KR102081245B1 - Determining information on portable electronic devices that users carry - Google Patents

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Abstract

사용자가 휴대하는 장치의 사용자에 대한 위치를 결정하는 방법은, 지구 기준 프레임과 장치에서의 장치 기준 프레임 간의 변환의 수학적 표현을 결정하는 단계; 사용자가 걷고 있는 동안 장치 이동을 측정할 수 있는 장치의 센서 장치로부터 정보를 수신하고, 상기한 수학적 표현을 이용하여 센서 장치로부터의 정보를 장치에서의 지구 기준 프레임으로서 변환하는 단계; 및 변환하는 단계에서 얻어지는 센서 장치로부터의 정보의 적어도 하나의 성분에 대하여 통계 분석을 수행하여 장치의 특정 위치에 상응하는 하나 이상의 특징을 식별하는 단계를 포함한다. 또한, 사용자가 휴대하는 장치에서 기준 프레임에 대한 사용자의 몸의 배향을 결정하는 방법을 제공하며, 이 방법은, 장치의 사용자에 대한 위치를 결정하는 단계; 및 장치의 결정된 위치에 기초하여 기준 프레임에 대한 사용자의 배향을 결정하기 위한 복수의 방법 중 임의의 방법을 선택하는 단계를 포함한다.A method of determining a location of a user's portable device with respect to a user may include determining a mathematical representation of the transformation between the earth reference frame and the device reference frame in the device; Receiving information from a sensor device of a device capable of measuring device movement while the user is walking, and converting the information from the sensor device as an earth reference frame in the device using the above mathematical expression; And performing statistical analysis on at least one component of information from the sensor device obtained in the converting step to identify one or more features corresponding to a specific location of the device. In addition, a method is provided for determining the orientation of a user's body with respect to a reference frame in a device carried by a user, the method comprising: determining a position of a user with respect to the device; And selecting any of a plurality of methods for determining a user's orientation with respect to the reference frame based on the determined location of the device.

Description

사용자가 휴대하는 휴대용 전자 장치의 정보 결정Determining information on portable electronic devices that users carry

본 발명은 휴대용 전자 장치의 정보 결정에 관한 것이다. 본 발명은, 배타적이지 않게 더욱 구체적으로는, 사용자에 대한 장치의 위치 결정에 관한 것이며, 또한, 기준 프레임에 대한 사용자의 배향 결정에 관한 것일 수 있다.The present invention relates to information determination of a portable electronic device. The present invention, more specifically, not exclusively, relates to the determination of the position of the device relative to the user, and also to the determination of the user's orientation relative to the reference frame.

최근에, 휴대용 전자 무선 장치들에 의해 또는 사용자가 휴대하는 휴대용 전자 장치와 상호 작용하는 장치들에 의해 제공되는 애플리케이션과 서비스가 인기를 얻고 있다. 일부 애플리케이션과 서비스가 사용자의 배향과 사용자에 대한 휴대용 전자 장치의 위치를 아는 것이 바람직하다.Recently, applications and services provided by portable electronic wireless devices or by devices that interact with portable electronic devices carried by users are gaining popularity. It is desirable for some applications and services to know the user's orientation and the location of the portable electronic device relative to the user.

대체로, 스마트폰 등의 휴대용 전자 장치들의 사용자들은 걷거나 서 있을 때 자신의 몸에 대하여 서로 다른 다양한 위치에서 해당 장치들을 휴대하고 있다. 예를 들어, 모바일 폰을 손, 바지 주머니, 또는 핸드백에 휴대할 수 있다. 일반적으로, 사용자들은, 특히 장치를 사용하지 않고 상호 작용하지 않는 경우에, 휴대하고 있는 휴대용 전자 장치의 배향에 관심을 거의 두지 않는 경향도 있다. 이는, 대부분의 휴대용 전자 장치에 있어서, 사용자에겐 불편할 수도 있는, 사용자가 장치를 어디에 휴대해야 하는지 그리고 사용자가 장치를 어떻게 휴대해야 하는지에 대한 요건들을 부가하지 않고서, 사용자에 대한 장치의 배향에 관한 정보 및 사용자가 갖고 있는 장치의 위치를 장치 자체에서 이용할 수 없고 따라서 해당 장치와 통신할 수 있는 시스템이나 해당 장치에서 실행되고 있는 임의의 애플리케이션도 이용할 수 없음을 의미한다.In general, users of portable electronic devices, such as smart phones, carry the devices in various different positions with respect to their body when walking or standing. For example, the mobile phone can be carried in a hand, a trouser pocket, or a handbag. In general, users tend to pay little attention to the orientation of the portable electronic device they are carrying, especially if they are not using and interacting with the device. This is for most portable electronic devices, information about the orientation of the device relative to the user without adding requirements on where the user should carry the device and how the user should carry the device, which may be inconvenient for the user. And means that the location of the device the user has is not available on the device itself, and therefore any system running on the device or any application running on the device cannot be used.

지구의 경도와 위도뿐만 아니라 지구에 대한 휴대용 전자 장치의 배향을 결정하는 것은 알려져 있다. 그러나, 휴대용 전자 장치가 사용자에 대한 소정의 배향으로 될 필요 없이 사용자의 몸에서의 그 장치의 위치를 결정할 수 있게 하고 또는 사용자의 소정의 위치에 있을 필요 없이 사용자의 몸에 대한 그 장치의 배향을 결정할 수 있게 하는 적절하고 실현 가능한 수단을 생성하는 것은, 유용할 것이며, 휴대용 전자 장치 기술을 예를 들어 새로운 애플리케이션들에서 상당히 더욱 발전시킬 수 있다.It is known to determine the orientation and orientation of portable electronic devices relative to the Earth, as well as the longitude and latitude of the Earth. However, a portable electronic device can determine the position of the device on the user's body without having to be in a predetermined orientation with respect to the user or the orientation of the device with respect to the user's body without having to be in the user's predetermined location. It would be useful to create a suitable and feasible means of making decisions, and could significantly improve portable electronic device technology, for example in new applications.

사용자가 걷고 있을 때 몸 상의 서로 다른 여러 위치들에 대하여 사용자의 몸에 있는 모바일 폰의 위치를 추정하도록 모바일 폰 내에 가속도계와 자이로스코프의 조합을 이용하는 것은 알려져 있다. 그러나, 정확한 결과를 제공하기 위해, 이러한 방법들을 실행하는 데에는 상당량의 시간이 걸리고 많은 연산 처리가 필요하다. 자이로스코프도 이동하기 쉬어서, 시간 경과에 따라 자이로스코프의 판독시 오류가 커질 수 있다.It is known to use a combination of an accelerometer and a gyroscope within a mobile phone to estimate the location of the mobile phone in the user's body for different locations on the body when the user is walking. However, in order to provide accurate results, implementing these methods takes a considerable amount of time and requires a lot of computational processing. The gyroscope is also easy to move, and the error may increase when reading the gyroscope over time.

사용자가 이동함에 따라 기록되는 휴대용 전자 장치의 경도 위치와 위도 위치의 이력을 분석함으로써, 사용자의 몸이 향하고 있는 방향(방위)을 추정하는 것도 알려져 있다. 그러나, 이러한 기술들은, 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS) 등의 장치의 외부에 있는 인프라스트럭처의 존재에 의존하며, 이는 적절한 수신 상태를 갖는 환경에서 이용되도록 제한되는 것이다. 이에 더하여, GPS 등의 시스템을 이용한 빈번한 위치 설정은 상당량의 배터리 전력을 필요로 한다.It is also known to estimate the direction (orientation) the user's body is facing by analyzing the history of the longitude and latitude positions of the portable electronic device recorded as the user moves. However, these techniques rely on the presence of an infrastructure external to the device, such as a Global Positioning System (GPS), which is limited to use in an environment with proper reception. In addition, frequent positioning using a system such as GPS requires a significant amount of battery power.

본 발명은 이러한 문맥에서 완성되었다.The present invention has been completed in this context.

본 발명에 따르면, 사용자가 휴대하는 장치의 그 사용자에 대한 위치를 결정하는 방법을 제공하며, 이 방법은, 장치에서의 지구 기준 프레임(earth reference frame)과 장치 기준 프레임 간의 변환의 수학적 표현을 결정하는 단계; 사용자가 걷고 있는 동안 장치의 이동을 측정할 수 있는 장치의 센서 장치로부터 정보를 수신하고, 수학적 표현을 이용하여 센서 장치로부터의 정보를 장치에서의 지구 기준 프레임으로 변환하는 단계; 및 변환하는 단계에서 얻어지는 센서 장치로부터의 정보의 적어도 하나의 성분에 대하여 통계 분석을 수행하여 장치의 특정 위치에 상응하는 하나 이상의 특징을 식별하는 단계를 포함한다.According to the present invention, there is provided a method for determining a position of a device carried by a user with respect to the user, the method determining a mathematical representation of the transformation between the earth reference frame and the device reference frame in the device To do; Receiving information from a sensor device of the device capable of measuring the movement of the device while the user is walking, and converting the information from the sensor device to a frame of earth reference in the device using a mathematical expression; And performing statistical analysis on at least one component of information from the sensor device obtained in the converting step to identify one or more features corresponding to a specific location of the device.

센서 장치는 가속도계 장치를 포함할 수 있고, 센서 장치로부터의 정보는 장치의 가속도 정보를 포함할 수 있고, 이 경우, 적어도 하나의 성분은 가속도 정보의 수평 성분 또는 수직 성분을 포함할 수 있다. 또한, 센서 장치는 자력계(magnetometer) 장치를 포함할 수 있고, 이 경우, 적어도 하나의 성분은, 대안으로 또는 또한, 자기 정보의 성분을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 수학적 표현은, 장치가 센서 장치의 정보의 적어도 수직 성분 또는 수평 성분을 결정할 수 있게 한다.The sensor device may include an accelerometer device, and information from the sensor device may include acceleration information of the device, in which case at least one component may include a horizontal component or a vertical component of the acceleration information. Further, the sensor device may include a magnetometer device, in which case the at least one component may, alternatively or also, comprise a component of magnetic information. In other words, the mathematical representation allows the device to determine at least a vertical component or horizontal component of information of the sensor device.

적어도 하나의 성분에 대하여 통계 분석을 수행하는 단계는 주 성분 분석(Principal Component Analysis)을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 성분에 대하여 통계 분석을 수행하는 단계는, 정보의 적어도 하나의 통계값을 결정하고 이 통계값을 서로 다른 장치 위치들에 대하여 저장되어 있는 데이터와 비교하여 사용자에 대한 장치의 위치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The step of performing statistical analysis on at least one component may include performing a principal component analysis. In addition, the step of performing statistical analysis on at least one component may determine at least one statistical value of information and compare the statistical value with data stored for different device locations to locate the device for the user. It may include the step of determining.

본 발명에 따르면, 사용자가 휴대하는 장치에서 기준 프레임에 대한 사용자의 몸의 배향을 결정하는 방법을 또한 제공하며, 이 방법은, 장치의 사용자에 대한 위치를 결정하는 단계; 및 장치의 결정된 위치에 기초하여, 기준 면에 대한 사용자의 배향을 결정하는 복수의 방법으로부터 임의의 방법을 선택하는 단계를 포함한다.According to the present invention, there is also provided a method for determining the orientation of a user's body with respect to a reference frame in a device carried by the user, the method comprising: determining a position of the device with respect to the user; And selecting any method from a plurality of methods for determining the user's orientation with respect to the reference plane based on the determined location of the device.

장치는 센서 장치를 포함할 수 있다. 센서 장치는, 걷는 동안 사용자의 보행 사이클에 따라 순환적으로 변하는, 장치에서 발생하는 가측 결과를 검출 및 측정할 수 있고, 가속도를 3차원으로 측정할 수 있는 적어도 하나의 가속도계 장치를 포함할 수 있다. 또한, 기준 프레임은 제1 기준 프레임을 포함할 수 있고, 복수의 방법 중 다수의 방법들은, 장치의 결정된 위치에 따라 사용자의 보행 사이클 내의 하나 이상의 기간을 선택하는 단계로서, 사용자의 보행 사이클 내의 하나 이상의 기간은, 사용자의 기준 프레임에 상응하는 제2 기준 프레임에 대하여 소정의 방향으로 장치의 이동이 지배적인 하나 이상의 기간인, 선택하는 단계; 하나 이상의 기간 동안 장치의 가속도를 측정하는 단계; 및 측정된 가속으로부터 제1 기준 프레임에 대한 사용자의 배향을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.The device may include a sensor device. The sensor device may include at least one accelerometer device capable of detecting and measuring lateral results occurring in the device, which change cyclically according to a user's walking cycle while walking, and measure acceleration in three dimensions. . Further, the reference frame may include a first reference frame, and among the plurality of methods, a method of selecting one or more periods in the user's walking cycle according to the determined location of the device, one in the user's walking cycle The step of selecting the period is one or more periods in which movement of the device is dominant in a predetermined direction with respect to the second reference frame corresponding to the user's reference frame; Measuring the acceleration of the device for one or more periods; And estimating the user's orientation with respect to the first reference frame from the measured acceleration.

복수의 방법 중 하나 이상에 있어서, 제1 기준 프레임에 대한 사용자의 배향을 추정하는 단계는, 하나 이상의 기간 동안의 가속 방향이 제2 기준 프레임에 대한 소정의 방향이라고 결정하는 단계를 포함할 수 있다.In one or more of the plurality of methods, estimating a user's orientation with respect to the first reference frame may include determining that the acceleration direction for the one or more periods is a predetermined direction with respect to the second reference frame. .

복수의 방법 중 하나 이상의 대체 방법에 있어서, 제1 기준 프레임에 대한 사용자의 배향을 추정하는 단계는, 하나 이상의 기간 동안에 측정되는 가속도 데이터에 대하여 통계 분석을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 통계 분석을 수행하는 단계는, 하나 이상의 기간 동안 측정되는 가속도 데이터에 대하여 주 성분 분석을 수행하고, 주 성분들 중 하나의 성분의 방향이 제2 기준 프레임에 대한 소정의 방향에 상응한다고 결정하는 단계를 포함할 수 있다.In one or more alternative methods of the plurality of methods, estimating a user's orientation with respect to the first reference frame may include performing statistical analysis on acceleration data measured during one or more periods. In this case, the step of performing the statistical analysis performs the principal component analysis on the acceleration data measured for one or more periods, and the direction of one of the main components corresponds to a predetermined direction with respect to the second reference frame And determining.

기준 프레임은 지구 기준 프레임일 수 있고, 상기한 방법은, 지구 기준 프레임과 장치 기준 프레임 간의 변환의 수학적 표현을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 복수의 방법은, 수학적 표현을 이용하여 지구 기준 프레임으로 변환된 측정된 가속도 정보를 이용하는 단계를 포함할 수 있다. The reference frame may be an earth reference frame, and the method may further include determining a mathematical representation of the transformation between the earth reference frame and the device reference frame, and the plurality of methods include: And using the measured acceleration information converted into a frame.

센서 장치는 자력계 장치를 포함할 수 있고, 수학적 표현을 결정하는 단계 전에, 상기한 방법은, 가속도계 장치와 자력계 장치로부터 정보를 수신하는 단계; 가속도계 장치로부터 수신된 정보를 분석하여 사용자가 서 있다고 결정하고, 사용자가 서 있다는 결정에 응답하여, 수신된 정보로부터, 수직 방향에 상응하는, 장치 기준 프레임에 대한 지구 기준 프레임의 제1 축을 결정하는 단계; 장치에 대하여 결정된 수직 방향과 자력계 장치로부터 수신된 정보에 기초하여, 북쪽 방향에 상응하는, 장치 기준 프레임에 대한 지구 기준 프레임의 제2 축을 결정하는 단계; 및 장치에 대한 지구 기준 프레임의 제3 축을 제1 축과 제2 축에 직교하는 것으로서 결정하는 단계를 포함할 수 있고, 수학적 표현을 결정하는 단계는, 장치 기준 프레임의 3개의 직교 축의 세트와 지구 기준 프레임의 결정된 제1 축, 제2 축, 제3 축 간의 변환의 수학적 표현을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The sensor device may include a magnetometer device, and prior to determining the mathematical representation, the method may include receiving information from the accelerometer device and the magnetometer device; Analyze the information received from the accelerometer device to determine that the user is standing, and in response to the determination that the user is standing, determine the first axis of the earth reference frame for the device reference frame, corresponding to the vertical direction, from the received information step; Determining a second axis of the earth reference frame for the device reference frame, corresponding to the north direction, based on the vertical direction determined for the device and information received from the magnetometer device; And determining a third axis of the earth reference frame for the device as orthogonal to the first axis and the second axis, and determining the mathematical representation comprises: a set of three orthogonal axes of the device reference frame and the earth And determining a mathematical representation of the transform between the determined first axis, second axis, and third axis of the reference frame.

또한, 방법은, 수학적 표현을 이용함으로써 장치 기준 프레임에 대한 사용자의 몸의 배향을 결정하고 지구 기준 프레임에 대하여 결정된 사용자의 배향을 장치 기준 프레임으로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method may further include determining the orientation of the user's body relative to the device reference frame by using a mathematical representation and converting the determined user's orientation relative to the earth reference frame to the device reference frame.

또한, 본 발명에 따르면, 프로세서에 의해 실행시 상술한 방법들 중 하나 이상을 그 프로세서가 실행하게 하는 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 제공한다.In addition, according to the present invention, there is provided a computer program comprising instructions that, when executed by a processor, cause the processor to execute one or more of the methods described above.

본 발명에 따르면, 사용자가 장치를 휴대하는 경우 사용자에 대한 장치의 위치를 결정하는 그 장치를 또한 제공하며, 이 장치는, 제어기; 장치의 서로 다른 위치들에 관한 통계적 특징들과 장치 기준 프레임과 장치에서의 지구 기준 프레임 간의 변환의 수학적 표현에 상응하는 정보를 저장하기 위한 메모리; 및 장치의 이동을 측정할 수 있는 센서 장치를 포함하고, 제어기는, 장치를 휴대하고 있는 사용자가 걷고 있는 동안 얻어지는 센서 장치로부터의 정보를 수신하고, 이 정보를 수학적 표현을 이용하여 장치에서의 지구 기준 프레임으로 변환하고, 지구 기준 프레임의 정보의 적어도 하나의 성분에 대하여 통계 분석을 수행하여, 저장되어 있는 통계적 특징들 중 적어도 하나에 상응하는 적어도 하나의 특징을 식별하여 장치의 위치를 식별하도록 구성된다.According to the invention, there is also provided a device for determining the position of the device relative to the user when the user carries the device, the device comprising: a controller; A memory for storing information corresponding to mathematical features of the statistical characteristics relating to different locations of the device and a transformation between the device reference frame and the earth reference frame in the device; And a sensor device capable of measuring the movement of the device, wherein the controller receives information from the sensor device obtained while the user carrying the device is walking, and uses this information to mathematically represent the Earth in the device. Converting to a reference frame, and performing statistical analysis on at least one component of the information of the earth reference frame to identify at least one feature corresponding to at least one of the stored statistical features to identify the location of the device do.

센서 장치는 가속도계 장치를 포함할 수 있고, 센서 정보는 가속도계 장치로부터의 가속도 정보를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 성분은 가속도 정보의 수평 성분 또는 수직 성분을 포함할 수 있다. 또한, 센서 장치는 자력계 장치를 포함할 수 있다.The sensor device may include an accelerometer device, and the sensor information may include acceleration information from an accelerometer device. The at least one component may include a horizontal component or a vertical component of acceleration information. Also, the sensor device may include a magnetometer device.

제어기는, 적어도 하나의 성분에 대하여 주 성분 분석을 수행하여 그 적어도 하나의 특징을 식별하도록 구성될 수 있다.The controller can be configured to perform principal component analysis on at least one component to identify the at least one feature.

지구 기준 프레임은 수직 방향에 상응하는 기준 축, 및 수평 면에 상응하는 면을 포함할 수 있다. 제어기는, 장치를 휴대하고 있는 사용자가 서 있는 동안 얻어지는 센서 장치로부터의 감지 정보를 수신하고, 수신한 감지 정보를 분석하여 사용자가 서 있는지 여부를 결정하고, 사용자가 서있다는 결정에 응답하여, 사용자가 서 있는 동안 얻어지는 감지 정보로부터 장치 기준 프레임에 대한 지구 기준 프레임의 기준 축의 방향을 결정하도록 구성될 수 있다. 제어기는, 장치 기준 프레임의 3개의 직교 축의 세트와 기준 축과 기준 면 간의 변환의 수학적 표현을 결정함으로써 수학적 표현을 결정하도록 구성될 수 있다.The earth reference frame may include a reference axis corresponding to the vertical direction, and a surface corresponding to the horizontal plane. The controller receives the sensing information from the sensor device obtained while the user carrying the device is standing, analyzes the received sensing information to determine whether the user is standing, and in response to the determination that the user is standing, the user It can be configured to determine the direction of the reference axis of the earth reference frame with respect to the device reference frame from the sensing information obtained while standing. The controller can be configured to determine a mathematical representation by determining a set of three orthogonal axes of the device reference frame and a mathematical representation of the transformation between the reference axis and the reference plane.

본 발명에 따르면, 기준 면에 대한 장치를 휴대하고 있는 사용자의 배향을 결정하는 그 장치를 또한 제공하며, 이 장치는, 특정 프레임에 대한 사용자의 배향을 결정하는 복수의 방법에 관한 정보를 저장하기 위한 메모리; 및 사용자에 대한 장치의 위치에 관한 정보를 수신하고 그 장치의 위치에 관한 정보에 기초하여 복수의 방법 중 임의의 방법을 선택하도록 구성된 제어기를 포함한다.According to the present invention, there is also provided a device for determining the orientation of a user carrying the device with respect to a reference plane, the device storing information regarding a plurality of methods for determining the orientation of the user with respect to a specific frame For memory; And a controller configured to receive information regarding the location of the device relative to the user and select any one of a plurality of methods based on the information regarding the location of the device.

장치는 센서 장치를 더 포함할 수 있고, 제어기는, 센서 장치로부터의 정보를 이용하여 사용자의 보행 사이클의 타이밍을 복수의 방법 중 다수의 방법들의 일부로서 결정하도록 구성될 수 있다.The device may further include a sensor device, and the controller may be configured to use the information from the sensor device to determine the timing of the user's gait cycle as part of a number of the plurality of methods.

센서 장치는 장치의 가속도를 3차원으로 측정하기 위한 가속도계 장치를 포함할 수 있고, 기준 프레임은 제1 기준 프레임을 포함할 수 있고, 제어기는, 장치의 위치에 관한 정보에 기초하여 사용자의 보행 사이클 내의 하나 이상의 기간을 선택하는 것으로서, 하나 이상의 기간은 장치의 이동이 사용자의 기준 프레임에 상응하는 제2 기준 프레임의 소정의 방향으로 지배적인 하나 이상의 기간인, 하나 이상의 기간을 선택하는 것; 하나 이상의 기간 동안 가속도계 장치에 의해 얻어지는 가속도 데이터를 선택하는 것; 및 가속도 데이터로부터 제1 기준 프레임에 대한 사용자의 배향을 추정하는 것을, 복수의 방법 중 다수의 방법들의 일부로서, 행하도록 구성될 수 있다.The sensor device may include an accelerometer device for measuring the acceleration of the device in three dimensions, the reference frame may include a first reference frame, and the controller may walk the user's gait cycle based on information regarding the position of the device. Selecting one or more periods within, wherein the one or more periods are one or more periods in which the movement of the device is one or more periods dominant in a predetermined direction of the second reference frame corresponding to the user's reference frame; Selecting acceleration data obtained by the accelerometer device for one or more periods; And estimating the user's orientation with respect to the first reference frame from the acceleration data, as part of a number of methods of the plurality of methods.

또한, 제어기는, 다수의 방법들 중 적어도 하나에 있어서, 하나 이상의 기간 동안의 가속 방향이 제2 기준 프레임의 소정의 방향에 상응한다고 결정함으로써, 제1 기준 프레임에 대한 사용자의 배향을 추정하도록 구성될 수 있다.Further, the controller is configured to estimate the user's orientation with respect to the first reference frame, by determining, in at least one of the plurality of methods, that the direction of acceleration for one or more periods corresponds to a predetermined direction of the second reference frame. Can be.

또한, 제어기는, 다수의 방법들 중 적어도 하나에 있어서, 하나 이상의 기간 동안 측정되는 가속도 데이터에 대하여 주 성분 분석을 수행하고 주 성분들 중 하나의 성분의 방향이 제2 기준 프레임에 대한 소정의 방향에 상응한다고 결정함으로써, 제1 기준 프레임에 대한 사용자의 배향을 추정하도록 구성될 수 있다.In addition, the controller, in at least one of the plurality of methods, performs principal component analysis on acceleration data measured for one or more periods, and the direction of one of the main components is a predetermined direction with respect to the second reference frame By determining that it corresponds to, it can be configured to estimate the user's orientation with respect to the first reference frame.

메모리는, 또한, 장치 기준 프레임에 상응하는 제3 기준 프레임과 제1 기준 프레임 간의 변환의 수학적 표현을 저장하도록 구성될 수 있고, 제어기는, 저장되어 있는 수학적 표현을 이용하여, 측정된 가속도 정보를 제1 기준 프레임으로 변환하도록 구성될 수 있다.The memory may also be configured to store a mathematical representation of the conversion between the third reference frame and the first reference frame corresponding to the device reference frame, and the controller may use the stored mathematical representation to store the measured acceleration information. It may be configured to convert to a first reference frame.

대안으로, 제어기는, 또한, 수학적 표현을 이용함으로써 장치 기준 프레임에 대한 사용자의 몸의 배향을 결정하여 제1 기준 프레임에 대한 사용자의 결정된 배향을 장치 기준 프레임으로 변환하도록 구성될 수 있다.Alternatively, the controller can also be configured to determine the orientation of the user's body relative to the device reference frame by using a mathematical representation to convert the user's determined orientation relative to the first reference frame to the device reference frame.

이제, 본 발명의 실시예들을, 첨부 도면의 도 1 내지 도 7을 참조하여 예를 들어 설명한다.
도 1은 휴대용 전자 장치를 갖는 사용자의 예시적인 사시도.
도 2는 모바일 통신 장치의 형태로 된 휴대용 전자 장치의 구성요소들을 도시하는 개략도.
도 3은 휴대용 전자 장치가 사용자의 몸에 대한 그 장치의 위치를 결정하는 프로세스를 도시하는 도.
도 4는 휴대용 전자 장치가 사용자의 몸에 대한 그 장치의 위치에 기초하여 사용자의 몸의 배향을 결정하는 방법을 선택하는 프로세스를 도시하는 도.
도 5는 휴대용 전자 장치의 사용자의 몸의 배향을 결정하는 제1 방법을 도시하는 도.
도 6은 휴대용 전자 장치의 사용자의 몸의 배향을 결정하는 제2 방법을 도시하는 도.
Now, embodiments of the present invention will be described by way of example with reference to FIGS. 1 to 7 of the accompanying drawings.
1 is an exemplary perspective view of a user having a portable electronic device.
2 is a schematic diagram showing components of a portable electronic device in the form of a mobile communication device.
FIG. 3 is a diagram showing the process by which a portable electronic device determines the position of the device relative to the user's body.
4 is a diagram illustrating a process in which a portable electronic device selects a method for determining the orientation of a user's body based on the device's position relative to the user's body.
5 is a diagram illustrating a first method of determining the orientation of a user's body of a portable electronic device.
6 is a diagram illustrating a second method of determining the orientation of the user's body of the portable electronic device.

도 1을 참조해 보면, 지구 상의 임의의 위치에 있는 사용자(2)가 휴대하는 휴대용 전자 장치(1)가 도시되어 있다. 휴대용 전자 장치는 그 장치와 사용자에 관한 정보를 결정하는 데 사용될 수 있다.Referring to FIG. 1, a portable electronic device 1 carried by a user 2 located anywhere on the earth is illustrated. Portable electronic devices can be used to determine information about the device and the user.

도 1에는, 3개의 직교 축 X, Y, Z를 포함하는 지구 기준 프레임, 3개의 직교 축 x, y, z를 포함하는 장치 기준 프레임, 및 사용자의 해부학적 시상면에 상응하는 수직 면을 포함하는 사용자 기준 면 S도 도시되어 있다. 이러한 참조 기하학은 사용자(2)와 장치(1)에 관한 정보를 결정하는 데 사용될 수 있다.FIG. 1 includes an earth reference frame comprising three orthogonal axes X, Y, Z, a device reference frame comprising three orthogonal axes x, y, z, and a vertical plane corresponding to the user's anatomical sagittal plane. The user reference plane S is also shown. This reference geometry can be used to determine information about the user 2 and the device 1.

지구 기준 프레임 축들(X, Y, Z)의 원점은 휴대용 전자 장치(1)에 있다. 지구 기준 프레임의 X 축은 휴대 전자 장치로부터의 실제 북쪽(True North)의 근사 수평 방향에 해당한다. 실제 북쪽은, 지구의 표면 상의 임의의 지점으로부터의 지리적 북극의 방향이며, 일반적으로 지구의 표면 상의 임의의 지점으로부터의 자북극(Magnetic North Pole)의 방향인 자북극과는 구별된다. 또한, 지구 기준 프레임의 Y 축은 휴대용 전자 장치의 위치에서 실제 동쪽의 근사 수평 방향에 해당한다. 지구 기준 프레임의 Z 축은 휴대용 전자 장치에서의 중력 벡터의 방향의 대략 반대 방향, 다시 말하면, 휴대용 전자 장치에서의 상측 방향에 해당한다. 그 결과, X-Y 면은 사용자(2)에 대하여 대략 수평으로 되는 것이다. 따라서, Z 축은 수직 축이라 칭하며 X-Y 면은 수평 면이라 칭한다.The origin of the earth reference frame axes X, Y, Z is in the portable electronic device 1. The X axis of the Earth reference frame corresponds to the approximate horizontal direction of True North from the portable electronic device. The actual north is the direction of the geographic North Pole from any point on the Earth's surface, and is generally distinct from the North Pole, which is the direction of the Magnetic North Pole from any point on the Earth's surface. In addition, the Y axis of the earth reference frame corresponds to the approximate horizontal direction of the actual east from the position of the portable electronic device. The Z axis of the earth reference frame corresponds to approximately the opposite direction of the direction of the gravity vector in the portable electronic device, that is, the upward direction in the portable electronic device. As a result, the X-Y plane is approximately horizontal to the user 2. Therefore, the Z axis is referred to as the vertical axis and the X-Y plane is referred to as the horizontal plane.

장치 기준 프레임 축들(x, y, z)의 원점도 휴대용 전자 장치(1)에 있으며, 장치 기준 프레임은 휴대용 전자 장치의 물리적 구조에 대하여 소정의 배향으로 위치하고 있다. 휴대용 전자 장치(1) 자체는 사용자(2) 또는 지구 기준 프레임(X, Y, Z)에 대하여 임의의 주어진 배향으로 있을 수 있다.The origin of the device reference frame axes (x, y, z) is also in the portable electronic device 1, and the device reference frame is positioned in a predetermined orientation with respect to the physical structure of the portable electronic device. The portable electronic device 1 itself can be in any given orientation with respect to the user 2 or the earth reference frames X, Y, Z.

장치(1)는 사용자의 몸의 왼쪽 어깨 상에 대략 위치하는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 휴대 장치는, 사용자의 몸에 대하여 가능한 복수의 위치에 있을 수 있으며, 예를 들어, 사용자의 양손 중 하나에, 사용자의 바지 주머니들 중 하나에, 사용자의 가슴이나 머리에, 또는 핸드백이나 룩색 등의 사용자가 휴대하는 장비에 위치할 수 있다.The device 1 is shown positioned approximately on the left shoulder of the user's body. However, the portable device may be in as many locations as possible relative to the user's body, for example in one of the user's hands, in one of the user's trouser pockets, on the user's chest or head, or in a handbag or It may be located on equipment carried by a user such as a look color.

사용자의 몸이 향하는 수평 방향 F는, 시상면 S에 있어서 사용자의 가슴으로부터 멀어지는 방향을 가리키는 수평 벡터로서 규정될 수 있다. 사용자의 몸이 향하는 방향 F는 실제 북쪽(X)에 대한 방위에 있다. 제1 축이 사용자가 향하고 있는 방향(F)이고 제2 축이 수직 지구 축(Z)인 3개의 직교 축을 포함하는 사용자 기준 프레임은, 장치 기준 프레임(x, y, z)에 대한 또는 지구 기준 프레임(X, Y, Z)에 대한 사용자의 배향을 규정하는 데 사용될 수 있다.The horizontal direction F facing the user's body may be defined as a horizontal vector indicating a direction away from the user's chest in the sagittal plane S. The direction F in which the user's body is facing is actually in the direction to the north (X). A user reference frame comprising three orthogonal axes, where the first axis is the direction (F) the user is facing and the second axis is the vertical earth axis (Z), is relative to the device reference frame (x, y, z) or to the earth reference It can be used to define the user's orientation with respect to the frames (X, Y, Z).

여기서는 도 1을 참조하여 설명하는 기준 기하학을 참조하여 본 발명을 설명하고 있지만, 본 발명의 개념은 서로 다른 참조 기하학들로 구현될 수 있다는 점을 이해하기 바란다. 예를 들어, 지구 기준 프레임은 실제 북쪽 및 동쪽과 정렬되지 않을 수도 있다. 지구 기준 프레임은, 지구나 지역 환경에 대한 장치나 사용자의 배향이 결정될 수 있게 하는 임의의 기준 프레임일 수 있다. 또한, "수직" 또는 "수평"이라는 용어들이 각각 정확하게 "수직" 또는 "수평"을 의미하는 것으로 해석해서는 안 되며, 대략 수직 또는 수평으로 여겨지는 방향으로의 면과 축을 포함한다는 점을 인식할 것이다.Here, the present invention is described with reference to the reference geometry described with reference to FIG. 1, but it is understood that the concept of the present invention can be implemented with different reference geometries. For example, the earth reference frame may not be aligned with the actual north and east. The earth reference frame can be any reference frame that allows the orientation of the device or user relative to the earth or local environment to be determined. Also, it will be appreciated that the terms “vertical” or “horizontal” should not be construed to mean “vertical” or “horizontal”, respectively, and include faces and axes in a direction that is considered approximately vertical or horizontal. .

도 2를 참조해 보면, 모바일 통신 장치의 형태로 된 휴대용 전자 장치(1)의 개략도가 도시되어 있다. 모바일 통신 장치는, 예를 들어, 스마트폰의 형태로 된 것일 수 있다. 그러나, 휴대용 전자 장치는 본 발명을 구현하는 데 적절한 임의의 유형의 휴대용 전자 장치일 수 있다. 모바일 통신 장치(1)는, 스피커(3), 마이크로폰(4), 디스플레이(5), 및 키패드(6)에 의해 제공되는 유저 인터페이스를 포함한다. 디스플레이(5)와 키패드(6) 모두는 터치 스크린에 의해 제공될 수 있다.Referring to FIG. 2, a schematic diagram of a portable electronic device 1 in the form of a mobile communication device is shown. The mobile communication device may be, for example, in the form of a smartphone. However, the portable electronic device can be any type of portable electronic device suitable for implementing the present invention. The mobile communication device 1 includes a user interface provided by a speaker 3, a microphone 4, a display 5, and a keypad 6. Both the display 5 and the keypad 6 can be provided by a touch screen.

모바일 통신 장치(1)는, GPRS, GSM, UMTS, LTE, LTE-A, WiFi를 포함할 수 있는 하나 이상의 네트워크 및 통신 위성을 포함하는 네트워크를 통해 통신을 행할 수 있지만, 이러한 예들로 한정되지는 않는다. 이를 위해, 모바일 통신 장치는, 또한, 무선 통신 인터페이스(7)와 코덱(8)을 포함한다. 무선 통신 인터페이스는, 예를 들어, RF 인터페이스일 수 있지만, 대안으로, 무선 인터페이스의 다른 임의의 적절한 유형일 수도 있다.The mobile communication device 1 can communicate through one or more networks, which may include GPRS, GSM, UMTS, LTE, LTE-A, WiFi, and networks including communication satellites, but is not limited to these examples. Does not. To this end, the mobile communication device also includes a wireless communication interface 7 and a codec 8. The wireless communication interface may be, for example, an RF interface, but may alternatively be any other suitable type of wireless interface.

무선 통신 인터페이스(7)는 무선 통신 신호를 수신하여 처리하기 위한 하나 이상의 안테나와 처리 스테이지를 포함할 수 있다. 코덱(8)은, 무선 통신 인터페이스를 통해 수신되는 신호들을, 스피커(3)와 디스플레이(5)를 통해 모바일 통신 장치(1)의 사용자(2)에게 통신될 수 있는 포맷으로 번역한다. 마찬가지로, 모바일 통신 장치에서 발생하는 오디오와 데이터 신호들은, 코덱(8)에 의해 무선 통신 인터페이스에 의해 송신될 수 있는 형태로 처리될 수 있다.The wireless communication interface 7 may include one or more antennas and processing stages for receiving and processing wireless communication signals. The codec 8 translates signals received through the wireless communication interface into a format that can be communicated to the user 2 of the mobile communication device 1 via the speaker 3 and the display 5. Likewise, audio and data signals generated in the mobile communication device can be processed in a form that can be transmitted by the wireless communication interface by the codec 8.

모바일 통신 장치(1)의 부품들은 제어기(9)에 의해 제어된다. 제어기(9)는 중앙 처리 유닛(CPU) 또는 마이크로컨트롤러(MCU)일 수 있다. 모바일 통신 장치는, 또한, 데이터와 명령어를 저장하기 위한 메모리(10)를 포함한다. 메모리는 가입자 식별 모듈(SIM) 카드, 및 예를 들어, 플래시 메모리를 포함할 수 있다. 메모리는, 더욱 상세히 후술하는 바와 같이, 장치의 위치 및/또는 사용자가 향하는 방향이 결정될 수 있도록 저장된 데이터와 명령어를 포함할 수 있다.The parts of the mobile communication device 1 are controlled by the controller 9. The controller 9 can be a central processing unit (CPU) or a microcontroller (MCU). The mobile communication device also includes a memory 10 for storing data and instructions. The memory may include a subscriber identity module (SIM) card, and, for example, flash memory. The memory may include stored data and instructions so that the location of the device and / or the direction the user is facing can be determined, as described in more detail below.

일부 실시예들에서, 제어기(9)는, Android, iOS, Windows Phone, Blackberry, 또는 Symbian 운영 체제를 실행할 수 있다. 그러나, 언급한 운영 체제들은 예들일 뿐이며 모바일 통신 장치(1)를 위한 임의의 적절한 운영 체제를 사용할 수 있다는 점을 인식해야 한다.In some embodiments, the controller 9 can run an Android, iOS, Windows Phone, Blackberry, or Symbian operating system. However, it should be appreciated that the operating systems mentioned are only examples and can use any suitable operating system for the mobile communication device 1.

모바일 통신 장치(1)는 센서 장치를 포함할 수 있다. 센서 장치는 자력계(11)를 포함할 수 있다. 또한, 센서 장치는 가속도계(12)를 포함할 수 있다. 그러나, 더욱 상세히 후술하는 바와 같이, 센서 장치가 자력계와 가속도계 모두를 포함하는 것으로 한정되지 않다는 점을 인식할 것이다. 모바일 통신 장치는, 지구의 표면에 있는 모바일 통신 장치의 위치의 경도와 위도를 추정하기 위한 위치설정 기능부(13)를 더 포함할 수 있다.The mobile communication device 1 may include a sensor device. The sensor device may include a magnetometer 11. In addition, the sensor device may include an accelerometer 12. However, it will be appreciated that the sensor device is not limited to including both a magnetometer and an accelerometer, as described in more detail below. The mobile communication device may further include a positioning function unit 13 for estimating the longitude and latitude of the position of the mobile communication device on the surface of the earth.

자력계(11)는 장치(1)에 대하여 지역적인 지구의 자계 벡터를 측정하는 벡터 자력계일 수 있다. 지구 상의 임의의 지점에서, 지구의 자계는 3차원 벡터에 의해 표현될 수 있다. 통상적으로, 적도의 양측에서, 사람이 북쪽 또는 남쪽으로 이동함에 따라, 지구의 자계가 자극에 들어가기 위해 지구의 중심을 향하여 내려가므로, 이 벡터는 수평 성분과 수직 성분 모두를 포함한다. 벡터 자력계는, 예를 들어, 특정한 최소 샘플링 주파수로 동작하며 3개의 직교 센서들의 자계 강도 판독값으로부터 총 자계의 크기와 방향을 산출할 수 있는 3-축 플럭스게이트 자력계를 포함할 수 있다. 특정한 일례로, 벡터 자력계는, Asahi Kasei Microsystems이 제조한 3-축 전자 컴파스 AK8973 자력계(3-axis Electronic Compass AK8973 magnetometer) 등의 홀 효과 자력계일 수 있다. 그러나, 임의의 적절한 자력계를 사용할 수 있다.The magnetometer 11 may be a vector magnetometer that measures the local magnetic field vector with respect to the device 1. At any point on Earth, the Earth's magnetic field can be represented by a three-dimensional vector. Typically, on either side of the equator, as a person moves north or south, the earth's magnetic field descends toward the center of the earth to enter the stimulus, so this vector contains both horizontal and vertical components. The vector magnetometer can include, for example, a three-axis fluxgate magnetometer that operates at a particular minimum sampling frequency and can calculate the magnitude and direction of the total magnetic field from the magnetic field strength readings of the three orthogonal sensors. As a specific example, the vector magnetometer may be a Hall effect magnetometer, such as a 3-axis Electronic Compass AK8973 magnetometer manufactured by Asahi Kasei Microsystems. However, any suitable magnetometer can be used.

가속도계(12)는, 본 발명을 구현하는 데 적합한 샘플링 주파수와 측정 범위를 갖는 적절한 가속도를 측정하는 3-축 가속도계 장치일 수 있다. 지구의 표면에서 정지해 있는 단일-축 가속도계는, 표준 중력 값(go

Figure 112014093259579-pct00001
9.807N/kg)과 대략 같은 단위 질량당 중량을 측정한다. 3-축 가속도계는, 3개의 직교 방향으로 적절한 가속도를 함께 측정하도록 서로 배향된 가속도계 부품들을 포함한다. 이어서, 이 정보를 이용하여 장치(1)가 겪는 적절한 가속의 벡터량을 산출할 수 있다. 이 산출은, 예를 들어, 3-축 가속도계 장치 내의 처리 능력에 의해 수행될 수 있고, 또는 제어기(9)에 의해 수행될 수 있다. 3-축 가속도계는, 예를 들어, 미소-전자-기계 시스템(MEMS) 칩일 수 있고, 예를 들어, 많은 스마트폰에서 사용되고 있는, Asahi Kasei Microsystems이 제조한 AK8976A일 수 있다. 그러나, 임의의 적절한 가속도계를 사용할 수 있다.The accelerometer 12 may be a three-axis accelerometer device that measures suitable acceleration with a sampling frequency and measurement range suitable for implementing the present invention. A single-axis accelerometer stationary at the Earth's surface has a standard gravity value (g o
Figure 112014093259579-pct00001
9.807 N / kg), and measure the weight per unit mass. The three-axis accelerometer includes accelerometer parts oriented to each other to measure appropriate acceleration together in three orthogonal directions. Subsequently, this information can be used to calculate the vector amount of proper acceleration experienced by the device 1. This calculation can be performed, for example, by processing power in a three-axis accelerometer device, or by controller 9. The 3-axis accelerometer can be, for example, a micro-electro-mechanical system (MEMS) chip, for example, AK8976A manufactured by Asahi Kasei Microsystems, which is used in many smartphones. However, any suitable accelerometer can be used.

벡터 자력계(11)와 3-축 가속도계(12)의 감지 축들의 배향은 장치 기준 프레임에 대하여 고정되며, 이러한 상대적 배향에 관한 정보는 장치 메모리(10)에 저장된다. 이 정보를 이용하여, 휴대용 전자 장치(1)의 제어기(9)는, 통상적으로, 번역된 측정 데이터를 추가로 사용하기 전에, 벡터 자력계(11)와 3-축 가속도계(12)에 의해 측정되어 얻는 방향성 정보를 장치 기준 프레임(x, y, z)으로 번역한다.The orientation of the sense axes of the vector magnetometer 11 and the three-axis accelerometer 12 is fixed relative to the device reference frame, and information about this relative orientation is stored in the device memory 10. Using this information, the controller 9 of the portable electronic device 1 is typically measured by the vector magnetometer 11 and the 3-axis accelerometer 12 before further use of the translated measurement data. The obtained directional information is translated into a device reference frame (x, y, z).

모바일 통신 장치(1)의 위치설정 기능부(13)는, 예를 들어, GPS를 사용하기 위한 시스템일 수 있다. 이러한 GPS 시스템은, 예를 들어, 복수의 위성 통신 채널을 동시에 감시할 수 있는 집적 안테나를 구비하는 광역 보강 시스템(WAAS) 활성 GPS 수신기 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 GPS 시스템은, 예를 들어, NMEA 0183 프로토콜을 이용하여 위치 정보를 제어기(9)에 중계할 수 있다. 특정한 일례로, GPS 시스템은 보조 GPS(A-GPS) 또는 차분 GPS(DGPS)일 수 있다. 대안으로, 위치설정 기능부는, 예를 들어, Wi-Fi 액세스 포인트들의 네트워크 등의 다른 무선 통신 기술을 이용하여, 또는 블루투스 혹은 심지어 초광대역(UWB) 송수신기를 사용하여 장치의 위치를 추정하기 위한 시스템일 수 있다. 간략하도록, 이하에서는, 위치설정 기능부(13)를 GPS 시스템이라 칭한다. 그러나, 임의의 적절한 위치설정 기능부를 사용할 수 있다는 점을 인식할 것이다.The positioning function unit 13 of the mobile communication device 1 may be, for example, a system for using GPS. Such a GPS system may include, for example, a wide area enhancement system (WAAS) active GPS receiver module having an integrated antenna capable of simultaneously monitoring a plurality of satellite communication channels. In addition, such a GPS system may relay location information to the controller 9 using, for example, the NMEA 0183 protocol. In a particular example, the GPS system may be assisted GPS (A-GPS) or differential GPS (DGPS). Alternatively, the positioning function is a system for estimating the location of the device using, for example, other wireless communication technologies, such as a network of Wi-Fi access points, or using a Bluetooth or even ultra wideband (UWB) transceiver. Can be For simplicity, the positioning function unit 13 is hereinafter referred to as a GPS system. However, it will be appreciated that any suitable positioning function may be used.

메모리(10)는, 제어기가 복수의 프로세스를 수행하기 위한 정보를 저장할 수 있고, 하나 이상의 프로그램 중 일부를 형성하는 명령어들과 알고리즘들의 세트를 포함할 수 있다. 프로그램들은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 프로그램들 중 하나 이상은, "앱"이라 칭하는 애플리케이션 소프트웨어일 수 있고 또는 애플리케이션 소프트웨어의 일부를 형성할 수 있다. 메모리에 저장된 프로그램들 중 하나의 프로그램은, 제어기(9)에 의해 실행되는 경우, 사용자(1)의 몸에 대한 장치(1)의 위치를 결정하도록 모바일 통신 장치의 센서들, 예를 들어, 가속도계들과 인터페이싱할 수 있다. 프로그램들 중 상기한 하나의 프로그램 또는 다른 프로그램은, 지구 기준 프레임(X, Y, Z)에 대하여 사용자가 향하고 있는 방향 F를 추정하도록 모바일 통신 장치의 센서들, 예를 들어, 가속도계들과 인터페이싱할 수 있다. 이러한 하나 이상의 프로그램들은, 휴대용 장치의 유저 인터페이스, 코덱(8), 및 무선 통신 인터페이스(7)와 인터페이싱하기 위한 명령어들을 포함할 수 있다. 또한, 하나 이상의 프로그램들은, 사용자의 몸에 대한 장치의 위치에 관한 정보 또는 사용자가 향하고 있는 방향이 그래픽 유저 인터페이스를 통해 사용자에게 표시되게 할 수 있다. 이는, 예를 들어, 사용자의 몸에 대한 장치의 위치를 그래픽으로 표시함으로써, 또는 사용자의 주변 맵에 관하여 사용자가 향하고 있는 방향을 그래픽으로 표시함으로써 행해질 수 있다.The memory 10 may store information for a controller to perform a plurality of processes, and may include a set of instructions and algorithms that form part of one or more programs. Programs can be implemented in software, hardware, or a combination thereof. One or more of the programs may be application software called "apps" or may form part of the application software. One of the programs stored in the memory, when executed by the controller 9, sensors of the mobile communication device to determine the position of the device 1 relative to the body of the user 1, for example, an accelerometer You can interface with them. One of the programs described above, or another program, will interface with sensors of the mobile communication device, eg, accelerometers, to estimate the direction F the user is facing relative to the earth reference frame (X, Y, Z). You can. These one or more programs may include instructions for interfacing with the user interface, codec 8, and wireless communication interface 7 of the portable device. In addition, one or more programs may cause information about the location of the device relative to the user's body or the direction the user is facing to be displayed to the user through a graphical user interface. This can be done, for example, by graphically displaying the location of the device relative to the user's body, or graphically indicating the direction the user is facing relative to the user's surrounding map.

프로그램들 중 하나 이상은, 사용자의 몸에 대한 장치(1)의 위치 또는 사용자(2)가 향하고 있는 방향 F 모두에 관한 정보를, 메모리(10)로부터 실행되는 또는 장치의 외부에서 실행되고 있는, 예를 들어, 사용자의 주변에 있는 임베딩 장치에서 실행되고 있는 다른 프로그램들과 함께 추가로 공유할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 향하고 있는 방향 F를 추정하기 위한 프로그램은, 장치의 위치를 결정하기 위한 프로그램과는 별도의 것인 경우, 그 장치의 위치에 관한 정보를 장치의 위치를 결정하기 위한 프로그램으로부터 수신할 수 있다. 대안으로, 휴대용 전자 장치가 센서 데이터로부터 장치의 위치를 결정하기 위한 프로그램을 포함하지 않는 경우, 사용자가 장치의 위치를 입력할 수 있고, 휴대용 전자 장치는, 그래픽 유저 인터페이스를 통해 사용자로부터 장치의 위치를 가리키는 정보를 수신하기 위한 기능부를 포함할 수 있다. 전술한 프로그램들 중 하나 이상은 하나 이상의 "앱들" 중 일부를 형성할 수 있다.One or more of the programs are being executed from memory 10 or external to the device, such as the location of device 1 relative to the user's body or information about both direction F in which user 2 is facing, For example, it may further share with other programs running on the embedding device in the vicinity of the user. For example, if the program for estimating the direction F that the user is facing is separate from the program for determining the location of the device, information about the location of the device is obtained from the program for determining the location of the device. I can receive it. Alternatively, if the portable electronic device does not include a program for determining the device's location from sensor data, the user can enter the device's location, and the portable electronic device can locate the device from the user through a graphical user interface. It may include a function for receiving information indicating the. One or more of the aforementioned programs may form part of one or more "apps".

메모리(10)는, 또한, 도 3을 참조하여 설명하는 바와 같이, 3-축 가속도계와 벡터 자력계로부터 샘플링된 측정값의 디지털 필터링을 수행하는 데 있어서 제어기(9)가 사용하기 위한 알고리즘을 저장할 수 있다. 따라서, 제어기는 디지털 필터링 기능부(14)를 갖는 것으로 여겨질 수 있다. 도 2의 구성요소들은 단지 일례이며 필터링 기능부(14)가 대안으로 제어기(9)와는 별도의 전용 필터로서 제공될 수 있다는 점을 인식할 것이다.The memory 10 can also store an algorithm for use by the controller 9 in performing digital filtering of measurements sampled from a 3-axis accelerometer and a vector magnetometer, as described with reference to FIG. 3. have. Thus, the controller can be considered to have a digital filtering function 14. It will be appreciated that the components of FIG. 2 are merely examples and that the filtering function 14 may alternatively be provided as a dedicated filter separate from the controller 9.

메모리(10)는, 또한, 도 3을 참조하여 설명하는 바와 같이 가속도계와 자력계 데이터의 통계 분류를 수행하는 데 있어서 제어기(9)가 사용하기 위한 알고리즘을 저장할 수 있다. 더욱 상세히 후술하는 바와 같이, 메모리(10)는, 또한, 지구의 표면 상의 서로 다른 위치들에서의 자기 편차(magnetic declination) 값에 관하여 저장된 정보를 포함할 수 있다. 자기 편차는 자북극과 실제 북극 간의 각도이다. 또한 또는 대안으로, 메모리(10)는, 더욱 상세히 후술하는 바와 같이, 사용자가 향하고 있는 방향을 결정하기 위한 서로 다른 장치 위치들 및 연관된 명령어들을 가리키는 데이터를 포함할 수 있다.The memory 10 may also store an algorithm for use by the controller 9 in performing statistical classification of accelerometer and magnetometer data, as described with reference to FIG. 3. As will be described in more detail below, the memory 10 may also include stored information about magnetic declination values at different locations on the Earth's surface. The magnetic deviation is the angle between the magnetic north pole and the actual north pole. Additionally or alternatively, the memory 10 may include data indicating different device locations and associated instructions for determining the direction the user is heading, as described in more detail below.

도 3을 참조해 보면, 사용자의 몸(2)에 대한 휴대용 전자 장치(1)의 위치를 결정하는 본 발명의 방법을 예시하는 프로세스가 도시되어 있다. 휴대용 전자 장치(1)의 위치를 결정하기 위해, 이 장치는, 우선, 장치 기준 프레임과 수직 축과 지구 기준 프레임의 수평 면 간의 변환의 수학적 표현을 결정함으로써 자신을 미세 조정(calibrate)할 필요가 있다. 사용자(2)가 서 있는 경우에 미세 조정을 실시한다. 휴대용 전자 장치(1)는, 단계 3.1에서, 소정의 기간에 걸쳐 3-축 가속도계(12)로부터의 가속도계 판독값을 감시함으로써 사용자가 정지해 있음을 검출할 수 있다. 휴대용 전자 장치는, 예를 들어, 소정의 기간에 걸친 가속도계 판독값들의 변동이 대략 제로인 경우 사용자가 정지해 있다고 결정할 수 있다.Referring to Figure 3, a process is illustrated that illustrates the method of the present invention for determining the location of a portable electronic device 1 relative to a user's body 2. In order to determine the position of the portable electronic device 1, the device needs to first calibrate itself by determining a mathematical representation of the transformation between the device reference frame and the horizontal plane of the vertical axis and the earth reference frame. have. Fine adjustment is performed when the user 2 is standing. In step 3.1, the portable electronic device 1 can detect that the user is stationary by monitoring the accelerometer readings from the 3-axis accelerometer 12 over a predetermined period of time. The portable electronic device can determine, for example, that the user is stationary when the variation in accelerometer readings over a period of time is approximately zero.

이어서, 단계 3.2에서, 휴대용 전자 장치(1)는, 단계 3.1의 샘플링된 기간으로부터 메모리(10)에 저장되어 있는 측정된 가속도를 평균화함으로써 미세 조정 페이즈를 개시한다. 단계 3.3에서는, 휴대용 전자 장치(1)가 정지해 있는 경우 3-축 가속도계(12) 측정값들의 평균을 사용하여 장치에 대하여 지역적인 중력 벡터를 결정한다. 이어서, 장치에 의해 장치 기준 프레임에 대한 지구 기준 프레임의 수직 축 Z의 배향을 중력 벡터의 역으로서 결정한다. 이어서, 장치 기준 프레임에 대한 수직 축의 3차원 방향을 장치의 메모리(10)에 저장할 수 있다. 예를 들어, 이러한 방향은, 장치 축들에 대한 수직 축의 단위 벡터 표현 Z의 방향성 코사인에 상응하는 3 문자열의 형태로 메모리에 저장될 수 있다. 이로부터, 이제, 제어기(9)는 지구 기준 프레임의 수평 면을 Z 축에 수직인 것으로서 결정할 수 있다. 적절한 경우, 장치 기준 면에 대한 수평 지구 기준 면의 배향도 메모리(10)에 저장할 수 있다. Subsequently, in step 3.2, the portable electronic device 1 initiates a fine adjustment phase by averaging the measured acceleration stored in the memory 10 from the sampled period of step 3.1. In step 3.3, when the portable electronic device 1 is stationary, the local gravity vector is determined for the device using the average of the three-axis accelerometer measurements. The orientation of the vertical axis Z of the earth reference frame relative to the device reference frame is then determined by the device as the inverse of the gravity vector. Subsequently, the three-dimensional direction of the vertical axis with respect to the device reference frame may be stored in the memory 10 of the device. For example, this direction can be stored in memory in the form of three strings corresponding to the directional cosine of the unit vector representation Z of the vertical axis relative to the device axes. From this, the controller 9 can now determine the horizontal plane of the earth reference frame as being perpendicular to the Z axis. Where appropriate, the orientation of the horizontal earth reference plane relative to the device reference plane can also be stored in the memory 10.

지구 기준 프레임 Z 축의 배향은, 단계 3.4에서 휴대용 전자 장치(1)가 지구 기준 프레임 Z 축과 수평 면과 장치 기준 프레임(x, y, z) 간의 변환의 수학적 표현을 산출하는 것으로 알려져 있다는 점에 주목한다. 이 수학적 표현은, 예를 들어, 오일러 각을 산출함으로써 결정되는 변환 매트릭스일 수 있다.The orientation of the earth reference frame Z axis is known in step 3.4 as it is known that the portable electronic device 1 produces a mathematical representation of the transformation between the earth reference frame Z axis and the horizontal plane and the device reference frame (x, y, z). Pay attention. This mathematical expression can be, for example, a transformation matrix determined by calculating Euler angles.

이제, 단계들 3.2 내지 3.4에 의해 제공되는 미세 조정이 완료되었다고 할 수 있다. 도 3에 대하여 설명한 방법들과는 다른 방법들을 이용하여, 상술한 두 개의 기준 프레임 간의 변환의 수학적 표현을 산출할 수 있도록 지구 기준 프레임에 대한 휴대용 전자 장치(1)의 배향을 결정할 수 있다는 점을 이해하기 바란다. 예를 들어, 전술한 것들에 더하여 또는 전술한 것들 대신에 다른 유형의 센서로부터의 데이터를 사용할 수 있고, 센서 데이터를 다른 방식들로 분석할 수 있고, 또는 사용자(2)가, 지구 기준 프레임에 대한 장치의 배향을 기술하는 파라미터들을 수동으로 입력할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 단계들 3.2 내지 3.4에 관하여 설명한 미세 조정 프로세스는, 장치에서의 수직 방향이 결정될 수 있는 감지 측정값을 제공할 수 있는 임의의 유형의 센서들을 포함하는 센서 장치로부터의 정보를 이용하여 수행될 수 있다. 전술한 미세 조정은, 사용자의 몸에 대한 장치의 위치를 결정하기 위한 미세 조정의 일례이다. 그러나, 장치 위치를 이용하여 사용자가 향하는 방향을 결정한다면, 더욱 상세히 후술하는 바와 같이 추가 센서 데이터를 이용하는 연장된 미세 조정 프로세스를 대신 사용할 수도 있다.It can now be said that the fine adjustment provided by steps 3.2 to 3.4 is complete. It is understood that the orientation of the portable electronic device 1 with respect to the earth reference frame can be determined using methods different from those described with respect to FIG. 3 to calculate a mathematical representation of the transformation between the two reference frames described above. Hope. For example, data from other types of sensors may be used in addition to or instead of those described above, and the sensor data may be analyzed in different ways, or the user 2 may use the Earth Reference Frame. Parameters describing the orientation of the device relative to can be manually entered. For example, the fine-tuning process described with respect to steps 3.2 to 3.4 of FIG. 3 includes information from a sensor device that includes any type of sensors that can provide a sensory measurement whose vertical direction in the device can be determined. It can be performed using. The above-described fine adjustment is an example of fine adjustment for determining the position of the device relative to the user's body. However, if the user's location is used to determine the direction the user is facing, an extended fine-tuning process using additional sensor data may be used instead as described in more detail below.

휴대용 전자 장치(1)의 위치를 결정하도록, 휴대용 전자 장치는, 사용자(2)가 걷고 있는 동안 얻어지는 센서 데이터를 사용한다. 일부 구현예들에서, 휴대용 전자 장치는 미세 조정이 완료되었으며 사용자가 보행을 시작할 수 있음을 사용자에게 통지하는 메시지를 사용자에게 표시할 수 있다는 점을 고려한다. 그러나, 다른 구현예들에서는, 휴대용 전자 장치가 그러한 메시지를 표시하지 않는다. 휴대용 전자 장치는 단계 3.5에서 사용자가 걷기 시작하였음을 자동 검출한다.To determine the location of the portable electronic device 1, the portable electronic device uses sensor data obtained while the user 2 is walking. It is contemplated that in some implementations, the portable electronic device can display a message to the user notifying the user that the fine adjustment has been completed and the user can start walking. However, in other implementations, the portable electronic device does not display such a message. The portable electronic device automatically detects in step 3.5 that the user has started walking.

사용자가 전방으로 걷고 있음을 결정하도록, 제어기는, 일상 활동에서의 걷기를 검출할 수 있는 더욱 복잡한 활동 인식 시스템을 이용하여 또는 GPS 시스템으로부터의 기록된 데이터를 이용하여, 활동들이 걷기나 서있기로만 제한되는 경우 간단한 임계값 기반 방안들을 사용하는 것을 포함하는 다수의 서로 다른 방안들을 이용할 수 있다. 대안으로, 제어기(9)는 수학적 변환 표현을 이용하는 것을 개시하여, 장치 기준 프레임에서 측정된 3-축 가속도계(12) 샘플들로부터 지구 기준 프레임 Z 축에 평행한 수직 가속도 판독값을 추출할 수 있다. 이어서, 제어기는, 장치 메모리(10)에 저장되어 있는 사람 걷기 운동(human walking locomotion)에 관한 정보에 상응하는 수직 가속 거동을 인식함으로써, 사용자가 걷고 있음을 검출할 수 있다.To determine that the user is walking forward, the controller only limits activities to walking or standing, using a more complex activity recognition system capable of detecting walking in daily activities or using recorded data from the GPS system. If possible, a number of different schemes can be used, including using simple threshold-based schemes. Alternatively, the controller 9 may disclose using a mathematical transformation expression to extract vertical acceleration readings parallel to the Earth reference frame Z axis from samples of the 3-axis accelerometer 12 measured in the device reference frame. . Subsequently, the controller can detect that the user is walking by recognizing the vertical acceleration behavior corresponding to the information about the human walking locomotion stored in the device memory 10.

사용자가 걷고 있는 동안 얻어지는 가속도계 및 자력계 데이터 모두를 이용하는 것으로서 위치 결정을 설명한다. 그러나, 더욱 상세히 후술하는 바와 같이, 가속도계 및 자력계 데이터 중 하나만을 또는 다른 적절한 센서 데이터를 이용할 수도 있다는 점을 인식할 것이다. 제어기(9)는 단계 3.6에서 가속도계(12)로부터 디지털 필터링 측정을 개시한다. 또한, 제어기는 자력계(11)로부터 디지털 필터링 측정을 개시한다. 제어기(9)는 고 주파수 잡음을 제거하도록 측정값들을 필터링한다. 예를 들어, 가속 및 자계 벡터 데이터를 위해 5Hz 평균 필터를 채용할 수 있고, 또는, 간단한 평균화 필터를 이용하여 비결정적 자기 간섭의 영향을 완화시킬 수 있다. 필터는 도 2에 도시한 바와 같이 제어기(9) 내에 구현될 수 있다. 대안으로, 필터링은 장치(1) 내의 전용 디지털 또는 아팔로그 필터 하드웨어에 의해 수행될 수 있다.Positioning is described as using both accelerometer and magnetometer data obtained while the user is walking. However, it will be appreciated that only one of the accelerometer and magnetometer data, or other suitable sensor data, may be used, as described below in more detail. The controller 9 starts the digital filtering measurement from the accelerometer 12 in step 3.6. In addition, the controller initiates digital filtering measurements from the magnetometer 11. The controller 9 filters the measurements to remove high frequency noise. For example, a 5 Hz average filter can be employed for acceleration and magnetic field vector data, or a simple averaging filter can be used to mitigate the effects of non-deterministic magnetic interference. The filter can be implemented in the controller 9 as shown in FIG. 2. Alternatively, filtering may be performed by dedicated digital or analog filter hardware in device 1.

단계 3.7에서, 제어기는 메모리(10)에 저장되어 있는 수학적 변환을 이용하여 가속도계 측정값을 지구 기준 프레임으로 변환한다. 제어기는, 또한, 자력계 측정값을 지구 기준 프레임으로 변환한다. 이어서, 장치(1)는 가속도계 데이터의 수직 및 수평 성분들을 분리할 수 있다. 장치는, 마찬가지로, 자력계 데이터의 수직 성분 및/또는 수평 성분을 추출할 수 있다. 감지되고 변환된 데이터의 추가 필터링은 이 시점에서 행해질 수 있고, 단계 3.6에 관하여 전술한 기술들과 마찬가지의 필터링 기술들을 포함할 수 있다.In step 3.7, the controller converts the accelerometer measurements into earth reference frames using mathematical transformations stored in memory 10. The controller also converts the magnetometer measurements to earth reference frames. Subsequently, the device 1 can separate the vertical and horizontal components of the accelerometer data. The device can likewise extract the vertical and / or horizontal components of the magnetometer data. Further filtering of the sensed and transformed data may be done at this point, and may include filtering techniques similar to those described above with respect to step 3.6.

이어서, 제어기(9)는, 단계 3.8에서 수평 가속도계 데이터에 대하여 주 성분 분석(Principal Component Analysis; PCA)을 수행할 수 있다. PCA는, 데이터가 최대로 가변되는 다차원 데이터 내의 축들(주 성분들)을 식별하고, 이때, 데이터의 최대 편차는 제1 주 성분에서 발생하고, 그 다음인 제2 최대 편차가 제2 주 성분에서 발생하고, 이러한 식으로 이어진다. 주 성분 분석은 당해 기술에 알려져 있으므로 여기서 상세히 설명하지는 않는다. 제어기(9)는, 또한, 단계 3.8에서 자력계 데이터 대하여 또는 자력계 데이터의 결정된 수평 성분에 대하여 PCA를 수행할 수 있다.Subsequently, the controller 9 may perform principal component analysis (PCA) on the horizontal accelerometer data in step 3.8. The PCA identifies axes (main components) in the multidimensional data whose data is maximally variable, wherein the maximum deviation of the data occurs in the first principal component, and the second maximum deviation that follows is in the second principal component Occurs and leads to this way. Principal component analysis is known in the art and is not described in detail herein. The controller 9 can also perform PCA on the magnetometer data in step 3.8 or on the determined horizontal component of the magnetometer data.

이어서, 단계 3.9에서, 휴대용 전자 장치(1)는, 가속도계(12)의 측정값들에 관한 데이터 세트들에 대하여 통계 분석을 수행하고, 이에 의해, 3-축 가속도계(12)에 관한 데이터 세트들 중 적어도 하나는, 지구 기준 프레임 성분들로 변환되었으며 주 성분 분석을 통해 다수의 주 성분들로 더 분해(resolve)되었을 수 있는 데이터를 포함한다. 이러한 통계 분석은, 예를 들어, 편차, 사분 범위, 평균, 평균 빈도, 강도, 또는 스펙트럼 분산 등의, 전술한 데이터의 각 세트의 특징들 또는 소정의 통계적 특징들을 결정하려는 것이며, 이에 따라, 이러한 특징들을 메모리(10)에 저장되어 있는 통계적 특징들과 비교하여 사용자의 몸(2)에 대한 장치(1)의 가능성 있는 위치를 식별할 수 있다.Subsequently, in step 3.9, the portable electronic device 1 performs statistical analysis on the data sets relating to the measured values of the accelerometer 12, whereby the data sets relating to the 3-axis accelerometer 12 are performed. At least one of them includes data that has been converted to the earth reference frame components and may have been further resolved into a number of major components through principal component analysis. This statistical analysis is intended to determine certain statistical characteristics or characteristics of each set of data described above, such as, for example, deviation, quadrant range, average, average frequency, intensity, or spectral variance. Features may be compared to statistical features stored in the memory 10 to identify possible locations of the device 1 relative to the user's body 2.

이어서, 단계 3.10에서, 휴대용 전자 장치(1)의 제어기(9)는, 장치의 이동의 결정된 통계적 특징들에 기초하여 사용자의 몸(2)에 대한 장치의 가능성 있는 위치를 식별할 수 있다. 제어기는, 예를 들어, 장치의 메모리(10)에 저장되어 있는 통계 분류기 알고리즘을 이용하여 가능성 있는 위치를 식별할 수 있다. 통계 분류기는, 새로운 데이터 관찰값들이 속하는 서브 파퓰레이션(sub-populations)을 식별하고자 하는 기계 학습을 통해 개발된 알고리즘이며, 여기서 서브 파퓰레이션의 식별은, 서브 파퓰레이션이 알려져 있는 관찰 값들을 포함하는 데이터의 이전 분석을 통해 학습된 규칙에 기초하여 알려져 있지 않다. 예를 들어, 베이지안 분류 프로시저를 사용할 수 있다. 통계 분류는 당해 기술에 알려져 있으므로 여기서 상세히 설명하지는 않는다.Subsequently, in step 3.10, the controller 9 of the portable electronic device 1 can identify a possible location of the device relative to the user's body 2 based on the determined statistical characteristics of the movement of the device. The controller can identify possible locations using, for example, a statistical classifier algorithm stored in the memory 10 of the device. Statistical classifiers are algorithms developed through machine learning to identify sub-populations to which new data observations belong, where sub-population identification is the transfer of data containing observations for which the sub-population is known. It is not known based on the rules learned through analysis. For example, Bayesian classification procedures can be used. Statistical classification is known in the art and is not described in detail here.

장치(1)는, 장치의 위치를 가리키는 위치 지시자를 결정할 수 있고, 이 위치 지시자를 메모리(10)에 저장할 수 있다. 위치 지시자가 데이터의 고유한 세트, 예를 들어, 고유한 바이트 어레이일 수 있으며 각 위치가 서로 다른 위치 지시자를 갖는 것을 고려할 수 있다.The device 1 can determine a position indicator indicating the position of the device, and store the position indicator in the memory 10. It is contemplated that the location indicator can be a unique set of data, for example a unique array of bytes, and each location has a different location indicator.

전술한 바와 같이, 자력계 데이터도 위치를 결정하는 프로세스에서 사용될 수 있다. 가속도계 데이터에 더하여 또는 가속도계 데이터를 대신하여, 사용자가 걷고 있을 때 휴대용 전자 장치(1)의 이동 동안 자력계로부터의 측정값을 휴대용 전자 장치 위치의 통계 분류에 이용할 수 있다. 가속도계 데이터에 관하여 설명한 바와 같이, 통계 분석을 수행하기 전에 자력계 데이터를 지구 기준 프레임으로 변환함으로써 추가로 유리한 정보를 얻을 수 있다. 이어서, 자력계 데이터의 수직 성분 또는 수평 성분 중 적어도 하나에 대하여 통계 분석을 수행할 수 있다. 대안으로 또는 또한, 자력계 데이터는, 분류 프로세스의 정확도를 증가시키는 데 더욱 일조하는 가치 있는 의사 회전 정보(valuable pseudo-rotational Information)를 제공할 수 있다. 이러한 회전 데이터는, 휴대용 전자 장치에 3-축 자이로스코프를 포함시킴으로써 제공될 수 있다. 그러나, 자력계 데이터의 처리는, 대응하는 결과를 달성하는 데 요구되는 자이로스코프 데이터의 처리보다 연산 측면에서 효율적이다. 이어서, 제어기(9)는, 이 회전 데이터에 대하여 주 성분 분석(PCA)을 수행하고 장치 위치의 통계 분류에 있어서 결정된 주 성분 정보를 이용할 수 있다.As mentioned above, magnetometer data can also be used in the process of determining location. In addition to or instead of the accelerometer data, measurements from the magnetometer during movement of the portable electronic device 1 when the user is walking can be used for statistical classification of the location of the portable electronic device. As explained with respect to the accelerometer data, additional advantageous information can be obtained by converting the magnetometer data to a global reference frame before performing statistical analysis. Subsequently, statistical analysis may be performed on at least one of the vertical component and the horizontal component of the magnetometer data. Alternatively or in addition, magnetometer data can provide valuable pseudo-rotational information that further aids in increasing the accuracy of the classification process. Such rotation data can be provided by including a 3-axis gyroscope in a portable electronic device. However, the processing of magnetometer data is more computationally efficient than the processing of gyroscope data required to achieve a corresponding result. Subsequently, the controller 9 can perform principal component analysis (PCA) on this rotation data and use the determined principal component information in statistical classification of the device position.

따라서, 도 3을 참조하여 설명한 프로세스의 장점들은, 다른 유형의 센서들이 장치의 이동을 측정할 수 있는 경우에 설명한 장치의 그러한 다른 유형의 센서들의 측정값들에 관한 데이터 세트들에 대하여 단계 3.9의 통계 분석을 수행함으로써 얻어질 수 있다는 점을 이해하기 바란다. 또한, 위치를 결정하는 프로세스는, 센서 데이터의 성분들에 대한 통계 분석에 더하여, 지구 기준 프레임으로 아직 변환되지 않은, 가속도, 자력계, 및/또는 다른 센서 데이터에 대한 통계 분석을 포함할 수도 있다.Thus, the advantages of the process described with reference to FIG. 3 are the steps of step 3.9 for data sets relating to measurements of such other types of sensors of the device described when other types of sensors can measure the movement of the device. Please understand that it can be obtained by performing statistical analysis. In addition, the process of determining the location may include statistical analysis of acceleration, magnetometer, and / or other sensor data that has not yet been converted to an earth reference frame, in addition to statistical analysis of the components of the sensor data.

장치 위치의 통계 분류에 있어서 3차원으로 측정되었을 수 있으며 지구 기준 프레임 성분들로 변환된 이동 데이터의 이용은, 원시 데이터를 이용하여 얻어지는 상술한 분류 프로세스의 정확도를 증가시키는 가치 있는 정보를 제공한다. 이는, 휴대용 전자 장치(1) 위치의 통계 분류에 있어서 이동 데이터의 수평 성분에 관한 PCA 데이터의 이용에도 동일하게 적용된다. 따라서, 여기서 설명하는 프로세스들은, 알려져 있는 방법들보다 사용자의 몸(2)에 대한 휴대용 전자 장치(1)의 위치를 결정하는 더욱 정확한 방법을 제공한다. 이렇게 정확도가 증가함으로써, 전술한 방법들은, 또한, 이전의 방법들보다 더욱 짧은 샘플링 기간에 걸쳐 사용자에 대한 휴대용 전자 장치의 위치를 결정한다. 또한, 도 3의 방법은, 장치의 외부에 있는 시스템이나 인프라스트럭처와의 상호 작용을 반드시 필요로 하지는 않으며, 이러한 시스템이나 인프라스트럭처에 의존하지도 않는다.The use of movement data, which may have been measured in three dimensions in the statistical classification of device locations and transformed into earth reference frame components, provides valuable information that increases the accuracy of the above-described classification process obtained using raw data. This applies equally to the use of PCA data for horizontal components of mobile data in the statistical classification of the position of the portable electronic device 1. Accordingly, the processes described herein provide a more accurate method of determining the position of the portable electronic device 1 relative to the user's body 2 than known methods. With this increased accuracy, the methods described above also determine the position of the portable electronic device relative to the user over a shorter sampling period than previous methods. In addition, the method of FIG. 3 does not necessarily require interaction with a system or infrastructure external to the device and does not rely on such a system or infrastructure.

도 3을 참조하여 설명한 프로세스에 의해 제공되는 바와 같이 사용자의 몸에 대한 장치의 위치를 결정하는 신뢰성 있고 빠른 방법을 갖춤으로써, 기존의 많은 휴대용 전자 장치 애플리케이션들에 즉각적인 이점들을 제공하게 되며, 예를 들어, 장치는, 사용자의 소정의 위치에서 휴대되고 있다고 결정하면 소정의 소프트웨어 프로시저들을 실행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 장치는, 사용자의 상박(uppper arm)에서 휴대되고 있다고 결정하면, 음악 연주 소프트웨어 기능을 개시할 수 있다.By providing a reliable and fast way to determine the position of the device relative to the user's body as provided by the process described with reference to FIG. 3, it provides immediate benefits to many existing portable electronic device applications, for example For example, the device may be configured to execute certain software procedures upon determining that the user is being carried at a certain location. For example, if it is determined that the device is being carried in the user's upper arm, the music performance software function may be initiated.

도 2의 구성요소들을 참조하여 도 3을 설명하였지만, 도 3에서 설명한 프로세스를 구현하도록 임의의 유형의 적절한 휴대용 전자 장치를 사용할 수 있다는 점을 이해하기 바란다.Although FIG. 3 has been described with reference to the components of FIG. 2, it is understood that any type of suitable portable electronic device may be used to implement the process described in FIG.

도 4를 참조해 보면, 휴대용 전자 장치(1), 예를 들어, 도 2에 도시한 휴대용 전자 장치의 사용자(2)의 배향을 결정하는 방법을 선택하는 프로세스가 도시되어 있다. 일례로, 사용자가 향하고 있는 방향을 어떻게 결정하는지를 도 4를 참조하여 설명한다. 그러나, 도 4의 프로세스는 사용자의 배향의 다른 양태를 결정하는 데 사용될 수도 있다. 사용자가 향하고 있는 방향을 결정하도록, 장치는, 우선, 장치 기준 프레임과 지구 기준 프레임(X, Y, Z) 간의 변환의 수학적 표현을 결정함으로써 장치 자체를 미세 조정할 필요가 있다. 장치 기준 프레임과 수직 축과 지구 기준 프레임의 수평 면 간의 변환을 결정하는 미세 조정 프로세스는 도 3을 참조하여 설명하였다. 그러나, 사용자(2)가 향하고 있는 방향 F를 결정하려면, 장치 기준 프레임과 지구 기준 프레임(X, Y, Z) 간의 완전 변환이 필요하다. 도 3을 참조하여 설명한 미세 조정 프로세스의 단계들 및 일부 추가 단계들을 포함하는, 이러한 변환을 얻는 가능한 방안의 일례를, 도 4를 참조하여 설명한다.Referring to FIG. 4, a process of selecting a method of determining the orientation of the portable electronic device 1, for example, the user 2 of the portable electronic device shown in FIG. 2 is illustrated. As an example, how to determine the direction the user is facing will be described with reference to FIG. 4. However, the process of FIG. 4 may be used to determine other aspects of the user's orientation. To determine the direction the user is facing, the device first needs to fine-tune the device itself by determining the mathematical representation of the transformation between the device reference frame and the earth reference frame (X, Y, Z). The fine adjustment process for determining the conversion between the device reference frame and the horizontal plane of the vertical axis and the earth reference frame was described with reference to FIG. 3. However, in order to determine the direction F in which the user 2 is facing, a complete conversion between the device reference frame and the earth reference frame (X, Y, Z) is required. An example of a possible way to achieve this transformation, including the steps of the fine-tuning process described with reference to FIG. 3 and some additional steps, will be described with reference to FIG. 4.

도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 사용자(2)가 서있을 때 미세 조정을 실행한다. 휴대용 전자 장치(1)는, 소정의 기간에 걸쳐 가속도계(12)로부터의 가속도계 판독값을 감시함으로써 단계 4.1에서 사용자가 정지해 있다고 검출한다. 휴대용 전자 장치는, 예를 들어, 소정의 기간에 걸친 가속도계 판독값들 간의 편차가 대략 제로이면 사용자가 정지해 있다고 결정할 수 있다. 단계 4.2에서, 이어서, 휴대용 전자 장치(1)는, 단계 4.1의 샘플링된 기간으로부터 메모리(10)에 저장되어 있는 측정된 가속도 및 자계 벡터 M의 샘플들을 평균화함으로써 미세 조정 페이즈를 개시한다. 단계 4.3에서는, 도 3의 단계 3.3을 참조하여 이미 설명한 바와 같이, 가속도계 데이터로부터 중력 벡터를 결정한다. 이어서, 전술한 바와 같이, 장치 기준 프레임에 대한 수직 축의 3차원 방향을 결정하여 장치의 메모리(10)에 저장한다. 예를 들어, 수직 축의 방향은 메모리(10)에 3 문자열의 형태로 저장될 수 있다.As described with reference to Fig. 3, fine adjustment is performed when the user 2 is standing. The portable electronic device 1 detects that the user is stopped in step 4.1 by monitoring the accelerometer readings from the accelerometer 12 over a predetermined period. The portable electronic device may determine that the user is stationary, for example, if the deviation between accelerometer readings over a period of time is approximately zero. In step 4.2, the portable electronic device 1 then initiates a fine adjustment phase by averaging samples of the measured acceleration and magnetic field vector M stored in the memory 10 from the sampled period of step 4.1. In step 4.3, a gravity vector is determined from the accelerometer data, as already described with reference to step 3.3 in FIG. 3. Subsequently, as described above, the three-dimensional direction of the vertical axis relative to the device reference frame is determined and stored in the memory 10 of the device. For example, the direction of the vertical axis may be stored in the memory 10 in the form of three strings.

이어서, 완전 변환을 얻기 위해, 제어기(9)는, 단계 4.4에서 평균화된 벡터 자력계(11) 측정값으로부터 휴대용 전자 장치(1)에 대하여 지역적인 지구의 자계 벡터를 얻는다. 이어서, 이 정보를 장치의 메모리(10)에 저장할 수 있다. 이 프로시저에서 총 자계 강도는 중요하지 않으며, 따라서, 제어기는, 예를 들여, 자계 벡터 M을, 장치 축들에 대한 방향성 코사인에 상응하는 3 문자열의 단위 벡터로서 저장할 수 있다. 이어서, 제어기는, 이하의 식과 같이, 수직 축을 따른 벡터와 자속 벡터의 외적을 취한 후 이 결과와 수직 축을 따른 벡터의 외적을 추가로 취함으로써, 수직 축 Z에 수직하는 장치에서의 평균화된 자계 벡터의 성분(Mav)을 분해하여 단계 4.5에서 자북극(Nm)의 수평 방향을 근사화한다.Then, to obtain a complete transformation, the controller 9 obtains a local earth magnetic field vector for the portable electronic device 1 from the vector magnetometer 11 measurements averaged in step 4.4. Subsequently, this information can be stored in the memory 10 of the device. In this procedure, the total magnetic field strength is not critical, so the controller can, for example, store the magnetic field vector M as a 3-string unit vector corresponding to the directional cosine for the device axes. Subsequently, the controller takes the cross product of the vector and the magnetic flux vector along the vertical axis, and then further takes the result and the cross product of the vector along the vertical axis, thereby averaging the magnetic field vector in the device perpendicular to the vertical axis Z. The component (Mav) of is decomposed to approximate the horizontal direction of the magnetic north pole (Nm) in step 4.5.

(1)

Figure 112014093259579-pct00002
(One)
Figure 112014093259579-pct00002

이어서, 단계 4.6에서, 휴대용 전자 장치(1)는, 장치에 대한 NM의 방향과 지구의 표면 상의 서로 다른 위치들에서의 자기 편차 값에 관한 저장되어 있는 정보와 함께 장치의 글로벌 위치를 위도와 경도로 나타내는 GPS 시스템(13)으로부터의 정보를 이용하여, 장치에 대한 실제 북쪽의 수평 방향을 추정하고, 이에 따라, 장치 기준 프레임에 대한 X 축의 배향을 확립한다. 제어기(9)는, 이를, 장치의 위도와 경도에 상응하는, 메모리(10)에 저장되어 있는 자기 편차 데이터에 액세스하고 이 데이터를 이용하여 그 위치에서의 자북극과 실제 북극 간의 차를 보상하여 실제 북극을 결정함으로써 달성한다. 이어서, 장치 기준 프레임에 대한 X 축의 3차원 방향은, 장치의 메모리(10)에 저장될 수 있고, 예를 들어, 장치 기준 프레임의 단위 벡터 성분들에 상응하는 3 문자열 X로서 저장될 수 있다.Subsequently, in step 4.6, the portable electronic device 1 determines the global location of the device with latitude and longitude along with stored information regarding the direction of N M for the device and the magnetic deviation values at different locations on the Earth's surface. Using the information from the GPS system 13, denoted by, the actual north horizontal direction for the device is estimated, thereby establishing the orientation of the X axis relative to the device reference frame. The controller 9 accesses the magnetic deviation data stored in the memory 10, which corresponds to the latitude and longitude of the device, and uses this data to compensate for the difference between the magnetic north pole and the actual north pole at that location. It is achieved by determining the North Pole. Subsequently, the three-dimensional direction of the X axis relative to the device reference frame may be stored in the memory 10 of the device, and may be stored as, for example, three strings X corresponding to unit vector components of the device reference frame.

이어서, 장치(1)에 대한 지구의 수평 방향에 상응하는, 장치 기준 프레임에 대한 지구 기준 프레임의 Y 축의 배향을 X 벡터와 Z 벡터의 외적으로부터 휴대용 전자 장치에 의해 아래의 식과 같이 산출한다.Subsequently, the orientation of the Y axis of the earth reference frame with respect to the device reference frame, which corresponds to the horizontal direction of the earth with respect to the device 1, is calculated by the portable electronic device from the cross product of the X vector and Z vector as follows.

(2)

Figure 112014093259579-pct00003
(2)
Figure 112014093259579-pct00003

이어서, 장치 기준 프레임에 대한 Y축의 3차원 방향이 장치의 메모리(10)에 제어기(9)에 의해 저장될 수 있다. 예를 들어, 이 방향은, Z 축 방향과 X 축 방향이 기록된 동일한 방식으로 3 단위 벡터 문자열 Y로서 저장될 수 있다.Subsequently, the three-dimensional direction of the Y-axis with respect to the device reference frame may be stored by the controller 9 in the memory 10 of the device. For example, this direction can be stored as a 3-unit vector string Y in the same way that the Z-axis direction and the X-axis direction are recorded.

장치 기준 프레임(x, y, z)에 대한 지구 기준 프레임(X, Y, Z)의 배향은 알려져 있으며, 휴대용 전자 장치(1)가 단계 4.7에서 두 개의 기준 프레임 간의 변환의 완전한 수학적 표현을 산출한다는 점에 주목한다. 이 수학적 표현은, 예를 들어, 오일러 각을 산출함으로써 결정되는 변환 매트릭스일 수 있다. 대안으로, 이 수학적 표현은 사원수 표현의 형태를 취할 수도 있다. 사원수 표현은 알려져 있으므로 여기서 상세히 설명하지는 않는다. 간략하게, 사원수는 초복소수(hyper-complex numbers)의 일반 클래스의 일부이며, 비가환 다원체에 속하는 것이다. 복소수와 마찬가지로, 사원수(H)도 이하의 식처럼 실수부와 허수부의 선형 조합으로서 기입될 수 있다.The orientation of the earth reference frames (X, Y, Z) relative to the device reference frames (x, y, z) is known, and the portable electronic device 1 yields a complete mathematical representation of the conversion between the two reference frames in step 4.7 Note that it does. This mathematical expression can be, for example, a transformation matrix determined by calculating Euler angles. Alternatively, this mathematical expression may take the form of an employee number expression. Since the number of employees is known, it is not explained in detail here. Briefly, quaternions are part of the general class of hyper-complex numbers and belong to non-reciprocal polymorphisms. Like the complex number, the quaternary number H can be written as a linear combination of the real part and the imaginary part as in the following equation.

(3)

Figure 112014093259579-pct00004
(3)
Figure 112014093259579-pct00004

이러한 구조를 이용함으로써, 지구 기준 프레임과 장치 기준 프레임 간에 존재하는 3개의 회전을, 아래의 식처럼 하나의 축 주위로의 간단한 회전으로서 기입할 수 있다.By using such a structure, three rotations existing between the earth reference frame and the device reference frame can be written as a simple rotation around one axis as in the following equation.

(4)

Figure 112014093259579-pct00005
(4)
Figure 112014093259579-pct00005

여기서, R은 회전 함수이고, Q는 벡터

Figure 112014093259579-pct00006
주위로의
Figure 112014093259579-pct00007
의 각도만큼의 3차원 벡터
Figure 112014093259579-pct00008
의 회전을 나타내는 사원수이며, 아래와 같이 산출될 수 있다.Where R is a rotation function and Q is a vector
Figure 112014093259579-pct00006
Around
Figure 112014093259579-pct00007
3D vector by the angle of
Figure 112014093259579-pct00008
This is the number of employees representing the rotation, and can be calculated as follows.

(5)

Figure 112014093259579-pct00009
(5)
Figure 112014093259579-pct00009

사원수 표현은, 예를 들어, 오일러 등식에서 요구되는 9개의 연산과는 대조적으로 4개의 연산만을 필요로 하므로, 단일 표현에 비해 연산 측면에서 이점들을 제공할 수 있다.Since the quaternion expression requires only four operations, for example, in contrast to the nine operations required in the Euler equation, it can provide advantages in terms of operations compared to a single expression.

이제, 단계들 4.2 내지 4.7에 의해 제공되는 미세 조정이 완료되었다고 고려할 수 있다. 도 4에 대하여 설명한 방법들과는 다른 방법들을 이용하여, 두 개의 기준 프레임 간의 변환의 수학적 표현을 산출할 수 있도록 지구 기준 프레임(X, Y, Z)에 대한 휴대용 전자 장치(1)의 배향을 결정할 수 있음을 이해하기 바란다. 예를 들어, 다른 유형의 센서들로부터의 데이터를 이용할 수 있고, 센서 데이터를 다른 방식들로 분석할 수 있고, 또는, 사용자(2)가 지구 기준 프레임에 대한 장치의 배향을 기술하는 파라미터들을 수동으로 입력할 수 있다. 그 결과, 단계들 4.2 내지 4.7의 미세 조정 프로세스가 아닌 방법을 이용하여 수학적 변환 표현을 결정하는 경우에는, 장치(1)가, 예를 들어, GPS 시스템, 지구의 표면 상의 다양한 위치들에서의 자기 편차의 값에 관한 저장된 정보, 및 자력계를 포함할 필요가 없음을 인식할 것이다. 또한, 전술한 바와 같이, 지구 기준 프레임이 수직 축의 방향 면에서 규정될 필요가 없으며, 실제 북쪽과 동쪽이, 지구나 지역적 환경에 대한 사용자 또는 장치의 배향을 결정할 수 있게 하는 임의의 기준 프레임일 수 있음을 인식할 것이다.Now, it can be considered that the fine adjustment provided by steps 4.2 to 4.7 is complete. The orientation of the portable electronic device 1 with respect to the earth reference frame (X, Y, Z) can be determined using methods different from those described with reference to FIG. 4 to calculate a mathematical representation of the transformation between the two reference frames. Please understand that there is. For example, data from different types of sensors may be used, sensor data may be analyzed in different ways, or parameters manually describing the orientation of the device relative to the Earth reference frame by user 2 You can enter As a result, if the mathematical transformation representation is determined using a method other than the fine-tuning process of steps 4.2 to 4.7, the device 1, for example, a GPS system, magnetic deviation at various locations on the Earth's surface It will be appreciated that there is no need to include the stored information about the value of and the magnetometer. Also, as described above, the earth reference frame need not be defined in terms of the direction of the vertical axis, and the actual north and east can be any reference frame that allows the user or device to determine the orientation of the earth or the local environment. Will recognize

이어서, 휴대용 전자 장치(1)는, 단계 4.8에서 사용자(2)의 몸에 대한 자신의 위치를 결정한다. 이 위치는 도 3의 단계들 3.5 내지 3.10에 따라 결정될 수 있지만, 장치 기준 프레임(x, y, z)과 지구 기준 프레임(X, Y, Z) 간의 완전한 수학적 변환을 이용하여 결정될 수 있다. 대안으로, 사용자의 몸에 대한 휴대용 전자 장치의 위치는 다른 방법에 의해 결정될 수 있는데, 예를 들어, 위치 정보가 사용자에 의해 수동으로 입력될 수 있다.Subsequently, the portable electronic device 1 determines in step 4.8 its location relative to the body of the user 2. This location can be determined according to steps 3.5 to 3.10 of FIG. 3, but can be determined using a complete mathematical transformation between the device reference frame (x, y, z) and the earth reference frame (X, Y, Z). Alternatively, the location of the portable electronic device relative to the user's body may be determined by other methods, for example, location information may be manually entered by the user.

이어서, 단계 4.9에서, 휴대용 전자 장치(1)는, 사용자의 몸에 대한 장치의 알려져 있는 위치에 따라, 사용자(2)가 전방으로 걸을 때 사용자의 배향을 결정하도록 이용할 방법을 정한다. 휴대용 전자 장치(1)는, 사용자의 몸에 대한 장치의 위치에 기초하여 사용자(2)가 향하고 있는 방향을 결정하는 다수의 서로 다른 방법들 중 하나의 방법을 이용하도록 구성되게끔 미리 프로그래밍되어 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 서로 다른 방법들은 서로 다른 장치 위치들에 대하여 적합하다고 인식한다. 메모리(10)는, 휴대용 전자 장치의 복수의 위치를 가리키는 위치 지시자들과, 각 위치마다 사용자의 배향을 결정하도록 장치의 특정 위치에 대하여 사용될 알고리즘을 나타내는 연관된 알고리즘 식별 데이터를 갖는 데이터 구조를 저장할 수 있다. 단계들 3.5 내지 3.10의 방법을 이용하여 휴대용 전자 장치(1)의 위치가 얻어지면, 장치는 그 방법에서 얻는 위치 지시자를 이용하여 메모리(10)에 문의하여 연관된 알고리즘을 결정할 수 있다. 정보를 입력하는 사용자(2)에 의해 장치의 위치가 얻어지면, 휴대용 전자 장치는, 수신된 데이터를, 메모리에 문의하여 적절한 알고리즘을 결정하는 데 사용될 수 있는 위치 지시자로 변환하는 기능부를 대신 포함한다.Subsequently, in step 4.9, the portable electronic device 1 determines a method to use to determine the user's orientation when the user 2 walks forward, according to the device's known position relative to the user's body. The portable electronic device 1 is pre-programmed to be configured to use one of a number of different ways to determine the direction the user 2 is heading based on the device's position relative to the user's body. . According to embodiments of the present invention, it is recognized that different methods are suitable for different device locations. The memory 10 may store a data structure with location indicators pointing to multiple locations of the portable electronic device and associated algorithm identification data representing an algorithm to be used for a particular location of the device to determine the user's orientation at each location. have. Once the location of the portable electronic device 1 is obtained using the method of steps 3.5 to 3.10, the device may query the memory 10 using the location indicator obtained in the method to determine the associated algorithm. When the location of the device is obtained by the user 2 entering the information, the portable electronic device instead includes a function for converting the received data into a location indicator that can be used to query the memory to determine the appropriate algorithm. .

사용자(2)가 전방 방향으로 걷고 있고 방법들이 가속도계(12) 데이터를 이용하여 전방 방향을 결정한 후 그 전방 방향을 사용자가 향하고 있는 방향으로서 취한다고 가정한다. 일부 장치 위치들에 대해서는, 장치에 의해 측정되는 가속도가 주로 또는 거의 전적으로 전방 방향으로 향할 때 사용자의 보행의 특정 시간대를 식별할 수 있고 이를 위해 이러한 시간대 동안 가속도 데이터를 분석하여 전방 방향을 결정할 수 있고 이에 따라 사용자가 향하고 있는 방향 F를 결정할 수 있음을 인식한다. 이러한 위치들 중 일부에 대해서는, 보행 사이클의 하나 이상의 특정한 순간이나 짧은 기간 동안의 가속도 데이터를 직접 이용하여 전방 방향을 결정할 수 있고, 이러한 유형의 방법들은 제1 카테고리의 방법들을 형성한다. 장치의 다른 위치들에 대해서는, 보행 사이클의 하나 이상의 거간 동안의 가속도 데이터는 추가 분석을 필요로 하며, 이러한 다른 위치들에 사용되는 방법들은 제2 카테고리의 방법들을 형성한다. 제1 카테고리와 제2 카테고리의 방법들을 각각 도 5와 도 6을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 이러한 카테고리들 내에서는, 서로 다른 위치들에 대하여 서로 다른 방법들을 선택한다는 점에 주목해야 한다. 보행 사이클의 특정 순간들이나 기간들은, 서로 다른 장치 위치들에 대하여 경험적으로 이전에 결정되었으며 휴대용 전자 장치는 서로 다른 장치 위치들에 대한 서로 다른 순간들이나 기간들을 선택하도록 미리 프로그래밍되어 있을 것이다.Assume that the user 2 is walking in the forward direction and the methods determine the forward direction using the accelerometer 12 data and then take that forward direction as the direction the user is facing. For some device positions, it is possible to identify a specific time zone of the user's gait when the acceleration measured by the device is directed primarily or almost entirely in the forward direction, and for this purpose, the acceleration data may be analyzed during this time zone to determine the forward direction. Accordingly, it is recognized that the direction F facing the user can be determined. For some of these positions, one can determine the forward direction directly using one or more specific moments of the gait cycle or acceleration data for a short period of time, and these types of methods form the first category of methods. For other locations of the device, the acceleration data during one or more periods of the gait cycle requires further analysis, and the methods used for these other locations form a second category of methods. Methods of the first category and the second category will be described in more detail with reference to FIGS. 5 and 6, respectively. It should be noted that within these categories, different methods are selected for different locations. Certain moments or periods of the gait cycle have been previously determined empirically for different device locations and the portable electronic device will be pre-programmed to select different moments or periods for different device locations.

일부 위치들에 대해서는, 제1 및 제2 카테고리의 방법들이 적절하지 않으며, 대신에, 다수의 보행 사이클들에 걸쳐 얻어지는 센서 데이터에 대한 통계 분석에 기초하는 대체 방법을 이용한다. 사용자가 향하고 있는 방향을 결정하는 이 대체 방법도 후술한다.For some locations, the first and second categories of methods are not appropriate, and instead use an alternative method based on statistical analysis of sensor data obtained over multiple walking cycles. This alternative method of determining the direction the user is facing is also described below.

이어서, 휴대용 전자 장치(1)는, 단계 4.10에서 사용자가 전방으로 걸을 때 사용자가 향하고 있는 방향 F를 결정하는 선택된 방법을 구현한다.Subsequently, the portable electronic device 1 implements the selected method of determining the direction F the user is facing when the user walks forward in step 4.10.

사용자에 대한 장치의 위치에 기초하여 휴대용 전자 장치가 지구 기준 프레임에 대한 사용자의 배향을 결정하게 하는 방법을 선택하는 이 프로세스는, 연산 측면에서도 효율적이면서, 장치 배향에 상관없이 복수의 장치 위치에 대하여 사용자의 배향이 정확하게 결정될 수 있게 한다.This process of selecting a method that allows the portable electronic device to determine the user's orientation with respect to the earth reference frame based on the device's location relative to the user is computationally efficient, but with respect to multiple device locations regardless of device orientation. Allows the user's orientation to be determined accurately.

도 4의 프로세스에 더하여, 휴대용 전자 장치가 벡터 자력계(11)를 포함한다면, 사용자가 배향을 변경하는 도 4의 단계들 4.8 내지 4.11 동안 이 벡터 자력계를 사용하여 지구 기준 프레임(X, Y, Z)에 대한 장치 기준 프레임의 배향의 변화를 감시할 수 있다. 예를 들어, 장치 기준 프레임에 대한 북쪽 배향의 변화를 감시할 수 있다. 사용자의 배향 변화가 검출되면, 이를 사용하여 수학적 변환 표현을 갱신할 수 있다. 대안으로, 사용자가 향하고 있는 방향의 변화를 장치에 통지하는 다른 임의의 수단을 이용하여, 예를 들어, 자이로스코프로부터의 판독값이 사용될 수 있는 수학적 표현을 갱신할 수도 있다.In addition to the process of Fig. 4, if the portable electronic device includes a vector magnetometer 11, the user can change the orientation using the vector magnetometer during steps 4.8-4.11 of the Earth reference frame (X, Y, Z) ) Can be monitored for changes in the orientation of the device reference frame. For example, a change in north orientation relative to the device reference frame can be monitored. When a user's orientation change is detected, it can be used to update the mathematical transformation expression. Alternatively, any other means of notifying the device of the change in direction the user is facing may be used to update the mathematical expression, for example, a reading from a gyroscope can be used.

도 5를 참조해 보면, 사용자가 걷고 있는 동안 사용자가 향하고 있는 방향 F를 결정하도록, 짧은 기간을 이용하는 사용자(2)의 보행 사이클 동안 휴대용 전자 장치(1)에 의해 측정되는 가속에 있어서 제1 카테고리의 방법들 중 한 방법을 예시하는 프로세스가 도시되어 있다. 짧은 기간은 시간의 한 순간에 상응할 수 있다. 도 5의 방법은, 예를 들어, 사용자의 보행 사이클 동안 결정적 이동을 휴대용 전자 장치가 겪게 될 사용자(2)의 몸에 대한 위치에 그 휴대용 전자 장치(1)가 있는 것으로 알려진 경우에, 도 4의 단계 4.9에서 선택될 수 있다. 이러한 결정적 이동은, 예를 들어, 휴대용 전자 장치가 사용자의 상체 주머니, 바지 주머니, 또는 사용자의 벨트에서 휴대되는 경우에, 발생할 수 있다.Referring to FIG. 5, the first category in acceleration measured by the portable electronic device 1 during the walking cycle of the user 2 using a short period of time, so as to determine the direction F the user is facing while the user is walking A process illustrating one of the methods of is shown. A short period can correspond to a moment in time. The method of FIG. 5 is, for example, in the case where it is known that the portable electronic device 1 is in a position relative to the body of the user 2 that the portable electronic device will undergo decisive movement during the user's gait cycle. Can be selected in step 4.9. Such deterministic movement may occur, for example, when the portable electronic device is carried in the user's upper body pocket, trouser pocket, or user's belt.

휴대용 전자 장치(1)는, 자신의 3-축 가속도계(12)의 측정값들을 샘플링하고, 따라서 샘플링된 정보를 장치가 이용할 수 있다. 사용자가 향하고 있는 방향 F를 결정하도록, 휴대용 전자 장치(1)는 사용자가 전방으로 걷고 있는 동안 얻어지는 가속도 데이터를 요구한다. 이어서, 휴대용 전자 장치의 제어기(9)는 고 주파수 잡음을 제거하도록 가속도계 측정값들을 디지털 필터링한다. 예를 들어, 전술한 5Hz 평균 필터를 사용하여 가속도계 측정값들을 필터링할 수 있다.The portable electronic device 1 samples the measured values of its 3-axis accelerometer 12, and thus the device can use the sampled information. To determine the direction F the user is facing, the portable electronic device 1 requires acceleration data obtained while the user is walking forward. The controller 9 of the portable electronic device then digitally filters the accelerometer measurements to remove high frequency noise. For example, accelerometer measurements can be filtered using the 5 Hz average filter described above.

단계 5.1에서, 장치(1)는, 가속도 판독값들의 검사를 개시하고, 사람 걷기 운동에 상응하는 일부 가속 거동을 인식함으로써 사용자(2)가 걷고 있다고 검출한다. 걷기 운동에 상응하는, 사용자에 위치하며 장치에서 발생하는 가속 거동은, 장치의 위치에 따라 다르다. 따라서, 장치는, 장치의 결정된 위치에 따라 보행 식별 알고리즘을 선택할 수 있고 이어서 데이터 스트림 상의 개별적인 각 보행의 식별을 개시할 수 있다.In step 5.1, the device 1 detects that the user 2 is walking by initiating a check of the acceleration readings and recognizing some acceleration behavior corresponding to a human walking motion. The acceleration behavior that occurs in the device and is located in the user, which corresponds to the walking motion, depends on the device's position. Thus, the device can select a gait identification algorithm according to the determined location of the device and then initiate identification of each individual gait on the data stream.

휴대용 전자 장치는, 수학적 변환 표현을 구현함으로써, 장치 기준 프레임에서 측정된 가속도 데이터로부터 변환된 수직 가속도 데이터를 검사할 수 있다. 이 경우, 휴대용 전자 장치는, 사람 걷기 운동에 상응하는 수직 가속도를 인식함으로써 사용자가 걷고 있다고 검출할 수 있다. 예를 들어, 휴대용 전자 장치가 사용자의 바지 주머니 속에서 휴대되고 있다고 결정되는 경우, 휴대용 전자 장치는, 다음 뒤꿈치 치기(heel strike)를 향하여 전방으로 움직이기 전에, 지면을 치는 사용자의 뒤꿈치들(뒤꿈치 치기라 칭함) 중 하나 및/또는 지면으로부터 떨어지는 사용자의 발들(toe-off; 발가락 떼기) 중 하나에 상응하는 수직 가속도 데이터에서 가속 거동을 찾아 인식할 수 있다. 추가 예로, 휴대용 전자 장치가 사용자의 가슴 주머니 속이나 사용자의 벨트 내에 위치하는 것으로 결정되면, 휴대용 전자 장치는, 사용자의 양측 발들의 발가락 떼기와 뒤꿈치 치기에 상응하는 수직 가속도 데이터에서 가속 거동을 찾아 인식할 수 있다. 또한, 휴대용 장치에서 보행 의존성 수직 가속 거동을 식별하는 프로세스는, 예를 들어, 각 사용자의 뒤꿈치 치기 및 대응하는 발가락 떼기를 찾도록 수직 가속도 데이터를 검사하는 피크 검출 알고리즘들의 계층을 포함할 수 있다. 이러한 알고리즘에 의해 성공적으로 검출되는 피크들 간의 혼란 및 가속도계 샘플들의 랜덤한 잡음을 피하도록, 피크 검출 프로세스 전에 데이터의 평균 필터링을 수행할 수 있다.The portable electronic device may examine the vertical acceleration data converted from the acceleration data measured in the device reference frame by implementing a mathematical transformation expression. In this case, the portable electronic device may detect that the user is walking by recognizing the vertical acceleration corresponding to the human walking motion. For example, if it is determined that the portable electronic device is being carried in the user's pants pocket, the portable electronic device may hit the ground of the user's heels (heel before moving forward toward the next heel strike) It is possible to find and recognize the acceleration behavior in the vertical acceleration data corresponding to one of the user's feet (toe-off) and / or toe-off from the ground. As a further example, if it is determined that the portable electronic device is located in the user's chest pocket or in the user's belt, the portable electronic device finds and recognizes the acceleration behavior in the vertical acceleration data corresponding to the toe release and heel strikes of the both feet of the user. can do. In addition, the process of identifying gait dependent vertical acceleration behavior in a portable device may include, for example, a layer of peak detection algorithms that examine the vertical acceleration data to find each user's heel stroke and corresponding toe release. To avoid confusion between peaks that are successfully detected by this algorithm and random noise in accelerometer samples, average filtering of the data can be performed before the peak detection process.

단계 5.2에서, 걷고 있는 사용자(2)의 몸에 대한 복수의 위치에서 휴대되고 있는 장치의 이동의 이전 분석에 의해 결정되어 장치(1)에 저장되어 있는 정보에 기초하여, 제어기(9)는, 사용자의 몸에 대한 장치의 알려져 있는 위치에 기초하여, 데이터 스트림 상에서 식별된 사용자 보행 동안 적어도 하나의 순간 또는 짧은 기간을 선택하고, 이 위치에서 장치는 사용자가 향하고 있는 방향 F로 가속되며, 이 위치에서 사용자가 향하고 있는 방향의 가속은 사용자(2)의 시상면 S에 법선인 가속에 비해 크다. 이어서, 제어기는, 데이터 스트림 상에서 식별된 각 보행 동안 사용자 보행의 그 하나 이상의 짧은 기간에 측정되는 수평 가속도를 추출한다. 이어서, 단계 5.3에서, 사용자(2)가 향하는 방향 F를, 지구 기준 프레임의 추출된 가속도 정보의 가속 방향에 상응하는 것으로서 결정한다.In step 5.2, based on the information stored in the device 1 determined by previous analysis of the movement of the device being carried at a plurality of locations relative to the body of the walking user 2, the controller 9, Based on the device's known position relative to the user's body, it selects at least one moment or short duration during the identified user walk on the data stream, where the device is accelerated in the direction F facing the user, and this position The acceleration in the direction the user is facing in is greater than the acceleration normal to the sagittal plane S of the user 2. The controller then extracts the horizontal acceleration measured in that one or more short periods of user gait during each gait identified on the data stream. Subsequently, in step 5.3, the direction F directed by the user 2 is determined as corresponding to the acceleration direction of the extracted acceleration information of the earth reference frame.

도 5는, 사용자가 걷는 동안 지배적인 결정적 이동을 휴대용 전자 장치가 겪도록 사용자(2)에 대하여 위치하는 휴대용 전자 장치(1)가, 연산 측면에서도 효율적이면서 사용자가 향하는 방향 F를 빠르고 정확하게 결정할 수 있게 하는 방법을 제공한다. 또한, 이 방법은, 장치의 외부에 있는 시스템이나 인프라스트럭처와의 상호 작용을 반드시 필요로 하지 않으며 또는 이러한 시스템이라 인프라스트럭처에 의존하지 않는다.5 is a portable electronic device 1 positioned relative to the user 2 so that the portable electronic device experiences a dominant deterministic movement while the user walks, it is also efficient in terms of computation and can quickly and accurately determine the direction F the user is facing. How to do it. In addition, this method does not necessarily require interaction with a system or infrastructure that is external to the device, or because it is such a system and does not depend on the infrastructure.

도 6을 참조해 보면, 사용자가 걷고 있는 동안 사용자가 향하는 방향 F를 결정하도록, 제1 카테고리의 방법들에 비해 사용자(2)의 보행 사이클 동안 휴대용 전자 장치(1)에 의해 측정되는 가속도의 긴 기간을 이용하는, 제2 카테고리의 방법들 중 한 방법을 예시하는 프로세스가 도시되어 있다.Referring to FIG. 6, the acceleration of the acceleration measured by the portable electronic device 1 during the walking cycle of the user 2 compared to the methods of the first category, so as to determine the direction F facing the user while the user is walking A process is illustrated illustrating one of the methods of the second category, using a period.

도 6의 방법은, 예를 들어, 사용자의 보행 사이클 동안 휴대용 전자 장치가 반결정적 이동(semi-deterministic motion)을 겪을 사용자(2)의 몸에 대한 위치에 휴대용 전자 장치(1)가 위치하는 것으로 알려진 경우에, 도 4의 단계 4.9에서 선택될 수 있다. 이러한 반결정적 이동은, 예를 들어, 휴대용 전자 장치가 사용자의 백팩이나 숄더백 내에 휴대되는 경우에 발생할 수 있다.The method of FIG. 6, for example, is that the portable electronic device 1 is positioned at a position relative to the body of the user 2 during which the portable electronic device will undergo semi-deterministic motion during the user's gait cycle. If known, it may be selected in step 4.9 of FIG. 4. Such semi-deterministic movement may occur, for example, when the portable electronic device is carried within the user's backpack or shoulder bag.

휴대용 전자 장치(1)는 가속도계들(12)의 측정값들을 샘플링하고, 따라서 이렇게 샘플링된 정보를 장치가 이용할 수 있다. 사용자가 향하는 방향 F를 결정하도록, 휴대용 전자 장치(1)는 사용자가 걷고 있는 동안 얻어지는 가속도 데이터를 요구한다. 이어서, 휴대용 전자 장치의 제어기(9)는, 고 주파수 잡음을 제거하도록, 예를 들어, 5Hz 필터(14)를 사용하여 가속도계 측정값들을 디지털 필터링할 수 있다.The portable electronic device 1 samples the measured values of the accelerometers 12, and thus the sampled information can be used by the device. To determine the direction F that the user is facing, the portable electronic device 1 requests acceleration data obtained while the user is walking. The controller 9 of the portable electronic device can then digitally filter the accelerometer measurements using, for example, a 5 Hz filter 14 to remove high frequency noise.

단계 6.1에서, 휴대용 전자 장치(1)는, 가속도 판독값들의 검사를 개시하고, 사람 걷기 운동에 상응하는 소정의 가속 거동을 인식함으로써 사용자(2)가 걷고 있음을 검출한다. 이어서, 휴대용 전자 장치는 데이터 스트림 상에서 개별적인 각 보행의 식별을 개시한다. 도 5에 관하여 설명한 방법에서와 같이, 휴대용 전자 장치(1)는, 수학적 변환 표현을 구현함으로써 장치 기준 프레임에서 측정되는 가속도 데이터로부터 분해되는 수직 가속도 데이터를 검사할 수 있다.In step 6.1, the portable electronic device 1 detects that the user 2 is walking by initiating a check of the acceleration readings and recognizing a certain acceleration behavior corresponding to a human walking motion. The portable electronic device then initiates the identification of each individual walk on the data stream. As in the method described with respect to FIG. 5, the portable electronic device 1 can examine vertical acceleration data decomposed from acceleration data measured in a device reference frame by implementing a mathematical transformation expression.

단계 6.2에서, 걷고 있는 사용자(2)의 몸에 대한 복수의 위치에서 휴대되는 장치의 이동의 이전 분석에 의해 결정되어 장치에 저장되어 있는 정보에 기초하여, 제어기(9)는, 사용자의 몸에 대한 장치의 알려져 있는 위치에 기초하여 데이터 스트림 상에서 식별된 사용자 보행 동안의 하나 이상의 기간을 선택하고, 이 위치에서, 사용자의 시상면 S에 법선인 장치의 가속은 사용자가 향하고 있는 방향으로의 장치의 가속에 비해 작다. 반면, 도 5를 참조하여 설명한 방법은, 시상면에 법선인 장치의 가속도가 제로에 가까운 짧은 기간 또는 순간 동안의 가속도 분석을 포함하며, 이러한 짧은 기간은 제2 카테고리의 방법들이 사용되는 장치 위치들에서는 존재하지 않을 수도 있다. 그러나, 시상면에 대하여 법선으로의 가속이 사용자가 향하고 있는 방향으로의 장치의 가속에 비해 작은 기간을 여전히 찾을 수 있다. 그러나, 제2 카테고리의 방법들에서 선택되는 하나 이상의 기간은, 도 5를 참조하여 설명한 제1 카테고리의 방법들에 따라 선택되는 하나 이상의 기간보다 길 수도 있다. 제어기는, 데이터 스트림 상에서 식별된 각 보행 동안 사용자의 보행의 하나 이상의 기간 동안 측정되는 수평 가속도를 선택한다.In step 6.2, based on information stored in the device determined by previous analysis of the movement of the device being carried at a plurality of locations relative to the body of the walking user 2, the controller 9 is connected to the user's body. Select one or more periods during the user's walk identified on the data stream based on the device's known location, and at this location, the acceleration of the device normal to the user's sagittal plane S is determined by the device's orientation in the direction the user is facing. Small compared to acceleration. On the other hand, the method described with reference to FIG. 5 includes an acceleration analysis for a short period or a moment in which the acceleration of the device normal to the sagittal plane is near zero, and such a short period includes device positions in which methods of the second category are used. Esau may not exist. However, it is still possible to find a period in which acceleration to the normal with respect to the sagittal plane is smaller than acceleration of the device in the direction the user is facing. However, one or more periods selected in the methods of the second category may be longer than one or more periods selected according to the methods of the first category described with reference to FIG. 5. The controller selects the horizontal acceleration measured during one or more periods of the user's gait during each gait identified on the data stream.

선택된 데이터는 시상면 S에 법선인 상당량의 가속도를 여전히 포함하고 있으므로, 그 데이터로부터 사용자(2)가 향하는 방향 F를 즉시 결정할 수는 없다. 단계 6.3에서, 따라서, 휴대용 전자 장치(1)는, 선택된 데이터에 대하여 주 성분 분석을 수행하고, 사용자(2)가 향하고 있는 방향 F가 제1 주 성분의 축에 평행하다고 결정한다. 주 성분 분석은 도 3을 참조하여 간략히 전술하였으며 또한 당해 기술에 알려져 있으므로, 여기서는 상세히 설명하지 않는다. 이어서, 휴대용 전자 장치는, 감지 데이터를 추가 분석함으로써, 사용자가 향하는 절대 방향을 결정하고, 예를 들어, 사용자가 향하는 방향은, 양측 축 방향 모두에 대하여 가속도 데이터를 이중 적분하고 양의 결과를 제공하는 것을 취함으로써 결정될 수 있다.Since the selected data still contains a considerable amount of acceleration normal to the sagittal plane S, it is not possible to immediately determine the direction F in which the user 2 is directed from the data. In step 6.3, accordingly, the portable electronic device 1 performs principal component analysis on the selected data and determines that the direction F facing the user 2 is parallel to the axis of the first principal component. Principal component analysis has been briefly described above with reference to FIG. 3 and is also known in the art, and is not described in detail herein. Subsequently, the portable electronic device further analyzes the sensed data to determine the absolute direction the user is facing, for example, the direction the user is pointing to doubles the acceleration data for both axial directions and provides a positive result. It can be decided by taking what you do.

도 6은, 사용자가 걷고 있는 동안 반결정적 이동을 지배적으로 겪도록 사용자(2)에 대하여 위치하는 휴대용 전자 장치(1)가 사용자가 향하고 있는 방향 F를 빠르고, 정확하고, 효율적으로 결정할 수 있게 하는 방법을 제공한다. 또한, 도 6의 방법은, 장치의 외부에 있는 시스템이나 인프라스트럭처와 상호 작용을 반드시 필요로 하지 않으며 또는 이러한 시스템이나 인프라스트럭처에 의존하지 않는다.FIG. 6 allows the portable electronic device 1 positioned relative to the user 2 to quickly, accurately and efficiently determine the direction F the user is facing in such a way that the user predominates a semi-deterministic movement while walking. Provides a method. In addition, the method of FIG. 6 does not necessarily require interaction with a system or infrastructure external to the device or rely on such a system or infrastructure.

일부 위치들에 대하여, 도 5와 도 6을 참조하여 설명한 제1 및 제2 카테고리의 방법들은, 적절하지 않으며, 전술한 대체 방법을 대신 사용한다. 사용자가 향하고 있는 방향 F를 결정하는 이 대체 방법은, 장치 기준 프레임의 가속도계(12) 판독값을 지구 기준 프레임으로 변환하는 단계, 수평 가속도 판독값에 대하여 주 성분 분석을 수행하는 단계, 및 주 성분들을 이용하여 사용자(2)가 향하고 있는 방향 F를 결정하는 단계를 포함한다. 더욱 구체적으로, 통계 분석은, 사용자의 보행 사이클의 특정한 기간에만 실행되지 않으며, 하나 이상의 전체 보행 사이클에 상응하는 기간에 걸쳐 실행된다. 사용자가 향하고 있는 방향을 결정하는 이러한 대체 방법은 당해 기술에 알려져 있으므로 여기서 상세히 설명하지는 않는다. 이 방법은, 예를 들어, 사용자의 보행 사이클 동안 장치가 비결정적 이동을 겪게 될 사용자의 몸에 대한 위치에 휴대용 전자 장치(1)가 있는 것으로 알려진 경우에, 선택될 수 있다. 이러한 비결정적 이동은, 예를 들어, 휴대용 전자 장치가 사용자의 손이나 핸드백 내에 휴대되고 있을 때 발생할 수 있다.For some locations, the methods of the first and second categories described with reference to FIGS. 5 and 6 are not suitable and use the alternative method described above instead. This alternative method of determining the direction F the user is facing comprises: converting the accelerometer 12 reading of the device reference frame into an earth reference frame, performing principal component analysis on the horizontal acceleration reading, and the main component And determining the direction F in which the user 2 is headed. More specifically, statistical analysis is not performed only for a specific period of the user's gait cycle, but over a period corresponding to one or more entire gait cycles. This alternative method of determining the direction the user is facing is known in the art and is not described in detail herein. This method can be selected, for example, when it is known that the portable electronic device 1 is in a position relative to the user's body, where the device will undergo non-deterministic movement during the user's gait cycle. Such non-deterministic movement may occur, for example, when the portable electronic device is being carried in the user's hand or handbag.

도 6과 도 6의 방법들의 단계들 5.1과 6.1에서 각각 수행되는 사용자의 보행 사이클의 타이밍 결정은, 사용자가 걷고 있는 동안 사용자의 보행 사이클에 따라 주기적으로 변하는, 장치가 겪게 되는 가측 결과를 검출 및 측정할 수 있는 임의의 센서들로부터의 정보를 이용하여 수행될 수 있다는 점을 이해하기 바란다. 장치의 가속도계가 아닌 센서들을 이용하여 사용자의 보행의 타이밍을 결정한다면, 다른 센서들로부터 결정되는 사용자의 보행의 타이밍을 이용하여, 사용자가 향하고 있는 방향을 결정하도록 가속도계 데이터의 관련 부분들을 식별할 수 있다. 또한, 사용자의 보행 타이밍을 결정하는 데 가속도계 판독값들을 이용하지 않는다면, 사용자가 향하고 있는 방향 F를 결정하도록 원시 가속도 데이터를 지구 기준 프레임으로 변환할 필요가 있을 수도 있다.Determining the timing of the user's gait cycle performed in steps 5.1 and 6.1 of the methods of FIGS. 6 and 6, respectively, detects the lateral results experienced by the device, which periodically changes according to the user's gait cycle while the user is walking, and It is understood that this can be done using information from any measurable sensors. If the timing of the user's gait is determined using sensors other than the accelerometer of the device, the relevant portions of the accelerometer data can be identified to determine the direction the user is heading, using the timing of the user's gait determined from other sensors. have. Also, if the accelerometer readings are not used to determine the user's gait timing, it may be necessary to convert the raw acceleration data into an earth reference frame to determine the direction F the user is facing.

도 4의 방법은, 장치의 배향에 상관없이, 사용자(2)의 몸에 대한 복수의 장치(1) 위치에 대하여 연산 측면에서 효율적이고 신뢰성 있는 방식으로 사용자가 향하고 있는 방향 F를 결정함으로써, 지구 기준 프레임에 대한 사용자(2)의 배향을 결정할 수 있다. 이처럼, 도 4의 방법은, 휴대용 전자 장치 기술들을 상당히 발전시키기 위한 큰 기회를 제공할 수 있다. 지구 기준 프레임에 대한 사용자(2)의 배향을 파악함으로써, 기존의 많은 휴대용 전자 장치 애플리케이션들에 즉각적인 이점들을 제공하게 되는데, 예를 들어, 애플리케이션들의 주변 맵에 대한 사용자가 향하고 있는 방향 F를 사용자(2)에게 통지하거나, 고유한 장치(1)를 각각 갖고 있는 두 명의 사용자가 서로를 향하고 있는 때를 그 두 명의 사용자에게 통지한다. 도 4의 방법은, 또한, 예를 들어, 임의의 영역의 전기적 인프라스트럭처가 그 영역 내에 있는 사용자들(2)이 향하고 있는 방향 F를 인식할 것을 요구하고 이 정보를 이용하여 사용자의 그 영역에 대한 경험을 향상시키는 새로운 스마트 환경을 생성하는 데 이용될 수 있다.The method of FIG. 4 determines the direction F that the user is facing in a computationally efficient and reliable manner with respect to the position of the plurality of devices 1 relative to the body of the user 2, regardless of the orientation of the devices, The orientation of the user 2 relative to the reference frame can be determined. As such, the method of FIG. 4 can provide a great opportunity to significantly advance portable electronic device technologies. By knowing the orientation of the user 2 relative to the earth reference frame, it provides immediate benefits to many existing portable electronic device applications, for example, the user F in the direction F facing the user's surrounding map of the applications ( 2) or two users each having their own device 1 are notified when the two users are facing each other. The method of FIG. 4 also requires, for example, that the electrical infrastructure of any area requires recognizing the direction F facing users 2 within that area and uses this information to access that area of the user. It can be used to create a new smart environment to enhance the experience.

도 4를 참조하여, 우선, 장치(1)가 제1 프로세스에서 센서 데이터를 이용하여 장치의 위치를 결정한 후 제2 프로세스에서 사용자(2)에 대한 장치의 위치를 이용하여 사용자의 배향을 결정할 수 있음을 설명하였지만, 이러한 두 개의 프로세스를 함께 실행할 필요는 없으며 본 발명은 이 두 개의 프로세스의 조합으로 한정되지 않는다는 점을 인식할 것이다. 지구 기준 프레임에 대한 사용자의 배향을 결정하는 것과는 다른 목적들을 위해 위치를 가리키는 정보를 이용할 수 있다. 이에 따라, 사용자의 배향을 결정하는 데 사용되는 위치 정보는, 임의의 적절한 방식으로 얻을 수 있으며, 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 가속도계 데이터로부터 얻을 필요는 없다.Referring to FIG. 4, first, the device 1 may determine the location of the device using sensor data in the first process, and then determine the user's orientation using the position of the device relative to the user 2 in the second process. It has been described, but it will be appreciated that it is not necessary to run these two processes together and the invention is not limited to a combination of these two processes. Information indicating the location may be used for purposes other than determining the user's orientation to the earth reference frame. Accordingly, the position information used to determine the user's orientation can be obtained in any suitable way, and need not be obtained from the accelerometer data as described with reference to FIG. 3.

도 4 내지 도 6의 방법들은, 사용자가 향하는 방향 F를 결정함으로써, 지구 기준 프레임(X, Y, Z)에 대한 사용자의 몸의 배향을 결정할 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 도 4 내지 도 6의 방법들에 기초하는 방법들을 이용하여, 수학적 표현을 이용하여 지구 기준 프레임에 대한 결정된 사용자의 몸의 배향을 장치 기준 프레임으로 변환함으로써 장치 기준 프레임에 대한 사용자의 몸의 배향을 결정할 수도 있다. 또한, 이러한 방식으로 장치에 대한 사용자의 상대적 배향을 추정함으로써 그리고 시간 경과에 따라 이 정보를 분석함으로써, 장치는, 예를 들어, 사용자에 대한 장치의 배향의 변화를 검출할 수 있고, 요구되는 미세 소정 프로세스를 다시 수행함으로써, 이렇게 검출된 변화에 추가로 응답할 수 있고, 이에 따라, 장치를 새로운 배향으로 재 미세 조정(recalibrate)할 수 있다.The methods of FIGS. 4 to 6 can determine the orientation of the user's body with respect to the earth reference frames (X, Y, Z) by determining the direction F the user is facing. However, as described above, by using methods based on the methods of FIGS. 4 to 6, the mathematical reference is used to convert the determined orientation of the user's body relative to the earth reference frame into the device reference frame to the device reference frame. It can also determine the orientation of the user's body relative to. In addition, by estimating the user's relative orientation with respect to the device in this way and analyzing this information over time, the device can detect, for example, a change in the orientation of the device with respect to the user, and the required fine By performing a given process again, it is possible to further respond to these detected changes, thereby recalibrating the device to a new orientation.

도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한 프로세스들은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 내에 명령어들의 세트로서 저장될 수 있고, 이 프로세서들은, 컴퓨터 프로그램들이 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 실행될 수 있다.The processes described with reference to FIGS. 3-6 can be stored as a set of instructions in one or more computer programs, which can be executed when the computer programs are executed by one or more processors.

본 발명의 특정한 예들을 설명하였지만, 본 발명의 범위는 이러한 예들로 한정되지 않으며 청구범위에 의해 규정된다. 따라서, 본 발명은, 통상의 기술자가 인식하는 바와 같이, 다른 방식들로 구현될 수 있다.Although specific examples of the invention have been described, the scope of the invention is not limited to these examples and is defined by the claims. Thus, the present invention can be implemented in other ways, as those skilled in the art will recognize.

예를 들어, 전술한 바와 같이, 본 발명을 구현하기 위한 휴대용 전자 장치는, 모바일 통신 장치일 필요는 없으며, 본 발명을 구현하기 위한 임의의 적절한 장치일 수 있다. 예를 들어, 본 발명을 구현하기 위한 휴대용 전자 장치는 도 2에 관하여 설명한 무선 통신 인터페이스(7) 또는 코덱(8)을 포함하지 않을 수 있다. 또한, 휴대용 전자 장치는 자력계를 포함하지 않을 수 있다. 또한, 휴대용 전자 장치는 도 2에 관하여 설명한 위치설정 기능부를 필요로 하지 않는다. 또한, 휴대용 통신 장치가 도 2에 도시한 디스플레이(5), 키패드(6), 스피커(3), 및 마이크로폰(4)과는 다른 형태의 유저 인터페이스와 함께 기능할 수 있다는 점을 인식할 것이다. 또한, 휴대용 통신 장치가, 임의의 형태의 유저 인터페이스 없이 제공될 수 있으며, 사람이 휴대하는 데 적절한 임의의 물리적 형상과 크기를 가질 수 있다는 점을 인식할 것이다.For example, as described above, the portable electronic device for implementing the present invention need not be a mobile communication device, but may be any suitable device for implementing the present invention. For example, the portable electronic device for implementing the present invention may not include the wireless communication interface 7 or the codec 8 described with respect to FIG. 2. Also, the portable electronic device may not include a magnetometer. In addition, the portable electronic device does not require the positioning function unit described with respect to FIG. 2. It will also be appreciated that the portable communication device can function with a different type of user interface than the display 5, keypad 6, speaker 3, and microphone 4 shown in FIG. It will also be appreciated that a portable communication device can be provided without any form of user interface, and can have any physical shape and size suitable for human carrying.

Claims (40)

사용자가 휴대하는 장치의 상기 사용자에 대한 위치를 결정하는 방법으로서,
상기 장치에서의 지구 기준 프레임(earth reference frame)과 장치 기준 프레임 간의 변환의 수학적 표현을 결정하는 단계;
상기 사용자가 걷고 있는 동안 상기 장치의 이동을 측정할 수 있는 상기 장치의 센서 장치로부터 이동 데이터를 수신하는 단계;
상기 수학적 표현을 이용하여 상기 이동 데이터를 지구 기준 프레임 성분으로 변환하는 단계;
변환된 데이터의 적어도 하나의 성분의 변동의 실질적 주 성분을 식별하는 단계;
상기 변환된 데이터를 상기 실질적 주 성분으로 분해(resolve)하는 단계;
분해된 데이터에 대하여 통계 분석을 수행함으로써 상기 분해된 데이터의 하나 이상의 통계적 특징을 결정하는 단계; 및
결정된 하나 이상의 통계적 특징을 소정의 하나 이상의 통계적 특징과 비교함으로써 상기 사용자에 대한 장치의 위치를 식별하는 단계를 포함하는, 위치 결정 방법.
A method for determining a location of a device carried by a user with respect to the user,
Determining a mathematical representation of the transformation between the earth reference frame and the device reference frame in the device;
Receiving movement data from a sensor device of the device capable of measuring movement of the device while the user is walking;
Converting the movement data into a global reference frame component using the mathematical expression;
Identifying a substantial principal component of the variation of at least one component of the transformed data;
Dissolving the converted data into the substantial main component;
Determining one or more statistical characteristics of the decomposed data by performing statistical analysis on the decomposed data; And
And identifying the location of the device relative to the user by comparing the determined one or more statistical characteristics to a predetermined one or more statistical characteristics.
제1항에 있어서,
상기 센서 장치는 가속도계 장치를 포함하고, 상기 이동 데이터는 상기 장치에 대한 가속도 정보를 포함하는, 위치 결정 방법.
According to claim 1,
The sensor device includes an accelerometer device, and the movement data includes acceleration information for the device.
제2항에 있어서,
상기 변환된 데이터의 적어도 하나의 성분은 수평 성분 또는 수직 성분을 포함하는, 위치 결정 방법.
According to claim 2,
The at least one component of the transformed data includes a horizontal component or a vertical component.
제1항에 있어서,
상기 센서 장치는 자력계(magnetometer) 장치를 포함하는, 위치 결정 방법.
According to claim 1,
The sensor device comprises a magnetometer (magnetometer) device, the positioning method.
제1항에 있어서,
상기 지구 기준 프레임은, 수직 방향에 상응하는 기준 축 및 수평 면에 상응하는 면을 포함하고, 상기 방법은,
상기 수학적 표현을 결정하는 단계 전에, 상기 사용자가 서 있는 동안 상기 센서 장치로부터 감지 정보를 수신하고, 상기 감지 정보를 분석하여 상기 사용자가 서 있다고 결정하고, 상기 사용자가 서 있다는 결정에 응답하여, 수신되어 분석된 상기 감지 정보로부터 상기 장치 기준 프레임에 대한 상기 지구 기준 프레임의 기준 축의 방향을 결정하는 단계를 더 포함하고,
상기 수학적 표현을 결정하는 단계는, 상기 장치 기준 프레임의 3개의 직교 축의 세트와 상기 기준 축과 기준 면 간의 변환의 수학적 표현을 결정하는 단계를 포함하는, 위치 결정 방법.
According to claim 1,
The earth reference frame includes a reference axis corresponding to a vertical direction and a surface corresponding to a horizontal plane, wherein the method comprises:
Prior to the step of determining the mathematical expression, receiving sensing information from the sensor device while the user is standing, analyzing the sensing information to determine that the user is standing, and in response to determining that the user is standing, receiving And determining a direction of a reference axis of the earth reference frame with respect to the device reference frame from the detected and analyzed analysis information.
Determining the mathematical representation comprises determining a mathematical representation of a set of three orthogonal axes of the device reference frame and a transformation between the reference axis and the reference plane.
제1항에 있어서,
상기 결정된 하나 이상의 통계적 특징을 소정의 하나 이상의 통계적 특징과 비교함으로써 상기 사용자에 대한 장치의 위치를 식별하는 단계는, 통계적 분류기(statistical classifier) 알고리즘을 이용하는 단계를 포함하는, 위치 결정 방법.
According to claim 1,
The step of identifying the location of the device relative to the user by comparing the determined one or more statistical characteristics with a predetermined one or more statistical characteristics includes using a statistical classifier algorithm.
사용자가 휴대하는 장치에서 기준 프레임에 대한 사용자의 몸의 배향을 결정하는 방법으로서,
제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 위치 결정 방법을 사용한 상기 장치의 사용자에 대한 위치를 결정하는 단계; 및
상기 장치의 결정된 위치에 기초하여, 상기 기준 프레임에 대한 사용자의 배향을 결정하는 복수의 방법 중 임의의 방법을 선택하는 단계를 포함하는, 배향 결정 방법.
As a method for determining the orientation of the user's body relative to the reference frame on the device that the user carries,
Determining the location of the user of the device using the location determination method according to any one of claims 1 to 6; And
And selecting any of a plurality of methods for determining a user's orientation with respect to the reference frame based on the determined location of the device.
제7항에 있어서,
상기 장치는 센서 장치를 포함하고, 상기 센서 장치는, 걷는 동안 상기 사용자의 보행 사이클에 따라 순환적으로 변하는, 상기 장치에서 발생하는 가측 결과를 검출 및 측정할 수 있고, 상기 센서 장치는 가속도를 3차원으로 측정할 수 있는 적어도 하나의 가속도계 장치를 포함하는, 배향 결정 방법.
The method of claim 7,
The device includes a sensor device, and the sensor device can detect and measure lateral results occurring in the device, which change cyclically according to the walking cycle of the user while walking, and the sensor device measures acceleration. A method of determining orientation, comprising at least one accelerometer device capable of dimensional measurement.
제8항에 있어서,
상기 기준 프레임은 제1 기준 프레임을 포함하고, 상기 복수의 방법 중 다수의 방법들은,
상기 장치의 결정된 위치에 따라 사용자의 보행 사이클 내의 하나 이상의 기간을 선택하는 단계로서, 상기 사용자의 보행 사이클 내의 하나 이상의 기간은, 상기 사용자의 기준 프레임에 상응하는 제2 기준 프레임에 대하여 소정의 방향으로 상기 장치의 이동이 지배적인 하나 이상의 기간인, 상기 선택하는 단계;
상기 하나 이상의 기간 동안 상기 장치의 가속도를 측정하는 단계; 및
측정된 가속으로부터 상기 제1 기준 프레임에 대한 상기 사용자의 배향을 추정하는 단계를 포함하는, 배향 결정 방법.
The method of claim 8,
The reference frame includes a first reference frame, and a plurality of methods among the plurality of methods include:
Selecting one or more periods in the user's gait cycle according to the determined position of the device, wherein the one or more periods in the user's gait cycle are in a predetermined direction with respect to a second reference frame corresponding to the user's reference frame Selecting, wherein the movement of the device is one or more dominant periods;
Measuring the acceleration of the device during the one or more periods; And
And estimating the user's orientation to the first reference frame from the measured acceleration.
제9항에 있어서,
상기 제2 기준 프레임에 대한 소정의 방향은 상기 사용자의 몸이 향하고 있는 방향인, 배향 결정 방법.
The method of claim 9,
The predetermined direction for the second reference frame is a direction in which the user's body is facing.
제9항에 있어서,
상기 다수의 방법들 중 적어도 하나의 방법에서, 상기 제1 기준 프레임에 대한 상기 사용자의 배향을 추정하는 단계는, 상기 하나 이상의 기간 동안의 가속 방향이 상기 제2 기준 프레임에 대한 소정의 방향이라고 결정하는 단계를 포함하는, 배향 결정 방법.
The method of claim 9,
In at least one of the plurality of methods, estimating the orientation of the user with respect to the first reference frame determines that the acceleration direction during the one or more periods is a predetermined direction with respect to the second reference frame A method of determining orientation, comprising the step of.
제9항에 있어서,
상기 다수의 방법들 중 적어도 하나의 방법에서, 상기 제1 기준 프레임에 대한 상기 사용자의 배향을 추정하는 단계는, 상기 하나 이상의 기간 동안에 측정되는 가속도 데이터에 대하여 통계 분석을 수행하는 단계를 포함하는, 배향 결정 방법.
The method of claim 9,
In at least one of the plurality of methods, estimating the user's orientation with respect to the first reference frame includes performing statistical analysis on acceleration data measured during the one or more periods, Method of determining orientation.
제12항에 있어서,
상기 통계 분석을 수행하는 단계는, 상기 하나 이상의 기간 동안 측정되는 가속도 데이터에 대하여 주 성분 분석(prinicipal component analysis)을 수행하고, 주 성분들 중 하나의 성분의 방향이 상기 제2 기준 프레임에 대한 소정의 방향에 상응한다고 결정하는 단계를 포함하는, 배향 결정 방법.
The method of claim 12,
In the step of performing the statistical analysis, principal component analysis is performed on acceleration data measured during the one or more periods, and a direction of one of the main components is determined with respect to the second reference frame. And determining that it corresponds to the direction of.
제8항에 있어서,
상기 복수의 방법 중 하나의 방법은 상기 장치의 가속도를 측정하고 측정된 가속에 대하여 주 성분 분석을 실시하는 단계를 포함하는, 배향 결정 방법.
The method of claim 8,
The method of one of the plurality of methods comprises measuring acceleration of the device and performing principal component analysis on the measured acceleration.
제8항에 있어서,
상기 기준 프레임은 지구 기준 프레임이고, 상기 방법은, 상기 지구 기준 프레임과 장치 기준 프레임 간의 변환의 수학적 표현을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 복수의 방법은, 상기 수학적 표현을 이용하여 상기 지구 기준 프레임으로 변환된 측정된 가속도 정보를 이용하는 단계를 포함하는, 배향 결정 방법.
The method of claim 8,
The reference frame is an earth reference frame, and the method further comprises determining a mathematical representation of the transformation between the earth reference frame and the device reference frame, wherein the plurality of methods include the earth reference using the mathematical representation. And using the measured acceleration information converted to a frame.
제15항에 있어서,
상기 센서 장치는 자력계 장치를 포함하고, 상기 수학적 표현을 결정하는 단계 전에, 상기 방법은,
상기 가속도계 장치와 상기 자력계 장치로부터 정보를 수신하는 단계;
상기 가속도계 장치로부터 수신된 정보를 분석하여 상기 사용자가 서 있다고 결정하고, 상기 사용자가 서 있다는 결정에 응답하여, 상기 수신된 정보로부터, 수직 방향에 상응하는, 상기 장치 기준 프레임에 대한 지구 기준 프레임의 제1 축을 결정하는 단계;
상기 장치에 대하여 결정된 수직 방향과 상기 자력계 장치로부터 수신된 정보에 기초하여, 북쪽 방향에 상응하는, 상기 장치 기준 프레임에 대한 지구 기준 프레임의 제2 축을 결정하는 단계; 및
상기 장치에 대한 지구 기준 프레임의 제3 축을 상기 제1 축과 제2 축에 직교하는 것으로서 결정하는 단계를 포함하고,
상기 수학적 표현을 결정하는 단계는, 상기 장치 기준 프레임의 3개의 직교 축의 세트와 상기 지구 기준 프레임의 결정된 제1 축, 제2 축, 제3 축 간의 변환의 수학적 표현을 결정하는 단계를 포함하는, 배향 결정 방법.
The method of claim 15,
The sensor device includes a magnetometer device, and prior to determining the mathematical expression, the method comprises:
Receiving information from the accelerometer device and the magnetometer device;
Analyze the information received from the accelerometer device to determine that the user is standing, and in response to the determination that the user is standing, from the received information, corresponding to the vertical direction of the earth reference frame for the device reference frame Determining a first axis;
Determining a second axis of the earth reference frame for the device reference frame, corresponding to the north direction, based on the vertical direction determined for the device and information received from the magnetometer device; And
Determining a third axis of the earth reference frame for the device as orthogonal to the first axis and the second axis,
Determining the mathematical representation comprises determining a mathematical representation of the transformation between the set of three orthogonal axes of the device reference frame and the determined first, second, and third axes of the earth reference frame, Method of determining orientation.
제16항에 있어서,
상기 사용자가 걷고 있는 동안 상기 센서 장치로부터 정보를 수신하고, 상기 정보를 이용하여 상기 지구 기준 프레임에 대한 상기 장치의 배향의 변화를 검출하고, 상기 지구 기준 프레임에 대한 상기 장치의 새로운 배향을 고려하여 상기 수학적 표현을 재산출하는 단계를 더 포함하는, 배향 결정 방법.
The method of claim 16,
While receiving information from the sensor device while the user is walking, using the information to detect a change in the orientation of the device relative to the earth reference frame, taking into account the new orientation of the device relative to the earth reference frame And recalculating the mathematical expression.
제15항에 있어서,
상기 수학적 표현을 이용함으로써 상기 장치 기준 프레임에 대한 사용자의 몸의 배향을 결정하고 상기 지구 기준 프레임에 대하여 결정된 사용자의 배향을 상기 장치 기준 프레임으로 변환하는 단계를 더 포함하는, 배향 결정 방법.
The method of claim 15,
And determining the orientation of the user's body relative to the device reference frame by using the mathematical expression and converting the determined user's orientation relative to the earth reference frame into the device reference frame.
삭제delete 사용자가 장치를 휴대하는 경우 상기 사용자에 대한 상기 장치의 위치를 결정하는 상기 장치로서,
제어기;
상기 장치의 서로 다른 위치들에 관한 하나 이상의 통계적 특징과 상기 장치에서의 지구 기준 프레임과 장치 기준 프레임 간의 변환의 수학적 표현에 상응하는 정보를 저장하기 위한 메모리; 및
상기 장치의 이동을 측정할 수 있는 센서 장치를 포함하고,
상기 제어기는, 상기 장치를 휴대하고 있는 사용자가 걷고 있는 동안 얻어지는 상기 센서 장치로부터의 이동 데이터를 수신하고, 상기 수학적 표현을 이용하여 상기 이동 데이터를 지구 기준 프레임 성분들로 변환하고, 변환된 데이터의 적어도 하나의 성분의 변동의 실질적 주 성분을 식별하고, 상기 변환된 데이터를 상기 실질적 주 성분으로 분해하고, 분해된 데이터에 대하여 통계 분석을 수행함으로써 상기 분해된 데이터의 하나 이상의 통계적 특징을 결정하고, 결정된 하나 이상의 통계적 특징을 저장되어 있는 상기 하나 이상의 통계적 특징과 비교함으로써 상기 사용자에 대한 장치의 위치를 식별하도록 구성된, 위치 결정 장치.
A device for determining the position of the device relative to the user when the user carries the device,
Controller;
A memory for storing information corresponding to one or more statistical characteristics relating to different locations of the device and a mathematical representation of the transformation between the earth reference frame and the device reference frame in the device; And
It includes a sensor device that can measure the movement of the device,
The controller receives movement data from the sensor device obtained while a user carrying the device is walking, converts the movement data into earth reference frame components using the mathematical expression, and converts the converted data into Determining one or more statistical characteristics of the decomposed data by identifying a substantial principal component of the variation of at least one component, decomposing the transformed data into the substantial principal component, and performing statistical analysis on the decomposed data, A location determining device configured to identify the location of the device relative to the user by comparing the determined one or more statistical characteristics to the stored one or more statistical characteristics.
제20항에 있어서,
상기 센서 장치는 가속도계 장치를 포함하고, 상기 이동 데이터는 상기 가속도계 장치로부터의 가속도 정보를 포함하는, 위치 결정 장치.
The method of claim 20,
The sensor device includes an accelerometer device, and the movement data includes acceleration information from the accelerometer device.
제21항에 있어서,
상기 변환 데이터의 적어도 하나의 성분은 수평 성분 또는 수직 성분 중 적어도 하나를 포함하는, 위치 결정 장치.
The method of claim 21,
The at least one component of the transform data includes at least one of a horizontal component and a vertical component.
제20항에 있어서,
상기 센서 장치는 자력계 장치를 포함하는, 위치 결정 장치.
The method of claim 20,
The sensor device comprises a magnetometer device, a positioning device.
제20항에 있어서,
상기 지구 기준 프레임은 수직 방향에 상응하는 기준 축, 및 수평 면에 상응하는 면을 포함하고,
상기 제어기는, 상기 장치를 휴대하고 있는 사용자가 서 있는 동안 얻어지는 상기 센서 장치로부터의 감지 정보를 수신하고, 수신한 감지 정보를 분석하여 상기 사용자가 서 있는지 여부를 결정하고, 상기 사용자가 서있다는 결정에 응답하여, 상기 사용자가 서 있는 동안 얻어지는 상기 감지 정보로부터 상기 장치 기준 프레임에 대한 상기 지구 기준 프레임의 기준 축의 방향을 결정하도록 또한 구성되고,
상기 제어기는, 또한, 상기 장치 기준 프레임의 3개의 직교 축의 세트와 상기 기준 축과 상기 지구 기준 프레임의 기준 면 간의 변환의 수학적 표현을 결정함으로써 상기 수학적 표현을 결정하도록 구성된, 위치 결정 장치.
The method of claim 20,
The earth reference frame includes a reference axis corresponding to the vertical direction, and a surface corresponding to the horizontal plane,
The controller receives detection information from the sensor device obtained while the user carrying the device is standing, analyzes the received detection information to determine whether the user is standing, and determines that the user is standing. In response, it is also configured to determine the direction of the reference axis of the earth reference frame with respect to the device reference frame from the detection information obtained while the user is standing,
And the controller is further configured to determine the mathematical representation by determining a mathematical representation of the set of three orthogonal axes of the device reference frame and the reference plane of the reference axis and the earth reference frame.
제20항에 있어서,
상기 결정된 하나 이상의 통계적 특징을 상기 저장되어 있는 하나 이상의 통계적 특징과 비교함으로써 상기 사용자에 대한 장치의 위치를 식별하는 것은, 통계적 분류기 알고리즘을 이용하는 것을 포함하는, 위치 결정 장치.
The method of claim 20,
Identifying the location of the device relative to the user by comparing the determined one or more statistical features with the stored one or more statistical features, includes using a statistical classifier algorithm.
제 20항 내지 제25중 어느 한 항에 따른 장치에 있어서,
특정 프레임에 대한 상기 사용자의 배향을 결정하는 복수의 방법에 관한 정보를 저장하기 위한 메모리; 및
상기 사용자에 대한 상기 장치의 위치에 관한 정보를 수신하고 상기 장치의 위치에 관한 정보에 기초하여 상기 복수의 방법 중 임의의 방법을 선택하도록 구성된 제어기;를 더 포함하는, 위치 결정 장치.
A device according to any one of claims 20 to 25,
A memory for storing information regarding a plurality of methods for determining the orientation of the user with respect to a specific frame; And
And a controller configured to receive information regarding the location of the device with respect to the user and to select any of the plurality of methods based on the information regarding the location of the device.
제26항에 있어서,
센서 장치를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 센서 장치로부터의 정보를 이용하여 상기 사용자의 보행 사이클의 타이밍을 상기 복수의 방법 중 다수의 방법들의 일부로서 결정하도록 구성된, 위치 결정 장치.
The method of claim 26,
And further comprising a sensor device, wherein the controller is configured to determine the timing of the user's gait cycle as part of a number of methods of the plurality of methods using information from the sensor device.
제27항에 있어서,
상기 센서 장치는 상기 장치의 가속도를 3차원으로 측정하기 위한 가속도계 장치를 포함하고, 상기 기준 프레임은 제1 기준 프레임을 포함하고,
상기 제어기는,
상기 장치의 위치에 관한 정보에 기초하여 상기 사용자의 보행 사이클 내의 하나 이상의 기간을 선택하는 것으로서, 상기 하나 이상의 기간은 상기 장치의 이동이 상기 사용자의 기준 프레임에 상응하는 제2 기준 프레임의 소정의 방향으로 지배적인 하나 이상의 기간인, 상기 하나 이상의 기간을 선택하는 것,
상기 하나 이상의 기간 동안 상기 가속도계 장치에 의해 얻어지는 가속도 데이터를 선택하는 것, 및
상기 가속도 데이터로부터 상기 제1 기준 프레임에 대한 사용자의 배향을 추정하는 것을, 상기 복수의 방법 중 다수의 방법들의 일부로서, 행하도록 구성된, 위치 결정 장치.
The method of claim 27,
The sensor device includes an accelerometer device for measuring the acceleration of the device in three dimensions, and the reference frame includes a first reference frame,
The controller,
Selecting one or more periods within the user's gait cycle based on information about the location of the device, wherein the one or more periods are predetermined directions of a second reference frame in which movement of the device corresponds to the user's reference frame By selecting one or more of the periods, which are one or more periods dominant,
Selecting acceleration data obtained by the accelerometer device during the one or more periods, and
And positioning the user's orientation with respect to the first reference frame from the acceleration data, as part of a number of methods of the plurality of methods.
제28항에 있어서,
상기 제2 기준 프레임에 대한 소정의 방향은 상기 사용자의 몸이 향하고 있는 방향인, 위치 결정 장치.
The method of claim 28,
The predetermined direction with respect to the second reference frame is a direction in which the user's body is facing.
제28항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 다수의 방법들 중 적어도 하나에 있어서, 상기 하나 이상의 기간 동안의 가속 방향이 상기 제2 기준 프레임의 소정의 방향에 상응한다고 결정함으로써, 상기 제1 기준 프레임에 대한 사용자의 배향을 추정하도록 구성된, 위치 결정 장치.
The method of claim 28,
The controller determines a user's orientation with respect to the first reference frame by determining that, in at least one of the plurality of methods, an acceleration direction during the one or more periods corresponds to a predetermined direction of the second reference frame. A positioning device configured to estimate.
제26항에 있어서,
상기 제어기는, 다수의 방법들 중 적어도 하나에 있어서, 상기 하나 이상의 기간 동안 측정되는 가속도 데이터에 대하여 주 성분 분석을 수행하고 주 성분들 중 하나의 성분의 방향이 제2 기준 프레임에 대한 소정의 방향에 상응한다고 결정함으로써, 제1 기준 프레임에 대한 사용자의 배향을 추정하도록 구성된, 위치 결정 장치.
The method of claim 26,
The controller, in at least one of a number of methods, performs principal component analysis on acceleration data measured during the one or more periods, and the direction of one of the main components is a predetermined direction with respect to the second reference frame And determining the user's orientation with respect to the first reference frame by determining that it corresponds to.
제26항에 있어서,
상기 메모리는, 또한, 장치 기준 프레임에 상응하는 제3 기준 프레임과 상기 기준 프레임에 포함되는 제1 기준 프레임 간의 변환의 수학적 표현을 저장하도록 구성되고, 상기 제어기는, 저장되어 있는 상기 수학적 표현을 이용하여, 측정된 가속도 정보를 상기 제1 기준 프레임으로 변환하도록 구성된, 위치 결정 장치.
The method of claim 26,
The memory is further configured to store a mathematical expression of a conversion between a third reference frame corresponding to a device reference frame and a first reference frame included in the reference frame, and the controller uses the stored mathematical expression The apparatus for positioning is configured to convert the measured acceleration information into the first reference frame.
제32항에 있어서,
센서 장치;를 더 포함하고,
상기 제1 기준 프레임은 지구 기준 프레임이고, 상기 센서 장치는 자력계 장치 및 가속도계 장치를 더 포함하고,
상기 제어기는, 또한,
상기 사용자가 서 있는 동안 상기 가속도계 장치로부터 수신되는 정보로부터 상기 장치 기준 프레임에 대한 상기 지구 기준 프레임의 제1 축을 결정하되, 상기 제1 축이 수직 방향에 상응하는 것인, 상기 제1 축을 결정하고,
상기 장치에 대하여 결정된 수직 방향과 상기 자력계 장치로부터 수신되는 정보에 기초하여, 북쪽 방향에 상응하는, 상기 장치 기준 프레임에 대한 지구 기준 프레임의 제2 축을 결정하고,
상기 장치 기준 프레임에 대한 지구 기준 프레임의 제3 축을 상기 제1 및 제2 축에 직교하는 것으로서 결정하고,
상기 수학적 표현을, 상기 장치 기준 프레임의 3개의 직교 축의 세트와 상기 지구 기준 프레임의 결정된 제1 축, 제2 축, 제3 축 간의 변환의 수학적 표현으로서 결정하도록 구성된, 위치 결정 장치.
The method of claim 32,
Further comprising a sensor device,
The first reference frame is an earth reference frame, and the sensor device further includes a magnetometer device and an accelerometer device,
The controller, also,
Determine a first axis of the earth reference frame with respect to the device reference frame from information received from the accelerometer device while the user is standing, wherein the first axis corresponds to a vertical direction, ,
Determine a second axis of the earth reference frame for the device reference frame, corresponding to the north direction, based on the vertical direction determined for the device and information received from the magnetometer device,
Determine a third axis of the earth reference frame relative to the device reference frame as orthogonal to the first and second axes,
A positioning device configured to determine the mathematical representation as a mathematical representation of a transformation between a set of three orthogonal axes of the device reference frame and the determined first axis, second axis, third axis of the earth reference frame.
제33항에 있어서,
상기 제어기는, 또한, 상기 사용자가 걷고 있는 동안 상기 센서 장치로부터 수신되는 정보를 이용하여 상기 지구 기준 프레임에 대한 장치의 배향의 변화를 검출하고 상기 지구 기준 프레임에 대한 장치의 새로운 배향을 고려하여 상기 수학적 표현을 재산출하도록 구성된, 위치 결정 장치.
The method of claim 33,
The controller also detects a change in the orientation of the device with respect to the earth reference frame using information received from the sensor device while the user is walking and takes into account the new orientation of the device with respect to the earth reference frame. A positioning device configured to recalculate a mathematical expression.
제32항에 있어서,
상기 제어기는, 또한, 상기 수학적 표현을 이용함으로써 장치 기준 프레임에 대한 사용자의 몸의 배향을 결정하여 상기 제1 기준 프레임에 대한 상기 사용자의 결정된 배향을 상기 장치 기준 프레임으로 변환하도록 구성된, 위치 결정 장치.
The method of claim 32,
The controller is further configured to determine the orientation of the user's body relative to the device reference frame by using the mathematical expression to convert the user's determined orientation relative to the first reference frame to the device reference frame. .
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 사용자가 휴대하는 장치의 상기 사용자에 대한 위치를 결정하는 방법으로서,
상기 장치에서의 지구 기준 프레임과 장치 기준 프레임 간의 변환의 수학적 표현을 결정하는 단계;
상기 사용자가 걷고 있는 동안 상기 장치의 자력계에 의해 측정되는 상기 장치의 이동 정보를 수신하고, 상기 수학적 표현을 이용하여 상기 이동 정보를 상기 장치에서의 지구 기준 프레임으로 변환하는 단계;
변환된 정보의 적어도 하나의 성분에 대하여 통계 분석을 수행함으로써, 상기 변환된 정보의 하나 이상의 통계적 특징을 결정하는 단계; 및
결정된 하나 이상의 통계적 특징을 하나 이상의 소정의 통계적 특징과 비교함으로써, 상기 사용자에 대한 상기 장치의 위치를 식별하는 단계를 포함하는, 위치 결정 방법.
A method for determining a location of a device carried by a user with respect to the user,
Determining a mathematical representation of the transformation between the earth reference frame and the device reference frame in the device;
Receiving movement information of the device measured by a magnetometer of the device while the user is walking, and converting the movement information into a global reference frame in the device using the mathematical expression;
Determining one or more statistical characteristics of the converted information by performing statistical analysis on at least one component of the converted information; And
And comparing the determined one or more statistical characteristics with one or more predetermined statistical characteristics to identify the location of the device relative to the user.
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