KR20080051665A - Method and apparatus for estimating stride - Google Patents

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KR20080051665A
KR20080051665A KR1020060123180A KR20060123180A KR20080051665A KR 20080051665 A KR20080051665 A KR 20080051665A KR 1020060123180 A KR1020060123180 A KR 1020060123180A KR 20060123180 A KR20060123180 A KR 20060123180A KR 20080051665 A KR20080051665 A KR 20080051665A
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이재면
홍현수
박경하
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Abstract

A method and an apparatus for estimating a stride are provided to calculate accurately the stride of a pedestrian by using one or more stride functions stored in an acceleration sensor unit and a memory unit. A generation process is performed to generate an acceleration signal according to the movement of a pedestrian(501). A calculation process is performed to calculate the frequency of the step, a peak-to-peak acceleration value by using the acceleration signal(503). A comparison process is performed to compare the calculated frequency with the frequency of a reference step(505). A first estimation process is performed to estimate a stride value on the basis of the calculated frequency when the calculated frequency is equal to and less than the reference frequency(507). A selection process is performed to select a stride function corresponding to the present movement state of the pedestrian from at least one or more stride functions when the calculated frequency exceeds the reference frequency(509). A second estimation process is performed to estimate the stride value by using the selected stride function and the peak-to-peak acceleration value, and the calculated frequency(513,519).

Description

보폭을 추정하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING STRIDE} METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING STRIDE}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단말기의 블록 구성도1 is a block diagram of a terminal according to an embodiment of the present invention

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 측정된 스텝 진동수에 대응되는 보폭값을 나타낸 도면 2 is a diagram illustrating a stride value corresponding to a step frequency measured according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 측정된 시간에 따른 피크 투 피크 가속도를 나타낸 도면3 illustrates peak-to-peak acceleration with time measured according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 측정된 피크 투 피크 가속도에 대응되는 보폭값을 나타낸 도면4 is a view showing a stride value corresponding to peak-to-peak acceleration measured according to a preferred embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단말기에서 보폭값을 추정하는 흐름도5 is a flowchart for estimating the stride value in a terminal according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 개인 항법에 관한 것으로, 특히 사용자의 보폭을 추정하는 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to personal navigation, and more particularly, to a method and apparatus for estimating the stride length of a user.

일반적으로 개인 항법(Personal Navigation)은 보행자의 걸음을 검출하거나 검출한 걸음과 걸음 사이의 거리인 보폭을 추정할 수 있다. In general, personal navigation may detect a pedestrian's footstep or estimate a stride length which is a distance between the detected footstep and a footstep.

통상적으로 보행자의 걸음 정보는 가속도 센서에서 출력되는 가속도 신호로부터 검출되며, 개인 항법 기능을 지원하는 단말기는 걸음 검출 결과를 통해 보폭을 추정하였다. Typically, the pedestrian's step information is detected from the acceleration signal output from the acceleration sensor, and the terminal supporting the personal navigation function estimates the stride length based on the step detection result.

그런데 기존에는 가속도 센서의 가속도 신호로부터 현재 보행자의 상태가 걷는 상태인지 뛰는 상태인지를 확인하지 않고, 보행자가 뛰는 상태인 경우에도 일반적인 걷는 상태에서 사용하는 보폭 추정법으로 보폭을 추정하였다. 이에 따라 보행자가 뛰는 상태일 때 추정되는 보폭이 정확하지 않은 문제점이 있었다. However, in the past, the stride length was estimated by the stride length estimation method used in the general walking state without checking whether the current pedestrian is walking or running from the acceleration signal of the acceleration sensor. Accordingly, there is a problem that the estimated stride length is not accurate when the pedestrian is running.

따라서 본 발명은 보행자의 걷는 상태 및 뛰는 상태에 따라 정확한 보폭을 추정하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention can provide a method and apparatus for estimating an accurate stride length according to a walking state and a running state of a pedestrian.

상기한 문제점을 해결하기 위해 보폭을 추정하기 위한 방법에 있어서, 보행자의 이동에 따른 가속도 신호를 생성하고, 상기 가속도 신호로 상기 보행자의 이동상태를 나타내는 스텝 진동수 및 피크 투 피크 가속도값을 계산하고, 상기 스텝 진동수와 미리 설정된 기준 스텝 진동수를 비교하고, 상기 비교 결과로 상기 스텝 진동수가 상기 기준 스텝 진동수 이하인 것으로 파악되면, 상기 스텝 진동수로 보 폭값을 추정하고, 상기 비교 결과로 상기 스텝 진동수가 상기 기준 스텝 진동수를 초과하는 것으로 파악되면, 미리 정해진 보행자의 이동상태들 각각에 따라 서로 다르게 설정된 적어도 하나 이상의 보폭함수 중에서 현재 보행자의 이동상태에 해당하는 보폭함수를 선택하고, 상기 선택한 보폭함수와 상기 피크 투 피크 가속도값과 상기 스텝 진동수로 보폭값을 추정함을 특징으로 한다. In the method for estimating the stride length to solve the above problems, generating an acceleration signal according to the movement of the pedestrian, calculating the step frequency and the peak-to-peak acceleration value indicating the movement state of the pedestrian with the acceleration signal, The step frequency is compared with a preset reference step frequency, and when the comparison result determines that the step frequency is less than or equal to the reference step frequency, the step frequency is estimated using the step frequency, and the comparison result indicates that the step frequency is the reference frequency. If it is determined that the step frequency is exceeded, the stride function corresponding to the movement state of the current pedestrian is selected from at least one stride function set differently according to each of the predetermined pedestrian movement states, and the selected stride function and the peak to With the peak acceleration value and the step frequency Estimating the stride value.

상기한 문제점을 해결하기 위해 보폭을 추정하기 위한 장치에 있어서, 보행자의 이동에 따라 가속도 신호를 생성하여 출력하는 가속도 센서부와, 보행자의 이동상태에 대응되게 미리 설정된 적어도 하나 이상의 보폭함수를 저장하는 메모리부와, 상기 가속도 신호로 상기 보행자의 이동상태를 나타내는 스텝 진동수 및 피크 투 피크 가속도값을 계산하며, 상기 스텝 진동수와 미리 설정된 기준 스텝 진동수를 비교하며, 상기 비교 결과로 상기 스텝 진동수가 상기 기준 스텝 진동수 이하인 것으로 파악되면, 상기 스텝 진동수로 보폭값을 추정하고, 상기 비교 결과로 상기 스텝 진동수가 상기 기준 스텝 진동수를 초과하는 것으로 파악되면, 상기 스텝 진동수에 대응되는 보폭함수를 선택하고, 상기 검색한 보폭함수와 상기 피크 투 피크 가속도값과 상기 스텝 진동수로 보폭값을 추정하는 제어부를 포함함을 특징으로 한다.An apparatus for estimating the stride length to solve the above problem, the apparatus comprising: an acceleration sensor unit for generating and outputting an acceleration signal according to the movement of the pedestrian; and storing at least one stride function preset in correspondence with the movement state of the pedestrian; The memory unit calculates a step frequency and a peak-to-peak acceleration value indicating the movement state of the pedestrian using the acceleration signal, and compares the step frequency with a preset reference step frequency. If it is determined that the step frequency is less than or equal to, the stride value is estimated using the step frequency, and if the comparison result determines that the step frequency exceeds the reference step frequency, the stride function corresponding to the step frequency is selected, and the search is performed. One stride function and the peak-to-peak acceleration It characterized in that it comprises a control unit for estimating a stride value to tap frequency.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단말기의 블록 구성도이다. 도 1 을 참조하여 개인 항법 기능을 수행할 수 있는 단말기의 구성들을 설명하고자 한다. 1 is a block diagram of a terminal according to an embodiment of the present invention. The configuration of a terminal capable of performing a personal navigation function will be described with reference to FIG. 1.

단말기는 제어부(101)와, 제어부(101)에 연결되는 가속도 센서부(103)와 메모리부(105)롤 포함하여 구성된다.The terminal includes a control unit 101, an acceleration sensor unit 103 and a memory unit 105 connected to the control unit 101.

각 구성요소들을 살펴보면, 가속도 센서부(103)는 적어도 1축 이상의 가속도계 센서로 구성될 수 있으며, 각 축에 대한 직선운동을 감지하고, 감지한 결과에 대응되는 가속도 신호를 생성하여 출력한다. 특히, 본 발명에서 가속도 센서부(103)는 보행자의 측면방향을 X축 방향, 전진방향을 Y축 방향, 중력방향을 Z축방향이라고 할 때, 전진방향인 Y축 방향의 가속도를 감지한다. 그리고 가속도 센서부(103)는 일반인의 두 다리 중에서 임의의 한 다리에 장착될 수 있으며, 임의의 한 다리에 장착될 때 무릎 밑에 장착될 수 있다. 그리고 임의의 한 다리에 장착될 때, 가속도 센서부(103)는 해당 다리의 스텝에 대응되는 가속도를 감지하여 가속도 신호를 출력한다. Looking at each component, the acceleration sensor unit 103 may be composed of at least one accelerometer sensor, and detects a linear movement for each axis, and generates and outputs an acceleration signal corresponding to the detected result. In particular, in the present invention, the acceleration sensor unit 103 detects the acceleration in the Y-axis direction, which is a forward direction, when the lateral direction of the pedestrian is the X-axis direction, the Y-direction, and the gravity direction is the Z-axis direction. And the acceleration sensor unit 103 may be mounted on any one of the two legs of the public, and when mounted on any one leg may be mounted under the knee. And when mounted on any one leg, the acceleration sensor unit 103 detects the acceleration corresponding to the step of the leg and outputs an acceleration signal.

스텝이란 가속도 센서부가 부착된 보행자의 임의의 다리가 이동한 걸음횟수를 나타낸다. 예를 들면, 보행자의 오른쪽 다리에 가속도 센서부를 부착하고, 발을 바꾸어 가며 두 걸음 걸을 때, 오른쪽 다리가 움직인 걸음은 한 걸음이므로 스텝은 하나(1)가 될 것이다. A step represents the number of steps which the arbitrary legs of the pedestrian with the acceleration sensor part moved. For example, if the accelerometer is attached to the right leg of the pedestrian and the foot is changed two steps, the step of the right leg is one step, so the step will be one (1).

메모리부(105)는 단말기의 제어 시 필요한 데이터들을 저장하고 있다. 특히 본 발명에서 메모리부(105)는 보폭함수 저장부(107)에 미리 정해진 보행자의 이동상태에 따라 미리 설정된 보폭함수를 적어도 하나 이상 저장한다.The memory unit 105 stores data necessary for controlling the terminal. In particular, in the present invention, the memory unit 105 stores at least one preset stride function in the stride function storage unit 107 according to a predetermined pedestrian movement state.

보폭함수는 보행자의 이동상태에 따라 보폭값을 정확하게 추정하기 위한 함수이며, 피크 투 피크 가속도를 변수로 하는 함수이다. 예를 들면, 메모리부(105)는 보행자의 이동상태가 느리게 뛸 때 대응되는 저속달림 보폭함수와 보행자의 이동상태가 빨리 뛸 때 대응되는 고속달림 보폭함수를 저장할 수 있다. 이 보폭함수는 실험으로 결정된다.The stride function is a function for accurately estimating the stride value according to the pedestrian's movement state, and is a function that takes the peak-to-peak acceleration as a variable. For example, the memory unit 105 may store a low speed running stride function corresponding to a slow running state of a pedestrian and a high speed running stride function corresponding to a fast running state of a pedestrian. This stride length function is determined by experiment.

제어부(101)는 단말기의 개인 항법 기능을 제공하기 위해 단말기의 각 구성요소들을 제어한다. 특히, 본 발명에서 제어부(101)는 가속도 센서부(103)로부터 가속도 신호가 입력되면 가속도 신호의 노이즈를 제거한다. 예를 들면, 제어부(101)는 이동구간합(sliding window summing) 기법을 이용하여 가속도 신호의 노이즈를 제거할 수 있다. 여기서 이동구간합 기법은 일정한 크기의 윈도우(window)를 시간축에 대하여 이동시키면서 윈도우 구간 안의 가속도값을 더하는 신호처리 기법이다. The controller 101 controls each component of the terminal to provide a personal navigation function of the terminal. In particular, in the present invention, the control unit 101 removes noise of the acceleration signal when the acceleration signal is input from the acceleration sensor unit 103. For example, the controller 101 may remove noise of the acceleration signal by using a sliding window summing technique. The moving sum sum technique is a signal processing technique that adds an acceleration value within a window interval while moving a window of a constant size about a time axis.

그리고 제어부(201)는 노이즈가 제거된 가속도 신호의 패턴을 분석하여 걸음이 발생하였는지 발생하지 않았는지를 파악한다. 걸음의 발생여부를 파악할 때, 제어부(101)는 제로 크로싱 검출(zero crossing detection) 기법을 이용할 수 있다. 그리고 제어부(201)는 걸음이 발생하면, 입력된 가속도 신호로 초당 스텝횟수인 스텝 진동수(SF: step frequency)와 피크 투 피크 가속도값을 계산한다. 스텝 진동수를 계산할 때, 제어부(101)는 일정시간동안 발생한 스텝횟수로 스텝 진동수를 계산할 수 있다. 예를 들면, 가속도 신호를 분석하여 2초동안 발생한 스텝횟수가 6번인 경우, 스텝 진동수는 6번의 걸음횟수를 2초로 나누어 3Hz를 계산할 수 있다.In addition, the controller 201 analyzes the pattern of the acceleration signal from which the noise is removed to determine whether a step occurs or not. When determining whether a step is generated, the controller 101 may use a zero crossing detection technique. When a step occurs, the controller 201 calculates a step frequency (SF) and a peak-to-peak acceleration value, which are the number of steps per second, as the input acceleration signal. When calculating the step frequency, the control unit 101 may calculate the step frequency by the number of steps generated for a predetermined time. For example, when the acceleration signal is analyzed and the number of steps generated in two seconds is six times, the step frequency may calculate 3 Hz by dividing the six steps into two seconds.

스텝 진동수는 초당 스텝횟수이며, 이는 보행자의 이동상태를 나타낸다. 예를 들면, 스텝 진동수가 1Hz인 경우, 보행자의 이동상태가 걷는 상태로 파악할 수 있고, 스텝 진동수가 4Hz인 경우, 보행자의 이동상태가 뛰는 상태로 파악할 수 있다.The step frequency is the number of steps per second, which indicates the pedestrian's movement. For example, when the step frequency is 1 Hz, the moving state of the pedestrian can be grasped as walking state, and when the step frequency is 4 Hz, the moving state of the pedestrian can be grasped as running state.

피크 투 피크 가속도값은 가속도 신호가 생성하는 총가속도값으로, 가속도 신호가 변조됨으로 가속도 신호의 플러스 값과 마이너스 값의 최고치를 더함으로써 결정된다. The peak-to-peak acceleration value is the total acceleration value generated by the acceleration signal, and is determined by adding the maximum value of the plus and minus values of the acceleration signal as the acceleration signal is modulated.

그리고 제어부(201)는 계산된 스텝 진동수에 따라 현재 보행자의 이동상태를 파악한다. 제어부(201)는 보행자가 걷는 상태로 파악되면, 아래와 같은 수학식 1을 이용하여 보폭값을 계산할 수 있다.And the control unit 201 grasps the current movement state of the pedestrian according to the calculated step frequency. If it is determined that the pedestrian is walking, the controller 201 may calculate a stride value using Equation 1 below.

D = α× SF + β D = α × SF + β

수학식 1에서 D는 보폭값을 나타내며, SF는 스텝 진동수를 나타낸다. 그리고 α와 β는 상수이며, α는 스텝 진동수를 변수로 하는 함수인 수학식 1의 기울기를 나타내고, β는 수학식 1의 최초 보폭값을 나타낸다. 이 α와 β는 모두 실험으로 결정된다. In Equation 1, D represents a stride value, and SF represents a step frequency. And α and β are constants, and α represents the slope of Equation 1, which is a function using step frequency as a variable, and β represents the initial stride value of Equation 1. Both α and β are determined experimentally.

제어부(101)는 보행자가 뛰는 상태로 파악되면, 아래와 같은 수학식 2를 이용하여 보폭값을 계산한다. If it is determined that the pedestrian is running, the controller 101 calculates the stride value using Equation 2 below.

Figure 112006090511242-PAT00001
D = α×SF + β + γ, γ= f()
Figure 112006090511242-PAT00001
D = α × SF + β + γ, γ = f ()

수학식 2에서 D와 SF와 α와 β는 식 1과 동일하며, 가중치 γ만 더 부가된다. γ는 피크 투 피크 가속도를 변수로 하는 보폭함수인 f(

Figure 112006090511242-PAT00002
)에 의해 계산되는 가중치이며, f(
Figure 112006090511242-PAT00003
)에 계산된 피크 투 피크 가속도값을 대입하여 γ를 계산할 수 있다. In Equation 2, D, SF, α and β are the same as Equation 1, and only the weight γ is added. γ is the stride function f (the peak-to-peak acceleration as a variable)
Figure 112006090511242-PAT00002
Is the weight calculated by f ()
Figure 112006090511242-PAT00003
Γ can be calculated by substituting the peak-to-peak acceleration value calculated in

제어부(101)는 메모리부(105)에 미리 저장된 적어도 하나 이상의 보폭함수 중에서 현재 보행자의 상태에 대응되는 보폭함수를 선택할 수 있다. 예를 들면, 제어부(101)가 스텝 진동수로 보행자의 상태를 파악할 때, 현재 계산된 스텝 진동수로 현재 보행자의 상태가 느리게 뛰는 상태인지 빠르게 뛰는 상태인지를 구분할 수 있다. 그리고 제어부(101)는 현재 보행자의 상태가 느리게 뛰는 상태로 파악되면, 메모리부(105)의 보폭함수 저장부(107)에서 저속달림 보폭함수를 검색하고, 검색한 저속달림 보폭함수에 현재 계산된 피크 투 피크 가속도값을 대입하여 γ를 계산할 수 있다. 이와 달리, 현재 보행자의 상태가 빨리 뛰는 상태로 파악되면, 메모리부(105)의 보폭함수 저장부(107)에서 고속달림 보폭함수를 검색하고, 검색한 고속달림 보폭함수에 현재 계산된 피크 투 피크 가속도값을 대입하여 γ를 계산할 수 있다.The controller 101 may select a stride function corresponding to a current pedestrian state from at least one stride function previously stored in the memory unit 105. For example, when the controller 101 determines the state of the pedestrian by the step frequency, the controller 101 can distinguish whether the state of the current pedestrian is running slowly or rapidly by the currently calculated step frequency. When the current state of the pedestrian is determined to be running slowly, the controller 101 searches for the low speed running stride function in the stride function storage unit 107 of the memory unit 105 and calculates the current low speed running stride function. Γ can be calculated by substituting the peak-to-peak acceleration value. On the contrary, if the current pedestrian is found to be running fast, the stride function storage unit 107 of the memory unit 105 searches for the fast running stride function, and the peak-to-peak currently calculated for the searched high speed stride function. Γ can be calculated by substituting the acceleration value.

그리고 제어부(101)는 계산된 γ와 계산된 스텝 진동수를 수학식 2에 대입하여 현재 보행자의 상태에 따른 보폭값을 추정할 수 있다. 이후에 제어부(101)는 계산된 보폭값을 메모리부(105)에 저장할 수 있으며, 사용자의 요청에 따라 저장된 보폭값을 사용자에게 통보할 수 있다.The controller 101 may estimate the stride value according to the current pedestrian state by substituting the calculated γ and the calculated step frequency into Equation 2. Thereafter, the controller 101 may store the calculated stride value in the memory unit 105 and may notify the user of the stored stride value at the user's request.

지금까지 개인 항법 기능을 구비하는 단말기의 구성요소들을 설명하였다. 이제부터 도 2 내지 도 4를 참조하여 보폭함수를 결정하는 실험과정을 설명하고자 한다. So far, the components of the terminal having the personal navigation function have been described. Hereinafter, an experimental process of determining a stride function will be described with reference to FIGS. 2 to 4.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단말기에서 측정된 보폭값을 나타낸 도면이다. 2 is a diagram illustrating a stride value measured in a terminal according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2에서 스텝 진동수가 0부터 x(k+1)까지의 구간을 저속구간이라고 하며, x(k+1)을 초과하는 구간을 고속구간이라고 가정한다. In FIG. 2, a section from step frequency 0 to x (k + 1) is called a low speed section, and a section exceeding x (k + 1) is assumed to be a high speed section.

저속구간에서 임의의 스텝 진동수에 대응되는 보폭값이 선형적으로 증가하므로, 스텝 진동수를 변수로 하는 수학식 1을 도출할 수 있다. 이 때, 도 2를 참조하여 수학식 1에 포함된 상수 α와 β도 도출할 수 있다.Since the stride value corresponding to an arbitrary step frequency linearly increases in the low speed section, Equation 1 using the step frequency as a variable can be derived. In this case, constants α and β included in Equation 1 may also be derived with reference to FIG. 2.

그러나 고속구간에서 보폭값이 불규칙적으로 변경되므로, 보폭값을 추정하기 위하여 수학식 1이외의 다른 식의 필요성이 대두된다.However, since the stride value is changed irregularly in the high speed section, a need for an equation other than Equation 1 is raised to estimate the stride value.

수학식 1이외의 다른 식을 도출하기 위해서 도 3과 같은 도면을 도출한다. 도 3에서 도시한 바와 같이, 고속구간에서 시간에 대한 피크 투 피크(Peak to Peak) 가속도값을 측정하여 그래프화 한다.In order to derive an equation other than Equation 1, a diagram as shown in FIG. 3 is derived. As shown in FIG. 3, the peak-to-peak acceleration value with respect to time is measured and graphed at a high speed section.

도 3은 시간에 따라 피크 투 피크 가속도값을 측정한 그래프이다. 도 3을 살펴보면, 보행자가 빨리 뛰는 상태에서 시간에 따라 측정된 피크 투 피크 가속도값의 그래프(301)와 보행자가 느리게 뛰는 상태에서 시간에 따라 측정된 피크 투 피크 가속도값의 그래프(303)를 포함한다. 도 3에서 보행자가 빨리 뛰는 상태에서 측 정된 피크 투 피크 가속도값의 그래프(301)에서 각각의 가속도값에 대응되는 보폭값을 측정하여 도 4를 도출할 수 있다. 3 is a graph measuring a peak-to-peak acceleration value over time. Referring to FIG. 3, a graph 301 of peak-to-peak acceleration values measured over time in a pedestrian's running state and a graph 303 of peak-to-peak acceleration values measured over time in a pedestrian's slow running state are included. do. In FIG. 3, the stride value corresponding to each acceleration value may be measured in the graph 301 of the peak-to-peak acceleration value measured in the state where the pedestrian is running fast to derive FIG. 4.

도 4를 살펴보면, 다수의 점 x가 도 3의 301그래프에 포함된 각각의 피크 투 피크 가속도값에 대응되는 보폭값을 나타낸다. Referring to FIG. 4, a plurality of points x represent stride values corresponding to respective peak-to-peak acceleration values included in the 301 graph of FIG. 3.

도 4에 표시된 보폭값이 피크 투 피크 가속도값에 따라 일정한 규칙성을 가질 경우, 피크 투 피트 가속도를 변수로 하는 보폭함수를 도출할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 표시된 피크 투 피크 가속도값에 따라 보폭값이 선형적으로 변경되는 경우, 403그래프와 같이 피크 투 피크 가속도를 변수로 하는 일차함수를 도출할 수 있다. 이와 달리, 도 4에 표시된 피크 투 피크 가속도값에 따라 보폭값이 401그래프와 같이 변경되는 경우, 피크 투 피크 가속도를 변수로 하는 무리함수를 도출할 수 있다. 도 4는 보행자가 빨리 뛰는 상태에서 측정된 피크 투 피크 가속도를 변수로 하는 그래프 이므로, 도출되는 보폭함수는 고속달림 보폭함수이다. When the stride value shown in FIG. 4 has a regularity according to the peak-to-peak acceleration value, the stride function having the peak-to-pit acceleration as a variable can be derived. For example, when the stride value is linearly changed according to the peak-to-peak acceleration value shown in FIG. 4, a linear function having peak-to-peak acceleration as a variable can be derived as shown in 403 graph. On the contrary, when the stride value is changed as shown in the 401 graph according to the peak-to-peak acceleration value shown in FIG. 4, a multitude function using the peak-to-peak acceleration as a variable can be derived. 4 is a graph using the peak-to-peak acceleration measured in a state where a pedestrian is running fast, and the derived stride function is a high speed run stride function.

도 3에서 보행자가 느리게 뛰는 상태에서 측정된 피크 투 피크 가속도를 변수로 하는 도 4의 그래프를 도출하는 경우, 고속달림 보폭함수를 도출한 방식과 같이 저속달림 보폭함수도 도출할 수 있다.In the case of deriving the graph of FIG. 4 using the peak-to-peak acceleration measured in the state in which the pedestrian runs slowly in FIG. 3, the low-speed running stride function may be derived as in the method of deriving the high-speed running stride function.

이 저속달림 보폭함수 및 고속달림 보폭함수는 피크 투 피크 가속도를 변수로 하는 함수이며, 단말기는 도출된 고속달림 보폭함수 및 저속달림 보폭함수가 메모리부(105)의 보폭함수 저장부(107)에 미리 저장된다.The low speed running stride function and the high speed running stride function are functions having peak-to-peak acceleration as a variable, and the terminal has a derived high speed running stride function and a low speed running stride function in the stride function storage unit 107 of the memory unit 105. It is stored in advance.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 보폭을 계산하는 흐름도이다. 도 5를 참조하여 단말기에서 보폭을 계산하는 과정을 설명하고자 한다.5 is a flowchart for calculating a stride length according to a preferred embodiment of the present invention. A process of calculating the stride length in the terminal will be described with reference to FIG. 5.

본 발명을 간단히 설명하기 위해서 도 3에 표시된 x(x+1)에 해당하는 스텝 진동수는 기준 스텝 진동수로 칭하는 것으로 가정한다. 기준 스텝 진동수는 보행자의 이동상태를 저속구간과 고속구간으로 구분할 수 있는 스텝 진동수이다.For simplicity of explanation, it is assumed that the step frequency corresponding to x (x + 1) shown in FIG. 3 is referred to as the reference step frequency. The reference step frequency is a step frequency that can divide the moving state of the pedestrian into a low speed section and a high speed section.

또한 본 발명에서 보행자의 이동상태가 고속구간에 포함되는 경우, 현재 보행자의 이동상태가 느리게 뛰는 상태인지 빨리 뛰는 상태인지 파악하기 위한 기준달림 스텝 진동수가 미리 지정된다. In addition, in the present invention, when the moving state of the pedestrian is included in the high-speed section, the reference run step frequency for determining whether the current moving state of the pedestrian is running slowly or running fast is specified in advance.

제어부(101)는 501단계에서 가속도 센서부(103)로부터 가속도 신호가 입력되는 경우, 보폭값을 추정하는 기능을 시작한 후 가속도 신호를 분석하는 503단계로 진행한다. When the acceleration signal is input from the acceleration sensor unit 103 in step 501, the controller 101 starts the function of estimating the stride value and then proceeds to step 503 in which the acceleration signal is analyzed.

그리고 503단계에서 제어부(101)는 입력된 가속도 신호의 노이즈를 제거한다. 예를 들면, 제어부(101)는 이동구간합(sliding window summing) 기법을 이용하여 가속도 신호의 노이즈를 제거할 수 있다. 그리고 제어부(101)는 노이즈를 제거한 가속도 신호의 패턴으로 스텝을 검출한다. 예를 들면, 제어부(101)는 제로 크로싱 기법을 이용하여 스텝을 검출할 수 있다. 그리고 제어부(101)는 일정시간 검출된 스텝으로 초당 스텝횟수인 스텝 진동수를 계산한다. 그리고 제어부(101)는 노이즈를 제거한 가속도 신호의 패턴으로 피크 투 피크 가속도값을 계산하여 저장한 후 505단계로 진행한다.In operation 503, the controller 101 removes noise of the input acceleration signal. For example, the controller 101 may remove noise of the acceleration signal by using a sliding window summing technique. The control unit 101 detects the step by the pattern of the acceleration signal from which the noise is removed. For example, the controller 101 may detect the step using a zero crossing technique. The controller 101 calculates the step frequency, which is the number of steps per second, with the detected steps for a predetermined time. The controller 101 calculates and stores the peak-to-peak acceleration value as a pattern of the acceleration signal from which the noise is removed, and then proceeds to step 505.

그리고 505단계에서 제어부(101)는 계산된 스텝 진동수가 미리 지정되는 기준 스텝 진동수를 비교한다. 제어부(101)는 계산된 스텝 진동수가 기준 스텝 진동수 이하이면 현재 보행자의 상태를 걷는 상태로 파악하여 507단계로 진행하고, 계 산된 스텝 진동수가 기준 스텝 진동수를 초과하면 현재 보행자의 상태를 뛰는 상태로 파악하여 509단계로 진행한다. In operation 505, the controller 101 compares the calculated step frequency with a predetermined reference step frequency. If the calculated step frequency is less than or equal to the reference step frequency, the controller 101 recognizes the state of the current pedestrian as walking and proceeds to step 507. If the calculated step frequency exceeds the reference step frequency, the controller 101 jumps to the current pedestrian state. The process proceeds to step 509.

507단계로 진행하는 경우, 제어부(101)는 계산된 스텝 진동수를 이용하여 보폭값을 계산하고, 521단계로 진행한다. 예를 들면, 제어부(101)는 식 1인 D = α× SF + β에 503단계에서 계산된 스텝 진동수(SF)를 대입하여 해당 보폭값인 D를 계산할 수 있다. In step 507, the controller 101 calculates the stride value using the calculated step frequency, and proceeds to step 521. For example, the controller 101 may calculate the corresponding stride value D by substituting the step frequency SF calculated in step 503 into D = α × SF + β of Equation 1.

509단계로 진행하는 경우, 제어부(101)는 계산된 스텝 진동수와 기준달림 스텝 진동수를 비교한다. 제어부(101)는 계산된 스텝 진동수가 미리 지정되는 기준달림 스텝 진동수 이하이면, 현재 보행자의 상태를 느리게 뛰는 상태로 파악하여 511단계로 진행한다. 이와달리 제어부(101)는 계산된 스텝 진동수가 기준달림 스텝 진동수를 초과하면, 현재 보행자의 상태를 빨리 뛰는 상태로 파악하여 517단계로 진행한다. In step 509, the controller 101 compares the calculated step frequency with the reference running step frequency. If the calculated step frequency is equal to or less than a predetermined reference running step frequency, the controller 101 determines that the current pedestrian is running slowly and proceeds to step 511. On the other hand, if the calculated step frequency exceeds the standard running step frequency, the controller 101 determines the current state of the pedestrian as quickly running and proceeds to step 517.

511단계로 진행하는 경우, 제어부(101)는 메모리부(105)의 보폭함수 저장부(107)에서 저속달림 보폭함수를 검색한다. 그리고 제어부(101)는 검색한 저속달림 보폭함수에 503단계에서 계산된 피크 투 피크 가속도값을 대입하여 저속으로 달릴 때의 가중치인 저속달림 함수값 γ를 계산하고, 513단계로 진행한다. In step 511, the controller 101 searches for the low speed running stride function in the stride function storage unit 107 of the memory unit 105. The controller 101 substitutes the peak-to-peak acceleration value calculated in step 503 into the retrieved low speed running stride function to calculate the low speed running function value γ which is a weight when running at low speed, and proceeds to step 513.

그리고 513단계에서 제어부(101)는 503단계에서 계산된 스텝 진동수 및 저속달림 함수값으로 보폭값을 계산하고, 521단계로 진행한다. 예를 들면, 제어부(101)는 식 2인 D = α× SF + β + γ에 503단계에서 계산된 스텝 진동수(SF)와 511단계에서 계산된 저속달림 함수값인 γ를 대입하여 해당 보폭값인 D를 계산할 수 있 다.In step 513, the controller 101 calculates the stride value using the step frequency and the low speed running function value calculated in step 503, and proceeds to step 521. For example, the controller 101 substitutes the step frequency SF calculated in step 503 and γ, the low speed running function value calculated in step 511, into D = α × SF + β + γ of Equation 2, thereby providing a corresponding stride value. D can be calculated.

517단계로 진행하는 경우, 제어부(101)는 메모리부(105)의 보폭함수 저장부(107)에서 고속달림 보폭함수를 검색한다. 그리고 제어부(101)는 검색한 고속달림 보폭함수에 503단계에서 계산된 피크 투 피크 가속도값을 대입하여 빨리 뛸 때의 가중치인 고속달림 함수값 γ를 계산하고, 519단계로 진행한다. In step 517, the controller 101 searches for the high speed running stride function in the stride function storage unit 107 of the memory unit 105. The controller 101 substitutes the peak-to-peak acceleration value calculated in step 503 into the retrieved high speed running stride function, calculates the fast running function value γ which is a weight when running fast, and proceeds to step 519.

그리고 519단계에서 제어부(101)는 503단계에서 계산된 스텝 진동수 및 고속달림 함수값으로 보폭값을 계산하고, 521단계로 진행한다. 예를 들면, 제어부(101)는 식 2인 D = α× SF + β + γ에 503단계에서 계산된 스텝 진동수(SF)와 517단계에서 계산된 고속달림 함수값인 γ를 대입하여 해당 보폭값인 D를 계산할 수 있다.In step 519, the controller 101 calculates the stride value using the step frequency and the fast running function value calculated in step 503, and proceeds to step 521. For example, the control unit 101 substitutes the step frequency SF calculated in step 503 and γ, which is the fast running function value calculated in step 517, into D = α × SF + β + γ of Equation 2, thereby providing a corresponding stride value. D can be calculated.

그리고 521단계에서 제어부(101)는 507단계 또는 513단계 또는 519단계에서 계산된 보폭값을 검색하여 메모리부(105)에 저장하고, 523단계로 진행한다.In step 521, the controller 101 retrieves the stride value calculated in step 507 or 513 or 519 and stores the stride value in the memory unit 105, and proceeds to step 523.

그리고 523단계에서 제어부(101)는 가속도 센서부(103)로부터 가속도 신호가 계속 입력되면 503단계로 진행하여 입력된 가속도 신호에 해당하는 보폭값을 계산하고, 가속도 신호가 입력되지 않으면 보폭값 추정 기능을 종료한다. In step 523, if the acceleration signal is continuously input from the acceleration sensor unit 103, the control unit 101 proceeds to step 503, and calculates the stride value corresponding to the input acceleration signal. If the acceleration signal is not input, the stride value estimation function is performed. To exit.

이후에 단말기는 저장한 보폭값으로 하루 또는 일주일간의 이동거리를 계산하고, 계산한 이동거리를 사용자에게 통보함으로 보행자가 건강관리를 할 수 있도록 한다. 또한 단말기가 자이로 센서 및 GPS 네비게이션 기능을 구비하는 경우, 네비게이션 기능을 수행할 때 정확하게 보행자의 위치를 파악할 수 있도록 한다.After that, the terminal calculates the moving distance for one day or one week using the stored stride value, and notifies the user of the calculated moving distance so that the pedestrian can manage the health. In addition, when the terminal is equipped with a gyro sensor and a GPS navigation function, it is possible to accurately determine the position of the pedestrian when performing the navigation function.

상기한 과정을 통하여 개인 항법 기능을 구비하는 단말기는 보행자의 걷는 상태 또는 뛰는 상태에 상관없이 보행자의 보폭값을 정확하게 계산할 수 있다.Through the above process, the terminal having the personal navigation function can accurately calculate the stride value of the pedestrian regardless of the walking state or the running state of the pedestrian.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 본 발명에서 메모리부(105)에 저속달림 보폭함수 및 고속달림 보폭함수를 저장하고, 저장한 보폭함수들로 각각 보행자가 느리게 뛸 때의 가중치 및 빨리 뛸 때의 가중치를 계산한 후 계산된 가중치를 이용하여 정확한 보폭값을 추정하였으나, 메모리부(105)에 저속달림 보폭함수 및 고속달림 보폭함수 이외의 다른 보폭함수를 저장하고, 저장된 보폭함수에 해당하는 보폭값을 추정할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해져야 한다.In the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. In the present invention, the low speed running stride function and the high speed running stride function are stored in the memory unit 105, and the weights calculated after calculating the weight of the pedestrian running slowly and the weight of the fast running, respectively, with the stored stride functions. Although the accurate stride value is estimated using the stride value, the stride function other than the low speed run stride function and the high speed run stride function may be stored in the memory unit 105, and the stride value corresponding to the stored stride function may be estimated. Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined not only by the claims but also by the equivalents of the claims.

상술한 바와 같이, 본 발명은 가속도 센서부 및 메모리부에 저장된 적어도 하나 이상의 보폭함수를 이용하여 보행자의 이동에 따른 보폭값을 정확하게 추정할 수 있다.As described above, the present invention can accurately estimate the stride value according to the movement of the pedestrian using at least one stride function stored in the acceleration sensor unit and the memory unit.

Claims (10)

보폭을 추정하기 위한 방법에 있어서,In the method for estimating the stride length, 보행자의 이동에 따른 가속도 신호를 생성하는 생성단계와, A generation step of generating an acceleration signal according to the movement of the pedestrian; 상기 가속도 신호로 상기 보행자의 이동상태를 나타내는 스텝 진동수 및 피크 투 피크 가속도값을 계산하는 계산단계와,Calculating a step frequency and a peak-to-peak acceleration value indicating the movement state of the pedestrian using the acceleration signal; 상기 스텝 진동수와 미리 설정된 기준 스텝 진동수를 비교하는 비교단계와,A comparison step of comparing the step frequency with a preset reference step frequency; 상기 비교 결과로 상기 스텝 진동수가 상기 기준 스텝 진동수 이하인 것으로 파악되면, 상기 스텝 진동수로 보폭값을 추정하는 제1추정단계와,A first estimating step of estimating a stride value using the step frequency when the step frequency is determined to be less than or equal to the reference step frequency; 상기 비교 결과로 상기 스텝 진동수가 상기 기준 스텝 진동수를 초과하는 것으로 파악되면, 미리 정해진 보행자의 이동상태들 각각에 따라 서로 다르게 설정된 적어도 하나 이상의 보폭함수 중에서 현재 보행자의 이동상태에 해당하는 보폭함수를 선택하는 선택단계와,If it is determined that the step frequency exceeds the reference step frequency as a result of the comparison, the stride function corresponding to the movement state of the current pedestrian is selected from at least one stride function set differently according to each of the predetermined pedestrian movement states. Optional steps 상기 선택한 보폭함수와 상기 피크 투 피크 가속도값과 상기 스텝 진동수로 보폭값을 추정하는 제2추정단계를 포함함을 특징으로 하는 추정방법. And a second estimating step of estimating the stride value using the selected stride function, the peak-to-peak acceleration value, and the step frequency. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 추정한 보폭값을 저장하는 저장단계를 더 포함함을 특징으로 하는 추정방법.And a storing step of storing the estimated stride value. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1추정단계는, 다음 수학식 1에 의해 추정됨을 특징으로 하는 추정방법.The first estimating step is estimated by the following equation (1). <수학식 1><Equation 1> D = α× SF + βD = α × SF + β D : 보폭값 SF : 스텝 진동수 α,β : 미리 설정된 상수D: stride value SF: step frequency α, β: preset constant 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 보폭함수는, 상기 보행자가 느리게 뛸 때의 이동상태에 대응되게 미리 설정된 저속달림 보폭함수와 상기 보행자가 빨리 뛸 때의 이동상태에 대응되게 미리 설정된 고속달림 보폭함수를 포함함을 특징으로 하는 추정방법.The stride function may include a low speed running stride function set in advance to correspond to a moving state when the pedestrian runs slowly and a high speed running stride function preset to correspond to a moving state when the pedestrian runs fast. Way. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 선택단계는, 상기 스텝 진동수와 미리 설정된 기준달림 스텝 진동수와 비교하는 비교단계와,The selecting step may include a comparison step of comparing the step frequency with a preset reference running step frequency; 상기 비교 결과로 상기 스텝 진동수가 상기 기준달림 스텝 진동수 이하인 것으로 파악되면, 상기 보폭함수 중에서 상기 저속달림 보폭함수를 선택하는 제1선택 단계와, A first selection step of selecting the low speed running stride function from the stride function if the step frequency is determined to be equal to or less than the reference running step frequency; 상기 비교 결과로 스텝 진동수가 상기 기준달림 스텝 진동수를 초과하는 것으로 파악되면, 상기 보폭함수 중에서 상기 고속달림 보폭함수를 선택하는 제2선택단계를 포함함을 특징으로 하는 추정방법.And if it is determined that the step frequency exceeds the reference running step frequency as a result of the comparison, a second selecting step of selecting the high speed running stride function from the stride function. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제2추정단계는, 다음 수학식 2에 의해 추정됨을 특징으로 하는 추정방법.The second estimating step is estimated by the following equation (2). <수학식 2><Equation 2> D = α× SF + β + γD = α × SF + β + γ γ= f(
Figure 112006090511242-PAT00004
)γ = f (
Figure 112006090511242-PAT00004
) D : 보폭값 SF : 스텝 진동수 α,β : 미리 설정된 상수D: stride value SF: step frequency α, β: preset constant γ : 가중치
Figure 112006090511242-PAT00005
: 피크 투 피크 가속도값γ: weight
Figure 112006090511242-PAT00005
: Peak-to-peak acceleration value f(
Figure 112006090511242-PAT00006
) : 피크 투 피크 가속도값을 변수로 하는 함수f (
Figure 112006090511242-PAT00006
): A function that takes peak-to-peak acceleration as a variable 보폭을 추정하기 위한 장치에 있어서,An apparatus for estimating the stride length, 보행자의 이동에 따라 가속도 신호를 생성하여 출력하는 가속도 센서부와,An acceleration sensor unit generating and outputting an acceleration signal according to the movement of the pedestrian; 보행자의 이동상태에 대응되게 미리 설정된 적어도 하나 이상의 보폭함수를 저장하는 메모리부와,A memory unit for storing at least one stride function preset in correspondence with the movement state of the pedestrian; 상기 가속도 신호로 상기 보행자의 이동상태를 나타내는 스텝 진동수 및 피크 투 피크 가속도값을 계산하며, 상기 스텝 진동수와 미리 설정된 기준 스텝 진동수를 비교하며, 상기 비교 결과로 상기 스텝 진동수가 상기 기준 스텝 진동수 이하인 것으로 파악되면, 상기 스텝 진동수로 보폭값을 추정하고, 상기 비교 결과로 상기 스텝 진동수가 상기 기준 스텝 진동수를 초과하는 것으로 파악되면, 상기 스텝 진동수에 대응되는 보폭함수를 선택하고, 상기 검색한 보폭함수와 상기 피크 투 피크 가속도값과 상기 스텝 진동수로 보폭값을 추정하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 추정장치.The step frequency and the peak-to-peak acceleration value indicating the movement state of the pedestrian are calculated using the acceleration signal, and the step frequency is compared with a preset reference step frequency, and as a result of the comparison, the step frequency is equal to or less than the reference step frequency. If it is determined, the stride value is estimated using the step frequency, and if the comparison result determines that the step frequency exceeds the reference step frequency, the stride function corresponding to the step frequency is selected, and the searched stride function is And a controller for estimating the stride value based on the peak-to-peak acceleration value and the step frequency. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제어부는, 상기 추정한 보폭값을 저장함을 특징으로 하는 추정장치.And the control unit stores the estimated stride value. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 메모리부는, 상기 보행자가 느리게 뛸 때의 이동상태에 대응되게 미리 설정된 저속달림 보폭함수와 상기 보행자가 빨리 뛸 때의 이동상태에 대응되게 미리 설정된 고속달림 보폭함수를 포함하여 저장함을 특징으로 하는 추정장치.And the memory unit stores the low speed running stride function preset in response to the moving state when the pedestrian runs slowly and the high speed running stride function preset in accordance with the moving state when the pedestrian runs fast. Device. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제어부는, 상기 스텝 진동수와 미리 설정된 기준달림 스텝 진동수와 비교하며, 상기 비교 결과로 상기 스텝 진동수가 상기 기준달림 스텝 진동수 이하인 것으로 파악되면, 상기 보폭함수 중에서 상기 저속달림 보폭함수를 선택하고, 상기 비교 결과로 스텝 진동수가 상기 기준달림 스텝 진동수를 초과하는 것으로 파악되면, 상기 보폭함수 중에서 상기 고속달림 보폭함수를 선택함을 특징으로 하는 추정장치.The control unit compares the step frequency with a preset reference running step frequency, and when the comparison result determines that the step frequency is less than or equal to the reference running step frequency, selecting the low speed running stride function from the stride function, And if the step frequency is found to exceed the reference running step frequency, the high speed running stride function is selected from the stride functions.
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