문자 "F", 즉, 원본 기호 패턴을 얻기 위해 오직 측면 확대면 필요할 수 있다.
도3f에서, 경사, 회전, 및 확대는 그 원본 패턴에 이미지를 일치시키는데 필요하다. 따라서, 이미지는 문자 "F"의 비교된 소스 이미지에 대해 평행인 평면상에 나타날때까지 경사지게 한 다음, 수직이 될때까지 회전한 다음, 원본 수직 문자 "F", 즉, 도3e에 도시된 원본 기호 패턴과의 비교 절차 동안, 그 치수가 패턴과 일치할 때까지 크기를 증가시켜야 할 필요가 있을 수 있다.
도3g에서, 회전, 경사 및 가능한 확대는 원본 수직 문자 "F", 즉 원본 기호 패턴에 맞추기 위해 필요할 수 있다.
도3h에서, 전술된 3가지 동작 이외에, 데이터베이스로부터 원본 패턴을 잘라내는 것이 비교 절차 동안 필요할 수 있다.
위의 문자 "F"의 모든 표현은 소스 수직 문자 "F"의 원본 패턴과 정확히 일치할 수 있다.
한편으로는, 도3i 및 3j에 도시된 이미지와 관련하여, 이 이미지상에 수행되는 회전, 경사 또는 확대는 도3i 및 3j의 이미지가 원본 문자 "F"의 미러 이미지이기 때문에 원본 수직 문자 "F"를 제공하지 않을 것임이 분명하며, 따라서 이 이미지는 원본 수직 문자 "F"를 얻기 위해 뒤집힐 필요가 있다.
기호는 조명할 타겟에 근접하여 발견될 수 있는 비대칭 패턴으로 구성될 수 있다. 기호는 프리스(Friese) 패턴 또는 다른 반복 패턴과 같은, 자신의 미러 이미지와 다른 비대칭 패턴을 포함할 수도 있다. 기호의 한 지점에서 수신기까지, 더욱 구체적으로는, 수신기 내에 위치하는 PV 전지까지의 방향 및 거리는 외부 소스로부터 송신기에 알려야 하거나, 가장 편리하게는 바코드를 사용하여 패턴 그자체상에 인코딩될 수 있다.
기호는 일반적으로 송신기가 수신기의 장소를 평가하는 것을 허용하는 적어도 하나의, 바람직하게는 하나 이상의 방향 및 크기를 송신기가 결정하도록 허용한다. 기호는 일반적으로 기호가 연관된 수신기의 장소를 송신기가 결정하도록 허용하는 적어도 하나의, 및 바람직하게는 하나 이상의, 방향 및 거리를 송신기가 결정하도록 허용한다. 예를 들어, 기호는 타겟이 기호로부터 30mm이고, 특정한 미리정의된 방향에 있다는 것을 표시할 수 있다. 시스템은 또한 송신기로부터 식별 및 거리를 확인하기 위해, 이 형상의 기호에 대한 예상 크기, 예를 들어 5 x 5mm를 결정할 수 있다. 이 정보는 예를 들어 데이터베이스에서 검색하거나 기호 자체의 데이터를 인코딩함으로써 발견할 수 있다. 기호는 송신기의 이미징 장치상의 상이한 크기의 기호를 초래하는 상이한 범위에서 송신기가 볼 수 있다. 그러나, 타겟의 정확한 위치는 기호의 좌표계, 즉 기호의 전방, 좌/우, 및 상/하 방향을 결정함으로써 계산될 수 있고, 이미지를 디코딩하는데 필요한 경사의 량을 결정함으로써 수행될 수 있고, 이미지를 지코딩하는데 필요한 줌의 량을 결정함으로써 수행될 수 있다.
다음으로, 기호의 방향이 알려지고, 수신기상의 타겟에 도달하기 위해 취하는 올바른 단계의 범위 및 방향이 알려지면, 타겟의 위치는 쉽게 계산될 수 있다.
도4에 도시된 바와 같이, 다른 구현에 따르면, 단일 기호(43)는 하나 이상의 수신기(41 및 42), 또는 단일 수신기상의 하나 이상의 프로토콜의 위치를 나타낼 수 있다. 따라서 하나의 수신기는 두 개의 빔을 기호로부터 알려진 거리에 있는 수신기를 향해 송신할 수 있거나, 이러한 기호와 연관된 수신기에 두 개의 빔을 방출하는데 두 개의 송신기가 사용될 수 있다. 기호가 다수의 수신기 및 그들의 장소를 나타낼 수 있거나, 기호가 단일 수신기만을 나타낼 수 있음이 분명해야 한다.
기호는 다음과 같은 다른 유형의 정보를 포함할 수 있다:
수신기의 제조업체 및 모델, 전력 용량, 전력 요구사항, 식별자료, 연락처 및 다른 유형의 정보.
이러한 기호(55)의 검출 및 식별을 위한 다수의 센서(53)가 장착된 송신기(51)을 나타내는 도5를 참고한다. 이러한 센서 각각은 기호(55) 내에 인코딩된 데이터의 적어도 일부분을 식별할 수 있고, 일반적으로 데이터를 해석하고 그에 따라 작용하는 컨트롤러(52), 또는 CPU에 운반할 수 있다.
대부분의 응용분야에서 하나의 센사로 충분하지만, 하나 이상의 센서를 갖는 것은 잘못된 검출 기회를 줄이고 일반적으로 기호의 검출가능성을 향상시킨다. 대안적으로, 각각의 센서는 기호의 동일한 부분을 검출하고 결과를 중복성에 대해 비교할 수 있다.
센서들은 무선 전력 공급 시스템의 일부이며, 송신기에 내장되거나 무선 또는 유선 연결에 의해, 및/또는 공동 컨트롤러 또는 다른 장치를 갖는 둘다에 의해 송신기에 연결될 수 있다.
수신기 기호는 적어도
Figure pct00003
이어야 하며, 따라서 센서의 수를 증가시키는 것은 수신기와 연관된 기호의 필요한 크기를 감소시키거나 검출가능성을 증가시킨다. 기호의 영역이 증가되어 예를 들어,
Figure pct00004
보다 크거나 일부 극단적인 경우 심지어
Figure pct00005
보다 클 경우, 우수한 검출가능성이 일반적으로 달성된다.
큰 크기의 기호를 사용하는 것은 스캔 시간이 현저하게 줄어들게 할 수 있으며, 예를 들어, 아기의 침대처럼 전력 전송이 금지되는 영역의 경계를 표시하는 것처럼, 사용자가 적용하는 응용분야에서 기호의 적용을 용이하게 한다. 휴대 전화와 같은 모바일 장치에서, 더 작은 크기의 기호가 사용될 수 있도록 설계될 수 있다.
송신기는 일반적으로 적어도
Figure pct00006
이거나,
log10 값을 사용하는 등가적인 표현 또는 log10 형식
Figure pct00007
인 시간(t) 동안 기호로부터 정보를 수집하며,
여기에서:
센서 상승 시간은 시스템이 기호를 겨냥하지 않을때 생성되는 출력값과 시스템이 기호를 겨냥할때 생성되는 출력값 사이에서 적어도 20%, 바람직하게는 50-90%만큼 임의의 센서의 출력이 변하는 가장 짧은 시간이다.
센서 하강 시간은 시스템이 기호를 겨냥할때 생성되는 출력값과 시스템이 기호를 겨냥하지 않을때 생성되는 출력값 사이에서 적어도 20%, 바람직하게는 50-90%만큼 임의의 센서의 출력이 변하는 가장 짧은 시간이다.
값[RMS signal on sign]은 시스템이 기호, 또는 기호의 일부를 겨냥할 때 임의의 센서에 의해 생성된 신호의 최대 RMS이다.
값[RMS signal not on sign]은 시스템이 기호를 겨냥하지 않을 때 임의의 센서에 의해 생성된 신호의 최소 RMS이다(일반적으로 환경에 거쳐 평균화됨).
신호가 시간(t) 또는 그 이상에 걸쳐 통합되고 수집된 후, 송신기는 기호가 명령인지 정보 기호인지를 결정하고 그 콘텐츠를 해석하거나 기호가 유효한 신호가 아닌지를 결정하도록 구성된다.
비대칭이고 수신기 내에 내장되는 기호를 나타내는 도6을 참고한다. 기호는 송신기에 의해 방출되는 빔에 대한 타겟일 수 있는 광전지에 대해 고정된 위치에 있다. 이러한 기호는 수신기를 유효 수신기로서 식별(positive identification)할 수 있도록 한다.
정보를 인코딩할 수 있는 고대비 기호의 일 예인, 바코드를 나타내는 도7을 참고한다. 이 명세서에 사용된 일반적인 하나의 예에 따르면, 고대비(high contrast)라는 용어는 센서가 기호의 일부를 볼 때의 RMS 신호는 센서가 기호가 없는 것을 볼 때의 RMS 신호보다 적어도 1.3배 큰 것을 의미하는 것으로 이해된다.
용어 [RMS signal on sign]은 시스템이 기호, 또는 기호의 일부를 겨냥할 때 임의의 센서에 의해 생성된 신호의 최대 RMS이다.
용어 [RMS signal not on sign]은 시스템이 기호를 겨냥하지 않을 때 임의의 센서에 의해 생성된 신호의 최소 RMS이다(일반적으로 환경에 거쳐 평균화됨).
이 명세서에 기재된 유형의 시스템의 일반적인 예시적 구조를 나타내는 도8을 참고한다. 빔 방출기(82)는 빔 조종 장치(80)를 사용하여 수신기(86)를 향해 송신되는 빔(85)을 방출한다. 기호(87)는 수신기상에/수신기 안에 위치하거나 수신기의 위치와 연관된다. 기호의 소스, 또는 기호 자체는 RF 방출기, 광 방출기, 광 반사기, 광 역반사기, 또는 초음파 방출기로 구성될 수 있다.
송신기가 수신기를 식별하기 위해 빔(85)으로 룸을 스캔하는 경우, 기호(87)로부터 방출된 신호(88), 또는 기호로부터 반사되는 입사 빔에 의해 야기되는 기호의 이미지는 빔 스플리터(83)를 사용하여 전송된 빔으로부터 분리된 다음 검출기 또는 검출기(84)를 향해 송신되는 수신기(86)로부터 송신기(81)까지의 탐색 빔으로서 역 방향으로 이동한다. 기호는 수신기의 위치 식별을 가능하게 하고 수신기가 유효 수신기인지 확인하도록 설계된다. 송신기는 무선 전력 공급을 시작하기 위해 빔을 방출하기 전에, 먼저 기호에 의해 방출된 신호를 긍정적으로 식별해야 한다. 기호의 긍정적인 식별 후, 민감한 물체를 향해 레이저를 쏠 위험은 크게 줄어든다. 일부 경우, 송신기는 식별된 수신기를 향해 빔을 송신하기 때문에 안전한 무선 전력 전송이 보장된다.
본 발명은 특별히 도시되고 전술된 것에 의해 제한되지 않는다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 본 발명의 범주는 전술된 다양한 특징의 조합 및 하위조합뿐만 아니라 상기 설명을 읽을때 당업자에게 발생할 수 있고 종래 기술에 없는 변형 및 수정을 포함한다.

Claims (43)

  1. 무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 안전하게 송신하는 방법으로서, 상기 방법은:
    (a) 적어도 하나의 전력-수신 장치와 연관된, 적어도 하나의 비대칭 속성을 갖는 적어도 하나의 기호의 전력-공급 장치에 의해 검출하기 위해 시야를 스캔하는 단계;
    (b) 적어도 하나의 기호의 검출시, 적어도 하나의 검출된 기호가 획득된 스캔 포즈(scan pose)를 기록하는 단계;
    (c) 적어도 하나의 전력-수신 장치와 연관된 기호의 하나 이상의 표현을 포함하는 데이터베이스로부터, 적어도 하나의 비대칭 속성을 갖는 상기 기호가 적어도 하나의 검출된 기호를 상기 표현 중 적어도 하나상에 매핑하는 기호-매칭(matching) 알고리즘을 수행하는 단계;
    (d) 상기 기호-매칭 알고리즘에 의해 상기 검출된 기호가 상기 데이터베이스에 포함된 기호의 표현과 일치한다고 결정될 경우, 상기 전력-수신 장치와 상기 무선 전력-공급 장치 사이의 직선 가시선이 표시되도록, 검출된 기호는 스캔 포즈로부터 지향되는 빔이 반사를 겪지 않는다는 것을 표시하는 것으로 추론하는 단계; 및
    (e) (ⅰ) 적어도 하나의 빔을 적어도 하나의 전력 수신 장치를 향해 송신하는 단계 및 (ⅱ) 상기 무선 전력-공급 장치의 동작 파라미터를 수정하는 단계 중 적어도 하나를 수행하는 단계를 포함하는
    무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 안전하게 송신하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    단계(e)는 검출된 이미지의 미러 이미지를 상기 데이터베이스에 포함된 비대칭 기호의 표현 중 어느 것에 매핑함으로써 수행되는 기호-매칭 알고리즘과 독립적인
    무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 안전하게 송신하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기호-매칭 알고리즘은 상기 데이터베이스에 포함된 비대칭 기호의 표현 중 어느 것에 상기 검출된 이미지의 미러 이미지를 매핑함으로써 추가적으로 수행되는
    무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 안전하게 송신하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    동작 파라미터를 수정하는 단계는 상기 검출된 이미지의 미러 이미지가 상기 데이터베이스에 포함된 기호의 어느 표현에 매핑될 경우 무선 전력 공급을 방지하는 단계를 포함하는
    무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 안전하게 송신하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (e)는 상기 검출된 이미지가 상기 데이터베이스에 포함된 기호의 미러 이미지를 나타내지 않는다고 상기 기호-매핑 알고리즘이 결정하는 경우에만 수행되는
    무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 안전하게 송신하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    (ⅰ) 위치 및 (ⅱ) 방향 (ⅲ) 수신기의 공간에서의 좌표 중 적어도 하나는 상기 검출된 기호 및 상기 스캔 포즈 중 적어도 하나에 의해 결정되는
    무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 안전하게 송신하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기호는 상이한 구역을 나타내며, 상기 구역은 수신기의 상이한 주파수를 나타내는
    무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 안전하게 송신하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구역은 충전 구역, 비충전 구역, 고주파수 수신기 구역 또는 감소된 전력 수신 구역 중 어느 것인
    무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 안전하게 송신하는 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 기호 중 적어도 하나는 구역의 적어도 하나의 특징을 구분하는
    무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 안전하게 송신하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 구분은 구역의 영역, 범위, 경계, 모서리, 반경, 중심 중 적어도 하나에 관한 정보를 제공하는 것을 포함하는
    무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 안전하게 송신하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 기호는 (ⅰ) 적어도 하나의 수신기에 부착되거나, (ⅱ) 수신기 내에 내장되거나, (ⅲ) 적어도 하나의 수신기에 대해 고정된 위치를 갖거나 (ⅳ) 적어도 하나의 수신기의 장소에 관한 정보를 포함하는 것 중 적어도 하나인
    무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 안전하게 송신하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기호-매칭 알고리즘은 상기 이미지의 회전 및 상기 이미지상의 줌 동작 중 적어도 하나를 포함하는
    무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 안전하게 송신하는 방법.
  13. 적어도 하나의 수신기에 안전한 무선 전력 공급을 위한 시스템으로서,
    (a) 무선 전력을 방출하도록 구성된 송신기,
    (b) 적어도 하나의 수신기와 연관된, 적어도 하나의 비대칭 속성을 갖는 적어도 하나의 기호를 검출하도록 구성되는 검출기, 및
    (c) (ⅰ) 검출기로부터 신호를 수신하고,
    (ⅱ) 기호가 상기 검출기에 의해 검출되는 포즈(pose)를 기록하고,
    (ⅲ) 적어도 하나의 수신기와 연관되고 적어도 하나의 비대칭 속성을 갖는 기호의 하나 이상의 표현을 포함하는 데이터베이스에 액세스하고,
    (ⅳ) 검출된 기호를 상기 표현 중 적어도 하나에 매핑하는 기호-매칭 알고리즘을 실행하고,
    (ⅴ) 상기 검출된 기호가 상기 데이터베이스에 포함된 기호의 적어도 하나의 표현과 일치하는지 결정하고,
    (ⅵ) 적어도 하나의 빔을 적어도 하나의 전력 수신 장치를 향해 송신하도록 송신기에 명령하고 상기 무선 전력-공급 장치의 동작 파라미터를 수정하도록 구성된 적어도 하나의 컨트롤러를 포함하는
    적어도 하나의 수신기에 대한 무선 전력 공급 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 컨트롤러에 의한 결정은 상기 포즈로 송신되는 빔이 반사를 겪지 않는다는 것을 표시하여, 적어도 하나의 수신기와 송신기 사이의 직선 가시선이 표시되도록 하는
    적어도 하나의 수신기에 대한 무선 전력 공급 시스템.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 컨트롤러의 동작은 (ⅰ) 기록된 스캔 포즈를 적어도 하나의 수신기를 향해 빔을 송신하도록 활용하는 단계 및 (ⅱ) 상기 송신기의 동작 파라미터를 수정하는 단계를 포함하는
    적어도 하나의 수신기에 대한 무선 전력 공급 시스템.
  16. 광학 무선 전력의 빔을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 송신기로서, 상기 적어도 하나의 송신기는 적어도 하나의 수신기를 향해 빔을 송신하도록 구성되고, 상기 적어도 하나의 수신기는 빔을 전기 에너지로 변환하도록 구성되는, 적어도 하나의 송신기; 및
    상기 적어도 하나의 송신기와 연관되고, 상기 적어도 하나의 수신기와 연관된 기호를 식별하도록 구성된 기호 식별 시스템을 포함하고,
    상기 기호 식별 시스템은 적어도 하나의 기호의 미러 이미지로부터 적어도 하나의 기호의 이미지를 구별하도록 구성되는
    송신기로부터 적어도 하나의 수신기에 광학 무선 전력을 전송하기 위한 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 미러 이미지는 (ⅰ) 기호의 평면에 수직인 축에 대해 임의의 크기의 회전, (ⅱ) 기호의 평면의 축에 대해 90°미만의 회전, 및 (ⅲ) 이미지의 확대 또는 축소, (ⅳ) 이미지의 회전 중 적어도 하나 이후, 및 (ⅴ) 이미지 확대(zoom) 동작 이후에 상기 기호의 이미지로부터 구별할 수 있는
    송신기로부터 적어도 하나의 수신기에 광학 무선 전력을 전송하기 위한 시스템.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 기호 식별 시스템은 적어도 하나의 센서를 포함하고, 상기 기호는 센서의 수로 나눠진 적어도 10-8m2의 면적을 갖는
    송신기로부터 적어도 하나의 수신기에 광학 무선 전력을 전송하기 위한 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    적어도 하나의 센서는 기본적으로 상기 빔에 정렬되는
    송신기로부터 적어도 하나의 수신기에 광학 무선 전력을 전송하기 위한 시스템.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 최대 작동 범위를 갖도록 구성되는
    송신기로부터 적어도 하나의 수신기에 광학 무선 전력을 전송하기 위한 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 기호 식별 시스템은 상기 최대 작동 범위의 2% 미만인 반경을 갖는 외부 개구를 추가로 포함하는
    송신기로부터 적어도 하나의 수신기에 광학 무선 전력을 전송하기 위한 시스템.
  22. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔은 레이저로부터 방출되는 레이저 빔인
    송신기로부터 적어도 하나의 수신기에 광학 무선 전력을 전송하기 위한 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    적어도 하나의 센서는 경성 연결에 의해 상기 레이저에 기계적으로 연결되는
    송신기로부터 적어도 하나의 수신기에 광학 무선 전력을 전송하기 위한 시스템.
  24. 제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 기호는 (ⅰ) 적어도 하나의 수신기에 부착된 것, (ⅱ) 수신기 내에 내장된 것, (ⅲ) 적어도 하나의 수신기에 대해 고정된 위치를 갖는 것, (ⅳ) 적어도 하나의 수신기의 장소에 관한 정보를 포함하는 것 중 적어도 하나인
    송신기로부터 적어도 하나의 수신기에 광학 무선 전력을 전송하기 위한 시스템.
  25. 제16항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기호 식별 시스템은 기호의 하나 이상의 표현을 포함하는 데이터베이스로부터 적어도 하나의 항목상에 적어도 하나의 검출된 기호를 매핑하는 기호-매칭 알고리즘을 실행하도록 구성되고, 상기 기호는 적어도 하나의 전력-수신 장치와 연관되고 적어도 하나의 비대칭 속성을 갖는
    송신기로부터 적어도 하나의 수신기에 광학 무선 전력을 전송하기 위한 시스템.
  26. 기호 및 시야를 검출하기 위한 적어도 하나의 센서를 갖는 무선 레이저 전력 시스템에 정보를 전달하기(communicating) 위한 광학 기호로서, 상기 광학 기호는:
    무선 레이저 전력 시스템에 의해 생성된 광학 기호의 이미지가 광학 기호의 미러 이미지로부터 구별되고,
    광학 기호는 적어도
    Figure pct00008
    의 영역을 갖고, 여기서 "number of Tx sensors" 는 상기 적어도 하나의 센서의 수이며,
    상기 광학 기호가 적어도
    Figure pct00009
    초 지속되는 시간동안 상기 시야 내에 위치했을 때, 상기 광학 기호는 작동 파라미터를 조정하기 위해 상기 무선 레이저 전력 시스템에 명령을 제공하는 정보를 포함하고, 여기에서 "sensor rise time"은 상기 적어도 하나의 센서 중 어느 것의 가장 긴 상승 시간이고, "sensor fall time"은 상기 적어도 하나의 센서 중 어느 것의 가장 긴 하강 시간이고, "RMS signal on sign"은 상기 기호가 상기 시야 내에 존재할 때 상기 적어도 하나의 센서 중 어느 것으로부터의 최대 RMS 신호이고, "RMS signal not on sign"은 상기 기호가 시야 내에 존재하지 않을 때 상기 적어도 하나의 센서 중 어느 것으로부터의 최소 RMS 신호인 것을 특징으로 하는
    광학 기호.
  27. 무선 전력 공급 시스템에 정보를 제공하기 위한 기호로서,
    (ⅰ) 상기 기호로부터 상기 무선 전력 공급 시스템으로의 직접 반사 및 (ⅱ) 상기 기호로부터 상기 무선 전력 공급 시스템으로의 직접 방출 중 적어도 하나에 의해 상기 기호의 이미지가 생성되도록 대칭 속성을 갖는 상기 기호는 그 미러 이미지로부터 구별되며,
    여기에서, 상기 무선 전력 시스템은 상기 기호를 검출하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함하여, 검출된 기호가 광학 기호로부터 직선 가시선을 통해 획득되는지 또는 상기 검출된 기호가 레이저 빔 경로안에서의 반사에 의해 획득되는지를 상기 센서가 결정하는
    무선 전력 공급 시스템에 정보를 제공하기 위한 기호.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 무선 전력 공급 시스템에는 상기 기호의 검출에 의해 제공되는 정보에 따라 그 작동 파라미터를 조정하기 위한 명령이 제공되는
    무선 전력 공급 시스템에 정보를 제공하기 위한 기호.
  29. 제28항에 있어서,
    명령의 제공은 데이터베이스로부터 수신된 사전-인코딩되거나 지시된 명령, 또는 네트워크를 거쳐 또는 유선 접속을 통해 수신된 명령을 포함하는
    무선 전력 공급 시스템에 정보를 제공하기 위한 기호.
  30. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기호는 광학식, 전기식, 또는 전자기식 중 적어도 하나인
    무선 전력 공급 시스템에 정보를 제공하기 위한 기호.
  31. (a) 적어도 하나의 구역과 연관된 적어도 하나의 기호의 전력-공급 장치에 에 의해 검출하기 위해 시야를 스캔하는 단계,
    (b) 적어도 하나의 기호 검출시, 적어도 하나의 검출된 기호가 획득되는 스캔 포즈를 기록하는 단계,
    (c) 상이한 구역과 연관된 기호의 하나 이상의 표현을 포함하는 데이터베이스로부터, 상기 데이터베이스에 포함된 기호의 적어도 하나의 표현상에 적어도 하나의 검출된 기호를 매핑하는 기호-매칭 알고리즘을 수행하는 단계, 및
    (d) 검출된 기호가 상기 데이터베이스에 포함된 기호의 적어도 하나의 표현과 일치하는지가 기호-매칭 알고리즘에 의해 결정될 경우, 결정된 구역과 연관된 미리-결정된 프로토콜에 따라 작동하도록 상기 무선 전력 공급 시스템에 명령하는 단계를 포함하는
    무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 효과적으로 송신하는 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 명령은 검출된 기호와 연관된 시야를 스캔하는 단계를 포함하는
    무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 효과적으로 송신하는 방법.
  33. 제31항에 있어서,
    무선 전력-공급 장치가 검출된 기호와 연관된 시야를 향해 빔을 스캔하거나 그 빔을 송신하는 것을 방지하는 단계를 포함하는
    무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 효과적으로 송신하는 방법.
  34. 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기호 중 적어도 하나는 구역의 적어도 하나의 특징을 구분하는
    무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 효과적으로 송신하는 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 구분은 구역의 영역, 범위, 경계, 모서리, 반경, 중심 중 적어도 하나에 관한 정보를 제공하는
    무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 효과적으로 송신하는 방법.
  36. 제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기호는 기호-매칭 알고리즘이 기호의 미러 이미지와 그 원래 이미지 사이를 구별할 수 있도록 적어도 하나의 비대칭 속성을 갖는
    무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 효과적으로 송신하는 방법.
  37. (a) 무선 전력을 방출하도록 구성된 송신기,
    (b) 적어도 하나의 구역과 연관된 적어도 하나의 기호를 검출하도록 구성된 검출기, 및
    (c) 적어도 하나의 컨트롤러로서,
    (ⅰ) 상기 검출기로부터 신호를 수신하고,
    (ⅱ) 상기 검출기에 의해 기호가 검출되는 포즈를 기록하고,
    (ⅲ) 상이한 구역과 연관된 기호의 하나 이상의 표현을 포함하는 데이터베이스에 액세스하고,
    (ⅳ) 상기 데이터베이스에 포함된 기호의 적어도 하나의 표현상에 검출된 기호를 매핑하는 기호-매칭 알고리즘을 실행하고,
    (ⅴ) 검출된 기호가 상기 데이터베이스에 포함된 기호의 적어도 하나의 표현과 일치하는지 결정하고,
    (ⅵ) 결정된 구역과 연관된 미리-결정된 프로토콜에 따라 무선 전력 공급 시스템을 작동하도록
    구성되는 적어도 하나의 컨트롤러를 포함하는
    적어도 하나의 수신기에 효율적인 무선 전력 공급을 제공하기 위한 시스템.
  38. 제37항에 있어서,
    컨트롤러에 의한 작동은 검출된 기호와 연관된 시야를 스캔하는 것과 검출된 기호와 연관된 적어도 하나의 수신기를 향해 송신기로부터 적어도 하나의 빔을 송신하는 것 중 적어도 하나를 포함하는
    적어도 하나의 수신기에 효율적인 무선 전력 공급을 제공하기 위한 시스템.
  39. 제37항 또는 제38항에 있어서,
    컨트롤러에 의한 작동은 무선 전력-공급 장치가 검출된 기호와 연관된 시야를 향해 빔을 스캔하거나 송신하는 것을 방지하는 것을 포함하는
    적어도 하나의 수신기에 효율적인 무선 전력 공급을 제공하기 위한 시스템.
  40. 제1항에 있어서,
    스캔하는 단계는 상기 무선 전력-공급 장치에 의해 방출된 빔을 조종함(steering)으로써 수행되어, 적어도 하나의 기호로부터 반사된 빔이 무선 전력-수신 장치로부터 무선 전력-공급 장치로, 스캔 빔의 방향과 반대 방향으로 이동하는
    무선 전력-공급 장치로부터 적어도 하나의 전력-수신 장치를 향해 빔을 안전하게 송신하는 방법.
  41. 제13항에 있어서,
    상기 시스템은 적어도 하나의 기호를 검출하기 위해 시야를 스캔하도록 구성된 스캐너를 추가로 포함하는
    적어도 하나의 수신기에 대한 무선 전력 공급 시스템.
  42. 제13항에 있어서,
    상기 송신기는 스캐닝 미러를 포함하여, 상기 송신기가 무선 전력의 빔에 의해 시야를 스캔하도록 구성되어, 빔이 적어도 하나의 기호로부터 반사되고 스캐닝 빔과 반대 방향으로 이동하도록 하는
    적어도 하나의 수신기에 대한 무선 전력 공급 시스템.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 검출기를 향해 역전된 빔을 송신하기 위한 빔 스플리터를 추가로 포함하는
    적어도 하나의 수신기에 대한 무선 전력 공급 시스템.
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