特許 7622205 オブジェクトの向きを追跡するための方法、トラッカシステム、およびヘッドまたはヘルメットマウントディスプレイ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-17

(45)【発行日】2025-01-27

(54)【発明の名称】オブジェクトの向きを追跡するための方法、トラッカシステム、およびヘッドまたはヘルメットマウントディスプレイ

(51)【国際特許分類】

   G01P 13/00 20060101AFI20250120BHJP

   G09G 5/00 20060101ALI20250120BHJP

   G06F 3/01 20060101ALN20250120BHJP

【ＦＩ】

G01P13/00 Z

G09G5/00 550C

G09G5/00 510A

G06F3/01 510

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2023516226

(86)(22)【出願日】2021-09-08

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-31

(86)【国際出願番号】 GB2021052310

(87)【国際公開番号】W WO2022053795

(87)【国際公開日】2022-03-17

【審査請求日】2023-04-26

(31)【優先権主張番号】2014242.8

(32)【優先日】2020-09-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(31)【優先権主張番号】20275140.0

(32)【優先日】2020-09-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】390038014

【氏名又は名称】ビ－エイイ－ システムズ パブリック リミテッド カンパニ－

【氏名又は名称原語表記】ＢＡＥ ＳＹＳＴＥＭＳ ｐｌｃ

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】トライソル、サイモン

【審査官】藤澤 和浩

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１２０４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４９８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１７４５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０６５５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２９２３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０４２５７８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００４／００５１６８０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｐ １３／００ ～ １３／０４

Ｇ０１Ｐ １５／００ ～ １５／１８

Ｇ０９Ｇ ５／００

Ｇ０６Ｆ ３／０１ ～ ３／０４８９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザの頭部の向きが、接触点を介して前記ユーザの身体を伝わる振動力またはバフェッティング力によって不随意に変化しているときに、前記ユーザの頭部の意図された向きおよび／または位置を決定するための方法であって、前記方法は、
前記接触点において、前記力に応じた信号を出力するセンサを介して、前記力を決定するために用いられる変数値を取得することと、
所定の時刻における前記ユーザの頭部の向きの不随意成分を前記取得した変数値により予測することであって、第１の入力と、第１の出力と、第１のフィルタ係数入力と、を備える適応フィルタを使用するものであり、前記第１の出力は、前記向きの不随意成分に等しく、前記第１の入力は、前記変数値を備える、前記予測することと、
少なくとも１つの追跡システムを使用して、前記所定の時刻における前記ユーザの頭部の向き変数を決定することと、
前記第１のフィルタ係数入力に等しい第３の値を提供するために、第２の値から第１の値を減算することであって、前記第１の値は、前記第１の出力に等しく、前記第２の値は、前記向き変数に等しい、前記減算することと、
前記第１のフィルタ係数入力に基づいて、前記適応フィルタの少なくとも１つのフィルタ係数を更新することと、
前記第３の値に基づいて、前記ユーザの頭部の意図された向きおよび／または位置を決定することと、
を備える方法。

【請求項2】

前記変数値を取得することは、前記第１の出力を予測する前に、前記変数値に第１のバンドパスフィルタを適用することを備え、前記第１の入力は、フィルタリングされた変数値を備える、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記少なくとも１つの追跡システムを使用して、前記所定の時刻における前記ユーザの頭部の前記向き変数を決定することは、前記向き変数に第２のバンドパスフィルタを適用することを備え、前記第２の値は、フィルタリングされた向き変数を備える、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記ユーザの頭部の前記向きの不随意成分を予測することは、前記変数値を時間遅延させることを備え、前記第１の入力は、前記時間遅延された変数値を備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記方法は、
第２の入力および第２の出力と、第２のフィルタ係数入力と、を備える第２のフィルタを適用することをさらに備え、ここにおいて、前記第２の入力は、前記変数値を備え、前記第２の出力は、前記ユーザの頭部の意図された向きを備え、前記第２のフィルタ係数入力から入力される第２のフィルタ係数は、前記第１のフィルタ係数入力から入力される第１のフィルタ係数に実質的に等しい、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記少なくとも１つの追跡システムを使用して、前記所定の時刻における前記ユーザの頭部の前記向き変数を決定することは、
予測頭部向きを決定するために、頭部トラッカを使用することと、
予測期間に等しい遅延を前記予測頭部向きに適用することと、
前記遅延された予測頭部向きと非予測頭部向きとの差を取得することであって、前記第２の値は、前記遅延された予測頭部向きと非予測頭部向きとの差である、前記差を取得することと、
をさらに備える、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記予測頭部向きを前記第２の出力と合計することをさらに備える、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記変数値は、前記接触点における力を決定するために使用される、感知位置、感知速度の少なくとも１つである、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記ユーザは、振動力またはバフェッティング力を受ける座席に着座しており、前記接触点は、前記座席である、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記変数値を決定することは、前記接触点における回転性変位を感知することを備える、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記変数値を決定することは、前記接触点における線形変位を感知することを備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記適応フィルタを使用して予測することは、
前記接触点から前記ユーザの頭部までの力の人体による伝達をモデル化するように前記適応フィルタを構成することと、
前記変数値を前記構成された適応フィルタに入力することであって、それによって、前記所定の時刻における前記ユーザの頭部の前記向きの不随意成分を決定する、前記入力することと、
を備える、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

前記適応フィルタは、複数の係数によって定義される再帰的最小二乗（ＲＬＳ）フィルタを備える、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

前記適応フィルタを使用して予測することは、
前記ＲＬＳフィルタの前記複数の係数を使用して、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを構成することと、
座席加速度計からの出力を、前記ＦＩＲフィルタに入力することであって、それによって、前記ユーザの頭部の予測不随意変位を決定する、前記ＦＩＲフィルタに入力することと、
を備える、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記接触点は、前記ユーザに対してロケーションが実質的に固定されている、請求項１～１４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項16】

請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法を行うように構成された処理手段を備える、ユーザの頭部の向きを決定するためのトラッカシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、オブジェクトの向きを追跡する方法、トラッカシステム、およびヘッドまたはヘルメットマウントディスプレイシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、航空機で使用されるヘルメットマウントディスプレイ（ＨＭＤ）システムは、シンボルなどの画像アーチファクトをユーザの外界の視界に重ねて表示するように配置されている。このようなシンボルは、地上の特徴、例えば地平線の位置を示すマーカを含み得るか、または、それらは、コックピット内部に対して所定の位置にロックされて見えるように意図された仮想ヘッドアップディスプレイにおいてコックピット計器および飛行情報を描写し得る。

【0003】

１つの既知の例では、追跡システムが、常時ヘルメットの向きを追跡するために設けられている。追跡された向きは、ディスプレイシステムが、ユーザの頭部の動きに関係なく空間に固定されて見えるようにシンボルの位置を更新することを可能にするのに十分な頻度で、ヘルメットマウントディスプレイシステムに供給される。

【0004】

ヘルメットの着用者が、例えば、座席を通じて、振動またはバフェッティング（buffeting）にさらされる場合、結果として生じるヘルメットの突然の動きは、そのようなディスプレイシステムにおいて空間内に固定されて見えるように意図されたシンボルの表示において、許容できない不安定性を引き起こし得る。

【0005】

次に、本発明の例となる実施形態を、添付の図面を参照してより詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、本開示によるトラッカシステムによって実装され得るような制御システムの簡略化された例を示す。

【図2】図２は、本開示によるトラッカシステムに組み込まれ得るような構成要素の例となる配置を示す。

【図3】図３は、本開示によるトラッカシステムに組み込まれ得るような構成要素の更なる例となる配置を示す。

【図4】図４は、本開示による組み合わされた予測頭部向きトラッカシステム４００の例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0007】

ヘルメットマウントまたはヘッドマウントディスプレイシステム、例えば、本出願人によるＷＯ２０１７／０４２５７８Ａ１として公開された特許出願に記載されているようなヘルメットマウントディスプレイシステムは、表示用の画像における画像アーチファクトの位置を計算する際に、関連付けられたヘルメット／頭部トラッカシステムの出力に依拠する。ヘルメット／頭部の変化する向きは、ディスプレイシステムが、ユーザの頭部の動きに関係なく、ユーザの外界の視界に対して空間に固定されて見えるように特定のシンボル、例えば地平線の位置を更新することを可能にするのに十分な頻度で、トラッカシステムによって決定される。特に、ＷＯ２０１７／０４２５７８Ａ１に記載されているシステムでは、ディスプレイにおけるそのようなシンボルの正確な位置決めは、トラッカセンサがヘルメットの向きの最新の測定値を計算するためのデータを提供してから短時間後にヘルメットの向きを予測する追跡システムに依拠する。これは、ヘルメットの向きにおける変化を考慮して、特定のシンボルの位置を再計算する際のディスプレイシステムにおけるレイテンシが、シンボルの再位置決めが着用者の頭部の実際の位置に遅れをとるように見えることを引き起こさないことを確実にするためである。

【0008】

トラッカシステムにおける予測機能は、着用者が乗って移動している車両の振動によって引き起こされ得るような、急速なヘルメットの動きの、ある特定のランダムパターンによって中断され（disrupted）得る。振動変位は、ユーザの身体を通じてその頭部に伝わり得、したがって、不随意回転頭部運動（involuntary rotary head movement）を、着用者の頭部の任意の随意回転運動に加え得る。随意および不随意回転運動の組合せは、ヘルメットトラッカシステムセンサによって検出され、感知された向きの変化は、トラッカシステムの予測機能によって使用され、望ましくない結果を伴う。関連付けられたディスプレイシステムによる使用が意図されたヘルメットの向きを予測するために、トラッカシステムにおいて使用されるべきセンサデータから、振動の影響を軽減することを可能にする新しい技法が必要とされる。

【0009】

このような問題に対する１つの可能な解決策は、ディスプレイにおいてシンボルを再位置決めするときに、不随意であろうと随意であろうと、あらゆる動きが考慮に入れられ得るように、ディスプレイシステムにおけるレイテンシを低減させることであると考えられ得る。しかしながら、ディスプレイシステムのレイテンシは、ディスプレイデバイスの応答時間および処理の速度を含む、技術によって強く制限され、振動運動またはバフェッティング運動に正確に応答するために必要とされるレベルを低減させることが困難である。

【0010】

図１は、振動システム１００を例示する。振動システム１００は、座席上のユーザなどの身体に作用する並進振動１１０を備える。身体は、身体伝達関数１２０を有する。身体伝達関数１２０は、並進振動を入力として使用したときに、身体伝達関数が頭部角振動１３０を出力する、関数である。身体伝達関数１２０は、ユーザと、座席の特性と、に依存し得る。したがって、ユーザの振動並進（vibrational translation）を軽減するための解決策が、身体伝達関数を推定しようと試みることである。

【0011】

図２は、いくつかの例による頭部トラッカシステム２００を例示する。頭部トラッカシステムは、少なくとも１つの振動センサ２１０と、非振動頭部トラッカ２２０と、適応フィルタ２３０と、を備える。

【0012】

プラットフォームの振動は、ユーザの振動を引き起こし、これは、少なくとも１つの振動センサ２１０によって決定され得る。振動センサ２１０は、力の変数（force variable）を出力する。少なくとも１つの振動センサ２１０は、身体上へと付与される振動力が、少なくとも１つの振動センサ２１０の力の変数の出力に基づいて決定され得るように、ユーザとプラットフォームとの間の接触点に、またはその近くに位置し得る。

【0013】

図１に関連して説明したように、身体伝達関数１２０を推定することによって、ユーザの頭部の意図された向きが計算され得る。しかしながら、上述したように、非振動頭部トラッカ２２０は、プラットフォームの振動並進を軽減するのに適していない。非振動頭部トラッカ２２０は、現在の時刻におけるユーザの頭部の非予測向きを出力し、すなわち、現在の時刻より先の時刻（time ahead of）における向きではなく、現在の時刻での向きの出力である。

【0014】

力の変数は、適応フィルタ２３０への入力として使用される。フィルタ係数は、適応フィルタ２３０の出力と非振動頭部トラッカ２２０からの出力との比較２４０に基づく。適応フィルタ２３０の出力は、身体伝達関数の推定を提供する。推定された身体伝達関数は、ユーザの意図された向きを導出するために使用され得る。

【0015】

いくつかの例では、振動センサ２１０は、加速度計を備え得る。いくつかの例では、振動センサ２１０は、速度センサを備え得、出力は、加速度を得るために微分され得る。いくつかの例では、振動センサ２１０は、変位センサを備え得、センサの出力は、加速度を得るために二重微分され得る。センサの出力が微分されるいくつかの例では、微分された出力はまた、ノイズを除去するためにバンドパスフィルタを使用してフィルタリングされ得る。

【0016】

いくつかの例では、加速度計上のバンドパスフィルタは、２５Ｈｚに周波数を制限（limit）し得る。２５Ｈｚは、著しい振動が頭部に伝達される周波数を上回り、また、典型的なシステムの更新レート（典型的に、１００Ｈｚより大きい）の半分を下回る。下側周波数は、必要とされる正確な低い周波数ダイナミック（exact low frequency dynamics）に依存することになる値に設定され、典型的に１Ｈｚである。

【0017】

いくつかの例では、適応フィルタ２３０は、振動センサ２１０の出力から導出された力の測定値を受け取り得る。いくつかの例では、このフィルタは、振動センサ２１０の出力から導出された加速度の測定値を受け取り得る。

【0018】

いくつかの例では、非振動頭部トラッカ２２０は、ジャイロセンサを備え得る。ジャイロセンサは、ユーザの頭部の予測向きもしくは非予測向き、および／またはユーザの向きもしくは姿勢の予測変化レートもしくは非予測変化レートを出力し得る。いくつかの例では、非振動頭部トラッカ２２０は、ＷＯ２０１７／０４２５７８Ａ１に記載されているものと同様のシステムを備え得る。

【0019】

いくつかの例では、適応フィルタ２３０は、再帰的最小二乗（ＲＬＳ）フィルタを備え得、ここで、ＲＬＳフィルタの定数は、比較２４０の出力に基づくようなものである。

【0020】

いくつかの例では、比較器２４０は、適応フィルタ２３０の出力と非振動頭部トラッカ２２０の出力との間の差を計算し得る。

【0021】

図３は、いくつかの例による頭部振動予測システム３００を例示する。頭部振動予測システム３００は、図２を参照して説明した頭部トラッカシステム２００と同様である。同様の特徴は、図２と同じ参照符号を使用する。

【0022】

頭部振動予測システム３００は、振動センサ２１０と、遅延３１０と、適応フィルタ２３０と、ＦＩＲフィルタ３２０と、予測的非振動頭部トラッカ（predictive non-vibrational head tracker）３３０と、比較器２４０と、を備える。

【0023】

振動センサ２１０は、ヘッドマウントディスプレイのユーザに対するプラットフォームの接触点における振動を測定し、振動に関連付けられた力の変数を決定するように構成されている。

【0024】

予測的非振動頭部トラッカ３３０は、現在の時刻より所定の予測時間先におけるユーザの予測向きを決定し、ＷＯ２０１７／０４２５７８Ａ１に記載されているような頭部トラッカと同様であり得る。

【0025】

所定の予測時間に実質的に等しい遅延３１０が、振動センサ２１０の出力に加えられる。遅延された振動センサ出力は、適応フィルタ２３０への入力として与えられ、ここで、フィルタの係数は、比較器２４０の出力に基づく。比較器２４０は、予測的非振動頭部トラッカ３３０および適応フィルタ２３０の出力を入力として受け取る。遅延を加えることは、適応フィルタ２３０に、現在の時刻より先の時刻における身体伝達関数を予測することを強いる。

【0026】

適応フィルタ２３０からのフィルタ係数は、ＦＩＲフィルタ３２０に与えられ、振動センサ２１０の非遅延出力は、ＦＩＲフィルタ３２０への入力として与えられ、これは、出力として現在の頭部振動を提供する。

【0027】

頭部振動予測システム３００の効果は、適応フィルタ２３０が、現在の時刻より所定の時間先の身体伝達関数の予測を提供することであり、この時間は、遅延３１０に等しい。次いで、適応フィルタ２３０からのフィルタ係数は、ＦＩＲフィルタ３２０に出力され、これは、適応フィルタ２３０が身体伝達関数を予測するという事実よって、いずれの遅れも打ち消されるので、実質的な遅れなしの予測頭部振動を提供する。

【0028】

いくつかの例では、フィルタが、振動センサ２１０の出力および／または予測的非振動頭部トラッカ３３０の出力に適用され得る。フィルタは、バンドパスフィルタであり得る。フィルタは、接触点における力または姿勢／頭部の向きの測定または決定の結果であり得るノイズを除去するために使用され得る。

【0029】

いくつかの例では、適応フィルタ２３０は、ＲＬＳフィルタを備え得る。

【0030】

いくつかの例では、予測的非振動頭部トラッカ３３０は、少なくとも１つのジャイロセンサを備え得る。いくつかの例では、予測的非振動頭部トラッカ３３０は、ＷＯ２０１７／０４２５７８Ａ１に記載されているような頭部トラッカを備え得る。

【0031】

いくつかの例では、比較器２４０は、適応フィルタ２３０の出力と予測的非振動頭部トラッカ３３０の出力との間の差を計算し得る。

【0032】

図４は、いくつかの例による、組み合わされた予測頭部向きトラッカシステム４００を例示する。組み合わされた予測頭部向きトラッカシステム４００は、図３を参照して説明した頭部振動予測システム３００と同様であり、同様の特徴は、同じ参照符号を使用する。

【0033】

組み合わされた予測頭部向きトラッカシステム４００は、予測的非振動頭部トラッカ３３０を備える。予測的非振動頭部トラッカは、予測頭部向き４２０と、非予測頭部向きと、を出力するように構成されている。予測頭部向き４２０は、現在の時刻より所定の予測時間先の頭部の向きの予測である。非予測頭部向き４１５は、予測なしで得られた頭部の向きである。

【0034】

所定の予測時間に等しい遅延３１０が、予測頭部向き４２０に加えられ、次いで、遅延された予測頭部向きは、比較器４２５によって、非予測頭部向き４１５と比較される。遅延３１０は、予測時間に等しいので、比較器４２５の出力４３０は、予測頭部向き３１０の誤差に等しい。比較器４２５は、遅延された予測頭部向きと非予測頭部向き４１５との間の差を求め得る。

【0035】

頭部の向きは、デカルト座標によって表され得るか、または、航空機のヨー角、ロール角、およびピッチ角との便宜上、極座標で表され得る。

【0036】

組み合わされた予測頭部向きトラッカシステム４００はまた、複数の座席振動センサ４７５を備える。各座席振動センサ４７５は、座席とユーザとの間の接触点における力に関連する力の変数を決定するように構成されている。接触点は、ユーザに対して定位置に実質的に固定され得るが、接触点の移動は、ユーザの移動の自由に依存し得ることを理解されたい。いくつかの用途は、使用者が他の用途よりも確実に座席に拘束されることを必要とする。さらに、接触点は、点としてモデル化され得るが、実際の用途では、力は、有限領域にわたって作用し得る。

【0037】

座席センサ４７５は、力センサ、加速度センサ、速度センサまたは位置センサを備え得る。座席センサ４７５または関連デバイスは、受け取った情報を力の測定値に変換するように構成され得る。

【0038】

組み合わされた予測頭部向きトラッカシステム４００はまた、複数の振動予測ブロック４６０を備え、各回転軸（例えば、ピッチ、ロール、およびヨーのうちの少なくとも１つ）に対して１つの振動予測ブロック４６０があり、代替として、各直交方向／軸に対して１つのブロック４６０があり得る。各別個の振動予測ブロック４６０は、図４に例示されるように、複数の座席振動センサ４７５のうちの少なくとも１つから力の変数情報を受け取り、予測的非振動頭部トラッカ３３０から向き情報を受け取る。

【0039】

各振動予測ブロックは、同様に挙動するので、単一の振動予測ブロック４６０についてのみ説明する。受け取られた３次元の力の変数は、センサ情報からノイズを除去するために、バンドパスフィルタ４７０を使用してフィルタリングされる。次いで、フィルタリングされた力の変数は、遅延３１０を使用して遅延され、ここで、遅延３１０は、予測的非振動頭部トラッカ３３０の予測期間に等しい。次いで、遅延された力の変数は、３つのＲＬＳフィルタ４３５のセットへの入力として与えられる。各ＲＬＳフィルタは、ｘ、ｙまたはｚ座標情報（または極座標などのその他任意の直交座標）のうちの１つを受け取る。

【0040】

３つのＲＬＳフィルタ４３５の出力は、加算器２４０によって、比較器の出力４３０から減算され、加算器２４０の出力は、３つのＲＬＳフィルタのフィルタ係数を得るために使用される。次いで、これら係数は、複数のＦＩＲフィルタ４４０に与えられ、これは、いかなる遅延もない、フィルタリングされた座席センサ出力を入力として有する。次いで、ＦＩＲフィルタ４４０の出力は、振動補正（vibration correction）４４６を提供するために、加算器４４５によって合計される。次いで、振動補正４４６は、組み合わされた予測頭部向き４５５を得るために、加算器４５０によって、予測的非振動頭部トラッカ３３０からの予測頭部向き４２０と合計される。

【0041】

以下の式は、フィルタの入力および出力を定義するために使用され得る。しかしながら、これらは、フィルタの出力を定義する式の一例にすぎない。四元数表現などの回転の他の表現もまた、使用され得る。

【0042】

以下において：
Ｐ＝プラットフォーム軸、
Ｄ＝ディスプレイ軸、
ｐ＝予測向き
ｎｐ＝非予測向き
ｔ＝予測時間
ｃ＝補正向き
［ＰＤ_ｎ］＝時刻ｎでのプラットフォーム軸におけるディスプレイ軸の向き

【0043】

予測向きにおいて必要とされる補正は、以下によって与えられる：

【0044】

【数1】

【0045】

ここで、

【0046】

【数2】

【0047】

は、非予測向きであり、

【0048】

【数3】

【0049】

は、予測出力の遅延されたバージョンである。

【0050】

３つの直交軸の周りの小角度回転（ω_ｚ、ω_ｙ、ω_ｘ）の場合、対応する回転行列は、以下によって近似され得る：

【0051】

【数4】

【0052】

したがって、式１および式２を等式化すること（equating）によって、３つのＲＬＳフィルタの「所望の出力」（ω_ｚ、ω_ｙ、ω_ｘ）が得られ得る。

【0053】

以下において、
Ａ_ｘ、Ａ_ｙおよびＡ_ｚは、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸における加速度であり、
ｐは、フィルタ次数であり、４に設定され、
φは、忘却係数（forgetting factor）であり、
ｙ_ｉは、出力であり、ここで、ｉ＝ｘ、ｙ、およびｚは、３つの直交軸ｘ、ｙおよびｚの周りの、出力レート推定値を示し、
ｎは、現在の時刻インデックスである

【0054】

３つの入力ＲＬＳフィルタの各セットは、出力ｙ_ｉを有し得、以下によって定義される：

【0055】

【数5】

【0056】

【数6】

【0057】

【数7】

【0058】

【数8】

【0059】

【数9】

【0060】

【数10】

【0061】

【数11】

【0062】

小角度の場合、対応する回転行列

【0063】

【数12】

【0064】

は、式２によって得られ得、ここで、ω_ｉは、ＲＬＳフィルタ（ｙ_ｉ）からの出力である。

【0065】

現在の補正されたトラッカ予測出力は、以下によって与えられる：

【0066】

【数13】

【0067】

第２の解決策は、第１の解決策と組み合わせて、頭部角度予測を使用することであり得る。上記で参照したような既知のトラッカシステムは、ある将来の時点におけるヘルメットの向きを予測する際に使用するための予測アルゴリズムにレートデータを与えるために、ヘルメットの動きのジャイロセンサを使用する。しかしながら、（望ましくない画像アーチファクトを被ることなく）良好な予測を達成するためには、予測時間が制限される必要がある。最小の達成可能なレイテンシが与えられると、シンボルによる表示（symbology）の安定性を改善するために、予測アルゴリズムに対する更なる改善が必要とされる。シンボルの安定性は、性能およびユーザ受容性基準の重要な要素であり、シンボルは、随意であろうと不随意であろうと、ヘルメットの動きに関係なく、空間における固定位置にロックされているかのように見える必要がある。

【0068】

図２～図４を参照して上述した構成要素は、実際には、オプションで、チップセット、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）などとして提供される、単一のチップもしくは集積回路または複数のチップもしくは集積回路によって実装され得ることが理解されよう。１つまたは複数のチップは、１つまたは複数のデータプロセッサ、１つまたは複数のデジタル信号プロセッサ、ベースバンド回路、および無線周波数回路のうちの少なくとも１つまたは複数を具現化するための回路（ならびに場合によってはファームウェア）を備え得、これらは、例示的な実施形態に従って動作するように構成可能である。この点に関して、例示的な実施形態は、（非一時的な）メモリに記憶されかつプロセッサによって実行可能なコンピュータソフトウェアによって、またはハードウェアによって、または有形に記憶されたソフトウェアおよびハードウェア（ならびに有形に記憶されたファームウェア）の組合せによって、少なくとも部分的に実装され得る。図面を参照して本明細書で説明された実施形態の少なくともいくつかの態様は、処理システムまたはプロセッサにおいて行われるコンピュータプロセスを備えるが、本発明はまた、コンピュータプログラム、特に、本発明を実施するように適合されたキャリア上またはキャリア内のコンピュータプログラムにも及ぶ。プログラムは、非一時的なソースコード、オブジェクトコード、部分的にコンパイルされた形態などのコード中間ソースおよびオブジェクトコードの形態であり得るか、または本発明によるプロセスの実装での使用に好適なその他任意の非一時的な形態であり得る。キャリアは、プログラムを搬送可能な任意のエンティティまたはデバイスであり得る。例えば、キャリアは、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）または他の半導体ベースのＲＡＭ、例えばＣＤ－ＲＯＭまたは半導体ＲＯＭなどのＲＯＭ、磁気記録媒体、一般的な光メモリデバイスなどのような、記憶媒体を備え得る。

【0069】

本明細書で説明された例は、本発明の実施形態の例示的な例として理解されるべきである。更なる実施形態および例が想定される。任意の１つの例または実施形態に関連して説明された任意の特徴は、単独でまたは他の特徴と組み合わせて使用され得る。加えて、任意の１つの例または実施形態に関連して説明された任意の特徴はまた、例または実施形態のその他任意のものの任意の組合せ、あるいは例または実施形態のその他任意のものの１つまたは複数の特徴との組合せにおいて使用され得る。さらに、当業者には明らかなように、本明細書に記載されていない変形および修正も、特許請求の範囲に定義される本発明の範囲内で用いられ得る。
以下に本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
ユーザの頭部の向きが、振動力またはバフェッティング力と前記ユーザの身体との接触点から、前記ユーザの身体を伝わる前記力によって不随意に変化しているときに、前記ユーザの頭部の意図された向きおよび／または位置を決定するための方法であって、前記方法は、
前記力による前記接触点における力の変数を決定することと、
前記感知された変数による、所定の時刻における前記ユーザの頭部の向きの不随意成分を予測すること、前記予測することは、第１の入力と、第１の出力と、フィルタ係数入力と、少なくとも１つのフィルタ係数と、を備える適応フィルタを使用し、ここにおいて、前記第１の出力は、前記向きの不随意成分に等しく、前記第１の入力は、前記力の変数を備える、と、
少なくとも１つの追跡システムを使用して、前記所定の時刻における前記ユーザの頭部の向き変数を決定することと、
前記フィルタ係数入力に等しい第３の値を提供するために、第２の値から第１の値を減算すること、前記第１の値は、前記第１の出力に等しく、前記第２の値は、前記向き変数に等しい、と、
前記フィルタ係数入力に基づいて、前記少なくとも１つのフィルタ係数を更新することと、
前記第３の値に基づいて、前記ユーザの頭部の意図された向きおよび／または位置を決定することと、
を備える方法。
［Ｃ２］
前記力による前記接触点における前記力の変数を決定することは、前記第１の出力を予測する前に、前記力の変数に第１のバンドパスフィルタを適用することを備え、前記第１の入力は、前記フィルタリングされた力の変数を備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ３］
前記少なくとも１つの追跡システムを使用して、前記所定の時刻における前記ユーザの頭部の前記向き変数を決定することは、前記向き変数に第２のバンドパスフィルタを適用することを備え、前記第２の値は、前記フィルタリングされた向き変数を備える、Ｃ１または２に記載の方法。
［Ｃ４］
前記ユーザの頭部の前記向きの不随意成分を予測することは、前記力の変数を時間遅延させることを備え、第１の入力は、前記時間遅延された力の変数を備える、Ｃ１～３のいずれか一項に記載の方法。
［Ｃ５］
前記方法は、
第２の入力および第２の出力と、少なくとも１つの第２のフィルタ係数と、を備える第２のフィルタを適用することをさらに備え、ここにおいて、前記第２の入力は、前記力の変数を備え、前記第２の出力は、前記ユーザの頭部の意図された向きを備え、前記少なくとも１つの第２のフィルタ係数は、前記第１のフィルタの前記少なくとも１つのフィルタ係数に実質的に等しい、Ｃ１～４のいずれか一項に記載の方法。
［Ｃ６］
前記少なくとも１つの追跡システムを使用して、前記所定の時刻における前記ユーザの頭部の前記向き変数を決定することは、
予測頭部向きを決定するために、頭部トラッカを使用することと、
前記予測期間に等しい遅延を前記予測頭部向きに適用することと、
遅延された修正子を取得するために、前記向き変数から前記遅延された予測頭部向きを減算すること、ここにおいて、前記第２の値は、前記遅延された修正子を備える、と、 をさらに備える、Ｃ１～５のいずれか一項に記載の方法。
［Ｃ７］
前記予測頭部向きを前記第２の出力と合計することをさらに備える、Ｃ１～６のいずれか一項に記載の方法。
［Ｃ８］
前記力の変数は、前記接触点における力を決定するために使用される、感知位置、感知速度を備える、Ｃ１～７のいずれか一項に記載の方法。
［Ｃ９］
前記ユーザは、振動力またはバフェッティング力を受ける座席に着座しており、前記接触点は、前記座席である、Ｃ１～８のいずれか一項に記載の方法。
［Ｃ１０］
前記力の変数を決定することは、前記接触点における回転性変位を感知することを備える、Ｃ１～９のいずれか一項に記載の方法。
［Ｃ１１］
前記力の変数を決定することは、前記接触点における線形変位を感知することを備える、Ｃ１～１０のいずれか一項に記載の方法。
［Ｃ１２］
前記適応フィルタを使用して予測することは、
前記接触点から前記ユーザの頭部までの力の人体による伝達をモデル化するように前記適応フィルタを構成することと、
前記力の変数を前記構成された適応フィルタに入力することであって、それによって、前記所定の時刻における前記ユーザの頭部の前記向きの不随意成分を決定する、入力することと、
を備える、Ｃ１～１１のいずれか一項に記載の方法。
［Ｃ１３］
前記適応フィルタは、複数の係数によって定義される再帰的最小二乗（ＲＬＳ）フィルタを備える、Ｃ１～１２のいずれか一項に記載の方法。
［Ｃ１４］
前記適応フィルタを使用して予測することは、
前記ＲＬＳフィルタの前記複数の係数を使用して、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを構成することと、
前記座席加速度計からの出力を、前記ＦＩＲフィルタに入力することであって、それによって、前記ユーザの頭部の予測不随意変位を決定する、入力することと、
を備える、Ｃ１３に記載の方法。
［Ｃ１５］
前記接触点は、前記ユーザに対してロケーションが実質的に固定されている、Ｃ１～１４のいずれか一項に記載の方法。
［Ｃ１６］
Ｃ１～１５のいずれか一項に記載の方法を行うように構成された処理手段を備える、ユーザの頭部の向きを決定するためのトラッカシステム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】