WO2015056996A1 - Location tracking system using sensors provided in smartphone and so forth - Google Patents

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WO2015056996A1
WO2015056996A1 PCT/KR2014/009739 KR2014009739W WO2015056996A1 WO 2015056996 A1 WO2015056996 A1 WO 2015056996A1 KR 2014009739 W KR2014009739 W KR 2014009739W WO 2015056996 A1 WO2015056996 A1 WO 2015056996A1
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WO
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telecommunication device
sound
speaker
microphone
control unit
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PCT/KR2014/009739
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
고재용
Original Assignee
주식회사 와이드벤티지
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/18Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
    • G01S5/30Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1633Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • G06F1/1684Constructional details or arrangements related to integrated I/O peripherals not covered by groups G06F1/1635 - G06F1/1675
    • G06F1/1694Constructional details or arrangements related to integrated I/O peripherals not covered by groups G06F1/1635 - G06F1/1675 the I/O peripheral being a single or a set of motion sensors for pointer control or gesture input obtained by sensing movements of the portable computer

Definitions

  • the present invention relates to a location tracking system using sensors provided in a smartphone, and more particularly, by using a sensor provided in a smartphone or the like used as an input value by determining a position of another telecommunication device by calculating a time of a sound delay in the air.
  • a location tracking system using sensors provided in a smartphone, and more particularly, by using a sensor provided in a smartphone or the like used as an input value by determining a position of another telecommunication device by calculating a time of a sound delay in the air.
  • the most common pointing devices for desktop and notebook PCs today are the mouse and trackpad.
  • the mouse is connected to the PC by wire or wireless, but mechanically separated, the user can input the pointing device by dragging by hand on a large table.
  • the trackpad is also implemented with dedicated hardware such as capacitive touch sensors, and is commercialized as a software application that controls the mouse cursor of a wirelessly connected PC by receiving the movement of a user's finger pressing the touch screen of a general-purpose smartphone.
  • a software application that controls the mouse cursor of a wirelessly connected PC by receiving the movement of a user's finger pressing the touch screen of a general-purpose smartphone.
  • Such a device can only input a finger into a narrow touch screen space of a smartphone like a trackpad, and is inconvenient compared to a mouse that is held by a hand and drags on a large surface.
  • the three-dimensional object has six degrees of freedom: displacement of three independent axis components and rotation of three independent axis components.
  • a 3d connexion mouse as shown in U.S. Patent 7215323, can hold a user's hand and make a linear displacement in the three-dimensional direction, or by providing a knob that can be rotated in a three-dimensional axis. You can input the movement of at the same time.
  • there are products such as Wii remote and Xbox Kinect that can be used to reflect human movement into the game.
  • the absolute value of the direction angle can be accurately measured using an accelerometer and a magnetic field sensor in a constant gravity and magnetic field generated by the earth when the phone is stationary. Even when the smartphone is moving, the absolute value of the three-dimensional direction angle pointed by the phone can be accurately measured by filtering the error and the cumulative noise by further using the value measured by the phone's gyroscope. That is, the angle information about the direction can be measured accurately enough by the sensor built into the phone, while the information about the linear distance cannot be measured accurately.
  • ultrasonic pens are commercially available as a pointing device for inputting a position by sound waves.
  • Pentel Co., Ltd. manufactures and sells a stylus pen for recording contents written on an arbitrary plane on a computer.
  • the pen tip When the pen tip is pressed, the pen generates ultrasonic waves and infrared rays. Sensing the infrared and ultrasonic waves generated by the pen through the optical sensor and two microphones installed on the surface of the sensor module mounted on the plane, and measuring the distance when the ultrasonic waves reach the microphones at the two locations from the time of the infrared radiation. From this, the pen tip finds out where the paper was pressed and records it so that it can be viewed on a computer.
  • the pointing device is convenient to use, it is popularized due to complicated management such as a separate device such as a pen and sensor module other than a PC or a smartphone, carrying it separately, and a battery replacement. It wasn't.
  • the inside of the pen uses a film speaker to generate ultrasonic pulses without clicking noise, and the microphone and peripheral circuits are also composed of dedicated hardware for detecting high frequency ultrasonic waves, so this technique cannot be applied to smartphones. .
  • the conventional method of measuring the distance between a smartphone and a speaker installed in a room is to measure the time at which the computer generates sound through a sound source and reaches the acoustic sensor that is spatially separated from the sound at this time.
  • the clock In order to apply this method, the clock must be perfectly synchronized between the sound source and the acoustic sensor so that the elapsed time of the sound can be accurately measured.
  • the number of dimensions is needed to know the components of the 2D or 3D axis, not just the one-dimensional distance. Sound sources or sensors should be installed away from each other.
  • TDOA time difference of arrival
  • CMU Carnegie Mellon University
  • TDOA ultrasonic wave parallax
  • a method of loading the chirp with increasing frequency on the signal band is taken.
  • the accuracy of the location tracking limited by the 4KHz bandwidth used as the chirp is shown to be 4.25cm by the well-known signal processing formula.
  • this method may reduce the size of clicking noise depending on the speaker, compared to the conventional method of sending and tracking simple ultrasonic pulses, most of the speakers commonly used in computers and mobile devices still hear the clicking noise clearly. Because of the large error of 4.25 cm, it is impossible to use it as a three-dimensional or planar mouse.
  • the present invention generates sound waves without clicking noise in the first telecommunication device, and measures the sound waves generated by the first telecommunication device by using the microphone of the limited performance of the second telecommunication device, but the position of the first telecommunication device is more accurate than the conventional method. It is an object to provide a location tracking system that allows measurement.
  • the present invention uses the second telecommunication device as a pointing device, such as moving the software cursor of the first telecommunication device according to the position of the movement of the second telecommunication device through accurate position measurement.
  • An object of the present invention is to provide a location tracking system for easily manipulating a state of software operating in a first telecommunication device according to a movement of an electric device.
  • the present invention generates a sound through a limited number of signal sources, such as the left and right two speakers provided in the first telecommunication device, the limited number of sounds, such as the up / down microphone provided in the second telecommunication device
  • An object of the present invention is to provide a position tracking system capable of measuring a motion in a high degree of freedom by measuring with a sensor.
  • the present invention is that the first telecommunication device such as a conventional smart phone, tablet, notebook PC, desktop PC, etc. already has a speaker or microphone for music or voice input and output, and has a wired and wireless communication module, so that additional measurement It is an object of the present invention to provide a location tracking system that can accurately and accurately locate a second telecommunication device simply by installing software without hardware.
  • the first telecommunication device In order for the first telecommunication device to measure the position of the second telecommunication computer without any dedicated hardware, the first telecommunication device generates a sound through the speaker, which is music, background sound, and sound effect for the user. And so on.
  • the second telecommunication device acquires ambient sound, including the sound output by the first telecommunication device through the microphone.
  • the second telecommunication device receives original data (reference data) without noise regarding the sound output from the speaker of the first telecommunication device from the first telecommunication device through wired or wireless communication means such as wifi.
  • the original data may be sent from the first telecommunication device, or may be sent by a subject having sufficient information on the sound output by the first telecommunication device among members constituting the present invention such as a cloud.
  • the second telecommunication device uses a type of TDE (Time Delay Estimation) that compares the waveform of the sound input through its microphone with the original data about the sound transmitted through the communication means along the time axis. Measure when the microphone detects sound that matches the sound signal generated by the device. Multiplying this time delay by the speed of sound calculates the distance between the speaker of the first telecommunication device and the microphone of the second telecommunication device.
  • TDE Time Delay Estimation
  • the second telecommunication device uses the wired / wireless communication means to determine the TDE information measured by the subject or the owned information. Location information may also be transmitted.
  • the first telecommunication device may generate an ultrasonic pulse, but may continuously output a sufficiently continuous sound that is not in the form of a pulse to avoid clicking noise, which is a problem in the conventional ultrasonic pulse method.
  • the frequency bandwidth is limited to about 4 KHz, and the resolution of position measurement of the second telecommunication device is greatly reduced.
  • the first telecommunication device outputs sound in the sound wave area, and the second telecommunication device solves this by using all of the frequency bands of the mobile device by measuring the delay time with the TDE algorithm. That is, the first telecommunication device outputs a background sound, an effect sound, etc. used in a music, voice, game, etc.
  • the first telecommunication device In the silent section where no sound should enter the human ear, the first telecommunication device generates sound in the ultrasonic band and the second telecommunication device measures it, which reduces the accuracy to about 4.25 cm, but the continuity of the position measurement. Can be maintained.
  • the second telecommunication device measures it, which reduces the accuracy to about 4.25 cm, but the continuity of the position measurement. Can be maintained.
  • a discrete pulse of the sound wave of the ultrasonic band is interrupted for a predetermined period and then generates an ultrasonic wave, clicking noise is generated in most computers. Therefore, it is preferable to use an ultrasonic wave whose frequency is continuously changed.
  • the first and second telecommunication devices are one telecommunication device
  • the state of the software is measured by measuring the relative position between the speaker and the microphone by receiving the content outputted by one telecommunication device to the wired / wireless speaker of the device. Can be reflected in (control).
  • the first telecommunication device generates the same sound signal at a period known to the second telecommunication device without separately transmitting and receiving data on the sound generated and detected by the first and second telecommunication devices through the communication means,
  • the second telecommunication device outputs the sound data known to the second telecommunication device through the speaker at a predetermined time
  • the second computer performs a TDE that compares the sound data known by the second computer to a signal detected by the microphone to obtain information regarding a position such as a distance. It may be.
  • the first and second telecommunication devices send and receive the actual sound through the air through the speaker and the microphone, and the original data of the sound generated through the data communication means, etc.
  • a TDE that compares the sound detected by the acoustic sensor and the original data entered through the communication means, and measures the delay time of the sound entered into the microphone after passing through the air, based on the It is an important aspect to calculate information relating to the location, such as the distance of the second telecommunication device.
  • distance or position information can be calculated by referring to various information inputted through the acoustic sensor such as the degree of sound attenuation.
  • the second telecommunication device detects between several conventional microphones. It is possible to measure the propagation delay of sound in the air more accurately than the TDE method of contrasting signals. In this case, the measurement can be more accurately performed by referring to the characteristics of the speaker of the first telecommunication device, the characteristics of the sound source of the second telecommunication device, the characteristics of the acoustic sensor, the temperature, and the pressure of the transmission medium.
  • You can take Synchronization of the clock may be performed by placing the second telecommunication device at a position where the distance is known and fixed to the first telecommunication device such as in front of the speaker of the first telecommunication device and listening to the sound generated by the first telecommunication device. Can be done.
  • first and second telecommunication devices may be synchronized over a data network using a precision time protocol, or the like, and the transmission time and reception time of the light may be substantially the same as they transmit and receive light such as infrared rays with little delay due to the medium. It may be synchronized using.
  • the second telecommunication device listens to the sounds of one micro-two speaker.
  • the distance between the two speakers and the microphone is obtained by performing a multi-source TDE on the second source, and if the clocks of the first and second telecommunication devices are synchronized in the same manner as described above, the second telecommunication is more detailed than the simple distance. You can get information about the location of the device.
  • a microphone which can be described as a point in space, is a three-degree of freedom movement in three-dimensional space, so if the distance between this microphone and two speakers is known and defined, the microphone is one-dimensional in space.
  • the position of the microphone of the second telecommunication device is changed to three. It can be limited to one point in the dimension.
  • Sounds generated from a plurality of speakers must be sufficiently distinguished even if they are superimposed on a microphone so that the accurate distance can be measured by effectively executing the multiple sound source TDE algorithm.
  • the left and right speaker outputs are similar to each other, making it difficult to apply a multi-source TDE algorithm.
  • the user may intentionally apply different sounds to the left and right speakers, or periodically change the left and right speakers, or output the sound by superimposing consecutive ultrasonic waves on both (or one) speaker outputs. You can have each speaker output a sound with a sufficiently different waveform without disturbing your ears.
  • the method of limiting the position in space allows the position specification of the second telecommunication device to the same degree as when synchronized.
  • the number of distances that can be measured from the limited speaker and the microphone as much as possible Secure.
  • ultrasonic waves are generated from the L, R (left, right) speakers of the notebook PC, and the U, D (up, down) microphones of the smartphone measure this sound, and thus the four distances between the LU, RU, LD, and RD pairs.
  • the second telecommunication device does not have to provide the second telecommunication device with a data source for sound generated by the speakers of the first telecommunication device as described above.
  • the difference in delay time at which sound arrives between the microphones may be obtained.
  • the signal originating from the L speaker of the first telecommunications device arrives at a time difference between the L and U microphones of the second telecommunication device in most cases, providing the second telecommunication device with original data information about the sound from the L speaker.
  • the second telecommunication device can compare the waveforms detected from the U and D microphones with each other to calculate how the same sound waveform from the L speaker is reached at each microphone at a time difference. This is done using various algorithms studied by the existing SSL method. Even with respect to the sound output by the R speaker of the first telecommunication device, the parallax of when the same sound arrives at the L and U microphones can be measured using only a microphone input using a conventional TDE technique. Of course, since echo and noise exist in most environments, the second computer receives information on the sound generated from the speaker of the first computer through the wired / wireless data communication network such as wifi and the like through the L and U microphones. Compared with the signal, the delay time can be measured more accurately.
  • the measurement of the direction angle of the second telecommunication device using the sensor provided in the second telecommunication device such as a smart phone during the high degree of freedom (three-dimensional position + three-dimensional angle) movement of the second computer Since the information about the angle can be known, the number of distances that need to be measured by sound to limit the position can be reduced.
  • the measurement of the direction, roll, yaw, and pitch of a three-dimensional smartphone using accelerometers, gyroscopes, and magnetic field sensors mounted on a second telecommunication device can be performed using sound, x, y, z Because only three linear degrees of freedom are measured, the distance between two sound sources and two sensor pairs is known without the need for clock synchronization, so that the exact position and angle of the second telecommunication device in three-dimensional space are known.
  • the problem can be solved by measuring four sound source-sensor pairs without the need for clock synchronization or sensors measuring angles inside the telecommunications equipment. Can be.
  • either one of the first and second telecommunication devices has a plurality of speakers (sound sources) or a plurality of microphones (acoustic sensors), and further information can be obtained by reciprocating sounds between them.
  • a first telecommunication device such as a notebook PC uses a flat mouse with a second telecommunication device such as a smartphone
  • sound generated by two speakers of the first telecommunication device is generated by the first telecommunication device 1 of the second telecommunication device.
  • the second telecommunication device can generate sound to its single speaker immediately upon obtaining the sound so that the microphone of the first telecommunication device can hear it.
  • the second telecommunication device transmits the difference between the time when the sound generated by the two speakers of the first telecommunication device reaches the microphone of the second computer to the first computer through a communication means such as wifi, the first telecommunication device 2
  • a communication means such as wifi
  • the first telecommunication device 2 With the parallax when two speakers reach the microphone of the second telecommunication device, two actual values related to the sound, such as the time when one of the sounds is returned from the second telecommunication device, can be known without clock synchronization.
  • the rotation angle r on the plane of the second computer is grasped using a gyroscope, a magnetic field sensor, or the like for measuring the inside of the second telecommunication device, it is limited to the position on the plane x, y and the rotation angle r on the plane. It is possible to accurately measure the movement (movement path, etc.) of the second telecommunication device having three degrees of freedom.
  • the present invention not only receives linear movement in space of a telecommunication device held in a user's hand, but also simultaneously performs a single or multi-touch gesture in which a user presses and drags various positions of a touch screen already provided in the telecommunication device with a finger.
  • Receiving the input software installation only allows more convenient and intuitive input than conventional mechanical mouse positioning.
  • the vibration function of the telecommunication device is driven to provide force feedback to the user who is holding the smartphone according to the situation.
  • the present invention generates a general sound instead of the conventional distance measuring method using a non-continuous ultrasonic pulse and calculates the arrival time of the sound using the TDE technique so that there is no clicking noise of the speaker while using a general speaker and a mouse, only ultrasonic Precisely measure position or distance by allowing the use of much louder bands than writing.
  • This enables general-purpose mobile devices such as smartphones to be used as pointing devices such as precise mice or 3D game controllers.
  • the present invention simultaneously receives various gestures that a user presses and drags a finger with a finger on various positions of a touch screen already provided in a telecommunication device held in a user's hand, thereby enabling more convenient and intuitive input only by installing software.
  • the shape and type of an operation device such as a button displayed on a touch screen of a telecommunication device are changed according to the state of the application software.
  • the vibration function of the telecommunication device is turned on to provide force feedback to the user holding the telecommunication device according to the situation.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a location tracking system according to the present invention.
  • FIG. 2 is a first embodiment of the position tracking system of FIG.
  • 3A and 3B are signal graphs processed in the first embodiment of FIG.
  • FIG. 4 is a second embodiment of the position tracking system of FIG.
  • 5A to 5C are signal graphs processed in the second embodiment of FIG.
  • FIG. 6 is a third embodiment of the position tracking system of FIG. 1.
  • the location tracking system includes a first telecommunication device 10 for generating sound and a second telecommunication device 20 for obtaining a sound from the first telecommunication device 10 and tracking its location.
  • the first telecommunication device 10 may acquire the location information of the second telecommunication device 20 and control the state and operation of the currently operating software using the location information as an input value.
  • the telecommunication device may generate or acquire a signal such as a signal processing, a speaker or a microphone, such as a notebook, a PC, a tablet, a smart TV, a smart phone, a smart glasses, a smart watch, a mobile device, and the like, and communicate It refers to any device having a function.
  • the first telecommunication device 10 obtains an input from a user, an input unit 11 including a button type and a touch module (touch screen), a display unit 12 for displaying various information, and sound source data (original)
  • a storage unit 13 storing data and various software, and first and second speakers 14a and 14b (eg, left speaker and right speaker) that emit or output sound and are spaced apart by a predetermined distance or more.
  • a communication unit 16 for performing communication with the microphone 15 for acquiring an external sound, another communication device including the second communication device 20, and the first communication device 10. It consists of a control unit 19 that performs unique functions, operates various software, and controls the above-mentioned components.
  • the power supply unit is not described, such components are well-known techniques and description thereof has been omitted, and the input unit 11, the display unit 12, the first and second speakers 14a and 14b, and the microphone 15 are described. ) And the communication unit 16 and the like are also omitted.
  • the storage unit 13 stores sound source data that is sufficiently continuous sound for position tracking or includes a pulsed sound such as ultrasonic waves, sound source data for general music, background sounds, effect sounds, and the like.
  • the storage unit 13 also stores various software operated by the control unit 19, location information received from the second telecommunication device 20, and the like.
  • the controller 19 performs a unique function (calling, image reproducing, data communication, operation, photographing, image processing, etc.) of the first telecommunication device 10, and tracks location information of the second telecommunication device 20.
  • a location tracking process is performed, and by using the location information identified by the location tracking process, it is applied as a new input value of the currently operating software to perform a state change and control of the software.
  • the location tracking process is described in detail below.
  • the second telecommunication device 20 obtains an input from a user, an input unit 21 consisting of a button type and a touch module (touch screen), a display unit 22 for displaying various information, and sound source data (original) Data) and a storage unit 23 for storing various software, a speaker 24 for emitting or outputting sound, and first and second microphones 25a and 25b spaced apart by a predetermined distance to obtain external sound.
  • an input unit 21 consisting of a button type and a touch module (touch screen)
  • a display unit 22 for displaying various information
  • sound source data (original) Data) and a storage unit 23 for storing various software
  • a speaker 24 for emitting or outputting sound
  • an up / down microphone a magnetic field sensor 26a for measuring a magnetic field
  • a gyroscope 26b for measuring a magnetic field
  • an accelerometer 26c for vibrating the second telecommunication device 20
  • the communication unit 28 performs a unique function of the communication unit 28 for communicating with other communicable electric devices including the first telecommunication device 10 and the second telecommunication device 20, and operate various software, It is composed of a control unit 30 for controlling the above-described components.
  • the power supply unit is not described, these components correspond to a well-known technology and description thereof has been omitted, and the input unit 21, the display unit 22, the speaker 24, the first and second microphones 25a and 25b are described. ),
  • the magnetic field sensor 26a, the gyroscope 26b, the accelerometer 26c, the vibrator 27, the communication unit 28 and the like are also omitted.
  • the storage unit 23 stores the first and second input waveform data obtained from the first and second microphones 25a and 25b and stores sound source data for position tracking.
  • the storage unit 23 also stores software executed in the second telecommunication device 20.
  • the controller 30 performs unique functions (calling, image reproducing, data communication, calculation, photographing, image processing, etc.) of the first telecommunication device 10, and controls the first or second input waveform data and the sound source data.
  • the first position information (x, y, z) is calculated
  • the second position information (pitch, yaw, roll) is obtained using the magnetic field sensor 26a, the gyroscope 26b, the accelerometer 26c, or the like.
  • the control unit 30 transmits the first and second location information to the first telecommunication device 10 through the communication unit 28.
  • FIG. 2 is a first embodiment of the position tracking system of FIG. 1, and FIGS. 3A and 3B are signal graphs processed in the first embodiment of FIG. 2.
  • the first embodiment corresponds to an example of a location tracking process.
  • the first embodiment calculates the distance between the second telecommunication device 20, which is a smart phone, and the first telecommunication device 10, which is a tablet computer, without a separate hardware. It transmits to the device 10, and the first telecommunication device 10 drives software such as a game in which the display unit 12 and the first speaker 14a are demonstrated.
  • the controller 19 outputs an image to the display unit 12 while operating the game, and outputs sound effects through the first and second speakers 14a and 14b.
  • the second telecommunication device 20 acts as a kind of space input device in the game, such that the first speaker 14a of the first telecommunication device 10 and the first microphone 25a of the second telecommunication device 20 are used.
  • the continuous distance change (movement) between the inputs becomes the input value of the game software, and the state of the software, such as winning or losing the game, is changed, and the result is output back to the display unit 12 and the first and second speakers 14a and 14b. do.
  • the controller 19 performs a continuous distance S1 between the first speaker 14a and the first microphone 25a by using sound source data including sound effects of the game in performing the position tracking process.
  • the controller 19 reproduces the original data (reference data) O1 of FIG. 3A through the first speaker 14a and emits the sound.
  • the horizontal axis is a waveform in which an amplitude, which is a vertical axis, changes with time t.
  • the control unit 19 transmits the original data O1 to the second telecommunication device 20 through the communication unit 16 at the same time as the reproduction of the original data O1 or before or after the reproduction.
  • the sound by the original data is advanced by the distance S1, vibrates the first microphone 25a, generates the first input waveform data as shown in FIG. 3B, and applies it to the controller 30.
  • the controller 30 stores the first input waveform data in the storage unit 23, receives original data O1 from the first telecommunication device 10, and stores the original data O1 in the storage unit 23.
  • the storage unit 30 may already store the original data O1 through another telecommunication device.
  • the controller 30 compares the waveform of the first input waveform data with the waveform of the received or prestored original data O1 to determine the delay time d. For example, the controller 30 compares the first input waveform data with the original data O1 by using a generalized cross-correlation (GCC) or the like, and thus delays a certain amount of time with respect to the waveform of the original data O1. After (d), it is determined whether the same waveform appears in the first input waveform data. The controller 30 measures similarity in which the waveform of the original data O1 and the waveform of the first input waveform data overlap with each other over time, and determine that the similarity is the delay time d when the peak reaches a peak. can do. The time (0) point in FIGS.
  • 3A and 3B is a point in time when the control unit 30 receives the original data O1 or a point in time when the control unit 19 outputs a sound or the control unit 19 transmits the original data O1.
  • the controller 19 may also transmit time information for checking the time point O to the second telecommunication device 20.
  • each of the first telecommunication device 10 and the second telecommunication device 20 includes an apparatus for receiving and transmitting a medium (such as infrared rays) without a time delay, and the first telecommunication device 10 includes a first telecommunication device 10. 2 When the infrared ray is received from the telecommunication device 20, the original data O1 may be reproduced.
  • the first input waveform data includes noise, echo, etc. in addition to the waveform of the original data O1.
  • a TDE (or SSL) algorithm such as GCC
  • the first input waveform data has a delay time with only one first microphone 25a. Can be detected accurately.
  • the distance S1 is calculated from the delay time d. That is, since the delay time d is determined as the distance S1 / (velocity of the sound), the control unit 30 controls the distance S1 by using the known velocity value of the sound through the measurement of the delay time d. You can find out exactly.
  • the first telecommunication device 10 mixes a continuous ultrasonic wave that does not cause clicking noise to the sound to be heard by the user, thereby outputting it in an unobtrusive range. Intentional processing can be done for sound.
  • the control unit 30 transmits the location information including the distance S1 to the first telecommunication device 10 through the communication unit 28.
  • the control unit 19 receives the positional information through the communication unit 16 and controls the software using the distance S1 included in the positional information as an input value of the operating software.
  • the game may be performed by using a change in which the distance S1 becomes larger or smaller, or the absolute distance value may need to be reflected in the game.
  • the controller 19 reproduces the original data O1 through the first speaker 14a, and controls the controller. 30 receives the sound through the first microphone 25a at about the same time.
  • the clock (time) of the first telecommunication device 10 and the clock (time) of the second telecommunication device 20 are synchronized.
  • control unit 19 causes the reproduction of the original data O1 to be performed through the first speaker 14a at a predetermined time, and the control unit 30 sets the determined time to the origin O of time.
  • the delay time d may be calculated.
  • the controller 30 stores the first input waveform data detected by the first microphone 25a in the storage unit 23 together with time information (receipt time of the first input waveform data) and stores the original data O1. After the reception (including the time information transmitted by the control unit 19), it is obvious that the TDE can be performed, and there is no problem in game performance unless the user is excessively late enough to feel a processing delay.
  • FIG. 4 is a second embodiment of the position tracking system of FIG. 1, and FIGS. 5A-5C are signal graphs processed in the second embodiment of FIG. 4.
  • the second embodiment is an embodiment in which a flat type mouse capable of providing an input value of software of the first telecommunication device 10, which is a notebook PC, to the second telecommunication device 20, which is a smartphone, without any additional hardware.
  • the second telecommunication device 20 has a fixed plane coordinate system O of the first telecommunication device 10 having a moving point M, which is a reference point of the position of the second telecommunication device 20 attracted to the plane by the user's hand. ) Is measured based on which coordinate (x, y) (location information) is measured, and transmitted to the first telecommunication device 10, the first telecommunication device 10 is measured position in the operating software Use information (x, y) as input.
  • the control unit 19 stores the above-mentioned information (preliminary information) about the assumption of the position and movement in the storage unit 13, and the original data O2 through the first and second speakers 14a and 14b. , O3) as a sound, and the controller 30 acquires the second and third input waveform data through the first microphone 25a, and as shown in FIG. 2, the position tracking process (for example, TDE). Calculate the location information (x, y) by estimating the distance.
  • the first microphone 25a (moving point M) of the second telecommunication device 20 and the first speaker 14a (fixed origin O of the first telecommunication device 10). )) To synchronize the clocks of the first and second telecommunication devices 10, 20.
  • the controller 19 emits original data O2 through the first speaker 14a, and emits original data O3 through the second speaker 14b.
  • the original data O2 and O3 have waveforms that can be distinguished in phase or magnitude (amplitude) with time, as shown in FIG. 5A.
  • the control unit 19 transmits the original data O2 and O3 to the second telecommunication device 20 through the communication unit 16.
  • the moving point M is spaced apart from the first speaker 14a by a distance S2 and spaced apart from the second speaker 14b by a distance S3.
  • the delay time d2 it is after the delay time d2 that the sound of the first speaker 14a reaches the first microphone 25a, as in FIG. 5B, and the sound of the second speaker 14b is the first microphone.
  • the delay time d3 it is after the delay time d3 that reaches (25a).
  • the waveform graph actually obtained by the first microphone 25a corresponds to a waveform in which the waveform graph of FIG. 5B is superimposed, as shown in FIG. 5C, and includes other attenuation, noise, and echo.
  • the control unit 30 obtains the superimposed waveform data in which the second and third input waveform data are superimposed from the first microphone 25a, and compares the superimposed waveform data with the original data O2 and O3 representing the waveform graph of FIG. 5A.
  • the delay times d2 and d3 are calculated.
  • the controller 30 accurately calculates both the delay time d2 and d3 of the original data O2 and O3 and the superimposed waveform data by using a multi-source TDE technique such as a cross correlation algorithm. .
  • the delay times d2 and d3 and the coordinates x and y of the moving point M are defined as follows.
  • the functions f1 and f2 are functions for calculating the delay time of the sound that passes according to the position (x, y) of the first microphone 25a.
  • the coordinates x and y of the moving point M are calculated through the quadratic simultaneous equations.
  • the control unit 30 transmits the position information including the coordinates (x, y) of the moving point M to the first telecommunication device 10 through the communication unit 28 using Equation 1.
  • the control unit 19 uses the coordinates (x, y) of the received position information to use the input value of the software in operation.
  • the second telecommunication device 20 distinguishes whether the user is in contact with the floor (plane) to be dragged (input state) or lifted from the floor to a convenient position in the air (movement state). Should be.
  • the controller 30 uses the detected values from at least one sensor among the magnetic field sensor 26a, the gyroscope 26b, and the accelerometer 26c provided in the second telecommunication device 20.
  • the controller 30 is placed on a general floor (plane) if the change in the detected acceleration is sustained only in a direction belonging to a certain plane rather than any direction in the three-dimensional space, otherwise it is heard if the acceleration occurs in an arbitrary direction. It can be judged as being moved in the air.
  • the controller 30 may also refer to an abrupt change in acceleration when the second telecommunication device 20 reaches the floor, or may detect vibrations or sounds generated by being placed on a plane or attracted to the accelerometer 26c and the first and second microphones ( 25a, 25b), it can be judged that it is attracted. In other words, after reaching the floor with vibration and having a relatively large angular acceleration or linear acceleration, if the acceleration remains constant in the direction of gravity, it is judged that the ground has started to attract. In addition, when the second telecommunication device 20 makes a specific sound from the speaker 24 facing the floor and touches the floor, the speaker 24 is blocked on the floor, and thus the characteristics of the sound are changed to determine whether the speaker 24 is attracted to the floor. It may be. These different conditions can be used together.
  • the touch screen included in the input unit 21 of the second telecommunication device 20 as a button function of a mouse
  • the control unit 30 also transmits an input value from the input unit 21, which is a touch screen, to the first telecommunication device 10 through the communication unit 28, and the control unit 19 transmits the received input value and position information to the software. Use as input value of.
  • various user interfaces may be provided by referring to an input such as swiping a touch screen with a finger or using a multi-touch function to click or scrape with multiple fingers.
  • FIG. 6 is a third embodiment of the position tracking system of FIG. 1, and FIG. 7 is signal graphs processed in the third embodiment of FIG.
  • the smart TV corresponding to the first telecommunication device 10 is located in the spaces C1 (0,0,0) of the smart phone, which is the second telecommunication device 20 adjacent thereto, and (C2 (x). , y, z)) is used as an input of software operating in the first telecommunication device 10.
  • This makes it possible to intuitively change the position and orientation of the three-dimensional mouse cursor 18a of the software output to the display unit 12 in the form of an image, and operate the various software objects 18b.
  • a delay time measurement in which sound is detected (TDE) to measure the distance (D1-D4). That is, two first and second microphones of the adjacent second telecommunication device 20 are generated by generating sound through the two first and second speakers 14a and 14b included in the first telecommunication device 10.
  • the control unit 30 calculates when the sounds 25a and 25b detect this sound.
  • the delay time for the sound generated by the first speaker 14a to reach the first and second microphones 25a and 25b is determined by the distance (the distance between the first speaker 14a and the first and second microphone pairs 25a and 25b). D1, D3).
  • the second telecommunication device 20 applies the conventional TDE algorithm used for the microphone array to the time series data of the sound detected by the two first and second microphones 25a and 25b as it is, the first speaker as one sound signal source. It is possible to calculate that the same sound from the furnace 14a is obtained with some time difference in each of the first and second microphones 25a and 25b. Similarly, the delay time for the sound generated by the second speaker 14b to reach the first and second microphones 25a and 25b is also the second speaker 14b and the first and second microphones 25a and 25b. Determined by the distance (D2, D4) of the pair.
  • the second telecommunication device 20 applies the conventional TDE algorithm used for the microphone arrangement to the time series data of the sound detected by the two first and second microphones 25a and 25b, as a second speaker as one sound signal source. It is possible to calculate what time difference the same sound from 14b is caught in each of the first and second microphones 25a and 25b.
  • the signal sources are two first and second speakers 14a and 14b, it is preferable to use a TDE for a conventional multi-source signal source.
  • Sounds generated by the first and second speakers 14a and 14b may be artificially processed such that they are generated while mixing with each other or intersecting with each other so that they can be distinguished from each other even if they overlap.
  • the second telecommunication device 20 compares only the data of the sound coming into the two first and second microphones 25a and 25b with each other to compare the two multi-sound signals of the first and second speakers 14a and 14b. You can perform a TDE on a circle.
  • the first telecommunication device 10 transmits the original data O2 and O3 of the sound generated from its first and second speakers 14a and 14b through the communication unit 16 to the second telecommunication device ( 20), the second telecommunication device 20 is detected by overlapping two sounds from each of the first and second microphones (25a, 25b) based on the correct original data (O2, O3) for the generated sound.
  • Performing a TDE on a waveform can estimate delay times and distances D1 through D4 much more accurately than using only the waveform detected by a conventional microphone.
  • the software state of the first telecommunication device 10 can be changed in accordance with the position and orientation angle of the C2 coordinate system.
  • the three-dimensional cursor 18a is driven to coincide with the position and orientation of the second telecommunication device 20 to be used for applications such as allowing the user to manipulate the software object 18a displayed on the display unit 12.
  • the position of the first speaker 14a of the first telecommunication device 10 is the origin of the C1 coordinate system
  • the x-axis is a direction from the first speaker 14a to the second speaker 14b. If the y-axis defines the C1 coordinate system to be on the plane of the first telecommunication device 10, the positions of the speakers 14a and 14b may be defined as in Equation 2.
  • the second speaker 14b is spaced apart from the first speaker 14a by y_14b along the y axis.
  • the time points t0, t1, t2, t3 are the distances D1, D2, D3, D4 determined by the two first and second speakers 14a, 14b and the two first and second microphones 25a, 25b pairs. Determined by If the clocks of the first and second telecommunication devices 10 and 20 are synchronized with each other, the time when the sound is generated from the clock of the first telecommunication device 10 and the sound from the clock of the second telecommunication device 20. Four distances, such as D1, D2, D3, and D4, can be obtained by subtracting from each other.
  • Equation 5 is as follows:
  • the three constraints related to the three degrees of freedom, x, y, and z can be used to find x, y, and z through nonlinear optimization or numerical methods of solving equations.
  • x, y, and z are obtained and roll and pitch are obtained from the sensors 26a to 26c of the second telecommunication device 20
  • the relative from the first telecommunication device 10 of the second telecommunication device 20 is obtained.
  • Both the position and the angle can be measured, through which the second telecommunication device 20 recognizes the position and the angle of the second telecommunication device 20 having 5 degrees of freedom.
  • It can be used as a pointing device input by passing it to the wifi communication means. Since input related to a rigid body moving freely in a space of five degrees of freedom is possible, various pointing devices such as a mouse, a joystick, a three-dimensional mouse, and a game controller for a sports game can be implemented.
  • the first and second telecommunication devices 10 and 20 are connected to a network for transmitting and receiving data such as wifi, wifi direct, and Bluetooth, and share information about a viewpoint or direction angle of a sound to obtain the above-described position and angle, and a pointing device.
  • Algorithms for converting to input may be performed, and such algorithms may be distributed and performed in the first and second telecommunication devices 10 and 20 or in third locations.
  • Figure 2 can be built as a general-purpose computer and smartphone without the addition of hardware.
  • the second telecommunication device 20 may be several instead of one, and since the sound is not greatly attenuated according to the distance, the second telecommunication device 20 may be measured in a large space so that a plurality of users may have a first electric device having a large screen and a high output speaker.
  • the communication device 10 may be shared in various ways such as playing a game.
  • control unit 30 also transmits the input from the input unit 21 to the first telecommunication device 10, and uses the control unit 19 as the input value of the software.
  • the present invention simultaneously receives a gesture of pressing and dragging a user's finger with various positions of a touch screen (input unit 21) that is already provided in the second telecommunication device 20 held in a user's hand.
  • the installation allows for more convenient and intuitive input.
  • the control unit 19 of the first telecommunication device 10 transmits a vibration command to the second telecommunication device 20 through the communication unit 16 according to the content of the game played by the first telecommunication device 10.
  • the controller 30 may receive the vibration command through the communication unit 28, drive the vibration unit 27 to perform the vibration operation, and give force feedback to the user.
  • a command such as driving the speaker 24 included in the second telecommunication device 20 or changing the brightness or color of the display unit 22 may be performed.
  • Various feedbacks may be provided to a user according to a state of software performed in the first telecommunication device 10.
  • the first telecommunication device 10 is installed with software that recognizes the second telecommunication device 20 as a user input device and performs the above-described control process, and the control unit 19 operates the software to operate it.
  • the second telecommunication device 20 is used as a user input device, and software for performing the above-described control process, such as transmitting location information to the first telecommunication device 10, is installed, and the control unit 30 provides It works by running software.
  • the first telecommunication device 10 is fixed and the second telecommunication device 20 is moved, but the first telecommunication device 10 is moved. It is also possible when the second telecommunication device 20 is in a fixed state. It is also possible that at least two telecommunication devices and telecommunication devices are in a moving state, respectively.
  • control unit 30 of the second telecommunication device 20 calculates the location information and uses the calculated location information as an input value for the state and control of the currently operating software. You can also use the same as).
  • the first telecommunication device 10 may be configured by only a device for simply outputting sound according to at least one or more sound source data instead of the complicated configuration shown in FIG. 1.
  • the control unit 30 transmits the state and control changes of the software according to the location information to the first telecommunication device 10, and the control unit 19 receives the state of the software of the received second telecommunication device 20. And control changes can also be used as inputs to the status and control of the software currently running.
  • a location tracking process using a sound delay performed by the location tracking system discussed in the present invention a process of generating location information, or a process of receiving location information and using the received location information as an input value of software, between telecommunication devices.
  • the process of synchronizing a clock may be stored in a storage medium as a software (program) file, which is transferred between telecommunication devices by transmission over a network, installed in various telecommunication devices, and the same operation is performed. . That is, the processes implemented in the location tracking system may be provided as a program stored in a computer readable storage medium.
  • first to third embodiments may be performed in combination with each other.

Abstract

The present invention relates to a location tracking system and, more particularly, to a location tracking system for measuring a sound delay in the air to determine the location of a computer, which is another electric device, and using the location as an input value. A location tracking system of the present invention comprises a first electric communication device, the first electric communication device comprising: a first speaker for emitting or outputting sound; a communication unit for performing communication with a second electric communication device; a storage unit for storing sound source data regarding sound and at least one piece of software; and a control unit for controlling the first speaker to output the sound source data as sound and for receiving the location information regarding the second electric communication device, which is associated with the delay of the output sound, from the second electric communication device via the communication unit, thereby using the received location information as an input value of the software.

Description

스마트폰 등에 구비된 센서들을 이용한 위치 추적 시스템Location tracking system using sensors in smartphones
본 발명은 스마트폰 등에 구비된 센서들을 이용한 위치 추적 시스템에 관한 것으로서, 특히 공기 중에서의 소리 지연의 시간을 산정하여 다른 전기 통신 기기의 위치를 판단하여 입력값으로 이용하는 스마트폰 등에 구비된 센서들을 이용한 위치 추적 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a location tracking system using sensors provided in a smartphone, and more particularly, by using a sensor provided in a smartphone or the like used as an input value by determining a position of another telecommunication device by calculating a time of a sound delay in the air. A location tracking system.
현재 데스크탑 PC나 노트북 PC의 포인팅 장치로 가장 많이 쓰이는 것은 마우스와 트랙패드이다. 마우스는 유무선으로 PC와 연결되어 있되, 기구적으로는 떨어져 있어 넓은 테이블 위에서 사용자가 손으로 끌어 포인팅 장치 입력을 할 수 있는 장점이 있다. The most common pointing devices for desktop and notebook PCs today are the mouse and trackpad. The mouse is connected to the PC by wire or wireless, but mechanically separated, the user can input the pointing device by dragging by hand on a large table.
트랙패드도 정전식 터치 센서 등 전용의 하드웨어로 구현되기도 하고, 범용으로 쓰이는 스마트 폰의 터치 스크린을 누르는 사용자 손가락의 움직임을 입력 받아 무선으로 연결된 PC의 마우스 커서를 제어하는 소프트웨어 앱(application)으로 상용화되어 있기도 하다. 그러나 이러한 장치는 트랙패드처럼 스마트 폰의 좁은 터치 스크린 공간에 손가락으로 입력을 할 수 있을 뿐, 손으로 쥐고 넓은 면 위를 끌어 입력하는 마우스에 비해 불편하다. The trackpad is also implemented with dedicated hardware such as capacitive touch sensors, and is commercialized as a software application that controls the mouse cursor of a wirelessly connected PC by receiving the movement of a user's finger pressing the touch screen of a general-purpose smartphone. There is also. However, such a device can only input a finger into a narrow touch screen space of a smartphone like a trackpad, and is inconvenient compared to a mouse that is held by a hand and drags on a large surface.
트랙패드 외에도 많은 자유도의 공간상 움직임을 입력하는 3d 마우스나 게임 콘트롤러 등의 전용 하드웨어도 상용화되어 있다. 3차원 상의 물체는 3개 독립축 성분의 변위와 3개 독립축 성분의 회전등 6개의 자유도를 가진다. 예를 들어 3d connexion사의 마우스의 경우, 미국 특허 7215323에서 보인 바와 같이 사용자가 손으로 쥐고 3차원 상의 방향으로 선형적인 변위를 할 수도 있고, 3차원 축으로 회전시킬 수 있는 노브를 제공하여 6개 자유도의 움직임을 동시에 입력할 수 있다. 3차원 마우스와 함께 사람의 움직임을 게임에 반영할 수 있는 입력 장치로 Wii remote나 Xbox Kinect와 같은 제품들이 있다. 이러한 게임 인터페이스들은 움직임 인식에 뛰어난 성능을 발휘함에도 불구하고, 복잡한 센서 및 회로 구성, 전원 공급의 필요성이 있고, 빛을 쓰기 때문에 센싱할 대상이 센서와의 가시선(line of sight)에서 가려질 경우 동작하지 않는 단점이 있다. 또한 전용 하드웨어가 있는 공간에서만 사용이 가능하고 특히, 가까운 공간에서의 움직임은 센싱 대상이 카메라나 IR센서 등으로부터 잘 가려지기 때문에 사실상 사용이 불가능 하고 입력을 위해서는 수 m에 이르는 충분히 넓은 공간이 필요하다. In addition to trackpads, dedicated hardware such as 3d mice and game controllers that input many degrees of freedom in spatial movement are also commercialized. The three-dimensional object has six degrees of freedom: displacement of three independent axis components and rotation of three independent axis components. For example, a 3d connexion mouse, as shown in U.S. Patent 7215323, can hold a user's hand and make a linear displacement in the three-dimensional direction, or by providing a knob that can be rotated in a three-dimensional axis. You can input the movement of at the same time. Along with the 3D mouse, there are products such as Wii remote and Xbox Kinect that can be used to reflect human movement into the game. Despite their excellent performance in motion recognition, these game interfaces require complex sensor and circuit configurations, need for power supply, and use light to operate when the object to be sensed is hidden from the line of sight with the sensor. It does not have the disadvantage. In addition, it can be used only in a space with dedicated hardware. Especially, the movement in close space is practically impossible to use because the sensing object is well hidden from the camera or IR sensor, and a large enough space of several meters is required for input. .
이러한 3차원 상의 입력을 현존 스마트폰에 장착된 다양한 가속도 센서를 써서 소프트웨어만으로 해결하려는 시도가 있었다. 미국 듀크 대학교에서 Phone Point Pen이라는 이름으로 수행된 프로젝트에서는 허공에 스마트폰으로 글씨의 궤적을 그리면 스마트폰의 자이로스코프와 가속도계가 이를 인식하여 소프트웨어 상의 획으로 바꾸어 준다. 또한 미국 InvenSense사의 “Motion Processing”이라는 리포트에는 스마트 폰에 장착된 가속도를 재는 자이로스코프, 가속도계, 자기장센서(e-compass)의 입력을 모두 참고하여 노이즈 등을 제거하고 적절한 미적분 연산을 하는 sensor fusion을 통해 속도의 변화 뿐 아니라 6 자유도의 각도와 변위까지 잴 수 있다고 주장하고 있다. 그러나 회전가속도와 선형가속도를 정확하게 구분하기 어려운 문제, 쏠림이나 떨림에 의한 작은 움직임 등에 의해 많은 노이즈가 발생하는 환경에서 가속도를 두번 적분하여 구한 절대 변위는 오차가 너무 커서 포인팅 장치의 입력으로 쓸 정도의 정확도를 내는 것은 불가능하다. Attempts have been made to solve these three-dimensional inputs using software alone, using various acceleration sensors installed in existing smartphones. In the project named Phone Point Pen at Duke University in the US, the traces of letters are drawn on the smartphone in the air, and the smartphone's gyroscope and accelerometer recognize it and turn it into a software stroke. InvenSense's “Motion Processing” report also includes sensor fusion that removes noise and performs appropriate calculus calculations by referring to the accelerometer's gyroscope, accelerometer, and magnetic field sensor (e-compass). It claims that not only changes in velocity but also angles and displacements in six degrees of freedom are possible. However, the absolute displacement obtained by integrating the acceleration twice in an environment where it is difficult to accurately distinguish between the rotational acceleration and the linear acceleration, and a lot of noise due to small movements caused by tilting or shaking is so large that the error is large enough to be used as the input of the pointing device. It is impossible to achieve accuracy.
현재의 스마트폰에 장착된 소형의 센서를 쓸 경우, 폰이 정지해 있을 경우 지구가 발생시키는 일정한 방향의 중력과 자기장을 가속도계와 자기장센서를 사용하여 방향각의 절대값을 정확하게 측정할 수 있다. 스마트폰이 움직일 경우에도 폰의 자이로스코프로 측정한 값을 더 써서 오차와 누적 노이즈를 필터링하여 폰이 가르키는 3차원 방향각의 절대값은 충분히 정확하게 측정할 수 있다. 즉, 방향에 대한 각도 정보는 폰에 내장된 센서만으로 충분히 정확하게 잴 수 있는 반면, 선형적인 거리에 대한 정보는 정확하게 측정할 수 없다.When using a small sensor mounted on a current smartphone, the absolute value of the direction angle can be accurately measured using an accelerometer and a magnetic field sensor in a constant gravity and magnetic field generated by the earth when the phone is stationary. Even when the smartphone is moving, the absolute value of the three-dimensional direction angle pointed by the phone can be accurately measured by filtering the error and the cumulative noise by further using the value measured by the phone's gyroscope. That is, the angle information about the direction can be measured accurately enough by the sensor built into the phone, while the information about the linear distance cannot be measured accurately.
한편, 음파를 통해 사용자가 위치를 입력하는 포인팅 장치로 초음파 펜들이 상용화 되어 있다. 즉, 임의 평면 위에 쓰는 내용을 컴퓨터에 기록하는 스타일러스 펜을 펜텔사 등이 제조 판매하고 있는데, 이 펜은 펜 촉에 스위치가 구비되어 펜 촉으로 평면을 누르면 펜에서 초음파와 적외선을 발생시키고, 같은 평면에 올려진 센서 모듈 측에 설치된 광 센서와 두개의 마이크를 통해 펜이 발생시킨 적외선과 초음파를 센싱하고 적외선이 발생한 시점으로부터 두 위치의 마이크에 초음파가 도달하는 시간을 센싱하여 두개의 거리를 측정하고 이로부터 펜촉이 종이를 누른 위치를 알아내고 이를 기록하여 컴퓨터에서 볼 수 있게 한다. 이러한 포인팅 장치는 사용이 편리하긴 하나, PC나 스마트폰 외의 펜과 센서 모듈 등 별도 장치들을 구입해야 하고 따로 휴대해서 지니고 다녀야 하며, 배터리를 교체해야 하는 등의 복잡한 관리가 필요한 점 등으로 인해 크게 대중화 되지 않았다. 더구나 펜 안쪽에는 초음파 펄스를 clicking noise없이 발생시키기 위한 필름 스피커를 사용하고 마이크와 주변 회로 역시 고 주파수 대의 초음파를 검출하기 위한 전용의 하드웨어로 구성되어 있어, 이 기법을 그대로 스마트폰에 적용할 수 없다.Meanwhile, ultrasonic pens are commercially available as a pointing device for inputting a position by sound waves. In other words, Pentel Co., Ltd. manufactures and sells a stylus pen for recording contents written on an arbitrary plane on a computer. When the pen tip is pressed, the pen generates ultrasonic waves and infrared rays. Sensing the infrared and ultrasonic waves generated by the pen through the optical sensor and two microphones installed on the surface of the sensor module mounted on the plane, and measuring the distance when the ultrasonic waves reach the microphones at the two locations from the time of the infrared radiation. From this, the pen tip finds out where the paper was pressed and records it so that it can be viewed on a computer. Although the pointing device is convenient to use, it is popularized due to complicated management such as a separate device such as a pen and sensor module other than a PC or a smartphone, carrying it separately, and a battery replacement. It wasn't. Moreover, the inside of the pen uses a film speaker to generate ultrasonic pulses without clicking noise, and the microphone and peripheral circuits are also composed of dedicated hardware for detecting high frequency ultrasonic waves, so this technique cannot be applied to smartphones. .
스마트폰이 실내에 설치된 스피커와 소리를 주고받아 거리를 재는 종래의 방법은 컴퓨터가 음원을 통해 소리를 발생시키고, 이 소리가 공간적으로 떨어져있는 음향 센서에 도달하는 시간을 측정하여 이 시간에 소리의 공기 중에 퍼지는 속도를 곱하는 방법을 쓴다. 이러한 방법을 적용하기 위해서는 음원과 음향 센서간에 완벽하게 시계가 동기화 되어 소리가 퍼져나간 경과 시간을 정확히 잴 수 있어야 하고, 단순한 일차원적 거리가 아닌 2차원 축 또는 3차원 축의 성분을 알기 위해서는 차원의 수와 동일한 서로 떨어져 고정된 음원 또는 센서를 설치하여야 한다. 3차원 공간상에서 소리를 발생시키는 측과 소리를 센싱하는 측이 동기화가 돼 있지 않을 경우, 차원수보다 하나 많은 4개의 서로 떨어져 고정된 음원이나 센서를 써서 TDOA(time difference of arrival)를 획득하여 3차원 공간 상의 위치를 계산하는 방법이 알려져 있다. 스마트폰 등의 모바일 기기에 추가의 하드웨어를 쓰지 않고, 주변의 스피커에서 발생하는 초음파의 도달시차(TDOA)를 써서 스마트폰의 위치를 추적하는 방법을 미국의 카네기 멜론 대학(CMU)의 Patrick Lazik 등이 “Indoor Pseudo-ranging of Mobile Devices using Ultrasonic Chirps”라는 논문으로 발표하였다. 이 논문에 의한 방법은 단순한 단일 주파수의 초음파 펄스를 낼 경우, 대부분의 스피커의 물리적인 제약 때문에 펄스가 시작될 때 사람 귀에도 들리는 clicking noise가 나는 문제를 해결하기 위해 4KHz(=24KHz - 20KHz)의 초음파 신호 대에 점차로 주파수가 증가하는 chirp를 실어 보내는 방법을 취하는데, chirp로 사용되는 4KHz의 대역폭에 의해 제한되는 위치 추적의 정확도는 잘 알려진 신호처리 공식에 의해 4.25cm 임을 밝히고 있다. 이러한 방법은 기존의 단순 초음파 펄스를 보내어 추적하는 방식에 비해 스피커에 따라 다소 clicking noise의 크기가 작아질 수는 있어도 컴퓨터나 모바일 기기에 일반적으로 쓰이는 대부분의 스피커들에서는 여전히 선명하게 clicking noise가 들리며, 4.25cm나 되는 큰 오차 때문에 3차원 또는 평면상의 마우스로 사용하는 것은 불가능하다.The conventional method of measuring the distance between a smartphone and a speaker installed in a room is to measure the time at which the computer generates sound through a sound source and reaches the acoustic sensor that is spatially separated from the sound at this time. Write a way to multiply the rate of spread in air. In order to apply this method, the clock must be perfectly synchronized between the sound source and the acoustic sensor so that the elapsed time of the sound can be accurately measured.The number of dimensions is needed to know the components of the 2D or 3D axis, not just the one-dimensional distance. Sound sources or sensors should be installed away from each other. If the sound-generating side and the sound-sensing side are not synchronized in the three-dimensional space, TDOA (time difference of arrival) is obtained by using four mutually fixed sound sources or sensors, one more than the number of dimensions. A method of calculating the position in the dimensional space is known. For example, Patrick Lazik of Carnegie Mellon University (CMU) of the United States can learn how to track the location of a smartphone using ultrasonic wave parallax (TDOA) from surrounding speakers without using additional hardware in a mobile device such as a smartphone. In his paper, “Indoor Pseudo-ranging of Mobile Devices using Ultrasonic Chirps”. The method based on this paper uses 4KHz (= 24KHz-20KHz) ultrasound to solve the problem of clicking noise that is heard in the human ear when the pulse starts due to the physical constraints of most speakers when a simple single frequency pulse is generated. A method of loading the chirp with increasing frequency on the signal band is taken. The accuracy of the location tracking limited by the 4KHz bandwidth used as the chirp is shown to be 4.25cm by the well-known signal processing formula. Although this method may reduce the size of clicking noise depending on the speaker, compared to the conventional method of sending and tracking simple ultrasonic pulses, most of the speakers commonly used in computers and mobile devices still hear the clicking noise clearly. Because of the large error of 4.25 cm, it is impossible to use it as a three-dimensional or planar mouse.
전술한 바와 같이 종래의 스마트 폰 등 모바일 기기에 내장된 가속도계, 자기장센서, 자이로스코프 등 움직임과 관련한 센서를 통해 스마트폰의 방향각과 가속도를 재는 것은 가능하나, 선형적인 위치 변화(변위)는 필요한 정확도를 확보할 수 없다. 전술한 카네기 멜론 대학의 Patrick Lazik의 연구 논문에서와 같이 여러 스피커에서 발생시키는 chirp 소리의 도달 시간차 측정을 통해 거리 차이를 얻어 모바일 기기의 선형적인 위치를 측정할 수는 있으나, 1)대부분의 일반적으로 쓰이는 스피커에서는 chirp 신호 역시 여전히 clicking noise가 심하게 발생하고, 2) 스피커가 3차원 상에 충분히 떨어져 있는 독립적인 4곳에 위치해야 하는 문제점이 있으며, 3) 측정의 정확도(resolution)도 종래의 스마트폰에서는 4.25cm의 오차가 발생한다. As described above, it is possible to measure the direction angle and acceleration of a smartphone through sensors related to movement such as accelerometer, magnetic field sensor, gyroscope, etc. built in a mobile device such as a conventional smartphone, but linear position change (displacement) is necessary accuracy Cannot be secured. As described in Patrick Lazik's paper at Carnegie Mellon University, we can measure the linear position of a mobile device by measuring the time difference of arrival of chirp sound generated by several speakers, but 1) most generally Chirp signal is still too high clicking noise in the used speaker, and 2) the speaker has to be located in four independent places that are sufficiently separated in three dimensions, and 3) the resolution of the measurement (conventional smartphone) An error of 4.25 cm occurs.
본 발명은 제1 전기 통신 기기에서 clicking noise없이 음파를 발생시키고, 제2 전기 통신 기기의 제한된 성능의 마이크를 써서 제1 전기 통신 기기가 발생한 음파를 측정하되 자신의 위치를 종래의 방식보다 보다 정확하게 측정하도록 하는 위치 추적 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention generates sound waves without clicking noise in the first telecommunication device, and measures the sound waves generated by the first telecommunication device by using the microphone of the limited performance of the second telecommunication device, but the position of the first telecommunication device is more accurate than the conventional method. It is an object to provide a location tracking system that allows measurement.
또한, 본 발명은 정확한 위치 측정을 통하여, 제1 전기 통신 기기의 소프트웨어 커서를 제2 전기 통신 기기가 움직인 위치에 따라 이동시키는 등 제2 전기 통신 기기를 포인팅 장치로 사용하여, 사용자가 제2 전기 기기의 이동에 따라 제1 전기 통신 기기에서 동작 중인 소프트웨어의 상태를 손쉽게 조작하도록 하는 위치 추적 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, the present invention uses the second telecommunication device as a pointing device, such as moving the software cursor of the first telecommunication device according to the position of the movement of the second telecommunication device through accurate position measurement. An object of the present invention is to provide a location tracking system for easily manipulating a state of software operating in a first telecommunication device according to a movement of an electric device.
또한, 본 발명은 제1 전기 통신 기기가 구비한 왼쪽과 오른쪽 2개의 스피커 등 제한된 수의 신호원 통해 소리를 발생시키고, 이를 제2 전기 통신 기기가 구비한 위/아래 마이크 등의 제한된 수의 음향센서로 측정하여 자유도가 높은 공간상의 움직임을 측정할 수 있는 위치 추적 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, the present invention generates a sound through a limited number of signal sources, such as the left and right two speakers provided in the first telecommunication device, the limited number of sounds, such as the up / down microphone provided in the second telecommunication device An object of the present invention is to provide a position tracking system capable of measuring a motion in a high degree of freedom by measuring with a sensor.
또한, 본 발명은 종래의 스마트폰이나 테블릿, 노트북 PC, 데스크탑 PC 등의 제1 전기 통신 기기가 음악이나 음성 입출력용으로 스피커나 마이크를 이미 구비하고 유무선 통신 모듈을 갖추고 있으므로, 추가의 측정용 하드웨어 없이 소프트웨어의 설치만으로 편리하게 제2 전기 통신 기기의 위치를 정확하게 산정할 수 있는 위치 추적 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, the present invention is that the first telecommunication device such as a conventional smart phone, tablet, notebook PC, desktop PC, etc. already has a speaker or microphone for music or voice input and output, and has a wired and wireless communication module, so that additional measurement It is an object of the present invention to provide a location tracking system that can accurately and accurately locate a second telecommunication device simply by installing software without hardware.
이하 노트북, PC, 테블릿, 스마트 TV, 스마트 폰, 스마트 안경, 스마트 시계 등 신호 처리를 위한 CPU, 메모리를 갖추고 스피커나 마이크 등 소리를 입력 또는 출력할 수 있으며, 통신 기능을 지닌 일체의 장치를 '전기 통신 기기’로 통칭한다. It is possible to input or output sound such as speaker or microphone with CPU, memory for signal processing such as notebook, PC, tablet, smart TV, smart phone, smart glasses, smart watch, etc. Commonly referred to as 'telecommunications equipment'.
별도의 전용 하드웨어 없이 제 1 전기 통신 기기가 제 2 전기 통신 컴퓨터의 위치를 측정하기 위해, 제 1 전기 통신 기기는 스피커를 통해 소리를 발생시키되, 이 소리는 사용자에게 들려주기 위한 음악, 배경음, 효과음 등 일반적인 음향일 수 있다. 제 2 전기 통신 기기는 마이크를 통하여 제 1 전기 통신 기기가 출력한 소리를 포함하여 주변의 음향을 획득한다. 제 2 전기 통신 기기는 이 뿐만 아니라 제 1 전기 통신 기기의 스피커에서 출력된 음향에 관한 노이즈가 없는 원본 데이터(기준 데이터)를 제1 전기 통신 기기로부터 wifi 등의 유무선 통신 수단을 통해 전달받는다. 이 원본 데이터는 제 1 전기 통신 기기에서 보낼 수도 있고, 클라우드 등 본 발명을 이루는 구성원 중 제 1 전기 통신 기기가 출력한 음향에 대해 충분한 정보를 가지고 있는 주체가 보낼 수 있다. 제 2 전기 통신 기기는 자신의 마이크를 통해 입력된 음향의 파형과 통신 수단을 통해 전달받은 음향에 대한 원본 데이터를 시간축을 이동시켜가며 대조하는 일종의 TDE(시간 지연 추정)를 사용해서 제 1 전기 통신 기기가 발생시킨 음향 신호와 충분히 일치하는 음향이 마이크에 언제 검출되는지를 측정한다. 이러한 시간 지연에 소리의 속도를 곱하면 제 1 전기 통신 기기의 스피커와 제 2 전기 통신 기기의 마이크간의 거리가 계산된다. 제 1 전기 통신 기기나 클라우드에 제 2 전기 통신 기기의 거리 등 위치와 관련된 정보가 필요할 경우, 제 2 전기 통신 기기는 유무선 통신 수단을 통해 해당 주체에 자신이 측정한 TDE 정보나 이를 통해 파악한 자신의 위치 정보를 전송할 수도 있다. 제 1 전기 통신 기기는 초음파 펄스를 발생시킬 수도 있지만, 기존의 초음파 펄스 방식에서 문제가 되는 clicking noise를 피하기 위해 펄스 형태가 아닌 충분히 연속적인 소리를 지속적으로 출력할 수 있다. 또한 일반적인 모바일 기기에 일반적으로 쓰이는 마이크를 사용하여 초음파 측정을 할 때 4KHz정도로 주파수 대역폭이 제한되어 제 2 전기 통신 기기의 위치 측정의 정확도(resolution)가 크게 떨어지는 문제는, 인간의 가청 영역을 포함한 일반적인 음파 영역에 제 1 전기 통신 기기가 음향을 출력하고 제 2 전기 통신 기기가 이러한 음파에 대해 TDE 알고리즘으로 지연시간을 측정하여 모바일 기기의 주파수 대역 전부를 사용하므로써 해결한다. 즉, 제 1 전기 통신 기기는 사용자가 들을 수 있는 음악이나, 음성, 게임 등에서 사용하는 배경음, 효과음 등을 스피커를 통하여 출력하고, 제 2 전기 통신 기기가 마이크를 통하여 이를 획득하고, 통신수단을 통해 전달된 발생 음향의 원본 데이터와 대조하여 스피커와 마이크 간의 거리에 의한 지연 시점을 파악하는 TDE 알고리즘을 적용한다. 이를 통해 음파의 주파수 대역폭이 4KHz(=24KHz-20KHz)보다 큰 24KHz(=24KHz-0KHz)로 크게 증가함에 따라 제 2 전기 통신 기기의 위치 측정 정확도는 기존의 초음파 대역만을 사용하던 Patrick Lazik의 방법보다 훨씬 정밀해 진다. 사람의 귀에 아무런 소리도 들어가지 않아야 하는 정적(silent)의 구간에는 제 1 전기 통신 기기가 초음파 대역에서 소리를 발생시키고 이를 제 2 전기 통신 기기가 측정함으로써 정확도가 4.25cm 정도로 떨어지지만 위치 측정의 연속성을 유지할 수 있다. 이 경우, 초음파 대역의 소리도 파형이 일정 구간 쉬었다 다시 초음파를 발생시키는 불연속적인 종래의 펄스를 쓸 경우, 대부분의 컴퓨터에서는 clicking noise가 발생하므로, 연속적으로 주파수 등이 변하는 초음파를 쓰는 것이 바람직하다.In order for the first telecommunication device to measure the position of the second telecommunication computer without any dedicated hardware, the first telecommunication device generates a sound through the speaker, which is music, background sound, and sound effect for the user. And so on. The second telecommunication device acquires ambient sound, including the sound output by the first telecommunication device through the microphone. In addition to this, the second telecommunication device receives original data (reference data) without noise regarding the sound output from the speaker of the first telecommunication device from the first telecommunication device through wired or wireless communication means such as wifi. The original data may be sent from the first telecommunication device, or may be sent by a subject having sufficient information on the sound output by the first telecommunication device among members constituting the present invention such as a cloud. The second telecommunication device uses a type of TDE (Time Delay Estimation) that compares the waveform of the sound input through its microphone with the original data about the sound transmitted through the communication means along the time axis. Measure when the microphone detects sound that matches the sound signal generated by the device. Multiplying this time delay by the speed of sound calculates the distance between the speaker of the first telecommunication device and the microphone of the second telecommunication device. When the first telecommunication device or the cloud needs information related to a location such as the distance of the second telecommunication device, the second telecommunication device uses the wired / wireless communication means to determine the TDE information measured by the subject or the owned information. Location information may also be transmitted. The first telecommunication device may generate an ultrasonic pulse, but may continuously output a sufficiently continuous sound that is not in the form of a pulse to avoid clicking noise, which is a problem in the conventional ultrasonic pulse method. In addition, when performing ultrasonic measurement using a microphone commonly used in general mobile devices, the frequency bandwidth is limited to about 4 KHz, and the resolution of position measurement of the second telecommunication device is greatly reduced. The first telecommunication device outputs sound in the sound wave area, and the second telecommunication device solves this by using all of the frequency bands of the mobile device by measuring the delay time with the TDE algorithm. That is, the first telecommunication device outputs a background sound, an effect sound, etc. used in a music, voice, game, etc. that can be heard by the user through a speaker, and the second telecommunication device obtains it through a microphone, The TDE algorithm is applied to determine the delay time due to the distance between the speaker and the microphone against the original data of the generated sound. This greatly increases the frequency bandwidth of sound waves to 24KHz (= 24KHz-0KHz), which is greater than 4KHz (= 24KHz-20KHz), so that the positioning accuracy of the second telecommunication device is better than that of Patrick Lazik's method, which used only conventional ultrasonic bands. It is much more precise. In the silent section where no sound should enter the human ear, the first telecommunication device generates sound in the ultrasonic band and the second telecommunication device measures it, which reduces the accuracy to about 4.25 cm, but the continuity of the position measurement. Can be maintained. In this case, when a discrete pulse of the sound wave of the ultrasonic band is interrupted for a predetermined period and then generates an ultrasonic wave, clicking noise is generated in most computers. Therefore, it is preferable to use an ultrasonic wave whose frequency is continuously changed.
이때 제 1 및 제 2 전기 통신 기기는 하나의 전기 통신 기기로, 하나의 전기 통신 기기가 자신의 유무선 스피커로 출력한 내용을 자신의 유무선 마이크로 입력 받아 스피커와 마이크 간 상대적인 위치를 측정하여 소프트웨어의 상태(제어)에 반영할 수 있다. 또한 제 1 및 2 전기 통신 기기가 발생시키고 검출하는 음향에 대한 데이터를 통신수단을 통해 별도로 주고 받지 않고도, 제 1 전기 통신 기기는 제 2 전기 통신 기기에 알려진 주기에 동일한 음향 신호를 발생시키거나, 제 2 전기 통신 기기가 이미 알고 있는 음향 데이터 대로 정해진 시간에 스피커를 통해 출력하면 제 2 컴퓨터가 알고 있는 음향 데이터를 마이크에 검출된 신호와 대조하는 TDE를 수행하여 거리 등 위치와 관련한 정보를 획득할 수도 있다. In this case, the first and second telecommunication devices are one telecommunication device, and the state of the software is measured by measuring the relative position between the speaker and the microphone by receiving the content outputted by one telecommunication device to the wired / wireless speaker of the device. Can be reflected in (control). In addition, the first telecommunication device generates the same sound signal at a period known to the second telecommunication device without separately transmitting and receiving data on the sound generated and detected by the first and second telecommunication devices through the communication means, When the second telecommunication device outputs the sound data known to the second telecommunication device through the speaker at a predetermined time, the second computer performs a TDE that compares the sound data known by the second computer to a signal detected by the microphone to obtain information regarding a position such as a distance. It may be.
즉, 동일한 전기 통신 기기이건 서로 분리된 전기 통신 기기이든지, 제 1 및 2 전기 통신 기기 간에 스피커와 마이크를 통해 실제 소리를 공기를 통해 주고 받으며, 데이터 통신 수단 등을 통해 발생시킨 음향의 원본 데이터를 별도로 받아, 음향 센서에 검출되는 소리와 통신 수단 등을 통해 들어온 원본 데이터를 대조하는 TDE를 수행하여 공기를 통과한 후 마이크에 들어온 소리의 지연 시간을 측정하고 이를 기반으로 제1 전기 통신 기기로부터의 제 2 전기 통신 기기의 거리 등 위치와 관련한 정보를 계산한다는 것이 중요한 측면이다. 또한 소리의 지연시간 외에도 음향 센서를 통해 소리의 감쇠 정도 등 입력된 다양한 정보를 참조하여 거리나 위치 정보를 계산할 수 있음은 자명하다. 이때 제 2 전기 통신 기기에 제 1 전기 통신 기기가 발생시킨 소리에 대한 노이즈나 반향(reverberation)이 섞이지 않은 정확한 데이터가 통신 수단을 통해 전달이 되므로 제 2 전기 통신 기기는 종래의 여러 개의 마이크간에 검출된 신호들을 대조하는 TDE 방식보다 더욱 정확하게 소리가 공기 중에 전파한 지연 시간을 측정할 수 있다. 이때 제 1 전기 통신 기기의 스피커 특성이나 제 2 전기 통신 기기의 음원 특성, 음향 센서 특성, 온도, 기압 등 전달 매질의 특성까지 참조하면 더욱 정확하게 측정이 이루어질 수 있다.That is, whether the same telecommunication device or a separate telecommunication device, the first and second telecommunication devices send and receive the actual sound through the air through the speaker and the microphone, and the original data of the sound generated through the data communication means, etc. Separately, by performing a TDE that compares the sound detected by the acoustic sensor and the original data entered through the communication means, and measures the delay time of the sound entered into the microphone after passing through the air, based on the It is an important aspect to calculate information relating to the location, such as the distance of the second telecommunication device. In addition to the delay time of the sound, it is obvious that distance or position information can be calculated by referring to various information inputted through the acoustic sensor such as the degree of sound attenuation. At this time, since the correct data, which does not mix noise or reverberation of the sound generated by the first telecommunication device in the second telecommunication device, is transmitted through the communication means, the second telecommunication device detects between several conventional microphones. It is possible to measure the propagation delay of sound in the air more accurately than the TDE method of contrasting signals. In this case, the measurement can be more accurately performed by referring to the characteristics of the speaker of the first telecommunication device, the characteristics of the sound source of the second telecommunication device, the characteristics of the acoustic sensor, the temperature, and the pressure of the transmission medium.
제 1 및 제 2 전기 통신 기기의 시간 또는 시계(내장된 타이머의 시간)가 서로 충분히 정확하게 동기화 되어 있어야 제 1 전기 통신 기기에서의 소리의 발생에서 제 2 전기 통신 기기에서의 소리 검출까지의 지연시간을 잴 수 있다. 시계의 동기화는 제 1 전기 통신 기기의 스피커 바로 앞 등 제 1 전기 통신 기기와 서로 고정되어 거리가 알려진 위치에 제 2 전기 통신 기기를 놓고 제 1 전기 통신 기기가 발생시키는 소리를 듣는 등의 방법으로 이루어 질 수 있다. 이외에도, 제 1 및 제 2 전기 통신 기기가 precision time protocol 등으로 데이터 네트워크를 통해 동기화될 수도 있고, 매질에 의한 지연이 거의 없는 적외선 등의 빛을 주고 받아 빛의 전송 시간과 수신 시간이 사실상 같다는 성질을 이용하여 동기화될 수도 있다. The time from the generation of sound in the first telecommunication device to the detection of sound in the second telecommunication device only if the time or clock of the first and second telecommunication device or the clock (time of the built-in timer) is synchronized with each other sufficiently precisely. You can take Synchronization of the clock may be performed by placing the second telecommunication device at a position where the distance is known and fixed to the first telecommunication device such as in front of the speaker of the first telecommunication device and listening to the sound generated by the first telecommunication device. Can be done. In addition, the first and second telecommunication devices may be synchronized over a data network using a precision time protocol, or the like, and the transmission time and reception time of the light may be substantially the same as they transmit and receive light such as infrared rays with little delay due to the medium. It may be synchronized using.
제 1 전기 통신 기기에 2개의 스피커가 서로 충분히 먼 거리에 장착되어 있고, 스피커간에 서로 구분이 되는 소리를 발생시키는 경우, 상기와 같이 제 2 전기 통신 기기에서 하나의 마이크로 두 스피커의 소리를 듣고 이에 대해 복수 음원 TDE를 수행하여 두개의 스피커와 마이크 간의 거리들 구하게 되고, 제 1 및 제 2 전기 통신 기기의 시계가 전술한 바와 같은 방법으로 동기화 되어 있다면, 이를 통해 단순한 거리보다 더 자세하게 제 2 전기 통신 기기의 위치에 대한 정보를 얻을 수 있다. 공간상의 하나의 점으로 기술될 수 있는 마이크는 3차원 공간상에서 3 자유도(degree of freedom)의 운동을 하므로, 이 마이크와 2개의 스피커와의 거리가 알려져 한정이 되면, 마이크가 공간상의 1차원(= 3자유도 - 2개의 한정 사항) 도형, 즉 곡선 또는 직선 상의 어느 한 위치에 있는 것을 알 수 있다. 만일 두 개의 스피커가 바닥으로부터 비슷한 높이에 있고, 사람들이 제 2 전기 통신 기기를 들고 움직이는 바닥으로부터의 높이가 대개 비슷하다고 가정하면 이러한 정보로부터 제 2 전기 통신 기기의 마이크가 어느 위치에 있는지 3차원 상의 한 점인 근사값으로 한정해 낼 수 있다. When two speakers are mounted at a sufficiently long distance from each other in the first telecommunication device and generate sounds that are distinguished from each other, as described above, the second telecommunication device listens to the sounds of one micro-two speaker. The distance between the two speakers and the microphone is obtained by performing a multi-source TDE on the second source, and if the clocks of the first and second telecommunication devices are synchronized in the same manner as described above, the second telecommunication is more detailed than the simple distance. You can get information about the location of the device. A microphone, which can be described as a point in space, is a three-degree of freedom movement in three-dimensional space, so if the distance between this microphone and two speakers is known and defined, the microphone is one-dimensional in space. (= 3 degrees of freedom-2 limitations) You can see that it is located at any position on a figure, that is, a curve or a straight line. If two speakers are at a similar height from the floor, and people assume that the height from the floor where they are carrying the second telecommunication device is usually the same, from this information the three-dimensional image of where the microphone of the second telecommunication device is located It can be limited to an approximate value.
또한, 제 1 전기 통신 기기에 3개의 스피커가 서로 충분히 멀게 하나의 평면 상에 몰려있지 않는 등의 방식으로 설치되어 있고, 스피커가 모두 소리를 발생시키는 경우, 제 2 전기 통신 기기의 마이크 위치를 3차원 상의 한 점으로 한정할 수 있다.In addition, when the three speakers are installed in a manner such that the three speakers are not far enough apart from each other on one plane, and all the speakers generate sound, the position of the microphone of the second telecommunication device is changed to three. It can be limited to one point in the dimension.
복수개의 스피커(음원)로부터 발생되는 음은 마이크에 중첩되어 들어가더라도 충분히 구분이 될 수 있어야 효과적으로 복수 음원 TDE 알고리즘을 수행시켜 정확한 거리를 측정할 수 있다. 일반적인 음향의 스테레오 스피커 출력의 경우 좌, 우 스피커 출력이 서로 유사해서 다중 신호원 TDE 알고리즘을 적용하기 힘들 가능성이 있다. 이 경우, 의도적으로 좌, 우 스피커에 다른 소리를 인가하든가, 주기적으로 좌 우 스피커를 바꿔 가면서 출력을 하든가, 양쪽 (또는 한쪽) 스피커 출력에 서로 구분이 되는 연속적인 초음파를 중첩하여 출력을 하여 사람의 귀에 거슬리지 않으면서 파형이 충분히 다른 음향을 각 스피커에서 출력하게 할 수 있다.Sounds generated from a plurality of speakers (sound sources) must be sufficiently distinguished even if they are superimposed on a microphone so that the accurate distance can be measured by effectively executing the multiple sound source TDE algorithm. In the case of stereo speaker output of general sound, the left and right speaker outputs are similar to each other, making it difficult to apply a multi-source TDE algorithm. In this case, the user may intentionally apply different sounds to the left and right speakers, or periodically change the left and right speakers, or output the sound by superimposing consecutive ultrasonic waves on both (or one) speaker outputs. You can have each speaker output a sound with a sufficiently different waveform without disturbing your ears.
제 1 및 제 2 전기 통신 기기 간에 시계 동기화를 하는 것이 바람직하지 않을 경우, 상기 각각의 경우에 대해 제 1 전기 통신 기기의 스피커를 1개 더 쓰고 TDOA(time difference of arrival)에 의한 거리 측정이나 상기 공간상의 위치를 한정하는 방식을 쓰면 동기화 되었을 때와 동일한 정도의 제 2 전기 통신 기기의 위치 특정을 할 수 있다. 특히, 제 1 컴퓨터의 스피커(음원) 각각과 제 2 전기 통신 기기의 마이크(음향 센서) 각각으로 이루지는 쌍 간의 거리에 관련된 정보를 실측함으로써 제한된 스피커과 마이크로부터 측정할 수 있는 거리의 개수를 가능한 많이 확보한다. 예를 들어 노트북 PC의 L, R(left, right) 스피커로부터 초음파를 발생시키고, 스마트 폰의 U, D(up, down) 마이크로 이 소리를 측정하여 L-U, R-U, L-D, R-D 쌍 간 4개의 거리를 측정한다. If it is not desirable to synchronize the clock between the first and second telecommunications devices, for each of the above cases, one more speaker of the first telecommunications device is used and the distance measurement by the time difference of arrival (TDOA) or the The method of limiting the position in space allows the position specification of the second telecommunication device to the same degree as when synchronized. In particular, by measuring the information relating to the distance between the pair consisting of each of the speaker (sound source) of the first computer and each of the microphone (sound sensor) of the second telecommunication device, the number of distances that can be measured from the limited speaker and the microphone as much as possible Secure. For example, ultrasonic waves are generated from the L, R (left, right) speakers of the notebook PC, and the U, D (up, down) microphones of the smartphone measure this sound, and thus the four distances between the LU, RU, LD, and RD pairs. Measure
제 2 전기 통신 기기에 복수의 마이크들이 장착된 경우, 전술한 바와 같이 제 1 전기 통신 기기의 스피커들이 발생시키는 음향에 대한 데이터 원본을 따로 제 2 전기 통신 기기에 제공하지 않아도, 제 2 전기 통신 기기의 복수 개의 마이크에 의해 획득된 신호들만을 비교 분석하여 마이크 간에 소리가 도착한 지연 시간 차이를 구할 수 있다. 제 1 전기 통신 기기의 L 스피커에서 발생한 신호는 제 2 전기 통신 기기의 L과 U 마이크에 대부분의 경우 시차를 두고 도달하는데, 제 2 전기 통신 기기에 L 스피커에서 나는 음향에 대한 원본 데이터 정보를 제공하지 않더라도, 제 2 전기 통신 기기가 U와 D 마이크로부터 검출된 파형을 서로 비교 분석하면 두 마이크에 L 스피커로부터 오는 동일한 소리의 파형이 각 마이크에 어떤 시차를 두고 도달했는지를 계산해 낼 수 있다. 이는 기존의 SSL 방법으로 연구된 다양한 알고리즘을 써서 수행된다. 제 1 전기 통신 기기의 R스피커가 출력하는 소리에 대해서도, L와 U 마이크에 동일한 소리가 언제 도착하였는지의 시차를 기존의 TDE 기법을 써서 마이크 입력만으로 측정할 수 있다. 물론, 반향이나 노이즈는 대부분의 환경에 상존하므로 본 발명에 의해 wifi 등의 유무선 데이터 통신망을 통해 제 1 컴퓨터의 스피커에서 발생되는 소리에 대한 정보를 제 2 컴퓨터가 따로 받아 L, U 마이크를 통해 들어오는 신호와 비교하면 보다 정확하게 지연시간을 잴 수 있다. If the second telecommunication device is equipped with a plurality of microphones, the second telecommunication device does not have to provide the second telecommunication device with a data source for sound generated by the speakers of the first telecommunication device as described above. By comparing and analyzing only signals obtained by a plurality of microphones, the difference in delay time at which sound arrives between the microphones may be obtained. The signal originating from the L speaker of the first telecommunications device arrives at a time difference between the L and U microphones of the second telecommunication device in most cases, providing the second telecommunication device with original data information about the sound from the L speaker. If not, the second telecommunication device can compare the waveforms detected from the U and D microphones with each other to calculate how the same sound waveform from the L speaker is reached at each microphone at a time difference. This is done using various algorithms studied by the existing SSL method. Even with respect to the sound output by the R speaker of the first telecommunication device, the parallax of when the same sound arrives at the L and U microphones can be measured using only a microphone input using a conventional TDE technique. Of course, since echo and noise exist in most environments, the second computer receives information on the sound generated from the speaker of the first computer through the wired / wireless data communication network such as wifi and the like through the L and U microphones. Compared with the signal, the delay time can be measured more accurately.
이외에도 스마트 폰 등 제 2 전기 통신 기기에 구비된 센서를 사용하여 제 2 전기 통신 기기의 방향각에 대한 측정을 하게 되면, 그만큼 제 2 컴퓨터의 높은 자유도(3차원 위치+3차원 각도) 운동 중 각도에 대한 정보를 알 수 있게 되므로, 위치를 한정하기 위해 소리를 써서 측정되어야 하는 거리의 개수는 줄어들 수 있다. 예를 들어 3차원인 스마트폰의 방향각 roll, yaw, pitch에 대한 측정을 제2 전기 통신 기기에 장착하고 있는 가속도계와 자이로스코프, 자기장 센서를 통해 수행하면, 소리를 통해서는 x, y, z 선형적인 3 자유도의 위치만 측정하면 되므로 시계 동기화 없이 2개 음원- 2개 센서 쌍간의 거리 측정만으로 제2 전기 통신 기기의 3차원 공간상의 정확한 위치와 각도를 모두 알게 된다. In addition, when the measurement of the direction angle of the second telecommunication device using the sensor provided in the second telecommunication device such as a smart phone, during the high degree of freedom (three-dimensional position + three-dimensional angle) movement of the second computer Since the information about the angle can be known, the number of distances that need to be measured by sound to limit the position can be reduced. For example, the measurement of the direction, roll, yaw, and pitch of a three-dimensional smartphone using accelerometers, gyroscopes, and magnetic field sensors mounted on a second telecommunication device can be performed using sound, x, y, z Because only three linear degrees of freedom are measured, the distance between two sound sources and two sensor pairs is known without the need for clock synchronization, so that the exact position and angle of the second telecommunication device in three-dimensional space are known.
또한, 현재 PC나 노트북에 많이 쓰이는 2차원 평면 마우스 등의 경우, 제 1 및 제 2 전기 통신 기기가 모두 하나의 평면 (또는 기타 알려진 2차원 곡면) 위에서 놓여져 있다는 제한적인 가정하에 측정 대상의 위치의 자유도(차원수)를 대폭 줄일 수 있다. 즉, 공간상을 임의로 움직이는 경우라면 3차원의 위치와 3차원의 방향각을 재야하는 6차원에 달하는 문제가 되어 마이크(음원)이나 스피커(음향 센서)의 수가 상당히 많아야 하지만, 평면 상을 움직이는 것을 가정하면 평면 좌표 x, y와 필요하다면 평면상에서의 회전각도 r만을 재는 3차원의 문제로 전환되어 시계 동기화나 전기 통신 기기 내부의 각도를 재는 센서 없이도 4개의 음원-센서 쌍 측정을 통해 문제를 풀 수 있다. In addition, in the case of a two-dimensional plane mouse, which is commonly used in a PC or a notebook, the position of the measurement target under the limited assumption that the first and second telecommunication devices are all placed on one plane (or other known two-dimensional curved surface). The degree of freedom (the number of dimensions) can be greatly reduced. In other words, if you move randomly in space, it becomes a problem of 6 dimensions that must measure the 3D position and the 3D direction angle, so the number of microphones (sound sources) or speakers (sound sensors) should be quite large, Assuming that the problem translates into a three-dimensional problem measuring only the plane coordinates x and y and, if necessary, the angle of rotation r on the plane, the problem can be solved by measuring four sound source-sensor pairs without the need for clock synchronization or sensors measuring angles inside the telecommunications equipment. Can be.
또한, 제 1 및 2 전기 통신 기기 중 어느 하나에 복수개의 스피커(음원)나 복수개의 마이크(음향 센서)가 있고, 이들간에 소리를 왕복시켜 더 많은 정보를 얻을 수 있다. 일 예로, 노트북 PC 등의 제 1 전기 통신 기기가 스마트폰 등의 제 2전기 통신 기기를 평면 마우스로 쓸 때, 제 1 전기 통신 기기의 2개 스피커에서 발생시킨 소리를 제 2 전기 통신 기기의 1개의 마이크에서 획득하고, 제 2 전기 통신 기기는 소리를 획득하는 즉시 자신의 단일한 스피커로 소리를 발생시켜 제 1 전기 통신 기기의 마이크가 듣도록 할 수 있다. 제 1 전기 통신 기기의 두 스피커에서 발생한 소리가 제 2 컴퓨터의 마이크에 도달한 시점의 차이를 제 2 전기 통신 기기가 제 1 컴퓨터에 wifi 등의 통신 수단으로 전달하면, 제 1 전기 통신 기기는 2개의 스피커가 제 2 전기 통신 기기의 마이크에 도달한 시차와 함께 자신이 발생한 소리 중 하나가 제 2 전기 통신 기기로부터 돌아오는 시점 등 소리에 관련한 2개의 실측값을 시계 동기화 없이도 알 수가 있다. 여기에 제 2 전기 통신 기기 내부의 방향각 측정용 자이로스코프, 자기장 센서 등을 써서 제 2 컴퓨터의 평면상의 회전각도 r을 파악하면, 평면 위의 위치 x, y와 평면 위의 회전 각도 r로 한정되는 3개의 자유도를 갖는 제 2 전기 통신 기기의 움직임(이동 경로 등)을 정확하게 측정할 수 있다.Further, either one of the first and second telecommunication devices has a plurality of speakers (sound sources) or a plurality of microphones (acoustic sensors), and further information can be obtained by reciprocating sounds between them. For example, when a first telecommunication device such as a notebook PC uses a flat mouse with a second telecommunication device such as a smartphone, sound generated by two speakers of the first telecommunication device is generated by the first telecommunication device 1 of the second telecommunication device. Acquired from the two microphones, the second telecommunication device can generate sound to its single speaker immediately upon obtaining the sound so that the microphone of the first telecommunication device can hear it. When the second telecommunication device transmits the difference between the time when the sound generated by the two speakers of the first telecommunication device reaches the microphone of the second computer to the first computer through a communication means such as wifi, the first telecommunication device 2 With the parallax when two speakers reach the microphone of the second telecommunication device, two actual values related to the sound, such as the time when one of the sounds is returned from the second telecommunication device, can be known without clock synchronization. If the rotation angle r on the plane of the second computer is grasped using a gyroscope, a magnetic field sensor, or the like for measuring the inside of the second telecommunication device, it is limited to the position on the plane x, y and the rotation angle r on the plane. It is possible to accurately measure the movement (movement path, etc.) of the second telecommunication device having three degrees of freedom.
본 발명은 사용자의 손에 쥐어진 전기 통신 기기의 공간 상의 선형적인 움직임을 입력 받는 것은 물론, 전기 통신 기기에 이미 구비된 터치스크린의 다양한 위치를 사용자가 손가락으로 누르고 끄는 단일 또는 멀티 터치 제스쳐를 동시에 입력 받아, 소프트웨어 설치만으로 기존의 버튼의 위치가 정해진 기계적인 마우스보다 더욱 편하고 직관적인 입력을 가능하게 한다. 또한 소프트웨어의 상태에 따라 전기 통신 기기의 진동 기능을 구동하여 상황에 맞게 스마트폰을 쥐고 있는 사용자에게 force feedback을 제공한다.The present invention not only receives linear movement in space of a telecommunication device held in a user's hand, but also simultaneously performs a single or multi-touch gesture in which a user presses and drags various positions of a touch screen already provided in the telecommunication device with a finger. Receiving the input, software installation only allows more convenient and intuitive input than conventional mechanical mouse positioning. In addition, according to the software status, the vibration function of the telecommunication device is driven to provide force feedback to the user who is holding the smartphone according to the situation.
본 발명은 비 연속적인 초음파 펄스를 사용하는 기존의 거리 측정 방법 대신 일반 소리를 발생시키고 TDE 기법을 써서 소리의 도달 시간을 계산하므로써 일반적인 스피커와 마우스를 사용하면서도 스피커의 clicking noise가 없도록 하며, 초음파만을 쓰는 경우보다 훨씬 큰 소리의 대역을 사용할 수 있게 하여 정밀하게 위치나 거리를 측정한다. 이를 통해 스마트 폰 등의 범용 모바일 기기를 정밀한 마우스와 같은 포인팅 장치나 3차원 게임 콘트롤러로 사용하게 한다.The present invention generates a general sound instead of the conventional distance measuring method using a non-continuous ultrasonic pulse and calculates the arrival time of the sound using the TDE technique so that there is no clicking noise of the speaker while using a general speaker and a mouse, only ultrasonic Precisely measure position or distance by allowing the use of much louder bands than writing. This enables general-purpose mobile devices such as smartphones to be used as pointing devices such as precise mice or 3D game controllers.
본 발명은 사용자의 손에 쥐어진 전기 통신 기기에 이미 구비된 터치스크린의 다양한 위치를 사용자가 손가락으로 누르고 끄는 제스쳐를 동시에 입력 받아, 소프트웨어 설치만으로 더욱 편하고 직관적인 입력을 가능하게 한다. 예를 들어 응용 소프트웨어의 상태에 따라 전기 통신 기기의 터치 스크린에 표시되는 버튼 등 조작 장치의 형상이나 종류를 바꾸는 것이다. 또한 전기 통신 기기의 진동 기능을 켜서 상황에 맞게 전기 통신 기기를 쥐고 있는 사용자에게 force feedback을 제공한다. The present invention simultaneously receives various gestures that a user presses and drags a finger with a finger on various positions of a touch screen already provided in a telecommunication device held in a user's hand, thereby enabling more convenient and intuitive input only by installing software. For example, the shape and type of an operation device such as a button displayed on a touch screen of a telecommunication device are changed according to the state of the application software. In addition, the vibration function of the telecommunication device is turned on to provide force feedback to the user holding the telecommunication device according to the situation.
도 1은 본 발명에 따른 위치 추적 시스템의 개략 구성도이다. 1 is a schematic configuration diagram of a location tracking system according to the present invention.
도 2는 도 1의 위치 추적 시스템의 제1 실시예이다. 2 is a first embodiment of the position tracking system of FIG.
도 3a 및 3b는 도 2의 제1 실시예에서 처리되는 신호 그래프들이다. 3A and 3B are signal graphs processed in the first embodiment of FIG.
도 4는 도 1의 위치 추적 시스템의 제2 실시예이다. 4 is a second embodiment of the position tracking system of FIG.
도 5a 내지 5c는 도 4의 제2 실시예에서 처리되는 신호 그래프들이다. 5A to 5C are signal graphs processed in the second embodiment of FIG.
도 6은 도 1의 위치 추적 시스템의 제3 실시예이다. 6 is a third embodiment of the position tracking system of FIG. 1.
도 7은 도 6의 제3 실시예에서 처리되는 신호그래프들이다. 7 are signal graphs processed in the third embodiment of FIG. 6.
이하에서, 본 발명은 실시예들과 도면들을 통하여 상세하게 설명된다. In the following, the present invention is described in detail through embodiments and drawings.
도 1은 본 발명에 따른 위치 추적 시스템의 개략 구성도이다. 위치 추적 시스템은 소리를 발생시키는 제1 전기 통신 기기(10)와, 제1 전기 통신 기기(10)로부터의 소리를 획득하여 자신의 위치를 추적하는 제2 전기 통신 기기(20)를 포함하며, 제1 전기 통신 기기(10)는 제2 전기 통신 기기(20)의 위치 정보를 획득하여, 위치 정보를 입력값으로 이용하여 현재 동작 중인 소프트웨어의 상태 및 동작을 제어할 수 있다. 1 is a schematic configuration diagram of a location tracking system according to the present invention. The location tracking system includes a first telecommunication device 10 for generating sound and a second telecommunication device 20 for obtaining a sound from the first telecommunication device 10 and tracking its location. The first telecommunication device 10 may acquire the location information of the second telecommunication device 20 and control the state and operation of the currently operating software using the location information as an input value.
본 발명에서, 전기 통신 기기는 노트북, PC, 테블릿, 스마트 TV, 스마트 폰, 스마트 안경, 스마트 시계, 모바일 기기 등과 같이 신호 처리, 스피커나 마이크 등 소리를 발생시키거나 또는 획득할 수 있으며, 통신 기능을 지닌 일체의 장치를 지칭한다. In the present invention, the telecommunication device may generate or acquire a signal such as a signal processing, a speaker or a microphone, such as a notebook, a PC, a tablet, a smart TV, a smart phone, a smart glasses, a smart watch, a mobile device, and the like, and communicate It refers to any device having a function.
제1 전기 통신 기기(10)는 사용자로부터 입력을 획득하며, 버튼식 및 터치 모듈(터치 스크린)로 이루어진 입력부(11)와, 다양한 정보를 표시하는 표시부(12)와, 소리의 음원 데이터(원본 데이터를 포함) 및 다양한 소프트웨어를 저장하는 저장부(13)와, 소리를 발산 또는 출력하며, 일정 거리 이상 이격된 제1 및 제2 스피커(14a, 14b)(예를 들면, Left 스피커, Right 스피커)와, 외부 소리를 획득하는 마이크(15)와, 제2 전기 통신 기기(20)를 포함한 다른 통신 가능한 전기 기기와의 통신을 수행하는 통신부(16)와, 제1 전기 통신 기기(10)의 고유 기능을 수행하고, 다양한 소프트웨어를 동작시키고, 상술된 구성요소들을 제어하는 제어부(19)로 구성된다. 다만, 전원부가 기재되고 있지 않으나, 이러한 구성요소는 널리 알려진 기술에 해당하여 그 설명이 생략되었으며, 입력부(11), 표시부(12), 제1 및 제2 스피커(14a, 14b), 마이크(15) 및 통신부(16) 등에 대한 설명도 생략된다.The first telecommunication device 10 obtains an input from a user, an input unit 11 including a button type and a touch module (touch screen), a display unit 12 for displaying various information, and sound source data (original) A storage unit 13 storing data and various software, and first and second speakers 14a and 14b (eg, left speaker and right speaker) that emit or output sound and are spaced apart by a predetermined distance or more. ), A communication unit 16 for performing communication with the microphone 15 for acquiring an external sound, another communication device including the second communication device 20, and the first communication device 10. It consists of a control unit 19 that performs unique functions, operates various software, and controls the above-mentioned components. However, although the power supply unit is not described, such components are well-known techniques and description thereof has been omitted, and the input unit 11, the display unit 12, the first and second speakers 14a and 14b, and the microphone 15 are described. ) And the communication unit 16 and the like are also omitted.
저장부(13)는 위치 추적을 위한 충분히 연속적인 소리이거나 초음파와 같은 펄스 형태 소리를 포함하는 음원 데이터, 일반적인 음악, 배경음, 효과음 등을 위한 음원 데이터 등을 저장한다. 또한, 저장부(13)는 제어부(19)에 의해 동작되는 다양한 소프트웨어와, 제2 전기 통신 기기(20)로부터 수신된 위치 정보 등도 저장한다. The storage unit 13 stores sound source data that is sufficiently continuous sound for position tracking or includes a pulsed sound such as ultrasonic waves, sound source data for general music, background sounds, effect sounds, and the like. The storage unit 13 also stores various software operated by the control unit 19, location information received from the second telecommunication device 20, and the like.
제어부(19)는 제1 전기 통신 기기(10)의 고유 기능(통화, 영상 재생, 데이터 통신, 연산, 촬영, 이미지 처리 등)을 수행하며, 제2 전기 통신 기기(20)의 위치 정보를 추적하기 위한 위치 추적 프로세스를 수행하며, 위치 추적 프로세스에 의해 확인된 위치 정보를 이용하여, 현재 동작 중인 소프트웨어의 새로운 입력값으로 적용하여, 소프트웨어의 상태 변경 및 제어를 수행한다. 하기에서 위치 추적 프로세스는 상세하게 기재된다. The controller 19 performs a unique function (calling, image reproducing, data communication, operation, photographing, image processing, etc.) of the first telecommunication device 10, and tracks location information of the second telecommunication device 20. A location tracking process is performed, and by using the location information identified by the location tracking process, it is applied as a new input value of the currently operating software to perform a state change and control of the software. The location tracking process is described in detail below.
제2 전기 통신 기기(20)는 사용자로부터 입력을 획득하며, 버튼식 및 터치 모듈(터치 스크린)로 이루어진 입력부(21)와, 다양한 정보를 표시하는 표시부(22)와, 소리의 음원 데이터(원본 데이터를 포함) 및 다양한 소프트웨어를 저장하는 저장부(23)와, 소리를 발산 또는 출력하는 스피커(24)와, 외부 소리를 획득하며 일정 거리 이상 이격된 제1 및 제2 마이크(25a, 25b)(예를 들면, Up/Down 마이크)와, 자기장을 측정하는 자기장 센서(26a)와, 자이로스코프(26b), 가속도계(26c), 제2 전기 통신 기기(20)를 진동시키는 진동부(27)와, 제1 전기 통신 기기(10)를 포함한 다른 통신 가능한 전기 기기와의 통신을 수행하는 통신부(28)와, 제2 전기 통신 기기(20)의 고유 기능을 수행하고, 다양한 소프트웨어를 동작시키고, 상술된 구성요소들을 제어하는 제어부(30)로 구성된다. 다만, 전원부가 기재되고 있지 않으나, 이러한 구성요소는 널리 알려진 기술에 해당하여 그 설명이 생략되었으며, 입력부(21), 표시부(22), 스피커(24), 제1 및 제2 마이크(25a, 25b), 자기장 센서(26a), 자이로스코프(26b), 가속도계(26c), 진동부(27) 및 통신부(28) 등에 대한 설명도 생략된다.The second telecommunication device 20 obtains an input from a user, an input unit 21 consisting of a button type and a touch module (touch screen), a display unit 22 for displaying various information, and sound source data (original) Data) and a storage unit 23 for storing various software, a speaker 24 for emitting or outputting sound, and first and second microphones 25a and 25b spaced apart by a predetermined distance to obtain external sound. (For example, an up / down microphone), a magnetic field sensor 26a for measuring a magnetic field, a gyroscope 26b, an accelerometer 26c, and a vibrator 27 for vibrating the second telecommunication device 20. And perform a unique function of the communication unit 28 for communicating with other communicable electric devices including the first telecommunication device 10 and the second telecommunication device 20, and operate various software, It is composed of a control unit 30 for controlling the above-described components. However, although the power supply unit is not described, these components correspond to a well-known technology and description thereof has been omitted, and the input unit 21, the display unit 22, the speaker 24, the first and second microphones 25a and 25b are described. ), The magnetic field sensor 26a, the gyroscope 26b, the accelerometer 26c, the vibrator 27, the communication unit 28 and the like are also omitted.
저장부(23)는 제1 및 제2 마이크(25a, 25b)로부터 획득된 제1 및 제2 입력 파형 데이터를 저장하고, 위치 추적을 위한 음원 데이터를 저장한다. 또한, 저장부(23)는 제2 전기 통신 기기(20)에서 수행되는 소프트웨어를 저장한다. The storage unit 23 stores the first and second input waveform data obtained from the first and second microphones 25a and 25b and stores sound source data for position tracking. The storage unit 23 also stores software executed in the second telecommunication device 20.
제어부(30)는 제1 전기 통신 기기(10)의 고유 기능(통화, 영상 재생, 데이터 통신, 연산, 촬영, 이미지 처리 등)을 수행하며, 제1 또는 제2 입력 파형 데이터와, 음원 데이터를 비교하여, 제1 위치 정보(x, y, z)를 산정하고, 자기장 센서(26a), 자이로스코프(26b) 및 가속도계(26c) 등을 이용하여 제2 위치 정보(pitch, yaw, roll)를 산정한다. 제어부(30)는 제1 및 제2 위치 정보를 통신부(28)를 통하여 제1 전기 통신 기기(10)로 전송한다. The controller 30 performs unique functions (calling, image reproducing, data communication, calculation, photographing, image processing, etc.) of the first telecommunication device 10, and controls the first or second input waveform data and the sound source data. In comparison, the first position information (x, y, z) is calculated, and the second position information (pitch, yaw, roll) is obtained using the magnetic field sensor 26a, the gyroscope 26b, the accelerometer 26c, or the like. Calculate The control unit 30 transmits the first and second location information to the first telecommunication device 10 through the communication unit 28.
도 2는 도 1의 위치 추적 시스템의 제1 실시예이고, 도 3a 및 3b는 도 2의 제1 실시예에서 처리되는 신호 그래프들이다. FIG. 2 is a first embodiment of the position tracking system of FIG. 1, and FIGS. 3A and 3B are signal graphs processed in the first embodiment of FIG. 2.
제1 실시예는 위치 추적 프로세스의 예에 해당된다. 제1 실시예는 별도의 하드웨어 없이 스마트 폰인 제2 전기 통신 기기(20)가 제2 전기 통신 기기(20)와 태블릿 컴퓨터인 제1 전기 통신 기기(10)와의 거리를 산정하여, 제1 전기 통신 기기(10)로 전송하고, 제1 전기 통신 기기(10)가 표시부(12)와 제1 스피커(14a)를 시연되는 게임 등의 소프트웨어를 구동하는 것이다. 제어부(19)는 게임을 동작시키면서 표시부(12)에 이미지를 출력하고 제1 및 제2 스피커(14a, 14b)를 통해 효과음을 출력한다. 제2 전기 통신 기기(20)는 이 게임에서 일종의 공간 입력 장치 역할을 하여, 제1 전기 통신 기기(10)의 제1 스피커(14a)와 제2 전기 통신 기기(20)의 제1 마이크(25a) 간의 연속적인 거리 변화(움직임)가 게임 소프트웨어의 입력값이 되어 게임의 승패 등 소프트웨어의 상태가 달라지며, 이 결과가 표시부(12)와 제1 및 제2 스피커(14a, 14b)로 다시 출력된다. The first embodiment corresponds to an example of a location tracking process. The first embodiment calculates the distance between the second telecommunication device 20, which is a smart phone, and the first telecommunication device 10, which is a tablet computer, without a separate hardware. It transmits to the device 10, and the first telecommunication device 10 drives software such as a game in which the display unit 12 and the first speaker 14a are demonstrated. The controller 19 outputs an image to the display unit 12 while operating the game, and outputs sound effects through the first and second speakers 14a and 14b. The second telecommunication device 20 acts as a kind of space input device in the game, such that the first speaker 14a of the first telecommunication device 10 and the first microphone 25a of the second telecommunication device 20 are used. The continuous distance change (movement) between the inputs becomes the input value of the game software, and the state of the software, such as winning or losing the game, is changed, and the result is output back to the display unit 12 and the first and second speakers 14a and 14b. do.
거리 측정을 위한 위치 추적 프로세스를 위해, 제1 스피커(14a)와 제1 마이크(25a) 간의 거리(S1)를 연속적으로 충분히 정확하게 재어야 할 필요가 있다. 종래의 방법에 의하면 거리 측정을 위해 사람의 귀에 거슬리는 특정 파형의 소리를 내거나, 초음파를 쓸 경우에도 제1 스피커(14a)에서는 clicking noise가 들리는 문제가 있어서 게임의 효과음을 제대로 출력할 수 없다. For the location tracking process for the distance measurement, it is necessary to continuously and accurately measure the distance S1 between the first speaker 14a and the first microphone 25a continuously. According to the conventional method, even when sounding a particular waveform that is annoying to a person's ear for distance measurement or using ultrasonic waves, there is a problem that clicking noise is heard in the first speaker 14a, so that the effect sound of the game cannot be output properly.
제어부(19)는 위치 추적 프로세스를 수행함에 있어 제1스피커(14a)와 제1마이크(25a) 간의 연속적인 거리(S1)를 게임의 효과음을 포함하는 음원 데이터를 사용하여 수행한다. 제어부(19)는 도 3a의 원본 데이터(기준 데이터)(O1)를 제1 스피커(14a)를 통하여 재생하여 소리로 발산시킨다. 도 3a에서, 가로축은 시간(t)에 따라 세로축인 크기(amplitude)가 변화하는 파형이다. 또한, 제어부(19)는 원본 데이터(O1)의 재생과 동시에, 또는 재생 전에 또는 재생 이후에 원본 데이터(O1)를 통신부(16)를 통하여 제2 전기 통신 기기(20)로 전송한다. The controller 19 performs a continuous distance S1 between the first speaker 14a and the first microphone 25a by using sound source data including sound effects of the game in performing the position tracking process. The controller 19 reproduces the original data (reference data) O1 of FIG. 3A through the first speaker 14a and emits the sound. In FIG. 3A, the horizontal axis is a waveform in which an amplitude, which is a vertical axis, changes with time t. In addition, the control unit 19 transmits the original data O1 to the second telecommunication device 20 through the communication unit 16 at the same time as the reproduction of the original data O1 or before or after the reproduction.
원본 데이터에 의한 소리는 거리(S1)만큼 진행하여, 제1 마이크(25a)를 진동시켜, 제1 입력 파형 데이터를 도 3b에서와 같이 생성하여, 제어부(30)로 인가한다. The sound by the original data is advanced by the distance S1, vibrates the first microphone 25a, generates the first input waveform data as shown in FIG. 3B, and applies it to the controller 30.
제어부(30)는 저장부(23)에 제1 입력 파형 데이터를 저장하고, 제1 전기 통신 기기(10)로부터 원본 데이터(O1)를 수신하여 저장부(23)에 저장한다. 또는, 저장부(30)는 이미 다른 전기 통신 기기를 통하여 원본 데이터(O1)를 저장하고 있을 수도 있다.The controller 30 stores the first input waveform data in the storage unit 23, receives original data O1 from the first telecommunication device 10, and stores the original data O1 in the storage unit 23. Alternatively, the storage unit 30 may already store the original data O1 through another telecommunication device.
제어부(30)는 제1 입력 파형 데이터의 파형과, 수신되거나 기저장된 원본 데이터(O1)의 파형을 비교하여 지연 시간(d)를 결정한다. 예를 들면, 제어부(30)는 generalized cross-correlation(GCC) 등을 이용하여, 제1 입력 파형 데이터와 원본 데이터(O1)를 비교하여, 원본 데이터(O1)의 파형에 대하여 어느 정도의 지연 시간(d) 이후에 동일한 파형이 제1 입력 파형 데이터에 나타나는지를 판단한다. 제어부(30)는 시간의 흐름에 따라, 원본 데이터(O1)의 파형과 제1 입력 파형 데이터의 파형이 중첩되는 유사도를 측정하여, 유사도가 정점(peak)이 이른 때는 지연 시간(d)로 판단할 수 있다. 도 3a 및 3b에서의 시간(0)점은 제어부(30)가 원본 데이터(O1)를 수신한 시점 또는 제어부(19)가 소리를 출력한 시점 또는 제어부(19)가 원본 데이터(O1)를 전송한 시점에 해당되며, 다른 파형 그래프들에서도 동일하게 적용된다. 제어부(19)는 위의 시간(O)점의 확인을 위한 시간 정보도 제2 전기 통신 기기(20)로 전송할 수 있다. 또한, 제1 전기 통신 기기(10)와 제2 전기 통신 기기(20)는 각각 시간 지연이 없는 매체(적외선 등)를 수신 및 송신하는 장치를 구비하고, 제1 전기 통신 기기(10)가 제2 전기 통신 기기(20)로부터 적외선을 수신할 시점에, 원본 데이터(O1)의 재생이 이루어지도록 할 수도 있다. The controller 30 compares the waveform of the first input waveform data with the waveform of the received or prestored original data O1 to determine the delay time d. For example, the controller 30 compares the first input waveform data with the original data O1 by using a generalized cross-correlation (GCC) or the like, and thus delays a certain amount of time with respect to the waveform of the original data O1. After (d), it is determined whether the same waveform appears in the first input waveform data. The controller 30 measures similarity in which the waveform of the original data O1 and the waveform of the first input waveform data overlap with each other over time, and determine that the similarity is the delay time d when the peak reaches a peak. can do. The time (0) point in FIGS. 3A and 3B is a point in time when the control unit 30 receives the original data O1 or a point in time when the control unit 19 outputs a sound or the control unit 19 transmits the original data O1. One point in time, the same applies to other waveform graphs. The controller 19 may also transmit time information for checking the time point O to the second telecommunication device 20. In addition, each of the first telecommunication device 10 and the second telecommunication device 20 includes an apparatus for receiving and transmitting a medium (such as infrared rays) without a time delay, and the first telecommunication device 10 includes a first telecommunication device 10. 2 When the infrared ray is received from the telecommunication device 20, the original data O1 may be reproduced.
물론, 제1 입력 파형 데이터에는 원본 데이터(O1)의 파형 외에도 노이즈, 반향 등이 포함되어 있지만, GCC 등의 TDE(또는 SSL) 알고리즘을 적용하면, 하나의 제1 마이크(25a)만으로도 지연 시간을 정확하게 검출할 수 있다. Of course, the first input waveform data includes noise, echo, etc. in addition to the waveform of the original data O1. However, when a TDE (or SSL) algorithm such as GCC is applied, the first input waveform data has a delay time with only one first microphone 25a. Can be detected accurately.
다음으로, 거리(S1)은 지연 시간(d)으로부터 산출된다. 즉, 지연 시간(d) = 거리(S1)/(소리의 속도)로 정해지므로, 지연 시간(d)의 측정을 통해 이미 알려진 소리의 속도값을 사용하여, 제어부(30)는 거리(S1)를 정확하게 알아낼 수 있다. Next, the distance S1 is calculated from the delay time d. That is, since the delay time d is determined as the distance S1 / (velocity of the sound), the control unit 30 controls the distance S1 by using the known velocity value of the sound through the measurement of the delay time d. You can find out exactly.
또한, 소리의 지연을 더욱 정밀하게 측정하기 위해, 제1 전기 통신 기기(10)는 사용자에게 들려줄 소리에 clicking noise를 유발하지 않는 연속적인 초음파를 믹싱함으로써, 사람의 귀에 거슬리지 않는 범위에서 출력되는 소리에 의도적인 가공을 할 수 있다. In addition, in order to more accurately measure the delay of the sound, the first telecommunication device 10 mixes a continuous ultrasonic wave that does not cause clicking noise to the sound to be heard by the user, thereby outputting it in an unobtrusive range. Intentional processing can be done for sound.
제어부(30)는 거리(S1)를 포함하는 위치 정보를 통신부(28)를 통하여 제1 전기 통신 기기(10)로 전송한다. 제어부(19)는 통신부(16)를 통하여 위치 정보를 수신하고, 이 위치 정보에 포함된 거리(S1)을 동작 중인 소프트웨어의 입력값으로 이용하여, 소프트웨어를 제어한다. The control unit 30 transmits the location information including the distance S1 to the first telecommunication device 10 through the communication unit 28. The control unit 19 receives the positional information through the communication unit 16 and controls the software using the distance S1 included in the positional information as an input value of the operating software.
거리(S1)가 커지거나 작아지는 변화를 이용하여, 게임이 수행될 수도 있고, 절대적인 거리값을 게임에 반영해야 하는 경우도 있다. 이 경우, 제1 스피커(14a)와, 제1 마이크(25a)를 접촉시키거나 최대한 근접된 상태에서, 제어부(19)는 원본 데이터(O1)를 제1 스피커(14a)를 통하여 재생시키고, 제어부(30)는 제1 마이크(25a)를 통하여 그 소리를 거의 동일한 시간에 수신한다. 이러한 동작을 통하여, 제1 전기 통신 기기(10)의 시계(시간)과 제2 전기 통신 기기(20)의 시계(시간)을 동기화시킨다. 이러한 동기화가 이루어진 경우, 제어부(19)는 정해진 시각에 원본 데이터(O1)의 재생이 제1 스피커(14a)를 통하여 이루어지도록 하고, 제어부(30)는 정해신 시간을 시간의 원점(O)으로 생각하여 지연 시간(d)을 산정할 수도 있다. The game may be performed by using a change in which the distance S1 becomes larger or smaller, or the absolute distance value may need to be reflected in the game. In this case, in a state where the first speaker 14a and the first microphone 25a are in contact or as close as possible, the controller 19 reproduces the original data O1 through the first speaker 14a, and controls the controller. 30 receives the sound through the first microphone 25a at about the same time. Through this operation, the clock (time) of the first telecommunication device 10 and the clock (time) of the second telecommunication device 20 are synchronized. When such synchronization is made, the control unit 19 causes the reproduction of the original data O1 to be performed through the first speaker 14a at a predetermined time, and the control unit 30 sets the determined time to the origin O of time. In consideration of this, the delay time d may be calculated.
또한, 제어부(19) 또는 제어부(30)가 통신 및 데이터 처리 과정을 수행하는 것에 의해, 원본 데이터(O1)의 송신 또는 수신이 지연되어, 소리가 제1 마이크(25a)를 통해 검출되는 시점보다 더 늦게 준비될 수도 있다. 하지만, 제어부(30)는 제1 마이크(25a)에서 검출된 제1 입력 파형 데이터를 시간 정보(제1 입력 파형 데이터의 수신 시간)와 함께 저장부(23)에 저장하고, 원본 데이터(O1)(제어부(19)가 전송한 시간 정보를 포함)가 수신된 이후에, TDE를 수행시킬 수 있음은 자명하며, 사용자가 처리 지연을 느낄 정도로 과도하게 늦어지지 않는 한 게임 수행에 문제가 없다.In addition, when the control unit 19 or the control unit 30 performs communication and data processing, transmission or reception of the original data O1 is delayed, so that the sound is detected through the first microphone 25a. It may be prepared later. However, the controller 30 stores the first input waveform data detected by the first microphone 25a in the storage unit 23 together with time information (receipt time of the first input waveform data) and stores the original data O1. After the reception (including the time information transmitted by the control unit 19), it is obvious that the TDE can be performed, and there is no problem in game performance unless the user is excessively late enough to feel a processing delay.
도 4는 도 1의 위치 추적 시스템의 제2 실시예이고, 도 5a 내지 5c는 도 4의 제2 실시예에서 처리되는 신호 그래프들이다. 4 is a second embodiment of the position tracking system of FIG. 1, and FIGS. 5A-5C are signal graphs processed in the second embodiment of FIG. 4.
제2 실시예는 별도의 하드웨어 없이 스마트 폰인 제2 전기 통신 기기(20)로 노트북 PC인 제1 전기 통신 기기(10)의 소프트웨어의 입력값을 제공할 수 있는 평면형 마우스를 구현하는 실시예이다. 제2 전기 통신 기기(20)는 사용자의 손에 의해 평면에 끌리는 제 2 전기 통신 기기(20)의 위치의 기준인 이동점(M)이 제 1 전기 통신 기기(10)의 고정 평면 좌표계(O)를 기준으로 하여 어떤 좌표(x, y)(위치 정보)에 있는지를 측정하여, 제 1 전기 통신 기기(10)로 전송하고, 제1 전기 통신 기기(10)는 동작 중인 소프트웨어에 측정된 위치 정보 (x, y)를 입력값으로 이용한다.The second embodiment is an embodiment in which a flat type mouse capable of providing an input value of software of the first telecommunication device 10, which is a notebook PC, to the second telecommunication device 20, which is a smartphone, without any additional hardware. The second telecommunication device 20 has a fixed plane coordinate system O of the first telecommunication device 10 having a moving point M, which is a reference point of the position of the second telecommunication device 20 attracted to the plane by the user's hand. ) Is measured based on which coordinate (x, y) (location information) is measured, and transmitted to the first telecommunication device 10, the first telecommunication device 10 is measured position in the operating software Use information (x, y) as input.
이때, 측정되어야 할 제 2 전기 통신 기기(20)가 공간 상에 떠서 임의로 움직이지 않고, 평면이나 기하학적 구성이 알려진 곡면 위에서 2차원적으로 움직인다고 가정한다. 좀 더 제한을 가하여, 제 1 및 제 2 전기 통신 기기(10, 20)가 같은 평면에 놓여진다는 가정을 하고 사용자에게 실제로 두 컴퓨터를 같은 평면 위에서 사용하도록 하여도 대부분의 사용자들이 불편하게 느끼지 않는다. 이런 가정 하에서, 제어부(19)는 상술된 위치와 이동의 가정에 대한 정보(사전 정보)를 저장부(13)에 저장하고, 제1 및 제2 스피커(14a, 14b)를 통하여 원본 데이터(O2, O3)를 소리로 발산시키고, 제어부(30)는 제1 마이크(25a)를 통하여 제2 및 제3 입력 파형 데이터를 획득하여, 도 2에서와 같이, 위치 추적 프로세스(예를 들면, TDE)를 수행하고, 이를 통해 거리를 추정하여 위치 정보 (x, y)를 산출한다. In this case, it is assumed that the second telecommunication device 20 to be measured does not float arbitrarily and moves freely in space, but moves two-dimensionally on a known curved plane or geometrical configuration. With more restrictions, most users do not feel uncomfortable even if they assume that the first and second telecommunications devices 10 and 20 lie on the same plane and allow the user to actually use both computers on the same plane. Under this assumption, the control unit 19 stores the above-mentioned information (preliminary information) about the assumption of the position and movement in the storage unit 13, and the original data O2 through the first and second speakers 14a and 14b. , O3) as a sound, and the controller 30 acquires the second and third input waveform data through the first microphone 25a, and as shown in FIG. 2, the position tracking process (for example, TDE). Calculate the location information (x, y) by estimating the distance.
우선 전술한 것과 같이 제 2 전기 통신 기기(20)의 제1 마이크(25a)(이동점(M))와, 제1 전기 통신 기기(10)의 제1 스피커(14a)(고정된 원점(O))를 근접시켜, 제1 및 제2 전기 통신 기기(10, 20)의 시계를 동기화시킨다. First, as described above, the first microphone 25a (moving point M) of the second telecommunication device 20 and the first speaker 14a (fixed origin O of the first telecommunication device 10). )) To synchronize the clocks of the first and second telecommunication devices 10, 20.
다음으로, 제어부(19)는 제1 스피커(14a)를 통하여 원본 데이터(O2)를 발산하고, 제2 스피커(14b)를 통하여 원본 데이터(O3)를 발산한다. 여기서 원본 데이터(O2)와 (O3)는 도 5a에 도시된 바와 같이, 시간에 따라 위상이나 크기(진폭)에서 구별될 수 있는 파형을 지닌다. 또한, 제어부(19)는 원본 데이터(O2), (O3)를 통신부(16)를 통하여 제2 전기 통신 기기(20)로 전송한다. Next, the controller 19 emits original data O2 through the first speaker 14a, and emits original data O3 through the second speaker 14b. Here, the original data O2 and O3 have waveforms that can be distinguished in phase or magnitude (amplitude) with time, as shown in FIG. 5A. In addition, the control unit 19 transmits the original data O2 and O3 to the second telecommunication device 20 through the communication unit 16.
도 4에서, 이동점(M)은 제1 스피커(14a)로부터 거리(S2)만큼 이격되고, 제2 스피커(14b)로부터 거리(S3)만큼 이격된 상태이다. 이러한 이격에 의해, 제1 스피커(14a)의 소리가 제1 마이크(25a)에 도달하는 것은 도 5b에서와 같이, 지연 시간(d2) 후이고, 제2 스피커(14b)의 소리가 제1 마이크(25a)에 도달하는 것은 지연 시간(d3) 후이다. 그러나, 실제로 제1 마이크(25a)에서 획득되는 파형 그래프는 도 5c에서와 같이, 도 5b의 파형 그래프가 중첩된 파형에 해당되며, 기타 감쇠, 노이즈, 반향이 포함된 것이다. 제어부(30)는 제2 및 제3 입력 파형 데이터가 중첩된 중첩 파형 데이터를 제1 마이크(25a)로부터 획득하고, 도 5a의 파형 그래프를 나타내는 원본 데이터(O2, O3)와 중첩 파형 데이터를 비교하여, 지연 시간(d2, d3)를 산정한다. 예를 들면, 제어부(30)는 원본 데이터(O2, O3)와 중첩 파형 데이터를 cross correlation 알고리즘 등 다중 신호원(multi-source) TDE 기법을 이용하여 지연 시간(d2, d3)을 모두 정확하게 산정한다. In FIG. 4, the moving point M is spaced apart from the first speaker 14a by a distance S2 and spaced apart from the second speaker 14b by a distance S3. By this separation, it is after the delay time d2 that the sound of the first speaker 14a reaches the first microphone 25a, as in FIG. 5B, and the sound of the second speaker 14b is the first microphone. It is after the delay time d3 that reaches (25a). However, the waveform graph actually obtained by the first microphone 25a corresponds to a waveform in which the waveform graph of FIG. 5B is superimposed, as shown in FIG. 5C, and includes other attenuation, noise, and echo. The control unit 30 obtains the superimposed waveform data in which the second and third input waveform data are superimposed from the first microphone 25a, and compares the superimposed waveform data with the original data O2 and O3 representing the waveform graph of FIG. 5A. The delay times d2 and d3 are calculated. For example, the controller 30 accurately calculates both the delay time d2 and d3 of the original data O2 and O3 and the superimposed waveform data by using a multi-source TDE technique such as a cross correlation algorithm. .
여기서, 지연 시간(d2, d3) 및 이동점(M)의 좌표(x, y)는 하기와 같이 정의된다.Here, the delay times d2 and d3 and the coordinates x and y of the moving point M are defined as follows.
수학식 1
Figure PCTKR2014009739-appb-M000001
Equation 1
Figure PCTKR2014009739-appb-M000001
Figure PCTKR2014009739-appb-I000001
Figure PCTKR2014009739-appb-I000001
이때, 함수 f1, f2는 제1 마이크(25a)의 위치(x, y)에 따라 경과되는 소리의 지연 시간을 계산하는 함수이다. 지연 시간(d2, d3)이 알려지면, 2차 연립 방정식을 통해 이동점(M)의 좌표(x, y)가 산정된다. 제어부(30)는 수학식 1을 이용하여 이동점(M)의 좌표(x, y)를 포함하는 위치 정보를 통신부(28)를 통하여 제1 전기 통신 기기(10)로 송신한다. 제어부(19)는 수신된 위치 정보의 좌표(x, y)를 이용하여, 동작 중이 소프트웨어의 입력값으로 사용한다. In this case, the functions f1 and f2 are functions for calculating the delay time of the sound that passes according to the position (x, y) of the first microphone 25a. When the delay times d2 and d3 are known, the coordinates x and y of the moving point M are calculated through the quadratic simultaneous equations. The control unit 30 transmits the position information including the coordinates (x, y) of the moving point M to the first telecommunication device 10 through the communication unit 28 using Equation 1. The control unit 19 uses the coordinates (x, y) of the received position information to use the input value of the software in operation.
평면에서 끄는 마우스는 어느 이상을 끌게 되면 마우스를 들어 사용자가 계속 조작하기 편한 위치로 옮긴 후 다시 끄는 동작을 계속하게 된다. 평면 마우스를 구현하기 위해서는 제2 전기 통신 기기(20)가 움직일 때 사용자가 바닥(평면)에 접하여 끄는 상태(입력 상태) 또는 바닥으로부터 들어 올려서 공중에서 편리한 위치로 옮기는 상태(이동 상태)인지를 구분해야 한다.If the dragging mouse is dragged more than a plane, the mouse is moved to a position that is convenient for the user to continue to operate, and then dragging again. In order to implement a planar mouse, the second telecommunication device 20 distinguishes whether the user is in contact with the floor (plane) to be dragged (input state) or lifted from the floor to a convenient position in the air (movement state). Should be.
이러한 상태 구분을 위해, 제어부(30)는 제2 전기 통신 기기(20)에 구비된 자기장 센서(26a), 자이로스코프(26b) 및 가속도계(26c) 중에서 적어도 하나 이상의 센서로부터의 감지값을 이용한다. 즉, 제 2 전기 통신 기기(20)가 수평에 가까운 면에 놓여 끌리고 있다면, 가속도계(26c)로부터의 감지값으로부터 판단되는 가속도는 중력의 방향으로 일정할 것이다. 따라서, 제어부(30)는 검출되는 가속도의 변화가 삼차원 공간 상의 임의의 방향이 아닌 어떤 평면에 속하는 방향으로만 지속되면 일반적인 바닥(평면)에 놓인 상태로, 그렇지 않고 임의의 방향으로 가속도가 생기면 들려 공중에서 옮겨지고 있는 상태로 판단할 수 있다. In order to distinguish the states, the controller 30 uses the detected values from at least one sensor among the magnetic field sensor 26a, the gyroscope 26b, and the accelerometer 26c provided in the second telecommunication device 20. In other words, if the second telecommunication device 20 is being dragged on a plane near the horizontal, the acceleration determined from the sensed value from the accelerometer 26c will be constant in the direction of gravity. Therefore, the controller 30 is placed on a general floor (plane) if the change in the detected acceleration is sustained only in a direction belonging to a certain plane rather than any direction in the three-dimensional space, otherwise it is heard if the acceleration occurs in an arbitrary direction. It can be judged as being moved in the air.
또한, 제어부(30)는 제2 전기 통신 기기(20)가 바닥에 닿는 순간 가속도가 급격히 변하는 것도 참조하거나 평면에 놓이거나 끌리면서 생기는 진동이나 소리를 가속도계(26c) 및 제1 및 제2 마이크(25a, 25b)로 검출하여 끌리고 있음을 판단할 수 있다. 즉, 바닥에 닿아 진동과 함께 상대적으로 큰 각 가속도나 선형적 가속도가 생긴 후 가속도가 중력 방향에 일정한 상태를 유지하면 바닥에 닿아 끌리기 시작한 것으로 판단하는 등이다. 이 외에도 바닥쪽을 향한 스피커(24)에서 특정한 소리를 내어 제2 전기 통신 기기(20)가 바닥에 닿으면 이 스피커(24)가 바닥에 막혀 소리의 특성이 달라지는 것으로 바닥에 끌림 여부를 판단할 수도 있다. 이러한 여러 조건을 함께 사용할 수 있다.In addition, the controller 30 may also refer to an abrupt change in acceleration when the second telecommunication device 20 reaches the floor, or may detect vibrations or sounds generated by being placed on a plane or attracted to the accelerometer 26c and the first and second microphones ( 25a, 25b), it can be judged that it is attracted. In other words, after reaching the floor with vibration and having a relatively large angular acceleration or linear acceleration, if the acceleration remains constant in the direction of gravity, it is judged that the ground has started to attract. In addition, when the second telecommunication device 20 makes a specific sound from the speaker 24 facing the floor and touches the floor, the speaker 24 is blocked on the floor, and thus the characteristics of the sound are changed to determine whether the speaker 24 is attracted to the floor. It may be. These different conditions can be used together.
또한, 제2 전기 통신 기기(20)의 입력부(21)에 포함된 터치 스크린을 마우스의 버튼 기능으로 사용하여 사용자가 손가락으로 터치 스크린을 클릭하거나 터치스크린을 누른채 제2 전기 통신 기기(20)을 끌다가 터치스크린 누름을 해제하는 등의 입력을 받아 기존의 마우스 버튼 클릭, drag&drop 기능을 구현할 수 있다. 제어부(30)는 터치 스크린인 입력부(21)로부터의 입력값도 통신부(28)를 통하여, 제1 전기 통신 기기(10)로 전송하고, 제어부(19)는 수신된 입력값과 위치 정보를 소프트웨어의 입력값으로 사용한다. 또한, 터치 스크린을 손가락으로 긁거나(swipe) 멀티 터치 기능을 사용하여 여러 개의 손가락으로 클릭하거나 긁는 등의 입력을 참조하여 다양한 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다. In addition, by using the touch screen included in the input unit 21 of the second telecommunication device 20 as a button function of a mouse, a user clicks the touch screen with a finger or presses the touch screen to hold the second telecommunication device 20. It is possible to implement the existing mouse button click and drag & drop functions by receiving input such as releasing the touch screen and releasing the touch screen. The control unit 30 also transmits an input value from the input unit 21, which is a touch screen, to the first telecommunication device 10 through the communication unit 28, and the control unit 19 transmits the received input value and position information to the software. Use as input value of. In addition, various user interfaces may be provided by referring to an input such as swiping a touch screen with a finger or using a multi-touch function to click or scrape with multiple fingers.
도 6은 도 1의 위치 추적 시스템의 제3 실시예이고, 도 7은 도 6의 제3 실시예에서 처리되는 신호그래프들이다. FIG. 6 is a third embodiment of the position tracking system of FIG. 1, and FIG. 7 is signal graphs processed in the third embodiment of FIG.
제3 실시예는 제 1 전기 통신 기기(10)에 해당하는 스마트 TV가 근접한 제 2 전기 통신 기기(20)인 스마트폰의 공간상의 위치(C1(0,0,0))와 (C2(x,y,z))을 측정하여 이를 제1 전기 통신 기기(10)에서 동작 중인 소프트웨어의 입력으로 사용되는 것이다. 이에 의해, 표시부(12)에 이미지의 형태로 출력되는 소프트웨어의 3차원 마우스 커서(18a)의 위치와 방향을 직관적으로 바꿔 다양한 소프트웨어 객체(18b)를 조작할 수 있으며, 제 1 전기 통신 기기(10)가 제1 및 제2 스피커(14a, 14b)를 통해 획득된 입력 파형 데이터들에 따라 결정된다. 제 1 전기 통신 기기(10)에 대한 제 2 전기 통신 기기(20)의 위치를 추적하기 위해 제 1 및 2 전기 통신 기기(10, 20)가 소리를 주고 받으면서, 소리가 검출된 지연시간 측정(TDE)을 통해 거리(D1-D4)를 측정한다. 즉, 제 1 전기 통신 기기(10)가 구비한 2개의 제1 및 제2 스피커(14a, 14b)를 통하여 소리를 발생시켜 근접한 제 2 전기 통신 기기(20)의 2개의 제1 및 제2 마이크(25a, 25b)가 이 소리를 언제 검출하는지를 제어부(30)가 산정한다. 제1 스피커(14a)에서 발생한 소리가 제1 및 제2 마이크(25a, 25b)에 도달하는데 걸리는 지연 시간은 제1 스피커(14a)와 제1 및 제2 마이크 쌍(25a, 25b)의 거리(D1, D3)에 의해 결정된다. 제 2 전기 통신 기기(20)는 마이크 배열에 쓰이던 종래의 TDE 알고리즘을 그대로 두 개의 제1 및 제2 마이크(25a, 25b)에서 검출되는 소리의 시계열 데이터에 적용하여 하나의 소리 신호원인 제1 스피커로(14a)부터 온 동일한 소리가 제1 및 제2 마이크(25a, 25b) 각각에 어느 정도의 시차를 두고 획득되는를 산정할 수 있다. 이와 동일하게, 제2 스피커(14b)에서 발생한 소리가 제1 및 제2 마이크(25a, 25b)에 도달하는데 걸리는 지연 시간 역시 제2 스피커(14b)와 제1 및 제2 마이크(25a, 25b) 쌍의 거리(D2, D4)에 의해 결정된다. 제 2 전기 통신 기기(20)는 마이크 배열에 쓰이던 종래의 TDE 알고리즘을 그대로 두 개의 제1 및 제2 마이크(25a, 25b)에서 검출되는 소리의 시계열 데이터에 적용하여 하나의 소리 신호원인 제2 스피커(14b)로부터 온 동일한 소리가 제1 및 제2 마이크(25a, 25b) 각각에 어떤 시차로 잡히는지를 산정할 수 있다. 특히, 신호원이 제1 및 제2 스피커(14a, 14b) 두개이므로 종래의 다중 소리 신호원(multi-source)에 대한 TDE를 사용하는 것이 바람직하다.In the third embodiment, the smart TV corresponding to the first telecommunication device 10 is located in the spaces C1 (0,0,0) of the smart phone, which is the second telecommunication device 20 adjacent thereto, and (C2 (x). , y, z)) is used as an input of software operating in the first telecommunication device 10. This makes it possible to intuitively change the position and orientation of the three-dimensional mouse cursor 18a of the software output to the display unit 12 in the form of an image, and operate the various software objects 18b. ) Is determined according to the input waveform data obtained through the first and second speakers 14a and 14b. As the first and second telecommunication devices 10 and 20 transmit and receive sound to track the position of the second telecommunication device 20 with respect to the first telecommunication device 10, a delay time measurement in which sound is detected ( TDE) to measure the distance (D1-D4). That is, two first and second microphones of the adjacent second telecommunication device 20 are generated by generating sound through the two first and second speakers 14a and 14b included in the first telecommunication device 10. The control unit 30 calculates when the sounds 25a and 25b detect this sound. The delay time for the sound generated by the first speaker 14a to reach the first and second microphones 25a and 25b is determined by the distance (the distance between the first speaker 14a and the first and second microphone pairs 25a and 25b). D1, D3). The second telecommunication device 20 applies the conventional TDE algorithm used for the microphone array to the time series data of the sound detected by the two first and second microphones 25a and 25b as it is, the first speaker as one sound signal source. It is possible to calculate that the same sound from the furnace 14a is obtained with some time difference in each of the first and second microphones 25a and 25b. Similarly, the delay time for the sound generated by the second speaker 14b to reach the first and second microphones 25a and 25b is also the second speaker 14b and the first and second microphones 25a and 25b. Determined by the distance (D2, D4) of the pair. The second telecommunication device 20 applies the conventional TDE algorithm used for the microphone arrangement to the time series data of the sound detected by the two first and second microphones 25a and 25b, as a second speaker as one sound signal source. It is possible to calculate what time difference the same sound from 14b is caught in each of the first and second microphones 25a and 25b. In particular, since the signal sources are two first and second speakers 14a and 14b, it is preferable to use a TDE for a conventional multi-source signal source.
제1 및 제2 스피커(14a, 14b)에서 발생하는 소리는 중첩되어도 서로 구분될 수 있도록 서로 다른 초음파와 믹싱하거나 서로 시간적으로 교차하면서 발생되게 하는 등의 인위적인 가공을 할 수 있다. 전술한 대로 제 2 전기 통신 기기(20)는 두개의 제1 및 제2 마이크(25a, 25b)에 들어오는 소리의 데이터만을 서로 비교하여 제1 및 제2 스피커(14a, 14b) 두개의 다중 소리 신호원에 대한 TDE를 수행할 수 있다. 이때, 제 1 전기 통신 기기(10)가 자신의 제1 및 제2 스피커(14a, 14b)에서 발생되는 소리에 대한 원본 데이터(O2, O3)를 통신부(16)을 통해 제 2 전기 통신 기기(20)에 전달하고, 제 2 전기 통신 기기(20)는 발생한 소리에 대한 정확한 원본 데이터(O2, O3)를 기반으로 제1 및 제2 마이크(25a, 25b) 각각으로부터 두 소리가 중첩되어 검출되는 파형에 대해 TDE를 수행하면 기존의 마이크에 검출된 파형만을 사용하는 방법보다 훨씬 정확하게 지연 시간들 및 그에 따른 거리(D1~D4)를 산정할 수 있다. Sounds generated by the first and second speakers 14a and 14b may be artificially processed such that they are generated while mixing with each other or intersecting with each other so that they can be distinguished from each other even if they overlap. As described above, the second telecommunication device 20 compares only the data of the sound coming into the two first and second microphones 25a and 25b with each other to compare the two multi-sound signals of the first and second speakers 14a and 14b. You can perform a TDE on a circle. At this time, the first telecommunication device 10 transmits the original data O2 and O3 of the sound generated from its first and second speakers 14a and 14b through the communication unit 16 to the second telecommunication device ( 20), the second telecommunication device 20 is detected by overlapping two sounds from each of the first and second microphones (25a, 25b) based on the correct original data (O2, O3) for the generated sound. Performing a TDE on a waveform can estimate delay times and distances D1 through D4 much more accurately than using only the waveform detected by a conventional microphone.
제 1 전기 통신 기기(10)에 고정되어 제 1 전기 통신 기기(10)의 위치와 방향각에 의해 공간상에 정해지는 X, Y, Z축의 C1 좌표계와 제 2 전기 통신 기기(20)에 고정되어 움직이는 C2 좌표계(X’, Y’, Z’축)를 고려할 때, C2 좌표계의 원점이 C1 좌표계의 어떤 좌표(x, y, z)에 위치하고, C1 좌표계와 3차원적으로 어떤 방향각(roll, yaw, pitch)을 향하고 있는지를 측정하여, 이 C2 좌표계의 위치와 방향각에 따라 제 1 전기 통신 기기(10)의 소프트웨어 상태를 바꿀 수 있다. 특히, 3차원 커서(18a)를 제2 전기 통신 기기(20)의 위치와 방향과 일치하도록 구동하여 표시부(12)에 표시된 소프트웨어 객체(18a)를 사용자게 조작하게 하는 등의 응용에 사용한다. 이를 위한 구현의 일례로, 제 1 전기 통신 기기(10)의 제1 스피커(14a) 위치를 C1 좌표계의 원점으로 하고, 제1 스피커(14a)에서 제2 스피커(14b)로 가는 방향을 x축으로 하고, y축은 제 1 전기 통신 기기(10)의 평면 위에 오도록 C1 좌표계를 정하면 스피커(14a, 14b)의 위치들을 수학식 2와 같이 정의할 수 있다. Fixed to the first telecommunication device 10 and fixed to the C1 coordinate system of the X, Y, Z axes and the second telecommunication device 20 defined in space by the position and orientation angle of the first telecommunication device 10. Considering the moving C2 coordinate system (X ', Y', Z 'axes), the origin of the C2 coordinate system is located at a certain coordinate (x, y, z) of the C1 coordinate system, roll, yaw, and pitch), the software state of the first telecommunication device 10 can be changed in accordance with the position and orientation angle of the C2 coordinate system. In particular, the three-dimensional cursor 18a is driven to coincide with the position and orientation of the second telecommunication device 20 to be used for applications such as allowing the user to manipulate the software object 18a displayed on the display unit 12. As an example of an implementation for this purpose, the position of the first speaker 14a of the first telecommunication device 10 is the origin of the C1 coordinate system, and the x-axis is a direction from the first speaker 14a to the second speaker 14b. If the y-axis defines the C1 coordinate system to be on the plane of the first telecommunication device 10, the positions of the speakers 14a and 14b may be defined as in Equation 2.
수학식 2
Figure PCTKR2014009739-appb-M000002
Equation 2
Figure PCTKR2014009739-appb-M000002
Figure PCTKR2014009739-appb-I000002
Figure PCTKR2014009739-appb-I000002
Figure PCTKR2014009739-appb-I000003
Figure PCTKR2014009739-appb-I000003
위와 같이, 제2 스피커(14b)는 y축으로 y_(14b)만큼 제1 스피커(14a)로부터 이격된 것이다. C1 좌표계 상에서의 제 2 전기 통신 기기(20)의 2개의 제1 및 제2 마이크(25a, 25b)의 위치 좌표 position_(25a)=(x_(25a), y_(25a), z_(25a))와 position_(25b)=(x_(25b), y_(25b), z_(25b))는 제 2 전기 통신 기기(20) 또는 동등하게 C2 좌표계가 C1 좌표계 상에서 어떤 3차원 위치(x, y, z)와 3차원 방향각(roll, yaw, pitch)을 이루는가에 의해 함수 F_(25a), F_(25b)로 기술할 수 있다. 이때, C2 좌표계의 Y’축이 (25a)와 (25b)를 지나가도록 설정하면, 제2 전기 통신 기기(20)이 Y’를 축으로 회전하는 yaw 성분은 (25a)와 (25b)의 3차원 상 좌표를 변화시키지 않으므로, yaw 성분은 무시된다. 그 결과는 하기의 수학식 3으로 산정된다As described above, the second speaker 14b is spaced apart from the first speaker 14a by y_14b along the y axis. Position coordinates of the two first and second microphones 25a and 25b of the second telecommunication device 20 on the C1 coordinate system position_25a = (x_ (25a), y_ (25a), z_ (25a)) And position_ (25b) = (x_ (25b), y_ (25b), z_ (25b)) is the second telecommunication device 20 or equivalently any three-dimensional position (x, y, z in which the C2 coordinate system is on the C1 coordinate system. ) And the three-dimensional direction angle (roll, yaw, pitch) can be described by the functions F_ (25a) and F_ (25b). At this time, if the Y 'axis of the C2 coordinate system is set to pass through (25a) and (25b), the yaw component in which the second telecommunication device 20 rotates Y' along the axis is 3 of (25a) and (25b). The yaw component is ignored because it does not change the coordinates in the dimension. The result is calculated by the following equation (3).
수학식 3
Figure PCTKR2014009739-appb-M000003
Equation 3
Figure PCTKR2014009739-appb-M000003
Figure PCTKR2014009739-appb-I000004
Figure PCTKR2014009739-appb-I000004
이는 5 자유도( = 5 변수: x, y, z, roll, pitch )의 방정식으로, 제1 및 제2 마이크(25a, 25b)의 위치와 관련한 적어도 5개 이상의 서로 독립적인 기하학적 양이 실측되어야 x, y, z, roll, pitch 등 5개의 변수를 구할 수 있다. 도 6의 구성에서는 제 1 전기 통신 기기(10)의 2개의 제1 및 제2 스피커(14a, 14b)에서 발생된 소리들을 제 2 전기 통신 기기(20)의 2개의 제1 및 제 2마이크(25a, 25b)가 검출하는 2x2=4개의 시점 t0, t1, t2, t3를 제 2 전기 통신 기기(20)의 시계로부터 구할 수 있다. 시점 t0, t1, t2, t3는 상기 2개의 제1 및 제2 스피커(14a, 14b)와 2개의 제1 및 제2 마이크(25a, 25b) 쌍에 의해 결정되는 거리 D1, D2, D3, D4에 의해 결정된다. 제 1 및 제 2 전기 통신 기기(10, 20)의 시계들이 서로 동기화 되어 있다면, 제 1 전기 통신 기기(10)의 시계로부터 소리가 발생된 시점과 제 2 전기 통신 기기(20)의 시계로부터 소리가 검출된 시점을 서로 빼서 D1, D2, D3, D4 등 4개의 거리를 구할 수 있다. 그러나 제 1 및 제 2 전기 통신 기기(10, 20)의 시계들이 동기화 되지 않은 일반적인 경우에는 4개의 시점들의 차이만 측정 가능하므로 t1-t0, t2-t0, t3-t0와 같은 3개의 측정값들 간 차이가 기하학적으로 의미가 있으며, 이들은 상기 수학식 2와 수학식 3의 Position_(25a), Position_(25b), Position_(14a), Position_(14b)의 조합을 더하고 뺀 식이 된다. 즉, 수학식 1 및 2로부터 수학식 4가 결정된다.It is an equation of 5 degrees of freedom (= 5 variables: x, y, z, roll, pitch), in which at least five independent geometric quantities with respect to the position of the first and second microphones 25a, 25b must be measured. Five variables can be obtained: x, y, z, roll, and pitch. In the configuration of FIG. 6, sounds generated by the two first and second speakers 14a and 14b of the first telecommunication device 10 may be divided into two first and second microphones of the second telecommunication device 20. 2x2 = 4 time points t0, t1, t2, t3 detected by 25a, 25b) can be calculated | required from the clock of the 2nd telecommunication device 20. FIG. The time points t0, t1, t2, t3 are the distances D1, D2, D3, D4 determined by the two first and second speakers 14a, 14b and the two first and second microphones 25a, 25b pairs. Determined by If the clocks of the first and second telecommunication devices 10 and 20 are synchronized with each other, the time when the sound is generated from the clock of the first telecommunication device 10 and the sound from the clock of the second telecommunication device 20. Four distances, such as D1, D2, D3, and D4, can be obtained by subtracting from each other. However, in the general case where the clocks of the first and second telecommunication devices 10 and 20 are not synchronized, only three measurement values such as t1-t0, t2-t0, and t3-t0 can be measured since only the difference between four viewpoints can be measured. The difference between them is geometrically significant, and these are equations added and subtracted from the combination of Position_ (25a), Position_ (25b), Position_ (14a) and Position_ (14b) of Equations 2 and 3 above. That is, equation (4) is determined from equations (1) and (2).
수학식 4
Figure PCTKR2014009739-appb-M000004
Equation 4
Figure PCTKR2014009739-appb-M000004
Figure PCTKR2014009739-appb-I000005
Figure PCTKR2014009739-appb-I000005
Figure PCTKR2014009739-appb-I000006
Figure PCTKR2014009739-appb-I000006
만일 제 2 전기 통신 기기(20)가 자기장 센서와 가속도계, 자이로스코프 등 방향각의 절대값을 측정할 수 있는 센서들을 구비하는 장치라면 이러한 센서들로부터 각도에 관련된 변량인 roll, pitch의 값을 알 수 있고, 이를 통해 수학식 5는 하기와 같다:If the second telecommunication device 20 is a device having a magnetic field sensor, an accelerometer, a gyroscope and other sensors capable of measuring the absolute value of the direction angle, the values of the roll and pitch, which are variables related to the angle, are obtained from these sensors. Whereby Equation 5 is as follows:
수학식 5
Figure PCTKR2014009739-appb-M000005
Equation 5
Figure PCTKR2014009739-appb-M000005
Figure PCTKR2014009739-appb-I000007
Figure PCTKR2014009739-appb-I000007
Figure PCTKR2014009739-appb-I000008
Figure PCTKR2014009739-appb-I000008
이는 3개 자유도의 변량 x, y, z에 관련한 3개의 제약 조건으로 비선형 최적화나 방정식의 해를 구하는 수치해석적인 방법을 통해 x, y, z를 구할 수 있다. 이렇게 x, y, z를 구하고 제2 전기 통신 기기(20)의 센서(26a~26c)로부터 roll, pitch를 구하면, 제 2 전기 통신 기기(20)의 제 1 전기 통신 기기(10)로부터의 상대적인 위치와 각도를 모두 측정할 수 있게 되며, 이를 통해 자유도 5인 제 2 전기 통신 기기(20)의 위치와 각도를 제 2 전기 통신 기기(20)가 인지하여 제 1 전기 통신 기기(10)로 wifi 통신 수단 등으로 전달하여 포인팅 장치 입력값으로 사용할 수 있다. 5자유도의 공간상에서 자유롭게 움직이는 강체에 관련한 입력이 가능하므로, 마우스, 조이스틱, 3차원 마우스, 스포츠 게임을 위한 게임 콘트롤러 등 다양한 포인팅 장치의 구현이 가능하다. The three constraints related to the three degrees of freedom, x, y, and z, can be used to find x, y, and z through nonlinear optimization or numerical methods of solving equations. When x, y, and z are obtained and roll and pitch are obtained from the sensors 26a to 26c of the second telecommunication device 20, the relative from the first telecommunication device 10 of the second telecommunication device 20 is obtained. Both the position and the angle can be measured, through which the second telecommunication device 20 recognizes the position and the angle of the second telecommunication device 20 having 5 degrees of freedom. It can be used as a pointing device input by passing it to the wifi communication means. Since input related to a rigid body moving freely in a space of five degrees of freedom is possible, various pointing devices such as a mouse, a joystick, a three-dimensional mouse, and a game controller for a sports game can be implemented.
제 1 및 제2 전기 통신 기기(10, 20)는 wifi, wifi direct, Bluetooth 등 데이터를 주고받는 네트워크로 연결되어 소리의 시점이나 방향각에 관한 정보를 공유하여 전술한 위치와 각도를 구하고 포인팅 장치 입력으로 변환하는 알고리즘을 수행할 수 있으며, 이러한 알고리즘은 제1 및 제2 전기 통신 기기(10, 20) 또는 제 3의 위치에서 분산되어 수행 될 수 있다. The first and second telecommunication devices 10 and 20 are connected to a network for transmitting and receiving data such as wifi, wifi direct, and Bluetooth, and share information about a viewpoint or direction angle of a sound to obtain the above-described position and angle, and a pointing device. Algorithms for converting to input may be performed, and such algorithms may be distributed and performed in the first and second telecommunication devices 10 and 20 or in third locations.
대부분의 현존하는 PC는 스테레오 스피커 출력을 내장하며, 현존 스마트폰은 가속도계, 자기장 센서, 콤파스, 자이로스코프를 내장하고 있고, 잡음 제거(noise cancelling) 또는 통화/비디오 촬영 전환용으로 2개 이상의 마이크를 내장하므로 도 2는 하드웨어의 추가 없이 범용의 컴퓨터와 스마트폰으로 구축될 수 있다. 또한 제 2 전기 통신 기기(20)는 하나가 아닌 여러 대가 될 수 있으며, 소리는 거리에 따라 크게 감쇠되지 않으므로 넓은 공간에서의 측정이 가능하여 여러 사용자가 대형 스크린과 고출력 스피커를 구비한 제 1 전기 통신 기기(10)를 공유하여 게임을 즐기는 형태 등 다양하게 구현될 수도 있다.Most existing PCs have built-in stereo speaker output, while existing smartphones have accelerometers, magnetic field sensors, compasses, gyroscopes, and two or more microphones for noise canceling or call / video recording switching. Since built-in, Figure 2 can be built as a general-purpose computer and smartphone without the addition of hardware. In addition, the second telecommunication device 20 may be several instead of one, and since the sound is not greatly attenuated according to the distance, the second telecommunication device 20 may be measured in a large space so that a plurality of users may have a first electric device having a large screen and a high output speaker. The communication device 10 may be shared in various ways such as playing a game.
또한, 제어부(30)는 입력부(21)로부터의 입력도 함께 제1 전기 통신 기기(10)로 전송하고, 제어부(19)를 수신된 입력도 소프프웨어의 입력값으로 이용한다. 예를 들면, 본 발명은 사용자의 손에 쥐어진 제2 전기 통신 기기(20)에 이미 구비된 터치스크린(입력부(21))의 다양한 위치를 사용자가 손가락으로 누르고 끄는 제스쳐를 동시에 입력 받아, 소프트웨어 설치만으로 더욱 편하고 직관적인 입력을 가능하게 한다. 예를 들어 응용 소프트웨어의 상태에 따라 제2 전기 통신 기기(20)의 표시부(22)에 표시되는 버튼 등 조작 장치의 형상이나 종류를 바꾸는 것도 가능하다. In addition, the control unit 30 also transmits the input from the input unit 21 to the first telecommunication device 10, and uses the control unit 19 as the input value of the software. For example, the present invention simultaneously receives a gesture of pressing and dragging a user's finger with various positions of a touch screen (input unit 21) that is already provided in the second telecommunication device 20 held in a user's hand. The installation allows for more convenient and intuitive input. For example, it is also possible to change the shape and type of the operating device such as a button displayed on the display unit 22 of the second telecommunication device 20 in accordance with the state of the application software.
제 1 전기 통신 기기(10)에서 수행되는 게임의 내용에 따라 제 1 전기 통신 기기(10)의 제어부(19)가 진동 명령을 제 2 전기 통신 기기(20)로 통신부(16)를 통하여 전송하고, 제어부(30)는 통신부(28)를 통하여 진동 명령을 수신하여, 진동부(27)를 구동시켜 진동 동작이 수행되도록 하여, force feedback을 사용자에게 줄 수 있다. 이러한 진동 명령 이외에도, 제 2 전기 통신 기기(20)에 구비된 스피커(24)를 구동하거나 표시부(22)의 밝기나 색상을 바꾸는 등의 명령이 가능하여, 제 2 전기 통신 기기(20)를 통해 제 1 전기 통신 기기(10)에서 수행되는 소프트웨어의 상태에 맞는 다양한 feedback을 사용자에게 제공할 수 있다.The control unit 19 of the first telecommunication device 10 transmits a vibration command to the second telecommunication device 20 through the communication unit 16 according to the content of the game played by the first telecommunication device 10. The controller 30 may receive the vibration command through the communication unit 28, drive the vibration unit 27 to perform the vibration operation, and give force feedback to the user. In addition to the vibration command, a command such as driving the speaker 24 included in the second telecommunication device 20 or changing the brightness or color of the display unit 22 may be performed. Various feedbacks may be provided to a user according to a state of software performed in the first telecommunication device 10.
제1 전기 통신 기기(10)는 제2 전기 통신 기기(20)를 사용자 입력 장치로서 인식하고 상술된 제어 과정을 수행하는 소프트웨어가 설치되며, 제어부(19)는 이 소프트웨어를 구동시켜 동작시킨다. 제2 전기 통신 기기(20)는 사용자 입력 장치로서 사용되며, 위치 정보를 제1 전기 통신 기기(10)로 전송하는 등의 상술된 제어 과정을 수행하는 소프트웨어가 설치되며, 제어부(30)는 이 소프트웨어를 구동시켜 동작한다. The first telecommunication device 10 is installed with software that recognizes the second telecommunication device 20 as a user input device and performs the above-described control process, and the control unit 19 operates the software to operate it. The second telecommunication device 20 is used as a user input device, and software for performing the above-described control process, such as transmitting location information to the first telecommunication device 10, is installed, and the control unit 30 provides It works by running software.
상술된 도 2, 4 및 6에서는 제1 전기 통신 기기(10)가 고정된 상태이고 제2 전기 통신 기기(20)가 이동하는 상태인 것으로 예시되고 있으나, 제1 전기 통신 기기(10)가 이동하는 상태이고 제2 전기 통신 기기(20)가 고정된 상태인 경우도 가능하다. 또한, 적어도 두 개의 전기 통신 기기 및 전기 통신 기기가 각각 이동하는 상태인 경우도 가능하다. 2, 4, and 6 described above, the first telecommunication device 10 is fixed and the second telecommunication device 20 is moved, but the first telecommunication device 10 is moved. It is also possible when the second telecommunication device 20 is in a fixed state. It is also possible that at least two telecommunication devices and telecommunication devices are in a moving state, respectively.
또한, 제2 전기 통신 기기(20)의 제어부(30)는 위치 정보를 산정하고, 산정된 위치 정보를 이용하여, 현재 동작 중인 소프트웨어의 상태 및 제어를 위한 입력값으로 제1 전기 통신 기기(10)와 동일하게 사용할 수도 있다. 특히, 이 경우, 제1 전기 통신 기기(10)는 도 1에 도시된 복잡한 구성을 대신하여, 단순하게 적어도 하나 이상의 음원 데이터에 따른 소리만을 출력하는 장치만으로도 구성될 수도 있다. 또한, 제어부(30)는 위치 정보에 따른 소프트웨어의 상태 및 제어 변경 사항을 제1 전기 통신 기기(10)로 전송하고, 제어부(19)는 수신된 제2 전기 통신 기기(20)의 소프트웨어의 상태 및 제어 변경 사항을 현재 동작 중인 소프트웨어의 상태 및 제어를 위한 입력값으로 사용할 수도 있다.In addition, the control unit 30 of the second telecommunication device 20 calculates the location information and uses the calculated location information as an input value for the state and control of the currently operating software. You can also use the same as). In particular, in this case, the first telecommunication device 10 may be configured by only a device for simply outputting sound according to at least one or more sound source data instead of the complicated configuration shown in FIG. 1. In addition, the control unit 30 transmits the state and control changes of the software according to the location information to the first telecommunication device 10, and the control unit 19 receives the state of the software of the received second telecommunication device 20. And control changes can also be used as inputs to the status and control of the software currently running.
본 발명에서 논의된 위치 추적 시스템이 수행하는 소리 지연을 이용한 위치 추적 프로세스 또는 위치 정보를 생성하는 프로세스 또는 위치 정보를 수신하여 수신된 위치 정보를 소프트웨어의 입력값으로 사용하는 프로세스, 전기 통신 기기들 간의 시계를 동기화시키는 프로세스 등은 소프트웨어(프로그램) 파일로 저장매체에 저장될 수 있으며, 이 프로그램 파일은 네트워크를 통한 전송에 의해 전기 통신 기기 간에 전송되어, 다양한 전기 통신 기기에 설치되고 동일한 동작이 수행된다. 즉, 위치 추적 시스템에서 구현되는 프로세스들은 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장되는 프로그램으로 제공될 수 있다.A location tracking process using a sound delay performed by the location tracking system discussed in the present invention, a process of generating location information, or a process of receiving location information and using the received location information as an input value of software, between telecommunication devices. The process of synchronizing a clock may be stored in a storage medium as a software (program) file, which is transferred between telecommunication devices by transmission over a network, installed in various telecommunication devices, and the same operation is performed. . That is, the processes implemented in the location tracking system may be provided as a program stored in a computer readable storage medium.
또한, 제1 내지 제3 실시예는 서로 조합되어 수행될 수 있다.In addition, the first to third embodiments may be performed in combination with each other.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. You will understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

Claims (16)

  1. 소리를 발산 또는 출력하는 제1 스피커와;A first speaker for emitting or outputting sound;
    제2 전기 통신 기기와 통신을 수행하는 통신부와; A communication unit for communicating with the second telecommunication device;
    소리의 음원 데이터 및 적어도 하나 이상의 소프트웨어를 저장하는 저장부와; A storage unit which stores sound source data of sound and at least one software;
    제1 스피커를 제어하여 음원 데이터를 소리로 출력시키고, 제2 전기 통신 기기로부터 이 출력된 소리의 지연과 상관되는 제2 전기 통신 기기의 위치 정보를 통신부를 통하여 수신하여, 소프트웨어의 입력값으로 수신된 위치 정보를 이용하는 제어부로 구성된 제1 전기 통신 기기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 시스템.The first speaker is controlled to output sound source data as sound, and the position information of the second telecommunication device correlated with the delay of the output sound from the second telecommunication device is received through the communication unit, and received as an input value of software. Position tracking system comprising a first telecommunication device configured with a control unit for using the location information.
  2. 제1항에 있어서, The method of claim 1,
    제1 전기 통신 기기의 제어부는 출력된 소리의 음원 데이터를 통신부를 통하여 제2 전기 통신 기기로 전송하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 시스템.The control unit of the first telecommunication device transmits the sound source data of the output sound to the second telecommunication device through the communication unit.
  3. 제2항에 있어서, The method of claim 2,
    제2 전기 통신 기기는 소리를 획득하는 제1 마이크와, 제1 전기 통신 기기와 통신을 수행하며, 음원 데이터를 수신하는 통신부와, 음원 데이터를 저장하는 저장부와, 제1 마이크로부터 획득된 제1 입력 파형 데이터와, 수신되거나 기저장된 음원 데이터를 비교하여, 소리의 지연 시간을 검출하고, 검출된 지연 시간을 기준으로 하여 제1 스피커와 제1 마이크 간의 거리를 산정하고, 산정된 거리를 포함하는 위치 정보를 제1 전기 통신 기기로 전송하도록 하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 시스템.The second telecommunication device includes a first microphone for acquiring sound, a communication unit for communicating with the first telecommunication device, receiving sound source data, a storage unit for storing sound source data, and a first microphone obtained from the first microphone. 1 compare the input waveform data with the received or prestored sound source data, detect a delay time of the sound, calculate a distance between the first speaker and the first microphone based on the detected delay time, and include the calculated distance And a control unit for transmitting the position information to the first telecommunication device.
  4. 제3항에 있어서, The method of claim 3,
    제2 전기 통신 기기의 제어부는 수신된 음원 데이터에 포함된 시간 정보를 함께 기준으로 하여 거리를 산정하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 시스템.And a control unit of the second telecommunication device calculates a distance based on time information included in the received sound source data.
  5. 제2항에 있어서, The method of claim 2,
    제1 전기 통신 기기는 제1 스피커와 충분히 이격된 제2 스피커를 구비하고, 서로 상이한 파형을 지닌 제1 및 제2 음원 데이터를 제1 및 제2 스피커를 통하여 각각 제1 및 제2 소리로 출력하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 시스템.The first telecommunication device includes a second speaker sufficiently spaced from the first speaker, and outputs first and second sound source data having different waveforms as first and second sounds through the first and second speakers, respectively. Position tracking system, characterized in that.
  6. 제5항에 있어서, The method of claim 5,
    제2 전기 통신 기기는 제1 및 제2 소리를 획득하는 제1 마이크와, 제1 전기 통신 기기와 통신을 수행하며, 제1 및 제2 음원 데이터를 수신하는 통신부와, 제1 및 제2 음원 데이터를 저장하는 저장부와, 제1 마이크로부터의 제1 및 제2 소리의 혼합 파형 데이터와, 수신되거나 기저장된 제1 및 제2 음원 데이터를 비교하여 제1 및 제2 소리의 제1 및 제2 지연 시간을 검출하고, 검출된 제1 및 제2 지연 시간을 기준으로 하여 제1 스피커와 제1 마이크 간의 제1 거리와, 제1 스피커와 제1 마이크 간의 제2 거리를 산정하고, 산정된 제1 및 제2 거리를 기준으로 하여 제1 전기 통신 기기의 제1 또는 제2 스피커로부터의 2차원 좌표계를 포함하는 위치 정보를 제1 전기 통신 기기로 전송하도록 하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 시스템.The second telecommunication device comprises a first microphone for acquiring first and second sounds, a communication unit for communicating with the first telecommunication device, and receiving first and second sound source data, and a first and second sound source. A storage unit for storing data, mixed waveform data of the first and second sounds from the first microphone, and received or prestored first and second sound source data to compare the first and second sounds of the first and second sounds. Detecting a second delay time, calculating a first distance between the first speaker and the first microphone, and a second distance between the first speaker and the first microphone based on the detected first and second delay times; And a control unit configured to transmit location information including a two-dimensional coordinate system from the first or second speaker of the first telecommunication device to the first telecommunication device based on the first and second distances. Location tracking system.
  7. 제6항에 있어서, The method of claim 6,
    제2 전기 통신 기기는 자기장 센서와, 자이로스코프 및 가속도계 중의 적어도 하나 이상의 센서를 구비하고, 제2 전기 통신 기기의 제어부는 센서로부터의 감지값을 기준으로 하여, 제2 전기 통신 기기가 평면 또는 기하학적 구성이 알려진 곡면에 접하여 움직이는 입력 상태인지 또는 공중에 떠서 이동하는 이동 상태인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 시스템.The second telecommunication device includes a magnetic field sensor and at least one sensor of a gyroscope and an accelerometer, and the control unit of the second telecommunication device is based on a detected value from the sensor so that the second telecommunication device is flat or geometric. A position tracking system, characterized in that it is determined whether the configuration is in the input state moving in contact with a known curved surface or moving state floating in the air.
  8. 제5항에 있어서, The method of claim 5,
    제2 전기 통신 기기는 제1 및 제2 소리를 획득하며, 일정 거리 이상 이격된 는 제1 및 제2 마이크와, 제1 전기 통신 기기와 통신을 수행하며, 제1 및 제2 음원 데이터를 수신하는 통신부와, 제1 및 제2 음원 데이터를 저장하는 저장부와, 제1 마이크로부터의 제1 및 제2 소리의 제1 및 제2 혼합 파형 데이터와, 수신되거나 기저장된 제1 및 제2 음원 데이터를 각각 비교하여 제1 소리의 제1 및 제3 지연 시간과 제2 소리의 제2 및 제4 지연 시간을 검출하고, 검출된 제1 내지 제4 지연 시간을 기준으로 하여 제1 스피커와 제1 마이크 간의 제1 거리와, 제2 스피커와 제1 마이크 간의 제2 거리와, 제1 스피커와 제2 마이크 간의 제 3 거리 및 제2 스피커와 제2 마이크 간의 제 4 거리를 산정하고, 산정된 제1 내지 제4 거리를 기준으로 하여 제1 전기 통신 기기의 제1 또는 제2 스피커로부터의 3차원 좌표계를 포함하는 위치 정보를 제1 전기 통신 기기로 전송하도록 하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 시스템.The second telecommunication device acquires first and second sounds, and communicates with the first and second microphones spaced apart by a predetermined distance, the first telecommunication device, and receives the first and second sound source data. A communication unit, a storage unit storing first and second sound source data, first and second mixed waveform data of first and second sounds from the first microphone, and received or prestored first and second sound sources. Comparing the data, respectively, the first and third delay times of the first sound and the second and fourth delay times of the second sound are detected, and the first speaker and the first speaker are based on the detected first to fourth delay times. Calculate a first distance between one microphone, a second distance between the second speaker and the first microphone, a third distance between the first speaker and the second microphone, and a fourth distance between the second speaker and the second microphone, A first or second speech of the first telecommunication device based on the first to fourth distances That the three-dimensional position information including coordinate system from a control unit to be sent to the first telecommunication device location system according to claim.
  9. 제8항에 있어서, The method of claim 8,
    제2 전기 통신 기기는 자기장 센서와, 자이로스코프 및 가속도계 중의 적어도 하나 이상의 센서를 구비하고, 제2 전기 통신 기기의 제어부는 센서로부터의 감지값을 이용하여, 제2 전기 통신 기기의 각도(roll, pitch)를 산정하여 위치 정보에 포함시키는 것을 특징으로 하는 위치 추적 시스템.The second telecommunication device includes a magnetic field sensor and at least one sensor of a gyroscope and an accelerometer, and the control unit of the second telecommunication device uses a sensed value from the sensor to determine an angle (roll, a position tracking system, comprising calculating the pitch) and including the position in the position information.
  10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 9,
    제1 전기 통신 기기의 시계와 제2 전기 통신 기기의 시계가 동기화된 것을 특징으로 하는 위치 추적 시스템.A location tracking system, characterized in that the clock of the first telecommunication device and the clock of the second telecommunication device are synchronized.
  11. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 9,
    제1 전기 통신 기기의 제어부는 소프트웨어의 상태 및 동작에 대응하는 제어 명령을 제2 전기 통신 기기로 전송하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 시스템.The control unit of the first telecommunication device transmits a control command corresponding to the state and operation of the software to the second telecommunication device.
  12. 제3항, 제6항 및 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 3, 6 and 8,
    제2 전기 통신 기기의 제어부는 산정된 위치 정보를 현재 동작 중인 소프트웨어의 입력값으로 이용하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 시스템.And a control unit of the second telecommunication device uses the calculated position information as an input value of the currently operating software.
  13. 제12항에 있어서, The method of claim 12,
    제2 전기 통신 기기의 제어부는 소프트웨어의 상태 및 동작에 관련된 정보를 제1 전기 통신 기기로 전송하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 시스템.The control unit of the second telecommunication device transmits information related to the state and operation of the software to the first telecommunication device.
  14. 제13항에 있어서, The method of claim 13,
    제1 전기 통신 기기의 제어부는 수신된 소프트웨어의 상태 및 동작에 관련된 정보를 현재 동작 중인 소프트웨어의 입력값으로 이용하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 시스템.And a control unit of the first telecommunication device uses information related to the state and operation of the received software as an input value of the currently operating software.
  15. 소리를 획득하는 제1 마이크와; A first microphone for acquiring sound;
    소리의 음원 데이터 및 적어도 하나 이상의 소프트웨어를 저장하는 저장부와; A storage unit which stores sound source data of sound and at least one software;
    제1 마이크에서 획득된 소리의 입력 파형 데이터와 기저장된 음원 데이터를 비교하여 소리를 발생시킨 외부 장치의 위치 정보를 산정하고, 소프트웨어의 입력값으로 산정된 위치 정보를 이용하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 전기 기기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 시스템.And comparing the input waveform data of the sound acquired from the first microphone with the previously stored sound source data to calculate the position information of the external device generating the sound, and using the position information calculated as the input value of the software. A location tracking system comprising an electrical appliance.
  16. 제15항에 있어서, The method of claim 15,
    전기 기기는 외부 장치와 통신을 수행하는 통신부를 구비하고, 제어부는 위치 정보 또는 소프트웨어의 상태 및 동작에 관련된 정보를 통신부를 통하여 외부 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 위치 추적 시스템.The electrical device includes a communication unit for communicating with an external device, and the control unit transmits the position information or information related to the state and operation of the software to the external device through the communication unit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022156566A1 (en) * 2021-01-25 2022-07-28 华为技术有限公司 Device interaction method, position determining method, electronic device, and chip system

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102382701B1 (en) * 2015-09-02 2022-04-06 삼성전자 주식회사 A User Terminal Device And Method For Recognizing User Location Using Sensor-based Activity Recognition

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040097309A (en) * 2002-04-08 2004-11-17 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Wireless acoustic based pointing device, e.g. computer mouse, for controlling a cursor on a display screen
US20090066647A1 (en) * 2007-09-07 2009-03-12 Apple Inc. Gui applications for use with 3d remote controller
US20100008516A1 (en) * 2008-07-11 2010-01-14 International Business Machines Corporation Method and system for position detection of a sound source
KR20110139077A (en) * 2010-06-20 2011-12-28 오종택 System and method for intelligent location finding using short range communication module, microphones and speaker embedded in the appliance for personal environment service
US20120127831A1 (en) * 2010-11-24 2012-05-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Position determination of devices using stereo audio

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040097309A (en) * 2002-04-08 2004-11-17 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Wireless acoustic based pointing device, e.g. computer mouse, for controlling a cursor on a display screen
US20090066647A1 (en) * 2007-09-07 2009-03-12 Apple Inc. Gui applications for use with 3d remote controller
US20100008516A1 (en) * 2008-07-11 2010-01-14 International Business Machines Corporation Method and system for position detection of a sound source
KR20110139077A (en) * 2010-06-20 2011-12-28 오종택 System and method for intelligent location finding using short range communication module, microphones and speaker embedded in the appliance for personal environment service
US20120127831A1 (en) * 2010-11-24 2012-05-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Position determination of devices using stereo audio

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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