发明创造名称：3D指示装置与补偿3D指示装置的转动的方法
外观设计名称：
决定号：42241
决定日：2019-11-04
委内编号：4W108824、4W108862、4W108773
优先权日：2011-03-28、2011-07-06
申请（专利）号：201210084834.6
申请日：2012-03-27
复审请求人：
无效请求人：三星（中国）投资有限公司、惠州三星电子有限公司、中兴通讯股份有限公司
授权公告日：2017-04-12
审定公告日：
专利权人：曦恩体感科技股份有限公司
主审员：张娟
合议组组长：王可
参审员：王效维
国际分类号：G06F3/038，G06F3/0346，G01C21/16
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：如果一项权利要求与最接近现有技术相比存在区别技术特征，所述区别技术特征已经被其他对比文件所公开并用于解决同样的技术问题、或属于本领域的公知常识，那么该权利要求不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
全文：
本决定涉及专利号为201210084834.6、名称为“3D指示装置与补偿3D指示装置的转动的方法”的发明专利（下称本专利），本专利的申请日为2012年03月27日，优先权日为2011年03月28日、2011年07月06日，授权公告日为2017年04月12日。本专利授权公告时的权利要求书如下：
“1. 一种3D指示装置，其特征在于，该3D指示装置包括：
一方位传感器，用以产生与该3D指示装置的一方位相关联的一方位输出，且该3D指示装置的方位是与地球相关联的一全球参考坐标的三轴相关联；
一转动传感器，用以产生与该3D指示装置的一转动相关联的一转动输出，且该3D指示装置的转动是与该3D指示装置相关联的一空间参考坐标的三轴相关联；及
该方位传感器包括：
一加速度传感器，用以产生一第一讯号组，该第一讯号组包括多个轴向加速度，这些轴向加速度是与位于该空间参考坐标的该3D指示装置的移动和转动相关联；
一磁力计，用以产生与地球的磁场相关联的一第二讯号组；及
一第二运算处理器，用以基于该第一讯号组与该第二讯号组而产生一量测状态，该量测状态包括一量测磁力Mx，My，Mz，且基于该量测状态与该转动输出而产生一更新状态，该更新状态包括一预计磁力Mx’，My’，Mz’，藉由计算并转换该更新状态而产生该方位输出，其该方位输出包括一结果偏差，该结果偏差包括与该空间参考坐标相关联的一组偏向角；
一第一运算处理器，用以使用该方位输出与该转动输出以产生一转换输出，该转换输出是与一显示设备相关联的一固定参考坐标相关联；
其中该第一运算处理器藉由计算与该显示设备相关联的一预定敏感度以取得该固定参考坐标的一边界信息，并藉该偏向角与该边界信息而转换输出代表位于该固定参考坐标的一平面上的一段移动，该段移动是平行于该显示设备的一屏幕。
2. 如权利要求1所述的3D指示装置，其中该组偏向角包括一偏航角、一俯仰角、与一滚转角；该第一讯号组包括一第一轴向加速度、一第二轴向加速度、与一第三轴向加速度；该第二运算处理器基于该第一轴向加速度计算该俯仰角，且基于该第二轴向加速度及该俯仰角或基于该第三轴向加速度 与该俯仰角计算该滚转角，并基于该俯仰角、该滚转角、与该第二讯号组计算该偏航角。
3. 如权利要求1所述的3D指示装置，其中其特征在于，该方位传感器所提供的该方位输出为一转动矩阵、一四元值、一转动向量、或包括三个方位角。
4. 如权利要求1所述的3D指示装置，其特征在于，该第一运算处理器取得与该全球参考坐标相关联的该显示设备的一方位，且基于该方位输出与该显示设备的方位而取得该3D指示装置的方位，并基于与该固定参考坐标相关联的该3D指示装置的方位与该转动输出，而产生与该固定参考坐标相关联的一转换转动，且基于该转换转动而产生该转换输出。
5. 如权利要求4所述的3D指示装置，其特征在于，当该第一运算处理器收到一重设讯号，该第一运算处理器将该方位传感器所产生的一现今方位输出记录为与该固定参考坐标相关联的该显示设备的方位。
6. 如权利要求5所述的3D指示装置，其特征在于，当该现今方位输出包括与该全球参考坐标的三轴的其中之一轴相关联的一偏航角，该第一运算处理器藉由将该方位输出减去该偏航角而取得与该固定参考坐标相关联的该3D指示装置的方位。
7. 如权利要求4所述的3D指示装置，其特征在于，该第一运算处理器从与该固定参考坐标相关联的该3D指示装置的方位取得一转动矩阵，且将该转动矩阵与该转动输出相乘以产生该转换转动。
8. 如权利要求7所述的3D指示装置，其特征在于，该转换转动包括与该固定参考坐标的三轴相关联的一第一角速度、一第二角速度、与一第三角速度；该转换输出包括与该固定参考坐标的三轴中的其中二轴相关的一第一移动分量与一第二移动分量，该第一运算处理器将该第二角速度乘以一尺寸因子而产生该第二移动分量，且该第一运算处理器将该第三角速度乘以一尺寸因子而产生该第一移动分量。
9. 一种补偿3D指示装置之转动的方法，其特征在于，该补偿3D指示装置之转动的方法包括：
产生与该3D指示装置的一方位相关联的一方位输出，且该3D指示装置 的方位是与地球相关联的一全球参考坐标的三轴相关联；
产生与该3D指示装置的一转动相关联的一转动输出，且该3D指示装置的方位是与该3D指示装置相关联的一空间参考坐标的三轴相关联；及
产生该方位输出的步骤包括：
产生一第一讯号组，该第一讯号组包括多个轴向加速度，这些轴向加速度是与位于该空间参考坐标的该3D指示装置的移动和转动相关联；
产生与地球的磁场相关联的一第二讯号组；
基于该第一讯号组与该第二讯号组而产生一量测状态，该量测状态包括一量测磁力Mx，My，Mz；
基于该量测状态第一讯号组与该转动输出而产生一更新状态，该更新状态包括一预计磁力Mx’，My’，Mz’；
计算并转换该更新状态出而产生该方位输出，其该方位输出包括一结果偏差，该结果偏差包括与该空间参考坐标相关联的一组偏向角；
使用该方位输出与该转动输出以产生一转换输出，该转换输出是与一显示设备相关联的一固定参考坐标相关联；
其中一第一运算处理器藉由计算与该显示设备相关联的一预定敏感度以取得该固定参考坐标的一边界信息，并藉该偏向角与该边界信息而转换输出代表位于该固定参考坐标的一平面上的一段移动，该段移动是平行于该显示设备的一屏幕。
10. 如权利要求9所述的方法，其中该组偏向角包括一偏航角、一俯仰角、与一滚转角；该第一讯号组包括一第一轴向加速度、一第二轴向加速度、与一第三轴向加速度；且基于该第一讯号组与该第二讯号组而产生该方位输出的步骤包括：
基于该第一轴向加速度计算该俯仰角；
基于该第二轴向加速度及该俯仰角或基于该第三轴向加速度与该俯仰角计算该滚转角；及
基于该俯仰角、该滚转角、与该第二讯号组计算该偏航角。
11. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，该方位输出为一转动矩阵、一四元值、一转动向量、或包括三个方位角。
12. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，该转换输出代表位于该固定参考坐标的一平面上的一段移动，该段移动是平行于该显示设备的一屏幕。
13. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，该方位输出的步骤包括：
取得与该全球参考坐标相关联的该显示设备的一方位；
基于该方位输出与该显示设备的方位而取得该3D指示装置的方位；
基于该3D指示装置的方位而产生与该固定参考坐标相关联的一转换转动；及
基于该转换转动而产生该转换输出。
14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，取得与该固定参考坐标相关联的该显示设备的方位的步骤包括：
将一方位传感器所产生的一现今方位输出记录为与该固定参考坐标相关联的该显示设备的方位。
15. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，该现今方位输出包括与该全球参考坐标的三轴的其中之一轴相关联的一偏航角，且取得与该固定参考坐标相关联的该3D指示装置的方位的步骤包括：
藉由将该方位输出减去该偏航角而取得与该固定参考坐标相关联的该3D指示装置的方位。
16. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，产生该转动输出的步骤包括：
从与该固定参考坐标相关联的该3D指示装置的方位取得一转动矩阵；及
将该转动矩阵与该转动输出相乘以产生该转换转动。
17. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，该转换转动包括与该固定参考坐标的三轴相关联的一第一角速度、一第二角速度、与一第三角速度；该转换输出包括与该固定参考坐标的三轴中的其中二轴相关的一第一移动分量与一第二移动分量；且基于该转换转动而取得该转换输出的步骤包括：
将该第二角速度乘以一尺寸因子而产生该第二移动分量；及
将该第三角速度乘以一尺寸因子而产生该第一移动分量。”
（一）第一无效宣告请求（案件编号4W108824）
针对本专利权，三星（中国）投资有限公司（下称第一请求人）于2019年04月30日向国家知识产权局提出了无效宣告请求，其理由是本专利说明书不符合专利法第26条第3款的规定；本专利权利要求1、2、9、10不符合专利法第33条的规定；权利要求1、9、12不符合专利法第26条第4款的规定；权利要求1-17不符合专利法第22条第3款的规定，请求宣告本专利权利要求1-17全部无效。同时提交了三份证据。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年05月15日受理了上述无效宣告请求并将无效宣告请求书及证据副本转给了专利权人，同时成立合议组对本案进行审查。
第一请求人于2019年05月30日向国家知识产权局提交了意见陈述书，在意见陈述书中表示：以该意见陈述书中的无效理由替换2019年04月30日提出的无效理由。该意见陈述书中具体无效理由包括：本专利说明书不符合专利法第26条第3款的规定；本专利权利要求1、2、9、10不符合专利法第33条的规定；权利要求1、5、6、9、12、14、15不符合专利法第26条第4款的规定；权利要求1-17不符合专利法第22条第3款的规定，请求宣告本专利权利要求1-17全部无效。同时提交了如下证据：
证据1：公开号为US2004/0095317A1的美国专利申请公开文本及其中文译文，公开日为2004年05月20日；
证据2：公开号为US7089148B1的美国专利授权文本及其中文译文，公开日为2006年08月08日；
证据3：本专利的公开文本；
证据4：公开号为CN201514612U的中国实用新型授权文本，公开日为2010年06月23日；
证据5：公开号为CN101078957A的中国专利申请公开文本，公开日为2007年11月28日；
证据6：公开号为JP2007183138A的日本专利公开文本及其中文译文，公开日为2007年07月19日；
证据7：公开号为KR1020090106767A的韩国专利公开文本及其中文译文，公开日为2009年10月12日；
证据8：公开号为KR1020100091854A的韩国专利公开文本及其中文译文，公开日为2010年08月19日；
证据9：公开号为CN101606120A的中国专利申请公开文本，公开日为2009年12月16日；
证据10：北京工业大学硕士学位论文：《空中手写笔笔迹检测与识别系统的研究》，知网公开日为2009年09月15日；
证据11：哈尔滨工程大学硕士学位论文：《高精度携联式惯性导航系统算法研究》，知网公开日为2005年12月15日。
请求人在意见陈述书中具体陈述了如下无效理由：
1、说明书未对发明做出清楚、完整的说明，不符合专利法第26条第3款的规定；
2、权利要求1、2、9、10在实质审查阶段增加的技术特征在说明书中没有文字记载，也无法由说明书文字记载的内容直接或毫无疑义地确定，不符合专利法第33条的规定；
3、权利要求1、5、6、9、12、14、15不符合专利法第26条第4款的规定；
4、专利法第22条第3款
权利要求1-17不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定，其中证据组合方式如下：
（1）权利要求1相对于证据4与证据8的结合，或证据4、证据9与公知常识的结合，或证据4、证据1与公知常识的结合，或证据4、证据7与证据9的结合，或证据4、证据9与证据1的结合，或证据4、证据7、证据1与公知常识的结合，或相对于证据7、证据9与公知常识的结合，或证据7、证据9、公知常识与证据2、证据4、证据6之一的结合，或证据7、证据8与公知常识的结合，或证据7、证据8、公知常识与证据2、证据4、证据6之一的结合，或证据7、证据1与公知常识的结合，或证据7、证据1、公知常识与证据2、证据4、证据6之一的结合，或相对于证据1、公知常识与证据2、证据4、证据6之一的结合，或相对于证据8、证据7与公知常识的结合，或证据8、证据7、公知常识与证据2、证据4、证据6之一的结合不具备创造性；
（2）权利要求2的附加技术特征或被证据4、证据6、证据7之一结合公知常识或证据10公开，或被证据1、证据2结合公知常识或证据10公开，因此也不具备创造性；权利要求3的附加技术特征被证据4、证据7、证据1、证据2、证据6、证据5、证据11之一公开，或属于公知常识，因此也不具备创造性；权利要求4的附加技术特征或被证据4、证据9之一结合公知常识公开，或被证据9公开，或属于公知常识，因此也不具备创造性；权利要求5、6的附加技术特征或被证据4结合公知常识公开，或属于公知常识；权利要求7的附加技术特征或被证据5公开，或属于公知常识；权利要求8的附加技术特征或被证据5公开，或被证据1结合公知常识公开，因此也不具备创造性；
（3）权利要求9-11、13-17的评述方式与权利要求1-8相同，因此也不具备创造性；
（4）权利要求12的附加技术特征被证据4、证据1、证据7之一公开，也不具备创造性。
国家知识产权局本案合议组于2019年07月11日向双方当事人发出了口头审理通知书，定于2019年09月25日举行口头审理，并于同日发出转送文件通知书，将第一请求人于2019年05月30日提交的意见陈述书及其所附证据副本转送给专利权人，通知其在指定期限内答复。
专利权人针对上述第一无效宣告请求未进行答复。
（二）第二无效宣告请求（案件编号4W108862）
针对上述专利权，惠州三星电子有限公司（下称第二请求人）于2019年04月30日向国家知识产权局提出了无效宣告请求。其中第二请求人提交的意见陈述、证据以及国家知识产权局历次发送书面文件的内容及时间与第一无效宣告请求完全相同，在此该无效宣告请求的案由不再详细记录。
专利权人针对上述第二无效宣告请求未进行答复。
（三）第三无效宣告请求（案件编号4W108773）
针对上述专利权，中兴通讯股份有限公司（下称第三请求人）于2019年04月22日向国家知识产权局提出了无效宣告请求，未提交证据，其理由是本专利说明书不符合专利法第26条第3款的规定；权利要求1、2、4、6、9、12、13、15不符合专利法第26条第4款的规定；权利要求1、9不符合专利法实施细则第20条第2款的规定，请求宣告本专利权利要求1-17全部无效。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年05月16日受理了上述无效宣告请求并将无效宣告请求书及证据副本转给了专利权人，同时成立合议组对本案进行审查。
第三请求人于2019年05月22日向国家知识产权局提交了意见陈述书，意见陈述书中具体无效理由包括：本专利说明书不符合专利法第26条第3款的规定；权利要求1-17不符合专利法第26条第4款的规定；权利要求1-17不符合专利法实施细则第20条第2款的规定；权利要求1-17不符合专利法第22条第3款的规定，请求宣告本专利权利要求1-17全部无效。同时提交了如下证据：
证据2’：与第一请求人提交的证据4相同；
证据3’：与第一请求人提交的证据9相同。
请求人在意见陈述书中具体陈述了如下无效理由：
1、权利要求1-17不符合专利法实施细则第20条2款的规定；
2、说明书对技术方案的公开不充分，不符合专利法第26条第3款的规定；
3、权利要求1-17不符合专利法第26条第4款的规定；
4、专利法第22条第3款
权利要求1-17不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定，其中证据组合方式如下：权利要求1相对于证据2’与公知常识的结合，或证据2’与证据3’、公知常识的结合不具备创造性；权利要求2、3的附加技术特征或被证据2’公开，或属于公知常识；权利要求4的附加技术特征或被证据2’结合公知常识公开，或属于公知常识；权利要求5-8的附加技术特征属于公知常识；权利要求9-11、13-17的评述方式与权利要求1-8相同，因此也不具备创造性；权利要求12的附加技术特征为权利要求9中的重复特征，因此也不具备创造性。
国家知识产权局本案合议组于2019年07月11日向双方当事人发出了口头审理通知书，定于2019年09月25日举行口头审理，并于同日发出转送文件通知书，将第三请求人于2019年05月22日提交的意见陈述书及其所附证据副本转送给专利权人，通知其在指定期限内答复。
专利权人针对上述第三无效宣告请求未进行答复。
口头审理如期举行，第一、第二、第三请求人分别委托代理人出席了本次口头审理，并且第一请求人的代理人和第二请求人的代理人在口头审理中均明确表示，彼此同意对方的全部意见。专利权人缺席此次口头审理。在口头审理过程中，明确了以下事项：
（1）第一请求人和第二请求人明确第一无效宣告请求与第二无效宣告请求的具体内容完全一致，第一请求人、第二请求人和第三请求人对合议组变更无异议，对合议组成员及书记员无回避请求；
（2）专利权人在无效程序中未修改权利要求书，因此口头审理的基础为本专利授权公告的权利要求书；
（3）第一请求人、第二请求人当庭明确无效宣告请求理由以2019年05月30日提交的补充理由和证据为准，放弃2019年04月30日提交的无效宣告请求理由，第三请求人当庭明确无效宣告请求理由以2019年05月22日提交的补充理由和证据为准，放弃2019年04月22日提交的无效宣告请求理由；
（4）第一请求人、第二请求人当庭提交证据10、证据11的上海图书馆《馆外索取证明》原件，合议组核实复印件与原件一致；
（5）鉴于当事人充分陈述了各自的意见，合议组在口头审理结束之后不再接受当事人的任何书面意见及证据。
至此，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
1、审查基础
专利权人在无效程序中未修改权利要求书，因此本决定所针对的审查基础为本专利授权公告的权利要求书。
2、证据认定
第一请求人、第二请求人在无效程序中提交了11份证据，分别是证据1—证据11，第三请求人在无效程序中提交了2份证据，分别等同于第一请求人、第二请求人提交的证据4、证据9，其中证据1—证据9均为专利文献，证据10、证据11为硕士论文，专利权人未在指定期限内对上述证据的真实性及公开时间提出异议，合议组经核实后也未发现上述证据中存在影响其真实性的明显瑕疵，因此对上述证据的真实性予以认可。其中，证据3为本专利的公开文本，证据1-2、4-9的公开日期均早于本专利的申请日，证据10、11为硕士论文，其知网公开时间也早于本专利的申请日，因此证据1-2、4-11可以作为评述本专利创造性的现有技术使用。此外，专利权人未在指定期限内对第一请求人、第二请求人提交的外文证据1-2、外文证据6-8的中文译文的准确性提出异议，因此对于上述外文证据公开的内容以第一请求人、第二请求人提交的译文为准。下文中将证据1—2、证据4—11分别称为对比文件1—2、对比文件4—11。
3、专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
如果一项权利要求与最接近现有技术相比存在区别技术特征，所述区别技术特征已经被其他对比文件所公开并用于解决同样的技术问题、或属于本领域的公知常识，那么该权利要求不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
（3.1）关于权利要求1
权利要求1请求保护一种3D指示装置。对比文件4公开了一种三维动态定位设备，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第[0048]-[0143]段，图1-4）：三维动态定位设备（相当于3D指示装置）。由三维人机交互装置100和三维人机交互数据处理和融合装置200组成。三维人机交互装置、用户和应用也有各自的空间或坐标系，它们分别是：传感器坐标系（相当于空间参考坐标）、用户坐标系和应用坐标系（相当于固定参考坐标）。三维人机交互装置100在自身的传感器坐标系中获取并输出三维人机交互装置100的三维运动状态的传感数据，三维人机交互数据处理和融合装置200接收传感数据，并且在用户坐标系中使用传感数据进行运动状态和位置参数的估值，并进一步将运动状态参数转换成应用坐标系中的交互参数；三维人机交互数据处理和融合装置200对多传感器所测具有噪声和动态变化的多传感数据(如角速度、加速度和磁场传感数据)进行融合，实现运动状态参数的精确估值，实时估计位置、速度、加速度、方位、角速度，并推导运动轨迹、作用力和方向。三维人机交互数据处理和融合装置200包括方位估计单元220，方位估计单元220包括以陀螺仪所测得的角速度的积分来估计方位的方位估计模块221，以磁力计输出来估计磁场并用于矫正方位的磁场估计模块222，以加速度传感器数据来估计加速度并用重力加速度来矫正方位的加速度估计模块223，以及重置初值的置初值模块224。在方位估计模块221中，使用三维陀螺仪测得的角速度进行积分，求得人机交互装置100相对于初始方位的三个方位角(α，β，γ) （相当于一方位传感器，用以产生与该3D指示装置的一方位相关联的一方位输出）。三维陀螺仪（相当于转动传感器）测量的是角速度（相当于一转动传感器，用以产生与该3D指示装置的一转动相关联的一转动输出），仅用三维陀螺仪数据的积分来估值方位角，会出现偏差。为此，我们加入磁力计测得的磁场(通常假设磁场相对稳定或变化缓慢，磁力计的测量值也相对稳定或变化缓慢)和加速度计测得的加速度(加速度计测得的值中，很大一部分是重力加速度，去除人机交互装置100本身的加速度之后，重力加速度的大小和方向是非常稳定的)，组成共同的运动方程和测量方程，实施动态估值运算，求得较为可靠的方位角估值。人机交互装置100中的所有微型传感器110都校准到一个统一的坐标系，我们称之为“传感器坐标系”（相当于且该3D指示装置的转动是与该3D指示装置相关联的一空间参考坐标的三轴相关联）。人机交互装置100来的传感器数据首先经预处理模块，分离出各微型传感器110的数据，形成各微型传感器110(三维加速度计111（相当于加速度传感器）、三维陀螺仪112和三维磁力计113（相当于磁力计）)数据流，并检查这些数据的完整性（隐含公开了加速度传感器，用以产生一第一讯号，第一讯号组包括多个轴向加速度，这些轴向加速度是与位于该空间参考坐标的该3D指示装置的移动和转动相关联；磁力计，用以产生与地球的磁场相关联的一第二讯号组）。方位估计模块221以三维陀螺仪112的角速度数据为主，同时融合重力加速度和磁场的测量数据和它们在用户坐标系中的参考值，估计方位角。为了提高估值精度，使用贝叶斯估值方法。这时，以方位角q作为运动状态矢量，方位角的状态方程为：
qt＝qt-1Θ(Δt) Vq (1)
其中qt是t时刻的方位角矢量，Δt是取样时间间隔，Θ(Δt)是以四元数表示的乘法矩阵，Vq是系统噪声。根据三个传感器的工作原理，因为q用图2中所示传感器坐标系在用户坐标系中的方位角的四元数表示，有如下测量方程：
（2）
（3）
（4）
这里，Ztg，Zta，Ztm分别是陀螺仪、加速度计和磁力计于t时刻在传感器坐标系中的测量值（其中Ztm相当于量测磁力，依据公式（4）及公式（1）可以确定基于加速度计产生的加速度和磁力计产生的磁力产生量测磁力，本领域技术人员可以确定必然有第二运算处理器）。Vtg，Vta，Vtm分别是陀螺仪、加速度计和磁力计于t时刻的测量噪声。方程(2)表示陀螺仪的测量值是同一时刻方位角的函数H(qt)和测量噪声的和；方程(3)在人机交互设备本身的加速度很小，与重力加速度相比可以忽略不计的假设前提下，认为加速度计的测量值是用户坐标系中的重力加速度g经变换到传感器坐标系的值和噪声之和。这里qrot(q，g)和qrot(q，m)分别表示在用户坐标系中的重力加速度g和磁场m经变换到传感器坐标系，而此变换由当前方位q所定义。这里，我们假设磁场是不变的。若将三个传感器的测量值以矢量Zt表示，则有：
（5）
如常规，T表示转置，Zt是列矢量。有了状态方程和测量方程，就可以使用贝叶斯估值方法了。贝叶斯估值以叠代求最大后验概率p(qt|Z1：t-1)的方法来估值。p(qt|Z1：t-1)即为已知传感器数据流Z1：t-1的条件下方位角的后验概率。贝叶斯估值方法包括两步叠代，取得状态初始值q0后，在上一时刻后验概率p(qt-1|Z1：t-1)的基础上预测和计算后验概率p(qt|Zt-1)：
p(qt|Z1：t-1)＝∫p(qt|qt-1)p(qt-1|Z1：t-1)dqt-1 (6)
方程(6)中，条件概率p(qt|qt-1)表示了动态系统的时间相关性(也称马尔可夫特性)，它由方程(1)获得。贝叶斯估计的更新方程使用测量方程求得的似然率来更新(6)式求得的后验概率，从而获得t时刻的方位角的后验概率，由此完成方位角的估值（相当于基于该量测状态与该转动输出而产生一更新状态，该更新状态包括一预计磁力，藉由计算并转换该更新状态而产生该方位输出，其该方位输出包括一结果偏差，该结果偏差包括与该空间参考坐标相关联的一组偏向角）：
p(qt|Z1：t)＝p(Zt|qt)p(qt|Z1：t-1)/p(Zt|Z1：t-1) (7)
这里，p(Zt|Z1-1)可视为归一化因子。若各传感器相互独立，方程(7)可写为：
（8）
这里，p(Ztg|qt)，p(Zta|qt)，p(Ztm|qt)分别为t时刻陀螺仪、加速度计和磁力计测量值在方位qt的似然率。它们由方程(2)、(3)和(4)求得。方程(8)中实现了三种传感器数据的融合，融合的方式是三个似然率的相乘，它们的贡献由似然率的方差调节。
为了反映真实情况，在磁场估计模块222中，我们认为磁场是变化的，但此变化相对于方位的变化是缓慢的。在时刻t，我们先用前面的公式估计方位，再估计磁场和加速度。在估计方位时，使用上一时刻磁场估计结果。为此，改方程(4)为
（4—1）
为了估计磁场，把磁场的状态方程写为：
mt＝mt-1 Vm (10)
这里，m为磁场的三维状态矢量，Vm为噪声。测量方程则为：
（11）
交互参数产生和功能键管理模块250把在用户坐标系下的位置、运动、轨迹及力度参数，根据用户坐标系和应用坐标系的关系，在功能键的控制下，按要求对方位角、角速度、加速度、速度、位移，运动轨迹、作力方向和力度进行进一步计算和加工，输出应用所需参数，送往应用接口260。例如：在三维医学图像应用例中，根据某一医生用户坐标系与三维图像应用坐标系的关系，将来自上一“运动轨迹和力度模块240”的在这一用户坐标系中的位置和方位参数转换为应用坐标系下的位置和方位，从而可以在三维图像中选定感兴趣的点或区域（相当于用以使用该方位输出以产生一转换输出，该转换输出是与一显示设备相关联的一固定参考坐标相关联，本领域技术人员可以确定必然有第一运算处理器）。交互参数产生和功能键管理模块250的功能是要使用自运动轨迹和力度分析模块240的状态参数求出在应用坐标系的三维空间中的交互参数，并完成功能键的管理。例如，在三维图形图像编辑应用中，它主要包括定位和选择以及连续画图。在特殊需要的情况下，也可把字符输入包括进来（相当于转换输出代表位于该固定参考坐标的一平面上的一段移动，该段移动是平行于该显示设备的一屏幕）。
由此可见，对比文件4公开了本专利权利要求1中通过传感器融合来计算3D指示装置的方位，并将3D指示装置的运动转换为应用坐标系中的一段移动的技术内容，并且对比文件4中的传感器融合中，也是基于三维加速度计、三维陀螺仪和三维磁力计的输出而产生的当前方位角计算出一预计磁力，基于该计算出的预计磁力、量测的磁力值和加速度计的输出以及当前方位角更新方位输出。因此，权利要求1请求保护的技术方案相对于对比文件4公开的技术方案，区别技术特征在于：（1）权利要求1中3D指示装置的方位是与地球相关联的一全球参考左边的三轴相关联，而对比文件4中三维动态定位设备的方位是与用户坐标系相关联的；（2）藉由计算与该显示设备相关联的一预定敏感度以取得该固定参考坐标的一边界信息，并藉该偏向角与该边界信息而转换输出。基于上述区别技术特征可以确定权利要求1请求保护的技术方案实际所要解决的技术问题是：如何选择具体的参考坐标系以及如何进行显示控制。
对于区别技术特征（1），在本领域中，全球参考坐标、用户坐标系、地心坐标系、大地坐标系等都是常用坐标系。在本专利中，全球参考坐标系所起的作用是在装置定位或坐标转换的过程中作为参考坐标系或者转换中介，因此，将全球参考坐标系替换为其他本领域的常用坐标系，如用户坐标系，是本领域的常规选择，可以实现相同的技术效果，不能取得预料不到的技术效果。
对于区别技术特征（2），对比文件9公开了一种控制装置、输入装置、控制系统、控制方法和手持装置，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第18页第3-4段，图1-27）：控制装置40的MPU35在部分实际画面95上（例如，在中心位置上）显示预定图像或标记（下文中称为校准标记）96。校准标记96显示在预定像素范围（区域）内。校准标记96的显示位置（参考位置）不限于实际画面95的中心位置，而可以是（例如）实际画面95的四个角落97中的至少一个。可选地，校准标记96的显示位置可以是包括中心位置的两个以上位置和四个角落97中的至少一个。例如，通过使用至少两个校准标记96的校准，可以获得以下效果。通过对两个点之间的像素数和两个点之间的指针移动速度（或其积分值）进行比较，MUP35可以校准（例如）与相对于输入装置1的移动速度的移动量相对应的像素数（相当于预定敏感度）。具体地，能够校准当用户使输入装置1以什么速度移动（或多长距离）时指针移动的距离长度（像素数）。结果，可以额外地提高用户的操作感受。可见，对比文件9公开了在坐标转换中通过预定敏感度得到边界信息进而实现坐标转换的技术方案，因此本领域技术人员有动机将对比文件9的技术内容结合到对比文件4中。
综上，在对比文件4的基础上结合对比文件9及本领域的惯用技术手段得到权利要求1请求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的，因此权利要求1请求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（3.2）关于权利要求2
权利要求2是权利要求1的从属权利要求。对比文件4中公开了以下技术特征（说明书第[0074]段）：方位估计单元220包括以陀螺仪所测得的角速度的积分来估计方位的方位估计模块221，以磁力计输出来估计磁场并用于矫正方位的磁场估计模块222，以加速度传感器数据来估计加速度并用重力加速度来矫正方位的加速度估计模块223，以及重置初值的置初值模块224。在方位估计模块221中，使用三维陀螺仪测得的角速度进行积分，求得人机交互装置100相对于初始方位的三个方位角(α，β，γ)（相当于该组偏向角包括一偏航角、一俯仰角与一滚转角）。人机交互装置100来的传感器数据首先经预处理模块，分离出各微型传感器110的数据，形成各微型传感器110（三维加速度计111、三维陀螺仪112和三维磁力计113）数据流，并检查这些数据的完整性（本领域技术人员可以确定三维加速度计可以测量得到相应的数据，相当于第一讯号组包括一第一轴向加速度、一第二轴向加速度、与一第三轴向加速度）。另外，第一轴向加速度、第二轴向加速度和第三轴向加速度以及磁力计所测得数据与俯仰角、滚转角和偏航角之间存在一定的数学对应关系，可通过数学公式计算可获得是本领域的公知常识。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求2也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（3.3）关于权利要求3
权利要求3是权利要求1的从属权利要求。对比文件4中公开了以下技术特征（说明书第[0074]、[0099]段）：在方位估计模块221中，使用三维陀螺仪测得的角速度进行积分，求得人机交互装置100相对于初始方位的三个方位角(α，β，γ)（相当于该方位传感器所提供的该方位输出包括三个方位角）。这时，以方位角q作为运动状态矢量，方位角的状态方程为：
qt＝qt-1Θ(Δt) Vq (1)
其中qt是t时刻的方位角矢量，Δt是取样时间间隔，Θ(Δt)是以四元数表示的乘法矩阵（相当于该方位传感器所提供的该方位输出为一四元值），Vq是系统噪声。而转动向量和转动矩阵也是本领域中常用的表征方位转动的形式，属于本领域的惯用手段。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求3也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（3.4）关于权利要求4
权利要求4是权利要求1的从属权利要求。对比文件4公开了以下技术特征（参见说明书第[0132]段）：交互参数产生和功能键管理模块250把在用户坐标下的位置、运动、轨迹及力度参数，根据用户坐标系和应用坐标系的关系，在功能键的控制下，按要求对方位角、角速度、加速度、速度、位移、运动轨迹、作力方向和力度进行进一步计算和加工，输出应用所需参数，送往应用接口260。可见，对比文件4公开了将传感器坐标系中的三维人机交互装置的位置和转动输出转换为应用坐标系中的大屏幕中的场景，且该大屏幕在用户坐标系中具有一方位。另外，在坐标转换中，将全球参考坐标系替换为常用的坐标系，如用户坐标系，是本领域的常规选择。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求4也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（3.5）关于权利要求5
权利要求5是权利要求4的从属权利要求。对比文件4公开了以下技术特征（参见说明书第[0136]段）：图4所示的置初值模块分别为方位估计模块221、速度和位移估计模块230和交互参数产生和功能管理模块250置初值，初始化或重置传感器坐标系与用户坐标系的相互关系以及用户坐标系和应用坐标系之间的关系。可见，对比文件4公开了通过置初值的方式设置各个坐标系之间的相互关系。而在置初值时，将初值设置为坐标零点或者装置的现今方位都是本领域的常规手段。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求5也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（3.6）关于权利要求6
权利要求6是权利要求5的从属权利要求。对比文件4公开了以下技术特征（说明书第[0074]段）：在方位估计模块221中，使用三维陀螺仪测得的角速度进行积分，求得人机交互装置100相对于初始方位的三个方位角(α，β，γ)（相当于该现今方位输出包括与用户坐标系的三轴的其中之一轴相关联的一偏航角）。而使用用户坐标系替代全球坐标系是本领域的常规技术手段，并且在全球坐标系为基准时，通过现今方位减去偏航角的方式得到固定参考坐标中的方位是本领域的常规选择。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求6也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（3.7）关于权利要求7
权利要求7是权利要求4的从属权利要求。对比文件5公开了一种指示装置、指针移动方法和介质以及显示指针的显示装置，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第7页第10段、第9页第2-3段）：信号变换模块116通过使用由姿势计算模块114计算的姿势信息（数据）变换成显示坐标系统140（相当于显示器坐标）中的角速度信息（数据）。如果根据上面的方式得到了指示装置（相当于3D指示装置）的姿势信息，则信号变换模块116通过使用由角速度检测模块110检测到的角速度信息和姿势信息将装置坐标系统130中的角速度Wb变换成显示坐标系统140中的角速度Wn，如下面的等式5。
等式5
这里，Wn指显示系统坐标中的角速度，并可表示为，Wb指如等式1中所述的指示装置的角速度。另外，Cbn可由等式6表示。
等式6
从等式5和等式6中可以明白，装置坐标系统130（相当于空间参考坐标）可被变换成显示坐标系统140，而不管用户持握指示装置的位置。可见，对比文件5公开了权利要求7的附加技术特征，其该技术特征在对比文件5中的作用与其在权利要求7中的作用相同，都是在指示装置的坐标转换过程中通过转动矩阵获得转动输出。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求7也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（3.8）关于权利要求8
权利要求8是权利要求7的从属权利要求。对比文件5公开了一种指示装置、指针移动方法和介质以及显示指针的显示装置，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第9页第2-7段）：信号变换模块116通过使用由姿势计算模块114计算的姿势信息（数据）变换成显示坐标系统140（相当于显示器坐标）中的角速度信息（数据）（相当于转换转动包括与该固定参考坐标的三轴相关联的一第一角速度、以第二角速度、与一第三角速度）。如果根据上面的方式得到了指示装置（相当于3D指示装置）的姿势信息，则信号变换模块116通过使用由角速度检测模块110检测到的角速度信息和姿势信息将装置坐标系统130中的角速度Wb变换成显示坐标系统140中的角速度Wn，如下面的等式5。
等式5
这里，Wn指显示系统坐标中的角速度，并可表示为，Wb指如等式1中所述的指示装置的角速度。另外，Cbn可由等式6表示。
等式6
从等式5和等式6中可以明白，装置坐标系统130（相当于空间参考坐标）可被变换成显示坐标系统140，而不管用户持握指示装置的位置。另外，为了精确地计算显示坐标系统中的角速度信息，指示装置105可包括作为罗盘的地磁传感器115，地磁传感器115搜索大地中产生的磁场流以检测它的方向。在这种情况下，地磁传感器可检测方位的改变，从而将与偏航角相应的值ψ应用于等式6，信号变换模块116可得到显示坐标系统中的角速度信息。如果通过上面的方式得到了显示坐标系统中的角速度，则指针坐标计算模块118通过使用由信号变换模块116变换的角速度信息来计算显示装置150中的指针坐标。指针坐标指在指针坐标系统170中的指标坐标，可从等式8得到指针坐标（xd，yd）。
等式8
在这种情况下，rx和ry是与用来调整指针根据指示装置105的移动而在显示屏幕上移动的移动速度的值相应的比例系数（相当于尺寸因子）。比例系数调整单元（比例系数调整器）可内置于指示装置105中，以使得用户能够直接调整比例系数，或者比例系数可预定为特定值。可见，对比文件5公开了权利要求8的附加技术特征，其该技术特征在对比文件5中的作用与其在权利要求8中的作用相同，都是获取指示装置在固定参考坐标中的移动输出。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求8也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（3.9）关于权利要求9-17
权利要求9-11、13-17请求保护一种补偿3D指示装置之转动的方法，分别是与装置权利要求1-8一一对应的方法权利要求。因此基于与权利要求1-8相同的理由和证据，权利要求9-11、13-17均不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求12是权利要求9的从属权利要求。对比文件4公开了以下技术特征（参见说明书第[0085]段）：交互参数产生和功能键管理模块250的功能是要使用自运动轨迹和力度分析模块240的状态参数求出在应用坐标系的三维空间中的交互参数，并完成功能键的管理。例如，在三维图形图像编辑应用中，它主要包括定位和选择以及连续画图。在特殊需要的情况下，也可把字符输入包括进来（相当于转换输出代表位于该固定参考坐标的一平面上的一段移动，该段移动是平行于该显示设备的一屏幕）。可见，权利要求12的附加技术特征在对比文件4中得到了公开。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求12也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
综上所述，基于以上证据组合方式已经能够得出权利要求1-17均不具备专利法第22条第3款规定的创造性的结论，因此对于第一请求人、第二请求人和第三请求人提交的其他无效宣告请求理由合议组不再评述。
合议组依法作出如下审查决定。
三、决定
宣告第201210084834.6号发明专利权全部无效。
当事人对本决定不服的，可以根据专利法第46条第2款的规定，自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。根据该款的规定，一方当事人起诉后，另一方当事人作为第三人参加诉讼。
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