KR100422473B1 - 관성센서를 이용한 사람의 이동거리 측정장치 및 방법 - Google Patents

관성센서를 이용한 사람의 이동거리 측정장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 관성센서를 이용한 사람의 이동거리 측정장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 관성센서로부터 감지된 신호를 이용하여 사람의 걸음을 검출하고 관성센서 모듈이 장착된 발이 지면에 닿는 순간을 감지한 후 한 걸음을 걷는 동안의 속도를 계산하고, 상기의 속도값을 적분하여 이동거리를 계산한다. 또한, 관성센서 모듈을 장착한 발이 지면에 닿는 힐-스트라이크(Heel-strike) 부분을 검출하여 검출한 순간의 속도를 계산한다. 이때, 힐-스트라이크 부분에서 계산된 속도가 한계치 이하이면 이때 계산된 거리정보를 이동거리로 하고, 속도가 한계치 이하가 아니면 관성센서의 바이어스 및 걸음에 의해 생긴 장착 오차 계수를 보상한 후 계산된 거리정보를 이동거리로 한다.

Description

관성센서를 이용한 사람의 이동거리 측정장치 및 방법{MEASUREMENT SYSTEM OF MOVING DISTANCE USING INERTIAL SENSORS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 저가형 관성센서로부터 얻어진 정보와 사람의 보행 특성을 이용하여 이동거리를 측정할 수 있는 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.
관성센서를 사용하여 항체(vehicle)의 자세, 속도, 이동거리를 계산하는 관성항법장치(INS : Inertial Navigation System)는 지금까지 많은 연구가 이루어진 기술이다. 그러나, 사용되는 센서가 고가이고 구입 및 사용이 어려워 주로 군용, 항해용으로 사용되었다. 최근, MEMS 기술의 발달로 소형, 저가의 관성센서가 개발되고 이런 추세에 힘입어 민간용 개인항법장치의 기술개발 및 연구가 이루어지고 있다. 그러나, 기존의 관성센서에 비하여 성능이 현저하게 떨어지며, 사용범위가 사람의 몸에 장착되는 등의 요인에 의하여 기존의 관성항법 기술로는 원하는 성능을 얻을 수 없다.
일반적으로 자이로 및 가속도계는 각각 회전 각속도와 선형 가속도를 측정하는 관성센서로서 이동하는 항체의 자세 및 속도, 위치를 계산하는 관성항법장치(INS)의 핵심 센서로 사용된다. 이때, 항체의 자세는 자이로 출력을 적분하여 계산하고 항체의 속도와 위치는 가속도계 출력을 적분하여 계산한다. 그러나, 이와 같은 관성센서는 바이어스 등의 오차를 포함하고 있기 때문에 적분 연산과정에서 오차가 누적되어 시간이 경과함에 따라 항법 정보가 발산하게 된다. 또한, 기존의 고급 관성센서를 사용하는 경우 센서가 가지고 있는 오차의 크기가작기 때문에 시간에 따른 오차 발산 정도가 작으나, 관성항법장치에 사용되는 고급 관성센서는 고가일 뿐만 아니라, 구입이 어렵고 부피가 크기 때문에 이를 이용하는 분야는 군용, 항해용 등으로 제한되어 사용되어지고 있는 것이다.
이에 따라, 최근 MEMS기술의 발달에 따라 저가이면서 소형인 반도체형 관성센서가 개발되고 응용분야 또한 민간용으로 확대되고 있다. 그러나, 기존의 고급 관성센서에 비하여 성능이 현저히 떨어지므로 기존의 항법 알고리즘만으로는 원하는 정확도를 갖는 항법 정보를 얻을 수 없고, 특히 사람의 몸에 관성센서를 장착하고 이동거리를 계산하는 경우, 장착 오차 등에 의하여 오차의 정확도는 더욱 떨어지게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 저가형 관성센서를 사람의 신체 일부 예를 들어, 발(신발)에 장착하고 보행하는 경우 사람의 보행 특성을 이용하여 이동 정보(예컨데, 걸음수, 걸음정도 등)를 얻을 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관성센서를 이용한 사람의 이동거리 측정장치는, 사람의 신체 일부에 장착하여 보행시 이동거리를 감지하고, 바이어스 오차는 보행 시작전 출력된 평균값을 이용하여 보상하는 관성센서; 상기 관성센서에서 감지된 이동신호를 처리하도록 상기 관성센서로부터 출력된 아날로그값을 다지털값으로 변환처리하는 A/D 변환기와, 관성센서로부터 출력된 데이터값을 이동거리 측정장치로 전송하기 위한 출력주기를 설정하는 내부 타이머가 내장된 제1마이크로프로세서; 상기 제 1마이크로프로세서에서 처리된 데이터를 이동거리측정장치로 전송하는 데이터송신 RF 모듈; 상기 데이터송신 RF모듈로부터 전송된 데이터를 수신하는 데이터수신 RF 모듈; 내정된 거리측정 알고리즘을 이용하여 상기 데이터수신 RF모듈로부터 입력된 데이터의 이동거리를 계산하되, 관성센서를 사람의 신체 일부에 장착하고 보행할 경우 가속도계 출력의 변화율을 이용하여 걸음을 검출하고, 관성센서가 장착된 발이 지면에 닿는 순간을 감지한 후 한 걸음 걷는 동안의 속도를 계산하여 센서 바이어스를 계산하고 가속도계 출력을 구간 적분하여 보폭을 계산하여 이동거리를 계산하는 제 2마이크로프로세서; 및 상기 제 2마이크로프로세서에서 출력된 이동거리 데이터를 표시하여 관성센서를 부착하고 이동하는 사람에게 인지시키는 액정디스플레이모듈로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 관성센서를 이용한 사람의 이동거리 측정방법은, 제 1마이크로프로세서에 탑재된 내부 타이머를 이용하여 데이터 출력주기를 설정하는 제1단계; 내부카운터 또는 A/D 변환기를 이용하여 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 제2단계; 내부 타이머에 설정되어 있는 출력주기에 의한 타이머 인터럽트가 발생되었는지를 검색하는 제3단계; 타이머 인터럽트가 발생되었으면 데이터송신 RF 모듈을 이용하여 디지털 값을 이동거리 측정장치로 전송하는 제4단계; 상기 데이터송신 RF모듈로부터 전송된 디지털값을 데이터수신 RF모듈에서 수신하는 제5단계; 관성센서모듈로부터 수신된 관성센서의 출력값에 환산계수를 곱하여 단위를 SI 단위로 변환하는 단계, 관성센서의 출력값을 이용하여 사람의 걸음걸이에 따른 속도를 계산하는 단계, 관성센서의 출력값을 이용하여 사람의 걸음에 따른 이동거리를 계산하는 단계, 관성센서 모듈을 장착한 발이 지면에 닿는 힐-스트라이크 부분을 검출하여 검출한 순간의 속도를 계산하는 단계, 상기 힐-스트라이크 부분에서 계산된 속도가 한계치 이하이면 계산된 거리정보를 이동거리로 하는 단계, 및 상기 힐-스트라이크 부분에서 계산된 속도가 한계치 이하가 아니면 관성센서의 바이어스 및 걸음에 의해 생긴 장착 오차계수를 추정 보상하여 계산된 데이터를 이동거리로 하는 단계로 이루어진 거리측정 알고리즘에 의해 이동거리를 계산하는 제6단계; 내부 타이머에 설정되어 있는 출력주기에 의한 타이머 인터럽트가 발생되었는지를 검색하는 제7단계; 및 타이머 인터럽트가 발생되었으면 계산된 이동거리 데이터를 액정디스플레이모듈로 전송하여 표시하는 제8단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기의 속도 및 이동거리계산 알고리즘은, 관성센서의 현재의 속도 변화량과 이전의 속도 변화량의 평균값을 적분하여 속도를 구하는 제1단계; 및 제1단계에서 구해진 속도를 적분하여 이동거리를 계산하는 제2단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기의 발이 지면에 닿는 힐-스트라이크 부분 검출 알고리즘은, 관성센서의 출력 변화율을 계산하는 제1단계; 힐-스트라이크 부분을 검출하기 위한 조건 변수를 검색하는 제2단계; 검색결과 조건변수가 1이면 관성센서의 출력 변화율의 절대값을 미리 정해진 값과 비교하는 제3단계; 상기 미리 정해진 값보다 관성센서의 출력 변화율의 절대값이 작을 경우 힐-스트라이크를 검출하는 제4단계; 검색결과 조건변수가 1이 아니면 관성센서의 가속도계 출력값이 미리 정해진 값보다 큰지를 비교하는 제5단계; 및 제5단계의 조건이 만족하면 조건변수를 1로 설정하는 제6단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 데이터 전송장치인 관성센서 모듈의 제어 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 관성센서 모듈에 탑재된 마이크로프로세서의 동작 흐름도.
도 3은 본 발명에 의한 관성센서로부터 입력된 데이터를 이용한 이동거리 측정장치의 제어 구성도.
도 4는 본 발명에 의한 이동거리 측정장치에 탑재된 마이크로프로세서의 동작 흐름도.
도 5는 본 발명에 의한 거리측정 알고리즘의 동작 흐름도.
도 6은 본 발명에 의한 속도 및 이동거리계산 알고리즘의 동작 흐름도.
도 7은 본 발명에 의한 발이 지면에 닿는 힐-스트라이크 부분 검출 알고리즘의 동작 흐름도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
101 --- 관성센서 102 --- 제 1 마이크로프로세서
103 --- 데이터송신 RF 모듈 201 --- 데이터수신 RF 모듈
202 --- 제 2 마이크로프로세서 203 --- 액정디스플레이 모듈
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 기술한다.
도 1은 본 발명에 의한 데이터 전송장치인 관성센서 모듈의 제어 구성도로서, 관성센서(101), 제 1마이크로프로세서(102), 데이터 송신 RF 모듈(103)로 구성된다.
관성센서(자이로 혹은 가속도계 센서중 어느것이라도 무방하다)(101)는 사람의 신체 일부(예를 들어, 신발)에 장착하는 것으로써, 보행하는 사람의 이동거리를 감지한다. 이때, 관성센서(101)가 가진 바이어스 오차는 보행시작 전의 관성센서(101)로부터 출력된 평균값을 이용하여 보상한다.
제 1마이크로프로세서(102)는 상기 관성센서(101)로부터 출력된 아날로그 값을 디지털 값으로 변환 처리하는 내부카운터 또는 A/D 변환기와, 관성센서(101)로부터 출력된 데이터 값을 이동거리 측정장치로 전송하기 위한 출력주기를 설정하는 내부 타이머가 탑재되어 있다.
데이터 송신 RF 모듈(103)은 상기 제 1마이크로프로세서(102)에 의해 변환된 디지털 값을 이동거리 측정장치로 전송한다.
도 2는 상기 도 1의 구성을 가진 관성센서 모듈에 탑재된 제 1마이크로프로세서의 동작 흐름도이다.
먼저, 관성센서(101)를 부착한 사람의 움직임에 의해 관성센서 모듈로부터 감지된 데이터 값을 이동거리 측정장치로 전송하기 위해 제 1마이크로프로세서(102)에 탑재된 내부 타이머를 이용하여 관성센서(101)의 데이터 출력 주기를 설정한다(201). 관성센서(101)를 부착한 사람의 움직임에 의해 감지된 아날로그 값은 제 1마이크로프로세서의 내부카운터 또는 A/D 변환기에 의해 디지털 값으로 변환된 후(202), 타이머에 설정되어 있는 출력주기에 의한 인터럽트가 발생되었는지 검색한다(203). 검색결과, 타이머 인터럽트가 발생되지 않았다면 이전단계인 관성센서(101)로부터 감지된 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 단계(202)로 복귀하여 동작을 반복 수행한다. 검색결과, 타이머 인터럽트가 발생되었다면(203) 데이터송신 RF 모듈(103)을 이용하여 상기와 같이 변환된 디지털 값을 이동거리 측정장치로 전송한다(204). 이후, 다음 타이머 인터럽트가 발생 할 때까지 관성센서(101)로부터 감지된 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 단계(202)로 복귀하여 차후 동작을 반복 수행한다.
도 3은 본 발명에 의한 관성센서로부터 입력된 데이터를 이용한 이동거리 측정장치의 제어 구성도로서, 데이터수신 RF 모듈(301), 제 2마이크로프로세서(302), 액정디스플레이(LCD) 모듈(303)로 구성된다.
데이터수신 RF 모듈(301)은 상기 도 1의 데이터송신 RF 모듈(103)로부터 전송된 디지털 값을 수신한다.
제 2마이크로프로세서(302)는 내장되어 있는 거리측정 알고리즘을 이용하여 상기 데이터수신 RF 모듈(301)로부터 입력된 신호의 이동거리를 계산한다. 이때, 제 2마이크로프로세서(302)에는 계산된 이동거리 데이터를 표시장치로 전송하기 위한 출력주기를 설정하는 내부 타이머가 탑재되어 있다.
액정디스플레이 모듈(303)은 상기 제 2마이크로프로세서(302)로부터 출력된 이동거리 데이터를 표시함으로써, 관성센서(101)를 부착하고 이동하는 사람에게 인지시킬 수 있도록 한다.
도 4는 상기 도 3의 구성을 가진 이동거리 측정장치에 탑재된 제 2마이크로프로세서의 동작 흐름도이다.
먼저, 거리측정 알고리즘을 이용하여 계산된 이동거리 정보를 표시장치로 전송하기 위해 제 2마이크로프로세서(302)에 탑재된 내부 타이머를 이용하여 거리 정보 출력주기를 설정한다(401). 데이터수신 RF 모듈(301)은 상기 데이터송신 RF 모듈(103)로부터 전송된 디지털 값을 수신하고(402), 제 2마이크로프로세서(302)에 내장되어 있는 거리측정 알고리즘을 이용하여 이동거리를 계산한 후(403), 내부 타이머에 설정되어 있는 출력주기에 의한 타이머 인터럽트가 발생되었는지 검색한다(404). 검색결과, 타이머 인터럽트가 발생되지 않았다면 이전 단계인 데이터송신 RF 모듈(103)로부터 디지털 값을 수신하는 단계(402)로 복귀하여 수신된 신호를 거리측정 알고리즘을 이용하여 이동거리 계산하는 단계(403)를 반복 수행한다. 검색결과, 타이머 인터럽트가 발생되었다면(404) 거리측정 알고리즘을 이용해 계산된 이동거리 데이터를 액정디스플레이 모듈(303)로 전송하여 표시함으로써 관성센서(101)를 부착하고 이동하는 사람에게 인지시킬 수 있도록 한다. 이후, 다음 타이머 인터럽트가 발생 할 때까지 데이터수신 RF 모듈(201)로부터 수신된 신호를 거리측정 알고리즘에 의해 이동거리를 계산하는 단계(402∼403)로 복귀하여 차후 동작을 반복 수행한다.
도 5는 상기 도 4에 있어서, 거리측정 알고리즘의 동작 흐름도이다.
데이터수신 RF 모듈(201)로부터 수신된 관성센서(101)의 감지신호에 환산계수를 곱하여 단위가 SI단위로 될 수 있도록 변환시킨 후(501), 관성센서(101)의 감지신호를 이용하여 사람의 걸음에 따른 속도(502) 및 이동거리(503)를 계산하고, 또한 관성센서 모듈을 장착한 발이 지면에 닿는 힐-스트라이크 부분을 검출하여 그때의 속도를 계산한다(504). 이때, 힐-스트라이크 부분에서 계산된 속도가 한계치 이하이면 계산된 거리 정보를 이동 거리로 하고(505), 힐-스트라이크 부분에서 계산된 속도가 한계치 이하가 아니면 오차보정필터를 이용하여 관성센서(101)의 바이어스 및 걸음에 의하여 생긴 장착 오차 계수를 추정 보상한 후(506) 계산된 데이터를 이동거리로 한다. 이때, 한계치는 관성센서의 사향에 의해 결정된다.
도 6은 상기 도 5에 있어서, 속도 및 이동거리계산 알고리즘의 동작 흐름도이다.
관성센서(101)를 장착한 발(신발)의 전진방향에 따른 x축의 가속도계 출력값 즉, 관성센서(101)의 현재의 속도 변화량과 이전의 속도 변화량의 평균값을 적분하여 속도를 구하고(601), 상기와 같은 방법으로 구해진 속도값을 적분함으로써 이동거리를 구한다(602). 이때, 관성센서(101)를 장착한 사람의 발이 지면에 닿는 순간, 그 발의 순간속도는 0이 되는 보행특성을 고려하여 관성센서(101)의 출력 변화율로 발이 지면에 닿는 순간을 검출하고, 그 순간 계산된 속도 및 관성센서(101)의 출력 평균값으로 관성센서(101)의 오차와 관성센서 모듈의 장착 오차를 보정하여 이동거리를 측정한다.
도 7은 상기 도 5에 있어서, 발이 지면에 닿는 힐-스트라이크 부분 검출 알고리즘의 동작 흐름도이다.
관성센서(101)를 부착한 사람의 속도 및 이동거리를 구한 가속도계 출력값을 이용하여 y축 가속도계 출력 변화율을 계산하고(701), 힐-스트라이크 부분을 검출하기 위한 조건 변수를 검색한다(702). 검색결과, 조건 변수가 1일 경우에는(Step_ok=1) 관성센서(101)의 출력 변화율의 절대값을 미리 정해진 값(V1)과 비교하여(703) 미리 정해진 값(V1)보다 관성센서의 출력 변화율의 절대값이 작을 경우 힐-스트라이크를 검출하고(705), 미리 정해진 값(V1)보다 관성센서의 출력 변화율의 절대값이 더 클 경우 알고리즘의 동작을 종료한다. 또한, 검색결과 조건변수가 1이 아닐 경우에는 관성센서(101)의 가속도계 출력값이 미리 정해진 값(V2)보다 큰지를 비교하여(704) 조건이 만족하면 조건변수를 1로 설정하고(706), 상기의 703단계인 관성센서(101)의 출력 변화율의 절대값을 미리 정해진 값과 비교하는 단계로 되돌아간다. 만약 704 단계에서 조건이 만족하지 않으면 알고리즘의 동작을 종료한다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상 내, 예를 들어 스포츠 및 멀티미디어, 가상현실 등의 시스템에서 당 분야의 통상적 지식을 가진 자에 의하여 가능하다.
본 발명에 의한 사람의 이동 거리 측정 장치는 소형이면서 저급 MEMS형 관성센서를 사용하여 기존의 관성항법장치의 기술적 한계를 극복할 뿐만 아니라, 사람의 보행특성을 이용하여 사람의 걸음 수 및 걸음 속도에 따른 걸음 검출 기법과 걸음 사이의 오차 보정 기법을 적용하여 기존의 관성항법기술로는 얻을 수 없는 정확도를 갖는 이동 거리 정보를 실내외에 관계없이 사용자에게 제공한다.
본 발명은 사람의 이동 거리 정보를 필요로 하는 경우에 편리하게 쓰일 수 있다. 예를 들어, 마라토너가 관성센서를 장착하고 마라톤을 하는 경우 현재 자신의 정확한 이동거리를 인지함으로써 자신의 페이스 조절에 도움이 된다. 또한, 개인 항법을 수행하는 사용자가 자신의 이동거리 파악하는데 있어서 큰 도움이 될 뿐만 아니라, 원하는 페이스 조절 및 정확한 목적지에 도달하는데 편리하게 사용된다.

Claims (6)

  1. 사람의 신체 일부에 장착하여 보행시 이동거리를 감지하고, 바이어스 오차는 보행 시작전 출력된 평균값을 이용하여 보상하는 관성센서;
    상기 관성센서에서 감지된 이동신호를 처리하도록 상기 관성센서로부터 출력된 아날로그값을 다지털값으로 변환처리하는 A/D 변환기와, 관성센서로부터 출력된 데이터값을 이동거리 측정장치로 전송하기 위한 출력주기를 설정하는 내부 타이머가 내장된 제1마이크로프로세서;
    상기 제 1마이크로프로세서에서 처리된 데이터를 이동거리측정장치로 전송하는 데이터송신 RF 모듈;
    상기 데이터송신 RF모듈로부터 전송된 데이터를 수신하는 데이터수신 RF 모듈;
    내정된 거리측정 알고리즘을 이용하여 상기 데이터수신 RF모듈로부터 입력된 데이터의 이동거리를 계산하되, 관성센서를 사람의 신체 일부에 장착하고 보행할 경우 가속도계 출력의 변화율을 이용하여 걸음을 검출하고, 관성센서가 장착된 발이 지면에 닿는 순간을 감지한 후 한 걸음 걷는 동안의 속도를 계산하여 센서 바이어스를 계산하고 가속도계 출력을 구간 적분하여 보폭을 계산하여 이동거리를 계산하는 제 2마이크로프로세서; 및
    상기 제 2마이크로프로세서에서 출력된 이동거리 데이터를 표시하여 관성센서를 부착하고 이동하는 사람에게 인지시키는 액정디스플레이모듈로 구성된 것을 특징으로 하는 관성센서를 이용한 사람의 이동거리 측정장치.
  2. 삭제
  3. 제 1마이크로프로세서에 탑재된 내부 타이머를 이용하여 데이터 출력주기를 설정하는 제1단계;
    내부카운터 또는 A/D 변환기를 이용하여 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 제2단계;
    내부 타이머에 설정되어 있는 출력주기에 의한 타이머 인터럽트가 발생되었는지를 검색하는 제3단계;
    타이머 인터럽트가 발생되었으면 데이터송신 RF 모듈을 이용하여 디지털 값을 이동거리 측정장치로 전송하는 제4단계;
    상기 데이터송신 RF모듈로부터 전송된 디지털값을 데이터수신 RF모듈에서 수신하는 제5단계;
    관성센서모듈로부터 수신된 관성센서의 출력값에 환산계수를 곱하여 단위를 SI 단위로 변환하는 단계, 관성센서의 출력값을 이용하여 사람의 걸음걸이에 따른 속도를 계산하는 단계, 관성센서의 출력값을 이용하여 사람의 걸음에 따른 이동거리를 계산하는 단계, 관성센서 모듈을 장착한 발이 지면에 닿는 힐-스트라이크 부분을 검출하여 검출한 순간의 속도를 계산하는 단계, 상기 힐-스트라이크 부분에서 계산된 속도가 한계치 이하이면 계산된 거리정보를 이동거리로 하는 단계, 및 상기 힐-스트라이크 부분에서 계산된 속도가 한계치 이하가 아니면 관성센서의 바이어스 및 걸음에 의해 생긴 장착 오차계수를 추정 보상하여 계산된 데이터를 이동거리로 하는 단계로 이루어진 거리측정 알고리즘에 의해 이동거리를 계산하는 제6단계;
    내부 타이머에 설정되어 있는 출력주기에 의한 타이머 인터럽트가 발생되었는지를 검색하는 제7단계; 및
    타이머 인터럽트가 발생되었으면 계산된 이동거리 데이터를 액정디스플레이모듈로 전송하여 표시하는 제8단계로 구성된 것을 특징으로 하는 관성센서를 이용한 이동거리 측정방법.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서, 상기 속도 및 이동거리 계산 알고리즘은
    관성센서의 현재의 속도 변화량과 이전의 속도 변화량의 평균값을 적분하여 속도를 구하는 제1단계; 및
    제1단계에서 구해진 속도를 적분하여 이동거리를 계산하는 제2단계로 구성된 것을 특징으로 하는 관성센서를 이용한 사람의 이동거리 측정방법.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 힐-스트라이크 부분 검출 알고리즘은
    관성센서의 출력 변화율을 계산하는 제1단계;
    힐-스트라이크 부분을 검출하기 위한 조건 변수를 검색하는 제2단계;
    검색결과 조건변수가 1이면 관성센서의 출력 변화율의 절대값을 미리 정해진 값과 비교하는 제3단계;
    상기 미리 정해진 값보다 관성센서의 출력 변화율의 절대값이 작을 경우 힐-스트라이크를 검출하는 제4단계;
    검색결과 조건변수가 1이 아니면 관성센서의 가속도계 출력값이 미리 정해진 값보다 큰지를 비교하는 제5단계; 및
    제5단계의 조건이 만족하면 조건변수를 1로 설정하는 제6단계로 구성된 것을 특징으로 하는 관성센서를 이용한 사람의 이동거리 측정방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040075648A (ko) * 2003-02-22 2004-08-30 송철규 생체 임피던스 측정을 이용한 보행주기 검출장치
KR100703451B1 (ko) * 2005-09-16 2007-04-03 삼성전자주식회사 개인 항법 기기에서 걸음 검출 장치 및 방법
KR102133455B1 (ko) * 2018-09-27 2020-07-13 한국수력원자력 주식회사 관성 센서를 이용하는 초음파 검사 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59171564A (ja) * 1983-02-09 1984-09-28 ナイク，インコ−ポレ−テツド 走行中のランナ−による走行速度，走行距離，走行経過時間，および消費カロリ−を求めるための方法と装置
KR860007536A (ko) * 1985-03-06 1986-10-13 김동암 전자식 보행 계수기
US4771394A (en) * 1986-02-03 1988-09-13 Puma Aktiengesellschaft Rudolf Dassler Sport Computer shoe system and shoe for use therewith
JPH0989584A (ja) * 1995-09-26 1997-04-04 Honda Motor Co Ltd 携帯用ナビゲーション装置
US6018705A (en) * 1997-10-02 2000-01-25 Personal Electronic Devices, Inc. Measuring foot contact time and foot loft time of a person in locomotion

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59171564A (ja) * 1983-02-09 1984-09-28 ナイク，インコ−ポレ−テツド 走行中のランナ−による走行速度，走行距離，走行経過時間，および消費カロリ−を求めるための方法と装置
KR860007536A (ko) * 1985-03-06 1986-10-13 김동암 전자식 보행 계수기
US4771394A (en) * 1986-02-03 1988-09-13 Puma Aktiengesellschaft Rudolf Dassler Sport Computer shoe system and shoe for use therewith
JPH0989584A (ja) * 1995-09-26 1997-04-04 Honda Motor Co Ltd 携帯用ナビゲーション装置
US6018705A (en) * 1997-10-02 2000-01-25 Personal Electronic Devices, Inc. Measuring foot contact time and foot loft time of a person in locomotion

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