KR101997967B1 - 계단 보행 측정기기 및 이를 이용한 계단 보행 측정방법 - Google Patents

계단 보행 측정기기 및 이를 이용한 계단 보행 측정방법 Download PDF

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Abstract

계단 보행 측정기기 및 이를 이용한 계단 보행 측정방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 보행 측정기기는, 사용자의 3축 가속도를 센싱하여 보행 여부를 감지하는 관성 측정센서; 기압의 변화를 센싱하는 기압 감지센서; 사용자의 각속도를 감지하여 사용자의 방향 전환 여부를 센싱하는 방향 전환 감지센서; 상기 관성 측정센서로부터 가속도에 관한 정보를 수신하며, 상기 기압 감지센서로부터 기압 정보를 수신하고, 상기 방향 전환 감지센서로부터 방향 전환 정보를 수신하여 사용자의 계단 운동에 관한 정보를 산출하는 제어부; 및 상기 제어부의 산출 결과를 표시하는 디스플레이;를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 관성 측정센서로부터 보행 여부가 감지된 뒤 기압의 변화가 감지되면 계단 보행으로 판정하며, 사용자의 방향 전환이 소정 각도 이상인 경우 층 변경으로 판정하며 사용자의 방향 전환이 소정 각도 이하인 경우 노이즈로 판정하여 사용자가 보행한 계단의 층수를 계산하되, 기 저장된 한 층을 이동하는 경우의 기압 정보와 상기 방향 전환 정보로부터 사용자가 보행한 계단의 층수를 보정한다.

Description

계단 보행 측정기기 및 이를 이용한 계단 보행 측정방법{STAIR GAIT MEASURING DEVICE AND METHOD USING THE SAME}
본 발명은 계단 보행 측정기기 및 이를 이용한 계단 보행 측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 관성 측정센서와 기압 감지센서 및 방향 전환 감지센서를 통해 계단 보행량을 측정하는 계단 보행 측정기기 및 이를 이용한 계단 보행 측정방법에 관한 것이다.
건강을 위해 또는 다이어트를 위해 운동을 해야겠다고 매번 결심하지만 바쁜 직장인들은 따로 시간을 내기가 어려운 현실이다. 최근에는 건강 및 다이어트에 대한 관심이 높아지면서 일상에서 건강을 유지하며 체중을 유지할 수 있는 다양한 운동이 개발되어 소개되고 있다. 이와 같이 일상에서 손쉽게 할 수 있는 운동으로 계단 운동, 걷기 운동이 널리 이용되고 있다.
최근 언론 매체 및 여러 기관에서 계단 오르기 운동의 효과에 대해 많은 홍보와 캠페인을 하지만, 계단을 오를 때의 운동량을 측정하여 운동자에게 제공하는 시스템은 극히 드물어 운동자들이 계단 오르기에 관한 운동효과를 실감하지 못하고 있다.
계단 운동의 경우 60kg인 사람이 30분 동안 계단을 오르면 약 230kcal의 칼로리를 소모하게 되며, 60kg인 사람이 30분 동안 계단을 내려가면 약 97kcal의 칼로리를 소모하게 된다. 또한 계단 운동의 경우 호흡 능률이 높아져서 산소 섭취량이 증가하며, 다리와 허리의 근력이 증대하고, HDL 콜레스테롤이 증가하고 LDL 콜레스테롤이 떨어지는 등 매우 다양한 효과를 가진다.
이러한 계단 운동을 증대하기 위하여, 최근에는 건물의 구석지고 어두운 계단을 밝고 쾌적하게 인테리어하며, 계단마다 칼로리 소모량과 수명 연장 효과 이미지를 표시하여 사용자의 계단 오르기 운동을 장려하고 있다. 건물의 각 계단마다 소비 칼로리를 표시하고 있지만, 사용자가 실제 오르거나 내려간 계단으로 인한 소비 칼로리를 정확하게 파악하기는 곤란하다. 따라서 사용자가 계단 운동을 통해 사용자의 소비 칼로리량을 정확하게 파악할 수 있는 방법 및 장치가 요구된다.
한편, 현재 개시된 계단 운동 정보를 제공하는 장치의 경우 건물에 NFC태그나 비콘을 설치하여 사용자가 태깅하는 방법을 이용하는데, 건물마다 이러한 시스템을 설치하여야 하며, 설치되지 않은 건물에서는 계단 운동의 효과를 파악할 수 없는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2016-0135014호
본 발명에 따른 계단 보행 측정기기 및 이를 이용한 계단 보행 측정방법은, 관성측정센서와 기압감지센서 및 방향 전환 감지센서를 통해 계단 보행량을 측정하고 이를 사용자에게 제공하는 계단 보행 측정기기 및 이를 이용한 계단 보행 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 계단 보행 측정기기 및 이를 이용한 계단 보행 측정방법은, 관성측정센서와 기압감지센서 및 방향 전환 감지센서를 통해 계단 보행량을 측정하고 이로부터 운동량을 계산한 뒤 사용자에게 화면으로 표시하는 계단 보행 측정기기 및 이를 이용한 계단 보행 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 계단 보행 측정기기는, 사용자의 3축 가속도를 센싱하여 보행 여부를 감지하는 관성 측정센서; 기압의 변화를 센싱하는 기압 감지센서; 사용자의 각속도를 감지하여 사용자의 방향 전환 여부를 센싱하는 방향 전환 감지센서; 상기 관성 측정센서로부터 가속도에 관한 정보를 수신하며, 상기 기압 감지센서로부터 기압 정보를 수신하고, 상기 방향 전환 감지센서로부터 방향 전환 정보를 수신하여 사용자의 계단 운동에 관한 정보를 산출하는 제어부; 및 상기 제어부의 산출 결과를 표시하는 디스플레이;를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 관성 측정센서로부터 보행 여부가 감지된 뒤 기압의 변화가 감지되면 계단 보행으로 판정하며, 사용자의 방향 전환이 소정 각도 이상인 경우 층 변경으로 판정하며 사용자의 방향 전환이 소정 각도 이하인 경우 노이즈로 판정하여 사용자가 보행한 계단의 층수를 계산하되, 기 저장된 한 층을 이동하는 경우의 기압 정보와 상기 방향 전환 정보로부터 사용자가 보행한 계단의 층수를 보정한다.
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또한, 상기 제어부는, 사용자의 칼로리 소모량을 계산하며, 상기 디스플레이는 상기 제어부의 계산 결과를 표시할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 계단 보행 측정방법은, 관성 측정센서를 이용하여 사용자의 보행 여부를 센싱하는 단계; 기압 감지센서를 이용하여 기압 변화를 센싱하는 단계; 방향 전환 감지센서를 이용하여 사용자의 방향 전환 여부를 센싱하는 단계; 상기 보행 여부가 센싱된 뒤 상기 기압 변화가 센싱되면 계단 보행으로 판정하는 단계; 상기 계단 보행으로 판정된 뒤, 사용자의 방향 전환이 소정 각도 이상인 경우 층 변경으로 판정하며 사용자의 방향 전환이 소정 각도 이하인 경우 노이즈로 판정하여 계단 층수의 변화로 판정하는 단계; 상기 방향 전환이 센싱된 뒤 기 저장된 한 층을 이동하는 경우의 기압 정보로부터 계단 층수의 변화를 보정하는 단계; 및 사용자의 계단 보행 정보를 디스플레이로 제공하는 단계;를 포함한다.
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또한, 상기 디스플레이로 제공하는 단계는, 사용자의 칼로리 소모량을 더 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 계단 보행 측정기기 및 이를 이용한 계단 보행 측정방법은, 관성측정센서와 기압감지센서 및 방향 전환 감지센서를 통해 계단 보행량을 측정하고 이를 사용자에게 제공하는 계단 보행 측정기기 및 이를 이용한 계단 보행 측정방법이 제공된다.
또한, 관성측정센서와 기압감지센서 및 방향 전환 감지센서를 통해 계단 보행량을 측정하고 이로부터 운동량을 계산한 뒤 사용자에게 화면으로 표시하는 계단 보행 측정기기 및 이를 이용한 계단 보행 측정방법이 제공된다.
또한, 사용자의 방향 전환이 감지되면 기 저장된 기압의 정보와 비교함으로써 이동한 계단의 층수를 보정하여 정확도가 우수한 계단 운동 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 계단 운동정보를 저장하여 운동 내역을 비교, 분석할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 보행 측정기기의 적용예시를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 보행 측정기기의 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 보행 측정기기의 개략적인 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 보행 측정기기의 장치도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 보행 측정방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 보행 측정방법의 측정 알고리즘이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 이에 대해 상세한 설명에 상세하게 설명한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
설명에 앞서 상세한 설명에 기재된 용어에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면 부호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 보행 측정기기의 적용예시를 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 보행 측정기기의 개략적인 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 보행 측정기기의 개략적인 정면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 보행 측정기기의 장치도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 계단 보행 측정기기는, 관성 측정센서와 기압감지센서 및 방향 전환 감지센서를 통해 계단 보행량을 측정하고 이로부터 운동량을 계산한 뒤 사용자에게 화면으로 표시하는 것으로서, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 관성 측정센서(100)와, 기압 감지센서(200)와, 방향 전환 감지센서(300)와 제어부(400)와, 조작부(500) 및 디스플레이(600)를 포함한다.
관성 측정센서(100)는 사용자가 정지한 상태에서 보행을 시작하는 경우 및 보행을 유지하고 있는지 여부 즉, 사용자의 보행여부를 센싱하는 구성이다. 관성 측정센서(100)는 MEMS(Micro Elrctro Mechanical System)을 이용하여 초소형으로 마련될 수 있다. 관성 측정센서(100)는 3축에서의 사용자의 가속도를 센싱하여 사용자의 이동 관성을 측정한다. 즉, x축, y축,z축(사용자의 보행 진행방향, 횡 방향, 높이방향)에서의 가속도를 센싱하여 사용자의 이동 관성을 측정한다.
사용자가 정지상태에서 보행을 하는 경우 가속도에 변화가 발생하며, 사용자가 보행을 계속하는 경우에도 가속도에 변화가 발생한다. 관성 측정센서(100)를 이용하여 가속도를 센싱하면 양의 방향에서 음의 방향 또는 음의 방향에서 양의 방향으로 변화가 발생하며, 이를 그래프로 도시하면 0과 교차하는 교차점이 발생한다. 이러한 영교차점이 걸음을 나타낸다. 즉, 가속도가 0인 상태에서 보행을 시작하는 경우 가속도에 변화가 발생하며, 보행을 계속하는 경우 가속도가 음과 양으로 변화되는데, 이때 0과 교차하는 교차점의 개수가 걸음 수가 된다.
관성 측정센서(100)가 센싱한 사용자의 가속도에 관한 정보는 제어부(400)로 지속적으로 전송된다.
기압 감지센서(200)는 사용자의 현 위치의 기압을 감지하며, 사용자의 위치 이동에 따른 기압의 변화를 센싱하는 구성이다. 기압 감지센서(100) 또한 MEMS를 이용하여 초소형으로 마련될 수 있다. 계단을 오르내리는 경우, 높이 차이에 의해 각 위치에서의 기압이 차이가 나게 되며, 기압이 변화하는 경우 계단을 오르내리는 것으로 판정할 수 있다. 평균적으로 계단은 한 단의 높이가 대략 20cm 이므로, 본 기압 감지센서는 20cm 높이차이에서의 기압 변화를 감지할 수 있도록 정밀하게 마련되는 것이 바람직하다.
기압 감지센서(100)가 센싱한 사용자의 현 위치에 관한 기압 정보는 제어부(400)로 지속적으로 전송된다.
방향 전환 감지센서(300)는 사용자의 이동방향의 전환 여부를 감지하는 구성이다. 일반적으로 건물 내에서 계단은 한 층 내에서 2번 이상의 방향 전환을 하도록 마련된다.(도 1 참조) 따라서, 방향 전환 감지센서(300)는 사용자가 계단을 오르내릴 때 몇 개의 층을 오르내렸는지 파악할 수 있도록 사용자의 이동방향의 전환 여부를 감지한다. 즉, 사용자의 진행방향이 중요한 것이 아니며, 방향 전환이 있었는지가 중요한 요소가 된다.
방향 전환 감지센서(300)는 사용자의 각속도를 감지하여 방향 전환 여부를 감지할 수 있다. 즉, 사용자가 회전하였는지 여부를 감지하여 방향 전환 여부를 감지한다. 사용자의 회전은 각속도 움직임(angular rate motion) 측정을 통해 수행될 수 있다. 일반적으로 사용자가 계단을 오르내리는 경우, 층이 변경될 때 방향은 최소 90°가 전환되므로 미세한 방향전환은 모두 노이즈로 분류할 수 있다.
방향 전환 감지센서(300)의 센싱 정보는 제어부(400)로 지속적으로 전송된다.
한편, 본 실시예에서 관성 측정센서(100)와, 기압 감지센서(200) 및 방향 전환 감지센서(300)는 별도로 마련되는 것으로 하였으나, 하나의 센서가 위 기능을 모두 수행할 수 있음은 물론이다. 예를 들어, IMU(Inertial Measurement Unit)으로 마련되어 관성 측정센서(100)와, 기압 감지센서(200) 및 방향 전환 감지센서(300)의 기능을 모두 수행할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 별도의 장치를 제조하여 장치 내에 각 센서가 장착되는 것으로 하였으나, 별도의 장치 제조 없이 스마트폰 내에서도 구현될 수 있다.
제어부(400)는 관성 측정센서(100), 기압 감지센서(200), 방향 전환 감지센서(300)가 센싱한 정보를 각각 수신하여 사용자의 계단 운동에 관한 정보들을 산출하여 디스플레이(600) 상에 표시하는 구성이다.
제어부(400)는 관성 측정센서(100)로부터 수신한 정보로부터, 가속도가 0인 상태에서 가속도에 변화가 발생하는 경우 사용자가 보행을 시작한 것으로 판정하고, 가속도가 음과 양으로 변화되는 경우 사용자가 보행을 계속하고 있는 것으로 판정한다. 이때, 음과 양으로 변화되는 가속도가 0과 교차하는 교차점의 개수를 보행자의 걸음 수로 판정한다.
한편, 제어부(400)는 기압 감지센서(200)로부터 기압 정보를 지속적으로 수신한다. 관성 측정센서(100)로부터 가속도가 변화하는 정보를 수신하는 중에 기압의 변화가 감지되면 제어부(400)는 사용자가 계단운동 즉, 계단을 오르내리는 것으로 판정한다. 구체적으로, 기압이 감소되면 계단을 오르는 것으로 판정하고, 기압이 증가되면 계단을 내려가는 것으로 판정한다.
또한, 제어부(400)는 방향 전환 감지센서(100)로부터 사용자의 방향 전환에 관한 정보를 수신하며, 사용자가 계단운동을 하는 것으로 판정한 상태에서 방향 전환이 있는 경우 층 변경이 된 것으로 판정한다.
그리고, 제어부(400)는 방향 전환에 따른 층 변경에 대한 보정을 수행한다. 일반적으로 건물에서 한 층을 이동하는 경우 반 층을 기준으로 방향전환이 발생하거나 또는 한 층 내에서 2번 이상의 방향전환이 발생하는 경우가 있다. 따라서, 방향전환이 되었지만 실제로는 반층을 이동한 상황이 될 수 있으며, 이러한 경우에도 층 변경으로 판정하는 경우 이는 오차가 된다. 따라서, 제어부(400)는 방향 전환에 따른 층 변경에 대한 보정을 수행한다. 우선, 제어부(400)에는 기압 정보가 기 저장된다. 구체적으로, 실제 한 층을 이동하는 경우의 기압변화에 관한 정보가 기 저장된다. 제어부(400)는 기 저장된 기압정보와 방향 전환 정보를 통해 층 변경을 보정한다. 예를 들어, 기 저장된 기압정보의 절반 정도 되는 지점에서 방향 전환이 이루어진 경우, 제어부(400)는 이를 반층을 오르내린 것으로 인지하여 층 변경으로 판정하지 않는다. 또한, 방향 전환이 이루어지지 않더라도 계단 보행 판정 후 기 저장된 기압정보와 비교하여 층 이동으로 판정할 수 있다.
이와 같이, 제어부(400)는 센서들이 측정한 정보들을 수신한 뒤 스스로 보정함으로써 정확한 계단 운동 정보를 사용자에게 제공한다.
그리고, 제어부(400)는 사용자의 계단 운동에 따른 칼로리 소모량을 계산한다. 제어부(400)는 사용자가 계단을 오르는지 내리는지 여부를 기압 변화를 통해 판정하고, 이로부터 사용자의 칼로리 소모량을 계산한다. 사용자의 신체(키, 몸무게 등)에 관한 정보를 미리 입력하고 변경할 수 있음은 물론이다.
제어부(400)가 계산한 계단 운동에 관한 정보(층 변경, 칼로리, 걸음 수 등)들은 디스플레이(600) 상에 표시된다.
조작부(500)는 복수 개의 버튼으로 마련된다. 예를 들어, 리셋 버튼이 구비되어 사용자가 계단을 오르내리기 전 리셋 버튼을 누르면 초기화되어 그때부터 시작한 계단운동을 측정할 수 있다. 리셋 버튼을 누르는 경우 관성 측정센서(100)는 가속도를 0으로 인지한다. 또한, 전송 및 저장버튼이 구비되어 사용자가 해당 버튼을 누르는 경우, 사용자의 계단 운동에 관한 정보(층 변경, 칼로리, 걸음 수) 및 운동 시작시간, 종료시간 등의 정보가 메모리에 저장될 수 있고 블루투스 통신으로 연결되어 PC나 스마트폰에 전송되어 저장될 수도 있다.
다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 보행 측정방법에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 보행 측정방법의 순서도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 계단 보행 측정방법의 측정 알고리즘이다.
본 실시예에 따른 계단 보행 측정방법(S1000)은 관성 측정센서와 기압감지센서 및 방향 전환 감지센서를 통해 계단 보행량을 측정하고 이로부터 운동량을 계산한 뒤 사용자에게 화면으로 표시하는 것으로서, 보행 여부 센싱단계(S100)와, 기압 변화 센싱단계(S200)와, 방향 전환 센싱단계(S300)와, 계단 보행 판정단계(S400)와, 층수 변화 판정단계(S500)와, 보정단계(S600) 및 제공단계(S700)를 포함한다.
보행 여부 센싱단계(S100)는 관성 측정센서(100)를 통해 사용자의 보행 여부를 센싱하는 단계이다. 관성 측정센서(100)는 3축에서의 사용자의 가속도를 센싱하여 사용자의 이동 관성을 측정한다. 즉, x축, y축,z축(사용자의 보행 진행방향, 횡 방향, 높이방향)에서의 가속도를 센싱하여 사용자의 이동 관성을 측정한다. 사용자가 보행을 계속하는 경우 가속도는 양의 방향에서 음의 방향 또는 음의 방향에서 양의 방향으로 변화가 발생한다. 이때, 0과 교차하는 영교차점을 사용자의 걸음으로 판정한다. 즉, 가속도가 0인 상태에서 보행을 시작하는 경우 가속도에 변화가 발생하며, 보행을 계속하는 경우 가속도가 음과 양으로 변화되는데, 이때 0과 교차하는 교차점의 개수가 걸음 수가 된다. 이러한 가속도에 관한 정보는 제어부(400)로 전송된다. 즉, 보행 여부 센싱단계(S100)에서는 관성 측정센서(100)가 센싱한 가속도에 관한 정보가 제어부(400)로 전송되는 단계이다.
기압 변화 센싱단계(S200)는 기압 감지센서(200)가 사용자 위치의 기압을 감지하며, 사용자의 위치 이동에 따른 기압의 변화를 센싱하여 제어부(400)로 전송하는 단계이다. 계단을 오르내리는 경우, 높이 차이에 의해 각 위치에서의 기압이 차이가 나게 되며, 기압이 변화하는 경우 계단을 오르내리는 것으로 판정할 수 있다.
방향 전환 센싱단계(S300)는 방향 전환 감지센서(300)가 사용자의 이동방향의 전환 여부를 감지하여 제어부(400)로 전송하는 단계이다. 일반적으로 건물 내에서 계단은 한 층 내에서 2번 이상의 방향 전환을 하도록 마련되므로 방향 전환을 통해 계단의 층수 변경 여부를 알 수 있다. 방향전환센서(300)는 사용자의 회전 여부를 각속도로 감지하며 이 정보를 제어부(400)로 전송한다.
계단 보행 판정단계(S400)는 보행 여부 센싱단계(S100), 기압 변화 센싱단계(S200), 방향 전환 센싱단계(S300)에서 센싱 정보를 수신한 제어부(400)가 사용자의 계단 보행여부를 판정하는 단계이다.
제어부(400)는 관성 측정센서(100)로부터 수신한 정보로부터, 가속도가 0인 상태에서 가속도에 변화가 발생하는 경우 사용자가 보행을 시작한 것으로 판정하고, 가속도가 음과 양으로 변화되는 경우 사용자가 보행을 계속하고 있는 것으로 판정한다. 이때, 음과 양으로 변화되는 가속도가 0과 교차하는 교차점의 개수를 보행자의 걸음 수로 판정한다. 이때, 기압의 변화가 감지되는 경우 제어부(400)는 사용자가 계단운동을 하는 것으로 판정한다. 또한, 제어부(400)는 방향 전환이 있는 경우 층이 변경된 것으로 판정한다. 한편, 사용자가 미세하게 회전하는 경우에도 각속도의 변화가 감지될 수 있다. 그러나, 일반적으로 사용자가 계단을 오르내리는 경우, 층이 변경될 때 방향은 최소 90°가 전환되므로 미세한 방향전환은 모두 노이즈로 분류하며 이는 층 변경으로 판정하지 않는다.
즉, 계단 보행 판정단계(S400)는, 가속도와 기압 정보로부터 계단운동을 하는지 여부, 각속도 정보로부터 층 변경이 있는지 여부를 판정하는 단계이다.
보정단계(S500)는 제어부(400)가 방향 전환에 따른 층 변경에 대한 보정을 하는 단계이다. 일반적으로 건물에서 한 층을 이동하는 경우 반 층을 기준으로 방향전환이 발생하거나 또는 한 층 내에서 2번의 방향전환이 발생하는 경우가 있다. 따라서, 방향전환이 되었지만 실제로는 반 층을 이동한 상황이 될 수 있으며, 이러한 경우에도 층 변경으로 판정하는 경우 오차가 된다. 따라서, 제어부(400)는 방향 전환에 따른 층 변경에 대한 보정을 수행한다.
제어부(400)에는 실제 한 층을 이동하는 경우의 기압변화에 관한 정보가 미리 저장되며, 기 저장된 기압정보의 절반 정도 되는 지점에서 방향 전환이 이루어진 경우, 제어부(400)는 이를 반층을 오르내린 것으로 인지하여 층 변경으로 판정하지 않는다. 또한, 방향 전환이 이루어지지 않더라도 계단 보행 판정 후 기 저장된 기압정보와 비교하여 층 이동으로 판정할 수 있다.
제공단계(S600)는 사용자의 계단 운동에 관한 정보를 사용자에게 제공하는 단계이다. 제어부(400)는 사용자의 계단 운동에 따른 칼로리 소모량을 계산한다. 즉, 제어부(400)는 사용자가 계단을 오르는지 내리는지 여부를 기압 변화를 통해 파악하고, 이로부터 사용자의 칼로리 소모량을 계산한다. 제어부(400)가 계산한 계단 운동에 관한 정보(층 변경, 칼로리, 걸음 수 등)들은 디스플레이(600) 상에 표시된다.
따라서, 본 발명에 의하면, 관성 측정센서와 기압감지센서 및 방향 전환 감지센서를 통해 계단 보행량을 측정하고 이로부터 운동량을 계산한 뒤 사용자에게 화면으로 표시하는 계단 보행 측정기기 및 이를 이용한 계단 보행 측정방법이 제공된다.
본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한 해당 기술 분야의 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터(factor)에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라, 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1000 : 계단 보행 측정기기 100 : 관성 측정센서
200 : 기압 감지센서 300 : 방향전환 감지센서
400 : 제어부 500 : 조작부
600 : 디스플레이
S1000 : 계단 보행 측정방법 S100 : 보행여부 센싱단계
S200 : 기압변화 센싱단계 S300 : 방향전환 센싱단계
S400 : 계단 보행 판정단계 S500 : 층수변화 판정단계
S600 : 보정단계 S700 : 제공단계

Claims (9)

  1. 사용자의 3축 가속도를 센싱하여 보행 여부를 감지하는 관성 측정센서;
    기압의 변화를 센싱하는 기압 감지센서;
    사용자의 각속도를 감지하여 사용자의 방향 전환 여부를 센싱하는 방향 전환 감지센서;
    상기 관성 측정센서로부터 가속도에 관한 정보를 수신하며, 상기 기압 감지센서로부터 기압 정보를 수신하고, 상기 방향 전환 감지센서로부터 방향 전환 정보를 수신하여 사용자의 계단 운동에 관한 정보를 산출하는 제어부; 및
    상기 제어부의 산출 결과를 표시하는 디스플레이;를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 관성 측정센서로부터 보행 여부가 감지된 뒤 기압의 변화가 감지되면 계단 보행으로 판정하며, 사용자의 방향 전환이 소정 각도 이상인 경우 층 변경으로 판정하며 사용자의 방향 전환이 소정 각도 이하인 경우 노이즈로 판정하여 사용자가 보행한 계단의 층수를 계산하되, 기 저장된 한 층을 이동하는 경우의 기압 정보와 상기 방향 전환 정보로부터 사용자가 보행한 계단의 층수를 보정하는 계단 보행 측정기기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 사용자의 칼로리 소모량을 계산하며,
    상기 디스플레이는 상기 제어부의 계산 결과를 표시하는 계단 보행 측정기기.
  6. 관성 측정센서를 이용하여 사용자의 보행 여부를 센싱하는 단계;
    기압 감지센서를 이용하여 기압 변화를 센싱하는 단계;
    방향 전환 감지센서를 이용하여 사용자의 방향 전환 여부를 센싱하는 단계;
    상기 보행 여부가 센싱된 뒤 상기 기압 변화가 센싱되면 계단 보행으로 판정하는 단계;
    상기 계단 보행으로 판정된 뒤, 사용자의 방향 전환이 소정 각도 이상인 경우 층 변경으로 판정하며 사용자의 방향 전환이 소정 각도 이하인 경우 노이즈로 판정하여 계단 층수의 변화로 판정하는 단계;
    상기 방향 전환이 센싱된 뒤 기 저장된 한 층을 이동하는 경우의 기압 정보로부터 계단 층수의 변화를 보정하는 단계; 및
    사용자의 계단 보행 정보를 디스플레이로 제공하는 단계;를 포함하는 계단 보행 측정방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 디스플레이로 제공하는 단계는, 사용자의 칼로리 소모량을 더 제공하는 계단 보행 측정방법.
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