KR101219947B1 - 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출장치 및 그 방법 - Google Patents

3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출장치 및 그 방법 Download PDF

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KR101219947B1 KR1020100110645A KR20100110645A KR101219947B1 KR 101219947 B1 KR101219947 B1 KR 101219947B1 KR 1020100110645 A KR1020100110645 A KR 1020100110645A KR 20100110645 A KR20100110645 A KR 20100110645A KR 101219947 B1 KR101219947 B1 KR 101219947B1
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Abstract

3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출장치는, 사용자의 보행에 따라 발생하는 3축 가속도 값을 SVM 알고리즘을 이용하여 에너지로 변환하는 3축 가속도 센서; 상기 3축 가속도 센서에서 최대 임계치보다 큰 에너지가 입력된 후에 상기 3축 가속도 센서에서 입력되는 제 1 에너지가 최대 임계치보다 작으면 상기 제 1 에너지에 상응하는 동작을 걸음으로 판단하여 걸음 수를 증가시키는 걸음 수 검출부; 상기 큰 에너지가 입력된 시점과 상기 제 1 에너지의 입력시점 간 시간간격인 현재 스텝 인덱스가 이전 스텝 인덱스보다 크면 상기 현재 스텝인덱스에서 걸음이 누락된 것으로 판단하여 걸음 수를 증가시키는 누락 걸음 수 검출부; 상기 제 1 에너지가 최대 임계치보다 크면 상기 제 1 에너지를 이용하여 최대 걸음 에너지를 갱신하고, 상기 현재 스텝 인덱스가 이전 스텝 인덱스보다 작으면 상기 제 1 에너지가 입력된 후 3축 가속도 센서로부터 최소 임계치보다 작은 제 2 에너지가 입력되고, 상기 제 2 에너지가 입력된 후 3축 가속도 센서로부터 최소 임계치보다 작은 제 3 에너지가 입력되는 경우 제 3 에너지를 이용하여 최소 걸음 에너지를 갱신하는 갱신부; 상기 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전의 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지들을 이용하여 최대 임계치 및 최소 임계치를 갱신하는 임계치 갱신부; 및 상기 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전의 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지들을 이용하여 현재 스텝 인덱스를 갱신하는 스텝 인덱스 갱신부를 포함한다.

Description

3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출장치 및 그 방법{REAL-TIME STEP COUNTER DETECTION APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 다양한 걸음 속력에서 정확하게 걸음 수를 검출하기 위한 기술에 관한 것이다.
가속도 센서를 이용하여 보행 중 인간 행동 인식 및 걸음 수를 검출하여 여러 분야에 활용하려는 노력들이 다양하게 진행되고 있다. 사람의 일상생활 중 가장 빈번하게 이루어지는 것 중의 하나는 보행이며 자주 일어나는 동작이면서 신체의 여러 부분에 대한 매우 복잡한 메카니즘을 내포한 신체운동이다. 보행운동 측정에 대한 응용은 관성의 법칙을 이용하여 추의 물리적인 횟수로 표시하는 기계식 스텝카운터(Step Counter)가 대표적으로 이용되어 왔으나 최근 MEMS(Micro Electro Mechanical System)기술을 응용한 소형 가속도 센서를 이용하여 이를 수행하는 응용이 시도되고 있다.
이러한 응용은 가속도 센서에서 데이터를 획득한 후 잡음을 제거하고 에너지 기반의 고정적인 임계값을 설정하여 걸음 수를 계산하였다. 그러나 이러한 방식은 느리게 걷기, 뛰기 등 실시간으로 변환하는 각 상황에서 정확한 걸음 수를 계산해 내기 어렵다는 문제점을 가진다. 이 문제점을 해결하기 위해서 사용자가 각 상황에 맞게 미리 걸음 수의 검출을 위한 임계값을 설정할 수 있는 기술이 제안되고 있다. 그러나 이 제안된 기술은 보행 상황이 변할 때마다 걸음 수의 검출을 위한 임계값을 계속 설정해야 하기 때문에 사용자에게 불편함을 느끼게 할 수 있다.
느리게 걷거나 빨리 뛰기 등과 같은 다양한 걸음동작에서 자동으로 걸음 수를 정확하게 검출하는 3차원 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출장치 및 그 방법이 제안된다.
본 발명의 일 양상에 따른 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출방법은, 3축 가속도 센서에서 최대 임계치보다 큰 에너지가 입력된 후에 상기 3축 가속도 센서에서 입력되는 제 1 에너지가 최대 임계치보다 작은가를 확인하는 단계; 상기 제 1 에너지가 최대 임계치보다 작으면 상기 제 1 에너지에 상응하는 동작을 걸음으로 판단하여 걸음 수를 증가시키고, 크면 상기 제 1 에너지를 이용하여 최대 걸음 에너지를 갱신하는 단계; 상기 큰 에너지가 입력된 시점과 상기 제 1 에너지의 입력시점 간 시간간격인 현재 스텝 인덱스가, 이전 스텝 인덱스보다 큰가를 확인하는 단계; 상기 현재 스텝 인덱스가 이전 스텝 인덱스보다 크면 상기 현재 스텝인덱스에서 걸음이 누락된 것으로 판단하여 걸음 수를 증가시키고, 작으면 3축 가속도 센서에서 입력되는 제 2 에너지가 최소 임계치보다 작은가를 확인하는 단계; 상기 제 2 에너지가 최소 임계치보다 작으면 이후 3축 가속도 센서로부터 입력되는 제 3 에너지가 최소 임계치보다 큰가를 확인하는 단계; 및 상기 제 3 에너지가 최소 임계치보다 작으면 제 3 에너지를 이용하여 최소 걸음 에너지를 갱신하고, 크면 상기 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전의 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지들을 이용하여 최대 임계치 및 최소 임계치와 현재 스텝 인덱스를 갱신하는 단계를 포함한다.
상기 현재 스텝 인덱스가 이전 스텝 인덱스보다 크면 상기 현재 스텝인덱스에서 걸음이 누락된 것으로 판단하여 걸음 수를 증가시키고, 작으면 3축 가속도 센서에서 입력되는 제 2 에너지가 최소 임계치보다 작은가를 확인하는 단계는, 상기 현재 스텝 인덱스가 이전 스텝 인덱스보다 2배 크면 상기 현재 스텝인덱스에서 걸음이 누락된 것으로 판단하여 걸음 수를 증가시킬 수 있다.
상기 이전 스텝 인덱스는, 상기 현재 스텝 인덱스 이전의 설정된 수의 스텝 인덱스에 대한 평균으로 구해질 수 있다.
상기 최대 임계치 및 최소 임계치를 아래의 수학식을 이용하여 갱신하는, 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출방법.
[ 수학식 ]
Figure 112010072851514-pat00001
이때, Min T는 최소 임계치, Max T는 최대 임계치, MPn은 상기 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전 첫 번째 걸음의 최소 에너지, MPn -1은 MPn 이전 걸음의 최소 에너지이고, A 및 B는 서로 다른 상수이다.
그리고
Figure 112010072851514-pat00002
로, 최소 임계치 및 최대 임계치 갱신조건이고, PDn은 상기 최대 걸음 에너지가 갱신되기 전 첫 번째 걸음의 최대 에너지, PDn -1은 PDn 이전 걸음의 최대 에너지이다.
상기 현재 스텝 인덱스를 아래의 수학식을 이용하여 갱신할 수 있다.
[ 수학식 ]
Figure 112010072851514-pat00003
이때 Si는 현재 스텝 인덱스를 나타내고, PDn은 상기 최대 걸음 에너지가 갱신되기 전 첫 번째 걸음의 최대 에너지, MPn은 상기 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전 첫 번째 걸음의 최소 에너지, K, J 및 H는 상수이고 K가 J보다 큰 값을 가진다.
상기 3축 가속도 센서에서 최대 임계치보다 큰 에너지가 입력된 후, 최대 임계치보다 작은 상기 제 1 에너지가 입력되지 않아 걸음이 검출되지 않은 시간이 설정된 제 1 및 2시간을 경과 함에 따라, 상기 최대 임계치를 상기 걸음이 검출되기 이전에 걸음 검출시의 최대 임계치 및 최소 임계치 사이의 중간값으로 변경하거나, 상기 최대 임계치를 초기 최대 임계치로 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 3축 가속도 센서는 사용자의 보행에 따라 발생하는 3축 가속도 값을 SVM(Signal Vector Magnitude) 알고리즘을 이용하여 에너지로 변환할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출장치는, 사용자의 보행에 따라 발생하는 3축 가속도 값을 SVM 알고리즘을 이용하여 에너지로 변환하는 3축 가속도 센서; 상기 3축 가속도 센서에서 최대 임계치보다 큰 에너지가 입력된 후에 상기 3축 가속도 센서에서 입력되는 제 1 에너지가 최대 임계치보다 작으면 상기 제 1 에너지에 상응하는 동작을 걸음으로 판단하여 걸음 수를 증가시키는 걸음 수 검출부; 상기 큰 에너지가 입력된 시점과 상기 제 1 에너지의 입력시점 간 시간간격인 현재 스텝 인덱스가 이전 스텝 인덱스보다 크면 상기 현재 스텝인덱스에서 걸음이 누락된 것으로 판단하여 걸음 수를 증가시키는 누락 걸음 수 검출부; 상기 제 1 에너지가 최대 임계치보다 크면 상기 제 1 에너지를 이용하여 최대 걸음 에너지를 갱신하고, 상기 현재 스텝 인덱스가 이전 스텝 인덱스보다 작으면 상기 제 1 에너지가 입력된 후 3축 가속도 센서로부터 최소 임계치보다 작은 제 2 에너지가 입력되고, 상기 제 2 에너지가 입력된 후 3축 가속도 센서로부터 최소 임계치보다 작은 제 3 에너지가 입력되는 경우 제 3 에너지를 이용하여 최소 걸음 에너지를 갱신하는 갱신부; 및 상기 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전의 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지들을 이용하여 최대 임계치 및 최소 임계치를 갱신하는 임계치 갱신부; 및 상기 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전의 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지들을 이용하여 현재 스텝 인덱스를 갱신하는 스텝 인덱스 갱신부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출장치 및 그 방법에 따르면, 다양한 걸음에 따른 에너지 변화에 따라 걸음을 검출하기 위한 임계치 및 에너지가 입력되는 시간간격을 조절하고 누락된 걸음을 검출함으로써, 다양한 걸음 속력에서 걸음 수를 정확하게 검출해낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 3축 가속도 값이 에너지로 변환된 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출방법에 대한 플로차트이다.
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 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출장치(1)는, 3축 가속도 센서(2), 걸음 수 검출부(3), 누락 걸음 수 검출부(4), 걸음 에너지 갱신부(5), 임계치 갱신부(6) 및 스텝 인덱스 갱신부(7)를 포함한다. 이러한 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출장치(1)는 보행자의 몸에 부착되도록 하드웨어 형상을 가질 수 있다.
3축 가속도 센서(2)는 사용자의 보행에 따라 발생하는 3축 가속도 값을 SVM(Signal Vector Magnitude) 알고리즘을 이용하여 에너지로 변환한다. 이에 대한 예시가 도 2에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 3축 가속도 센서(2)는 도 2의 (a)와 같은 3축 가속도 값을 SVM 알고리즘을 이용하여, 도 2의 (b)에 도시된 에너지로 변환한다. 이렇게 3축 가속도 값을 에너지로 변환하는 이유는 보행자가 상기 검출장치(1)를 신체에 부착하거나 주머니에 넣고 걸었을 때 상기 검출장치(1)의 회전상태를 알아낼 수 없고 보행 중에 상기 검출장치(1)가 회전할 가능성도 있으므로, 회전상태에 따른 영향을 없애기 위해서이다.
걸음 수 검출부(3)는 3축 가속도 센서(2)에서 최대 임계치보다 큰 에너지가 입력된 후에 3축 가속도 센서(2)에서 입력되는 제 1 에너지가 최대 임계치보다 작으면 상기 제 1 에너지에 상응하는 동작을 걸음으로 판단하여 걸음 수를 증가시킨다. 나아가 걸음 수 검출부(3)는 3축 가속도 센서(2)에서 최대 임계치보다 큰 에너지가 입력된 후, 최대 임계치보다 작은 상기 제 1 에너지가 입력되지 않아 걸음이 검출되지 않은 시간이 설정된 제 1 및 2시간을 경과 함에 따라, 상기 최대 임계치를 상기 걸음이 검출되기 이전에 걸음 검출시의 최대 임계치 및 최소 임계치 사이의 중간값으로 변경하거나, 상기 최대 임계치를 초기 최대 임계치로 변경할 수 있다. 상기 설정된 제 1 시간은 '1'초일 수 있고, 설정된 제 2 시간은 '2'초일 수 있다.
누락 걸음 수 검출부(4)는 상기 큰 에너지가 입력된 시점과 상기 제 1 에너지의 입력시점 간 시간간격인 현재 스텝 인덱스가 이전 스텝 인덱스보다 크면 상기 현재 스텝인덱스에서 걸음이 누락된 것으로 판단하여 걸음 수를 증가시킨다. 이때, 누락 걸음 수 검출부(4)는, 현재 스텝 인덱스가 이전 스텝 인덱스보다 2배 크면 상기 현재 스텝인덱스에서 걸음이 누락된 것으로 판단하여 걸음 수를 증가시킬 수 있다. 그리고 이전 스텝 인덱스는, 상기 현재 스텝 인덱스 이전의 설정된 수의 스텝 인덱스에 대한 평균으로 구해질 수 있다. 이와 같이, 누락 걸음 수 검출부(4)를 두는 이유는 임계치 범위를 설정하여 걸음을 검출하는 경우 임계치 범위를 좁게 할수록 걸음 검출 확률이 높아지지만 노이즈 성분을 걸음으로 인식할 수 있는 오류가 있기 때문이다. 이에 누락 걸음 수 검출부(4)에 HA(Heuristic Algorithm)을 적용하여 스텝 인덱스 간에 누락된 걸음을 검출할 수 있게 되었고 걸음패턴이 급격하게 변하는 경우에도 실시간으로 임계치 범위에도 적응할 수 있게 되었다.
걸음 에너지 갱신부(5)는 상기 제 1 에너지가 최대 임계치보다 크면 상기 제 1 에너지를 이용하여 최대 걸음 에너지를 갱신하고, 상기 현재 스텝 인덱스가 이전 스텝 인덱스보다 작으면 상기 제 1 에너지가 입력된 후 3축 가속도 센서로부터 최소 임계치보다 작은 제 2 에너지가 입력되고, 상기 제 2 에너지가 입력된 후 3축 가속도 센서로부터 최소 임계치보다 작은 제 3 에너지가 입력되는 경우 제 3 에너지를 이용하여 최소 걸음 에너지를 갱신한다.
임계치 갱신부(6)는 상기 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전의 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지들을 이용하여 최대 임계치 및 최소 임계치를 갱신한다. 이때 임계치 갱신부(6)는 상기 최대 임계치 및 최소 임계치를 아래의 수학식 1을 이용하여 갱신할 수 있다.
Figure 112010072851514-pat00004
이때, Min T는 최소 임계치, Max T는 최대 임계치, MPn은 상기 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전 첫 번째 걸음의 최소 에너지, MPn -1은 MPn 이전 걸음의 최소 에너지이고, A 및 B는 서로 다른 상수이다.
그리고
Figure 112010072851514-pat00005
로, 최소 임계치 및 최대 임계치 갱신조건이고, PDn은 상기 최대 걸음 에너지가 갱신되기 전 첫 번째 걸음의 최대 에너지, PDn -1은 PDn 이전 걸음의 최대 에너지이다. 이와 같이 PDn 및 PDn -1 중 작은 값을 사용하여 임계치를 갱신하는 이유는, 3축 가속도 센서(2)를 포함한 검출장치(1)를 팔과 같은 신체의 한쪽 방향에 부착하였을 경우 비대칭적인 신호가 출력되고 이로 인해서 최대 걸음 에너지가 일정하지 않게 된다. 이런 경우 PDn 만을 사용하여 임계치를 갱신하면 큰 걸음 에너지 다음에 작은 걸음 에너지가 들어올 때 임계치 범위가 너무 넓어지는 문제가 발생하기 때문이다.
스텝 인덱스 갱신부(7)는 상기 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전의 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지들을 이용하여 현재 스텝 인덱스를 갱신한다. 이때, 스텝 인덱스 갱신부(7)는, 상기 현재 스텝 인덱스를 아래의 수학식 2를 이용하여 갱신할 수 있다.
Figure 112010072851514-pat00006
이때 Si는 현재 스텝 인덱스를 나타내고, PDn은 상기 최대 걸음 에너지가 갱신되기 전 첫 번째 걸음의 최대 에너지, MPn은 상기 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전 첫 번째 걸음의 최소 에너지, K, J 및 H는 상수이고 K가 J보다 큰 값을 가진다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출방법에 대한 플로차트이다. 이때 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출방법은 도 1에 도시된 검출장치에서 수행될 수 있다. 그리고 3축 가속도 센서는 사용자의 보행에 따라 발생하는 3축 가속도 값을 SVM(Signal Vector Magnitude) 알고리즘을 이용하여 에너지로 변환할 수 있다.
도시된 바와 같이, 실시간 걸음 수 검출장치는 3축 가속도 센서에서 최대 임계치보다 큰 에너지가 입력된 후에 상기 3축 가속도 센서에서 입력되는 제 1 에너지가 최대 임계치보다 작은가를 확인한다(S1).
실시간 걸음 수 검출 장치는 상기 제 1 에너지가 최대 임계치보다 작으면 상기 제 1 에너지에 상응하는 동작을 걸음으로 판단하여 걸음 수를 증가시키고, 크면 상기 제 1 에너지를 이용하여 최대 걸음 에너지를 갱신한다(S2). 이때 실시간 걸음 수 검출장치는 상기 3축 가속도 센서에서 최대 임계치보다 큰 에너지가 입력된 후, 최대 임계치보다 작은 상기 제 1 에너지가 입력되지 않아 걸음이 검출되지 않은 시간이 설정된 제 1 및 2시간을 경과 함에 따라, 상기 최대 임계치를 상기 걸음이 검출되기 이전에 걸음 검출시의 최대 임계치 및 최소 임계치 사이의 중간값으로 변경하거나, 상기 최대 임계치를 초기 최대 임계치로 변경할 수 있다.
실시간 걸음 수 검출장치는 상기 큰 에너지가 입력된 시점과 상기 제 1 에너지의 입력시점 간 시간간격인 현재 스텝 인덱스가, 이전 스텝 인덱스보다 큰가를 확인한다(S3). 이때 이전 스텝 인덱스는, 상기 현재 스텝 인덱스 이전의 설정된 수의 스텝 인덱스에 대한 평균으로 구해질 수 있다.
실시간 걸음 수 검출장치는 상기 현재 스텝 인덱스가 이전 스텝 인덱스보다 크면 상기 현재 스텝인덱스에서 걸음이 누락된 것으로 판단하여 걸음 수를 증가시키고, 작으면 3축 가속도 센서에서 입력되는 제 2 에너지가 최소 임계치보다 작은가를 확인한다(S4). 이때 실시간 걸음 수 검출장치는 상기 현재 스텝 인덱스가 이전 스텝 인덱스보다 2배 크면 상기 현재 스텝인덱스에서 걸음이 누락된 것으로 판단하여 걸음 수를 증가시킬 수 있다.
실시간 걸음 수 검출장치는 상기 제 2 에너지가 최소 임계치보다 작으면 이후 3축 가속도 센서로부터 입력되는 제 3 에너지가 최소 임계치보다 큰가를 확인한다(S5).
실시간 걸음 수 검출장치는 상기 제 3 에너지가 최소 임계치보다 작으면 제 3 에너지를 이용하여 최소 걸음 에너지를 갱신하고, 크면 상기 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전의 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지들을 이용하여 최대 임계치 및 최소 임계치와 현재 스텝 인덱스를 갱신한다(S6). 이때, 실시간 걸음 수 검출장치는 상기 수학식 1을 이용하여 최대 임계치 및 최소 임계치를 갱신할 수 있다. 그리고 실시간 걸음 수 검출장치는 상기 수학식 2을 이용하여 현재 스텝 인덱스를 갱신할 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 (13)

  1. 3축 가속도 센서에서 최대 임계치보다 큰 에너지가 입력된 후에 상기 3축 가속도 센서에서 입력되는 제 1 에너지가 최대 임계치보다 작은가를 확인하는 단계;
    상기 제 1 에너지가 최대 임계치보다 작으면 상기 제 1 에너지에 상응하는 동작을 걸음으로 판단하여 걸음 수를 증가시키고, 크면 상기 제 1 에너지를 이용하여 최대 걸음 에너지를 갱신하는 단계;
    상기 큰 에너지가 입력된 시점과 상기 제 1 에너지의 입력시점 간 시간간격인 현재 스텝 인덱스가, 이전 스텝 인덱스보다 큰가를 확인하는 단계;
    상기 현재 스텝 인덱스가 이전 스텝 인덱스보다 크면 상기 현재 스텝인덱스에서 걸음이 누락된 것으로 판단하여 걸음 수를 증가시키고, 작으면 3축 가속도 센서에서 입력되는 제 2 에너지가 최소 임계치보다 작은가를 확인하는 단계;
    상기 제 2 에너지가 최소 임계치보다 작으면 이후 3축 가속도 센서로부터 입력되는 제 3 에너지가 최소 임계치보다 큰가를 확인하는 단계; 및
    상기 제 3 에너지가 최소 임계치보다 작으면 제 3 에너지를 이용하여 최소 걸음 에너지를 갱신하고, 크면 상기 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전의 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지들을 이용하여 최대 임계치 및 최소 임계치와 현재 스텝 인덱스를 갱신하는 단계를 포함하는, 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 현재 스텝 인덱스가 이전 스텝 인덱스보다 크면 상기 현재 스텝인덱스에서 걸음이 누락된 것으로 판단하여 걸음 수를 증가시키고, 작으면 3축 가속도 센서에서 입력되는 제 2 에너지가 최소 임계치보다 작은가를 확인하는 단계는,
    상기 현재 스텝 인덱스가 이전 스텝 인덱스보다 2배 크면 상기 현재 스텝인덱스에서 걸음이 누락된 것으로 판단하여 걸음 수를 증가시키는, 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 이전 스텝 인덱스는,
    상기 현재 스텝 인덱스 이전의 설정된 수의 스텝 인덱스에 대한 평균으로 구해지는, 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 에너지가 최소 임계치보다 작으면 제 3 에너지를 이용하여 최소 걸음 에너지를 갱신하고, 크면 상기 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전의 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지들을 이용하여 최대 임계치 및 최소 임계치와 현재 스텝 인덱스를 갱신하는 단계는,
    상기 최대 임계치 및 최소 임계치를 아래의 수학식을 이용하여 갱신하는, 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출방법.
    [ 수학식 ]
    Figure 112010072851514-pat00007

    이때, Min T는 최소 임계치, Max T는 최대 임계치, MPn은 상기 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전 첫 번째 걸음의 최소 에너지, MPn -1은 MPn 이전 걸음의 최소 에너지이고, A 및 B는 서로 다른 상수이다.
    그리고
    Figure 112010072851514-pat00008
    로, 최소 임계치 및 최대 임계치 갱신조건이고, PDn은 상기 최대 걸음 에너지가 갱신되기 전 첫 번째 걸음의 최대 에너지, PDn -1은 PDn 이전 걸음의 최대 에너지이다.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 에너지가 최소 임계치보다 작으면 제 3 에너지를 이용하여 최소 걸음 에너지를 갱신하고, 크면 상기 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전의 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지들을 이용하여 최대 임계치 및 최소 임계치와 현재 스텝 인덱스를 갱신하는 단계는,
    상기 현재 스텝 인덱스를 아래의 수학식을 이용하여 갱신하는, 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출방법.
    [ 수학식 ]
    Figure 112010072851514-pat00009

    이때 Si는 현재 스텝 인덱스를 나타내고, PDn은 상기 최대 걸음 에너지가 갱신되기 전 첫 번째 걸음의 최대 에너지, MPn은 상기 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전 첫 번째 걸음의 최소 에너지, K, J 및 H는 상수이고 K가 J보다 큰 값을 가진다.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 3축 가속도 센서에서 최대 임계치보다 큰 에너지가 입력된 후, 최대 임계치보다 작은 상기 제 1 에너지가 입력되지 않아 걸음이 검출되지 않은 시간이 설정된 제 1 및 2시간을 경과 함에 따라, 상기 최대 임계치를 상기 걸음이 검출되기 이전에 걸음 검출시의 최대 임계치 및 최소 임계치 사이의 중간값으로 변경하거나, 상기 최대 임계치를 초기 최대 임계치로 변경하는, 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 3축 가속도 센서는 사용자의 보행에 따라 발생하는 3축 가속도 값을 SVM(Signal Vector Magnitude) 알고리즘을 이용하여 에너지로 변환하는, 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출방법.
  8. 사용자의 보행에 따라 발생하는 3축 가속도 값을 SVM 알고리즘을 이용하여 에너지로 변환하는 3축 가속도 센서;
    상기 3축 가속도 센서에서 최대 임계치보다 큰 에너지가 입력된 후에 상기 3축 가속도 센서에서 입력되는 제 1 에너지가 최대 임계치보다 작으면 상기 제 1 에너지에 상응하는 동작을 걸음으로 판단하여 걸음 수를 증가시키는 걸음 수 검출부;
    상기 큰 에너지가 입력된 시점과 상기 제 1 에너지의 입력시점 간 시간간격인 현재 스텝 인덱스가 이전 스텝 인덱스보다 크면 상기 현재 스텝인덱스에서 걸음이 누락된 것으로 판단하여 걸음 수를 증가시키는 누락 걸음 수 검출부;
    상기 제 1 에너지가 최대 임계치보다 크면 상기 제 1 에너지를 이용하여 최대 걸음 에너지를 갱신하고, 상기 현재 스텝 인덱스가 이전 스텝 인덱스보다 작으면 상기 제 1 에너지가 입력된 후 3축 가속도 센서로부터 최소 임계치보다 작은 제 2 에너지가 입력되고, 상기 제 2 에너지가 입력된 후 3축 가속도 센서로부터 최소 임계치보다 작은 제 3 에너지가 입력되는 경우 제 3 에너지를 이용하여 최소 걸음 에너지를 갱신하는 갱신부;
    상기 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전의 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지들을 이용하여 최대 임계치 및 최소 임계치를 갱신하는 임계치 갱신부; 및
    상기 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전의 최대 걸음 에너지 및 최소 걸음 에너지들을 이용하여 현재 스텝 인덱스를 갱신하는 스텝 인덱스 갱신부를 포함하는, 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 누락 걸음 수 검출부는,
    상기 현재 스텝 인덱스가 이전 스텝 인덱스보다 2배 크면 상기 현재 스텝인덱스에서 걸음이 누락된 것으로 판단하여 걸음 수를 증가시키는, 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 이전 스텝 인덱스는,
    상기 현재 스텝 인덱스 이전의 설정된 수의 스텝 인덱스에 대한 평균으로 구해지는, 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 임계치 갱신부는,
    상기 최대 임계치 및 최소 임계치를 아래의 수학식을 이용하여 갱신하는, 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출장치.
    [ 수학식 ]
    Figure 112010072851514-pat00010

    이때, Min T는 최소 임계치, Max T는 최대 임계치, MPn은 상기 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전 첫 번째 걸음의 최소 에너지, MPn -1은 MPn 이전 걸음의 최소 에너지이고, A 및 B는 서로 다른 상수이다.
    그리고
    Figure 112010072851514-pat00011
    로, 최소 임계치 및 최대 임계치 갱신조건이고, PDn은 상기 최대 걸음 에너지가 갱신되기 전 첫 번째 걸음의 최대 에너지, PDn -1은 PDn 이전 걸음의 최대 에너지이다.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 스텝 인덱스 갱신부는,
    상기 현재 스텝 인덱스를 아래의 수학식을 이용하여 갱신하는, 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출장치.
    [ 수학식 ]
    Figure 112010072851514-pat00012

    이때 Si는 현재 스텝 인덱스를 나타내고, PDn은 상기 최대 걸음 에너지가 갱신되기 전 첫 번째 걸음의 최대 에너지, MPn은 상기 최소 걸음 에너지가 갱신되기 전 첫 번째 걸음의 최소 에너지, K, J 및 H는 상수이고 K가 J보다 큰 값을 가진다.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 걸음수 검출부는,
    상기 3축 가속도 센서에서 최대 임계치보다 큰 에너지가 입력된 후, 최대 임계치보다 작은 상기 제 1 에너지가 입력되지 않아 걸음이 검출되지 않은 시간이 설정된 제 1 및 2시간을 경과 함에 따라, 상기 최대 임계치를 상기 걸음이 검출되기 이전에 걸음 검출시의 최대 임계치 및 최소 임계치 사이의 중간값으로 변경하거나, 상기 최대 임계치를 초기 최대 임계치로 변경하는, 3축 가속도 센서를 이용한 실시간 걸음 수 검출장치.
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