KR102054712B1 - 가상현실 환경에서의 플레이어의 충돌 사고 방지 장치 - Google Patents

가상현실 환경에서의 플레이어의 충돌 사고 방지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가상현실 환경하에서의 플레이어의 충돌 사고 방지 장치에 관한 것으로서, 벽면과 플레이어 간의 충돌 및 플레이어 상호 간의 충돌을 예방하는 가상현실 환경하에서의 플레이어의 충돌 사고 방지 장치에 관한 것이다. 이를 위해 각 플레이어가 활동할 수 있는 활동한계영역이 설정되도록 자신의 위치좌표를 생성하는 복수의 측위 센서부, 각 플레이어가 소지하거나 착용함으로써 각 플레이어의 모션에 대한 모션 데이터를 생성하며, 각 플레이어의 활동안전영역이 산출되도록 자신의 제1,2 위치좌표를 생성하는 복수의 모션 컨트롤부, 제1,2 위치좌표를 입력받아 플레이어의 활동안전영역 값을 산출하는 플레이어 활동안전영역 산출부, 시간측정용 메시지를 복수의 측위 센서부와 주고받아 기 설정된 조건에 맞는 측위 센서부를 선정하고, 선정된 측위 센서부의 시간측정용 메시지로부터 당해 플레이어와의 거리 값을 각각 산출하고, 산출된 각각의 거리 값 및 선정된 측위 센서부의 위치좌표 값을 통해 플레이어의 현재 위치좌표 값을 산출하는 플레이어 위치좌표 산출부, 복수의 측위 센서부의 위치좌표를 입력받아 활동한계영역을 산출하여 설정하도록 하는 활동한계영역 산출부, 및 플레이어의 활동안전영역 값, 활동한계영역, 및 플레이어의 현재 위치좌표 값을 통해 벽면과 플레이어 간의 충돌 위험성 및 플레이어 상호간의 충돌 위험성을 산출하는 충돌위험성 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 환경에서의 플레이어의 충돌 사고 방지 장치가 개시된다.

Description

가상현실 환경에서의 플레이어의 충돌 사고 방지 장치{Apparatus for preventing player collision accident}
본 발명은 가상현실 환경하에서의 플레이어의 충돌 사고 방지 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 벽면과 플레이어 간의 충돌 및 플레이어 상호 간의 충돌을 예방하는 가상현실 환경하에서의 플레이어의 충돌 사고 방지 장치에 관한 것이다.
다수 인원이 동시에 한정된 공간내에서 가상현실을 통해 게임 또는 시뮬레이션을 수행할 때에 일반적인 가상현실 환경하에서는 정적인 물체와의 충돌 회피를 중시하여 깊이 측정 카메라를 통해 사전 설정된 Playground를 이탈 할 경우 플레이어에게 경고하거나 센서 추적 범위를 이탈하여 추적 손실이 발생하였을 경우 플레이어에게 경고하는 방법등을 사용한다.
한편, 다수의 인원이 가상현실을 이용하여 동일 공간내에서 동시에 플레이 할 때에 정적인 물체와의 충돌 회피는 어느 정도 깊이 측정 카메라를 통해 해결할 수 있으나, 시시각각 움직이는 개별 플레이어들의 동선을 예측하지 못하여 충돌 위험성이 높은 문제점이 있다. 또한, 동적 특성을 가지는 플레이어들을 추적하는데 한계가 있어 추적 손실이 발생하고 이에 따라 플레이어들의 충돌이 예측됨에도 불구하고 위험을 사전에 알려주지 못하는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1659782(발명의 명칭 : 벽면 충돌을 고려한 사용자 시점의 3차원 실내공간정보 제공방법)
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 플레이어 상호간 또는 플레이어와 벽면간의 충돌을 예방하는 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.
그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 본 발명의 목적은, 각 플레이어가 활동할 수 있는 활동한계영역이 설정되도록 자신의 위치좌표를 생성하는 복수의 측위 센서부, 각 플레이어가 소지하거나 착용함으로써 각 플레이어의 모션에 대한 모션 데이터를 생성하며, 각 플레이어의 활동안전영역이 산출되도록 자신의 제1,2 위치좌표를 생성하는 복수의 모션 컨트롤부, 제1,2 위치좌표를 입력받아 플레이어의 활동안전영역 값을 산출하는 플레이어 활동안전영역 산출부, 시간측정용 메시지를 복수의 측위 센서부와 주고받아 기 설정된 조건에 맞는 측위 센서부를 선정하고, 선정된 측위 센서부의 시간측정용 메시지로부터 당해 플레이어와의 거리 값을 각각 산출하고, 산출된 각각의 거리 값 및 선정된 측위 센서부의 위치좌표 값을 통해 플레이어의 현재 위치좌표 값을 산출하는 플레이어 위치좌표 산출부, 복수의 측위 센서부의 위치좌표를 입력받아 활동한계영역을 산출하여 설정하도록 하는 활동한계영역 산출부, 및 플레이어의 활동안전영역 값, 활동한계영역, 및 플레이어의 현재 위치좌표 값을 통해 벽면과 플레이어 간의 충돌 위험성 및 플레이어 상호간의 충돌 위험성을 산출하는 충돌위험성 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 환경에서의 플레이어의 충돌 사고 방지 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 활동한계영역은 건물 내부의 벽면을 기준으로 설정되거나 또는 복수의 측위 센서부의 현재 위치를 기준으로 각각의 측위 센서부끼리 가상의 선으로 연결함으로써 설정된다.
또한, 각 플레이어는 복수의 모션 컨트롤부를 좌측 및 우측에서 소지하거나 착용하며, 플레이어 활동안전영역 산출부는 제1,2 위치좌표 값을 기초로 플레이어의 활동안전영역을 가상의 원으로 산출 및 표시한다.
또한, 플레이어 위치좌표 산출부는 다음의 수학식 2와 수학식 3에 의해 플레이어의 현재 위치좌표를 산출한다.
또한, 충돌위험성 산출부는 벽면과 플레이어 간의 충돌 위험성을 산출하는 벽면 충돌위험성 산출부, 및 플레이어 상호간의 충돌 위험성을 산출하는 플레이어 상호간 충돌위험성 산출부를 포함한다.
또한, 벽면 충돌위험성 산출부는 모든 플레이어에 대해 충돌 가능한 벽면을 1차적으로 탐색하고, 1차 탐색에 따라 도출된 충돌 가능한 벽면을 대상으로 2차적으로 충돌 위험성을 산출하며, 플레이어와 플레이어를 기준으로 선택된 복수의 측위센서를 기준으로 설정된 가상의 삼각형의 내각 중 측위센서와 관련된 내각이 예각인 경우 충돌 가능한 벽면으로 탐색한다.
또한, 벽면 충돌위험성 산출부는 충돌 가능한 벽면을 대상으로 다음의 수학식 5에 의해 충돌 위험성을 산출하고, r>c인 벽면이 있을 때 충돌위험성이 있다고 판단한다.
또한, 플레이어 상호 간 충돌위험성 산출부는 다음의 수학식 6에 의해 플레이어 상호 간 충돌위험성을 산출하고, r1+r2>d일 때 제1,2 플레이어 상호간 충돌 위험성이 있다고 판단한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 플레이어 상호간 또는 플레이어와 벽면간의 충돌을 예방할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 각 플레이어들의 활동한계영역(11)을 가상의 선으로 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 어느 플레이어의 활동안전영역을 산출하기 위해 도시한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 어느 플레이어의 위치좌표 산출부와 측위센서간에 시간측정용 메시지를 주고받는 것을 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 어느 플레이어의 현재 위치좌표를 삼각측량에 의해 산출하는 것을 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 각 플레이어들의 현재 위치를 활동한계영역 내에 표시한 것을 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 각 플레이어들의 활동안전영역과 충돌위험성을 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 충돌 가능한 벽면을 1차적으로 탐색하기 위해 도시한 도면이고,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 1차 탐색으로 충돌 가능성이 있는 벽면을 대상으로 충돌위험성을 2차적으로 산출하기 위해 도시한 도면이고,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 환경에서의 플레이어의 충돌 사고 방지 장치의 구성을 나타낸 구성도이고,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 충돌 위험성을 산출하기 위한 방법을 나타낸 것이고,
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 플레이어의 위치좌표를 획득하는 단계를 나타낸 것이고,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 플레이어와 벽면간의 충돌 위험성을 산출하는 단계를 나타낸 것이다. 다만, 상술한 각 단계는 필요에 따라 순서도 상의 순서에 따를 필요는 없다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다. 또한, 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 로컬 다중접속 가상현실 환경에서의 플레이어의 충돌 사고 방지 장치는 가상현실 환경하에서 다수의 플레이어가 다중접속으로 서버 또는 각 플레이어가 착용하고 있는 착용장치와 서로 메시지를 주고 받음으로써 벽면 충돌 또는 플레이어 상호 간의 충돌을 예방하고, 가상현실 속의 아바타를 통해 게임 또는 시뮬레이션을 직접 수행하도록 하는 장치이다.
본 발명의 일실시예에 따른 로컬 다중접속 가상현실 환경에서의 플레이어의 충돌 사고 방지 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 각 플레이어(31,...,35)가 활동할 수 있는 활동한계영역(11)을 설정한다. 활동한계영역(11)은 실제 건물 내부의 벽면(10)을 중심으로 내측으로 설정된다. 즉 벽면(10)을 따라 측위센서(110,..., 170)를 배치한 경우에는 벽면 내측 모든 영역이 활동한계영역이 될 것이고, 도 1과 같이 벽면(10) 안쪽에 측위센서(110,...,170)를 배치한 경우에는 일예로서 각 측위센서끼리 있는 선분이 가상의 벽면(10a,...,10g)이 되어 가상의 벽면 안쪽이 활동한계영역이 될 것이다. 제어부의 활동한계영역 산출부(440)는 각 측위센서(110,...,170)의 배치 위치(측위센서의 위치좌표)를 기준으로 활동한계영역(110)을 산출하고 활동한계영역을 설정한다. 각 측위센서(110,...,170)는 배치된 자신의 위치의 위치좌표를 생성하여 제어부(400)로 전송한다. 또한, 각 측위센서(110,...,170)는 제어부의 플레이어 위치좌표 산출부(420)와 메시지 폴링방식으로 시간측정용 메시지를 주고받음으로써 플레이어 위치좌표 산출부(420)가 각 플레이어의 위치좌표를 산출할 수 있도록 한다. 각 측위센서(110,...,170)는 벽면(10)을 따라 또는 벽면(10)의 내측에 가상환경에 맞게 복수로 구비 배치된다. 다만, 본 발명에서는 7개의 측위센서를 기준으로 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이 제어부의 플레이어 활동안전영역 산출부(410)는 각 플레이어의 활동안전영역을 산출하고, 활동안전영역을 도 6에 도시된 바와 같이 가상의 원(21,...,25)으로 설정한다. 각 플레이어(31,...,35)들의 활동안전영역은 플레이어마다 다를 수 있기 때문에 각 플레이어 마다 활동안전영역을 산출 및 설정한다. 일예로서 도 2를 참조하면, 제1 플레이어(31)는 왼손과 오른손에 각각 모션 컨트롤(210,220)을 잡고 있다. 모션 컨트롤은 가상환경하에서 실제 플레이어의 움직임을 게임상의 아바타에게 전달해줌으로써 플레이어가 움직이는 것과 동일하게 게임상의 아바타가 움직일 수 있도록 한다. 각각의 모션 컨트롤(210,220)은 자신의 위치좌표를 생성하며, 생성된 위치좌표를 제어부(400)로 전송할 수 있다. 좌측 모션 컨트롤(210)은 자신의 위치좌표를 "a1,a2,a3"로 생성하며, 우측 모션 컨트롤(220)은 자신의 위치좌표를 "b1,b2,b3"로 생성한다. 이에 따라 좌측 모션 컨트롤(210)과 우측 모션 컨트롤(220)을 기준으로 다음과 같은 수학식 1에 의해 반지름(radius)을 구할 수 있다. 플레이어 활동안전영역 산출부(410)는 반지름을 구하고, 구해진 반지름에 의해 제1 플레이어의 활동안전영역(21)을 가상의 원으로 나타낼 수 있다. 다만, 수학식 1은 제1 플레이어(31)가 양팔을 벌렸을 때를 기준으로 계산하나 환경에 따라 최대 양팔을 벌렸을 때를 기준으로 가중치를 적용하여 활동안전영역을 가상의 원으로 설정할 수 있을 것이다. 또한, 제2,...,5 플레이어(32,...,35)의 활동안전영역(22,...,25)의 반지름도 동일한 원리에 의해 구할 수 있고, 가상의 원으로 나타낼 수 있다.
Figure 112018063487630-pat00001
제어부의 플레이어 위치좌표 산출부(420, 또는 시간측정용 센서부)는 각 측위센서의 위치좌표와 시간측정용 메시지를 각 측위센서와 주고받음으로써 산출되는 메시지 송수신시간(Time of flight, ToF)과 삼각측량을 이용하여 각 플레이어의 위치좌표를 산출한다. 각 측위센서(110,...,170)는 자신의 위치좌표를 각각 생성하여 플레이어 위치좌표 산출부(420)로 전송한다. 플레이어 위치좌표 산출부(420)는 각 측위센서(110,...,170)와 시간측정용 메시지를 주고받음으로써 메시지 송수신시간(ToF)을 산출한다. 일예로서 제1 플레이어의 위치좌표를 계산하기 위해 각 측위센서와의 거리 산출방법을 도 3을 참고하여 설명하면, 플레이어 위치좌표 산출부(420)는 제1 측위 센서부(110)와 시간측정용 메시지를 주고받는다. 먼저, 플레이어 위치좌표 산출부(420)가 제1 측위센서(110)로 자신의 송신 시간(TSP)을 담아 메시지를 전송하고, 제1 측위 센서부(110)는 메시지 수신 시간을 기록한다(TRP). 제1 측위 센서부(110)는 TSR 시간에 플레이어 위치좌표 산출부(420)로 다시 응답 메시지를 전송한다. 플레이어 위치좌표 산출부(420)는 수신한 시간(TRR)을 기록하고, 최종적으로 TSP, TRR, TSF 시간정보가 포함된 최종 메시지를 제1 측위센서(110)로 전송한다. 제1 측위센서(110)는 최종 메시지 수신 시간(TRF)을 기록하고, 전송된 시간 정보를 바탕으로 다음의 수학식 2에 의해 메시지 송수신시간(ToF)를 계산할 수 있다. 계산된 메시지 송수신시간(ToF)을 플레이어 위치좌표 산출부(420)로 전송한다. 이때, 메시지 송수신시간(ToF) 계산은 제1 측위센서(110)가 할 수도 있고, 플레이어 위치좌표 산출부(420)가 계산할 수도 있다.
Figure 112018063487630-pat00002
Figure 112019067497131-pat00003
, D는 제1 측위센서와 제1 플레이어와의 상대적인 거리, c는 빛의 속도이고, TRR은 수신 시각(Time of Receiving Response), TSP는 poll의 송신 시각(Time of Sending Poll), TSR은 송신 시각(Time of Sending Response), TRP는 poll의 수신 시각(Time of Receiving poll), TRF는 final의 수신 시각(Time of Receiving final), TSF는 final의 송신 시각(Time of Sending Final)이다.
이와 같이, 제1 플레이어와 각 측위센서 간에 시간측정용 메시지를 주고받음으로써 제1 플레이어와 각 측위센서 간의 상대적인 거리(Distance)를 상술한 수학식 2에 의해 계산할 수 있다. 또한, 제2,...,5 플레이어도 동일한 원리로 각 측위센서 간의 상대적인 거리를 계산할 수 있다.
이때, 제1 플레이어의 위치좌표를 구하기 위해 도 4에 도시된 바와 같이 삼각측량 방법을 이용한다. 삼각측량을 이용하기 때문에 7개의 측위센서(110,...,170) 중 3개의 측위센서를 선정한다. 즉, 플레이어 위치좌표 산출부(420)는 선정된 3개의 측위센서와의 상대적인 거리값(D1, D2, D3)과 아래의 수학식 3을 이용하여 제1 플레이어(31)의 위치좌표를 산출한다. 한편, 플레이어 위치좌표 산출부(420)는 7개의 측위센서(110,...,170)와 순차적으로 메시지 폴링 방식에 의해 시간측정용 메시지를 주고받으며 이때 가장 먼저 응답한 3개의 측위센서를 선정한다. 다른 방식으로는 7개의 측위센서에 브로드캐스팅을 통해 시간측정용 메시지를 일괄 전송하고 가장 먼저 응답한 측위센서를 선정할 수도 있다. 제2,...,5 플레이어의 위치좌표도 동일한 원리에 의해 산출할 수 있다.
Figure 112018063487630-pat00004
Figure 112019067497131-pat00029
Figure 112019067497131-pat00030
여기서, (X1,Y1), (X2,Y2)는 각각 제1,2 측위센서의 위치좌표이고, D1,D2는 각각 제1,2 측위센서와 플레이어 간의 상대적인 거리이고, T는 제1,2 측위센서 간의 거리이다.
수학식 3에 의해 구해진 플레이어의 위치좌표는 제1 측위센서(110)와 플레이어의 거리 D1, 제2 측위센서(120)와 플레이어의 거리 D2를 사용해 그려진 2개의 교점이고, 이 2개의 교점 중에 제3 측위센서(130)와의 거리인 D3에 가까운 교점 좌표가 플레이어의 좌표위치가 된다. 이와 같이 수학식 2와 수학식 3에 의해 각각의 플레이어의 위치좌표를 산출한다.
각 플레이어의 위치좌표를 구하면 제어부(400)는 도 5와 같이 각 플레이어(31,...,35)의 현재위치를 각 측위센서와 함께 표시할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 가상의 벽면(11), 각 플레이어의 활동안전영역(21,...,25)을 도 6과 같이 표시할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 각 플레이어의 활동안전영역(21,...,25)을 기준으로 충돌위험성 산출부(430)가 벽면과의 충돌 위험성 여부 및 플레이어 상호 간의 충돌 위험성 여부를 도출한다. 도 6에서는 제1 플레이어(31)가 벽면(10a)과 충돌 위험성이 있고, 제5 플레이어(35)가 벽면(10d)과 충돌 위험성이 있고, 제3,4 플레이어(33,34) 상호 간 충돌 위험성이 있음을 알 수 있다. 충돌위험성 산출부는 벽면 충돌위험성 산출부와 플레이어 상호간 출동위험성 산출부로 구분될 수 있다.
벽면과 플레이어 간 충돌 위험성을 판단하기 위해서는 2단계를 거친다. 즉, 벽면 충돌위험성 산출부는 1차적으로 각 플레이어와 벽면 간 충돌 가능성이 있는 벽면을 탐색하고, 충돌 가능성이 있는 벽면에 대해 2차적으로 벽면 충돌위험성을 산출하여 판단한다. 벽면 충돌위험성 산출부는 일예로서 도 7에 도시된 바와 같이 1차적으로 제1 플레이어(31)와 벽면(10a)간 충돌 가능성이 있는 벽면을 탐색한다.
제1 플레이어(31)와 모든 벽면(10a,….,10g) 간 충돌 가능성을 탐색하고, 충돌 가능성이 있는 벽면을 골라낸다. 또한, 제2,...,5 플레이어에 대해서도 순차적으로 모든 벽면에 대해 충돌 가능성을 탐색하고 충돌 가능성이 있는 벽면을 골라낸다. 도 6을 기준으로 살펴보면 제1 플레이어(31)가 벽면(10a)과 충돌 가능성이 있음을 탐색하고, 제5 플레이어(35)가 벽면(10d)과 충돌 가능성이 있음을 벽면 충돌위험성 산출부가 탐색해낸다. 벽면 충돌위험성 산출부는 벽면과 플레이어 간의 충돌 가능성을 탐색하기 위해 아래의 수학식 4를 이용한다. 도 7을 일예로 들어 설명하면 제1 측위센서(110), 제2 측위센서(120), 그리고 제1 플레이어(31)가 위치되어 있으며, 벽면(10a)이 제1 플레이어(31) 근처에 위치해 있다. 벽면 충돌위험성 산출부는 수학식 4를 이용하여 제1 측위센서의 내각(∠S1)과 제2 측위센서의 내각(∠S2)을 구하며, 제1,2 측위센서의 내각 모두가 예각일 때 충돌 가능성이 있는 벽면으로 탐색한다. 수학식 4에서 제1 플레이어(31)의 현재 위치좌표를 Pn(p1,p2)라 하고, 제1 측위센서(110)의 현재 위치좌표를 Sn(n1,n2)라 하고, 제2 측위센서(120)의 현재 위치좌표를 Sm(m1,m2)라 한다. 이때, 제1 플레이어(31)의 현재 위치좌표는 앞서 설명한 수학식 2 및 수학식 3에 의해 산출된다.
Figure 112018063487630-pat00007
벽면 충돌위험성 산출부는 상술한 수학식 4에 의해 제1 측위센서의 내각(∠S1)과 제2 측위센서의 내각(∠S2)이 모두 예각으로 도출되면 충돌 가능성이 있는 벽면으로 탐색한다. 벽면 충돌위험성 산출부는 충돌 가능성이 있는 모든 벽면을 탐색한 후에 충돌 가능성이 있는 벽면을 대상으로 2차적으로 충돌 위험성을 산출한다.
벽면 충돌위험성 산출부는 도 8에 도시된 바와 같이 충돌 가능성이 있는 모든 벽면에 대해 아래의 수학식 5를 이용하여 벽면 충돌위험성을 산출한다.
Figure 112018063487630-pat00008
벽면 충돌위험성 산출부는 r>c인 벽면이 있을 때 충돌위험성이 있다고 2차적으로 판단한다. 이때, r은 수학식 1에 의해 산출되는 각 플레이어의 활동안전영역의 반지름(radius)이고, x는 플레이어의 현재 위치좌표에서 벽면에 수직으로 가상의 수직선을 그었을 때 제1 측위센서(110)의 위치좌표와 수직선 좌표점까지의 거리이고, a는 플레이어의 현재 위치좌표에서 벽면에 수직으로 가상의 수직선을 그었을 때 수직선 좌표점의 기준이 되는 해당 측위센서까지의 거리이다(도 8 참조).
상술한 바와 같이 벽면 충돌위험성 산출부는 1차적으로 각각의 플레이어에 대해 모든 벽면을 대상으로 벽면 충돌 가능성이 있는 벽면을 탐색해 내고, 가능성이 있는 벽면을 대상으로 2차적으로 충돌 위험성이 있는 여부를 판단한다. 상술한 수학식 4 및 수학식 5를 이용한 벽면 충돌 가능성 탐색 및 벽면 충돌 위험성 탐색은 동일한 원리로 활동한계영역(11) 내에 위치한 모든 플레이어(31,...,35)에게 적용된다.
한편, 플레이어 상호 간 충돌위험성 산출부는 도 6을 기준으로 살펴보면 제3 플레이어(33)와 제4 플레이어(34) 간의 충돌위험성을 산출하여 충돌위험성이 있다고 판단한다. 플레이어 상호 간 충돌위험성 산출부는 아래의 수학식 6을 이용하여 모든 플레이어 간 충돌위험성을 산출한다. 이때, 제3 플레이어(33)의 현재 위치좌표를 P3(a1,a2)라 하고, 제4 플레이어(34)의 현재 위치좌표를 P4(b1,b2)라 하고, 제3,4 플레이어의 활동안전영역의 반지름을 r3, r4라 한다. 제3,4 플레이어의 현재 위치좌표는 수학식 2 및 수학식 3에 의해 산출되며, 제3,4 플레이어의 반지름은 각각 수학식 1에 의해 산출된다.
Figure 112018063487630-pat00009
이때, d는 제3,4 플레이어 간의 거리이고, 플레이어 상호 간 충돌위험성 산출부는 r3+r4>d일 때 제3,4 플레이어 상호간 충돌 위험성이 있다고 판단한다.
상술한 충돌위험성 산출부(430)는 벽면 충돌위험성 산출부와 플레이어 상호 간 충돌위험성 산출부를 포함하며, 벽면 또는 플레이어 상호간 충돌위험성이 있다고 판단하면 모든 플레이어가 착용하고 있는 헤드 디스플레이부(300)로 충돌 위험성을 알린다. 이때, 모든 플레이어에게 충돌 위험성을 알릴 수도 있고 필요에 따라 당해 플레이어에게만 충돌 위험성을 알릴 수도 있다. 충돌 위험을 알리는 방법으로 시각과 청각을 이용할 수 있다. 즉, 헤드 디스플레이부(300)에 경고 문구와 충돌 위험 방향을 표시할 수 있고, 충돌위험 경고음을 울릴 수 있다.
상술한 제어부(400)는 각 플레이어의 몸에 각각 부착 또는 착용 되며, 필요에 따라 제어부(400)의 일부 기능이 전체 시스템을 관리 및 모니터링하는 서버(도면 미도시)에서 담당할 수도 있다. 따라서 제어부(400)와 서버 또는 본 발명에서 설명하는 각 구성요소끼리는 서로 통신이 가능하도록 네트워크망으로 연결될 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.
상술한 각부의 구성 및 기능에 대한 설명은 설명의 편의를 위하여 서로 분리하여 설명하였을 뿐 필요에 따라 어느 한 구성 및 기능이 다른 구성요소로 통합되어 구현되거나, 또는 더 세분화되어 구현될 수도 있다.
이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성 또는 본 발명의 각 구성에 대한 결합관계에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
10,10a,10b,10c,10d,10e,10f,10g : 벽면
11 : 활동한계영역
21,...,25 : 제1,...,5 활동안전영역
31,...,35 : 제1,...,5 플레이어
100 : 측위 센서부
110,...,170 : 제1,...,7 측위 센서부
200 : 모션 컨트롤부(플레이어 위치 기준부)
210 : 좌측 모션 컨트롤부(제1 모션 컨트롤부)
220 : 우측 모션 컨트롤부(제2 모션 컨트롤부)
300 : 헤드 디스플레이부(Head Mounted Display)
400 : 제어부
410 : 플레이어 활동안전영역 산출부
420 : 플레이어 위치좌표 산출부(시간측정용 센서부)
430 : 충돌위험성 산출부
440 : 활동한계영역 산출부

Claims (8)

  1. 각 플레이어가 활동할 수 있는 활동한계영역이 설정되도록 자신의 위치좌표를 생성하는 복수의 측위 센서부,
    상기 각 플레이어가 소지하거나 착용함으로써 각 플레이어의 모션에 대한 모션 데이터를 생성하며, 상기 각 플레이어의 활동안전영역이 산출되도록 자신의 제1,2 위치좌표를 생성하는 복수의 모션 컨트롤부,
    상기 제1,2 위치좌표를 입력받아 플레이어의 활동안전영역 값을 산출하는 플레이어 활동안전영역 산출부,
    시간측정용 메시지를 상기 복수의 측위 센서부와 주고받아 기 설정된 조건에 맞는 측위 센서부를 선정하고, 선정된 측위 센서부의 시간측정용 메시지로부터 당해 플레이어와의 거리 값을 각각 산출하고, 산출된 각각의 거리 값 및 선정된 측위 센서부의 위치좌표 값을 통해 상기 플레이어의 현재 위치좌표 값을 산출하는 플레이어 위치좌표 산출부,
    상기 복수의 측위 센서부의 위치좌표를 입력받아 상기 활동한계영역을 산출하여 설정하도록 하는 활동한계영역 산출부, 및
    상기 플레이어의 활동안전영역 값, 활동한계영역, 및 플레이어의 현재 위치좌표 값을 통해 벽면과 플레이어 간의 충돌 위험성 및 플레이어 상호간의 충돌 위험성을 산출하는 충돌위험성 산출부를 포함하며,
    상기 충돌위험성 산출부는,
    벽면과 플레이어 간의 충돌 위험성을 산출하는 벽면 충돌위험성 산출부, 및
    플레이어 상호간의 충돌 위험성을 산출하는 플레이어 상호간 충돌위험성 산출부를 포함하며,
    상기 벽면 충돌위험성 산출부는,
    모든 플레이어에 대해 충돌 가능한 벽면을 1차적으로 탐색하고,
    상기 1차 탐색에 따라 도출된 충돌 가능한 벽면을 대상으로 2차적으로 충돌 위험성을 산출하며, 플레이어와 플레이어를 기준으로 선택된 복수의 측위센서를 기준으로 설정된 가상의 삼각형의 내각 중 측위센서와 관련된 내각이 예각인 경우 충돌 가능한 벽면으로 탐색하는 것을 특징으로 하는 가상현실 환경에서의 플레이어의 충돌 사고 방지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 활동한계영역은,
    건물 내부의 벽면을 기준으로 설정되거나 또는 복수의 측위 센서부의 현재 위치를 기준으로 각각의 측위 센서부끼리 가상의 선으로 연결함으로써 설정되는 것을 특징으로 하는 가상현실 환경에서의 플레이어의 충돌 사고 방지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 플레이어는 상기 복수의 모션 컨트롤부를 좌측 및 우측에서 소지하거나 착용하며,
    상기 플레이어 활동안전영역 산출부는,
    상기 제1,2 위치좌표 값을 기초로 상기 플레이어의 활동안전영역을 가상의 원으로 산출 및 표시하는 것을 특징으로 하는 가상현실 환경에서의 플레이어의 충돌 사고 방지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이어 위치좌표 산출부는,
    다음의 수학식에 의해 플레이어의 현재 위치좌표를 산출하는 것을 특징으로 하는 가상현실 환경에서의 플레이어의 충돌 사고 방지 장치.
    [수학식]
    Figure 112019504126585-pat00010

    여기서,
    Figure 112019504126585-pat00033
    , D는 측위센서와 플레이어와의 상대적인 거리, c는 빛의 속도, TRR은 수신 시각(Time of Receiving Response), TSP는 poll의 송신 시각(Time of Sending Poll), TSR은 송신 시각(Time of Sending Response), TRP는 poll의 수신 시각(Time of Receiving poll), TRF는 final의 수신 시각(Time of Receiving final), TSF는 final의 송신 시각(Time of Sending Final)
    [수학식]
    Figure 112019504126585-pat00012

    Figure 112019504126585-pat00031

    Figure 112019504126585-pat00032

    여기서, (X1,Y1), (X2,Y2)는 각각 제1,2 측위센서의 위치좌표이고, D1,D2는 각각 제1,2 측위센서와 플레이어 간의 상대적인 거리, T는 제1,2 측위센서 간의 거리
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 벽면 충돌위험성 산출부는,
    상기 충돌 가능한 벽면을 대상으로 다음의 수학식에 의해 충돌 위험성을 산출하고, r>c인 벽면이 있을 때 충돌위험성이 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 가상현실 환경에서의 플레이어의 충돌 사고 방지 장치.
    [수학식]
    Figure 112019067497131-pat00015

    여기서, r은 플레이어의 활동안전영역의 반지름(radius), x는 플레이어의 현재 위치좌표에서 벽면에 수직으로 가상의 수직선을 그었을 때 어느 하나의 측위센서의 위치좌표에서 수직선 좌표점까지의 거리, a는 플레이어의 현재 위치좌표에서 벽면에 수직으로 가상의 수직선을 그었을 때 수직선 좌표점의 기준이 되는 해당 측위센서까지의 거리
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이어 상호 간 충돌위험성 산출부는,
    다음의 수학식에 의해 플레이어 상호 간 충돌위험성을 산출하고, r1+r2>d일 때 제1,2 플레이어 상호간 충돌 위험성이 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 가상현실 환경에서의 플레이어의 충돌 사고 방지 장치.
    [수학식]
    Figure 112019067497131-pat00016

    여기서, d는 제1,2 플레이어 간의 거리이고, 제1 플레이어의 현재 위치좌표는 (a1,a2)이고, 제2 플레이어의 현재 위치좌표는 (b1,b2)이고, r1은 제1 플레이어의 활동안전영역의 반지름이고, r2는 제2 플레이어의 활동안전영역의 반지름
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