KR101827522B1 - Apparatus and method for measuring heart rate through non-contact - Google Patents

Apparatus and method for measuring heart rate through non-contact Download PDF

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Abstract

본 발명은 비접촉 심박 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 주파수 분석과 시간 분석을 융합한 비접촉 심박 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명에 따르면, 일정 주기로 초광대역 펄스 신호를 생성하여 전송하고, 인체에서 반사된 초광대역 펄스 신호를 수신하여 원시 데이터를 생성하여 출력하는 초광대역 레이더 모듈; 및 상기 초광대역 레이더 모듈에서 출력되는 원시 데이터를 누적하여 인체 가슴 위치의 원신호를 취득하며, 상기 원신호에서 심박 신호를 취득한 후에 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 간격을 산출하여 최종 심박 간격을 산출하는 심박 측정 모듈을 포함하는 비접촉 심박 측정 장치 및 그 방법을 제공하여 정확한 심박 측정이 가능하다.The present invention relates to a non-contact heart rate measuring apparatus and a method thereof.
Particularly, the present invention relates to a non-contact heart rate measuring apparatus and a method thereof that combine frequency analysis and time analysis.
According to another aspect of the present invention, there is provided an ultrawideband radar module for generating and transmitting ultrawideband pulse signals at regular intervals, receiving ultra-wideband pulse signals reflected from a human body to generate and output raw data, And acquiring a heartbeat signal in the original signal, calculating a frequency-domain-based heartbeat interval and a time-domain-based heartbeat interval by accumulating raw data output from the ultra-wideband radar module to acquire an original signal of a human body- A heartbeat measuring module for calculating a heartbeat-measuring module, and a non-contact heartbeat measuring device including the heartbeat-measuring module for calculating a heartbeat-measuring module.

Figure R1020160088752
Figure R1020160088752

Description

비접촉 심박 측정 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING HEART RATE THROUGH NON-CONTACT}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING HEART RATE THROUGH NON-CONTACT [0002]

본 발명은 비접촉 심박 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a non-contact heart rate measuring apparatus and a method thereof.

특히, 본 발명은 주파수 분석과 시간 분석을 융합한 비접촉 심박 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.Particularly, the present invention relates to a non-contact heart rate measuring apparatus and a method thereof that combine frequency analysis and time analysis.

혈류 신호는 의학적인 진단을 위한 기본적인 생체 신호 중의 하나이다. 혈류 관련 신호를 측정하기 위한 종래 기술로는 광학적 방식, 압력 방식, 초음파 방식 등이 소개되어 있으나, 대부분 그 목적을 의학적 활용에 두어, 구현이 복잡해지고 의료 이외의 목적으로의 일반인의 접근이 어렵다. Blood flow signal is one of the basic bio signals for medical diagnosis. Conventional techniques for measuring blood flow related signals have introduced optical methods, pressure methods, and ultrasound methods. However, most of them have been used for medical purposes, and their implementation has become complicated, making it difficult for the general public to approach for purposes other than medical care.

이에 반해, 간단하게 혈류 변화만을 감지하여 측정할 수 있고, 일반인이 쉽게 활용할 수 있는 생체 신호로 심박수와 심박 간격이 있다.On the other hand, there is a heart rate and a heart rate interval as a bio signal which can be measured simply by detecting changes in blood flow and easily utilized by the general public.

심박수는 심장이 뛰는 횟수로, 보통 1분간 심장이 뛰는 횟수인 분당 심박수를 줄여서 심박수라고 지칭하며, 심박 간격은 심장이 뛰는 시간 간격을 말한다. Heart rate is the number of times the heart beats, usually called the heart rate by decreasing the heart rate per minute, which is the number of times the heart beats for one minute, and the heart rate interval is the time interval during which the heart runs.

이와 같은 심박수 측정이나 심박 간격 측정은 스트레스, 체력, 심혈관계 등을 진단하는데 기초가 되는 가장 중요한 건강 정보로 여겨지고 있다.Such heart rate measurement and heart rate measurement are considered to be the most important health information that is the basis for diagnosing stress, physical strength, cardiovascular, etc.

이러한 이유로 인해 병원이나 클리닉센터 등에서는 환자의 기초 건강상태를 파악하기 위해 심박수 측정을 기본적으로 실시하고 있다.For this reason, the hospital or clinic center basically performs heart rate measurement to determine the basic health status of the patient.

종래에는 상의를 탈의한 후 가슴에 스트랩을 착용하고 스트랩에 구비된 심박수 측정센서를 가슴부위에 부착하여 심박수를 측정하는 방식이 일반화되어 있었다.Conventionally, a method of measuring a heart rate by attaching a strap to a chest and attaching a heart rate measuring sensor provided on the strap to a chest area has been generalized.

그러나, 이러한 종래의 심박수 측정방식은 피검자가 상의를 탈의하여야 하므로 특히 여성들의 입장에서는 심리적 부담이 가중될 뿐만 아니라, 상기 스트랩이 가슴을 압박하기 때문에 착용감도 불량하여 심박수 측정에 있어서 여러 가지 불편한 점들이 있다.However, since the conventional method of measuring the heart rate requires the wearer to remove the topsheet, not only the psychological burden is increased in the case of women, but the strap presses the chest, have.

최근에는 이러한 불편함이 개선되도록 LED와 광 검출기를 이용하여 심장 박동과 관련되는 혈류량 신호를 검출하는 것으로 간단한 센서모듈을 신체의 일부분, 예를 들면, 손가락, 귀에 접촉하여 접촉점을 통해 혈류량 정보를 추출하는 광 혈류량 측정기(Photo Plethysmo Graphy; PPG)를 이용한 심박수 측정 장치가 널리 사용되고 있기는 하나, 이러한 광 혈류량 측정기는 약간의 움직임에도 큰 진폭의 동잡음을 야기하며, 이러한 동잡음은 혈류량 신호를 검출하는 과정에서 사용자의 몸 떨림과 작은 움직임 등에 의해 발생하는 노이즈 신호로서, 정확한 심혈관계의 정보를 얻기 위해서는 평상 시와 부하 시(운동 중)의 심박수를 모두 측정하여야 하는 점을In recent years, by detecting the blood flow signal related to the heartbeat by using the LED and the photodetector so as to improve the inconvenience, a simple sensor module is contacted with a part of the body, for example, a finger or an ear to extract blood flow information through the contact point Although a heart rate measuring apparatus using a photopheresis apparatus (Photo Plethysmo Graphy) is widely used, such a photodynamic blood flow measuring apparatus causes a large amplitude motion noise even in a slight motion, and this motion noise is a process of detecting a blood flow signal In order to obtain accurate cardiovascular information, it is necessary to measure both the heart rate during normal operation and the time during exercise (during exercise) as a noise signal generated by the user's body tremor and small movement

감안할 때, 정확한 심박수를 측정하기에는 적합하지 않다.Given that, it is not suitable for measuring accurate heart rate.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래 기술로 한국공개특허 제2004-0027577호(발명의 명칭: 심장박동 무선 감지 시스템 및 그 방법)는 특정 주파수의 신호를 생성하는 발진기; 상기 발진기에서 생성된 신호의 전력을 분배하는 전력 분배기; 상기 전력 분배기에서 출력된 제1 신호를 환자의 흉부를 향해 방사하는 송신 안테나; 상기 환자의 흉부의 움직임에 의해 주파수가 천이되고 반사되어 돌아오는 신호를 수신하는 수신 안테나; 상기 수신 안테나를 통하여 수신된 RF 신호와 상기 전력 분배기에서 출력된 제2 신호의 주파수 성분을 합성하는 혼합기; 및 상기 혼합기에서 합성된 신호를 필터링하고 모니터에 표시되도록 디지털 신호로 변환하여 출력하는 베이스밴드부를 포함하는 심장박동 무선 감지 시스템을 제안하고 있다.In order to solve such a problem, Korean Patent Laid-Open No. 2004-0027577 (entitled " heartbeat wireless sensing system and method thereof ") discloses an oscillator for generating a signal of a specific frequency; A power divider for dividing power of a signal generated by the oscillator; A transmitting antenna for radiating the first signal output from the power divider toward a patient's chest; A receiving antenna for receiving a signal that the frequency is transited and reflected by movement of the patient's chest; A mixer for combining a frequency component of an RF signal received through the receive antenna with a frequency component of a second signal output from the power divider; And a base band unit for filtering the signal synthesized in the mixer and converting the signal into a digital signal to be displayed on a monitor and outputting the digital signal.

하지만, 이와 같은 종래 기술은 심박 신호의 작은 크기에 의한 노이즈 영향과, 호흡 주파수와 호흡 주파수의 체배 성분에 의한 외란 그리고 측정자 신체의 아주 작은 움직임으로 인한 외란 등으로 정확한 측정이 어렵다는 문제점이 있었다.However, such a conventional technique has a problem that accurate measurement is difficult due to noise due to a small size of a heartbeat signal, disturbance due to a breathing frequency and a multiplying component of a breathing frequency, and disturbance due to a very small movement of the body of a measurer.

즉, UWB 레이더를 이용해 호흡 신호를 측정하는 것은 호흡 시의 폐의 움직임에 따른 가슴의 움직임을 측정하는 것이고 심박 신호를 측정하는 것은 심장 박동 시에 심장의 움직임에 따른 가슴의 움직임을 측정하는 것이다. That is, measuring the respiratory signal using a UWB radar measures the movement of the chest according to the movement of the lung during respiration and measuring the heart rate signal measures the movement of the chest according to the movement of the heart during the heart beating.

이때, 호흡의 경우, 사람마다 차이는 있지만 대략 2 mm에서 10 mm 정도 가슴이 움직이고 심박의 경우 1mm 이하로 움직인다. 그래서 측정되는 신호의 크기도 심박 신호가 호흡 신호에 비해 10분 1 이하이다. 이런 작은 크기는 호흡과 같은 큰 신호와 노이즈가 심한 상황에서 심박 신호를 감지하기 힘들게 한다.At this time, in the case of respiration, the chest moves about 2 mm to 10 mm though it differs from person to person, and in the case of heartbeat, it moves to less than 1 mm. Therefore, the size of the measured signal is less than 1/10 of the respiratory signal in the heartbeat signal. This small size makes it difficult to detect heartbeat signals in the presence of large signals such as respiration and severe noise.

또한, 호흡 신호는 심박 신호보다 10배 이상이 크다. 그래서 심박 신호는 호흡 신호에 많은 영향을 받는다. 호흡 신호와 심박 신호가 동시에 존재하는 레이더의 원본 신호에서, 호흡 신호를 완벽하게 제거할 수 없기 때문에 호흡 주파수 성분과 이들의 체배 성분이 표시가 된다. 체배 주파수의 신호가 더 큰 경우, 심박 신호의 주파수를 잘못 탐지할 수 있다.In addition, the respiration signal is more than ten times greater than the heartbeat signal. Therefore, the heartbeat signal is greatly affected by the respiratory signal. In the original signal of the radar where the breathing signal and the heartbeat signal are simultaneously present, the breathing frequency component and the multiplication component thereof are indicated because the breathing signal can not be completely removed. If the signal of the multiplication frequency is larger, the frequency of the heartbeat signal can be erroneously detected.

다음으로, 측정자의 움직이지 않은 상태에서 생체 신호를 취득하더라도 1mm 정도의 아주 작게 움직일 수 있다. 이런 경우 신호가 전체적으로 움직이게 된다. Next, even if the biological signal is obtained in the state where the measurer is not moving, it can be moved very small by about 1 mm. In this case, the signal will move as a whole.

아주 천천히 움직이는 경우이지만 짧은 시간에 1mm 정도 움직이는 경우에도, 생체 신호에 큰 노이즈가 될 수 있다.Even if it moves very slowly, even if it moves about 1mm in a short time, it may be a big noise in the biological signal.

한국공개특허 제2010-0062736호Korea Patent Publication No. 2010-0062736 한국공개특허 제2011-0043993호Korea Patent Publication No. 2011-0043993

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 주파수 분석과 시간 분석을 융합한 비접촉 심박 측정 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a non-contact heart rate measuring device and a method thereof that combine frequency analysis and time analysis to solve the above problems.

본 발명의 일 측면은 일정 주기로 초광대역 펄스 신호를 생성하여 전송하고, 인체에서 반사된 초광대역 펄스 신호를 수신하여 원시 데이터를 생성하여 출력하는 초광대역 레이더 모듈; 및 상기 초광대역 레이더 모듈에서 출력되는 원시 데이터를 누적하여 인체 가슴 위치의 원신호를 취득하며, 상기 원신호에서 심박 신호를 취득한 후에 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 간격을 산출하여 최종 심박 간격을 산출하는 심박 측정 모듈을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an ultrawideband radar module for generating and transmitting ultrawideband pulse signals at regular intervals, receiving ultra-wideband pulse signals reflected from a human body to generate raw data, and outputting the generated raw data; And acquiring a heartbeat signal in the original signal, calculating a frequency-domain-based heartbeat interval and a time-domain-based heartbeat interval by accumulating raw data output from the ultra-wideband radar module to acquire an original signal of a human body- And a heart rate measurement module for calculating a heart rate.

또한, 본 발명의 일 측면의 상기 심박 측정 모듈은 상기 원시 데이터에서 인체 위치를 파악하며, 파악된 인체 위치의 원시 데이터를 시간에 따라 누적하여 출력하는 인체 감지부; 상기 인체 감지부에서 누적하여 출력되는 원시 데이터에서 인체 가슴 위치의신호를 원신호로 취득하여 출력하는 원신호 취득부; 상기 원신호에서 호흡 신호를 취득하는 호흡 신호 산출부; 및 상기 원신호에서 상기 호흡 신호를 감산하여 심박 신호를 취득하고, 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 간격을 산출하여 최종 심박 간격을 산출하는 심박 신호 산출부를 포함한다.Further, the heartbeat measurement module according to one aspect of the present invention includes a human body sensing unit for grasping a human body position in the raw data, accumulating raw data of the detected human body position in time, and outputting the accumulated raw data; An original signal acquisition unit for acquiring a signal of a human body chest position as a raw signal from the raw data accumulated in the human body sensing unit and outputting the raw signal; A respiration signal calculation unit for acquiring a respiration signal from the original signal; And a heartbeat signal calculator for calculating a final heartbeat interval by calculating a frequency domain-based heartbeat interval and a time domain based heartbeat interval by subtracting the respiration signal from the original signal to obtain a heartbeat signal.

또한, 본 발명의 일 측면의 상기 심박 측정 모듈은 상기 원시 데이터를 전처리하여 상기 인체 감지부로 출력하는 전처리부를 더 포함한다.In addition, the heartbeat measurement module according to an aspect of the present invention further includes a preprocessor for preprocessing the raw data and outputting the processed data to the human body sensor.

또한, 본 발명의 일 측면의 상기 인체 감지부는 원시 데이터에서 거리와 신호 크기를 이용하여 인체를 감지하고 감지된 인체 위치를 파악하며, 해당 인체 근처의 원시 데이터를 시간 진행에 따라 누적하여 출력하는 것을 특징으로 한다.In addition, the human body detecting unit of the present invention detects the human body using the distance and the signal size in the raw data, grasps the detected human body position, and accumulates and outputs the raw data in the vicinity of the human body .

또한, 본 발명의 일 측면의 상기 심박 신호 산출부는 상기 원신호에서 호흡 신호를 감산하여 심박 신호를 취득하는 심박 신호 취득기; 상기 심박 신호를 고속 퓨리에 변환하여 심박 주파수를 획득하고 이를 이용하여 주파수 도메인 기반 심박 간격을 산출하는 주파수 분석기; 상기 원신호에서 심박 신호 구간을 선택하여 심박간 시간 간격을 구하여 시간 도메인 기반 심박 간격을 산출하는 시계열 분석기; 상기 주파수 도메인 기반 심박 간격과 상기 시간 도메인 기반 심박 간격을 이용하여 최종 심박 간격을 산출하여 출력하는 융합기; 및 상기 최종 심박 간격을 이용하여 소실된 심박 신호를 복원하여 출력하는 소실 신호 복원기를 포함한다.The heartbeat signal calculating unit may further include a heartbeat signal acquiring unit that acquires a heartbeat signal by subtracting a respiration signal from the original signal; A frequency analyzer for performing fast Fourier transform on the heartbeat signal to obtain a heartbeat frequency and calculating a frequency domain based heartbeat interval using the heartbeat frequency; A time-series analyzer for calculating a time-domain-based heartbeat interval by selecting a heartbeat signal interval in the original signal and calculating a time interval between heartbeats; A fusion unit for calculating and outputting a final heartbeat interval using the frequency domain based heartbeat interval and the time domain based heartbeat interval; And a lost signal restorer for recovering and outputting the lost heartbeat signal using the final heartbeat interval.

또한, 본 발명의 일 측면의 상기 시계열 분석기는 상기 원신호에서 호흡이 없는 구간을 심박 신호 구간으로 선택하여 선택된 구간에서 심박 신호간의 다수의 시간 간격을 구한 후에, 일정 개수의 구간에 걸쳐 일정 비율 이상으로 합치율이 충족되면 그 심박간 시간 간격을 시간 도메인 심박 간격으로 채택하는 것을 특징으로 한다.In addition, the time-series analyzer of the present invention selects a period without respiration in the original signal as a heartbeat signal period, obtains a plurality of time intervals between heartbeat signals in a selected period, The time interval between the heartbeats is adopted as the time domain heartbeat interval.

또한, 본 발명의 일 측면의 상기 융합기는 상기 주파수 도메인 기반 심박 간격과 상기 시간 도메인 기반 심박 간격의 차이를 구하여, 그 차이가 일정 크기 이상이 되면 상기 주파수 도메인 기반 심박 간격과 상기 시간 도메인 기반 심박 간격에서 작은 신호를 최종 심박 간격으로 선택하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, the fusers may be configured to determine a difference between the frequency-domain-based heartbeat interval and the time-domain-based heartbeat interval, and if the difference is greater than a predetermined magnitude, A small signal is selected as the final heartbeat interval.

또한, 본 발명의 일 측면의 상기 융합기는 상기 주파수 도메인 기반 심박 간격과 상기 시간 도메인 기반 심박 간격의 차이가 일정 크기 이하가 되면 상기 주파수 도메인 기반 심박 간격과 상기 시간 도메인 기반 심박 간격의 각각에 대하여 실제 심박 간격과의 차이를 연속적으로 누적하여 누적된 차이값이 작은 신호를 최종 심박 간격으로 선택하는 것을 특징으로 한다.In addition, the fusers of one aspect of the present invention may further include a frequency-domain-based heartbeat interval and a time-domain-based heartbeat interval when the difference between the frequency-domain-based heartbeat interval and the time- And the heartbeat interval is continuously accumulated to select a signal having a small accumulated difference value as a final heartbeat interval.

또한, 본 발명의 일 측면은 상기 심박 측정 모듈에서 산출한 심박 간격을 외부로 전송하는 통신부; 상기 심박 측정 모듈에서 산출한 심박 간격에 따른 심박수를 표시하는 표시부; 상기 심박 측정 모듈에서 산출한 심박 간격과 그에 따른 심박수를 저장하는 저장부; 및 상기 통신부, 표시부 및 저장부를 제어하는 제어부를 더 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a heart rate monitor comprising: a communication unit for transmitting a heart rate interval calculated by the heart rate measurement module to the outside; A display unit for displaying a heart rate corresponding to a heart rate interval calculated by the heart rate measurement module; A storage unit for storing heartbeat intervals calculated by the heartbeat measurement module and corresponding heartbeats; And a control unit for controlling the communication unit, the display unit, and the storage unit.

한편, 본 발명의 다른 측면은 (A) 초광대역 레이더 모듈이 일정 주기로 초광대역 펄스 신호를 생성하여 전송하고, 인체에서 반사된 초광대역 펄스 신호를 수신하여 원시 데이터를 생성하여 출력하는 단계; 및 (B) 심박 측정 모듈이 상기 초광대역 레이더 모듈에서 출력되는 원시 데이터를 누적하여 인체 가슴 위치의 원신호를 취득하며, 상기 원신호에서 심박 신호를 취득한 후에 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 간격을 산출하여 최종 심박 간격을 산출하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling an ultrawideband radar module, the method comprising: (A) generating and transmitting an ultrawideband pulse signal at a constant period, receiving ultrasound pulse signals reflected from the human body to generate and output raw data; And (B) a heart rate measurement module for accumulating the raw data output from the UWB radar module to obtain a raw signal of a human breast position, and acquiring a heart beat signal from the original signal, And calculating a final heartbeat interval by calculating an interval.

또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 (B) 단계는 (B-1) 상기 심박 측정 모듈이 상기 원시 데이터에서 인체 위치를 파악하며, 파악된 인체 위치의 원시 데이터를 시간에 따라 누적하여 출력하는 단계; (B-2) 상기 심박 측정 모듈이 누적하여 출력되는 원시 데이터에서 인체 가슴 위치의 신호를 원신호로 취득하여 출력하는 단계; (B-3) 상기 심박 측정 모듈이 상기 원신호에서 호흡 신호를 취득하는 단계; 및 (B-4) 상기 심박 측정 모듈이 상기 원신호에서 상기 호흡 신호를 감산하여 심박 신호를 취득하고, 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 간격을 산출하여 최종 심박 간격을 산출하는 단계를 포함한다.In another aspect of the present invention, the step (B) comprises the steps of: (B-1) determining the position of the human body in the raw data by the heartbeat measurement module, accumulating the raw data of the detected human body position in time, ; (B-2) acquiring and outputting a signal of a human body chest position as a raw signal from raw data accumulated by the heartbeat measuring module; (B-3) the heartbeat measurement module acquiring a respiration signal from the original signal; And (B-4) the heartbeat measurement module subtracts the respiration signal from the original signal to obtain a heartbeat signal, and calculating a frequency-domain-based heartbeat interval and a time-domain-based heartbeat interval to calculate a final heartbeat interval do.

또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 (B-4) 단계는 상기 심박 측정 모듈이 상기 원신호에서 호흡 신호를 감산하여 심박 신호를 취득하는 단계; 상기 심박 측정 모듈이 상기 심박 신호를 고속 퓨리에 변환하여 심박 주파수를 획득하고 이를 이용하여 주파수 도메인 기반 심박 간격을 산출하는 단계; 상기 심박 측정 모듈이 상기 원신호에서 심박 신호 구간을 선택하여 심박간 시간 간격을 구하여 시간 도메인 기반 심박 간격을 산출하는 단계; 상기 심박 측정 모듈이 상기 주파수 도메인 기반 심박 간격과 상기 시간 도메인 기반 심박 간격을 이용하여 최종 심박 간격을 산출하여 출력하는 단계; 및 상기 심박 측정 모듈이 상기 최종 심박 간격을 이용하여 소실된 심박 신호를 복원하여 출력하는 단계를 포함한다.In another aspect of the present invention, in the step (B-4), the heartbeat measurement module subtracts a breathing signal from the original signal to obtain a heartbeat signal; Wherein the heartbeat measurement module performs a fast Fourier transform on the heartbeat signal to obtain a heartbeat frequency and calculates a frequency domain based heartbeat interval using the heartbeat frequency module; Calculating a time-domain heartbeat interval by selecting a heartbeat signal interval from the original signal and calculating a time interval between heartbeats; Calculating and outputting a final heartbeat interval using the frequency domain based heartbeat interval and the time domain based heartbeat interval; And a step of the heartbeat measurement module recovering and outputting the lost heartbeat signal using the final heartbeat interval.

또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 시간 도메인 기반 심박 간격을 산출하는 단계는 상기 원신호에서 호흡이 없는 구간을 심박 신호 구간으로 선택하여 선택된 구간에서 심박 신호간의 다수의 시간 간격을 구한 후에, 일정 개수의 구간에 걸쳐 일정 비율 이상으로 합치율이 충족되면 그 심박간 시간 간격을 시간 도메인 심박 간격으로 채택하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, in the step of calculating the time-domain-based heartbeat interval, a plurality of time intervals between heartbeat signals are selected in a selected section as a heartbeat signal section without respiration in the original signal, The time interval between the heartbeats is adopted as the time domain heartbeat interval.

또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 최종 심박 간격을 산출하는 단계는 상기 주파수 도메인 기반 심박 간격과 상기 시간 도메인 기반 심박 간격의 차이를 구하여, 그 차이가 일정 크기 이상이 되면 상기 주파수 도메인 기반 심박 간격과 상기 시간 도메인 기반 심박 간격에서 작은 신호를 최종 심박 간격으로 선택하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, the step of calculating the final heartbeat interval may include calculating a difference between the frequency domain-based heartbeat interval and the time domain based heartbeat interval, and if the difference is greater than a predetermined value, And selecting a small signal in the time domain based heartbeat interval as a final heartbeat interval.

또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 최종 심박 간격을 산출하는 단계는 상기 주파수 도메인 기반 심박 간격과 상기 시간 도메인 기반 심박 간격의 차이가 일정 크기 이하가 되면 상기 주파수 도메인 기반 심박 간격과 상기 시간 도메인 기반 심박 간격의 각각에 대하여 실제 심박 간격과의 차이를 연속적으로 누적하여 누적된 차이값이 작은 신호를 최종 심박 간격으로 선택하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, the step of calculating the final heartbeat interval may include calculating the frequency-domain-based heartbeat interval and the time-domain-based heartbeat interval when the difference between the frequency- The difference between the actual heartbeat interval and the actual heartbeat interval is continuously accumulated for each of the intervals, and a signal having a small accumulated difference value is selected as the final heartbeat interval.

또한, 본 발명의 다른 측면은 (C) 통신부가 상기 심박 측정 모듈에서 산출한 심박 간격을 외부로 전송하는 단계; 및 (D) 표시부가 상기 심박 측정 모듈에서 산출한 심박 간격에 따른 심박수를 표시하는 단계를 더 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a heart rate monitor, comprising the steps of: (C) transmitting a heart rate interval calculated by the heart rate measurement module to the outside; And (D) displaying the heart rate according to the heart rate interval calculated by the heart rate measurement module.

본 발명에 따르면, 시계열 분석과 주파수 분석을 통해 얻은 두 심박간 시간 간격을 이용해 좀더 정확한 심박수와 심박 간격을 구할 수 있다.According to the present invention, more accurate heart rate and heart rate intervals can be obtained using the time intervals between two heart rates obtained through time series analysis and frequency analysis.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비접촉 심박 측정 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1 의 초광대역 레이더 모듈이 생성하는 초광대역 펄스 신호의 일예시도이다.
도 3은 도 1의 초광대역 레이더 모듈에서 출력하는 원시 데이터의 일예시도이다.
도 4는 도 3에서 신호 전처리를 통하여 노이즈가 제거된 신호를 나타내는 예시도이다.
도 5는 도 1의 인체 감지부가 인체 근처의 원시 데이터를 시간 진행에 따라 누적하여 저장하는 상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 저장되는 신호의 부분 확대도이다.
도 7은 도 1의 호흡 신호 산출부가 산출한 호흡 신호의 일예시도이다.
도 8은 도 1의 심박 신호 산출부의 상세 구성도이다.
도 9는 도 8의 심박 신호 취득기가 취득한 심박 신호의 일예시도이다.
도 10은 도 8의 주파수 분석기에 의해 고속 퓨리에 변환된 신호를 나타내는 일예시도이다.
도 11은 도 9의 시계열 분석기가 시계열 분석을 위해 선택 구간을 보여주는 도면이다.
도 12는 도 9의 소실 신호 복원기가 소실 신호를 복원한 일예시도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 비접촉 심박 측정 방법의 흐름도이다.
도 14는 도 13의 최종 심박 간격 산출 과정과 소실 심박 신호 복원 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a configuration diagram of a non-contact heart rate measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an ultrawideband pulse signal generated by the UWB radar module of FIG. 1. Referring to FIG.
3 is a diagram illustrating an example of raw data output from the UWB radar module of FIG.
FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating a noise-canceled signal through the signal preprocessing in FIG.
FIG. 5 is a view showing a state in which the human body detection unit of FIG. 1 accumulates and stores raw data near a human body according to time progression.
6 is a partial magnified view of the stored signal of FIG.
FIG. 7 is an exemplary view of a respiration signal calculated by the respiration signal calculation unit of FIG. 1; FIG.
8 is a detailed configuration diagram of the heart rate signal calculation unit of FIG.
9 is an example of a heartbeat signal obtained by the heartbeat signal acquirer of FIG.
10 is an exemplary view showing a fast Fourier transformed signal by the frequency analyzer of FIG.
11 is a diagram showing a selection period for time series analysis by the time series analyzer of FIG.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example in which a lost signal restorer of FIG. 9 restores a lost signal. FIG.
13 is a flowchart of a non-contact heartbeat measuring method according to an embodiment of the present invention.
14 is a flowchart for explaining a final heartbeat interval calculating process and a lost heartbeat signal restoring process of FIG.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings.

먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.First, the terminology used in the present application is used only to describe a specific embodiment, and is not intended to limit the present invention, and the singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. Also, in this application, the terms "comprise", "having", and the like are intended to specify that there are stated features, integers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비접촉 심박 측정 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a non-contact heart rate measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비접촉 심박 측정 장치는 초광대역 레이더 모듈(100), 심박 측정 모듈(200), 통신부(300), 표시부(400), 저장부(500) 및 제어부(600)를 포함한다.1 is a block diagram of a non-contact heart rate measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. The non-contact heart rate measuring apparatus includes an ultrawideband radar module 100, a heart rate measuring module 200, a communication unit 300, a display unit 400, a storage unit 500, ).

그리고, 심박 측정 모듈(200)은 전처리부(210), 인체 감지부(220), 원신호 취득부(230), 호흡신호 산출부(240) 및 심박 신호 산출부(250)를 포함하고 있다.The heartbeat measurement module 200 includes a preprocessing unit 210, a human body sensing unit 220, an original signal acquisition unit 230, a respiration signal calculation unit 240, and a heartbeat signal calculation unit 250.

상기 초광대역 레이더 모듈(100)은 펄스 생성기, 송신 안테나, 수신 안테나, 시간 지연기, 샘플러, 전증폭기 및 마이크로컨트롤러를 포함하고 있다.The UWB radar module 100 includes a pulse generator, a transmit antenna, a receive antenna, a time delay, a sampler, a preamplifier, and a microcontroller.

이와 같은 초광대역 레이더 모듈(100)은 마이크로컨트롤러에서 신호를 받아 펄스 생성기에서 초광대역 펄스 신호를 생성해 송신 안테나를 통해 전송한다.The UWB radar module 100 receives a signal from the microcontroller, generates a UWB pulse signal from the pulse generator, and transmits the UWB pulse signal through a transmission antenna.

본 발명에서 초광대역 레이더 모듈(100)이 생성하는 초광대역 펄스 신호의 일예가 도 2에 도시되어 있으며, 90 내지 150Hz로 초광대역 펄스 신호를 생성하여 전송한다.An example of the UWB pulse signal generated by the UWB radar module 100 is shown in FIG. 2. The UWB pulse signal is generated at 90 to 150 Hz.

그리고, 초광대역 레이더 모듈(100)은 수신 안테나를 통하여 인체에서 반사된 신호를 수신하고, 전증폭기에서 수신된 신호를 증폭하고, 지연기에서 지연된 시간후에 수신된 신호에 대하여 샘플러에서 샘플링을 수행하여 원시 데이터를 생성하여 출력한다.The UWB radar module 100 receives the signal reflected from the human body through the receiving antenna, amplifies the signal received from the preamplifier, and samples the received signal after the delay time in the delay unit by the sampler And generates and outputs raw data.

이때, 초광대역 레이더 모듈(100)에서 출력되는 원시 데이터가 도 3에 도시되어 있는데, X축은 시간을 나타내고(단위는 ps), Y축은 신호의 크기(단위는 전압의 단위인 V)를 나타낸다. 3, the raw data output from the UWB radar module 100 is shown in FIG. 3, where the X axis represents time (unit: ps) and the Y axis represents the size of the signal (unit is V, the unit of voltage).

여기에서, 초광대역 레이더 모듈(100)이 초광대역 펄스 신호가 50cm를 진행한 후에 수신신호를 샘플링 처리하도록 시간 지연을 설정하고 있기 때문에 시간상 시작점(도 3에서 0)은 거리상 50cm로 볼 수 있으며, 샘플 횟수가 거리로 1m 당 256회 수행되도록 하고 있어 512 샘플 횟수는 2m의 거리를 나타내는 것으로 볼 수 있다.Here, since the time delay is set so that the UWB radar module 100 processes the received signal after the UWB pulse signal travels 50 cm, the time starting point (0 in FIG. 3) can be seen as 50 cm in the distance, The number of samples is 256 times per 1m, so the number of 512 samples is 2m.

다음으로, 심박 측정 모듈(200)은 원시 데이터에서 인체 위치를 파악하며, 파악된 인체 위치의 원시 데이터를 시간에 따라 누적하여 인체 위치에서 누적된 원시 데이터(원신호)를 이용하여 주파수 도메인 심박 신호와 시간 도메인 심박 신호를 구하여 이중 하나를 최종 심박 신호로 한다.Next, the heartbeat measurement module 200 grasps the position of the human body in the raw data, accumulates the raw data of the detected human body position with respect to time, and outputs the frequency domain heartbeat signal (original signal) And a time domain heartbeat signal, and one of them is used as a final heartbeat signal.

이러한 심박 측정 모듈(200)은 원시 데이터에서 거리와 신호 크기를 이용하여 인체를 감지하고 감지된 인체 위치를 파악하며, 해당 인체 근처의 원시 데이터를 시간 진행에 따라 누적하며, 거리를 기준으로 최대값을 원신호로 선택하고, 선택된 원신호에서 호흡신호를 산출하여 호흡수를 구하고, 심박 신호를 산출하여 주파수 도메인 심박 간격과 시간 도메인 심박 간격을 구하여 이중에서 하나를 최종 심박 간격으로 한다.The heartbeat measurement module 200 detects the human body using the distance and the signal size from the raw data, grasps the detected human body position, accumulates the raw data near the human body according to the time progression, The heart rate signal is calculated to obtain the frequency domain heart rate interval and the time domain heart rate interval, and one of them is set as the final heart rate interval.

또한, 심박 측정 모듈(200)은 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 간격으로부터 어느 하나를 선택하여 최종 심박 간격으로 한 후에 탄력 매칭(Elastic Matching) 기법을 적용하여 소실된 심박 신호를 복원하여 출력한다.In addition, the heartbeat measurement module 200 selects one of the frequency domain-based heartbeat interval and the time-domain-based heartbeat interval to obtain a final heartbeat interval, and then applies an elastic matching method to restore the lost heartbeat signal to output do.

이와 같은 심박 측정 모듈(200)에 있어서, 전처리부(210)는 초광대역 레이더 모듈(100)에서 출력되는 원시 데이터를 전처리하여 노이즈를 제거한다.In the heart rate measurement module 200, the preprocessor 210 prepares the raw data output from the UWB radar module 100 to remove noise.

상기 초광대역 레이더 모듈(100)에서 출력되는 신호에는 전원 노이즈, 열 노이즈 등을 많이 포함하고 있어 전처리부(200)는 5~10GHz 대역을 갖는 대역통과필터를 사용하여 노이즈를 제거하며, 이때 생성된 신호가 도 4에 도시되어 있다.Since the signal output from the UWB radar module 100 includes power source noise and thermal noise, the preprocessor 200 removes noise using a band pass filter having a band of 5 to 10 GHz, The signal is shown in FIG.

그리고, 심박 측정 모듈(200)에서 인체 감지부(220)는 전처리가 수행된 원시 데이터에 대하여 노이즈가 제거된 상태에서 거리와 신호 크기에 근거하여 인체를 감지하고 감지된 인체의 위치를 파악한다.In the heartbeat measurement module 200, the human body sensing unit 220 senses the human body based on the distance and the signal size in a state where the noise is removed from the raw data subjected to the preprocessing, and grasps the position of the human body.

즉, 위에서 설명한 바와 같이 256 샘플 횟수가 1m 정도를 나타내고 512 샘플 횟수가 2m 정도를 나타내는 바, 인체 감지부(220)는 200 샘플 횟수와 400 샘플 횟수 사이에 일정 크기 이상의 신호가 검출되면 해당 거리에 인체가 존재하는 것으로 판단하며 가장 큰 신호가 검출되는 위치에 인체가 위치하는 것으로 판단한다.That is, as described above, when the number of 256 samples is 1m and the number of 512 samples is 2m, the human body detector 220 detects a signal having a predetermined size or more between 200 samples and 400 samples, It is judged that the human body exists and it is judged that the human body is positioned at the position where the largest signal is detected.

이와 같이 인체 감지부(220)는 인체가 감지되고, 그 위치가 파악되면 인체 근처의 원시 데이터를 시간 진행에 따라 누적하여 저장한다. 이때, 저장되는 신호가 도 5에 도시되어 있으며, 도 6은 부분 확대도이다.When the human body is sensed and the position of the human body is recognized, the human body sensing unit 220 accumulates and stores the raw data in the vicinity of the human body as time progresses. At this time, a signal to be stored is shown in Fig. 5, and Fig. 6 is a partially enlarged view.

다음으로, 심박 측정 모듈(200)의 원신호 취득부(230)는 인체 근처의 누적된 원시 데이터에서 거리를 기준으로(샘플 횟수를 기준으로라는 표현과 동일하다) 가장 큰 크기의 신호를 원신호로 취득한다. 이처럼 원신호 취득부(230)에서 취득한 원신호는 호흡 신호, 심박 신호 그리고 노이즈가 합쳐진 신호이다.Next, the original signal acquiring section 230 of the heartbeat measurement module 200 acquires the signal of the largest magnitude from the accumulated raw data near the human body on the basis of the distance (the expression is based on the number of samples) . The original signal acquired by the original signal acquisition unit 230 is a signal in which a respiration signal, a heartbeat signal, and noise are combined.

이에 따라, 호흡 신호 산출부(240)는 0.4 내지 0.8Hz의 대역을 갖는 대역 통과 필터 또는 이동 평균 윈도우(MAW : Moving Averaging Window)를 이용하여 도 7에 도시된 호흡 신호를 취득하며, 취득된 호흡 신호를 고속 퓨리에 변환을 수행하여 호흡 신호의 호흡 주파수를 획득하여 분당 호흡수를 측정하고, 그에 따른 호흡 간격을 측정한다. Accordingly, the respiration signal calculation unit 240 acquires the respiration signal shown in FIG. 7 using a band-pass filter or a moving average window (MAW) having a band of 0.4 to 0.8 Hz, The signal is subjected to fast Fourier transform to acquire the respiratory frequency of the respiration signal, measure the respiratory rate per minute, and measure the respiratory interval accordingly.

한편, 심박 신호 산출부(250)는 원신호 취득부(230)에서 출력되는 원신호에서 호흡 신호 산출부(240)가 산출한 호흡 신호를 제거하여 심박 신호를 형성한 후에 이를 고속 퓨리에 변환하여 심박 주파수를 구한 후에 이를 근거로 주파수 도메인 기반 심박 간격을 구하며, 심박 신호에서 심박 신호 구간에서 최대값 간격을 이용하여 시간 도메인 기반 심박 간격을 구한 후에 최종 심박 신호를 구하여 출력한다.On the other hand, the heartbeat signal calculating unit 250 removes the respiration signal calculated by the respiration signal calculating unit 240 from the original signal output from the original signal acquiring unit 230 to form a heartbeat signal, then performs a fast Fourier transform on the heartbeat signal, Frequency domain based heartbeat interval is obtained based on this frequency, a time domain based heartbeat interval is obtained using the maximum value interval in the heartbeat signal interval in the heartbeat signal, and the final heartbeat signal is obtained and output.

이와 관련하여 도 8은 도 1의 심박 신호 산출부의 구성도이다.In this regard, Fig. 8 is a configuration diagram of the heartbeat signal calculating unit of Fig.

도 8을 참조하면, 도 1의 심박 신호 산출부는 심박 신호 취득기(251), 대역 통과 필터(252), 주파수 분석기(253), 시계열 분석기(254), 융합기(255) 및 소실 신호 복원기(256)를 포함한다.Referring to FIG. 8, the heart rate signal calculator of FIG. 1 includes a heart rate signal acquirer 251, a bandpass filter 252, a frequency analyzer 253, a time series analyzer 254, a fusion unit 255, (256).

상기 심박 신호 취득기(251)는 원신호에서 호흡 신호 산출부(240)가 산출한 호흡 신호를 제거하여 심박 신호를 생성한다.The heartbeat signal acquiring unit 251 removes the respiration signal calculated by the respiration signal calculating unit 240 from the original signal to generate a heartbeat signal.

이와 같이 심박 신호 취득기(251)에서 산출한 심박 신호가 도 9에 도시되어 있는데 큰 신호인 호흡 신호가 사라지고 심박 신호만 남아있다.The heartbeat signal calculated by the heartbeat signal acquiring unit 251 is shown in Fig. 9, but the respiration signal, which is a large signal, disappears and only the heartbeat signal remains.

상기 대역 통과 필터(252)는 0.3 내지 0.8Hz의 대역폭을 가지고 있으며 이를 통하여 심박 신호에서 노이즈를 제거할 수 있다.The bandpass filter 252 has a bandwidth of 0.3 to 0.8 Hz and can remove noise from the heartbeat signal.

다음으로, 주파수 분석기(253)는 상기 심박 신호를 고속 퓨리에 변환하여 심박 주파수를 구하여 주파수 도메인 기반 심박 수를 알아내고 이를 근거로 심박 간격을 알아낸다. 이때, 주파수 분석기(253)에 의해 고속 퓨리에 변환된 신호가 도 10에 도시되어 있는데 가장 큰 신호가 심박 주파수이다.Next, the frequency analyzer 253 performs high-speed Fourier transform on the heartbeat signal to obtain a heartbeat frequency to find a frequency-domain-based heartbeat frequency, and finds a heartbeat interval based on the frequency-domain-based heartbeat frequency. At this time, the signal subjected to the fast Fourier transform by the frequency analyzer 253 is shown in FIG. 10, and the largest signal is the heart rate frequency.

그리고, 시계열 분석기(254)은 원신호에서 호흡이 없는 구간을 선택하여 선택된 구간에서 심박 신호간의 시간 간격을 구한다. 이때, 원신호에서 선택된 구간을 보여주는 도면이 도 11에 도시되어 있는데 분홍색 구간이 선택된 구간이다.Then, the time-series analyzer 254 selects an interval in which there is no breathing in the original signal, and obtains a time interval between heartbeat signals in the selected interval. In this case, a diagram showing a selected section in the original signal is shown in FIG. 11, where a pink section is a selected section.

이때, 시계열 분석기(254)는 선택된 구간에서 심박 신호간의 시간 간격이 여러개 나타날 수 있는데, 도 11를 참조하면, T11, T12등이 있을 수 있다. 물론, 다음 구간에서도 동일하게 나타나는데 이는 T21, T22등으로 구별할 수 있다.At this time, the time-series analyzer 254 may show several time intervals between heartbeat signals in the selected section. Referring to FIG. 11, there may be T11, T12, and so on. Of course, the same is true for the next section, which can be distinguished by T21 and T22.

이런 방식으로 시계열 분석기(254)는 여러 구간에 걸쳐 여러개의 심박 신호간의 시간 간격을 구할 수 있으며, 일정 개수의 구간에 걸쳐 일정 비율 이상으로 합치율이 충족되면 그 심박 신호간의 시간 간격을 시간 도메인 심박 간격으로 채택한다.In this manner, the time-series analyzer 254 can obtain time intervals between a plurality of heartbeat signals over a plurality of intervals. If a coincidence rate over a predetermined number of intervals is satisfied over a predetermined number of intervals, It is adopted at intervals.

일예로, 시계열 분석기(254)는 첫번째 구간의 첫번째 심박 간격 T11을 선택하여 이후에 측정된 심박 신호간의 시간 간격과 ±20% 내에서(여기에서 20%는 일예이며 조정가능하다) 일치하는지를 판단하여 일치하는 개수가 대비 대상이 되는 심박 신호간의 시간 간격의 총수 대비 일정 개수가 되면(일예로 80%정도이며, 여기에서 80%는 하나의 예로 조정가능하다) 이를 시간 도메인 심박 간격으로 채택한다.For example, the time-series analyzer 254 may select the first heartbeat interval T11 of the first interval to determine whether the time interval between the heartbeat signals measured thereafter is within ± 20% (where 20% is exemplary and adjustable) If the number of matches is a certain number (for example, about 80%, where 80% can be adjusted by one example) as the number of time intervals between the heartbeat signals to be compared, it is adopted as the time domain heartbeat interval.

한편, 융합기(255)는 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 신호로부터 어느 하나를 선택하여 최종 심박 간격으로 한 후에 소실 신호 복원기(256)은 탄력 매칭(Elastic Matching) 기법을 적용하여 소실된 심박 신호를 복원하여 출력한다.Meanwhile, the fusion unit 255 selects either the frequency domain-based heartbeat interval or the time-domain-based heartbeat signal to the final heartbeat interval, and then the loss signal restorer 256 applies an Elastic Matching And outputs the restored heartbeat signal.

이를 좀더 상세히 살펴보면, 융합기(255)는 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 간격의 차이를 구하여, 그 차이가 일정 크기 이상이 되면 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 간격에서 작은 신호를 최종 심박 간격으로 선택한다. More specifically, the convergence unit 255 calculates the difference between the frequency domain-based heart rate interval and the time domain-based heart rate interval, and if the difference exceeds a predetermined value, the frequency domain-based heart rate interval and the small- Select as the last heartbeat interval.

이때, 일정 크기 이상의 기준은 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 간격 중에서 작은 신호를 기준으로 일예로 20%로 정할 수 있다. 여기에서, 20%는 일예이며 조정가능하다.At this time, the criterion of a predetermined size or more may be set to 20% based on a small signal among the frequency domain based heart rate interval and the time domain based heart rate interval. Here, 20% is an example and is adjustable.

이와 달리 융합기(255)는 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 신호의 차이를 구하여, 그 차이가 일정 크기 이하가 되면 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 간격의 각각에 대하여 실제 심박 간격과의 차이를 연속적으로 누적하여 누적된 차이값이 작은 신호를 최종 심박 간격으로 선택한다.In contrast, the fusion unit 255 obtains the difference between the frequency domain-based heartbeat interval and the time domain-based heartbeat signal, and if the difference is less than a predetermined value, the frequency domain-based heartbeat interval and the time- And a signal having a small accumulated difference value is selected as a final heartbeat interval.

이를 도 11을 참조하며, 주파수 도메인 기반 심박 신호가 Tf라고 하면 T11-Tf=Df11, T12-Tf=Df12, T21-Tf=Df21 및 T22-Tf=Df22라고 하고, 시간 도메인 기반 심박 신호가 Ts라고 하면 T11-Ts=Ds11, T12-Ts=Ds12, T21-Ts=Ds21 및 T22-Ts=Ds22라고 할때, Df11+Df12+Df21+Df22와 Ds12+Ds21+Ds22를 비교하여 작은 값을 갖는 심박 간격을 최종 심박 간격으로 선택한다. 여기에서는 일예로 T11~T22를 대상으로 하였지만 이보다 더 대상을 넓힐 수 있다. 즉, 비교 대상 심박 간격의 개수를 더 크게 할 수 있다.Referring to FIG. 11, if the frequency domain-based heartbeat signal is Tf, T11-Tf = Df11, T12-Tf = Df12, T21-Tf = Df21 and T22-Tf = Df22. Df11 + Df12 + Df21 + Df22 and Ds12 + Ds21 + Ds22 are compared with each other to obtain a heartbeat interval having a smaller value, where T11-Ts = Ds11, T12-Ts = Ds12, T21-Ts = Ds21 and T22- As the last heartbeat interval. Here, for example, T11 to T22 are targeted, but the subject can be expanded. That is, the number of comparison heartbeat intervals can be made larger.

이처럼 최종 심박 간격이 선택되면, 심박 신호가 나타나지 않는 구간에서도 심박 신호를 인위적으로 설정할 수 있다.When the final heartbeat interval is selected as described above, the heartbeat signal can be artificially set even in a section where the heartbeat signal is not displayed.

즉, 도 12에 도시된 바와 같이 호흡 신호가 있는 구간 A와 B 구간에서 심박 신호가 나타나지 않았지만, 소실 신호 복원기(256)은 이에 인위적으로 도시된 바와 같이 최종 심박 신호 Tfinal을 사용하여 심박 신호를 복원할 수 있다.That is, as shown in FIG. 12, the heartbeat signal is not displayed in the period A and the period B in which the respiration signal exists, but the lost signal remover 256 artificially shows the heartbeat signal using the final heartbeat signal Tfinal Can be restored.

이러한 최종 심박 신호 Tfinal을 사용하여 심박 신호를 복원하는데 있어서 실제 심박 신호와 Tfinal을 사용하여 가상적으로 설정하는 심박 신호가 일치하지 않는 경우에는 실제 심박신호를 우선 순위를 두어 고려한다. 즉, 실제 심박 신호에서부터 다시 Tfinal을 적용한다.When restoring the heartbeat signal using the final heartbeat signal Tfinal, if the actual heartbeat signal does not match the heartbeat signal that is virtually set using Tfinal, the actual heartbeat signal is given priority. That is, Tfinal is applied again from the actual heartbeat signal.

한편, 도 1에 있어서 통신부(300)는 이와 같이 심박 측정 모듈(200)에서 측정된 호흡수와 호흡 간격 그리고 최종 심박수와 심박 간격을 외부 장치로 전송한다. 물론, 통신부(300)는 복원된 심박 신호도 전송한다.1, the communication unit 300 transmits the respiration rate, respiratory interval, final heart rate, and heart rate measured by the heart rate measurement module 200 to the external device. Of course, the communication unit 300 also transmits the restored heartbeat signal.

그리고, 표시부(400)는 심박 측정 모듈(200)에서 측정된 심박 수를 표시하여 사용자가 측정된 심박수를 알 수 있도록 한다.The display unit 400 displays the heart rate measured by the heart rate measurement module 200 so that the user can know the measured heart rate.

상기 저장부(500)는 심박 측정 모듈(200)에서 측정된 호흡수와 호흡 간격 그리고 최종 심박수와 심박 간격을 저장한다. 물론, 저장부(500)는 복원된 심박 신호도 저장한다.The storage unit 500 stores the respiration rate, breathing interval, final heart rate, and heart rate measured by the heart rate measurement module 200. Of course, the storage unit 500 also stores the restored heartbeat signal.

다음으로, 제어부(600)는 상기 통신부(300)와 표시부(400) 그리고 저장부(500)를 제어하여 이와 같은 동작이 수행되도록 한다.Next, the control unit 600 controls the communication unit 300, the display unit 400, and the storage unit 500 to perform this operation.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 심박 측정 방법의 흐름도이다.13 is a flowchart of a non-contact heartbeat measuring method according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 비접촉 심박 측정 방법은 먼저 초광대역 레이더 모듈의 마이크로컨트롤러에서 신호를 받아 펄스 생성기에서 초광대역 펄스 신호를 생성해 송신 안테나를 통해 전송하여, 인체에서 반사되어 되돌아오는 초광대역 레이터 신호를 수신 안테나로 수신한다(S100).Referring to FIG. 13, in the non-contact heartbeat measuring method according to an embodiment of the present invention, a micro controller of a UWB radar module generates a UWB pulse signal in a pulse generator, transmits the UWB pulse signal through a transmitting antenna, And receives the reflected ultra-wideband signal from the receiving antenna (S100).

상기 초광대역 레이더 모듈이 생성하는 초광대역 펄스 신호는 90 내지 150Hz로 전송한다.The ultra-wideband pulse signal generated by the ultra-wideband radar module is transmitted at 90 to 150 Hz.

그리고, 초광대역 레이더 모듈은 수신 안테나를 통하여 인체에서 반사된 신호를 수신하고, 전증폭기에서 수신된 신호를 증폭하고, 지연기에서 지연된 시간후에 수신된 신호에 대하여 샘플러에서 샘플링을 수행하여 원시 데이터를 생성하여 출력한다.The UWB radar module receives the signal reflected from the human body through the receiving antenna, amplifies the signal received by the preamplifier, samples the received signal after the delay time in the delayer, and samples the raw data And outputs it.

다음으로, 심박 측정 모듈에 있어서, 전처리부는 초광대역 레이더 모듈에서 출력되는 원시 데이터를 전처리하여 노이즈를 제거한다(S110).Next, in the heartbeat measurement module, the preprocessor preprocesses the raw data output from the UWB radar module to remove noise (S110).

상기 초광대역 레이더 모듈에서 출력되는 신호에는 전원 노이즈, 열 노이즈 등을 많이 포함하고 있어 전처리부는 5~10GHz 대역을 갖는 대역통과필터를 사용하여 노이즈를 제거한다.The signal output from the UWB radar module includes power source noise, thermal noise, and the like, and the preprocessor removes noise using a band pass filter having a band of 5 to 10 GHz.

그리고, 심박 측정 모듈에서 인체 감지부는 전처리가 수행된 원시 데이터에 대하여 노이즈가 제거된 상태에서 거리와 신호 크기에 근거하여 인체를 감지하고 감지된 인체의 위치를 파악한다(S120).In the heartbeat measurement module, the human body detection unit detects the human body based on the distance and the signal size in the state where the noise is removed from the raw data subjected to the preprocessing, and determines the position of the human body (S120).

이와 같이 인체 감지부는 인체가 감지되고, 그 위치가 파악되면 인체 근처의 원시 데이터를 시간 진행에 따라 누적하여 저장한다.When the human body is sensed and the position of the human body is detected, the human body sensing unit accumulates raw data near the human body in accordance with the progress of time.

다음으로, 심박 측정 모듈의 원신호 취득부는 인체 근처의 누적된 원시 데이터에서 거리를 기준으로(샘플 횟수를 기준으로라는 표현과 동일하다) 가장 큰 크기의 신호를 원신호로 취득한다(S130). 이처럼 원신호 취득부에서 취득한 원신호는 호흡 신호, 심박 신호 그리고 노이즈가 합쳐진 신호이다.Next, the original signal acquisition unit of the heartbeat measurement module acquires the signal of the largest size as the original signal (S130) based on the distance from the accumulated raw data near the human body (which is equivalent to the expression of the number of samples). As described above, the original signal acquired by the original signal acquisition unit is a signal in which a respiration signal, a heartbeat signal, and noise are combined.

이에 따라, 호흡 신호 산출부는 0.4 내지 0.8Hz의 대역을 갖는 대역 통과 필터 또는 이동 평균 윈도우(MAW : Moving Averaging Window)를 이용하여 호흡 신호를 취득하며, 취득된 호흡 신호를 고속 퓨리에 변환을 수행하여 호흡 신호의 호흡 주파수를 획득하여 분당 호흡수를 측정하고, 그에 따른 호흡 간격을 측정한다(S140). Accordingly, the respiration signal calculator obtains a respiration signal using a band-pass filter or a moving average window (MAW) having a band of 0.4 to 0.8 Hz, performs fast Fourier transform on the acquired respiration signal, The breathing frequency of the signal is acquired, and the respiration rate per minute is measured, and the respiration interval is measured (S140).

한편, 심박 신호 산출부는 원신호 취득부에서 출력되는 원신호에서 호흡 신호 산출부가 산출한 호흡 신호를 제거하여 심박 신호를 형성한 후에(S150) 이를 고속 퓨리에 변환하여 심박 주파수를 구한 후에 이를 근거로 주파수 도메인 기반 심박 간격을 구하며(S160), 심박 신호에서 심박 신호 구간에서 최대값 간격을 이용하여 시간 도메인 기반 심박 간격을 구한 후에(S170) 최종 심박 간격을 구하여 출력하며(S180), 최종 심박 간격을 이용하여 소실된 신호를 복원하여 출력한다(S190).On the other hand, the heartbeat signal calculating unit removes the respiration signal calculated by the respiration signal calculating unit from the original signal output from the original signal acquiring unit to form a heartbeat signal (S150), then performs fast Fourier transform on the heartbeat signal to obtain a heartbeat frequency, Based heartbeat interval is obtained (S160), a time-based heartbeat interval is obtained using a maximum value interval in a heartbeat signal interval in a heartbeat signal (S170), and a final heartbeat interval is obtained and output (S180) And restores and outputs the lost signal (S190).

이를 좀더 상세히 살펴보면 다음과 같다.This will be described in more detail as follows.

도 14는 도 13의 최종 심박 간격 산출 과정과 소실 심박 신호 복원 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.14 is a flowchart for explaining a final heartbeat interval calculating process and a lost heartbeat signal restoring process of FIG.

상기 심박 신호 산출부는 원신호에서 호흡 신호 산출부가 산출한 호흡 신호를 제거하여 심박 신호를 생성한다(S210).The heartbeat signal calculating unit removes the breathing signal calculated by the breathing signal calculating unit from the original signal to generate a heartbeat signal (S210).

이와 같이 심박 신호 산출부에서 산출한 심박 신호는 큰 신호인 호흡 신호가 사라지고 심박 신호만 남아있다.As described above, the heartbeat signal calculated by the heartbeat signal calculation unit disappears, and only the heartbeat signal remains.

이때, 심박 신호 산출부는 0.3 내지 0.8Hz의 대역폭을 가지고 있는 대역 통가 필터를 사용하여 심박 신호에서 노이즈를 제거할 수 있다(S220).At this time, the heartbeat signal calculating unit may remove noise from the heartbeat signal using a band tongue filter having a bandwidth of 0.3 to 0.8 Hz (S220).

다음으로, 심박 신호 산출부는 상기 심박 신호를 고속 퓨리에 변환하여 심박 주파수를 구하여(S230) 주파수 도메인 기반 심박 수를 알아내고 이를 근거로 심박 간격(Tf)을 알아낸다(S240). Next, the heartbeat signal calculating unit calculates the heartbeat frequency by obtaining the heartbeat frequency by the fast Fourier transform of the heartbeat signal (S230), and obtains the heartbeat interval Tf based on the frequency domain based heartbeat frequency (S240).

그리고, 심박 신호 산출부는 원신호에서 호흡이 없는 구간을 선택하여 선택된 구간에서 심박 신호간의 시간 간격(Ts)을 구한다(S250).Then, the heartbeat-signal calculating unit selects an interval in which there is no breath in the original signal, and obtains a time interval Ts between heartbeat signals in the selected interval (S250).

이때, 심박 신호 산출부는 선택된 구간에서 심박 신호간의 시간 간격이 여러개 나타날 수 있다. At this time, the heartbeat signal calculation unit may have several time intervals between heartbeat signals in the selected section.

이런 방식으로 심박 신호 산출부는 여러 구간에 걸쳐 여러개의 심박 신호간의 시간 간격을 구할 수 있으며, 일정 개수의 구간에 걸쳐 일정 비율 이상으로 합치율이 충족되면 그 심박 신호간의 시간 간격을 시간 도메인 심박 간격으로 채택한다.In this way, the heart rate signal calculator can obtain the time interval between several heart rate signals over a plurality of intervals, and if the rate of coalescence is satisfied over a predetermined number of intervals, the time interval between the heart rate signals is divided into a time domain heart rate interval .

한편, 심박 신호 산출부는 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 간격의 차이(D)를 구하여(S260), 그 차이가 일정 크기 이상이 되면(S270) 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 간격에서 작은 신호(Tmin)를 최종 심박 간격으로 선택한다(S280). Meanwhile, the heart rate signal calculating unit obtains the difference D between the frequency domain-based heart rate interval and the time domain-based heart rate interval at step S260. If the difference is equal to or greater than a predetermined value at step S270, A small signal Tmin is selected as a final heartbeat interval (S280).

이때, 일정 크기 이상의 기준은 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 간격 중에서 작은 신호(Tmin)를 기준으로 일예로 20%로 정할 수 있다. 여기에서, 20%는 일예이며 조정가능하다.In this case, the criterion of a predetermined size or more may be set to 20% based on a small signal (Tmin) among the frequency domain based heart rate interval and the time domain based heart rate interval. Here, 20% is an example and is adjustable.

이와 달리 심박 신호 산출부는 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 간격의 차이가 일정 크기 이하가 되면 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 간격의 각각에 대하여 실제 심박 간격과의 차이를 연속적으로 누적하여(S290) 누적된 차이값이 작은 신호를 최종 심박 간격으로 선택한다(S300).In contrast, if the difference between the frequency domain-based heartbeat interval and the time domain-based heartbeat interval is less than a predetermined value, the heartbeat signal calculation unit continuously accumulates the difference between the actual heartbeat interval and the frequency domain- (S290), and a signal having a small difference value is selected as a final heartbeat interval (S300).

이처럼 최종 심박 간격이 선택되면, 심박 신호 산출기는 심박 신호가 나타나지 않는 구간에서도 심박 신호를 인위적으로 설정하여 소실 신호를 복원한다(S310).When the final heartbeat interval is selected, the heartbeat signal calculator artificially sets the heartbeat signal even in a section where the heartbeat signal does not appear (S310).

즉, 호흡 신호가 있는 구간이나, 신호가 감쇠된 구간에서 심박 신호가 명확하게 나타나지 않으면, 최종 심박 신호 Tfinal을 사용하여 심박 신호를 복원할 수 있다.That is, if the heartbeat signal is not clearly displayed in the section where the respiration signal is present or in the section where the signal is attenuated, the heartbeat signal can be restored using the final heartbeat signal Tfinal.

이러한 최종 심박 신호 Tfinal을 사용하여 심박 신호를 복원하는데 있어서 실제 심박 신호와 Tfinal을 사용하여 가상적으로 설정하는 심박 신호가 일치하지 않는 경우에는 실제 심박신호를 우선 순위를 두어 고려한다. 즉, 실제 심박 신호에서부터 다시 Tfinal을 적용한다. 이러한 기법을 탄력 매칭(Elastic matching) 기법이라고 불릴 수 있다.When restoring the heartbeat signal using the final heartbeat signal Tfinal, if the actual heartbeat signal does not match the heartbeat signal that is virtually set using Tfinal, the actual heartbeat signal is given priority. That is, Tfinal is applied again from the actual heartbeat signal. This technique can be called an Elastic matching technique.

한편, 통신부는 이와 같이 심박 측정 모듈에서 측정된 호흡수와 호흡 간격 그리고 최종 심박수와 심박 간격을 외부 장치로 전송한다. 물론, 통신부는 복원된 심박 신호도 전송한다.Meanwhile, the communication unit transmits the respiration rate, respiratory interval, final heart rate and heart rate interval measured by the heart rate measurement module to the external device. Of course, the communication unit also transmits the restored heartbeat signal.

그리고, 표시부는 심박 측정 모듈에서 측정된 심박 수를 표시하여 사용자가 측정된 심박수를 알 수 있도록 한다.The display unit displays the heart rate measured by the heart rate measurement module so that the user can know the measured heart rate.

상기 저장부는 심박 측정 모듈에서 측정된 호흡수와 호흡 간격 그리고 최종 심박수와 심박 간격을 저장한다. 물론, 저장부는 복원된 심박 신호도 저장한다(S320).The storage unit stores respiratory rate, respiratory interval, final heart rate and heart rate interval measured in the heart rate measurement module. Of course, the storage unit also stores the restored heartbeat signal (S320).

본 발명에 따르면, 시계열 분석과 주파수 분석을 통해 얻은 두 심박간 시간 간격을 이용해 좀더 정확한 심박수와 심박 간격을 구할 수 있다.According to the present invention, more accurate heart rate and heart rate intervals can be obtained using the time intervals between two heart rates obtained through time series analysis and frequency analysis.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments of the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

100 : 초광대역 레이더 모듈 200 : 심박 측정 모듈
210 : 전처리부 220 : 인체 감지부
230 : 원신호 취득부 240 : 호흡 신호 산출부
250 : 심박 신호 산출부 251 : 심박 신호 취득기
252 : 대역통과필터 253 : 주파수 분석기
254 : 시계열 분석기 255 : 융합기
256 : 소실 신호 복원기
100: ultra-wideband radar module 200: heart rate measurement module
210: preprocessing unit 220: human body sensing unit
230: original signal acquisition unit 240: respiration signal calculation unit
250: heart beat signal calculating unit 251: heart beat signal obtaining unit
252: Bandpass filter 253: Frequency analyzer
254: Time series analyzer 255: Fusion machine
256: lost signal restorer

Claims (16)

일정 주기로 초광대역 펄스 신호를 생성하여 전송하고, 인체에서 반사된 초광대역 펄스 신호를 수신하여 원시 데이터를 생성하여 출력하는 초광대역 레이더 모듈; 및
상기 초광대역 레이더 모듈에서 출력되는 원시 데이터를 누적하여 인체 가슴 위치의 원신호를 취득하며, 상기 원신호에서 심박 신호를 취득한 후에 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 간격을 산출하여 최종 심박 간격을 산출하는 심박 측정 모듈을 포함하며,
상기 심박 측정 모듈은
상기 원시 데이터에서 인체 위치를 파악하며, 파악된 인체 위치의 원시 데이터를 시간에 따라 누적하여 출력하는 인체 감지부;
상기 인체 감지부에서 누적하여 출력되는 원시 데이터에서 인체 가슴 위치의신호를 원신호로 취득하여 출력하는 원신호 취득부;
상기 원신호에서 호흡 신호를 취득하는 호흡 신호 산출부; 및
상기 원신호에서 상기 호흡 신호를 감산하여 심박 신호를 취득하고, 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 간격을 산출하여 최종 심박 간격을 산출하는 심박 신호 산출부를 포함하며,
상기 심박 신호 산출부는
상기 원신호에서 호흡 신호를 감산하여 심박 신호를 취득하는 심박 신호 취득기;
상기 심박 신호를 고속 퓨리에 변환하여 심박 주파수를 획득하고 이를 이용하여 주파수 도메인 기반 심박 간격을 산출하는 주파수 분석기;
상기 원신호에서 심박 신호 구간을 선택하여 심박간 시간 간격을 구하여 시간 도메인 기반 심박 간격을 산출하는 시계열 분석기;
상기 주파수 도메인 기반 심박 간격과 상기 시간 도메인 기반 심박 간격을 이용하여 최종 심박 간격을 산출하여 출력하는 융합기; 및
상기 최종 심박 간격을 이용하여 소실된 심박 신호를 복원하여 출력하는 소실 신호 복원기를 포함하는 비접촉 심박 측정 장치.An ultrawide broadband radar module for generating and transmitting an ultrawideband pulse signal at a predetermined cycle, receiving ultra-wideband pulse signals reflected from a human body to generate raw data, and outputting the raw data; And
The heartbeat signal is acquired from the original signal, and then the frequency domain-based heartbeat interval and the time domain-based heartbeat interval are calculated to accumulate the final heartbeat interval, A heart rate measuring module for calculating a heart rate,
The heart-
A human body sensing unit for grasping a human body position in the raw data, accumulating raw data of the detected human body position according to time, and outputting the accumulated raw data;
An original signal acquisition unit for acquiring a signal of a human body chest position as a raw signal from the raw data accumulated in the human body sensing unit and outputting the raw signal;
A respiration signal calculation unit for acquiring a respiration signal from the original signal; And
And a heartbeat signal calculating unit for calculating a final heartbeat interval by calculating a frequency domain-based heartbeat interval and a time domain based heartbeat interval by subtracting the respiration signal from the original signal to obtain a heartbeat signal,
The heartbeat signal calculation unit
A heartbeat signal acquiring unit for acquiring a heartbeat signal by subtracting a respiration signal from the original signal;
A frequency analyzer for performing fast Fourier transform on the heartbeat signal to obtain a heartbeat frequency and calculating a frequency domain based heartbeat interval using the heartbeat frequency;
A time-series analyzer for calculating a time-domain-based heartbeat interval by selecting a heartbeat signal interval in the original signal and calculating a time interval between heartbeats;
A fusion unit for calculating and outputting a final heartbeat interval using the frequency domain based heartbeat interval and the time domain based heartbeat interval; And
And a lost signal restorer for recovering and outputting the lost heartbeat signal using the last heartbeat interval. 삭제delete 청구항 1항에 있어서,
상기 심박 측정 모듈은
상기 원시 데이터를 전처리하여 상기 인체 감지부로 출력하는 전처리부를 더 포함하는 비접촉 심박 측정 장치.The method according to claim 1,
The heart-
And a preprocessor for preprocessing the raw data and outputting the preprocessed data to the human body sensing unit. 청구항 1항에 있어서,
상기 인체 감지부는 원시 데이터에서 거리와 신호 크기를 이용하여 인체를 감지하고 감지된 인체 위치를 파악하며, 해당 인체 근처의 원시 데이터를 시간 진행에 따라 누적하여 출력하는 것을 특징으로 하는 비접촉 심박 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the human body sensing unit senses a human body using the distance and the signal size from the raw data, grasps the sensed human body position, and accumulates the raw data near the human body in accordance with the progress of time. 삭제delete 청구항 1항에 있어서,
상기 시계열 분석기는
상기 원신호에서 호흡이 없는 구간을 심박 신호 구간으로 선택하여 선택된 구간에서 심박 신호간의 다수의 시간 간격을 구한 후에, 일정 개수의 구간에 걸쳐 일정 비율 이상으로 합치율이 충족되면 그 심박간 시간 간격을 시간 도메인 심박 간격으로 채택하는 것을 특징으로 하는 비접촉 심박 측정 장치.The method according to claim 1,
The time-
A plurality of time intervals between heartbeat signals in a selected section are selected as a heartbeat signal section in the original signal and then a time interval between heartbeats is determined when a coincidence rate over a predetermined number of times is satisfied over a predetermined number of sections Time heartbeat interval is adopted as the time-domain heartbeat interval. 청구항 1항에 있어서,
상기 융합기는
상기 주파수 도메인 기반 심박 간격과 상기 시간 도메인 기반 심박 간격의 차이를 구하여, 그 차이가 일정 크기 이상이 되면 상기 주파수 도메인 기반 심박 간격과 상기 시간 도메인 기반 심박 간격에서 작은 신호를 최종 심박 간격으로 선택하는 것을 특징으로 하는 비접촉 심박 측정 장치.The method according to claim 1,
The fusers
Based heartbeat interval and the time-domain-based heartbeat interval, and when the difference becomes equal to or greater than a predetermined value, selecting a small signal in the frequency-domain-based heartbeat interval and the time-domain-based heartbeat interval as a final heartbeat interval Contact non-contact heart rate measuring device. 청구항 1항에 있어서,
상기 융합기는 상기 주파수 도메인 기반 심박 간격과 상기 시간 도메인 기반 심박 간격의 차이가 일정 크기 이하가 되면 상기 주파수 도메인 기반 심박 간격과 상기 시간 도메인 기반 심박 간격의 각각에 대하여 실제 심박 간격과의 차이를 연속적으로 누적하여 누적된 차이값이 작은 신호를 최종 심박 간격으로 선택하는 것을 특징으로 하는 비접촉 심박 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the fusers are configured to continuously vary the difference between the frequency domain based heartbeat interval and the actual heartbeat interval for each of the frequency domain based heartbeat interval and the time domain based heartbeat interval, And a signal having a cumulative cumulative difference value is selected as a final heartbeat interval. 청구항 1항에 있어서,
상기 심박 측정 모듈에서 산출한 심박 간격을 외부로 전송하는 통신부;
상기 심박 측정 모듈에서 산출한 심박 간격에 따른 심박수를 표시하는 표시부;
상기 심박 측정 모듈에서 산출한 심박 간격과 그에 따른 심박수를 저장하는 저장부; 및
상기 통신부, 표시부 및 저장부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 비접촉 심박 측정 장치.The method according to claim 1,
A communication unit for transmitting a heartbeat interval calculated by the heartbeat measurement module to the outside;
A display unit for displaying a heart rate corresponding to a heart rate interval calculated by the heart rate measurement module;
A storage unit for storing heartbeat intervals calculated by the heartbeat measurement module and corresponding heartbeats; And
And a control unit for controlling the communication unit, the display unit, and the storage unit. (A) 초광대역 레이더 모듈이 일정 주기로 초광대역 펄스 신호를 생성하여 전송하고, 인체에서 반사된 초광대역 펄스 신호를 수신하여 원시 데이터를 생성하여 출력하는 단계; 및
(B) 심박 측정 모듈이 상기 초광대역 레이더 모듈에서 출력되는 원시 데이터를 누적하여 인체 가슴 위치의 원신호를 취득하며, 상기 원신호에서 심박 신호를 취득한 후에 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 간격을 산출하여 최종 심박 간격을 산출하는 단계를 포함하며,
상기 (B) 단계는
(B-1) 상기 심박 측정 모듈이 상기 원시 데이터에서 인체 위치를 파악하며, 파악된 인체 위치의 원시 데이터를 시간에 따라 누적하여 출력하는 단계;
(B-2) 상기 심박 측정 모듈이 누적하여 출력되는 원시 데이터에서 인체 가슴 위치의 신호를 원신호로 취득하여 출력하는 단계;
(B-3) 상기 심박 측정 모듈이 상기 원신호에서 호흡 신호를 취득하는 단계; 및
(B-4) 상기 심박 측정 모듈이 상기 원신호에서 상기 호흡 신호를 감산하여 심박 신호를 취득하고, 주파수 도메인 기반 심박 간격과 시간 도메인 기반 심박 간격을 산출하여 최종 심박 간격을 산출하는 단계를 포함하며,
상기 (B-4) 단계는
상기 심박 측정 모듈이 상기 원신호에서 호흡 신호를 감산하여 심박 신호를 취득하는 단계;
상기 심박 측정 모듈이 상기 심박 신호를 고속 퓨리에 변환하여 심박 주파수를 획득하고 이를 이용하여 주파수 도메인 기반 심박 간격을 산출하는 단계;
상기 심박 측정 모듈이 상기 원신호에서 심박 신호 구간을 선택하여 심박간 시간 간격을 구하여 시간 도메인 기반 심박 간격을 산출하는 단계;
상기 심박 측정 모듈이 상기 주파수 도메인 기반 심박 간격과 상기 시간 도메인 기반 심박 간격을 이용하여 최종 심박 간격을 산출하여 출력하는 단계; 및
상기 심박 측정 모듈이 상기 최종 심박 간격을 이용하여 소실된 심박 신호를 복원하여 출력하는 단계를 포함하는 비접촉 심박 측정 방법.(A) generating and transmitting an ultrawideband pulse signal at an interval of a predetermined period, receiving ultrasound pulse signals reflected from a human body to generate and output raw data, and And
(B) The heartbeat measurement module accumulates the raw data output from the UWB radar module to acquire the original signal of the human breast position, acquires the heartbeat signal from the original signal, and then acquires the frequency domain based heartbeat interval and the time domain based heartbeat interval And calculating a final heartbeat interval,
The step (B)
(B-1) the heartbeat measurement module grasps the position of the human body in the raw data, and accumulates and outputs raw data of the detected human body position according to time;
(B-2) acquiring and outputting a signal of a human body chest position as a raw signal from raw data accumulated by the heartbeat measuring module;
(B-3) the heartbeat measurement module acquiring a respiration signal from the original signal; And
(B-4) calculating the final heartbeat interval by calculating the frequency domain-based heartbeat interval and the time-domain-based heartbeat interval by subtracting the respiration signal from the original signal to obtain a heartbeat signal, ,
The step (B-4)
The heartbeat measurement module subtracting a respiration signal from the original signal to obtain a heartbeat signal;
Wherein the heartbeat measurement module performs a fast Fourier transform on the heartbeat signal to obtain a heartbeat frequency and calculates a frequency domain based heartbeat interval using the heartbeat frequency module;
Calculating a time-domain heartbeat interval by selecting a heartbeat signal interval from the original signal and calculating a time interval between heartbeats;
Calculating and outputting a final heartbeat interval using the frequency domain based heartbeat interval and the time domain based heartbeat interval; And
And the heartbeat measurement module restores and outputs the lost heartbeat signal using the final heartbeat interval. 삭제delete 삭제delete 청구항 10항에 있어서,
상기 시간 도메인 기반 심박 간격을 산출하는 단계는
상기 원신호에서 호흡이 없는 구간을 심박 신호 구간으로 선택하여 선택된 구간에서 심박 신호간의 다수의 시간 간격을 구한 후에, 일정 개수의 구간에 걸쳐 일정 비율 이상으로 합치율이 충족되면 그 심박간 시간 간격을 시간 도메인 심박 간격으로 채택하는 것을 특징으로 하는 비접촉 심박 측정 방법.12. The method of claim 10,
The step of calculating the time domain based heart rate interval
A plurality of time intervals between heartbeat signals in a selected section are selected as a heartbeat signal section in the original signal and then a time interval between heartbeats is determined when a coincidence rate over a predetermined number of times is satisfied over a predetermined number of sections Time heartbeat interval is adopted as the time-domain heartbeat interval. 청구항 10항에 있어서,
상기 최종 심박 간격을 산출하는 단계는
상기 주파수 도메인 기반 심박 간격과 상기 시간 도메인 기반 심박 간격의 차이를 구하여, 그 차이가 일정 크기 이상이 되면 상기 주파수 도메인 기반 심박 간격과 상기 시간 도메인 기반 심박 간격에서 작은 신호를 최종 심박 간격으로 선택하는 것을 특징으로 하는 비접촉 심박 측정 방법.12. The method of claim 10,
The step of calculating the final heartbeat interval
Based heartbeat interval and the time-domain-based heartbeat interval, and when the difference becomes equal to or greater than a predetermined value, selecting a small signal in the frequency-domain-based heartbeat interval and the time-domain-based heartbeat interval as a final heartbeat interval Wherein the non-contact heartbeat measuring method is characterized by: 청구항 10항에 있어서,
상기 최종 심박 간격을 산출하는 단계는
상기 주파수 도메인 기반 심박 간격과 상기 시간 도메인 기반 심박 간격의 차이가 일정 크기 이하가 되면 상기 주파수 도메인 기반 심박 간격과 상기 시간 도메인 기반 심박 간격의 각각에 대하여 실제 심박 간격과의 차이를 연속적으로 누적하여 누적된 차이값이 작은 신호를 최종 심박 간격으로 선택하는 것을 특징으로 하는 비접촉 심박 측정 방법.12. The method of claim 10,
The step of calculating the final heartbeat interval
Based heartbeat interval and the time-domain-based heartbeat interval are equal to or less than a predetermined size, the difference between the frequency-domain-based heartbeat interval and the actual heartbeat interval for each of the time- And a signal having a small difference value is selected as a final heartbeat interval. 청구항 10항에 있어서,
(C) 통신부가 상기 심박 측정 모듈에서 산출한 심박 간격을 외부로 전송하는 단계; 및
(D) 표시부가 상기 심박 측정 모듈에서 산출한 심박 간격에 따른 심박수를 표시하는 단계를 더 포함하는 비접촉 심박 측정 방법.12. The method of claim 10,
(C) transmitting the heartbeat interval calculated by the heartbeat measurement module to the outside by the communication unit; And
(D) displaying the heart rate according to the heartbeat interval calculated by the heartbeat measurement module.
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