KR101189667B1 - 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치 및 방법 - Google Patents

가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 칼로리 소모량 측정장치는, 가속도 센서에 의해서 측정된 3축의 가속도에서 3축 중력가속도를 추출하고 상기 3축의 가속도 및 상기 3축 중력가속도를 이용하여 사용자의 움직임위치에 따라 변하는 고도가 반영된 운동량을 검출하는 운동량 검출부; 와 상기 검출된 운동량 및 사용자의 체중을 이용하여 사용자의 움직임위치에 따라 변하는 고도가 반영된 칼로리 소모량을 산출하는 칼로리 소모량 산출부를 포함한다.

Description

가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING SURPLUSCALORIES USING ACCELERATION SENSOR}
본 발명은 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 가속도 센서를 이용하여 고도가 변하는 환경에서 사용자의 칼로리 소모량을 측정하는 기술에 관한 것이다.
현대인은 적은 운동량과 과다한 칼로리 섭취로 인해 과체중을 겪고 있으며, 이에 따라 고혈압, 당뇨병 등의 각종 질병에 걸릴 위험도가 증가하고 있다. 과체중을 겪고 있는 사람은 적당한 운동으로 신체 관리가 필요하나, 바쁜 일상생활로 인해 신체 관리에 어려움이 있다.
이러한 현실을 반영하듯, 최근 "잘 먹고 잘 살자"는 웰빙(Well Being) 바람을 타고 건강을 유지하기 위한 관심이 증폭되고 있으며, 이에 부응하여 칼로리 소모량 측정장치도 여러 형태로 개발되어 출시되고 있다.
이러한 칼로리 소모량 측정장치는 사용자의 움직임에 따른 가속도를 측정하여 칼로리 소모량을 구하는데, 사용자의 움직임에 따른 고도 변화를 고려하지 않고 칼로리 소모량을 구하는 형태이거나 고도 측정장치를 이용하여 고도변화까지 고려하여 칼로리 소모량을 구하는 형태이다.
그러나, 고도변화를 고려하지 않고 칼로리 소모량을 구하는 경우, 고도가 높아질수록 사용자의 움직임에 따른 칼로리 소모량이 많아지는 것을 반영할 수 없어서, 사용자의 칼로리 소모량을 정확하게 구할 수 없다는 문제점이 발생한다.
또한 고도 변화를 반영하여 칼로리 소모량을 구하는 경우, 별도의 고도 측정장치를 구비하여야 하므로 칼로리 소모량 측정장치의 구성비용이 비싸진다는 문제점이 발생한다.
가속도 센서를 이용하여 고도변화까지 반영하여 사용자의 움직임에 따른 칼로리 소모량을 산출하는 칼로리 소모량 측정장치 및 방법이 제안된다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상에 따른 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치는, 가속도 센서에 의해서 측정된 3축의 가속도에서 3축 중력가속도를 추출하고 상기 3축의 가속도 및 상기 3축 중력가속도를 이용하여 사용자의 움직임위치에 따라 변하는 고도가 반영된 운동량을 검출하는 운동량 검출부; 와 상기 검출된 운동량 및 사용자의 체중을 이용하여 사용자의 움직임위치에 따라 변하는 고도가 반영된 칼로리 소모량을 산출하는 칼로리 소모량 산출부를 포함한다.
상기 운동량 검출부는, 사용자의 움직임에 따른 3축 가속도(Ax, Ay, Az)를 측정하는 가속도 센서; 상기 측정된 3축 가속도(Ax, Ay, Az)로부터 상기 사용자의 움직임위치의 고도의 제곱 값에 반비례하는 3축 중력가속도(gx, gy, gz)를 추출하는 중력가속도 추출부; 상기 3축의 가속도(Ax, Ay, Az)로부터 상기 3축 중력가속도(gx, gy, gz)를 제거하여 순수활동 3축의 가속도(RAx, RAy, RAz)를 산출하는 순수 가속도 산출부; 상기 순수활동 3축의 가속도(RAx, RAy, RAz) 및 상기 3축의 중력가속도(gx, gy, gz)를 이용하여 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출하는 고도반영 가속도 산출부; 및 상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 이용하여 상기 고도가 반영된 운동량을 산출하는 운동량 산출부를 포함할 수 있다.
상기 중력가속도 추출부는, 상기 가속도 센서에 의해 일정 횟수 측정된 3축 가속도(Ax, Ay, Az)들을 평균하여 상기 3축 중력가속도(gx, gy, gz)를 추출할 수 있다.
상기 고도반영 가속도 산출부는, 상기 3축의 중력가속도(gx, gy, gz)를 상기 순수활동 3축의 가속도(RAx, RAy, RAz)의 가중치로 부여하여 상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출할 수 있다.
상기 고도반영 가속도 산출부는, 각 축(x, y, z)별로,
Figure 112012031150759-pat00001
를 구하여 상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출할 수 있다. 이때,
Figure 112012031150759-pat00002
는 순수활동 가속도로 축마다 서로 동일하거나 서로 상이하며,
Figure 112012031150759-pat00003
는 중력가속도로 축마다 서로 동일하거나 서로 상이하며,
Figure 112012031150759-pat00004
는 고도반영 가속도 산출가중치이고 축마다 서로 동일하거나 서로 상이한 값을 가지며,
Figure 112012031150759-pat00005
는 고도반영 가속도 산출상수이며 축마다 서로 동일하거나 서로 상이한 값을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정방법은, 가속도 센서에 의해서 측정된 3축의 가속도에서 3축 중력가속도를 추출하고 상기 3축의 가속도 및 상기 3축 중력가속도를 이용하여 사용자의 움직임위치에 따라 변하는 고도가 반영된 운동량을 검출하는 단계; 와 상기 검출된 운동량 및 사용자의 체중을 이용하여 사용자의 움직임위치에 따라 변하는 고도가 반영된 칼로리 소모량을 산출하는 단계를 포함한다.
상기 운동량을 검출하는 단계는, 사용자의 움직임에 따른 3축 가속도(Ax, Ay, Az)를 측정하는 단계; 상기 측정된 3축 가속도(Ax, Ay, Az)로부터 상기 사용자의 움직임위치의 고도의 제곱 값에 반비례하는 3축 중력가속도(gx, gy, gz)를 추출하는 단계; 상기 3축의 가속도(Ax, Ay, Az)로부터 상기 3축 중력가속도(gx, gy, gz)를 제거하여 순수활동 3축의 가속도(RAx, RAy, RAz)를 산출하는 단계; 상기 순수활동 3축의 가속도(RAx, RAy, RAz) 및 상기 3축의 중력가속도(gx, gy, gz)를 이용하여 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출하는 단계; 및 상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 이용하여 상기 고도가 반영된 운동량을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 3축 중력가속도(gx, gy, gz)를 추출하는 단계는, 상기 가속도 센서에 의해 일정 횟수 측정된 3축 가속도(Ax, Ay, Az)들을 평균하여 상기 3축 중력가속도(gx, gy, gz)를 추출할 수 있다.
상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출하는 단계는, 상기 3축의 중력가속도(gx, gy, gz)를 상기 순수활동 3축의 가속도(RAx, RAy, RAz)의 가중치로 부여하여 상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출할 수 있다.
상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출하는 단계는, 각 축(x, y, z)별로,
Figure 112012031150759-pat00006
를 구하여 상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치 및 방법에 따르면, 가속도 센서를 이용하여 고도변화까지 반영하여 사용자의 움직임에 따른 칼로리 소모량을 측정함으로써, 사용자의 움직임에 따른 칼로리 소모량을 정확하게 측정할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치 및 방법에 따르면, 가속도 센서만을 이용하여 고도변화까지 반영하여 사용자의 움직임에 따른 칼로리 소모량을 측정함으로써, 별도의 고도 측정장치를 구비하지 않아도 되므로 칼로리 소모량 측정장치의 구성비용을 줄일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정방법에 대한 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치는, 운동량 검출부(1)와 칼로리 소모량 산출부(2)를 포함한다.
운동량 검출부(1)는 사용자의 신체 움직임에 따른 운동량을 검출한다. 상세하게 운동량 검출부(1)는 가속도 센서에 의해서 측정된 3축의 가속도에서 3축 중력가속도를 추출하고 상기 3축의 가속도 및 상기 3축 중력가속도를 이용하여 사용자의 움직임위치에 따라 변하는 고도가 반영된 운동량을 검출하는데, 가속도 센서(10), 중력가속도 추출부(11), 순수가속도 추출부(12), 고도반영 가속도 산출부(13) 및 운동량 산출부(14)를 포함한다.
가속도 센서(10)는 사용자의 신체 움직임에 따른 가속도 정보를 측정하여 출력한다. 일 실시예에 있어서 가속도 센서(10)는 3차원 가속도 센서로, 가속도 정보는 x, y, z축의 3차원 신호로 발생 된다. 즉 가속도 센서(10)는 사용자의 움직임에 따른 3축 가속도(Ax, Ay, Az)를 측정하여 출력한다.
중력가속도 추출부(11)는 상기 가속도 센서(10)에서 측정된 3축 가속도(Ax, Ay, Az)로부터 사용자의 움직임위치에 따라 변하는 고도의 제곱값에 반비례하는 3축 중력가속도(gx, gy, gz)를 추출한다.
이때, 뉴턴의 제2법칙에 따르면 질량 m을 가진 물체의 단위 시간당 속도 변화량, 즉 가속도 a는 질량 m을 가진 물체에 작용하는 힘 F에 비례하는 값을 가지게 된다. 즉
Figure 112012031150759-pat00007
의 관계를 가지게 된다.
한편 뉴턴의 만유인력의 법칙은 질량을 가진 두 물체 사이에 작용하는 힘을 나타내며, 상기 두 물체 사이에 작용하는 힘(F)이 두 물체 사이의 질량 m, m'의 곱에 비례하고 두 물체의 질점 사이 거리 r의 제곱에 반비례한다는 법칙을 나타낸다. 즉,
Figure 112012031150759-pat00008
의 관계를 가지게 되며, 비례상수 G는 만유인력 상수 또는 중력상수라고도 한다.
그리고 지표면에서 낙하하는 물체의 경우와 같이 중력의 영향하에서 생성되는 가속도를 중력가속도라 한다. 따라서 뉴턴의 제2법칙 및 뉴턴의 만유인력의 법칙을 고려하여 보면, 지구의 지표면과 일정 거리 즉 고도(h)에 있는 물체 m과 반지름 R을 갖는 지구의 질량 M간에 작용하는 힘 F는 중력과 같게 되며, 결국 중력은
Figure 112012031150759-pat00009
와 같게 된다. 이로부터 중력가속도
Figure 112012031150759-pat00010
는
Figure 112012031150759-pat00011
의 관계를 가지며, 고도 h=0인 지표면에서
Figure 112012031150759-pat00012
의 값을 가지며 고도 h가 높아질수록 작아진다. 즉 3차원 좌표에서 평면(고도 h=0), 중력과 수직을 이루는 x축과 y축에서의 중력가속도는
Figure 112012031150759-pat00013
이며 중력과 수평을 이루는 z축에서의 중력가속도는 높이(고도)에 따라 달라진다. 다시 말해서 사용자가 고도가 높은 지역으로 움직이는 경우, 처음 고도가 0인 지역에서 고도가 높은 지역으로 움직이기 시작했을 때 사용자는 가장 많은 힘을 필요로 하여 많은 칼로리를 소비하고 고도가 높아질수록 힘을 적게 필요로 하며, 이 관계는
Figure 112012031150759-pat00014
로 나타내며, 이 관계로부터 중력가속도를 구하면 사용자의 움직임에 따라 변하는 고도를 구할 수 있게 된다.
이에 따라 중력가속도
Figure 112012031150759-pat00015
를 구해야 하는데, 중력가속도는 사용자의 움직임에 따라 가속도 센서의 중력가속도에 대한 방향이 계속 변하게 된다. 따라서 이를 보정해줄 필요가 있다. 이를 위해서 중력가속도 추출부(11)는 상기 가속도 센서(10)에 의해 일정 횟수, 예를 들어 99회 측정된 3축 가속도(Ax, Ay, Az)들을 평균하여 3축의 중력가속도(gx, gy, gz)를 추출할 수 있다. 이는 가속도 센서(10)에 의해서 측정되는 3축 가속도(Ax, Ay, Az)가 사용자의 움직임에 따라 계속 변하게 되지만 연속적으로 검출되는 이들 값들을 평균하면 결국 중력가속도의 방향이 된다는 것에 기초한다.
순수가속도 추출부(12)는 상기 3축의 가속도(Ax, Ay, Az)로부터 상기 3축 중력가속도(gx, gy, gz)를 제거하여 순수활동 3축의 가속도(RAx, RAy, RAz)를 산출한다.
고도반영 가속도 산출부(13)는 상기 순수활동 3축의 가속도(RAx, RAy, RAz) 및 상기 3축의 중력가속도(gx, gy, gz)를 이용하여 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출한다. 일 실시예에 있어서 고도반영 가속도 산출부(13)는 상기 3축의 중력가속도(gx, gy, gz)를 상기 순수활동 3축의 가속도(RAx, RAy, RAz)의 가중치로 부여하여 상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출할 수 있다. 상세하게는 고도반영 가속도 산출부(13)는, 축(x, y, z)별로
Figure 112012064848401-pat00016
식을 이용하여 상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출할 수 있다. 이때,
Figure 112012064848401-pat00017
는 순수활동 가속도로 축마다 서로 동일하거나 서로 상이한 값을 가지며,
Figure 112012064848401-pat00018
는 중력가속도로 축마다 서로 동일하거나 서로 상이한 값을 가지며,
Figure 112012064848401-pat00019
는 고도반영 가속도 산출가중치이고 축마다 서로 동일하거나 서로 상이한 값을 가지며,
Figure 112012064848401-pat00020
는 고도반영 가속도 산출상수이며 축마다 서로 동일하거나 서로 상이한 값을 가질 수 있다.
따라서 가속도 센서만을 이용하여 측정된 가속도로부터 중력가속도를 구하여 상기 순수활동 가속도의 가중치로 부여하는데,
Figure 112012031150759-pat00023
의 관계로부터 고도 h를 구할 수 있게 된다. 결국 상기 중력가속도 추출부(11)에서 추출된 중력가속도는 고도의 제곱값에 반비례 관계를 가지므로, 고도반영 가속도 산출부(13)에서 산출된 가속도는 상기 중력가속도 추출부(11)에서 추출된 중력가속도가 순수가속도 추출부(12)에서 추출된 순수가속도의 가중치로 제공되어 산출되기 때문에, 결국 고도가 반영된 결과를 가져온다.
운동량 산출부(14)는 상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 이용하여 상기 고도가 반영된 운동량을 산출한다. 일 실시예에 있어서, 운동량 산출부(14)는 하기의 수학식 1을 이용하여 상기 고도가 반영된 운동량을 산출할 수 있다.
Figure 112012031150759-pat00024
이때
Figure 112012031150759-pat00025
는 상기 고도가 반영된 운동량이며,
Figure 112012031150759-pat00026
는 x축의 고도가 반영된 가속도이며,
Figure 112012031150759-pat00027
는 y축의 고도가 반영된 가속도이며,
Figure 112012031150759-pat00028
는 z축의 고도가 반영된 가속도이다.
운동량 검출부(1) 내 중력가속도 추출부(11), 순수가속도 추출부(12), 고도반영 가속도 산출부(13) 및 운동량 산출부(14)와, 후술할 운동강도 산출부(3)는 물리적으로 하나 혹은 별개의 칩으로 구현될 수 있다.
한편, 칼로리 소모량 산출부(2)는 운동량 검출부(1)에서 검출된 운동량 및 사용자의 체중을 이용하여 사용자의 움직임위치에 따라 변하는 고도가 반영된 칼로리 소모량을 산출한다. 일 실시예에 있어서, 칼로리 소모량 산출부(2)는 운동량 검출부(1)에서 검출된 운동량을 이용하여 Kg 당 칼로리 소모량을 아래의 수학식 2를 이용항 구하고, 사용자의 체중과 상기 Kg 당 칼로리 소모량을 승산하여 사용자의 칼로리 소모량을 산출할 수 있다.
Figure 112012031150759-pat00029
이때
Figure 112012031150759-pat00030
은 Kg 당 칼로리 소모량이며,
Figure 112012031150759-pat00031
는 운동량 검출부(1)에서 검출된 운동량이며,
Figure 112012031150759-pat00032
는 고도반영 칼로리 산출가중치이며,
Figure 112012031150759-pat00033
는 고도반영 칼로리 산출상수이다. 고도반영 칼로리 산출가중치
Figure 112012031150759-pat00034
및 고도반영 칼로리 산출상수
Figure 112012031150759-pat00035
는 임상 실험 데이터를 참고하여 얻어진 것으로,
Figure 112012031150759-pat00036
는 0.00094,
Figure 112012031150759-pat00037
는 -7.37418을 가질 수 있으나, 이는 하나의 예시에 불과하다.
본 발명의 실시예에 따른 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치는, 운동강도 산출부(3)를 더 구비할 수 있다. 운동강도 산출부(3)는 운동량 검출부(1)에서 검출된 운동량을 이용하여 사용자의 움직임에 따른 운동강도를 산출한다. 일 실시예로, 운동강도 산출부(3)는 운동량 검출부(1)에서 검출된 운동량을 하기의 수학식 3에 적용하여 사용자의 움직임에 따른 운동강도를 산출할 수 있다.
Figure 112012031150759-pat00038
이때
Figure 112012031150759-pat00039
는 사용자의 운동강도이며,
Figure 112012031150759-pat00040
는 운동량 검출부(1)에서 검출된 운동량이며,
Figure 112012031150759-pat00041
는 운동강도 산출가중치이며,
Figure 112012031150759-pat00042
는 운동강도 산출상수이다. 운동강도 산출가중치
Figure 112012031150759-pat00043
및 운동강도 산출상수
Figure 112012031150759-pat00044
는 임상 실험 데이터를 참고하여 얻어진 것으로,
Figure 112012031150759-pat00045
는 0.000795,
Figure 112012031150759-pat00046
는 1.439008을 가질 수 있으나, 이는 하나의 예시에 불과하다.
본 발명의 실시예에 따른 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치는 출력부(4)를 더 포함할 수 있다. 출력부(4)는 칼로리 소모량 산출부(2)에서 산출된 칼로리 소모량 및 운동강도 산출부(3)에서 산출된 운동강도를 사용자가 가시적으로 확인할 수 있도록 출력한다. 일 실시예에 있어서 출력부(4)는 화면을 통해 칼로리 소모량 및 운동강도를 출력하도록 LED 화면으로 구현될 수 있다. 다른 실시예에 있어서 출력부(4)는 칼로리 소모량 산출부(2)에서 산출된 칼로리 소모량 및 운동강도 산출부(3)에서 산출된 운동강도를 사용자가 가청음으로 확인할 수 있도록 출력할 수 있다. 출력부(4)는 스피커를 통해 칼로리 소모량 및 운동강도를 출력할 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서 출력부(4)는 외부의 원격지, 예를 들어 병원, 보건소 등으로 칼로리 소모량 및 운동강도 값을 송출하는 유무선 통신 모듈을 모두 포괄하도록 해석된다.
도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치는, 스마트폰 등과 같은 휴대용 단말기 등에 구현될 수 있거나 휴대용 단말기 등과는 별도의 장치로 구현될 수 있으며, 상기 칼로리 소모량 측정장치의 블럭 구성도는 단순히 기능적인 관점에서 분류된 것일 뿐, 실제 구현방식 또는 하드웨어 방식을 의미하는 것은 아니다. 도 1에 도시된 하나 이상의 구성 모듈은 하나 또는 그 이상의 구성 모듈로 통합 또는 세분화될 수 있으며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 자명하다고 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정방법에 대한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 가속도 센서에 의해서 측정된 3축의 가속도에서 3축 중력가속도를 추출하고 상기 3축의 가속도 및 상기 3축 중력가속도를 이용하여 사용자의 움직임위치에 따라 변하는 고도가 반영된 운동량을 검출하고(S1), 상기 검출된 운동량 및 사용자의 체중을 이용하여 사용자의 움직임위치에 따라 변하는 고도가 반영된 칼로리 소모량을 산출하고(S2), 산출된 칼로리 소모량을 사용자가 가시적 또는 가청음으로 인식할 수 있도록 출력된다(S3).
상기 고도가 반영된 운동량을 검출하는 단계(S1)는, 사용자의 움직임에 따른 3축 가속도(Ax, Ay, Az)를 측정하고(S11), 상기 측정된 3축 가속도(Ax, Ay, Az)로부터 상기 사용자의 움직임위치의 고도의 제곱 값에 반비례하는 3축 중력가속도(gx, gy, gz)를 추출하고(S12), 상기 3축의 가속도(Ax, Ay, Az)로부터 상기 3축 중력가속도(gx, gy, gz)를 제거하여 순수활동 3축의 가속도(RAx, RAy, RAz)를 산출하고(S13), 상기 순수활동 3축의 가속도(RAx, RAy, RAz) 및 상기 3축의 중력가속도(gx, gy, gz)를 이용하여 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출하고(S14), 상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 이용하여 상기 고도가 반영된 운동량을 산출한다(S15).
이때, 상기 3축 중력가속도(gx, gy, gz)를 추출하는 단계는, 상기 가속도 센서에 의해 일정 횟수 측정된 3축 가속도(Ax, Ay, Az)들을 평균하여 상기 3축 중력가속도(gx, gy, gz)를 추출할 수 있다.
상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출하는 단계는, 상기 3축의 중력가속도(gx, gy, gz)를 상기 순수활동 3축의 가속도(RAx, RAy, RAz)의 가중치로 부여하여 상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출할 수 있다. 일 실시예로, 상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출하는 단계는, 각 축(x, y, z)별로,
Figure 112012031150759-pat00047
식을 이용하여 상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출할 수 있다. 이때,
Figure 112012031150759-pat00048
는 순수활동 가속도로 축마다 서로 동일하거나 서로 상이하며,
Figure 112012031150759-pat00049
는 중력가속도로 축마다 서로 동일하거나 서로 상이하며,
Figure 112012031150759-pat00050
는 고도반영 가속도 산출가중치이고 축마다 서로 동일하거나 서로 상이한 값을 가지며,
Figure 112012031150759-pat00051
는 고도반영 가속도 산출상수이며 축마다 서로 동일하거나 서로 상이한 값을 가질 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 내용 및 그와 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 가속도 센서에 의해서 측정된 3축의 가속도에서 사용자의 움직임위치의 고도의 제곱 값에 반비례하는 3축 중력가속도를 추출하고 상기 3축의 가속도에서 상기 3축 중력가속도가 제거된 순수활동 3축의 가속도를 추출하고 상기 3축 중력가속도 및 순수활동 3축의 가속도를 이용하여 사용자의 움직임위치에 따라 변하는 고도가 반영된 운동량을 검출하는 운동량 검출부; 와
    상기 검출된 운동량 및 사용자의 체중을 이용하여 사용자의 움직임위치에 따라 변하는 고도가 반영된 칼로리 소모량을 산출하는 칼로리 소모량 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 운동량 검출부는,
    사용자의 움직임에 따른 3축 가속도(Ax, Ay, Az)를 측정하는 가속도 센서;
    상기 측정된 3축 가속도(Ax, Ay, Az)로부터 상기 사용자의 움직임위치의 고도의 제곱 값에 반비례하는 3축 중력가속도(gx, gy, gz)를 추출하는 중력가속도 추출부;
    상기 3축의 가속도(Ax, Ay, Az)로부터 상기 3축 중력가속도(gx, gy, gz)를 제거하여 순수활동 3축의 가속도(RAx, RAy, RAz)를 산출하는 순수 가속도 산출부;
    상기 순수활동 3축의 가속도(RAx, RAy, RAz) 및 상기 3축의 중력가속도(gx, gy, gz)를 이용하여 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출하는 고도반영 가속도 산출부; 및
    상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 이용하여 상기 고도가 반영된 운동량을 산출하는 운동량 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 중력가속도 추출부는,
    상기 가속도 센서에 의해 일정 횟수 측정된 3축 가속도(Ax, Ay, Az)들을 평균하여 상기 3축 중력가속도(gx, gy, gz)를 추출하는 것을 특징으로 하는 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 고도반영 가속도 산출부는,
    상기 3축의 중력가속도(gx, gy, gz)를 상기 순수활동 3축의 가속도(RAx, RAy, RAz)의 가중치로 부여하여 상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출하는 것을 특징으로 하는 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 고도반영 가속도 산출부는,
    각 축(x, y, z)별로,
    Figure 112012031150759-pat00052
    를 구하여 상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출하는 것을 특징으로 하는 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정장치.
    (이때,
    Figure 112012031150759-pat00053
    는 순수활동 가속도로 축마다 서로 동일하거나 서로 상이하며,
    Figure 112012031150759-pat00054
    는 중력가속도로 축마다 서로 동일하거나 서로 상이하며,
    Figure 112012031150759-pat00055
    는 고도반영 가속도 산출가중치이고 축마다 서로 동일하거나 서로 상이한 값을 가지며,
    Figure 112012031150759-pat00056
    는 고도반영 가속도 산출상수이며 축마다 서로 동일하거나 서로 상이한 값을 가진다.)
  6. 가속도 센서에 의해서 측정된 3축의 가속도에서 사용자의 움직임위치의 고도의 제곱 값에 반비례하는 3축 중력가속도를 추출하고 상기 3축의 가속도에서 상기 3축 중력가속도가 제거된 순수활동 3축의 가속도를 추출하고 상기 3축 중력가속도 및 순수활동 3축의 가속도를 이용하여 사용자의 움직임위치에 따라 변하는 고도가 반영된 운동량을 검출하는 단계; 와
    상기 검출된 운동량 및 사용자의 체중을 이용하여 사용자의 움직임위치에 따라 변하는 고도가 반영된 칼로리 소모량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 운동량을 검출하는 단계는,
    사용자의 움직임에 따른 3축 가속도(Ax, Ay, Az)를 측정하는 단계;
    상기 측정된 3축 가속도(Ax, Ay, Az)로부터 상기 사용자의 움직임위치의 고도의 제곱 값에 반비례하는 3축 중력가속도(gx, gy, gz)를 추출하는 단계;
    상기 3축의 가속도(Ax, Ay, Az)로부터 상기 3축 중력가속도(gx, gy, gz)를 제거하여 순수활동 3축의 가속도(RAx, RAy, RAz)를 산출하는 단계;
    상기 순수활동 3축의 가속도(RAx, RAy, RAz) 및 상기 3축의 중력가속도(gx, gy, gz)를 이용하여 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출하는 단계; 및
    상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 이용하여 상기 고도가 반영된 운동량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 3축 중력가속도(gx, gy, gz)를 추출하는 단계는,
    상기 가속도 센서에 의해 일정 횟수 측정된 3축 가속도(Ax, Ay, Az)들을 평균하여 상기 3축 중력가속도(gx, gy, gz)를 추출하는 것을 특징으로 하는 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출하는 단계는,
    상기 3축의 중력가속도(gx, gy, gz)를 상기 순수활동 3축의 가속도(RAx, RAy, RAz)의 가중치로 부여하여 상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출하는 것을 특징으로 하는 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출하는 단계는,
    각 축(x, y, z)별로,
    Figure 112012031150759-pat00057
    를 구하여 상기 고도가 반영된 3축 가속도(WAx, WAy, WAz)를 산출하는 것을 특징으로 하는 가속도 센서를 이용한 칼로리 소모량 측정방법.
    (이때,
    Figure 112012031150759-pat00058
    는 순수활동 가속도로 축마다 서로 동일하거나 서로 상이하며,
    Figure 112012031150759-pat00059
    는 중력가속도로 축마다 서로 동일하거나 서로 상이하며,
    Figure 112012031150759-pat00060
    는 고도반영 가속도 산출가중치이고 축마다 서로 동일하거나 서로 상이한 값을 가지며,
    Figure 112012031150759-pat00061
    는 고도반영 가속도 산출상수이며 축마다 서로 동일하거나 서로 상이한 값을 가진다.)
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