KR101259560B1 - Apparatus and method for fall-down detection, and system for emergency aid using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 노인이나 거동이 불편한 보행자 등을 대상으로 실생활에서 자주 발생하는 낙상사고를 실시간으로 감지하여 낙상으로 인한 2차 사고에 적극적으로 대비하기 위한 낙상 감지 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예인 낙상 감지 장치는 사용자의 가속도 및 기울기 정보를 감지하는 가속도 센서, 가속도 센서에서 추출되는 가속도 및 기울기 정보를 이용하여 낙상여부를 결정하는 판단 모듈 및 판단 모듈에 의해 낙상이 결정되면 낙상 발생 정보를 전송하는 무선 통신 모듈로 구성된다.The present invention relates to a fall detection device and method for actively preparing for a second accident caused by a fall by detecting a fall accident frequently occurring in real life for an elderly person or a pedestrian with inconvenient mobility. In an embodiment, the fall detection apparatus may include an acceleration sensor that detects acceleration and inclination information of a user, and when a fall is determined by the determination module and the determination module that determine whether a fall is made using the acceleration and inclination information extracted from the acceleration sensor, the fall occurrence information. It consists of a wireless communication module for transmitting.
Description
본 발명은 3축 가속도의 관성 센서를 내장한 손목 착용형 장치 및 그 방법과이를 이용한 응급 구조 방법에 관한 것으로, 사용자의 행동 변화를 관찰하여 낙상과 같은 응급 상태가 발생하면 해당기관으로 응급 콜을 전송하는 낙상 방지 기술 및 행동 패턴 인식 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a wrist worn device having a three-axis acceleration inertial sensor and a method thereof and an emergency rescue method using the same. It relates to a fall prevention technique and a behavior pattern recognition technique to transmit.
본 발명은 지식경제부의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다. [과제관리번호: 2008-F039-01 과제 명: 인간-로봇 상호작용 매개 기술 개발]The present invention is derived from research carried out as part of the IT original technology development project of the Ministry of Knowledge Economy. [Task Management Number: 2008-F039-01 Title of Task: Development of Human-Robot Interaction Mediation Technology]
IT 기술의 발전에 더불어 의료기관과 같은, 특수한 장소나 시설이 아닌, 일반 가정, 양로원과 같은 곳에서도 원격으로 진료를 한다거나 상담이 가능해지고 있다. 특히 만성 질환자나 고령자의 경우 상시 관찰이 무엇보다도 중요하다.Along with the development of IT technology, it is possible to remotely visit or consult in places such as general homes and nursing homes, not in special places or facilities such as medical institutions. Especially for chronically ill and elderly people, constant observation is most important.
고령자의 경우 응급 상황에 빠질 확률이 높고 본인 스스로가 응급 상황에 대한 대처 능력이 떨어지므로 적절한 대책을 마련하지 않으면 심각한 상황을 야기할 수 있다. 특히, 낙상은 여러 질병으로 인해 야기 될 수 있으며 단순 노환으로 인하여 발생할 수 있어서 사전 예방 또는 상황 발생 시 신속한 대응이 필요하다.Older people are more likely to fall into emergencies, and they are less able to cope with emergencies and can cause serious situations if they do not take appropriate measures. In particular, falls can be caused by a number of diseases and can be caused by simple aging, requiring immediate response in case of a precaution or situation.
종래 기술은 허리나 가슴에 착용하는 소형화된 장치를 이용하여, 낙상이 발생하는 경우 관성 센서로부터 낙상을 감지하고, 응급 상황 정보를 전송한다. 하지만 낙상이 아닌데 낙상이라고 하는 False Positive한 경우가 많이 발생하고, 실제 낙상인데도 불구하고 낙상이 아니라고 판명하는 False Negative 현상도 많이 발생하여, 오보에 따른 불필요한 시간과 인력이 낭비되는 측면이 있다. The prior art detects a fall from an inertial sensor and transmits emergency information when a fall occurs using a miniaturized device worn on the waist or chest. However, there are many false positives that are not falls, and there are many false negatives that turn out to be fall despite the fall, which wastes unnecessary time and manpower.
본 발명은 사용자에게 구속감을 주지 않는 낙상 감지 장치와 이를 이용한 응급 구조 서비스를 제공할 필요성을 인지하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사용자들의 일상적인 손과 팔의 임의의 동작을 낙상으로 판단하지 않기 위하여, 손과 팔에 부착되어 지면과의 충격이나 행동 변화를 용이하게 추출할 수 있는 손목 착용형 낙상 감지 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.The present invention was conceived by recognizing the need to provide a fall detection device that does not restrain the user and an emergency rescue service using the same, the problem to be solved by the present invention is the fall of any operation of the user's daily hands and arms In order not to be determined, the present invention provides a wrist wearable fall detection device and a method attached to a hand and an arm that can easily extract a shock or a change in behavior with the ground.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 손목 착용형 낙상 감지 장치를 이용하여 실제 응급 상황이 발생한 경우, 해당기관으로 응급 콜을 전송하는 응급 구조 서비스를 제공하는데 있다.Another problem to be solved by the present invention is to provide an emergency rescue service for transmitting an emergency call to a corresponding institution when an actual emergency occurs using a wrist worn fall detection device.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 낙상 감지 장치는 가속도 및 기울기 정보를 수집하는 센서부와, 센서부로부터 수집된 가속도 및 기울기 정보를 이용하여 낙상 여부를 판단하는 판단 모듈과 판단 모듈로부터 판단된 낙상 정보를 외부의 응급 상황 대처 기관에 전송하는 통신부를 포함한다.Falling detection device according to an aspect of the present invention for achieving the above object is a sensor module for collecting the acceleration and inclination information, and a determination module and determination module for determining whether or not the fall using the acceleration and inclination information collected from the sensor unit It includes a communication unit for transmitting the fall information determined from the external emergency response agency.
본 발명의 다른 면에 따른 낙상 감지 방법은 가속도 및 기울기 정보를 수집하는 단계와, 감지된 가속도 및 기울기 정보를 이용하여 낙상 여부를 판단하는 단계와, 낙상 여부 결정에 따라 낙상 정보를 외부의 응급 상황 대처기관에 전송하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a fall detection method includes: collecting acceleration and slope information, determining whether a fall is made using the detected acceleration and slope information, and using the fall information to determine whether the fall information is external to an emergency situation. Transmitting to the coping organization.
본 발명의 또 다른 면에 따른 낙상 구조 방법은 낙상 감지 장치로부터 낙상정보를 수신하는 단계와 낙상 발생 사실을 외부의 응급 상황 관련 기관에 1차적으로 통보하는 단계와, 낙상 감지 장치에서 행해진 정적 구간 감지 결과를 수신하는 단계와 정적 구간 감지 결과를 최종적으로 응급 상황 관련 기관에 통보하는 단계를 포함한다.The fall rescue method according to another aspect of the present invention comprises the steps of receiving the fall information from the fall detection device and the first notification of the occurrence of the fall to the external emergency-related organizations, the static section detection performed in the fall detection device Receiving a result and finally notifying the emergency-related organizations of the static section detection results.
본 발명에 따른 낙상 감지 장치를 이용하는 경우, 사용자에게 구속감과 불편함을 주지 않으며, 일상적인 동작과 낙상을 구분할 수 있어 낙상을 정확히 감지할 수 있고, 일상 생활에서 낙상이 발생한 경우, 1차 응급 콜과 2차 응급 콜로 나누어 분석하므로 최종 낙상 판정과 응급 상황 판단에 신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있다.In the case of using the fall detection device according to the present invention, without restraint and inconvenience to the user, it is possible to distinguish between the normal operation and the fall can accurately detect the fall, when the fall occurs in everyday life, the first emergency call As the analysis is divided into the second emergency call and the second emergency call, there is an advantage in that the reliability of the final fall judgment and the emergency judgment can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙상 감지 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 손목 착용형 낙상 감지 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예인 손목 착용형 낙상 감지 장치를 구성하는 판단 모듈의 내부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 낙상 감지 방법을 설명하는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 낙상 감지 방법을 구성하는 NHC 계산 방법을 설명하는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙상 감지 방법을 구성하는 NEC 계산 방법을 설명하는 순서도이다.1 is a conceptual diagram of a fall detection system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram of a wrist worn fall detection device according to an embodiment of the present invention.
3 is an internal configuration diagram of a determination module constituting a wrist worn fall detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a fall detection method according to another embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a NHC calculation method of the fall detection method according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a NEC calculation method of the fall detection method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving the same will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 손목 착용형 낙상 감지 장치를 이용한 낙상 감지 시스템을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙상 감지 시스템의 개념도이다.A fall detection system using a wrist worn fall detection apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1. 1 is a conceptual diagram of a fall detection system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 낙상 감지 시스템은 손목 착용형 낙상 감지 장치(100)와 응급 콜 게이트웨이(200)와 응급 상황 대처 관련 기관(300)으로 구성된다.Referring to FIG. 1, a fall detection system according to an embodiment includes a wrist worn
손목 착용형 낙상 감지 장치(100)는 사용자의 움직임에 따라 가속도, 기울기 등의 정보를 이용하여 낙상 여부를 결정하고, 낙상이 발생한 것으로 판단되는 경우 무선 통신을 통해 낙상 발생 정보를 응급 콜 게이트웨이(200)에 송신한다. 여기서, 낙상 감지 장치(100)는 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth)를 포함하는 무선 통신 방식을 이용하여 낙상 정보를 응급 콜 게이트웨이(200)에 전송할 수 있다.The wrist wearable
응급 콜 게이트웨이(200)는 낙상 감지 장치(100)로부터 전송된 낙상 정보를 수신하는 무선 수신 모듈(201)과 응급 상황 대처 관련 기관(300)으로 낙상 정보를 전송하는 전송부(202)로 구성된다. 여기서, 응급 콜 게이트웨이(200)는 인터넷, PSTN, CDMA 방식을 포함하는 공중망 무/유선 통신 프로토콜을 이용하여 낙상 정보를 응급 상황 대처 관련 기관(300)에 전송할 수 있다.The
도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 손목 착용형 낙상 감지 장치를 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 손목 착용형 낙상 감지 장치의 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예인 손목 착용형 낙상 감지 장치를 구성하는 판단 모듈의 내부 구성도이다.Referring to Figures 2 and 3 will be described wrist worn fall detection device according to an embodiment of the present invention. 2 is a block diagram of a wrist worn fall detection apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an internal configuration of the determination module constituting a wrist worn fall detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 낙상 감지 장치(100)는 가속도 센서(110), 판단 모듈(120) 및 무선 통신 모듈(130)을 포함한다.2, the
가속도 센서(110)는 가속도 정보와 기울기 정보를 감지할 수 있는 다양한 가속도 센서가 이용될 수 있다. 본 발명에서는 일 실시예로 3 축 가속도 센서를 설명한다. 3 축 가속도 센서는 사용자의 움직임에 따라 3 축 가속도 정보 및 기울기 정보를 수집한다. The
판단 모듈(120)은 가속도 센서(110)로부터 수집된 가속도 정보와 기울기 정보를 이용해 낙상 행위가 발생했는지 여부를 판단하여, 무선 통신 모듈(130)을 통해 응급 콜 게이트웨이(200)로 낙상 정보를 전송한다.The
도 3을 참조하면, 판단 모듈(120)은 전처리부(121), Norm 계산부(122), NHC(Norm Hit Crossing Count)계산부(123), NEC(Norm Extremum Count)계산부(124) 및 판단부(125)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the
전처리부(121)는 가속도 센서(110)로부터 가속도 정보 및 기울기 정보를 수신하고, 상기 신호들에 포함되어 있는 불필요한 잡음들을 제거하는 필터로 구성되어 있으며, 상기 신호들로부터 잡음을 제거한 후 낙상의 발생 구간을 포함할 수 있는 크기로 프레임을 추출하여 저장한다. 여기서, 전처리부(121)는 반복적으로 상기 신호들을 샘플링하여 프레임화하고, 낙상의 발생 구간이 이전 프레임과 같거나 작은 프레임의 경우에는 중첩시켜 신호를 처리한다.The
Norm 계산부(122)는 판단 모듈(120)에서 사용될 4가지 특징을 추출하기 위해 기본이 되는 벡터의 Norm 즉, 3 축 가속도 전체의 크기 성분을 추출한다. 또한, Norm 계산부(122)는 저주파 통과필터를 포함하여, 상기 추출된 Norm을 저주파 통과필터에 통과시켜 동적인 운동 성분이 감소된 Static Norm 신호도 추출할 수 있다.The
특히, Static Norm 신호는 충격이나 운동 성분이 많은 가속도 정보나 기울기 정보에서 정적 동작과 동적 동작을 구분하는데 유용하게 사용될 수 있다.In particular, the static norm signal may be useful for distinguishing the static motion from the dynamic motion in acceleration information or inclination information having a lot of impact or motion components.
NHC 계산부(123)는 Norm 계산부(122)에서 추출된 벡터의 Norm을 기반으로 Norm Hit Crossing Count(이하 NHC)를 추출한다. 구체적으로, NHC 계산부(123)는 주어진 시간 구간 프레임에서 세로축 즉, Norm의 진폭의 최대범위를 찾고, 그 최대 범위를 주어진 해상도로 스캐닝할 수 있도록 최저에서 최고구간까지 구간을 세분화하고, 첫 번째 구간점부터 그 점으로 바이어스 이동하여 바이어스된 zero-crossing 포인트들을 구하고, 이를 최대값 구간까지 반복한다. 이렇게 한 프레임이 반복되면 세로축 즉, 진폭의 관점에서 Norm의 크기 성분의 구간에 따른 크고 작음의 분포를 구할 수 있다. 다음으로 NHC 계산부(123)는 상기 계산된 값을 Norm 값과 비교할 수 있도록 Norm과 같은 샘플링 주파수로 변환하여 신호화 한다.The NHC
NEC 계산부(124)는 Norm의 한 프레임에서의 가로축 즉, 시간축의 관점에서 Norm이 시간축을 따라 얼마나 많이 진동했는지 여부를 나타내는 Norm Extremum Count(이하 NEC)를 추출하여 NEC와 Norm 사이의 유클리디안 거리를 계산한다. The NEC
NEC 계산부(124)는 NHC 계산부(123)과 달리, 주어진 한 프레임을 시간축을 따라 서브 프레임으로 나누는 작업을 수행하고, 서브 프레임 구간을 버퍼 이동하면서, 각각의 서브 프레임 구간의 국부 최대값, 최소값들을 모두 추출하여 해당하는 서브 프레임의 count 값을 저장한다. Unlike the
다음으로, NEC 계산부(124)는 저장된 서브 프레임의 count 값을 신호화하고, 이 데이터가 유효한 값이 되도록 NEC와 Norm 사이의 유클리디안 거리를 계산하고, 신호화한다.Next, the NEC
판단부(125)는 Norm 계산부(122)에서 추출된 Norm 및 Static Norm과 NHC 계산부(123)에서 추출된 NHC와 NEC 계산부(124)에서 추출된 유클리디안 거리 신호를 특징 벡터로 구성하여, 낙상 여부를 판단하고, 낙상이 발생한 것으로 판단하면 응급 콜 게이트웨이(200)에 낙상 정보를 전송한다.The
구체적으로, 판단부(125)는 일반 구간 감지부(126)와 정적 구간 감지부(127)로 구성된다. 일반 구간 감지부(126)는 Norm 계산부(122)에서 추출된 Norm 및 Static Norm과 NHC 계산부(123)에서 추출된 NHC 값을 반복 실험을 통해 얻어진 문턱치 th1, th2, th3 값과 비교하고, NEC 계산부(124)에서 추출된 유클리디안 거리 신호에서 최대 피크치의 Norm이 발생한 장소에서의 거리값과 주위 프레임내의 구간에서 최소값(th4)과 비교하여 낙상 발생 여부를 판단한다.In detail, the
일반 구간 감지부(126)는 상기 4개의 특징 벡터의 크기와 문턱치 값 비교 결과, 3개 이상이 참으로 판단되면, 이를 유사 낙상으로 인식하고, 1차 응급 콜을 응급 콜 게이트웨이(200)에 전송함과 동시에 정적 구간 감지부(127)에 작동 명령을 내린다.The general
정적 구간 감지부(127)는 일상 생활 환경에서는 작동되지 않고, 낙상이 발생한 경우, 이후 사용자가 스스로 회복할 수 없을 만큼 상해가 심하여 움직임이 곤란한 상황인 경우 작동된다. The static
정적 구간 감지부(127)는 일반 구간 감지부(126)로부터 작동 명령을 수신하여, 사용자가 일상 생활로 복귀하는 것이 힘든 상태인지 여부를 판단하고, 최종 판단인 2차 응급 콜을 전송하기 위하여, 일정 시간 범위에서, 예를 들면 1분 내지 5분 정도의 범위에서 정적 구간 감지를 수행한다. 여기서, 정적 구간 감지는 일반 구간에서 낙상 여부만을 감지하는 것과는 달리, 낙상 여부 감지와 더불어 사용자의 동작들이 정적인지 여부를 감지한다.The static
상세하게는, 정적 구간(1차 응급 콜이 전송된 이후 1분 내지 5분의 시간 범위)동안, Norm 계산부(122)는 벡터의 Norm 즉, 3 축 가속도 전체의 크기 성분과, 추출된 Norm을 저주파 통과필터에 통과시켜 동적인 운동 성분이 감소된 Static Norm 신호를 추출한다. Specifically, during the static period (time range of 1 minute to 5 minutes after the first emergency call is transmitted), the
정적 구간 감지부(127)는 이차적으로 추출된 Norm과 Static Norm을 실험적으로 정해진 문턱치 th5, th6과 비교하여, 비교 결과 Norm과 Static Norm 값이 모두 문턱치에 비해 작은 값을 가진다면, 사용자는 거의 동작하지 않는 것으로 판단하여 최종적으로 낙상으로 인식하고 2차 응급 콜을 응급 콜 게이트웨이(200)에 전송한다.The static
낙상 감지 장치(100)는 위치 정보 추출부(140)를 더 포함하여, 낙상 정보와 함께 사용자의 위치 정보를 응급 콜 게이트웨이(200)로 전송할 수 있다. The
또한, 낙상 감지 장치(100)는 응급 콜 버튼(150)을 더 포함하여, 사용자의 조작에 의해 수동으로 최종 2차 응급 콜을 응급 콜 게이트웨이(200)로 전송할 수도 있다.In addition, the
또한, 낙상 감지 장치(100)는 착용 감지 센서(160)를 더 포함하여, 사용자가 낙상 감지 장치(100)를 착용하고 있는지 여부를 상시 모니터링 할 수도 있다.In addition, the
도 4를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 낙상 감지 방법을 설명한다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 낙상 감지 방법을 설명하는 순서도이다. 도 4에 도시된 순서도는 하나의 예시에 불과하며, 본 발명이 도 4에 도시된 시계열적인 순서에 한정되는 것은 아니다.4, a fall detection method according to another embodiment of the present invention will be described. 4 is a flowchart illustrating a fall detection method according to another embodiment of the present invention. The flowchart shown in FIG. 4 is only one example, and the present invention is not limited to the time-series order shown in FIG.
먼저, 사용자의 움직임에 따라 3 축 가속도 정보 및 기울기 정보를 수집한다(S401). 다음으로, 수집된 가속도 정보 및 기울기 정보로부터 낙상 여부 판단에 필요한 특징 정보가 추출되도록 불필요한 잡음을 제거하고(S402), 낙상의 발생 구간을 포함할 수 있는 크기로 프레임을 추출하여 저장한다(S403). 여기서, 전처리부(121)는 반복적으로 상기 신호들을 샘플링하여 프레임화하고, 낙상의 발생 구간이 이전 프레임과 같거나 작은 프레임의 경우에는 중첩시켜 신호를 처리한다.First, three-axis acceleration information and slope information are collected according to the user's movement (S401). Next, unnecessary noise is removed from the collected acceleration information and the slope information so that characteristic information necessary for determining whether to fall is extracted (S402), and the frame is extracted and stored to a size that may include a falling section (S403). . Here, the
다음으로, Norm 계산부(122)는 판단 모듈(120)에서 사용될 4가지 특징을 추출하기 위해 기본이 되는 벡터의 Norm 즉, 3 축 가속도 전체의 크기 성분을 추출하고, Norm 신호를 저주파 통과필터에 통과시켜 동적인 운동 성분이 감소된 Static Norm 신호를 추출한다(S404).Next, the
그리고, NHC 계산부(123)는 Norm 계산부(122)에서 추출된 벡터의 Norm을 기반으로 Norm Hit Crossing Count(NHC)를 추출한다(S405). 이와 동시에, NEC 계산부(124)는 Norm의 한 프레임에서의 가로축 즉, 시간축의 개념에서 Norm이 시간축을 따라 얼마나 많이 진동했는지 여부를 나타내는 Norm Extremum Count(이하 NEC)를 추출하여 NEC와 Norm 사이의 유클리디안 거리를 계산한다(S406). S405 단계와 S406 단계에서 제시된 NHC 와 유클리디안 거리 추출 방법은 이하 도 5 및 도 6을 참고하여 상세하게 설명한다. The
상기 제시한 단계를 거쳐 최종적으로 추출된 4 종류의 특징 벡터, 구체적으로 Norm, Static Norm, NHC 및 유클리디안 거리는 최종 낙상 여부를 판정하는 기준이 된다. Four types of feature vectors finally extracted through the above-described steps, specifically, Norm, Static Norm, NHC, and Euclidean distance, serve as criteria for determining whether a final fall occurs.
다음으로, Norm 계산부(122)에서 추출된 Norm 및 Static Norm과 NHC 계산부(123)에서 추출된 NHC 값을 반복 실험을 통해 얻어진 문턱치 th1, th2, th3 값과 비교하고, NEC 계산부(124)에서 추출된 유클리디안 거리 신호에서 최대 피크치의 Norm이 발생한 장소에서의 거리값(D)과 주위 프레임내의 구간에서 최소값(th4)과 비교한다(S407). 비교 결과, 3개 이상의 특징 벡터의 값이 참으로 판단되면(S408), 이를 유사 낙상으로 인식하고, 1차 응급 콜을 응급 콜 게이트웨이(200)에 전송함과 동시에 정적 구간 감지부(127)에 작동 명령을 내린다(S409).Next, the Norm and Static Norm extracted from the
그리고 정적 구간 감지부(127)는 일반 구간 감지부(126)로부터 작동 명령을 수신하여, 정적 구간(1차 응급 콜이 전송된 이후 1분 내지 5분의 시간 범위)동안, Norm 계산부(122)는 벡터의 Norm 즉, 3 축 가속도 전체의 크기 성분과, 추출된 Norm을 저주파 통과필터에 통과시켜 동적인 운동 성분이 감소된 Static Norm 신호를 추출한다(S404). And the static
다음으로, 정적 구간 감지부(127)는 이차적으로 추출된 Norm과 Static Norm을 실험적으로 정해진 문턱치 th5, th6과 비교하여(S410), 비교 결과 Norm과 Static Norm 값이 모두 문턱치에 비해 작은 값을 가진다면(S411), 사용자는 거의 동작하지 않는 것으로 판단하여 최종적으로 낙상으로 인식하고 2차 응급 콜을 응급 콜 게이트웨이(200)에 전송한다(S412).Next, the static
도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 낙상 감지 방법을 구성하는 NHC 계산 방법을 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 낙상 감지 방법을 구성하는 NHC 계산 방법을 설명하는 순서도이다.An NHC calculation method for configuring a fall detection method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5. 5 is a flowchart illustrating a NHC calculation method of the fall detection method according to an embodiment of the present invention.
먼저, 주어진 시간 구간 프레임에서 세로축 즉, Norm의 진폭의 최대범위를 찾고, 그 최대 범위를 주어진 해상도로 스캐닝할 수 있도록 최저에서 최고구간까지 시간 구간을 세분화한다(S501).First, the maximum range of the amplitude of the longitudinal axis, that is, Norm, is found in a given time interval frame, and the time interval is subdivided from the lowest to the highest interval so that the maximum range can be scanned at a given resolution (S501).
다음으로 첫 번째 구간점부터 그 점으로 바이어스 이동하여(S502) 바이어스된 zero-crossing 포인트들을 구하고(S503), 이를 최대값 구간까지 반복하여 각 프레임별 Count를 저장한다(S504). 이렇게 한 프레임이 반복되면 세로축 즉, 진폭의 관점에서 Norm의 크기 성분의 구간에 따른 크고 작음의 분포를 구할 수 있다.Next, a bias shift from the first interval point (S502) to obtain the biased zero-crossing points (S503), and repeat this to the maximum value interval to store the count for each frame (S504). When one frame is repeated, a distribution of large and small values according to the interval of the magnitude component of Norm can be obtained from the vertical axis, that is, the amplitude point of view.
마지막으로 계산된 NEC 값을 Norm 값과 비교할 수 있도록 Norm과 같은 샘플링 주파수로 변환하여 신호화 한다(S505).Finally, the calculated NEC value is converted into a sampling frequency such as Norm and signaled so as to be compared with the Norm value (S505).
도 6를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 낙상 감지 방법을 구성하는 NEC 계산 방법을 설명한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 낙상 감지 방법을 구성하는 NEC 계산 방법을 설명하는 순서도이다.An NEC calculation method for configuring a fall detection method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6. 6 is a flowchart illustrating a NEC calculation method of the fall detection method according to an embodiment of the present invention.
먼저, 주어진 한 프레임을 시간축을 따라 서브 프레임으로 나누는 작업을 수행하고(S601), 서브 프레임 구간을 버퍼 이동하면서(S602), 각각의 서브 프레임 구간의 국부 최대값, 최소값들을 모두 추출하여(S603) 해당하는 서브 프레임의 count 값을 저장한다(S604). First, a given frame is divided into subframes along the time axis (S601), while buffering the subframe section (S602), local maximum and minimum values of each subframe section are extracted (S603). The count value of the corresponding subframe is stored (S604).
다음으로, 저장된 서브 프레임의 count 값을 신호화하고(S605), 이 데이터가 유효한 값이 되도록 NEC와 Norm 사이의 유클리디안 거리를 계산한 후(S606), 계산된 거리 값을 신호화한다(S607).Next, the count value of the stored subframe is signaled (S605), the Euclidean distance between NEC and Norm is calculated so that the data is a valid value (S606), and the calculated distance value is signaled ( S607).
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 도는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.
100: 손목 착용형 낙상 감지 장치
110: 가속도 센서 120: 판단 모듈
130: 무선 통신 모듈 140: 위치 정보 추출부
150: 응급 콜 버튼 160: 착용 감지 센서
170: 배터리100: wrist worn fall detection device
110: acceleration sensor 120: judgment module
130: wireless communication module 140: location information extraction unit
150: emergency call button 160: wear detection sensor
170: Battery
Claims (10)
상기 수집된 3축 가속도 정보로부터 3축 가속도 전체의 크기 성분인 Norm을 계산하고, 상기 Norm으로부터 동적인 운동 성분이 감소된 Static Norm을 추출하는 단계;
상기 Norm으로부터, Norm의 크기 성분의 프레임 구간에 따른 분포를 의미하는 NHC(Norm Hit Crossing count)를 계산하는 단계;
상기 Norm으로부터, Norm의 시간축에 따른 진동 정도를 의미하는 NEC(Norm Extremum Count)를 계산하고, 상기 NEC와 상기 Norm 사이의 유클리디안 거리를 계산하는 단계; 및
상기 Norm, 상기 Static Norm, 상기 NEC 및 상기 유클리디안 거리와 기 설정된 문턱치 값(TH1, TH2, TH3, TH4)을 비교하여 낙상 여부를 결정하는 단계
를 포함하는 낙상 감지 방법.Collecting three-axis acceleration and tilt information;
Calculating Norm, which is a magnitude component of all three-axis accelerations, from the collected three-axis acceleration information, and extracting a static Norm having a reduced dynamic component from the Norm;
Calculating a norm hit crossing count (NHC), which means a distribution according to a frame section of the size component of the norm, from the norm;
Calculating, from the Norm, a Norm Extremum Count (NEC) representing a degree of vibration along the time axis of Norm, and calculating a Euclidean distance between the NEC and the Norm; And
Comparing the Norm, the Static Norm, the NEC, and the Euclidean distance with a predetermined threshold value (TH1, TH2, TH3, TH4) to determine whether a fall
Fall detection method comprising a.
상기 4개의 특징 벡터(Norm, Static Norm, NEC, 유클리디안 거리)의 값 각각을 상기 문턱치 값과 비교한 결과(Norm>TH1, Static Norm>TH2, NHC>TH3, 유클리디안 거리<TH4), 3개 이상의 특징 벡터의 값이 참으로 판단되면 유사 낙상이 발생한 것으로 인식하는 단계;
이후, 기 설정된 일정 시간 동안 수집된 3 축 가속도 및 기울기 정보를 이용하여 Norm 및 Static Norm을 재추출하는 단계; 및
재추출된 상기 Norm 및 상기 Static Norm을 기 설정된 문턱치 값(TH5, TH6)과 비교하여 최종적으로 낙상 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것
인 낙상 감지 방법. The method of claim 1, wherein the determining of the fall comprises:
As a result of comparing each of the values of the four feature vectors (Norm, Static Norm, NEC, Euclidean distance) with the threshold value (Norm> TH1, Static Norm> TH2, NHC> TH3, Euclidean distance <TH4) Recognizing that a similar fall has occurred if the value of the three or more feature vectors is determined to be true;
Thereafter, re-extracting Norm and Static Norm using the 3-axis acceleration and slope information collected for a predetermined time; And
Comparing the re-extracted Norm and the Static Norm with a predetermined threshold value (TH5, TH6) to finally determine whether to fall
Fall detection method.
재추출된 상기 Norm 및 상기 Static Norm을 상기 TH5 및 상기 TH6과 각각 비교한 결과, 상기 Norm 및 상기 Static Norm 값이 모두 상기 TH5 및 상기 TH6에 비해 작은 값을 가지는 경우, 최종적으로 낙상이 발생한 것으로 인식하는 단계를 포함하는 것
인 낙상 감지 방법.The method of claim 2, wherein the finally determining whether the fall,
As a result of comparing the reextracted Norm and the Static Norm with the TH5 and the TH6, respectively, when the values of the Norm and the Static Norm are both smaller than those of the TH5 and the TH6, the fall is finally recognized. Comprising the step of
Fall detection method.
상기 유사 낙상이 발생한 것으로 인식한 결과, 1차 응급 콜을 전송하는 단계와,
상기 최종적으로 낙상이 발생한 것으로 인식한 결과, 2차 응급 콜을 전송하는 단계
를 더 포함하는 낙상 감지 방법.
The method of claim 3,
Transmitting the first emergency call as a result of recognizing that the similar fall has occurred;
Transmitting a second emergency call as a result of recognizing that the fall has occurred;
Fall detection method further comprising.
(a) 주어진 시간 구간 프레임 내에서 상기 Norm의 진폭의 최대범위를 찾고, 상기 최대범위를 최저에서 최고 구간까지에 해당하는 시간 구간을 세분화하는 단계와,
(b) 세분화된 시간 구간 내의 첫 번째 구간점부터 바이어스 이동하여 바이어스된 zero-crossing 포인트들을 추출하는 단계와,
상기 (b) 단계를 상기 최고 구간에 해당하는 세분화된 시간 구간까지 반복하여 각 프레임 별 카운트(Count)를 저장하는 단계를 포함하는 것
인 낙상 감지 방법.The method of claim 1, wherein calculating the NHC,
(a) finding a maximum range of amplitudes of the Norm within a given time interval frame and subdividing the maximum time interval from the lowest to the highest interval;
(b) extracting biased zero-crossing points by biasing from the first interval point in the subdivided time interval;
And repeating step (b) until a subdivided time section corresponding to the highest section and storing a count for each frame.
Fall detection method.
주어진 시간 구간 프레임을 시간축을 따라 서브 프레임으로 나누는 단계와,
상기 서브 프레임 구간을 버퍼 이동하면서, 각각의 서브 프레임 구간의 국부 최대값 및 최소값을 모두 추출하여 해당하는 서브 프레임의 카운트(Count) 값을 저장하는 단계를 포함하는 것
인 낙상 감지 방법.The method of claim 1, wherein calculating the NEC,
Dividing a given time interval frame into subframes along the time axis;
Extracting both a local maximum value and a minimum value of each subframe period while buffering the subframe period, and storing a count value of the corresponding subframe;
Fall detection method.
3 축 가속도 정보 및 기울기 정보를 감지하여 센싱 정보를 생성하는 가속도 센서와, 상기 센싱 정보에 따라 낙상 여부를 결정하기 위한 응용 프로그램이 설치되어 있는 판단 모듈을 포함하되, 상기 응용 프로그램은
상기 수집된 3축 가속도 정보로부터 3축 가속도 전체의 크기 성분인 Norm을 계산하고, 상기 Norm으로부터 동적인 운동 성분이 감소된 Static Norm을 추출하는 단계;
상기 Norm으로부터, Norm의 크기 성분의 프레임 구간에 따른 분포를 의미하는 NHC(Norm Hit Crossing count)를 계산하는 단계;
상기 Norm으로부터, Norm의 시간축에 따른 진동 정도를 의미하는 NEC(Norm Extremum Count)를 계산하고, 상기 NEC와 상기 Norm 사이의 유클리디안 거리를 계산하는 단계; 및
상기 Norm, 상기 Static Norm, 상기 NEC 및 상기 유클리디안 거리와 기 설정된 문턱치 값(TH1, TH2, TH3, TH4)을 비교하여 낙상 여부를 결정하는 단계를 처리하도록 구현된 것
인 낙상 감지 장치.In the fall detection device for determining whether the fall, and if it is determined that the fall has occurred, the fall occurrence information is transmitted to the emergency call gateway through wireless communication,
An acceleration sensor for sensing 3-axis acceleration information and tilt information to generate sensing information, and a determination module installed with an application program for determining whether to fall based on the sensing information.
Calculating Norm, which is a magnitude component of all three-axis accelerations, from the collected three-axis acceleration information, and extracting a static Norm having a reduced dynamic component from the Norm;
Calculating a norm hit crossing count (NHC), which means a distribution according to a frame section of the size component of the norm, from the norm;
Calculating, from the Norm, a Norm Extremum Count (NEC) representing a degree of vibration along the time axis of Norm, and calculating a Euclidean distance between the NEC and the Norm; And
And comparing the Norm, the Static Norm, the NEC, and the Euclidean distance with a predetermined threshold value (TH1, TH2, TH3, TH4) to determine whether to fall.
Fall detection device.
상기 4개의 특징 벡터(Norm, Static Norm, NEC, 유클리디안 거리)의 값 각각을 상기 문턱치 값과 비교한 결과(Norm>TH1, Static Norm>TH2, NHC>TH3, 유클리디안 거리<TH4), 3개 이상의 특징 벡터의 값이 참으로 판단되면 유사 낙상이 발생한 것으로 인식하는 단계;
이후, 기 설정된 일정 시간 동안 수집된 3 축 가속도 및 기울기 정보를 이용하여 Norm 및 Static Norm을 재추출하는 단계; 및
재추출된 상기 Norm 및 상기 Static Norm을 기 설정된 문턱치 값(TH5, TH6)과 비교하여 최종적으로 낙상 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것
인 낙상 감지 장치.The method of claim 7, wherein the determining whether the fall,
As a result of comparing each of the values of the four feature vectors (Norm, Static Norm, NEC, Euclidean distance) with the threshold value (Norm> TH1, Static Norm> TH2, NHC> TH3, Euclidean distance <TH4) Recognizing that a similar fall has occurred if the value of the three or more feature vectors is determined to be true;
Thereafter, re-extracting Norm and Static Norm using the 3-axis acceleration and slope information collected for a predetermined time; And
Comparing the re-extracted Norm and the Static Norm with a predetermined threshold value (TH5, TH6) to finally determine whether to fall
Fall detection device.
사용자의 현재 위치 정보를 수집하기 위한 위치정보 추출부를 더 포함하고,
사용자의 현재 위치 정보는 상기 낙상 발생 정보와 함께 상기 응급 콜 게이트웨이로 전송되는 것
인 낙상 감지 장치.The method of claim 7, wherein
Further comprising a location information extraction unit for collecting the current location information of the user,
The current location information of the user is transmitted to the emergency call gateway together with the fall occurrence information
Fall detection device.
사용자가 낙상 감지 장치를 착용하고 있는지 여부에 대한 센싱 정보를 생성하고, 이를 상기 응급 콜 게이트웨이로 실시간 전송하는 착용 감지 센서
를 더 포함하는 낙상 감지 장치.
The method of claim 7, wherein
The wear detection sensor generates sensing information on whether the user is wearing the fall detection device and transmits it to the emergency call gateway in real time.
Fall detection device further comprising.
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