KR102004256B1 - 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치 - Google Patents

움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치으로서, 보다 구체적으로는, 모션 센서 데이터를 처리 및 전송하는 센서 융합 장치로서, 움직임 데이터를 수집하는 모션 센서부; 상기 센서 융합 장치의 배터리 잔량을 측정하는 배터리 측정부; 상기 모션 센서부에서 수집된 모션 센서 데이터를 상기 배터리 측정부에서 측정된 상기 센서 융합 장치의 배터리 잔량에 따라 처리하는 연산부; 및 상기 연산부에서 처리된 모션 센서 데이터를 전송하는 통신부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치에 따르면, 모션 센서부가 x축, y축, z축 각각의 회전 변화율 및 이동 변화율을 계산하고, 각 축의 회전 변화율 또는 이동 변화율이 각 축 별로 설정된 특정 기준값 이상이 될 경우에 한해 움직임 데이터를 수집하도록 함으로써, 불필요한 데이터의 처리로 인한 중앙 처리장치의 오버헤드 및 배터리 소모 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하고 있는 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치에 따르면, 모션 센서부가 x축, y축, z축 각각의 축에서 미리 설정된 가중치에 따라 움직임 데이터를 수집함으로써, 필요한 데이터에 가중치를 주어 보다 정확한 모션 센싱이 가능하다.
뿐만 아니라, 본 발명에서 제안하고 있는 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치에 따르면, 연산부에서 수집된 모션 센서 데이터를 처리함에 있어서, 압축여부, 압축할 데이터의 종류 및 데이터의 축 별 압축 비율과 같은 압축로직을 배터리의 잔량 등에 따라 선택하고, 모션 센서 데이터를 대응되는 시간 정보와 함께 압축함으로써, 송신되는 데이터의 길이 및 양을 줄여 네트워크 트래픽을 줄이고, 데이터를 수신한 어플리케이션에서 압축 해제를 보다 용이하게 할 수 있다.

Description

움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치{A MOTION SENSOR DEVICE THAT EFFICIENTLY COMPRESSES AND TRANSMITS MOTION DATA}
본 발명은 센서 융합 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 수집된 모션 센서 데이터가 특정 기준 값 이상일 경우에 한하여, 배터리 잔량에 따라 데이터 압축 로직을 선택하고, 선택된 데이터 압축 로직에 따라 모션 센서 데이터의 구조에 따른 최적화된 압축 및 전송을 하는, 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치에 관한 것이다.
최근 모션 센서 시장은 VR(Virtual Reality)의 보급에 따라 커지고 있다. 모션 센싱, 즉, 움직임 추적은 카메라 등의 광학적 센서를 이용하거나, 자이로스코프, 자력계 및 가속도계로 이루어진 IMU 관성 센서를 이용하는 것이 일반적이다.
관성 측정 장치(Inertial Measurement Unit, IMU)는, 가속도계와 회전 속도계, 때로는 자력계의 조합을 사용하여 신체의 특정한 힘, 각도 비율 및 때로는 신체를 둘러싼 자기장을 측정하고 보고하는 전자 장치이다. IMU는 일반적으로 항공기, 인공위성 및 우주선의 조정 등에 사용된다. IMU는 터널, 건물 내부 또는 전자적 간섭이 있을 때와 같이 GPS 신호를 사용할 수 없을 때, 위치 측정이 가능하도록 보조할 수 있다.
전통적으로 IMU는 항공기, 차량 등의 항법 시스템에 주로 적용이 되었으나, 최근에는 항법 목적 외에도 많은 소비자 제품에서 방향 센서 역할을 한다. 일반적으로 스마트 폰과 태블릿에는 IMU가 방향 센서로 포함되어 있으며, 웨어러블 기기의 보급으로, 피트니스 추적기 및 기타 웨어러블 기기에 달리기와 같은 모션 측정을 위한 IMU가 포함될 수 있다. VR 기기나, 리모컨을 이용하는 일부 게임 시스템은 움직임을 측정하기 위해 IMU를 사용하기도 한다. 또한, 스포츠 기술 훈련 및 애니메이션 용도로도 IMU가 사용될 수 있다.
관성 측정 장치(Inertial Measurement Unit, IMU)는 하나 이상의 가속도계(Accelerator)를 사용하여 선형 가속도를 감지하고, 하나 이상의 자이로스코프(Gyroscope)를 사용하여 회전 속도를 감지함으로써 작동하며, 경우에 따라 자기 측정기(Magnetometer)를 포함한다. 일반적인 구성에는 피치(Pitch), 롤(Roll) 및 요(Yaw) 세 가지 축에 대해 축 하나당 가속도계, 자이로스코프 및 자기 측정기가 하나씩 포함된다.
IMU를 포함하는 모션 센서 내부에는 배터리가 구비되어 있으며, 배터리는 모션 센서의 구동 전력과 센싱된 데이터를 외부의 컴퓨터, 휴대용 단말기 등의 어플리케이션으로 전송할 때 필요한 전력을 제공하게 된다. 이때, 데이터의 ‘송신’ 과정에서 에너지 소모가 많아, 배터리 소모를 줄이고, 에너지를 효율적으로 사용하기 위해 전송되는 데이터의 양 또는 빈도를 줄일 필요가 있다.
한편, 본 발명과 관련된 선행기술로서, 한국공개특허 제10-2014-0064693호(발명의 명칭: 디바이스의 움직임을 포함하는, 착용식 전자 디바이스로의 사용자 제스처 입력), 한국등록특허 제10-0920252호(발명의 명칭: 공중에서 손가락의 움직임을 통해 제어되는 마우스) 및 한국등록특허 제10-1150066호(발명의 명칭: 이동 통신 단말기의 움직임을 이용한 게임 장치 및 방법) 등이 개시된 바 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 모션 센서부가 x축, y축, z축 각각의 회전 변화율 및 이동 변화율을 계산하고, 각 축의 회전 변화율 또는 이동 변화율이 각 축 별로 설정된 특정 기준값 이상이 될 경우에 한해 움직임 데이터를 수집하도록 함으로써, 불필요한 데이터의 처리로 인한 중앙 처리장치의 오버헤드 및 배터리 소모 문제를 해결할 수 있는, 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 모션 센서부가 x축, y축, z축 각각의 축에서 미리 설정된 가중치에 따라 움직임 데이터를 수집함으로써, 필요한 데이터에 가중치를 주어 보다 정확한 모션 센싱이 가능한, 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
뿐만 아니라, 본 발명은, 연산부에서 수집된 모션 센서 데이터를 처리함에 있어서, 압축여부, 압축할 데이터의 종류 및 데이터의 축 별 압축 비율과 같은 압축로직을 배터리의 잔량 등에 따라 선택하고, 모션 센서 데이터를 대응되는 시간 정보와 함께 압축함으로써, 송신되는 데이터의 길이 및 양을 줄여 네트워크 트래픽을 줄이고, 데이터를 수신한 어플리케이션에서 압축 해제를 보다 용이하게 할 수 있는, 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치는,
모션 센서 데이터를 처리 및 전송하는 센서 융합 장치로서,
움직임 데이터를 수집하는 모션 센서부;
상기 센서 융합 장치의 배터리 잔량을 측정하는 배터리 측정부;
상기 모션 센서부에서 수집된 모션 센서 데이터를 상기 배터리 측정부에서 측정된 상기 센서 융합 장치의 배터리 잔량에 따라 처리하는 연산부; 및
상기 연산부에서 처리된 모션 센서 데이터를 전송하는 통신부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 모션 센서부는,
x축, y축, 및 z축의 각속도, 가속도 및 지자기 값을 측정하는 9차원 IMU 관성측정장치일 수 있다.
바람직하게는, 상기 모션 센서부는,
x축, y축, 및 z축의 각속도, 가속도 및 지자기 값으로부터 Roll, Pitch 및 Yaw 값을 계산하는 9차원 AHRS 자세방위장치일 수 있다.
바람직하게는, 상기 모션 센서부는,
x축, y축, 및 z축의 각속도, 가속도 및 지자기 값을 측정하는 9차원 IMU 관성측정장치로 움직임 데이터를 수집하되,
3축 각각의 회전 변화율 및 이동 변화율을 계산하고, 각 축의 회전 변화율 또는 이동 변화율이 각 축 별로 설정된 특정 기준 값 이상이 될 경우에 한해 해당 축에 움직임 데이터가 생성된 것으로 판단하여, 움직임 데이터를 수집할 수 있다.
바람직하게는, 상기 모션 센서부는,
x축, y축, 및 z축의 각속도, 가속도 및 지자기 값을 측정하는 9차원 IMU 관성측정장치로 움직임 데이터를 수집하되,
미리 설정된 각 축 별 가중치에 따라 움직임 데이터를 수집할 수 있다.
바람직하게는, 상기 연산부는,
수집된 모션 센서 데이터를 처리하되,
상기 모션 센서 데이터의 압축여부 및 압축 비율을 선택하는 압축로직 선택 모듈; 및
상기 압축로직 선택 모듈에서 선택된 압축로직에 따라 상기 모션 센서 데이터를 압축하는 데이터 압축 모듈을 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 압축로직 선택 모듈은,
상기 모션 센서 데이터의 압축여부, 센서 값 자체인 로데이터(raw data)를 압축할지 Euler Angle인 가공데이터를 압축할지, 및 데이터의 축 별 압축 비율 중 적어도 어느 하나를 선택할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 데이터 압축 모듈은,
상기 압축로직 선택 모듈에서 선택된 압축로직에 따라 상기 모션 센서 데이터를 압축하되,
상기 모션 센서 데이터를 대응되는 시간 정보와 함께 압축할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치에 따르면, 모션 센서부가 x축, y축, z축 각각의 회전 변화율 및 이동 변화율을 계산하고, 각 축의 회전 변화율 또는 이동 변화율이 각 축 별로 설정된 특정 기준값 이상이 될 경우에 한해 움직임 데이터를 수집하도록 함으로써, 불필요한 데이터의 처리로 인한 중앙 처리장치의 오버헤드 및 배터리 소모 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하고 있는 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치에 따르면, 모션 센서부가 x축, y축, z축 각각의 축에서 미리 설정된 가중치에 따라 움직임 데이터를 수집함으로써, 필요한 데이터에 가중치를 주어 보다 정확한 모션 센싱이 가능하다.
뿐만 아니라, 본 발명에서 제안하고 있는 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치에 따르면, 연산부에서 수집된 모션 센서 데이터를 처리함에 있어서, 압축여부, 압축할 데이터의 종류 및 데이터의 축 별 압축 비율과 같은 압축로직을 배터리의 잔량 등에 따라 선택하고, 모션 센서 데이터를 대응되는 시간 정보와 함께 압축함으로써, 송신되는 데이터의 길이 및 양을 줄여 네트워크 트래픽을 줄이고, 데이터를 수신한 어플리케이션에서 압축 해제를 보다 용이하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치가 모션 센서 데이터를 처리 및 전송하는 흐름을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치에서 모션 센서 데이터의 구조를 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치에서 모션 센서부를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치에서 모션 센서부가 데이터를 수집하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치에서 모션 센서부가 미리 설정된 각 축 별 가중치에 따라 움직임 데이터를 수집하는 것을 설명하기 위해 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치(10)의 구성을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치(10)는, 모션 센서 데이터를 처리 및 전송하는 센서 융합 장치(10)로서, 모션 센서부(100), 배터리 측정부(200), 압축로직 선택 모듈(310) 및 데이터 압축 모듈(320)을 포함하는 연산부(300), 및 통신부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치(10)가 모션 센서 데이터를 처리 및 전송하는 흐름을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바에 따르면, 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치(10)는, 모션 센서부(100)에서 데이터를 수집하는 단계(S100), 배터리 측정부(200)에서 센서 융합 장치(10)의 배터리 잔량을 확인하는 단계(S200), 압축로직 선택 모듈(310)에서 단계 S100에서 수집된 데이터의 압축로직을 단계 S200에서 측정된 센서 융합 장치(10)의 배터리 잔량을 고려하여 선택하는 단계(S300), 데이터 압축 모듈(320)에서 단계 S300에서 선택된 데이터의 압축로직에 따라 단계 S100에서 수집된 데이터를 압축하는 단계(S400), 및 통신부(400)에서 단계 S400에서 압축된 데이터를 전송하는 단계(S500)를 포함하여 구현될 수 있다. 이하 각각의 단계를 수행하는 센서 융합 장치(10)의 각각의 구성에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다.
모션 센서부(100)는, 움직임 데이터를 수집하는 센서로 구성될 수 있다. 실시예에 따라서 모션 센서부(100)는, x축, y축, 및 z축의 각속도, 가속도 및 지자기 값을 측정하는 9차원 IMU 관성측정장치 자체로 구성될 수 있으며, 경우에 따라서는, x축, y축, 및 z축의 각속도, 가속도 및 지자기 값으로부터 Roll, Pitch 및 Yaw 값을 계산하는 9차원 AHRS 자세방위장치로 구성될 수도 있다.
움직임을 측정하는 모션 센서는 크게 보통 시중에 파는 IMU 관성측정장치와 AHRS 자세방위장치(센서융합기)로 나뉠 수 있다. IMU는 각속도계, 가속도계, 지자기계, 온도, 압력 등의 센서로 이루어질 수 있으며, AHRS는 위의 IMU모듈에 MCU를 더 포함하는 것이 일반적이다. MCU에선 IMU에서 측정된 센서 데이터를 이용하여 Roll, Pitch, Yaw값을 계산할 수 있다.
즉, IMU 관성측정장치는 보정되지 않은 순수한 x축, y축, 및 z축의 각속도, 가속도 및 지자기 값을 측정하며, AHRS 자세방위장치는 IMU에서 측정된 데이터로부터 보정과 필터링을 거친 정확한 Roll, Pitch, Yaw 값을 측정 및 계산할 수 있다.
관성 측정 장치(Inertial Measurement Unit, IMU)는 하나 이상의 가속도계(Accelerator)를 사용하여 선형 가속도를 감지하고 하나 이상의 자이로스코프(Gyroscope)를 사용하여 회전 속도를 감지함으로써 작동하며, 경우에 따라 자기 측정기(Magnetometer)를 포함한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치(10)에서 모션 센서 데이터의 구조를 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 물체의 자세 측정에 요구되는 값으로 방위각(Yaw, 요), 롤(Roll) 및 피치(Pitch)가 있다. 롤은 물체가 좌우로 기울어진 정도를 의미하며, 피치는 앞뒤로 기울어진 정도를, 요는 z축 방향으로 기울어진 회전각의 정도를 의미한다. 롤과 피치는 중력방향을 기준으로 얼마나 기울어졌는지를 나타낸다.
MEMS 기반의 3축 가속도계(Accelerometer)는 x축, y축, z축 방향의 가속도를 측정할 수 있으며, 정지한 상태에서의 중력 가속도를 감지한다. 3축 자이로스코프(Gyroscope)는 각속도를 측정하여, 시간에 대해 적분함으로써 물체의 각도를 측정한다. 가속도계는 짧은 시간의 관점에서 오차가 크며, 자이로스코프는 적분하여 결과를 나타내기 때문에 시간이 지날수록 오차가 커지는 문제가 있다. 즉, 오차를 줄이기 위해 가속도계와 자이로스코프의 상호 보완하는 알고리즘이 적용되고 있으며, 일반적으로 칼만 필터(Kalman filter)를 사용한다.
요(Yaw)의 회전축은 z축 방향, 즉 중력방향과 같으므로, 가속도계가 아닌 자이로스코프를 이용해 측정하여야 한다. 즉, 가속도계로 자이로스코프 값을 보완할 수 없어, 오차를 보상하기 위해 자기 측정기(Magnetometer)를 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치(10)에서 모션 센서부(100)를 설명하기 위해 도시한 도면이다. AHRS 자세방위장치(센서융합기)는, 도 4에 도시된 바와 같이, IMU모듈에 MCU를 더 포함하여 구성될 수 있다. IMU 내부의 자이로스코프(각속도계)에서 측정된 각속도의 값을 적분하여 Roll, Pitch, Yaw값을 일차적으로 구하며, Roll과 Pitch의 경우 가속도계의 측정값을 이용하여 보상하고, Yaw의 경우 자기 측정기(지자기계)의 측정값을 이용하여 보상할 수 있다. 즉, AHRS 자세방위장치에서 MCU는 IMU에서 측정된 로데이터(raw data)로부터 가공데이터(Roll, Pitch, Yaw)를 계산할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치(10)에서, 모션 센서부(100)는, x축, y축, 및 z축의 각속도, 가속도 및 지자기 값을 측정하는 9차원 IMU 관성측정장치로 움직임 데이터를 수집하되, 3축 각각의 회전 변화율 및 이동 변화율을 계산하고, 각 축의 회전 변화율 또는 이동 변화율이 각 축 별로 설정된 특정 기준 값 이상이 될 경우에 한해 해당 축에 움직임 데이터가 생성된 것으로 판단하여, 움직임 데이터를 수집할 수 있다. 보다 구체적으로는, 각 축 별로 임계치를 설정해 두고, 각 축의 회전 변화율 또는 이동 변화율이 임계치를 넘어갈 경우 해당 축의 움직임이 발생한 것으로 판단하여 움직임이 감지된 데이터만을 선별하여 전송할 수 있다.
움직임이 발생한 경우의 데이터만을 선별하여 전송하면, 전송되는 데이터의 트래픽을 줄일 수 있으며, 전송하는 데이터의 절대적인 양이 감소하여, 모션 센서부(100)의 배터리 소모를 줄일 수 있다. 움직임이 감지되지 않는 경우에는 데이터를 수집하지 않을 뿐만 아니라, 전송 또한 하지 않을 수 있다. 다른 분야의 기존의 데이터 선별 전송방법에서는 일정 시간간격으로 데이터를 전송하면서, 전송할 데이터가 없을 경우에 ‘0’이라는 정보를 전송하고 있었다. 이에 비해, 본 발명에서는 움직임이 감지되지 않는 경우에 아예 전송 자체를 하지 않아, 전송으로 인한 배터리 소모를 획기적으로 줄일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치(10)에서 모션 센서부(100)가 데이터를 수집하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 모션 센서부(100)에서 변화량이 미리 설정해둔 임계치를 넘기지 않아 움직임이 감지되지 않은 t1 과 t2 사이의 구간에서는 데이터의 수집 및 전송을 하지 않음으로써 데이터 트래픽을 줄이고, 배터리 소모를 줄일 수 있다. 이 때, 전송받은 데이터를 활용하는 어플리케이션 쪽에서는, 움직임이 없는 구간에서, 빅데이터에 기반하여 자연스러운 연결동작을 그릴 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치(10)에서, 모션 센서부(100)는, x축, y축, 및 z축의 각속도, 가속도 및 지자기 값을 측정하는 9차원 IMU 관성측정장치로 움직임 데이터를 수집하되, 미리 설정된 각 축 별 가중치에 따라 움직임 데이터를 수집할 수 있다. 모션 센서부(100)를 이용하여 움직임을 측정하는 목적에는 여러 가지가 있을 수 있다. 즉, 측정하고자 하는 움직임의 특성에 따라, 필요한 데이터만을 선별하여 전송되는 데이터의 총량을 줄일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치(10)에서 모션 센서부(100)가 미리 설정된 각 축별 가중치에 따라 움직임 데이터를 수집하는 것을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 예를 들어 스케이팅 선수의 훈련을 위해 모션 센싱을 하는 경우가 있을 수 있다. 이 때, 스케이팅의 특성상, 선수의 무릎 또는 발목은 z축의 움직임이 상대적으로 매우 적고, x축 및 y축의 움직임이 중요할 수 있다. 이와 같이, 특정 축의 움직임만의 센싱이 중요한 경우에, 동작의 방향에 대해 축별로 가중치를 부여하여 계산의 효율을 극대화 할 수 있고, 데이터의 선별을 통한 데이터 총량을 줄일 수 있다. 각 축별 가중치는 사용자가 이용하려는 컨텐츠에 따라 미리 설정할 수 있다.
배터리 측정부(200)는, 센서 융합 장치(10)의 배터리 잔량을 측정할 수 있다. 센서 융합 장치(10)에는 움직임 데이터를 수집하는 모션 센서부(100), 각종 연산을 수행하는 연산부(300) 및 데이터를 전송하는 통신부(400)등의 구동 전력을 제공하는 배터리가 구비되어 있을 수 있다. 배터리 측정부(200)는 이러한 센서 융합 장치(10) 내의 배터리 잔량을 측정하여, 후술할 데이터 압축로직 선택 모듈(310)에서 압축로직을 선택할 때 배터리 잔량이 고려되도록 할 수 있다.
연산부(300)는, 모션 센서부(100)에서 수집된 모션 센서 데이터를 배터리 측정부(200)에서 측정된 센서 융합 장치(10)의 배터리 잔량에 따라 처리할 수 있다. 연산부(300)는, 모션 센서 데이터의 압축여부 및 압축 비율을 선택하는 압축로직 선택 모듈(310) 및 압축로직 선택 모듈(310)에서 선택된 압축로직에 따라 모션 센서 데이터를 압축하는 데이터 압축 모듈(320)을 포함할 수 있다.
압축로직 선택 모듈(310)은, 모션 센서 데이터의 압축여부, 센서 값 자체인 로데이터(raw data)를 압축할지 Euler Angle인 가공데이터를 압축할지, 및 데이터의 축 별 압축 비율 중 적어도 어느 하나를 선택할 수 있다. 압축로직 선택 모듈(310)은, 배터리 측정부(200)에서 측정된 배터리 잔량 정보를 고려해, 압축을 할지 여부와 어느 정도로 압축할지 등을 선택할 수 있다. 압축로직 선택 모듈(310)이 모션 데이터의 압축로직을 선택할 때, 센서 융합 장치(10) 내부에서 데이터의 선별 및 압축을 수행하는데 소모되는 전력과, 데이터를 전송할 때 소모되는 전력을 비교하여 결정할 수 있다.
데이터 압축 모듈(320)은, 압축로직 선택 모듈(310)에서 선택된 압축로직에 따라 모션 센서 데이터를 압축하되, 모션 센서 데이터를 대응되는 시간 정보와 함께 압축할 수 있다. 데이터를 연속적으로 전송하는 것이 아니라, 데이터의 변화율과 임계값을 비교해, 움직임이 발생된 데이터만을 전송할 때에는, 해당 움직임 데이터가 어느 시간에 발생한 것인지 알아야, 데이터를 전송받은 어플리케이션에서 보간법에 따라 압축 해제를 할 수 있다. 따라서, 데이터를 압축할 때, 시간 정보와 함께 압축을 하여, 추후에 어플리케이션에서 압축 해제하여 움직임 데이터를 활용할 수 있도록 한다. 데이터 압축 모듈(320)은, 압축로직 선택 모듈(310)에서 모션 센서 데이터를 압축하지 않는 것으로 선택될 경우, 데이터에 시간 정보만을 합산 시키는 연산을 수행할 수 있다.
통신부(400)는, 연산부(300)에서 처리된 모션 센서 데이터를 전송할 수 있다. 모션 센서 데이터를 외부의 컴퓨터, 휴대용 단말기 등의 어플리케이션으로 전송하여, 데이터를 수신한 어플리케이션에서 모션 센서 데이터를 여러 컨텐츠에 활용할 수 있도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서 제안하고 있는 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치(10)에 따르면, 모션 센서부(100)가 x축, y축, z축 각각의 회전 변화율 및 이동 변화율을 계산하고, 각 축의 회전 변화율 또는 이동 변화율이 각 축 별로 설정된 특정 기준값 이상이 될 경우에 한해 움직임 데이터를 수집하도록 함으로써, 불필요한 데이터의 처리로 인한 중앙 처리장치의 오버헤드 및 배터리 소모 문제를 해결할 수 있다. 또한, 본 발명에서 제안하고 있는 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치(10)에 따르면, 모션 센서부(100)가 x축, y축, z축 각각의 축에서 미리 설정된 가중치에 따라 움직임 데이터를 수집함으로써, 필요한 데이터에 가중치를 주어 보다 정확한 모션 센싱이 가능하다. 뿐만 아니라, 본 발명에서 제안하고 있는 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치(10)에 따르면, 연산부(300)에서 수집된 모션 센서 데이터를 처리함에 있어서, 압축여부, 압축할 데이터의 종류 및 데이터의 축 별 압축 비율과 같은 압축로직을 배터리의 잔량 등에 따라 선택하고, 모션 센서 데이터를 대응되는 시간 정보와 함께 압축함으로써, 송신되는 데이터의 길이 및 양을 줄여 네트워크 트래픽을 줄이고, 데이터를 수신한 어플리케이션에서 압축 해제를 보다 용이하게 할 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 센서 융합 장치
100: 모션 센서부
200: 배터리 측정부
300: 연산부
310: 압축로직 선택 모듈
320: 데이터 압축 모듈
400: 통신부
S100: 모션 센서부에서 데이터를 수집하는 단계
S200: 배터리 측정부에서 센서 융합 장치의 배터리 잔량을 확인하는 단계
S300: 압축로직 선택 모듈에서 단계 S100에서 수집된 데이터의 압축로직을 선택하는 단계
S400: 데이터 압축 모듈에서 단계 S300에서 선택된 데이터의 압축로직에 따라 단계 S100에서 수집된 데이터를 압축하는 단계
S500: 통신부에서 단계 S400에서 압축된 데이터를 전송하는 단계

Claims (8)

  1. 피트니스 추적기 또는 웨어러블 기기에 포함되어, 모션 센서 데이터를 처리 및 전송하는 센서 융합 장치(10)로서,
    움직임 데이터를 수집하는 모션 센서부(100);
    상기 센서 융합 장치(10)의 배터리 잔량을 측정하는 배터리 측정부(200);
    상기 모션 센서부(100)에서 수집된 모션 센서 데이터를 상기 배터리 측정부(200)에서 측정된 상기 센서 융합 장치(10)의 배터리 잔량에 따라 처리하는 연산부(300); 및
    상기 연산부(300)에서 처리된 모션 센서 데이터를 외부의 컴퓨터 또는 휴대용 단말기의 어플리케이션으로 전송하여, 데이터를 수신한 어플리케이션에서 상기 모션 센서 데이터를 컨텐츠에 활용할 수 있도록 하는 통신부(400)를 포함하되,
    상기 모션 센서부(100)는,
    x축, y축, 및 z축의 각속도, 가속도 및 지자기 값을 측정하는 9차원 IMU 관성측정장치로 움직임 데이터를 수집하되,
    3축 각각의 회전 변화율 및 이동 변화율을 계산하고, 각 축의 회전 변화율 또는 이동 변화율이 각 축 별로 설정된 특정 기준 값 이상이 될 경우에 한해 해당 축에 움직임 데이터가 생성된 것으로 판단하여, 움직임 데이터를 수집하고,
    움직임이 발생한 경우의 데이터만을 선별하여 전송하여, 움직임이 감지되지 않는 경우에는 데이터를 수집하지 않고 전송도 하지 않아, 전송되는 데이터의 트래픽을 줄이고, 전송하는 데이터의 절대적인 양이 감소하여, 상기 모션 센서부(100)의 배터리 소모를 줄일 수 있으며,
    전송받은 데이터를 활용하는 어플리케이션은, 움직임이 없는 구간에서, 빅데이터에 기반하여 자연스러운 연결 동작을 그릴 수 있으며,
    상기 모션 센서부(100)는,
    미리 설정된 각 축 별 가중치에 따라 움직임 데이터를 수집하고, 상기 각 축 별 가중치는 컨텐츠에 따라 미리 설정되며,
    상기 연산부(300)는,
    수집된 모션 센서 데이터를 처리하되,
    상기 모션 센서 데이터의 압축 여부 및 압축 비율을 선택하는 압축 로직 선택 모듈(310); 및
    상기 압축 로직 선택 모듈(310)에서 선택된 압축 로직에 따라 상기 모션 센서 데이터를 압축하는 데이터 압축 모듈(320)을 포함하고,
    상기 압축 로직 선택 모듈(310)은,
    상기 모션 센서 데이터의 압축 여부, 센서 값 자체인 로데이터(raw data)를 압축할지 Euler Angle인 가공데이터를 압축할지, 및 데이터의 축 별 압축 비율 중 적어도 어느 하나를 선택하되, 상기 배터리 측정부(200)에서 측정된 배터리 잔량 정보를 고려해, 압축 여부 및 압축 비율을 선택하고, 상기 센서 융합 장치(10) 내부에서 데이터의 선별 및 압축을 수행하는데 소모되는 전력과, 데이터를 전송할 때 소모되는 전력을 비교하여 결정하며,
    상기 데이터 압축 모듈(320)은,
    상기 압축 로직 선택 모듈(310)에서 선택된 압축 로직에 따라 상기 모션 센서 데이터를 압축하되,
    상기 모션 센서 데이터를 대응되는 시간 정보와 함께 압축하는 것을 특징으로 하는, 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 모션 센서부(100)는,
    x축, y축, 및 z축의 각속도, 가속도 및 지자기 값을 측정하는 9차원 IMU 관성측정장치인 것을 특징으로 하는, 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치(10).
  3. 제1항에 있어서, 상기 모션 센서부(100)는,
    x축, y축, 및 z축의 각속도, 가속도 및 지자기 값으로부터 Roll, Pitch 및 Yaw 값을 계산하는 9차원 AHRS 자세방위장치인 것을 특징으로 하는, 움직임 데이터를 효율적으로 압축 전송하는 센서 융합 장치(10).
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120055721A (ko) * 2009-09-02 2012-05-31 애플 인크. 다양한 전력 관리 모드들을 이용하는 모션 센서 데이터 프로세싱
JP6125122B1 (ja) * 2015-08-18 2017-05-10 オリンパス株式会社 ワイヤレス内視鏡

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