混合移动元件、接口连接方法和装置及用于系统的组合件制造方法及图纸

本发明专利技术涉及混合移动元件、接口连接方法和装置及用于系统的组合件。本发明专利技术的目的尤其在于一种用于装置的混合移动元件，所述装置用于使多个移动元件与计算机系统接口连接，所述混合移动元件包括至少一个定位模块，所述定位模块包括如下部件：‑用于发射允许确定所述定位模块的位置的电磁信号的部件；和，‑用于接收激活信号的部件，并根据所述激活信号的至少一个信息激活所述部件以发射电磁信号；所述混合移动元件的特征在于其还包括：‑与所述定位模决一体连接的惯性测量元件；和‑与所述装置通信的部件，用于传送与惯性测量元件的位移相关的数据。

Hybrid mobile element, interface connection method and device, and assembly for system

The invention relates to a mixed mobile element, an interface connection method and a device, and a combination for a system. The purpose of the invention is especially a device for hybrid mobile element, the device for a plurality of mobile elements connected with the computer system interface, the hybrid mobile element comprises at least one positioning module, a positioning module comprises the following components: for transmitting electromagnetic signals allows to determine the positioning module position the components; and, for receiving the activation signal components, and according to the activation of the signal at least one information to activate the components to transmit electromagnetic signals; characteristics of the hybrid mobile element is the also includes: the positioning module and the inertial measurement unit is integrally connected with the and communication; the components of the apparatus, and the inertial measurement unit for transmitting the displacement related data.

【技术实现步骤摘要】
混合移动元件、接口连接方法和装置及用于系统的组合件
本专利技术涉及通过计算机系统对移动元件的定位，尤其涉及智能地面领域。本专利技术尤其具有在虚拟现实或增强现实领域中的应用。更具体地，本专利技术涉及混合移动元件、用于使多个混合移动元件与计算机系统接口连接的装置和方法。
技术介绍
在多种情况下，对于计算机系统，可能需要检测移动元件的定位(例如位置、定向、高度)，以允许计算机系统相应地进行响应，并允许将这些移动元件作为计算机系统的接口来使用。本专利技术对于例如由人类或甚至机器人用户携带的移动元件的检测是特别有利的。这些用户例如可在游乐场、或建筑物内部位移。而且，这些用户可执行大幅度运动，这尤其对跟踪位置而言施加了特定约束。存在允许连续跟踪大幅度的位移的定位系统。一种解决方案包括使用惯性测量元件，惯性测量元件被定义为允许测量移动元件的运动参数的一组传感器(例如陀螺仪和加速度计、磁力计)。然而，在实践中，由于影响旋转测量和加速度测量的误差(例如偏差、噪音、比例因子、非线性)和在估计例如所考虑的移动元件的速度和位置的时间期间产生偏移的误差，导致运行与理想方程式产生偏差。同样，移动元件经受的撞击可能造成惯性测量元件在测量中的较大误差。因此，这种解决方案本身不适于持续时间超过数分钟甚至数秒的应用，例如虚拟现实和增强现实应用。不经受这种偏差的另一种可能的解决方案是通过差分GPS(英文为DifferentialGlobalPositioningSystem，差分全球定位系统)定位，该方案使用向接收器传送由卫星指示的位置和其已知实际位置之间的偏差的固定参考站网络。接收器因此接收由卫星测量的伪距离和真实伪距离之间的差，并因此可纠正其自己的测量结果。然而，该类型的定位不适于位于建筑物内部的移动元件的定位。而且，差分GPS的精确度为十几厘米数量级，这不足够用于一些应用，尤其是虚拟现实或增强现实。而且，该技术对于可能导致误测位置的金属物体的出现极其敏感。存在尤其通过地面三角测量运行的其它定位技术，例如UWB(英文为UltraWideBand，超宽带)又或iBeacon，允许定位建筑物内部的元件。根据其原理，这些技术被用于装配有信标的移动体的定位，信标能够发射由例如在建筑物内部环境中分布的接收器捕获的数据。这些接收器通过测量信号传播时间来估计信标各自分开的距离，这使得系统能够通过三角测量来计算移动体的位置。这些技术具有需要校准信标的缺点。而且，由三角测量计算的位置精确度为15cm数量级，这对于例如虚拟现实或增强现实的一些应用是不足够的。另外，所使用的三角测量方法不太适于定位多个元件，可快速观察到系统拥塞问题。同样地，这些技术对金属元件(例如带金属结构的隔壁、金属横梁又或金属柜)的出现敏感，由于波的多个路径，所述金属元件显著干扰位置的测量。这些金属元件的出现大大降低最终位置计算的精确度(多于1m的精确度)。在虚拟现实和增强现实的具体应用领域中，存在基于尤其是摄像头的光学部件的定位方案。然而，这些方案需要特定的设施(例如待安置在环境中的LED轨道、常常装配计算部件的用于实时分析图像的多个摄像头、又或允许摄像头计算位置的红外目标点集)且通常成本极高，因此对于大众应用是不现实的。而且，这些解决方案对其中移动元件变换位置的环境、尤其对环境的可视质量特别敏感，可视质量例如通过烟、雾、又或弱亮度而改变。它们还对由物理屏障、典型地由另一移动元件对光学部件的遮掩敏感，并因此不太适于随时间跟踪多个移动元件。
技术实现思路
本专利技术允许解决前面揭示的至少一个问题。因此，本专利技术的目的在于提供一种用于装置的混合移动元件，所述装置用于使多个移动元件与计算机系统接口连接，所述混合移动元件包括至少一个定位模块，所述定位模块包括如下部件：-用于发射允许计算(确定)所述定位模块的位置的电磁信号的部件；和，-用于接收激活信号的部件，并根据所述激活信号的至少一个信息激活所述部件以发射电磁信号；所述混合移动元件的特征在于其还包括：-与所述定位模块一体连接的惯性测量元件；和-与所述装置通信的通信部件，用于传送与惯性测量元件的位移相关的数据。因此，根据本专利技术的混合移动元件允许计算机系统即使在这些移动元件中的一些短暂地处于接口连接装置范围之外(使得其定位模块不能在给定时刻发送信号)时，简单并有效地确定可被用于与该计算机系统交互的大量移动元件的位置。事实上，借助使用与给定的定位模块一体连接的惯性测量元件，虽然其不能发射允许直接计算位置信息的信号，但是仍然可根据在装置可接收由该定位模块发射的信号的时刻计算出的先前位置信息和惯性测量元件的位移数据，来计算该位置信息。由于该类型的计算基于两种类型的数据，即根据从定位模块接收的信号而计算的位置信息和一体连接该模块的惯性测量元件的位移数据，因此该类型的计算被称为混合计算。有利地，可从惯性测量元件的位移数据推导出的位置信息表示混合移动元件的位置，这是由于混合移动元件相对于惯性测量元件是固定的(与惯性测量元件刚性相连)。而且，惯性测量元件和定位模块的组合使用允许避免惯性测量元件的数据偏移现象。根据具体实施方式，混合移动元件的通信部件还被配置用于接收所述定位模块的至少一个位置信息。例如已通过装置根据由定位模块发射的电磁信号计算该位置信息。根据具体实施方式，在混合移动元件处执行位置的混合计算。在本方式中，混合移动元件还包括根据所接收的位置信息和惯性测量元件的位移数据来混合计算所述定位模块的新位置信息的混合计算部件。因此，通信部件还可被配置用于例如向装置传送所述定位模块的所述新位置信息。根据具体实施方式，混合移动元件的通信部件被配置用于接收惯性测量元件的位移数据的校准数据，所述校准数据基于根据由所述定位模块发射的电磁信号计算的位置信息。这些校准数据例如为通过装置根据由定位模块在给定时刻发射的电磁信号计算的位置信息。根据具体实施方式，混合移动元件被配置用于在每次激活所述定位模块时校准惯性测量元件的位移数据。在本方式中，通过装置根据由定位模块发射的电磁信号计算出的各个位置信息被发送至混合移动元件。用于发射信号的部件例如包括一旦被激活就发射电磁场的螺线管，以允许确定混合移动元件的位置和/或定向。在变型中，用于发射信号的部件可包括任何其它电磁场发射部件。混合移动元件还可以包括远程供电部件，用于向定位模块的组件供电。例如，混合移动元件可以包括可通过感应激励的至少一个螺线管。混合移动元件可包括任何其它远程供电部件，例如使用Powercast(Powercast为商标)技术的天线。混合移动元件可包括诸如电池、干电池或电容器之类的能量存储部件。本专利技术的目的还在于一种用于使多个混合移动元件与计算机系统接口连接的装置，所述装置包括检测表面，并且其特征在于所述装置包括如下部件：-用于顺序地激活整合于所述多个混合移动元件的各个混合移动元件的至少一个定位模块的部件，在给定时刻单一定位模块能够被激活；-用于从被激活的所述至少一个定位模块接收至少一个电磁信号的部件；-用于根据所接收的所述至少一个电磁信号来实时计算混合移动元件在与所述检测表面相关联的基准上的至少一个位置信息的部件，所述混合移动元件包括被激活的所述定位模块；-通信部件，用于在所述至少一个定位模块的激活期间在未接收到电磁信号的情本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于装置的混合移动元件(104，105，500，600)，所述装置用于使多个移动元件与计算机系统接口连接，所述混合移动元件包括至少一个定位模块(501)，所述定位模块(501)包括如下部件：‑用于发射允许计算所述定位模块的位置的电磁信号的部件(606)；和，‑用于接收激活信号的部件(602)，并根据所述激活信号的至少一个信息激活所述部件以发射电磁信号；所述混合移动元件(104，105，500，600)的特征在于还包括：‑与所述定位模块一体连接的惯性测量元件(502，607)；和‑与所述装置通信的通信部件(503，608)，用于传送与惯性测量元件的位移相关的数据。

【技术特征摘要】
2015.12.24 FR 15633521.一种用于装置的混合移动元件(104，105，500，600)，所述装置用于使多个移动元件与计算机系统接口连接，所述混合移动元件包括至少一个定位模块(501)，所述定位模块(501)包括如下部件：-用于发射允许计算所述定位模块的位置的电磁信号的部件(606)；和，-用于接收激活信号的部件(602)，并根据所述激活信号的至少一个信息激活所述部件以发射电磁信号；所述混合移动元件(104，105，500，600)的特征在于还包括：-与所述定位模块一体连接的惯性测量元件(502，607)；和-与所述装置通信的通信部件(503，608)，用于传送与惯性测量元件的位移相关的数据。2.根据权利要求1所述的混合移动元件(104，105，500，600)，其中所述通信部件(503，608)还被配置用于接收所述定位模块(501)的至少一个位置信息。3.根据权利要求2所述的混合移动元件(104，105，500，600)，还包括根据所接收的位置信息和惯性测量元件的位移数据来混合计算所述定位模块(501)的新位置信息的混合计算部件(609)。4.根据权利要求3所述的混合移动元件(104，105，500，600)，其中通信部件(503，608)还被配置用于传送所述定位模块的所述新位置信息。5.根据权利要求1至4其中一项所述的混合移动元件(104，105，500，600)，其中所述通信部件(503，608)被配置用于接收惯性测量元件(502)的位移数据的校准数据，所述校准数据基于根据由所述定位模块发射的电磁信号计算的位置信息。6.根据权利要求1至4其中任意一项所述的混合移动元件(104，105，500，600)，其中混合移动元件被配置用于在每次激活所述定位模块(501)时校准惯性测量元件的位移数据。7.根据权利要求1至6其中任意一项所述的混合移动元件(104，105，500，600)，还包括远程供电部件，用于向所述定位模块的组件供电。8.根据权利要求1至7其中任意一项所述的混合移动元件(104，105，500，600)，还包括能量存储部件。9.一种用于使多个混合移动元件(104，105，500，600)与计算机系统接口连接的装置(101)，所述装置包括检测表面(210)，并且其特征在于所述装置包括如下部件：-用于顺序地激活整合于所述多个混合移动元件的各个混合移动元件的至少一个定位模块的部件(227)，在给定时刻单一定位模块能够被激活；-用于从被激活的所述至少一个定位模块接收至少一个电磁信号的部件(212，213)；-用于根据所接收的所述至少一个电磁信号来实时计算混合移动元件在与所述检测表面相关联的基准上的至少一个位置信息的部件(220，230)，所述混合移动元件包括被激活的所述定位模块；-通信部件(228)，用于在所述至少一个定位模块的激活期间在未接收到电磁信号的情况下，接收与惯性测量元件的位移相关的数据，所述惯性测量元件与被激活的所述至少一个定位模块一体连接；-根据所接收的位移数...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·勒菲弗，L·沙班，C·迪泰伊，
申请(专利权)人：EPAWN公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR