KR100703451B1

KR100703451B1 - 개인 항법 기기에서 걸음 검출 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100703451B1
Application number: KR1020050087118A
Authority: KR
Inventors: 이재면; 홍현수; 박경하; 박찬국; 김진원
Original assignee: 삼성전자주식회사; 재단법인서울대학교산학협력재단
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2007-04-03
Also published as: CN1940570B; CN1940570A; US20070067105A1; EP1764582A2; EP1764582A3; EP1764582B1; KR20070032170A

Abstract

본 발명은 개인 항법 기기에서 걸음 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 가속도 센서를 통해 보행자의 진행 방향 및 중력 방향의 가속도 신호에 대한 이동구간합을 산출하여 각 이동구간합을 합산하고, 합산된 이동구간합에 대한 차분에서 영점 교차점을 검출하고 현재 영점 교차점 검출 시점과 이전 영점 교차점 검출 시점 간의 시간 차이와 미리 정해진 채터링(chattering) 임계 시간을 비교하여 걸음을 검출한다. 이러한 본 발명은 각 방향의 이동구간합을 합산하여 이용함으로써 뚜렷한 보행 신호 패턴을 획득할 수 있고 채터링에 의한 신호는 걸음으로 검출하지 않고, 보행에 의한 신호만 걸음으로 검출하므로 걸음을 정확히 검출할 수 있다. 이에 따라 본 발명은 소형화한 센서모듈이 핸드폰이나 PDA 내에 장착되어 구성되는 핸드 헬드형 개인 항법 기기에서도 정확히 걸음 검출을 가능하게 한다.

개인 항법 기기, 걸음 검출, 핸드 헬드 타입, 채터링, PNS

Description

개인 항법 기기에서 걸음 검출 장치 및 방법{APPRATUS AND METHOD FOR DETECTING STEP IN PERSONAL NAVIGATION TERMINAL}

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 개인 항법 기기에서 걸음 검출 장치의 블록 구성도

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 개인 항법 기기에서 걸음 검출 방법에 대한 흐름도

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가속도 센서로부터 출력된 각 방향의 가속도 신호 파형을 나타낸 도면

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 각 방향에 대한 이동구간합 파형을 나타낸 도면

도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 차분된 이동구간합 데이터를 나타낸 도면

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 걸음 검출 결과를 나타낸 도면

본 발명은 개인 항법 기기에 관한 것으로, 특히 개인 항법 기기에서 걸음 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.

개인 항법(Personal Navigation)은 사람 중심의 경로 안내를 수행하기 위한 것으로 경로 안내 대상인 보행자의 위치를 파악하여, 보행자에게 경로를 안내하는 것을 말한다.

통상적으로 보행자 항법을 수행하는 개인 항법 기기는 휴대폰, PDA 등과 같은 개인 휴대 단말기에 GPS 수신기, 가속도계, 지자기 센서 등을 장착하여 구성될 수 있다. 이러한 개인 항법 기기는 GPS 정보와 보행자의 걸음 정보에 따라 보폭을 추정하고, 추정된 보폭을 이용하여 항법해를 생성하여 항법 서비스를 제공하는데 걸음 정보가 정확해야 정확한 항법 서비스를 제공할 수 있다. 따라서 보행자 항법을 구현하는데 있어서 걸음 검출은 매우 중요한 요소이다.

걸음 검출은 주로 가속도계를 통해 검출될 수 있으며, 사람에 장착되어 사람이 걸음을 걸을 때마다 전해지는 충격에 대한 가속도 변화를 이용한다. 따라서 정확한 걸음 검출을 위해서는 가속도 변화가 정확하게 측정되어야만 한다.

그런데 가속도 센서로부터 출력되는 가속도 신호로부터 바로 가속도 변화를 측정할 경우 그 가속도 변화가 뚜렷하지 않은 경우가 많기 때문에 걸음 검출이 정확히 이루어지지 않는 문제점이 있다. 따라서 가속도 센서로부터 출력되는 가속도 신호의 변화가 뚜렷이 나타나는 상태에서 걸음 검출을 하는 것이 바람직하다.

종래에는 걸음 검출을 위한 뚜렷한 가속도 변화량을 얻기 위해 가속도 센서를 사람이 걸을 경우 가장 전해지는 충격이 큰 사람의 신발이나, 허리 또는 다리 부분에 장착되어 이용하였다. 그런데 이러한 방법은 센서 모듈을 개인 항법 기기와 따로 분리하여 제작해야하고 센서 모듈과 개인 항법 기기 간에 센서 데이터 송수신을 위한 통신모듈이 필요하므로 하드웨어가 복잡해지게 되는 문제점이 있다.

따라서 최근에는 개인 항법 기기 내에 가속도 센서를 삽입하고, 사용자가 개인 항법 단말기를 들고 있는 상태 즉, 핸드 헬드(Hand-held) 상태에서 걸음을 검출할 수 있도록 하는 방안이 제안되고 있다.

그런데 이와 같이 개인 항법 기기 내에 가속도 센서를 삽입하여 이용하면 센서 모듈과 개인 항법 기기 간에 통신이 내부적으로 이루어져 별도의 통신 모듈이 필요없고, 센서 모듈과 개인 항법 기기간의 사용자 인터페이스를 구분할 필요가 없어 편리한 이점은 있지만, 핸드 헬드 상태에서 가속도 측정이 이루어진다.

이와 같이 핸드 헬드 상태에서 가속도를 측정하면, 어깨, 팔꿈치 등이 댐퍼(damper)의 역할을 하여 즉, 완충작용을 하여 걸음에 의한 충격이 가속도 센서에 잘 전해지지 않아 가속도 변화량이 미미하게 측정되고, 가속도 변화량이 미미하면 정확한 걸음 검출이 되지 않게 된다. 그러므로 가속도 센서로부터 출력되는 가속도 신호의 변화량을 뚜렷이 할 수 있는 기술이 더욱더 필요한 실정이다.

따라서 본 발명의 목적은 가속도 신호의 변화가 뚜렷이 나타나도록 가속도계 센서로부터 출력되는 가속도 신호를 처리하여 정확히 걸음을 검출하는 개인 항법 기기에서 걸음 검출 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

또한 본 발명의 목적은 가속도계 센서가 삽입된 핸드 헬드 타입의 개인 항법 기기의 특성에 맞게 가속도계 센서로부터 출력되는 가속도 신호를 처리하여 정확히 걸음을 검출하는 개인 항법 기기에서 걸음 검출 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 개인 항법 기기에서 걸음 검출 장치에 있어서, 보행자의 진행 방향 및 중력 방향의 가속도를 감지하고 감지 결과에 따른 가속도 신호를 출력하는 가속도 센서와, 상기 가속도 센서로부터 출력된 상기 보행자의 진행 방향 및 중력 방향의 가속도 신호에 대한 이동구간합을 산출하여 각 이동구간합을 합산하고, 합산된 이동구간합에 대한 차분을 이용하여 걸음을 검출하는 이동거리 측정장치를 포함한다.

또한 본 발명은 개인 항법 기기에서 걸음 검출 방법에 있어서, 가속도 센서로부터 보행자의 진행 방향 및 중력 방향의 가속도 신호를 획득하는 과정과, 상기 보행자의 진행 방향 및 중력 방향의 가속도 신호에 대한 이동구간합을 산출하는 과정과, 상기 산출된 각 이동구간합을 합산하고, 합산된 이동구간합에 대한 차분을 산출하는 과정과, 상기 이동구간합에 대한 차분을 이용하여 걸음을 검출하는 과정을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명 을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 개인 항법 기기의 걸음 검출 장치에 대한 블록 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 걸음 검출 장치는 가속도계 센서(110)와 이동거리 측정장치(120)를 포함한다.

가속도계 센서(110)는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)형 즉, 초소형 가속도계 센서로서 휴대폰 또는 PDA 등의 개인 항법 기기 내에 장착될 수 있으며, 적어도 2축 이상의 가속도를 감지할 수 있도록 구성된다. 본 발명의 실시 예에 따르면 가속도계 센서(110)는 3축 가속도계나 1축 가속도계 3개를 이용하여 구현될 수 있다. 이러한 가속도계 센서(110)는 사용자가 개인 항법 기기의 본체를 지표면과 평행이 되도록 하여 사용한다고 가정한 상태에서 각 축(X, Y, Z 축)이 사람의 측면 방향(좌측 또는 우측)(X축), 사람의 진행 방향(Y축), 지구의 중력방향(Z축)으로 배치되도록 개인 항법 기기에 장착된다. 이때 각 축이 정확히 배치되는 것이 바람직하지만, 본 발명의 실시 예에서는 방향보다는 걸음에 의한 가속도 성분이 중요하므로 가속도 신호 검출에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 각 축이 각 방향과 조금 틀어져도 그 특성을 유지할 수 있다. 그리고 상기한 바와 같이 개인 항법 기기 내에 장착된 가속도계 센서(110)는 보행자의 측면 방향(X), 진행 방향(Y), 중력 방향(Z)에 대한 직선 운동을 감지하고, 각 감지 결과에 대응된 가속도 신호를 출력한다.

이동거리 측정장치(120)는 8비트 마이크로 컨트롤러(예컨대 Atmel사의 Atmega128)을 이용하여 제작될 수 있으며, 가속도계 센서(110)로부터 출력되는 가속도 신호를 이용하여 걸음을 검출한다. 특히 이동거리 측정장치(120)는 가속도 신호 중 보행 패턴이 잘 반영된 진행방향(Y), 중력방향(Z)에 대한 가속도 신호를 더하여 걸음을 검출한다. 이는 진행 방향(Y), 중력 방향(Z)에 대한 가속도 신호는 위상이 유사하여 서로 더했을 경우 상반되는 신호의 위상이 겹치면서 나타나는 감쇠현상이 일어나지 않고 오히려 각 위상의 신호값이 더 커져 더 뚜렷한 보행 신호 패턴을 얻을 수 있기 때문이다.

그런데 가속도 센서(110)로부터 출력된 각 축의 가속도 신호는 잡음뿐만 아니라 여러 가지 오차를 포함하고 있다. 특히 가속도 센서(110)가 핸드헬드 타입의 개인 항법 기기에 장착될 경우에는 가속도 센서(110)의 각 축이 정확히 고정되지 않고 흔들리기 때문에 잡음과 바이어스와 환산 계수 오차, 비정렬 오차 등과 같은 오차가 더 심하게 나타날 수 있다. 이와 같이 가속도 신호에 포함된 노이즈와 바이어스 그리고 환산 계수 오차, 비정렬 오차 등은 보행 패턴에 영향을 주어 정확한 걸음을 검출하는데 방해가 된다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 이동거리 측정장치(120)는 가속도 센서(110)로부터 출력된 각 방향 가속도 신호에 대해 이동구간합을 수행하여 각 방향 가속도 신호를 부드럽게 하고, 각 방향 가속도 신호에 포함된 노이즈를 제거한다.

그리고 이동거리 측정장치(120)는 각 방향 가속도 신호에 대한 이동구간합 중 보행 패턴이 잘 반영된 진행방향(Y), 중력방향(Z)에 대한 가속도 신호에 대한 이동구간합 데이터를 합산하여 뚜렷한 보행 신호 패턴을 획득한다.

그런데 상기한 바와 같은 이동구간합 신호처리 수행을 한다 해도 가속도 신호에 포함되어 있던 노이즈는 제거되지만, 바이어스, 환산 계수 오차, 비정렬 오차 등과 같은 각종 오차들은 제거되지 않는다. 따라서 진행방향(Y), 중력방향(Z)에 대한 가속도 신호에 대한 이동구간합 데이터 합산값에는 여전히 바이어스 및 각종 오차 성분들이 포함되어 있게 된다.

이에 따라 이동거리 측정장치(120)는 진행방향(Y), 중력방향(Z)에 대한 가속도 신호에 대한 이동구간합 데이터 합산값을 차분하여 그 진행방향(Y), 중력방향(Z)에 대한 가속도 신호에 대한 이동구간합 데이터 합산값에 포함된 바이어스 및 오차들을 제거한다. 이에 따라 차분된 이동구간합 데이터에는 노이즈와 바이어스 및 오차들이 제거된 가속도 신호 성분만 남게 된다. 따라서 상기한 바와 같은 차분된 이동구간합 데이터는 보행에 따른 패턴을 나타내기에 충분히 신호처리된 것으로 볼 수 있다.

이에 따라 이동거리 측정장치(120)는 차분된 이동구간합 데이터의 패턴을 분석하여 걸음을 검출한다. 즉, 이동거리 측정장치(120)는 영점 교차점 인식(zero crossing method) 기법을 이용하여 차분된 이동구간합 데이터 신호가 영점을 지나는 순간을 검출하고, 영점 교차점으로 검출된 지점을 이용하여 걸음을 검출한다.

그런데 차분된 이동구간합 데이터 신호가 영점을 지나는 순간은 보행자의 걸음뿐만 아니라 보행자 신체의 채터링(chattering)에 의해서도 발생할 수 있다. 따라서 차분된 이동구간합 데이터 신호가 영점을 지났다 하더라도, 그 영점 교차점으로 검출된 지점이 걸음에 의한 것인지, 단순히 채터링 현상에 의한 것인지를 구분 해야 한다. 특히, 가속도 센서(110)가 내부에 장착된 핸드 헬드 타입의 개인 항법 기기는 보행자가 그 개인 항법 기기를 손에 들고 있는 상태로 보행하는 경우가 많기 때문에 걸음이 아닌 손이나 팔에 의한 떨림이 많다. 따라서 가속도 센서(110)가 내부에 장착된 핸드 헬드 타입의 개인 항법 기기에서는 차분된 이동구간합 데이터에서 영점 교차점으로 검출된 지점이 걸음에 의한 것인지, 채터링 현상에 의한 것인지에 대한 구분이 반드시 필요하다.

그런데 걸음을 걸을 때는 사람마다 일정한 보폭이 있기 때문에 영점 교차점을 일정한 간격을 두고 검출되는 반면, 채터링은 단순한 떨림 현상이기 때문에 영점 교차점이 좁은 간격으로 여러 번 검출되게 된다. 따라서 영점 교차점 검출 시간 차이를 가지고 그 영점 교차점이 걸음에 의한 것인지, 채터링 현상에 의한 것인지 판단할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시 예에 따른 이동거리 측정 장치(120)는 현재 검출된 영점 교차점과 이전 검출된 영점 교차점과의 검출 시간 차이를 구하고, 이 차이가 채터링 임계 시간보다 큰지 작은지에 따라 걸음을 검출한다. 이때 채터링 임계 시간은 실험적인 방법으로 구해질 수 있다.

따라서 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 걸음 검출 장치는 가속도 센서(110)로부터 출력되는 가속도 신호를 처리하여 뚜렷한 보행 신호 패턴을 획득하여 걸음 검출을 수행하므로 정확히 걸음을 검출할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 걸음 검출 장치는 보행 신호 패턴에서 걸음 검출 시 채터링에 의한 신호는 걸음으로 검출하지 않으므로 좀더 정확히 걸음을 검출할 수 있다.

이하 상기한 바와 같은 개인 항법 기기에서 걸음 검출 방법을 상세히 설명한 다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 개인 항법 기기에서 걸음 검출 방법에 대한 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 이동거리 측정 장치(120)는 202단계에서 가속도 센서(110)로부터 출력되는 각 방향에 대한 가속도 신호를 획득한다.

예컨대 보행자가 가속도 센서(110)가 장착된 개인 항법 기기를 손에 들고 10걸음 보행했을 때 가속도계 센서(110)로부터 출력되는 가속도 신호에 대한 도면이 도 3에 도시되어 있다.

도 3의 (a)는 보행자의 측면방향(X)에 대한 가속도 신호 파형을 나타낸다. 도 3의 (b)는 보행자의 진행방향(Y)에 대한 가속도 신호 파형을 나타낸다. 도 3의 (c)는 보행자의 중력방향(Z)에 대한 가속도 신호 파형을 나타낸다. 그리고 도 3의 (a), (b), (c)에서 세로축은 가속도 값을 나타내고, 가로축은 시간을 나타낸다.

먼저 도 3의 (a)를 참조하면, 보행에 따른 가속도 신호 파형의 변화가 미미하다. 그런데 도 3의 (b)와 (c)를 참조하면, 보행에 따른 가속도 신호 파형의 변화가 도 3의 (a) 보다 크다. 따라서 보행자 보행에 따른 패턴이 진행방향(Y), 중력방향(Z)에 대한 가속도 신호에 많이 반영됨을 알 수 있다.

따라서 이동거리 측정 장치(120)는 도 3의 (a), (b), (c)와 같은 각 방향에 대한 가속도 신호 중 가속도 신호 파형의 변화가 큰 진행방향(Y), 중력방향(Z)에 대한 가속도 신호를 이용하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 가속도 센서(110)로부터 출력되는 각 방향에 대한 가속도 신호를 획득한 후, 이동거리 측정장치(120)는 204단계에서 이동구간합 기법을 이용 하여 각 방향 가속도 신호에 대한 이동구간합 데이터를 산출한다. 이때 이동구간합 기법은 일정한 크기의 윈도우(window)를 시간축에 대하여 이동시키면서 윈도우 구간 안의 가속도 값을 더하는 신호 처리 기법이다.

이때 각 방향 가속도 신호에 대한 이동구간합 데이터 산출식은 하기 <수학식1>과 같다.

상기 수학식 1에서 t는 시간이고, N은 윈도우 사이즈이다.

a(t)는 시간 t에서의 각 방향 가속도 신호값이다.

SWS(t)는 이동구간합이다.

가속도 센서(110)로부터 출력되는 각 가속도 신호를 상기한 바와 같은 수학식 1 대입하여 이동구간합을 산출한 결과를 나타낸 도면이 도 4에 도시되어 있다.

도 4의 (a)는 보행자의 측면방향(X)에 대한 각 가속도 신호 파형에 대해 이동구간합 기법을 적용한 결과를 나타낸다. 도 4의 (b)는 보행자의 진행방향(Y)에 대한 가속도 신호 파형에 대해 이동구간합 기법을 적용한 결과를 나타낸다. 도 4의 (c)는 보행자의 중력방향(Z)에 대한 가속도 신호 파형에 대해 이동구간합 기법을 적용한 결과를 나타낸다. 그리고 도 4의 (a), (b), (c)에서 세로축은 각 방향의 가속도 신호에 대한 이동구간합을 나타내고, 가로축은 시간을 나타낸다.

도 4의 (a), (b), (c)를 참조하면, 이동구간합 적용 결과, 도 3의 (a), (b), (c)와 비교해 볼 때, 측면방향(X), 진행방향(Y), 중력방향(Z)에 대한 가속도 신호에서 노이즈가 제거된 것을 확인할 수 있다.

가속도계 센서(110)로부터 출력되는 가속도 신호에서 노이즈 제거 후, 이동거리 측정장치(120)는 206단계에서 진행방향(Y), 중력방향(Z)에 대한 가속도 신호에 대한 이동구간합 데이터를 합산한다.

이와 같이 각 방향 가속도 신호에 대한 이동구간합 데이터 중 보행 패턴이 잘 반영된 진행방향(Y), 중력방향(Z)에 대한 가속도 신호에 대한 이동구간합 데이터를 합산하면 뚜렷한 보행 신호 패턴을 획득할 수 있다.

그리고 나서, 이동거리 측정장치(120)는 208단계에서 상기 합산된 이동구간합 데이터를 차분한다. 이때 상기 합산된 진행방향(Y), 중력방향(Z)에 대한 가속도 신호에 대한 이동구간합 데이터에 대한 차분식은 하기 <수학식2>과 같다.

상기 <수학식2>에서 ΔSWS(t)는 차분된 이동구간합 데이터이다.

SWS_o(t)는 오차가 제거된 각 가속도 신호의 이동구간합이다.

SWS_ε(t)는 각 가속도 신호에 포함된 오차 성분의 이동구간합이다.

상기한 바와 같은 수학식 2에 의해 차분된 이동구간합 데이터에 대한 도면이 도 5에 도시되어 있다. 도 5에서 세로축은 차분된 이동구간합을 나타내고 가로축은 시간을 나타낸다.

도 5를 참조하면, 차분된 이동구간합 데이터 파형은 노이즈와 바이어스 및 오차들이 제거된 가속도 신호 성분을 나타내며 보행에 따른 패턴이 뚜렷이 나타내게 된다. 따라서 상기한 바와 같은 차분된 이동구간합 데이터는 보행에 따른 패턴을 나타내기에 충분히 신호처리된 것으로 볼 수 있다.

상기한 바와 같이 보행에 따른 패턴을 뚜렷이 얻기 위한 신호 처리를 수행한 후, 이동거리 측정장치(120)는 그 보행에 따른 패턴을 이용하여 걸음 검출을 하기 위해 210단계에서 차분된 이동구간합 데이터에서 영점 교차점을 검출한다. 즉, 이동거리 측정장치(120)는 영점 교차점 인식 기법을 이용하여 차분된 이동구간합 데이터 신호가 영점을 지나는 순간 즉, 영점 교차점을 검출한다. 그런데 이때 검출된 영점 교차점은 보행자의 걸음뿐만 아니라 보행자 신체의 채터링(chattering)에 의해 발생된 것일 수 있다.

따라서 이동거리 측정장치(120)는 검출된 영점 교차점이 걸음에 의한 것인지 채터링에 의한 것인지를 판단하기 위해 212단계에서 현재 영점 교차점 검출 시점과 이전 영점 교차점 검출 시점 간의 차이가 채터링 임계 시간보다 큰지 작은지 판단한다. 이때 채터링 임계 시간은 실험에 의해 결정될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 50Hz의 데이터 레이트(Data rate)를 기준으로 약 15샘플(sample)(0.3초)이 될 수 있다.

만약 현재 영점 교차점 검출 시점과 이전 영점 교차점 검출 시점 간의 차이가 채터링 임계 시간보다 크지 않으면 이동거리 측정장치(120)는 채터링으로 간주 하고 210단계로 되돌아간다. 그런데 현재 영점 교차점 검출 시점과 이전 영점 교차점 검출 시점 간의 차이가 채터링 임계 시간보다 크면 이동거리 측정장치(120)는 214단계에서 그 영점 교차점을 걸음으로 검출한다.

예컨대 본 발명의 실시 예에 따른 걸음 검출 결과에 대한 도면이 도 6에 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, a는 차분된 이동구간합 데이터 파형이고, b는 걸음이 검출된 지점이다. 걸음이 검출된 지점을 세어보면 보행자가 걸은 제자리 걸음한 10걸음이 정확히 검출되는 것이 확인된다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 한편, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 걸음 검출 방법에서는 먼저 각 방향 신호에 대한 이동구간합을 산출한 후, 그 이동구간합 데이터 중 보행자의 진행방향 및 중력방향에 대한 이동구간합을 합산하였으나, 이동구간합을 산출하기 전에 보행자의 진행방향 및 중력방향에 대한 가속도 신호를 합산하고, 합산된 가속도 신호에 대해 이동구간합을 수행할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 가속도 센서로부터 출력되는 가속도 신호를 처리하여 뚜렷한 보행 신호 패턴을 획득하여 걸음 검출을 수행하므로 걸음을 정확히 검출할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 보행 신호 패턴에서 걸음 검출 시 채터링에 의한 신호는 걸음으로 검출하지 않고, 보행에 의한 신호만 걸음으로 검출하므로 걸음을 정확히 검출할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명의 알고리즘을 이용하면 소형화한 센서모듈이 핸드폰이나 PDA 내에 장착되어 구성되는 핸드 헬드형 개인 항법 기기에서도 정확한 걸음 검출을 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims

개인 항법 기기에서 걸음 검출 장치에 있어서,

보행자의 진행 방향 및 중력 방향의 가속도를 감지하고 상기 감지 결과에 따른 가속도 신호를 출력하는 가속도 센서와,

상기 가속도 센서로부터 출력된 상기 보행자의 진행 방향 및 중력 방향의 가속도 신호에 대한 이동구간합을 산출하여 각 이동구간합을 합산하고, 상기 합산된 이동구간합에 대한 차분을 이용하여 걸음을 검출하는 이동거리 측정장치를 포함함을 특징으로 하는 걸음 검출 장치.
제1항에 있어서, 상기 걸음 검출부는,

상기 합산된 이동구간합에 대한 차분에서 영점 교차점을 검출하고 현재 영점 교차점 검출 시점과 이전 영점 교차점 검출 시점 간의 시간 차이와 미리 정해진 채터링(chattering) 임계 시간을 비교하여 걸음을 검출함을 특징으로 하는 걸음 검출 장치.
제2항에 있어서, 상기 미리 정해진 채터링 임계 시간은 상기 검출된 영점 교차점이 보행자의 걸음에 의한 것인지 채터링 현상에 의한 것인지 판단하기 위한 기 준 시간임을 특징으로 하는 걸음 검출 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 개인 항법 기기는 상기 가속도 센서를 내장하며, 사용자가 손에 들고 사용하는 핸드 헬드 타입(Hand-held type)의 개인 항법 기기임을 특징으로 하는 걸음 검출 장치.
제4항에 있어서,

상기 가속도 센서는 적어도 2축 이상의 가속도 센서임을 특징으로 하는 걸음 검출 장치.
제5항에 있어서,

상기 가속도 센서는 상기 개인 항법 기기의 본체를 지표면과 평행이 되도록 한 상태에서 적어도 두 축이 각각 사람의 진행 방향, 지구의 중력방향으로 배치되도록 장착됨을 특징으로 하는 걸음 검출 장치.
개인 항법 기기에서 걸음 검출 방법에 있어서,

가속도 센서로부터 보행자의 진행 방향 및 중력 방향의 가속도 신호를 획득하는 과정과,

상기 보행자의 진행 방향 및 중력 방향의 가속도 신호에 대한 이동구간합을 산출하는 과정과,

상기 산출된 각 이동구간합을 합산하고, 합산된 이동구간합에 대한 차분을 산출하는 과정과,

상기 이동구간합에 대한 차분을 이용하여 걸음을 검출하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 걸음 검출 방법.
제7항에 있어서,

상기 합산된 이동구간합에 대한 차분에서 영점 교차점을 검출하는 과정과,

현재 영점 교차점 검출 시점과 이전 영점 교차점 검출 시점 간의 시간 차이와 미리 정해진 채터링(chattering) 임계 시간을 비교하는 과정과,

상기 비교 결과에 따라 걸음을 검출하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 걸음 검출 방법.
제8항에 있어서, 상기 비교 과정은,

현재 영점 교차점 검출 시점과 이전 영점 교차점 검출 시간의 차이를 구하는 과정과,

상기 현재 영점 교차점 검출 시점과 이전 영점 교차점 검출 시점 간의 시간 차이가 미리 정해진 채터링 임계 시간보다 큰 지 판단하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 걸음 검출 방법.
제9항에 있어서, 상기 비교 결과에 따른 걸음 검출 과정은,

상기 현재 영점 교차점 검출 시점과 이전 영점 교차점 검출 시점 간의 시간 차이가 미리 정해진 채터링 임계 시간보다 크면 걸음으로 검출하는 과정과,

상기 현재 영점 교차점 검출 시점과 이전 영점 교차점 검출 시점 간의 시간 차이가 미리 정해진 채터링 임계 시간보다 크지 않으면 채터링에 의한 영점 교차점으로 판단하고 걸음으로 검출하지 않는 과정을 포함함을 특징으로 하는 걸음 검출 방법.
제8항에 있어서,

상기 미리 정해진 채터링 임계 시간은 상기 검출된 영점 교차점이 보행자의 걸음에 의한 것인지 채터링 현상에 의한 것인지 판단하기 위한 기준 시간임을 특징으로 하는 걸음 검출 방법.
제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 개인 항법 기기는 상기 가속도 센서를 내장하며, 사용자가 손에 들고 사용하는 핸드 헬드 타입(Hand-held type)의 개인 항법 기기임을 특징으로 하는 걸음 검출 방법.
제12항에 있어서,

상기 가속도 센서는 적어도 2축 이상의 가속도 센서임을 특징으로 하는 걸음 검출 방법.
제13항에 있어서,

상기 가속도 센서는 상기 개인 항법 기기의 본체를 지표면과 평행이 되도록 한 상태에서 적어도 두 축이 각각 사람의 진행 방향, 지구의 중력방향으로 배치되도록 장착됨을 특징으로 하는 걸음 검출 방법.