KR101583369B1 - 걸음 인지 시스템 및 그 방법, 그리고 이 방법을 처리하는 프로그램이 기록된 저장 매체 - Google Patents

걸음 인지 시스템 및 그 방법, 그리고 이 방법을 처리하는 프로그램이 기록된 저장 매체 Download PDF

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KR101583369B1
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Abstract

본 발명은 걸음 인지 시스템 및 그의 걸음 인지 방법, 그리고 이 방법을 처리하는 프로그램이 기록된 저장 매체에 관한 것이다. 본 발명의 걸음 인지 시스템은 스마트 폰의 가속도 센서와 스마트 깔창의 압력 센서를 이용하여 사용자의 걸음 정보를 판별한다. 걸음 인지 시스템은 걸음 인지 어플리케이션을 이용하여 가속도 센서의 가속도 센서 데이터와 압력 센서의 걸음 정보들 모두에서 동일 시간대에 걸음 상태로 판별되면, 판별 결과에 따른 걸음 인식 정보와 걸음 인식 정보에 대한 시간 정보를 저장한다. 본 발명에 의하면, 걸음 인지 시스템은 스마트 폰의 가속도 센서 데이터와 스마트 깔창의 걸음 데이터를 실시간으로 수집, 처리, 비교 및 분석함으로써, 정확하고 신뢰성 있는 사용자의 걸음 인지를 판단하고, 판단된 걸음 인지 정보를 획득 및 제공할 수 있다.

Description

걸음 인지 시스템 및 그 방법, 그리고 이 방법을 처리하는 프로그램이 기록된 저장 매체{SYSTEM AND METHOD FOR RECOGNIZING GAIT, AND STORAGE MEDIUM FOR RECODING COMPUTER PROGRAM THEREFOR}
본 발명은 걸음 인지 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 신뢰성 높은 걸음 정보를 획득하기 위하여, 스마트 폰의 가속도 센서 데이터와 스마트 깔창의 걸음 데이터를 활용한 걸음 인지 시스템 및 그의 걸음 인지 방법, 그리고 이 방법을 처리하는 프로그램이 기록된 저장 매체에 관한 것이다.
통신 기술의 발전에 따라 무선 통신을 활용한 IT 기술의 개발이 활발히 진행되고 있다. 이들 IT 기술을 일상에 접목시켜서 생활의 편의를 도모하려는 유비 쿼터스 기술이 각광 받고 있는 실정이다. 유비 쿼터스 기술를 이용하는 웨어러블 디바이스는 그 종류가 다양화됨에 따라 신발 내에 삽입되어 걸음을 측정하는 스마트 깔창류의 제품도 출시되고 있다.
최근 스마트 폰의 개발과 보급에 따라 IT 산업 전반과 의료 기기 분야에 많은 영향을 미치고 있다. 특히 스마트 폰의 각종 센서 정보를 활용한 헬스케어 어플리케이션이 급증하면서, 사용자의 움직임(activity) 인지에 대한 수요가 증가하고 있으며, 그 중에 정확한 걸음 인지에 대한 수요가 급증하고 있는 실정이다.
그러나 일반적으로 걸음 인지를 위해 주로 사용하는 방법으로는 스마트 폰의 가속도 센서를 이용하여 걸음 정보를 감지하고, 감지된 걸음 정보 만을 활용하여 걸음 인지를 한다. 이 경우, 스마트 폰의 기기별 특성 및 사용자의 상황에 따라 정확한 걸음 인지가 어렵고, 가속도 센서 데이터에 노이즈가 발생하여 정확한 걸음 인지가 어렵고, 이로 인해 걸음 정보에 대한 신뢰성이 저하된다.
국내 등록특허공보 제10-1391162호(공고일 2014년 05월 02일) 국내 등록특허공보 제10-1219947호(공고일 2013년 01월 21일) 국내 공개특허공보 제10-2014-0035661호(공개일 2014년 03월 24일) 국내 공개특허공보 제10-2014-0133978호(공개일 2014년 11월 21일)
본 발명의 목적은 신뢰성 있는 걸음 정보를 획득하기 위한 걸음 인지 시스템 및 그의 걸음 인지 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 스마트 폰의 가속도 센서 데이터와 스마트 깔창의 걸음 데이터를 활용하는 걸음 인지 시스템 및 그의 걸음 인지 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 스마트 폰의 가속도 센서와 스마트 깔창의 압력 센서를 구비하는 걸음 인지 시스템에서의 걸음 인지 방법을 처리하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 저장 매체를 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 걸음 인지 시스템은 스마트 폰의 가속도 센서와 스마트 깔창의 압력 센서를 이용하여 사용자의 걸음걸이를 인식하도록 하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 본 발명의 걸음 인지 시스템은 스마트 폰의 가속도 센서 데이터와 스마트 깔창의 걸음 데이터를 실시간으로 수집, 처리, 비교 및 분석함으로써, 정확하고 신뢰성 있는 사용자의 걸음 인지를 판단하고, 판단된 걸음 인지 정보를 획득 및 제공할 수 있다.
이 특징에 따른 본 발명의 걸음 인지 시스템은, 무선 통신망과; 사용자의 걸음걸이에 따른 압력 데이터를 측정하는 적어도 하나의 압력 센서를 구비하고, 상기 무선 통신망을 통하여 실시간으로 상기 압력 데이터에 대응하는 걸음 정보를 전송하는 스마트 깔창 및; 상기 무선 통신망을 통하여 상기 스마트 깔창과 상호 데이터 통신되도록 연결되어 상기 스마트 깔창으로부터 상기 걸음 정보를 받아들이고, 사용자의 이동에 따른 가속도 센서 데이터를 측정하는 가속도 센서를 구비하여 상기 가속도 센서 데이터와 상기 걸음 정보 모두가 동일 시간대에서 걸음 상태로 판별되면, 판별 결과에 따른 걸음 인식 정보와 상기 걸음 인식 정보에 대한 시간 정보를 저장하는 스마트 폰을 포함한다.
이 특징의 한 실시예에 있어서, 상기 스마트 깔창은; 상기 압력 센서와; 상기 무선 통신망에 연결되고, 상기 압력 센서로부터 측정된 상기 압력 데이터에 대응되는 상기 걸음 정보를 상기 무선 통신망을 통하여 상기 스마트 폰으로 전송하는 무선 통신 모듈과; 상기 걸음 정보를 저장하는 걸음 정보 저장부 및; 상기 압력 센서로부터 측정된 상기 압력 데이터를 받아서 상기 걸음 정보 저장부에 상기 걸음 정보로 저장하도록 제공하고, 상기 걸음 정보를 상기 스마트 폰으로 전송하도록 상기 무선 통신 모듈로 제공하는 걸음 정보 전송부를 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 스마트 폰은; 상기 무선 통신망에 연결되어 상기 스마트 깔창으로부터 상기 걸음 정보를 받아들이고, 상기 스마트 깔창과의 연결 상태를 모니터링하는 무선 통신부와; 상기 가속도 센서를 구비하는 센서부와; 상기 스마트 폰에 설치되어, 상기 스마트 깔창의 상기 걸음 정보와, 상기 스마트 폰의 상기 가속도 센서 데이터를 실시간으로 수집하여 사용자의 걸음 상태를 인지하도록 처리하는 걸음 인지 어플리케이션을 저장하는 저장부 및; 상기 무선 통신부, 상기 센서부 및 상기 저장부를 제어하여 상기 스마트 폰의 제반 동작을 처리하도록 제어하고, 상기 걸음 인지 어플리케이션을 처리하여 상기 걸음 인지 정보를 판별 및 획득하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 걸음 인지 어플리케이션은; 상기 가속도 센서 데이터를 실시간으로 수집하여 저장하는 가속도 센서 데이터 저장부와; 상기 가속도 센서 데이터 저장부에 저장된 상기 가속도 센서 데이터를 실시간으로 수집하고, 상기 가속도 센서 데이터에 포함된 3 축 방향에 대한 가속도 센서 데이터들의 합값을 산출하고, 상기 합값이 특정 임계값을 초과하고, 동시에 상기 합값을 2 차원 평면 좌표 상의 Y 축으로 하고, 시간값을 2 차원 평면 좌표 상의 X 축으로 한 평면 좌표 상에 표시된 파장값이 특정 시간 사이를 만족할 경우, 상기 가속도 센서 데이터를 걸음 발생 상태로 판단하고, 걸음 발생 상태에 대한 걸음 발생 데이터와 상기 걸음 발생 데이터에 대한 시간 정보를 상기 가속도 센서 데이터 저장부에 저장시키는 가속도 센서 데이터 처리부와; 상기 무선 통신망을 통하여 상기 스마트 깔창로부터 상기 걸음 정보를 실시간으로 받아들이는 스마트 깔창 정보 수신부와; 상기 스마트 깔창 정보 수신부로 수신한 상기 걸음 정보를 받아서 저장하는 스마트 깔창 정보 저장부와; 상기 스마트 폰의 상기 가속도 센서 데이터에 매칭되는 상기 스마트 깔창의 상기 걸음 정보를 비교하여, 상기 가속도 센서 데이터와 상기 걸음 정보 모두에서 걸음 발생 여부를 판별하는 걸음 인지 처리부 및; 상기 걸음 인지 처리부에 의해 상기 가속도 센서 데이터와 상기 걸음 정보 모두에서 걸음 발생이 판별되면, 판별 결과에 대응되는 걸음 인지 정보와 상기 걸음 인지 정보에 대한 시간 정보를 저장하는 걸음 인지 정보 저장부를 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 걸음 인지 어플리케이션은; 상기 가속도 센서 데이터와 상기 걸음 정보를 시간 동기화시켜서 동일한 시간 대에 상기 걸음 인지 정보를 판별한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 걸음 인지 처리부는; 상기 가속도 센서 데이터와 상기 걸음 정보 중 어느 하나에서 걸음 발생이 판별되지 않으면, 해당 데이터를 노이즈로 처리한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 스마트 폰과 스마트 깔창을 포함하는 걸음 인지 시스템의 걸음 인지 방법이 제공된다.
이 특징에 따른 걸음 인지 시스템의 걸음 인지 방법은, 상기 스마트 폰의 가속도 센서로부터 사용자의 걸음걸이에 따른 가속도 센서 데이터를 실시간으로 측정하여 수집하는 단계와; 상기 스마트 폰에서 상기 가속도 센서 데이터에 포함된 3 축 방향의 가속도 센서 데이터들 각각의 절대값들을 합산하여 합값을 산출하는 단계와; 상기 스마트 폰에서 상기 합값을 이용하여 걸음 발생 여부를 판별하는 단계와; 상기 가속도 센서 데이터로부터 판별된 걸음 발생 여부에 따른 걸음 발생 데이터와, 걸음 발생된 시간 정보를 저장하는 단계와; 상기 스마트 폰이 상기 스마트 깔창의 압력 센서으로부터 측정된 압력 데이터에 대응하는 걸음 정보를 수신하고, 수신된 상기 걸음 정보와 상기 가속도 센서 데이터를 시간 동기화시켜서 저장하는 단계와; 상기 스마트 폰의 상기 걸음 발생 데이터와 동일 시간 정보의 상기 스마트 깔창의 상기 걸음 정보를 비교하여 걸음 발생 여부를 확인하는 단계와; 상기 걸음 발생 데이터와 상기 걸음 정보 모두에서 걸음이 발생되었는지의 여부를 판별하는 단계 및; 판별 결과, 상기 걸음 발생 데이터와 상기 걸음 정보 모두가 걸음 발생되었으면, 상기 모두가 걸음 발생되었음에 대한 걸음 인지 정보를 시간 정보와 함께 저장하는 단계를 포함한다.
이 특징의 한 실시예에 있어서, 상기 합값을 이용하여 걸음 발생 여부를 판별하는 단계는; 상기 합값이 특정 임계값을 초과하고, 상기 합값을 2 차원 평면 좌표 상의 Y 축으로 하고, 시간값을 2 차원 평면 좌표 상의 X 축으로 한 평면 좌표 상에 표시된 파장값이 특정 시간 사이를 만족할 경우, 상기 걸음 발생 데이터로 저장하는 것으로 판단한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 걸음 인지 방법은; 판별 결과, 상기 걸음 발생 데이터와 상기 걸음 정보 중 어느 하나에서 걸음이 발생되지 않았으면, 해당 데이터를 노이즈로 처리하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 스마트 폰과 스마트 깔창을 포함하는 걸음 인지 시스템의 걸음 인지 방법을 처리하는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램이 기록된 저장 매체를 제공한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 걸음 인지 시스템은 스마트 폰과 스마트 깔창의 동시 사용자의 걸음 인지를 위해 스마트 폰의 가속도 센서 데이터와 스마트 깔창의 걸음 데이터를 실시간으로 수집, 처리, 비교 및 분석함으로써, 정확하고 신뢰성 있는 사용자의 걸음 인지를 판단하고, 판단된 걸음 인지 정보를 획득 및 제공할 수 있다.
또 본 발명의 걸음 인지 시스템은 스마트 폰의 가속도 센서 데이터와 스마트 깔창의 걸음 데이터를 이용하여 사용자의 정확한 걸음을 인지함으로써, 사용자의 몸 상태 판단을 기반으로 하는 다양한 헬스케어 응용 서비스에서 매우 중요한 근간 데이터로 활용될 수 있으며, 이를 통해 얻어진 신뢰성 높은 정확한 걸음 인지 정보를 이용하는 다양한 용도의 헬스케어 서비스에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 걸음 인지 시스템의 구성을 도시한 블럭도;
도 2는 도 1에 도시된 스마트 깔창의 구성을 도시한 블럭도;
도 3은 도 1에 도시된 스마트 폰의 구성을 도시한 블럭도;
도 4는 도 3에 도시된 어플리케이션의 구성을 도시한 블럭도;
도 5는 본 발명에 따른 걸음 인지 시스템의 걸음 인지 수순을 도시한 흐름도;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가속도 센서 데이터를 나타내는 파형도; 그리고
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가속도 센서 데이터의 3 축 방향의 가속도 센서 데이터의 절대값들의 합값 S와 시간 t 간의 관계를 나타내는 파형도이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하 첨부된 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 걸음 인지 시스템의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 2는 도 1에 도시된 스마트 깔창의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 3은 도 1에 도시된 스마트 폰의 구성을 도시한 블럭도이며, 도 4는 도 3에 도시된 어플리케이션의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 걸음 인지 시스템(100)은 스마트 깔창(150)과 스마트 폰(110)의 동시 사용자의 걸음걸이에 따른 정확하고 신뢰성있는 걸음 인지 정보를 판별 및 제공하기 위하여, 스마트 깔창(150)의 압력 센서(152)와 스마트 폰(110)의 가속도 센서(122)를 이용하여 실시간으로 사용자의 걸음 상태를 확인하고, 스마트 깔창(150)의 압력 센서(152)와 스마트 폰(110)의 가속도 센서(122) 모두로부터 걸음이 인지되면, 해당 걸음 인지 정보와 시간 정보를 함께 저장, 관리하여, 스마트 폰(110) 등에서 걸음 정보를 필요로 하는 다양한 종류의 헬스케어용 어플리케이션으로 정확하고 신뢰성있는 걸음 인지 정보를 제공할 수 있도록 한다.
이를 위해 본 발명의 걸음 인지 시스템(100)은 무선 통신망(102)과, 스마트 깔창(150) 및 스마트 폰(110)을 포함한다. 스마트 폰(110)은 자신의 가속도 센서(122)로부터 측정된 가속도 센서 데이터와 스마트 깔창(150)의 압력 센서(152)로부터 측정된 압력 데이터 즉, 걸음 정보를 전송받아서 실시간으로 사용자의 걸음 상태를 인지하도록 처리하는 걸음 인지 어플리케이션(130)을 구비한다.
구체적으로, 무선 통신망(102)은 예를 들어, 블루투스, 와이파이 등의 무선 근거리 무선 통신망(WLAN) 등으로 구비되고, 이를 통해 스마트 깔창(150)과 스마트 폰(110)이 상호 데이터 전송이 이루어진다. 이 때, 스마트 폰(110)은 무선 통신망(102)을 통한 스마트 깔창(150)과의 연결 상태를 실시간으로 모니터링한다.
스마트 깔창(150)은 사용자의 신발 내에 구비되어, 사용자의 걸음걸이에 따른 압력 데이터를 측정하고, 측정된 걸음 정보를 무선 통신망(102)을 통해 실시간으로 스마트 폰(110)으로 제공한다.
즉, 스마트 깔창(150)은 도 2에 도시된 바와 같이, 사용자의 걸음걸이에 따른 압력 데이터를 측정하는 적어도 하나의 압력 센서(152)와, 무선 통신망(102)에 연결되고 압력 센서(152)로부터 측정된 압력 데이터에 대응되는 걸음 정보를 무선 통신망(102)을 통하여 스마트 폰(110)으로 전송하는 무선 통신 모듈(158)과, 압력 센서(152)로부터 측정된 압력 데이터를 받아서 걸음 정보로 걸음 정보 저장부(156)에 저장하고, 무선 통신망(102)을 통해 걸음 정보를 스마트 폰(110)으로 전송하도록 무선 통신 모듈(158)로 제공하는 걸음 정보 전송부(154) 및, 걸음 정보 전송부(154)에 의해 압력 센서(152)로부터 측정된 압력 데이터를 걸음 정보로 저장하는 걸음 정보 저장부(156)를 포함한다. 이 때, 압력 센서(152)는 스마트 폰(110) 사용자의 발바닥 특정 부위별로 복수 개가 구비될 수도 있다.
이러한 스마트 깔창(150)는 무선 통신망(102)을 통해 스마트 폰(110)이 인식 가능하게 구비되고, 사용자의 걸음걸이에 따라 압력 데이터를 실시간으로 측정하여 걸음 정보를 전송하도록 스마트 폰(110)에 등록된다.
그리고 스마트 폰(110)은 스마트 깔창(150)으로부터 무선 통신망(102)을 통해 사용자의 걸음걸이에 따른 걸음 정보를 실시간으로 전송받아서, 내부에 구비된 가속도 센서(122)들로부터 사용자의 걸음걸이에 따라 변화되는 가속도 센서 데이터를 측정하고, 걸음 정보와 가속도 센서 데이터를 동시에 판단하여 실질적으로 사용자가 걷고 있는지의 여부를 판별한다.
이 실시예의 스마트 폰(110)은 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(112)와, 저장부(114)와, 무선 통신부(116)와, 터치패널(118) 및, 센서부(120)를 포함한다. 저장부(114)에는 걸음 인지 어플리케이션(130)이 저장된다. 그리고 센서부(120)에는 스마트 폰(110) 사용자의 이동 즉, 걸음걸이에 따른 가속도 센서 데이터를 측정하는 가속도 센서(124)가 구비된다.
제어부(112)는 스마트 폰(110)의 제반 동작을 처리하도록 제어한다. 즉, 제어부(112)는 저장부(114), 무선 통신부(116), 터치패널(118) 및, 센서부(120)의 동작을 각각 제어한다. 또 제어부(112)는 걸음 인지 어플리케이션(130)을 처리하도록 제어한다. 제어부(112)가 걸음 인지 어플리케이션(130)을 처리하는 내용은 도 5 내지 도 7에서 상세히 설명한다.
저장부(114)는 걸음 인지 어플리케이션(130)와, 제어부(112)의 제어를 받아서 가속도 센서(122)에서 측정한 가속도 센서 데이터를 저장한다. 또 저장부(114)는 스마트 깔창(150)으로부터 전송되는 걸음 정보와 가속도 센서 데이터를 통해 사용자가 걸음 인지되면, 해당 걸음 인지 정보와 걸음 인지 정보에 대응되는 시간 정보를 함께 저장한다.
무선 통신부(116)는 무선 통신망(102)과 연결되고, 제어부(112)의 제어를 받아서 스마트 깔창(150)으로부터 전송되는 걸음 정보를 실시간으로 받아들인다. 또 무선 통신부(116)는 제어부(112)의 제어를 받아서 스마트 깔창(150)과의 연결 상태를 실시간으로 체크한다.
터치패널(118)은 제어부(112)의 제어를 받아서 스마트 폰(110)의 제반 동작에 따른 다양한 정보들을 입력하거나 표시한다. 터치패널(118)은 예를 들어, 스마트 깔창을 등록하거나, 후술하는 가속도 센서 데이터에 대한 임계값을 설정하거나, 및/또는 걸음 정보나 가속도 센서 데이터 등을 표시할 수 있다.
그리고 센서부(120)는 가속도 센서(122)를 구비한다. 가속도 센서(122)는 사용자의 걸음걸이에 따른 가속도 센서 데이터를 측정한다. 가속도 센서 데이터는 사용자의 걸음에 따라 변화되는 3 축 방향의 가속도 센서 데이터들이 포함된다. 물론 센서부(120)에는 사용자의 걸음걸이에 따른 이동량을 판단하기 위한 다양한 센서(예를 들어, 위치 센서 등)들을 더 구비할 수도 있다.
걸음 인지 어플리케이션(130)은 모바일 어플리케이션 프로그램으로 구비되어 스마트 폰(110)에 설치되고, 사용자의 걸음걸이에 따른 압력 데이터를 측정하는 스마트 깔창(150)으로부터 무선 통신망(102)을 통해 걸음 정보를 받아들이고, 동시에 가속도 센서(122)로부터 걸음걸이에 따른 가속도 센서 데이터를 측정하도록 처리한다. 걸음 인지 어플리케이션(130)은 걸음 정보와 가속도 센서 데이터를 분석하여, 실질적으로 사용자가 걷고 있는지의 여부를 판별하고, 판별 결과에 따른 걸음 인지 정보와 해당 시간 정보를 획득하여, 저장부(114)에 저장하도록 처리한다.
이 실시예의 걸음 인지 어플리케이션(130)은 도 4에 도시된 바와 같이, 걸음 인지 정보 저장부(132)와, 걸음 인지 처리부(134)와, 스마트 깔창 정보 수신부(136)와, 스마트 깔창 정보 저장부(138)와, 가속도 센서 데이터 저장부(140) 및 가속도 센서 데이터 처리부(142)로 구성된다.
이러한 걸음 인지 어플리케이션(130)은 컴퓨터가 판독 가능한 프로그램으로, 다양한 저장 매체들 예를 들어, 하드 디스크 드라이브, CD/DVD, 휴대용 메모리 장치 등에 저장될 수 있다. 물론 걸음 인지 어플리케이션(130)은 스마트 폰(110)의 어플리케이션 마켓이나 웹페이지 등을 이용하여 온라인으로 제공될 수도 있다.
가속도 센서 데이터 저장부(140)는 스마트 폰(110)의 가속도 센서(122)로부터 측정된 가속도 센서 데이터를 실시간으로 수집하여 저장한다.
스마트 깔창 정보 수신부(136)는 스마트 깔창(150)의 걸음 정보 전송부(154)로부터 누적된 걸음 정보를 실시간으로 받아들인다.
스마트 깔창 정보 저장부(138)는 스마트 깔창 정보 수신부(136)로부터 수신된 걸음 정보를 받아서 저장한다.
가속도 센서 데이터 처리부(142)는 가속도 센서 데이터 저장부(140)에 저장된 가속도 센서 데이터를 실시간으로 수집하여, 가속도 센서 데이터의 3 축 방향에 대한 값 즉, X 축값, Y 축값 및 Z 축값을 합산하여 3 축 방향에 대한 가속도 센서 데이터들의 합값(S)을 산출한다. 이 때, 합값(S)는 아래의 수식 1에 기재된 바와 같이, X 축값, Y 축값 및 Z 축값 각각의 절대값을 합한 값이다.
Figure 112015041076761-pat00001
여기서, Lx, Ly, Lz 각각은 도 6에 도시된 바와 같이, 가속도 센서 데이터의 X 축, Y 축, Z 축 각각에 대한 데이터를 의미한다.
또 3 축 방향의 가속도 센서 데이터들 각각의 절대값에 대한 합산(S)은 일반적으로 스마트 폰(110)의 움직임을 측정할 때 사용하는 알고리즘 중의 하나로서, 가속도 센서 데이터가 조금이라도 변하면, 해당 값을 정확하게 인지하기 위한 방법으로 적용된다. 다른 예로서, 정확한 걸음 인지를 위한 방법은 3 축 방향의 가속도 센서 데이터들의 적분값에 대한 합산 등을 활용할 수도 있다.
이 때, 가속도 센서 데이터 처리부(142)는 도 7에 도시된 바와 같이, 합값 S가 특정 임계값(threshold : Th)을 초과하고, 합값 S을 2 차원 평면 좌표 상의 Y 축으로 하고, 시간값(t)을 2 차원 평면 좌표 상의 X 축으로 한 그래프에서의 파장(λ)값이 특정 시간(t1 ~ t2) 사이를 만족할 경우, 걸음(STEP)이 발생한 것으로 판단한다.
임계값(Th)은 일반적으로, 걸음걸이를 인지하기 위해 사용하는 알고리즘에서 보다 정확한 걸음 인지를 위해 설정해 놓는 상한값 및/또는 하한값으로, 이는 경험적인 결과로 얻어지는 값이다. 즉, 해당 임계값(Th)의 범위에 따라 해당 걸음 인지 알고리즘의 정확도가 결정될 수 있다.
따라서 가속도 센서 데이터 저장부(140)는 가속도 센서 데이터 처리부(142)에 의해 판별되고 걸음 발생 상태를 나타내는 걸음 발생 데이터와, 걸음 발생된 해당 시간 정보를 저장한다.
걸음 인지 정보 저장부(132)는 걸음 인지 처리부(134)에 의해 판별된 걸음 인지 정보와 해당 시간 정보를 저장한다.
그리고 걸음 인지 처리부(134)는 스마트 폰(110)의 걸음 인지 정보 저장부(132)에 저장된 걸음 인지 정보(isStep)에 해당하는 스마트 깔창(150)의 걸음 정보를 검색하여, 스마트 폰(110)의 가속도 센서 데이터에 의한 걸음 발생이 확인되고, 스마트 깔창(150)의 걸음 정보가 걸음 발생이 확인될 경우, 즉, 스마트 폰(110)의 가속도 센서 데이터와 스마트 깔창(150)의 걸음 정보 모두에서 걸음 발생이 판별되면, 해당 시간 정보에 대한 관련 데이터는 높은 신뢰도의 걸음 발생으로 인지하고, 걸음 발생 결과에 대한 걸음 인지 정보를 해당 시간 정보와 함께 걸음 인지 정보 저장부(132)에 저장한다.
이 때, 걸음 인지 처리부(134)는 스마트 폰(110)의 가속도 데이터와 스마트깔창(150)의 걸음 정보에 대해 시간 동기화를 위한 시간 정보를 보정 처리할 수 있다. 이는 스마트 폰(110)의 가속도 센서 데이터와 스마트 깔창(150)의 압력 데이터가 발생된 시간이 일치하지 않는 경우, 이를 해결하기 위하여 시간 동기화를 통해 동일한 시간에 발생된 걸음걸이를 정확히 판단할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 스마트 폰(110)의 가속도 센서 데이터는 11시 10분 10초 05에 수집되었는데, 스마트 깔창(150)의 압력 데이터는 11시 10분 10초 10에 수집되었을 경우, 해당 데이터들을 동기화시켜서 스마트 깔창(150)의 압력 데이터를 스마트 폰(110)의 가속도 센서 데이터의 발생 시간인 11시 10분 10초 05로 보정하는 것을 의미한다. 즉, 스마트 폰(110)의 가속도 센서 데이터와 스마트깔창(150)의 압력 데이터의 발생 시간이 보정되어야 해당 시간에 수집된 데이터가 걸음 정보인지를 판단할 수 있다.
또 걸음 인지 처리부(134)는 그 외의 경우에는 스마트 폰(110)의 가속도 센서 데이터와 스마트 깔창(150)의 압력 데이터를 노이즈로 처리한다. 즉, 스마트 폰(110)의 가속도 센서 데이터는 걸음 데이터이나 스마트 깔창(150)의 압력 데이터는 걸음 데이터가 아닌 경우, 또는 스마트 폰(110)의 가속도 센서 데이터는 걸음 데이터가 아니나 스마트 깔창(150)의 압력 데이터는 걸음 데이터인 경우에는 실제 걸음이 발생하지 않은 것으로 판단하여, 해당 데이터를 노이즈로 처리한다.
따라서 본 발명의 걸음 인지 시스템(100)은 걸음 인지 어플리케이션(130)을 이용하여 스마트 폰(110)의 가속도 센서 데이터와 스마트 깔창(150)의 압력 데이터를 동기화 및 데이터 처리하여 정확한 스마트 폰(110) 사용자의 걸음을 인지한다.
계속해서 도 5 내지 도 7을 이용하여 본 발명의 걸음 인지 시스템의 처리 과정을 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 걸음 인지 시스템의 걸음 인지 수순을 도시한 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가속도 센서 데이터를 나타내는 파형도이며, 그리고 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가속도 센서 데이터의 3 축 방향의 가속도 센서 데이터들에 대한 절대값들의 합값 S와 시간 t 간의 관계를 나타내는 파형도이다. 여기서 이 수순은 스마트 폰(110)의 걸음 인지 어플리케이션(130)으로 구비되며, 이 걸음 인지 어플리케이션(130)은 스마트 폰(110)의 제어부(112)에 의해 처리된다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 걸음 인지 시스템(100)은 단계 S200에서 스마트 폰(110)의 가속도 센서(122)로부터 사용자의 걸음걸이에 따른 가속도 센서 데이터를 실시간으로 측정하여 수집한다.
단계 S210에서 가속도 센서 데이터 처리부(142)는 도 6에 도시된 바와 같이, 가속도 센서 데이터에 포함된 3 축 방향의 가속도 센서 데이터들을 분석하고 이들 각각의 절대값을 합산하여 합값(S)을 산출한다.
단계 S220에서 가속도 센서 데이터 처리부(142)는 산출한 합값(S)을 이용하여 걸음 발생 여부를 판별한다. 즉, 가속도 센서 데이터 처리부(142)는 도 7에 도시된 바와 같이, 합값 S가 특정 임계값(threshold : Th)을 초과하고, 합값 S을 2 차원 평면 좌표 상의 Y 축으로 하고, 시간값(t)을 2 차원 평면 좌표 상의 X 축으로 한 그래프에서의 파장(λ)값이 특정 시간(t1 ~ t2) 사이를 만족할 경우, 걸음(STEP)이 발생한 것으로 판단한다.
단계 S230에서 가속도 센서 데이터 저장부(140)는 가속도 센서 데이터 처리부(142)에 의해 판별된 걸음 발생 데이터와, 걸음 발생된 해당 시간 정보를 저장한다.
단계 S240에서 스마트 폰(110)의 스마트 깔창 정보 수신부(136)는 스마트 깔창(150)으로부터 걸음 정보를 수신하고, 수신된 걸음 정보와 가속도 센서 데이터를 시간 동기화를 위한 시간 정보를 보정 처리하여 스마트 깔창 정보 저장부(138)에 저장한다.
단계 S250에서 걸음 인지 처리부(134)는 걸음 발생 데이터와 동일 시간 정보의 걸음 정보를 검색 및 비교하여 걸음 발생 여부를 확인한다. 즉, 가속도 센서 데이터 처리부(142)에 의해 판별된 걸음 발생 데이터와, 스마트 깔창 정보 저장부(138)에 저장된 걸음 정보를 검색 및 비교한다.
단계 S260에서 걸음 인지 처리부(134)는 걸음 발생 데이터와 걸음 정보 모두가 걸음이 발생되었는지의 여부를 판별한다. 판별 결과, 걸음 발생 데이터와 걸음 정보 모두가 걸음 발생되었으면, 이 수순은 단계 S270으로 진행하여, 걸음 인지 처리부(134)는 걸음 발생 결과 정보를 시간 정보와 함께 걸음 인지 정보 저장부(132)에 저장한다. 그리고 판별 결과, 걸음 발생 데이터와 걸음 정보 중 어느 하나에서 걸음이 발생되지 않았으면, 이 수순은 단계 S280으로 진행하여 해당 데이터를 노이즈 처리한다.
따라서 본 발명의 걸음 인지 시스템(100)은 스마트 폰(110)의 가속도 센서(122)와 스마트 깔창(150)의 압력 센서(152)를 이용하여 동일한 시간대에 두 센서(122, 152)들 모두가 걸음을 인지하면, 실질적인 사용자가 걸음을 걷는 상태로 판별하므로, 정확하고 신뢰성있는 걸음 정보를 인지 및 제공할 수 있다.
또 이러한 본 발명의 걸음 인지 시스템(100)의 걸음 인지 방법은 스마트 폰(110) 사용자의 신뢰성 높은 걸음 인지를 위해, 스마트 폰(110)의 가속도 센서 데이터와 웨어러블 기기의 일종인 스마트 깔창(150)의 걸음 정보를 활용하여 스마트 폰(110) 사용자의 걸음 인지를 처리하는 모바일 어플리케이션 프로그램(130)으로 구비되며, 이러한 모바일 어플리케이션 프로그램(130)을 기록한 저장 매체를 제공할 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 걸음 인지 시스템의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
100 : 걸음 인지 시스템
102 : 무선 통신망
110 : 스마트 폰
130 : 걸음 인지 어플리케이션
150 : 스마트 깔창

Claims (10)

  1. 걸음 인지 시스템에 있어서:
    무선 통신망과;
    사용자의 걸음걸이에 따른 압력 데이터를 측정하는 적어도 하나의 압력 센서를 구비하고, 상기 무선 통신망을 통하여 실시간으로 상기 압력 데이터로부터 걸음이 발생되었음을 나타내는 걸음 정보를 전송하는 스마트 깔창 및;
    상기 무선 통신망을 통하여 상기 스마트 깔창과 상호 데이터 통신되도록 연결되어 상기 스마트 깔창으로부터 상기 걸음 정보를 받아들이고, 사용자의 걸음걸이에 따라 변화되는 가속도 센서 데이터를 측정하는 가속도 센서를 구비하여, 상기 가속도 센서 데이터와 상기 걸음 정보 모두가 동일 시간대에서 걸음이 발생된 상태로 판별되면, 사용자가 걷고 있는지를 나타내는 걸음 인식 정보와 상기 걸음 인식 정보에 대한 시간 정보를 저장하는 스마트 폰을 포함하되;
    상기 스마트 폰은;
    상기 무선 통신망에 연결되어 상기 스마트 깔창으로부터 상기 걸음 정보를 받아들이고, 상기 스마트 깔창과의 연결 상태를 모니터링하는 무선 통신부와;
    상기 가속도 센서를 구비하는 센서부와;
    상기 스마트 폰에 설치되어, 상기 스마트 깔창의 상기 걸음 정보와, 상기 스마트 폰의 상기 가속도 센서 데이터를 실시간으로 수집하여 상기 가속도 센서 데이터와 상기 걸음 정보 모두가 동일 시간대에서 사용자의 걸음이 발생된 상태를 인지하도록 처리하는 걸음 인지 어플리케이션을 저장하는 저장부 및;
    상기 무선 통신부, 상기 센서부 및 상기 저장부를 제어하고, 상기 걸음 인지 어플리케이션을 처리되도록 제어하여 상기 걸음 인식 정보를 판별 및 획득하도록 제어하는 제어부를 포함하고;
    상기 걸음 인지 어플리케이션은;
    상기 가속도 센서 데이터를 실시간으로 수집하여 저장하는 가속도 센서 데이터 저장부와;
    상기 가속도 센서 데이터 저장부에 저장된 상기 가속도 센서 데이터를 실시간으로 수집하고, 상기 가속도 센서 데이터에 포함된 3 축 방향에 대한 가속도 센서 데이터들의 합값을 산출하고, 상기 합값이 걸음 인지를 위해 설정된 특정 임계값을 초과하고, 동시에 상기 합값을 2 차원 평면 좌표 상의 Y 축으로 하고, 시간값을 2 차원 평면 좌표 상의 X 축으로 한 평면 좌표 상에 표시된 파장값이 상기 임계값의 상한값 또는 하한값의 범위를 만족하는 특정 시간 사이에 있을 경우, 상기 가속도 센서 데이터를 걸음이 발생된 상태로 판단하고, 걸음이 발생된 상태를 나타내는 걸음 발생 데이터와 상기 걸음 발생 데이터에 대한 상기 시간 정보를 상기 가속도 센서 데이터 저장부에 저장시키는 가속도 센서 데이터 처리부와;
    상기 무선 통신망을 통하여 상기 스마트 깔창로부터 상기 걸음 정보를 실시간으로 받아들이는 스마트 깔창 정보 수신부와;
    상기 스마트 깔창 정보 수신부로 수신한 상기 걸음 정보를 받아서 저장하는 스마트 깔창 정보 저장부와;
    동일 시간대의 상기 스마트 폰의 상기 가속도 센서 데이터와 상기 스마트 깔창의 상기 걸음 정보를 확인하여, 상기 가속도 센서 데이터와 상기 걸음 정보 모두에서 걸음이 발생되었는지를 판별하는 걸음 인지 처리부 및;
    상기 걸음 인지 처리부에 의해 상기 가속도 센서 데이터와 상기 걸음 정보 모두에서 걸음이 발생되었음이 판별되면, 상기 걸음 인지 정보와 상기 걸음 인지 정보에 대한 상기 시간 정보를 저장하는 걸음 인지 정보 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 걸음 인지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스마트 깔창은;
    상기 압력 센서와;
    상기 무선 통신망에 연결되고, 상기 압력 센서로부터 측정된 상기 압력 데이터에 대응되는 상기 걸음 정보를 상기 무선 통신망을 통하여 상기 스마트 폰으로 전송하는 무선 통신 모듈과;
    상기 걸음 정보를 저장하는 걸음 정보 저장부 및;
    상기 압력 센서로부터 측정된 상기 압력 데이터를 받아서 상기 걸음 정보 저장부에 상기 걸음 정보로 저장하도록 제공하고, 상기 걸음 정보를 상기 스마트 폰으로 전송하도록 상기 무선 통신 모듈로 제공하는 걸음 정보 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 걸음 인지 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 걸음 인지 어플리케이션은;
    상기 가속도 센서 데이터와 상기 걸음 정보를 시간 동기화시켜서 동일한 시간 대에 상기 걸음 인지 정보를 판별하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 걸음 인지 시스템.
  6. 제 1 항, 제 2 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 걸음 인지 처리부는;
    상기 가속도 센서 데이터와 상기 걸음 정보 중 어느 하나에서 걸음 발생이 판별되지 않으면, 해당 데이터를 노이즈로 처리하는 것을 특징으로 하는 걸음 인지 시스템.
  7. 스마트 폰과 스마트 깔창을 포함하는 걸음 인지 시스템의 걸음 인지 방법에 있어서:
    상기 스마트 폰의 가속도 센서로부터 사용자의 걸음걸이에 따라 변화되는 가속도 센서 데이터를 실시간으로 측정하여 수집하는 단계와;
    상기 스마트 폰에서 상기 가속도 센서 데이터에 포함된 3 축 방향의 가속도 센서 데이터들 각각의 절대값들을 합산하여 합값을 산출하는 단계와;
    상기 스마트 폰에서 상기 합값이 걸음 인지를 위해 설정된 특정 임계값을 초과하고, 동시에 상기 합값을 2 차원 평면 좌표 상의 Y 축으로 하고, 시간값을 2 차원 평면 좌표 상의 X 축으로 한 평면 좌표 상에 표시된 파장값이 상기 임계값의 상한값 또는 하한값의 범위를 만족하는 특정 시간 사이에 있으면, 걸음이 발생되었음을 판별하는 단계와;
    상기 가속도 센서 데이터로부터 걸음이 발생되었음을 나타내는 걸음 발생 데이터와, 걸음이 발생된 시간 정보를 저장하는 단계와;
    상기 스마트 폰이 상기 스마트 깔창의 압력 센서로부터 측정된 압력 데이터에 대응하여 걸음이 발생되었음을 나타내는 걸음 정보를 수신하고, 수신된 상기 걸음 정보와 상기 가속도 센서 데이터를 시간 동기화시켜서 저장하는 단계와;
    상기 스마트 폰의 상기 걸음 발생 데이터와 동일 시간 정보의 상기 스마트 깔창의 상기 걸음 정보로부터 걸음이 발생되었음을 확인하는 단계와;
    상기 걸음 발생 데이터와 상기 걸음 정보 모두에서 걸음이 발생되었는지를 판별하는 단계 및;
    판별 결과, 상기 걸음 발생 데이터와 상기 걸음 정보 모두에서 걸음이 발생되었으면, 사용자가 걷고 있는지를 나타내는 걸음 인지 정보를 시간 정보와 함께 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 걸음 인지 시스템의 걸음 인지 방법.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 걸음 인지 방법은;
    판별 결과, 상기 걸음 발생 데이터와 상기 걸음 정보 중 어느 하나에서 걸음이 발생되지 않았으면, 해당 데이터를 노이즈로 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 걸음 인지 시스템의 걸음 인지 방법.
  10. 제 7 항 또는 제 9 항에 기재된 상기 걸음 인지 시스템의 상기 걸음 인지 방법을 처리하는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램이 기록된 저장 매체.
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