KR101896822B1 - 안테나 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

복수의 센싱부로부터 획득되는 모션 데이터를 이용하여 안테나 각각의 활성화 여부를 결정하는 보행 보조 장치가 제공된다. 상기 보행 보조 장치는 서로 다른 위치에 각각 배치되어 데이터를 송수신하는 복수의 안테나, 사용자의 양 발 내의 각각의 부위에 배치되어 상기 사용자의 모션을 나타내는 압력 데이터를 획득하는 제1 센싱부, 상기 양 발 각각에 관한 가속도 데이터 및 각가속도 데이터를 획득하는 제2 센싱부 및 상기 압력 데이터, 상기 가속도 데이터 및 상기 각가속도 데이터를 모션 데이터로서 입력 받고, 상기 모션 데이터에 기초하여 복수의 안테나 각각의 활성화 여부를 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

안테나 제어 장치 및 방법{CONTROLLING METHOD AND APPARATUS FOR ANTENNA}
안테나 제어 장치 및 방법에 연관되며, 보다 구체적으로 인식된 사용자의 자세 및 동작에 대응하여 안테나의 활성화를 제어하는 제어 장치 및 방법에 연관된다.
안경, 시계, 의복 및 신발 등과 같이 착용 가능한 형태로 구현된 웨어러블 디바이스(wearable device)의 상용화가 널리 확산되고 있다. 사용자들은 웨어러블 디바이스에 접촉하여 원하는 인터랙션(interaction)을 수행하고, 웨어러블 디바이스들 역시 사용자로부터 맥박, 심전도, 뇌파, 근전도 신호와 같은 생체 신호를 획득한다.
최근의 웨어러블 디바이스들은 스마트 폰과 같은 전자 기기와 연계하여 다양한 서비스를 제공하는 어플리케이션을 포함할 수 있다. 이 경우에 상기 서비스를 제공하기 위한 데이터 송수신 과정이 수반되고, 데이터 송수신을 수행하는 송신 장치 및 수신 장치 각각에는 안테나가 포함되어 있다. 종래의 칩 안테나는 송신 장치 및 수신 장치 각각의 내부 공간에 고정된 형태로 배치되어 있어 사용자의 동작 및 자세에 대응하여 최적의 위치에 안테나를 배치하지 못한다는 한계가 존재한다.
KR 10-1656184 B1
일측에 따르면, 사용자의 자세(posture) 및 동작(gesture) 중 적어도 하나에 대응하는 최적의 안테나 동작 모드를 결정하고, 결정된 안테나 동작 모드에 따라 상응하는 안테나 그룹을 활성화 하는 안테나 제어 장치가 제공된다. 상기 안테나 제어 장치는 컴퓨터 장치로 구현되고, 입력된 모션 데이터를 이용하여 사용자의 자세 및 동작 중 적어도 하나에 대응하는 제어값을 결정하는 결정부 및 상기 결정된 제어값에 대응하여 복수의 안테나에 관한 -상기 복수의 안테나 각각은 웨어러블 기기의 서로 다른 위치에 배치되고, 전도성 섬유로 구현된 안테나임- 미리 저장된 동작 모드 중 어느 하나를 선택하고, 상기 복수의 안테나의 활성화(activation) 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 안테나 제어 장치는 제어값에 대응하는 동작 모드로서 상기 복수의 안테나 중 비활성화되는 적어도 하나의 안테나의 제1 식별값 및 활성화되는 적어도 하나의 안테나의 제2 식별값을 저장하는 데이터베이스를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 데이터베이스에 저장된 동작 모드 중 선택된 제1 동작 모드에 따라 상기 제1 식별값에 대응하는 제1 안테나 그룹을 비활성화 하고, 상기 제2 식별값에 대응하는 제2 안테나 그룹을 활성화 하는 제어 신호를 출력할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면 상기 제어부는 상기 제어값에 대응하여 소정의 전송율 이상을 나타내는 복수의 동작 모드를 선택할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 소정의 전송율 이상을 나타내는 상기 복수의 동작 모드 중 가장 낮은 전력을 소모하는 제1 동작 모드를 선택할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면 상기 결정부는 복수의 위치에 대한 압력 데이터, 가속도 데이터 및 각가속도 데이터 중 적어도 하나를 상기 모션 데이터로서 입력 받고, 기설정된 데이터 영역과 상기 모션 데이터를 비교하여 상기 제어값을 결정할 수 있다. 또한, 상기 결정부는 상기 사용자에 관한 복수의 자세 및 동작 각각에 대응하는 압력 데이터의 범위, 가속도 데이터의 범위 및 각가속도 데이터의 범위를 상기 기설정된 데이터 영역으로 저장할 수 있다.
다른 일측에 따르면 복수의 센싱부로부터 획득되는 모션 데이터를 이용하여 안테나 각각의 활성화 여부를 결정하는 보행 보조 장치가 제공된다. 상기 보행 보조 장치는 서로 다른 위치에 각각 배치되어 데이터를 송수신하는 복수의 안테나, 사용자의 양 발 내의 각각의 부위에 배치되어 상기 사용자의 모션을 나타내는 압력 데이터를 획득하는 제1 센싱부, 상기 양 발 각각에 관한 가속도 데이터 및 각가속도 데이터를 획득하는 제2 센싱부 및 상기 압력 데이터, 상기 가속도 데이터 및 상기 각가속도 데이터를 모션 데이터로서 입력 받고, 상기 모션 데이터에 기초하여 복수의 안테나 각각의 활성화 여부를 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면 상기 프로세서는 상기 모션 데이터와 미리 저장된 모션 예측 모델(motion prediction model)을 비교하여 사용자에 관한 자세 및 동작 중 적어도 하나를 인식할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면 상기 프로세서는 인식된 자세 및 동작 중 적어도 하나에 기초하여 복수의 안테나의 제1 안테나 그룹을 비활성화하고, 제2 안테나 그룹을 활성화할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면 상기 보행 보조 장치는 사용자로부터 복수의 자세 및 동작 각각에 관한 모션 데이터를 반복 입력 받고, 상기 복수의 자세 및 동작 각각에 매칭되는 모션 예측 모델을 저장하는 데이터베이스를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 모션 예측 모델은 상기 복수의 자세 및 동작 각각에 대응하는 데이터 영역을 포함하고, 상기 데이터 영역은 모션 데이터의 크기(magnitude) 및 방향(direction)으로 정의될 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면 상기 프로세서는 상기 복수의 자세 및 동작 각각에 따라 시험 데이터를 송수신하여 복수의 안테나 그룹 각각에 따른 전송율을 측정할 수 있고, 상기 데이터베이스는 상기 측정된 전송율에 따라 제1 자세에 대응하는 제1 안테나 그룹을 상기 모션 예측 모델과 매칭하여 저장할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면 상기 프로세서는 상기 모션 데이터에 따라 결정된 상기 사용자의 자세 및 동작에 기초하여 가장 높은 전송율을 갖는 안테나 그룹을 활성화 하도록 제어할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면 상기 프로세서는 상기 모션 데이터에 따라 결정된 상기 사용자의 자세 및 동작에 기초하여 가장 높은 전력 효율을 갖는 안테나 그룹을 활성화 하도록 제어할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 안테나 제어 장치를 포함하는 보행 보조 장치를 도시하는 예시도이다.
도 2는 다른 일실시예에 따른 안테나 제어 장치에 관한 블록도이다.
도 3a은 다른 일실시예에 따른 보행 보조 장치에 관한 블록도이다.
도 3b는 일실시예에 따른 안테나 제어 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 4a는 또 다른 일실시예에 따른 보행 보조 장치에 관한 예시도이다.
도 4b 및 도 4c는 도 4a에서 설명된 보행 보조 장치가 안테나 제어를 수행하는 과정을 구체적으로 도시하는 예시도이다.
도 5a는 또 다른 일실시예에 따른 보행 보조 장치에 관한 예시도이다.
도 5b 내지 도 5d는 도 5a에서 설명된 보행 보조 장치가 안테나 제어를 수행하는 과정을 구체적으로 도시하는 예시도이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 보행 보조 장치는 사용자에게 접촉되거나 부착되는 웨어러블 기기를 나타낼 수 있다. 이를테면, 보행 보조 장치는 사용자가 착용하는 스마트 신발 또는 신발에 삽입되는 깔창, 안창(insole)의 형태로 구현되어 사용자의 모션(motion)에 관한 다양한 데이터를 획득하고 전송하는 동작을 수행할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 안테나 제어 장치를 포함하는 보행 보조 장치를 도시하는 예시도이다. 도 1을 참조하면, 안테나 제어 장치(150)를 포함하는 보행 보조 장치의 예시도가 도시된다. 본 실시예의 보행 보조 장치는 복수의 레이어(110, 120, 130)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 제1 레이어(110)는 사용자에 접촉되는 레이어로서 상기 사용자에 연관되는 모션 데이터를 획득하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 제1 레이어(110)에 포함되는 다양한 센서에 관한 설명은 이하에서 추가될 도면과 함께 설명될 것이다.
또한, 제2 레이어(120)는 복수의 안테나(141, 142, 143) 및 안테나 제어 장치(150)로 구현될 수 있다. 예시적으로, 복수의 안테나(141, 142, 143)는 RF 신호를 전달하는 방사체로서 전도성 섬유로 구현된 섬유형 안테나를 나타낼 수 있다. 전도성 섬유는 전원, 배터리, 센서 및 메모리 등을 내장할 수 있는 전자섬유(electronic textile)를 나타낼 수 있다. 또한, 복수의 안테나(141, 142, 143)는 오늘날 기술 분야에서 널리 이용되는 인텔리전트 섬유(intelligent textile), 디지털 섬유(digital textile) 및 스마트 섬유(smart textile)와 같은 다양한 소재로 구현될 수 있다.
복수의 안테나(141, 142, 143)는 보행 보조 장치의 제2 레이어(120) 내에서 서로 다른 위치에 각각 배치될 수 있다. 복수의 안테나(141, 142, 143)를 통해 송수신되는 RF 신호(Radio Frequency)는 송신단(transmitting end)에서 수신단(receiving end)으로 전파되며 신호의 진폭 및 에너지가 감소하는 감쇠(attenuation) 현상을 나타낼 수 있다. 따라서, 보행 보조 장치가 지면(earth ground 등)이나 신체에 근접하는 경우에, 출력 RF 신호의 세기가 약해지는 현상이 존재할 것이다. 본 실시예에 따른 안테나 제어 장치(120)는 사용자의 동작 및 자세와 같은 행동 패턴을 분석하여 모션 예측 모델을 생성할 수 있다. 또한, 안테나 제어 장치(120)는 생성된 모션 예측 모델을 통해 사용자의 자세 및 동작 중 어느 하나를 인식할 수 있다. 그에 따라, 안테나 제어 장치(120)는 분석된 사용자의 자세 및 동작 중 어느 하나를 이용하여, 전송율과 전력 소모를 최적으로 설정하는 안테나 조합을 계산하고, 계산된 안테나 조합에 따라 각각의 안테나 그룹을 활성화하거나 비활성화할 수 있을 것이다.
제3 레이어(130)는 보행 보조 장치가 지면에 접촉되는 최하층 레이어를 나타낼 수 있다. 도 1에서 도시되지는 않았지만, 제3 레이어(130)는 복수의 안테나(141, 142, 143) 및 안테나 제어 장치(150)가 물리적 충격으로 보호될 수 있도록 하는 충격 흡수 패드를 더 포함할 수 있다.
도 2는 다른 일실시예에 따른 안테나 제어 장치에 관한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 안테나 제어 장치(200)는 결정부(210), 제어부(220) 및 데이터베이스(230)를 더 포함할 수 있다. 안테나 제어 장치(200)는 컴퓨터로 구현될 수 있고, 보다 구체적으로 적어도 하나의 프로세서에 의해 적어도 일시적으로 구현될 수 있다. 결정부(210)는 입력된 모션 데이터를 이용하여 사용자의 자세(posture) 및 동작(gesture) 중 적어도 하나에 대응하는 제어값을 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 결정부(210)는 입력된 모션 데이터가 나타내는 측정값의 크기, 측정 벡터의 방향 등을 고려하여 사용자의 자세(posture) 및 동작(gesture) 중 적어도 하나를 인식(recognizing)할 수 있다. 예시적으로 결정부(210)는 복수의 위치에 관한 압력 데이터, 가속도 데이터 및 각가속도 데이터 중 적어도 하나를 모션 데이터로서 입력 받을 수 있다.
결정부(210)는 기설정된 데이터 영역과 상기 입력된 모션 데이터를 비교하여 상기 제어값을 결정할 수 있다. 결정부(210)는 상기 사용자에 관한 복수의 자세 및 동작 각각에 대응하는 압력 데이터의 범위, 가속도 데이터의 범위 및 각가속도 데이터의 범위를 상기 기설정된 데이터 영역으로 저장할 수 있다.
예시적으로, 결정부(210)는 양 발에 관한 가속도 데이터가 제1 임계치 이하로 측정되고, 양 발에 관한 압력 데이터가 제2 임계치 이상으로 측정되는 경우에 사용자의 차렷 자세를 인식할 수 있다. 사용자의 차렷 자세는 사용자가 정지한 상태로 양 발이 지면에 부착된 자세를 나타낼 수 있다. 결정부(210)는 인식된 차렷 자세에 관한 제1 제어값을 결정할 수 있다.
또한, 결정부(210)는 오른발에 관한 압력 데이터가 제2 임계치 이상으로 측정되고, 왼 발에 관한 압력 데이터가 제3 임계치 이하로 측정되는 경우에는 오른발을 딛고 왼발로 보행하는 제1 보행 동작을 인식할 수 있다. 이 경우에, 결정부(210)는 인식된 제1 보행 동작에 관한 제2 제어값을 결정할 수 있다. 앞서 설명된 결정부(210)가 차렷 자세 및 제1 보행 동작을 인식하고, 인식된 자세 및 동작 각각에 관한 제어값을 생성하는 과정은 발명의 이해를 돕기 위한 예시적 기재일 뿐 다른 실시예의 범위를 제한하거나 한정하는 것으로 해석되어서는 안될 것이다. 이를 테면, 결정부(210)는 사용자의 점프 동작, 사용자가 의자에 착석한 자세와 같은 일상 생활에서 표현되는 사용자에 관한 다양한 동작 및 자세를 인식하고, 그에 상응하는 제어값을 결정할 수 있다.
일실시예로서 결정부(210)는 미리 지정된 조건에 따라 인식된 동작 및 자세 중 적어도 하나를 나타내는 제어값을 결정할 수 있다. 이하에 설명에서 사용자의 동작 및 자세 중 적어도 하나를 나타내는 제어값은 미리 저장된 사용자의 지정 동작 및 지정 자세와 매칭될 가능성을 나타내는 데이터일 수 있다. 예시적으로, 사용자의 왼발이 지면에서 완전히 탈착된 경우의 압력을 0으로 정의하고 지면에 완전히 부착된 경우의 압력을 1로 정의한다면, 결정부(210)는 입력된 모션 데이터에 기초하여 사용자의 왼발이 떨어진 정도 또는 가능성을 나타내는 제1 제어값을 결정할 수 있다. 그에 따라, 결정부(210)는 사용자의 양 발의 압력에 관한 제1 제어값 및 사용자의 양 발의 모션에 관한 제2 제어값을 결정하고, 제어부(220)가 복수의 안테나의 활성화 여부를 결정하도록 할 수 있다.
다른 일실시예로서, 결정부(210)는 안테나 제어 장치(200)에 의해 제어되는 복수의 안테나 각각에 대한 식별값과 스위칭 제어 신호를 제어값으로서 결정할 수 있다. 안테나 제어 장치(200)에 의해 제어되는 안테나가 세 개 존재하는 경우가 있을 수 있다. 결정부(210)는 제1 안테나에 대한 제1 식별값과 제1 스위칭 제어 신호를 매칭하고, 제2 안테나에 대한 제2 식별값과 제2 스위칭 제어 신호를 매칭하고, 제3 안테나에 대한 제3 식별값과 제3 스위칭 제어 신호를 매칭하여 상기 제어값을 결정할 수 있다.
제어부(220)는 결정부(210)에 의해 결정된 제어값에 대응하여 안테나에 관한 동작 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 제어부(220)는 선택된 동작 모드에 따라 각각의 안테나의 활성화 동작을 제어할 수 있다. 일실시예로서, 제어부(220)는 전송율에 연관되는 제1 동작 모드 또는 전력 효율에 연관되는 제2 동작 모드 중 어느 하나를 결정할 수 있다. 예시적으로, 사용자의 오른발에 대해 압력에 관한 제1 제어값 및 모션에 관한 제2 제어값이 결정된 경우가 존재할 수 있다. 제어부(210)는 제1 제어값 및 제2 제어값이 존재하는 범위에 따라 오른발의 동작 및 자세에 대응하여 복수의 안테나의 활성화 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 제어값이 임계치 이상으로 전달되어 사용자의 오른발이 지면에 부착된 가능성이 높다고 판단된 경우에, 제어부(210)는 복수의 안테나 중 보행 보조 장치의 측면에 배치된 안테나를 활성화하고 나머지 안테나들을 비활성화하는 것으로 최적의 전력 효율을 구현할 수 있다. 제어부(220)가 복수의 안테나의 활성화 동작을 제어하는 과정에 대한 보다 자세한 설명과 다른 실시예들은 이하에서 추가적으로 설명될 것이다.
데이터베이스(230)는 제어값에 대응하는 동작 모드로서 상기 복수의 중 비활성화되는 적어도 하나의 안테나의 제1 식별값 및 활성화되는 적어도 하나의 안테나의 제2 식별값을 저장할 수 있다. 데이터베이스(230)는 복수의 안테나 각각에 관한 제어 신호 및 복수의 안테나에 관한 동작 모드를 매칭하여 저장할 수 있다. 예시적으로, 데이터베이스(230)는 최적의 전송율에 관한 제1 동작 모드와 상기 제1 동작 모드의 경우에 비활성화되는 적어도 하나의 안테나의 제1 식별값 및 활성화되는 적어도 하나의 안테나의 제2 식별값을 서로 매칭하여 저장할 수 있다. 마찬가지로, 데이터베이스(230)는 최적의 전력 효율에 관한 제2 동작 모드와 상기 제2 동작 모드의 경우에 비활성화되는 적어도 하나의 안테나의 제3 식별값 및 활성화되는 적어도 하나의 안테나의 제4 식별값을 서로 매칭하여 저장할 수 있다.
제어부(220)는 데이터베이스(230)에 저장된 동작 모드에 따른 식별값을 이용하여 각각의 안테나 그룹이 활성화되거나 비활성화되도록 제어 신호를 출력할 수 있다. 예시적으로, 제어부(220)는 복수의 안테나에 관한 동작 모드 중 제1 동작 모드를 선택하고, 제1 동작 모드에 대응하여 제1 식별값을 갖는 제1 안테나 그룹을 비활성화 하고, 제2 식별값을 갖는 제2 안테나 그룹을 활성화하는 제어 신호를 출력할 수 있다.
다른 일실시예로서, 제어부(220)는 사용자의 동작 및 자세 중 적어도 하나에 연관되는 제어값을 결정하고, 결정된 제어값에 대응하여 소정의 전송율 이상을 나타내는 복수의 동작 모드를 선택할 수 있다. 예시적으로, 제어부(220)가 사용자가 의자에 착석한 자세에 관한 제2 제어값을 결정한 경우를 가정하자. 제어부(220)는 복수의 동작 모드 중 소정의 전송율 이상을 나타내는 동작 모드들을 선택할 수 있다. 제어부(220)는 선택된 동작 모드들 중 가장 낮은 전력을 소모하는 제1 동작 모드를 선택할 수 있다.
도 3a은 다른 일실시예에 따른 보행 보조 장치에 관한 블록도이다. 도 3a를 참조하면, 보행 보조 장치(300)는 복수의 안테나(310), 제1 센싱부(320), 제2 센싱부(330) 및 프로세서(340)를 포함할 수 있다. 복수의 안테나(310)는 보행 보조 장치(300) 내의 서로 다른 위치에 각각 배치되어 데이터를 송수신할 수 있다. 일실시예로서, 복수의 안테나(310)는 전도성 섬유로서 다이폴 안테나의 절반으로 동작하는 수직의 직선상 도체를 갖는 모노폴 안테나(monopole antenna)의 형태로 구현될 수 있다. 다른 일실시예로서, 복수의 안테나(310)는 전도성 섬유로서 도체를 구부려 접어 크랭크 형태로 생성되는 민더 안테나(meander antenna)의 형태로 구현될 수 있다.
제1 센싱부(320)는 사용자의 양 발 내의 각각의 부위에 배치되고 상기 사용자의 모션을 나타내는 압력 데이터를 획득할 수 있다. 예시적으로, 제1 센싱부(320)는 적어도 하나의 압력 센서로 구현될 수 있다. 또한, 제1 센싱부(320)는 발의 앞꿈치(toe), 발바닥의 오른 측면, 발바닥의 왼 측면, 발의 뒤꿈치(heel) 각각에 배치되는 복수의 압력 센서로 구현될 수 있다. 제1 센싱부(320)가 포함하는 압력 센서의 배치에 관한 기재는 발명의 이해를 돕기 위한 예시적 기재일 뿐, 다른 실시예의 범위를 제한하거나 한정하는 것으로 해석되어서는 안될 것이다. 이를테면, 미리 지정된 간격에 기초하여 격자 모양으로 복수의 압력 센서를 배치하는 것으로 제1 센싱부(320)가 구현될 수도 있을 것이다.
제2 센싱부(330)는 상기 양 발 각각에 관한 가속도 데이터 및 각가속도 데이터를 획득할 수 있다. 예시적으로, 제2 센싱부(330)는 사용자의 움직임을 측정하는 센서로서 가속 센서, 지자기 센서 및 자이로 센서 중 적어도 하나로서 구현될 수 있다.
프로세서(340)는 상기 압력 데이터, 상기 가속도 데이터 및 상기 각가속도 데이터를 모션 데이터로서 입력 받고, 상기 모션 데이터에 기초하여 복수의 안테나 각각의 활성화 여부를 제어할 수 있다. 프로세서(340)가 안테나의 활성화 여부를 제어하는 동작에 관한 자세한 설명은 이하의 도 3b를 통해 자세하게 설명될 것이다.
도 3b는 일실시예에 따른 안테나 제어 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 3b를 참조하면, 프로세서(340)에 의해 실행되는 안테나 제어 방법은 입력된 모션 데이터에 기초하여 사용자의 동작 및 자세 중 적어도 하나를 인식하는 단계(350), 상기 인식된 동작 및 자세 중 적어도 하나에 기초하여 안테나의 동작 모드를 선택하는 단계(360) 및 상기 선택된 동작 모드에 따라 지정된 제1 안테나 그룹을 비활성화 하고, 제2 안테나 그룹을 활성화 하는 제어 신호를 복수의 안테나에 출력하는 단계(370)를 포함할 수 있다.
단계(350)에서 프로세서(340)는 입력된 모션 데이터에 기초하여 사용자의 동작 및 자세 중 적어도 하나를 인식할 수 있다. 프로세서(340)는 모션 데이터와 미리 저장된 모션 예측 모델(motion prediction model)을 비교하여 사용자에 관한 자세 및 동작 중 적어도 하나를 인식할 수 있다.
도 3a에서 도시되지는 않았지만 보행 보조 장치(300)는 사용자로부터 복수의 자세 및 동작에 관한 모션 데이터를 반복 입력 받고, 상기 복수의 자세 및 동작 각각에 매칭되는 모션 예측 모델을 저장하는 데이터베이스를 더 포함할 수 있다. 보행 보조 장치(300)는 통신 인터페이스를 통해 사용자에 연관되는 단말과 페어링될 수 있다. 상기 통신 인터페이스는 WLAN(Wireless LAN), WiFi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등의 무선 인터넷 인터페이스와 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등의 근거리 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 통신 인터페이스는 외부와 통신을 수행할 수 있는 모든 인터페이스(예를 들어, 유선 인터페이스)를 나타낼 수 있다.
보행 보조 장치(300)는 상기 페어링된 단말로 특정한 자세 및 동작을 반복하여 취해달라는 요청 메시지를 전달할 수 있다. 예를 들어, 보행 보조 장치(300)는 사용자에게 "차렷 자세"를 10번 반복해달라는 제1 요청 메시지를 단말로 전송할 수 있다. 사용자는 10번의 차렷 자세를 반복 입력하고, 보행 보조 장치(300) 내의 프로세서(340)는 상기 10번의 차렷 자세에 관한 모션 데이터의 평균값을 모션 예측 모델로서 데이터베이스에 저장할 수 있다.
다른 일실시예로서, 프로세서(340)는 사용자에 관한 복수의 자세 및 동작 각각에 대응하는 데이터 영역을 모션 예측 모델로서 계산하고, 상기 데이터 영역은 모션 데이터 각각의 크기(magnitude) 및 방향(direction)으로 정의되는 3차원 데이터 영역을 나타낼 수 있다.
단계(350)에서 프로세서(340)는 입력된 모션 데이터가 미리 저장된 모션 예측 모델 내의 어느 데이터 영역에 존재하는지 비교하고, 비교 결과에 따라 사용자에 관한 동작 및 자세 중 적어도 하나를 인식할 수 있다. 예시적으로, 프로세서(340)는 입력된 제1 모션 데이터가 사용자의 달리기(running) 동작에 관한 제1 데이터 영역에 포함되는 경우에 상기 제1 모션 데이터에 기초하여 사용자의 동작을 "달리기"로서 인식할 수 있다.
단계(360)에서 프로세서(340)는 상기 인식된 동작 및 자세 중 적어도 하나에 기초하여 안테나의 동작 모드를 선택할 수 있다. 일실시예로서, 보행 보조 장치(300)는 안테나의 동작 모드에 따른 복수의 안테나 각각의 활성화 상태에 대한 식별값을 미리 저장할 수 있다.
단계(370)에서 프로세서(340)는 상기 선택된 동작 모드에 따라 지정된 제1 안테나 그룹을 비활성화 하고, 제2 안테나 그룹을 활성화하는 제어 신호를 복수의 안테나(310)에 출력할 수 있다. 복수의 안테나(310) 각각은 제어 신호에 따라 활성화 되거나 비활성화 되어 데이터 송수신을 위한 빔을 형성할 수 있다.
예시적으로, 프로세서(340)는 상기 복수의 자세 및 동작 각각에 따라 시험 데이터를 송수신하여 복수의 안테나 그룹 각각에 따른 전송율을 측정할 수 있다. 또한, 데이터베이스는 상기 측정된 전송율에 따라 제1 자세에 대응하는 제1 안테나 그룹을 상기 모션 예측 모델과 매칭하여 저장할 수 있다. 다른 일실시예로서, 상기 프로세서(340)는 상기 모션 데이터에 따라 결정된 상기 사용자의 자세 및 동작에 기초하여 가장 높은 전송율을 갖는 안테나 그룹을 활성화 하도록 제어할 수 있다. 또 다른 일실시예로서 상기 프로세서(340)는 상기 모션 데이터에 따라 결정된 상기 사용자의 자세 및 동작에 기초하여 가장 높은 전력 효율을 갖는 안테나 그룹을 활성화 하도록 제어할 수 있다.
도 4a는 또 다른 일실시예에 따른 보행 보조 장치에 관한 예시도이다. 도 4a를 참조하면, 보행 보조 장치는 두 개의 안테나(411, 412) 및 안테나 제어 장치(420)를 포함할 수 있다. 이하의 실시예에서는 사용자의 오른발에 관한 보행 보조 장치의 예시도에 대해 설명되나, 본 실시예의 기술 사상이 사용자의 왼발에도 적용될 수 있다는 것은 기술 분야의 전문가에게는 자명한 사실일 것이다. 두 개의 안테나(411, 412) 각각은 전도성 섬유로 구현된 섬유형 안테나 일 수 있다. 두 개의 안테나(411, 412)는 발의 앞꿈치 부위에 배치된 제1 안테나(411) 및 발의 뒤꿈치 부위에 배치된 제2 안테나(412)를 포함할 수 있다. 또한, 두 개의 안테나(411, 412)는 보행 보조 장치를 통해 측정된 사용자의 건강 상태 및 운동량에 관한 데이터를 미리 지정된 서버로 송수신할 수 있다. 또한 안테나 제어 장치(420)는 두 개의 안테나(411, 412) 각각이 턴 온 되어 활성화 되거나 턴 오프 되어 비활성화 되도록 하는 제어 신호를 생성하고 출력할 수 있다.
도 4b 및 도 4c는 도 4a에서 설명된 보행 보조 장치가 안테나 제어를 수행하는 과정을 구체적으로 도시하는 예시도이다. 도 4b를 참조하면, 사용자의 보행 과정을 설명하는 예시도가 도시된다. 사용자의 습관에 따라 보행 과정에서 발 뒤꿈치를 우선적으로 착지하는 경우가 존재할 수 있다. 이 경우에, 안테나 제어 장치(420)는 최적의 전력 효율을 구현하는 제1 동작 모드를 선택하고, 보행 과정 중 지면에 착지되는 제2 안테나(412)를 비활성화하고 RF 신호가 전파될 공간을 확보하는 제1 안테나(411)를 활성화하도록 제어 신호를 생성할 수 있다.
또한, 도 4c를 참조하면 도 4b와 상반되도록 발 앞꿈치를 우선적으로 착지하는 경우가 도시된다. 이 경우에, 안테나 제어 장치(420)는 최적의 전력 효율을 구현하는 제1 동작 모드를 선택하고, 사용자의 보행에 따라 지면에 착지되는 제1 안테나(411)를 비활성화하고 RF 신호가 전파될 공간을 확보하는 제2 안테나(412)를 활성화하도록 제어 신호를 생성할 수 있다.
다른 일실시예로서, 안테나 제어 장치(420)가 최고의 전송율을 구현하는 제2 동작 모드를 선택하는 것 또한 가능할 것이다. 안테나 제어 장치(420)는 데이터의 전송율을 높이기 위해 사용자의 보행에도 불구하고, 제1 안테나(411) 및 제2 안테나(412) 모두가 활성화되도록 하는 제어 신호를 생성할 수 있을 것이다.
도 5a는 또 다른 일실시예에 따른 보행 보조 장치에 관한 예시도이다. 도 5a를 참조하면, 보행 보조 장치는 세 개의 안테나(511, 512, 513) 및 안테나 제어 장치(520)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 제1 안테나(511) 및 제2 안테나(512)는 모노폴 안테나 형태로 구현되고, 제3 안테나(513)는 민더 안테나 형태로 구현될 수 있다. 또한, 제1 안테나(511)는 오른발의 앞꿈치 부위에 배치되고 제2 안테나(512)는 오른발의 뒤꿈치 부위에 배치되고 제3 안테나(513)는 오른발의 외측부 부위에 배치될 수 있다. 본 실시예에서 복수의 안테나(511, 512, 513)의 구현 형태 및 배치 부위는 발명의 이해를 돕기 위한 예시적 기재일 뿐 다른 실시예들의 범위를 제한하거나 한정하는 것으로 해석되어서는 안될 것이다.
도 5b 내지 도 5d는 도 5a에서 설명된 보행 보조 장치가 안테나 제어를 수행하는 과정을 구체적으로 도시하는 예시도이다. 도 5b를 참조하면, 사용자의 보행 과정에서 발 뒤꿈치를 우선적으로 착지하는 경우가 도시된다. 일실시예로서, 안테나 제어 장치(520)는 최적의 전력 효율을 구현하는 제1 동작 모드를 선택하고, RF 신호가 전파될 공간을 확보하는 제1 안테나(511)를 활성화하고 나머지 안테나(512, 513)들을 비활성화할 수 있다. 다른 일실시예로서, 안테나 제어 장치(520)는 최고의 전송율을 구현하는 제2 동작 모드를 선택하고, 지면에 부착되지 않은 상태를 나타내는 제1 안테나(511) 및 제3 안테나(513)를 활성화하고, 지면에 부착된 제2 안테나(512)만을 비활성화할 수 있다.
도 5c를 참조하면, 사용자가 보행 과정에서 발 앞꿈치를 우선적으로 착지하는 경우가 도시된다. 이 경우에, 안테나 제어 장치(520)는 최적의 전력 효율을 구현하는 제1 동작 모드를 선택하고, RF 신호가 전파된 공간을 확보하는 제2 안테나(512)를 활성화하고 나머지 안테나들(511, 513)을 비활성화할 수 있다.
도 5d를 참조하면, 앞서 설명된 도 5a 및 도 5b의 실시예와 상이하게 사용자가 지면 위에 서있는 경우가 도시된다. 이 경우에, 안테나 제어 장치(520)는 민더 안테나를 이용하여 외측부를 통해 RF 신호가 전파되도록 제3 안테나(513)를 활성화하고, 나머지 안테나들(511, 512)을 비활성화할 수 있다.
본 실시예에 따른 보행 보조 장치는 섬유형 안테나로 구현된 RF 모듈을 포함하여 보다 안정적으로 데이터를 송수신하는 효과를 기대할 수 있다. 또한, 사용자의 현재 동작 및 자세에 따라 서로 다른 위치에 배치된 섬유형 안테나들의 활성화 여부를 제어할 수 있어, 불필요한 안테나의 전력 소모를 줄이고 전송율을 최적화하는 효과를 기대할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (15)

  1. 컴퓨터 장치로 구현되는:
    입력된 모션 데이터를 이용하여 사용자의 자세(posture) 및 동작(gesture) 중 적어도 하나에 대응하는 제어값을 결정하는 결정부;
    상기 결정된 제어값에 대응하여 복수의 안테나에 관한 -상기 복수의 안테나 각각은 웨어러블 기기의 서로 다른 위치에 배치되고, 전도성 섬유로 구현된 안테나임- 미리 저장된 동작 모드 중 어느 하나를 선택하고, 상기 복수의 안테나의 활성화(activation) 동작을 제어하는 제어부; 및
    제어값에 대응하는 동작 모드로서 상기 복수의 안테나 중 비활성화되는 적어도 하나의 안테나의 제1 식별값 및 활성화되는 적어도 하나의 안테나의 제2 식별값을 저장하는 데이터베이스
    를 포함하는 안테나 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 데이터베이스에 저장된 동작 모드 중 선택된 제1 동작 모드에 따라 상기 제1 식별값에 대응하는 제1 안테나 그룹을 비활성화 하고, 상기 제2 식별값에 대응하는 제2 안테나 그룹을 활성화 하는 제어 신호를 출력하는 안테나 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제어값에 대응하여 소정의 전송율 이상을 나타내는 복수의 동작 모드를 선택하는 안테나 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 소정의 전송율 이상을 나타내는 상기 복수의 동작 모드 중 가장 낮은 전력을 소모하는 제1 동작 모드를 선택하는 안테나 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 결정부는 복수의 위치에 대한 압력 데이터, 가속도 데이터 및 각가속도 데이터 중 적어도 하나를 상기 모션 데이터로서 입력 받고, 기설정된 데이터 영역과 상기 모션 데이터를 비교하여 상기 제어값을 결정하는 안테나 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 결정부는 상기 사용자에 관한 복수의 자세 및 동작 각각에 대응하는 압력 데이터의 범위, 가속도 데이터의 범위 및 각가속도 데이터의 범위를 상기 기설정된 데이터 영역으로 저장하는 안테나 제어 장치.
  8. 서로 다른 위치에 각각 배치되어 데이터를 송수신하는 복수의 안테나;
    사용자의 양 발 내의 각각의 부위에 배치되어 상기 사용자의 모션을 나타내는 압력 데이터를 획득하는 제1 센싱부;
    상기 양 발 각각에 관한 가속도 데이터 및 각가속도 데이터를 획득하는 제2 센싱부; 및
    상기 압력 데이터, 상기 가속도 데이터 및 상기 각가속도 데이터를 모션 데이터로서 입력 받고, 상기 모션 데이터에 기초하여 복수의 안테나 각각의 활성화 여부를 제어하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는 인식된 자세 및 동작 중 적어도 하나에 기초하여 복수의 안테나의 제1 안테나 그룹을 비활성화하고, 제2 안테나 그룹을 활성화하는 보행 보조 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 모션 데이터와 미리 저장된 모션 예측 모델(motion prediction model)을 비교하여 사용자에 관한 자세 및 동작 중 적어도 하나를 인식하는 보행 보조 장치.
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    사용자로부터 복수의 자세 및 동작 각각에 관한 모션 데이터를 반복 입력 받고, 상기 복수의 자세 및 동작 각각에 매칭되는 모션 예측 모델을 저장하는 데이터베이스
    를 포함하는 보행 보조 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 모션 예측 모델은 상기 복수의 자세 및 동작 각각에 대응하는 데이터 영역을 포함하고, 상기 데이터 영역은 모션 데이터의 크기(magnitude) 및 방향(direction)으로 정의되는 보행 보조 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 복수의 자세 및 동작 각각에 따라 시험 데이터를 송수신하여 복수의 안테나 그룹 각각에 따른 전송율을 측정하고,
    상기 데이터베이스는 상기 측정된 전송율에 따라 제1 자세에 대응하는 제1 안테나 그룹을 상기 모션 예측 모델과 매칭하여 저장하는 보행 보조 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 모션 데이터에 따라 인식된 상기 사용자의 자세 및 동작에 기초하여 가장 높은 전송율을 갖는 안테나 그룹을 활성화 하도록 제어하는 보행 보조 장치.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 모션 데이터에 따라 인식된 상기 사용자의 자세 및 동작에 기초하여 가장 높은 전력 효율을 갖는 안테나 그룹을 활성화 하도록 제어하는 보행 보조 장치.
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