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프로세서에 의해 수행되는, 강체에 부착된 복수의 필드 센서를 자가 교정하는 방법은: 상기 강체에 부착된 제1 종류의 필드 센서를 포함한 제1 센서 그룹과 상이한 제2 종류의 필드 센서를 포함한 제2 센서 그룹에 대해서 M개의 시점에서 측정하여, 필드 센서(each field sensor)별로 M개의 측정치를 획득하는 단계; 및상기 M개의 시점 중 적어도 일부의 시점의 측정치에 기초한 제1 종류의 필드 센서와 제2 종류의 필드 센서의 상관관계를 사용하여 상기 제1 종류의 필드 센서의 센서 프레임과 제2 종류의 필드 센서의 센서 프레임을 교정하는 단계를 포함하되, 상기 복수의 필드 센서는 자기장 센서, 가속도 센서 및 힘 센서 중 서로 다른 필드 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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제1항에 있어서, 상기 제1 종류의 필드 센서의 센서 프레임과 제2 종류의 필드 센서의 센서 프레임을 교정하는 단계는, M개의 시점에서 서로 다른 시점의 쌍을 결정하여 복수의 시점의 쌍에서의 상관관계를 획득하는 단계; 및상기 복수의 시점의 쌍에서의 상관관계에 기초하여 상기 제1 및 제2 종류의 필드 센서 중 어느 하나의 필드 센서로부터 다른 필드 센서로의 상대적 회전행렬을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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제2항에 있어서, 복수의 시점의 쌍에서의 상관관계를 획득하기 위해, M개의 시점에서 4개의 시점을 선택하여 독립적인 3개의 시점의 쌍을 지정하고, 상기 상대적 회전행렬을 계산하는 단계는, 3개의 시점의 쌍에서의 상관관계에 비선형 최적화 알고리즘을 적용하여 상대적 회전행렬의 다수의 해를 계산하는 단계; 및 상기 다수의 해 중 하나의 해를 상기 상대적 회전행렬로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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제2항에 있어서, 복수의 시점의 쌍에서의 상관관계를 획득하기 위해, M개의 시점에서 9개의 시점을 선택하여 독립적인 8개의 시점의 쌍을 지정하고, 상기 상대적 회전행렬을 계산하는 단계는, 8개의 시점의 쌍에서의 상관관계로부터 획득되는 아래의 청구항 4의 수학식를 통해 행렬 T를 계산하는 단계; 및 계산된 행렬 T의 값에 기초하여 상대적 회전행렬의 해를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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제2항에 있어서, 복수의 시점의 쌍에서의 상관관계를 획득하기 위해, M개의 시점에서 17개의 시점을 선택하여 독립적인 16개의 시점의 쌍을 지정하고, 상기 상대적 회전행렬을 계산하는 단계는, 상기 16개의 시점의 쌍에서의 측정치를 아래의 청구항 5의 수학식에 적용하여 상대적 회전행렬과 관련된 변수 M을 계산하는 단계; 및 상기 변수 M에 기초하여 상대적 회전행렬을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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제5항에 있어서, 상기 상대적 회전행렬과 관련된 변수 M을 계산하는 단계는, 16개의 시점의 쌍에서의 상관관계에 비선형 최적화 알고리즘을 적용하여 변수 M의 다수의 해를 계산하는 단계; 및 상기 다수의 해 중 하나의 해를 상기 변수 M으로 결정하는 단계를 포함하고, 상기 변수 M은 아래의 청구항 6의 수학식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 방법
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제2항에 있어서, 상기 제1 종류의 필드 센서의 센서 프레임과 제2 종류의 필드 센서의 센서 프레임을 교정하는 단계는, M개의 시점 중 적어도 일부의 시점 각각에서의 상관관계를 획득하는 단계; 및상기 적어도 일부의 시점 각각에서의 상관관계에 기초하여 상기 제1 및 제2 종류의 필드 센서 중 어느 하나의 필드 센서로부터 다른 필드 센서로의 상대적 회전행렬을 계산하는 단계를 포함하되, 각각의 시점에서의 상관관계는 아래의 청구항 7의 수학식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 방법
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8
제7항에 있어서, 적어도 일부의 시점 각각에서의 상관관계를 획득하기 위해, M개의 시점에서 9개의 시점을 선택하고, 상기 상대적 회전행렬을 계산하는 단계는, 9개의 시점 각각에서의 상관관계으로부터 획득되는 아래의 청구항 8의 수학식을 통해 행렬 T를 계산하는 단계; 및 계산된 행렬 T의 값에 기초하여 상대적 회전행렬의 해를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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제7항에 있어서, 적어도 일부의 시점 각각에서의 상관관계를 획득하기 위해, M개의 시점에서 17개의 시점을 선택하고, 상기 상대적 회전행렬을 계산하는 단계는, 상기 17개의 시점의 쌍에서의 측정치를 아래의 수학식에 적용하여 상대적 회전행렬과 관련된 변수 M을 계산하는 단계; 및 상기 변수 M에 기초하여 상대적 회전행렬을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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제9항에 있어서, 아웃라이어 성분의 측정치를 제거하는 단계를 더 포함하고, 인라이어 성분의 측정치가 측정되는 시점이 상기 상관관계를 획득하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법
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제2항에 있어서, 상기 상대적 회전행렬에 기초한 센서 프레임의 예상치와 실제 측정치 간의 차이가 최소화되도록, 상기 복수의 필드 센서의 센서 프레임의 변수를 업데이트하는 단계를 더 포함하는 방법
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제11항에 있어서, 상기 업데이트될 변수의 새로운 값은 아래의 청구항 12의 수학식을 통해 계산되는 것을 특징으로 하는 방법
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제11항에 있어서, 상기 업데이트될 변수의 새로운 값은 최소 절대값 알고리즘, 매니폴드 최적화 알고리즘(manifold optimization), 구형 매니폴드 최적화(spherical manifold optimization) 알고리즘, 또는 라그랑주 기법(Lagragian method) 알고리즘을 통해 계산되는 것을 특징으로 하는 방법
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제1항에 있어서, 상기 제1 종류의 필드 센서 및 제2 종류의 필드 센서의 조합은 3축 자기장 센서와 3축 가속도 센서, 3축 자기장 센서와 3축 힘 센서, 또는 3축 힘 센서와 3축 가속도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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제1항에 있어서, 각 필드 센서별 센서 프레임을 교정하여 상기 제1 센서 그룹 또는 제2 센서 그룹의 센서 프레임을 계산하는 단계를 더 포함하며, 교정되는 상기 제1 종류의 필드 센서의 센서 프레임 또는 제2 종류의 필드 센서의 센서 프레임은 상기 제1 센서 그룹 또는 제2 센서 그룹의 센서 프레임인 것을 특징으로 하는 방법
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제15항에 있어서, 상기 제1 센서 그룹 또는 제2 센서 그룹이 복수의 3축 필드 센서로 이루어진 경우, 상기 제1 센서 그룹 또는 제2 센서 그룹의 센서 프레임을 계산하는 단계는 해당 센서 그룹 내 각 필드 센서별 센서 프레임을 교정하기 위해 상기 M개의 측정치 중 적어도 일부를 사용하여 각 필드 센서별 교정 변수 A 및 b를 계산하는 단계를 포함하고, 상기 각 필드 센서별 교정 변수 A 및 b를 계산하는 단계는: M개의 측정치 중 적어도 일부에 기초하여 교정 변수 b를 포함한 다수의 내부 변수를 계산하는 단계; M개의 측정치 중 적어도 일부에 기초하여, 회전행렬 R을 포함한 외부 변수를 계산하는 단계; 및 내부 변수와 외부 변수에 기초하여 교정 변수 A를 계산하는 단계를 포함하는 방법
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제16항에 있어서, 상기 다수의 내부 변수를 계산하는 단계는, 상기 M개의 측정치에서 아웃라이어 성분의 측정치를 제거하는 단계;인라이어 성분의 측정치에 기초하여 변수 b를 포함한 내부 변수를 계산하는 단계를 포함하되, 상기 내부 변수는 아래의 청구항 17의 수학식을 만족하는 교정 변수 A의 하위 행렬인 K 또는 P를 포함하고, 상기 내부 변수 K는 정부호 상삼각 형태의 행렬이고, 상기 내부 변수 P는 정부호 대칭 형태의 행렬인 것을 특징으로 방법
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제16항에 있어서, 상기 측정치 중 적어도 일부에 기초하여 외부 변수를 계산하는 단계는, 센서 그룹 내 센서 프레임 간의 상대적인 방향을 계산하기 위해, 센서 그룹에서 센서 쌍을 형성하여 센서 쌍의 상대적 회전행렬을 계산하는 단계; 및센서 그룹 내 개별 센서의 센서 프레임의 절대적인 방향을 각각 계산하기 위해, 필드 센서별 절대적 회전행렬을 계산하는 단계를 포함하되, 상기 절대적 회전행렬은 외부 변수 R인 것을 특징으로 하는 방법
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제15항에 있어서, 상기 제1 센서 그룹 또는 제2 센서 그룹이 Q개의 축(Q는 4 이상의 자연수)을 갖는 필드 센서를 포함한 경우, 상기 제1 센서 그룹 또는 제2 센서 그룹의 센서 프레임을 계산하는 단계는 해당 센서 그룹 내 각 필드 센서별 센서 프레임을 교정하기 위해 상기 M개의 측정치 중 적어도 일부를 사용하여 각 필드 센서별 교정 변수 A 및 b를 계산하는 단계를 포함하고, 상기 각 필드 센서별 교정 변수 A 및 b를 계산하는 단계는: 내부 변수로서 벡터 b를 획득하는 단계; 측정 값으로 이루어진 측정 행렬 Y에 랭크(rank)-4 행렬 분해 알고리즘을 적용하여 행렬 A를 계산하는 단계; 및획득된 변수 A, b를 포함한 센서 프레임에서 방향 벡터의 크기가 지정된 값 c에 최대한 가까워지도록 상기 획득된 변수 A, b의 값을 교정하는 단계를 포함하되, 상기 벡터 b는 임의의 벡터로 지정되고, 상기 값 c는 필드 센서의 방향 벡터의 단위 벡터의 크기 값인 것을 특징으로 하는 방법
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제1항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 따른 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독가능 기록매체
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M개의 시점에서 측정하여 각각 M개의 측정치를 출력하는, 강체에 부착된 제1 종류의 필드 센서 및 상이한 제2 종류의 필드 센서를 포함한 복수의 필드 센서; 및 상기 복수의 필드 센서로부터 각각의 M개의 측정치를 획득하고, 제1 종류의 필드 센서와 제2 종류의 필드 센서의 상관관계를 사용하여 상기 제1 종류의 필드 센서의 센서 프레임과 제2 종류의 필드 센서의 센서 프레임을 교정하도록 구성된, 프로세서를 포함한 컴퓨팅 장치를 포함하되, 상기 복수의 필드 센서는 자기장 센서, 가속도 센서 및 힘 센서 중 서로 다른 필드 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템
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