KR102392666B1 - Method and system for determining sleep status - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사용자의 자세 및 뒤척임을 분석하여 사용자의 수면 상태를 판단할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것으로, 매트에 설치된 센서에서 수집한 복수의 데이터를 이용하여 사용자가 수면상태에 있는지 아니면 수면을 취하지 못하고 있는지 여부를 판단할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것으로, 매트의 센서에서 사용자의 자세 데이터 및 뒤척임 데이터를 수집하는 단계; 상기 사용자가 매트에 누워 있는지 판단하는 단계; 상기 사용자의 뒤척임 횟수를 판단하는 단계; 상기 뒤척임 횟수에 기반해 상기 사용자의 수면 연속성 지수를 카운팅하는 단계; 및 상기 수면 연속성 지수에 따라 상기 사용자의 수면 상태를 판단하는 단계;를 포함하는 구성을 개시한다.The present invention relates to a method and system capable of determining the user's sleep state by analyzing the user's posture and tossing and turning, and whether the user is in a sleep state or not sleeping using a plurality of data collected from a sensor installed on a mat It relates to a method and system for determining whether or not there is a failure, the method comprising: collecting a user's posture data and toss and down data from a sensor of a mat; determining whether the user is lying on the mat; determining the number of toss and turns of the user; counting the sleep continuity index of the user based on the number of toss and turns; and determining the user's sleep state according to the sleep continuity index.

Description

수면 상태 판단 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR DETERMINING SLEEP STATUS}Method and system for determining sleep state

본 발명은 사용자의 자세 및 뒤척임을 분석하여 사용자의 수면 상태를 판단할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것으로, 매트에 설치된 센서에서 수집한 복수의 데이터를 이용하여 사용자가 수면상태에 있는지 아니면 수면을 취하지 못하고 있는지 여부를 판단할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system capable of determining the user's sleep state by analyzing the user's posture and tossing and turning, and whether the user is in a sleep state or not sleeping using a plurality of data collected from a sensor installed on a mat It relates to a method and system capable of determining whether or not there is a failure.

헬스 케어는 넓은 의미로는 질병의 치료, 예방, 건강 관리 과정을 모두 포함한 것으로, 건강에 대한 관심도가 높아지면서 전반적인 헬스 케어 분야에 대한 관심도도 증가하고 있다.Health care, in a broad sense, includes all processes of disease treatment, prevention, and health management, and as interest in health increases, interest in overall health care is also increasing.

최근에는 헬스 케어와 IT 기술이 합쳐지면 많은 사람들이 더 자유롭게 의료 서비스를 이용할 수 있다. 예를 들어, 의료 서비스와 유비쿼터스 IT기술을 활용하면 u-헬스 케어라 불리는, 언제 어디서나 건강 관리를 받을 수 있는 원격 의료 서비스가 가능하다. IT 기술을 이용하여 집과 병원 사이의 거리가 너무 멀어 진료를 받기 어려운 지역에 영상 통화를 통해 진료를 받을 수 있는 기기를 갖춘 보건소를 만들면 전국의 병원과 실시간으로 질병과 건강에 관한 상담을 받을 수 있게 된다.Recently, when health care and IT technology are combined, many people can use medical services more freely. For example, if medical services and ubiquitous IT technology are used, telemedicine service called u-health care that can receive health care anytime, anywhere is possible. Using IT technology, if you create a health center equipped with a device that allows you to receive treatment through video calls in an area where it is difficult to receive treatment because the distance between your home and hospital is too far, you can receive consultations on disease and health in real time with hospitals across the country. there will be

그리고 휴대용 스마트 기기를 이용한 헬스 케어도 늘어나고 있다. 손목에 차는 웨어러블 디바이스는 운동량과 수면 시간, 수면의 질 등을 확인해서 필요한 운동량과 건강에 대한 상식을 알려주고 관리해준다. 스마트 기기가 발전할수록 헬스 케어 또한 원활하게 이루어질 것이다.Also, health care using portable smart devices is increasing. A wearable device worn on the wrist checks the amount of exercise, sleep time, and quality of sleep, and informs and manages the amount of exercise required and common sense about health. As smart devices develop, health care will also be performed smoothly.

수면은 건강 및 일상생활에 미치는 영향이 매우 크고, 수면 시간뿐만 아니라 수면의 퀄리티도 중요하기 때문에 헬스 케어 분야에서도 수면의 질을 향상시키기 위한 수면 케어 분야가 새롭게 주목받고 있다. Sleep has a very large impact on health and daily life, and sleep quality is important as well as sleep time. Therefore, in the health care field, the sleep care field to improve the quality of sleep is receiving new attention.

수면 케어에 있어서도 현재 사용자가 수면을 취하고 있는지 수면을 취하고 있지 못하는지를 판단하는 것이 특히 중요하다. 사용자의 상태에 따라 수면의 퀄리티를 높이기 위해서는 먼저 사용자가 수면을 잘 취하고 있는지 아닌지에 대한 판단인 선행되어야 하기 때문이다. In sleep care, it is particularly important to determine whether the current user is sleeping or not. This is because in order to improve the quality of sleep according to the user's condition, it is necessary to first determine whether the user is sleeping well or not.

기존의 수면 케어 시스템에서 사용자의 수면 상태를 판단하는 방법들은 다양하게 제시되어 왔으나, 측정이 용이하지 않은 기준을 사용한다거나 측정을 위해 필요한 기준이 많아 연산이 복잡해 부하가 커지거나, 또는 정확도가 떨어진다거나, 측정에 필요한 시스템을 구성하는데 들어가는 비용이 지나치게 많이 들어간다는 단점이 있었다.In the existing sleep care system, various methods for judging the user's sleep state have been suggested, but it is difficult to use a standard that is not easy to measure, or because there are many standards required for measurement, the calculation is complicated, the load is increased, or the accuracy is low. However, there was a disadvantage in that the cost required to construct the system required for measurement was too high.

따라서, 기존의 수면 판단 방법 또는 시스템의 문제점을 해결하기 위해서 간단하고 저렴한 장비를 이용하면서도 정확하게 사용자의 수면 여부를 판단할 수 있는 방법 및 시스템이 필요한 실정이다.Therefore, in order to solve the problems of the existing sleep determination method or system, there is a need for a method and system capable of accurately determining whether a user is sleeping while using simple and inexpensive equipment.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사용자가 침대에 누워있는지 여부와 사용자의 수면 중 뒤척임 횟수를 체크해 사용자의 수면 여부를 판단할 수 있는 방법 및 시스템을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a method and system capable of determining whether the user is sleeping by checking whether the user is lying in bed and the number of times he or she is tossed during sleep to solve the above problems.

본 발명은 사용자의 자세 및 뒤척임 횟수를 일정 시간 간격으로 체크하고 체크한 정보에 기반하여 단계별 판단 단계를 거쳐 사용자가 수면을 취하고 있는지 여부를 판단할 수 있는 방법 및 시스템 한다.The present invention provides a method and system capable of determining whether the user is sleeping through a step-by-step determination step based on the checked information by checking the user's posture and the number of toss and downs at regular time intervals.

상기한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 방법은 매트의 센서에서 사용자의 자세 데이터 및 뒤척임 데이터를 수집하는 단계; 상기 사용자가 매트에 누워 있는지 판단하는 단계; 상기 사용자의 뒤척임 횟수를 판단하는 단계; 상기 뒤척임 횟수에 기반해 상기 사용자의 수면 연속성 지수를 카운팅하는 단계; 및 상기 수면 연속성 지수에 따라 상기 사용자의 수면 상태를 판단하는 단계;를 포함할 수 있다. A sleep state determination method according to an embodiment of the present invention for solving the above problem includes collecting the user's posture data and toss and down data from the sensor of the mat; determining whether the user is lying on the mat; determining the number of toss and turns of the user; counting the sleep continuity index of the user based on the number of toss and downs; and determining the user's sleep state according to the sleep continuity index.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 자세 데이터 및 뒤척임 데이터 수집 단계는 기 설정된 시간 간격으로 상기 자세 데이터 및 뒤척임 데이터를 수집할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step of collecting the posture data and toss and down data may collect the posture data and toss and turn data at preset time intervals.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 센서는 압력 센서 및 가속도 센서를 포함하고, 상기 자세 데이터는 상기 압력 센서에서 측정한 압력 값을 포함하고, 상기 뒤척임 데이터는 상기 가속도 센서에서 측정한 진동 데이터를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the sensor includes a pressure sensor and an acceleration sensor, the posture data includes a pressure value measured by the pressure sensor, and the toss and down data includes vibration data measured by the acceleration sensor may include

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 매트에 누워있는지 판단하는 단계는 기 압력 센서 측정 값이 압력임계 이상인 경우 사용자가 누워있다고 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, determining whether the user is lying on the mat may include; determining that the user is lying when the pressure sensor measurement value is greater than or equal to the pressure threshold.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 사용자의 뒤척임 횟수를 판단하는 단계는 상기 압력임계 이상인 제1 구간을 배열화 하는 단계; 배열화된 상기 구간에서 상기 가속도 센서에서 측정한 상기 진동 데이터의 진동 값이 진동임계 값 이상인 제2 구간을 추출하는 단계; 및 추출된 상기 제2 구간의 길이가 시간임계 이상인 경우 뒤척임이 있다고 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of determining the number of toss and turns of the user comprises: arranging a first section equal to or greater than the pressure threshold; extracting a second section in which the vibration value of the vibration data measured by the acceleration sensor is equal to or greater than a vibration threshold value in the arranged section; and determining that there is toss and downs when the extracted length of the second section is greater than or equal to a time threshold.

상기한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 시스템은 매트; 상기 매트에서 사용자의 자세 데이터 및 뒤척임 데이터를 수집하는 센서부; 및 상기 사용자가 매트에 누워 있는지 여부 및 상기 사용자의 뒤척임 횟수를 판단하고, 상기 뒤척임 횟수에 기반해 상기 사용자의 수면 연속성 지수를 카운팅해 상기 수면 연속성 지수에 따라 상기 사용자의 수면 상태를 판단하는 판단부;를 포함할 수 있다. A sleep state determination system according to an embodiment of the present invention for solving the above problem is a mat; a sensor unit that collects the user's posture data and toss and down data from the mat; And determining whether the user is lying on the mat and the number of toss and turns of the user, counts the user's sleep continuity index based on the number of toss and downs, and determines the user's sleep state according to the sleep continuity index ; may be included.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 센서부는 기 설정된 시간 간격으로 상기 자세 데이터 및 뒤척임 데이터를 수집할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the sensor unit may collect the posture data and toss and turn data at preset time intervals.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 센서부는 압력 센서; 및 가속도 센서;를 포함하고, 상기 자세 데이터는 상기 압력 센서에서 측정한 압력 값을 포함하고, 상기 뒤척임 데이터는 상기 가속도 센서에서 측정한 진동 데이터를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the sensor unit includes a pressure sensor; and an acceleration sensor, wherein the posture data may include a pressure value measured by the pressure sensor, and the toss and down data may include vibration data measured by the acceleration sensor.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 판단부는, 상기 압력 센서 측정 값이 압력임계 이상인 경우 사용자가 누워있다고 판단할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the determination unit may determine that the user is lying down when the pressure sensor measurement value is equal to or greater than a pressure threshold.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 판단부는 상기 압력임계 이상인 제1 구간을 배열화하고, 배열화된 상기 제1 구간에서 상기 가속도 센서에서 측정한 상기 진동 데이터의 진동 값이 진동임계 값 이상인 제2 구간을 추출하며, 추출된 상기 제2 구간의 길이가 시간임계 이상인 경우 뒤척임이 있다고 판단할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the determination unit arranges a first section equal to or greater than the pressure threshold, and in the arranged first section, the vibration value of the vibration data measured by the acceleration sensor is equal to or greater than the vibration threshold value. Two sections are extracted, and when the length of the extracted second section is equal to or greater than a time threshold, it can be determined that there is toss and downs.

본 발명에 따르면, 사용자가 침대에 누워서 수면을 취할 때 가해지는 압력을 측정하기 위한 압력센서와 뒤척임을 측정하기 위한 가속도 센서에서 측정한 데이터에 기반해 사용자가 누워있는지와 뒤척임이 몇 번 있었는지를 판단해 사용자의 수면 상태를 판단할 수 있다.According to the present invention, based on the data measured by the pressure sensor for measuring the pressure applied when the user is lying on the bed and the pressure applied to the user and the acceleration sensor for measuring the toss and downs, it is determined whether the user is lying down and how many times toss and turns. It is possible to determine the user's sleep state.

또한, 인간의 수면상태 평균에 기반하여 추출한 일정 수치 이상인 경우에 자세와 뒤척임을 체크하여 무분별하게 비수면 상태로 판단하게되는 부작용을 방지할 수 있다.In addition, it is possible to prevent the side effect of indiscriminately determining the non-sleep state by checking the posture and tossing and turning when it exceeds a certain value extracted based on the average human sleep state.

한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.On the other hand, the effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and various effects may be included within the range obvious to those skilled in the art from the description below.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 방법의 알고리즘도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 시스템의 센서부에 포함되는 가속도 센서의 일 예시이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 시스템의 센서부에 포함되는 가속도 센서의 측정 값의 일 예시이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 시스템의 센서부에 포함되는 압력 센서의 일 예시이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 시스템의 센서부에 포함되는 압력 센서의 측정 값의 일 예시이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 방법의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 방법의 뒤척임 판단 방법의 흐름도도이다.
1 is an algorithm diagram of a sleep state determination method according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a sleep state determination system according to an embodiment of the present invention.
3 is an example of an acceleration sensor included in the sensor unit of the sleep state determination system according to an embodiment of the present invention.
4 is an example of a measurement value of an acceleration sensor included in a sensor unit of a sleep state determination system according to an embodiment of the present invention.
5 is an example of a pressure sensor included in the sensor unit of the sleep state determination system according to an embodiment of the present invention.
6 is an example of a measurement value of a pressure sensor included in the sensor unit of the sleep state determination system according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart of a method for determining a sleep state according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart of a toss and down determination method of a sleep state determination method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 '수면 상태 판단 방법 및 시스템'을 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.Hereinafter, a 'sleep state determination method and system' according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The described embodiments are provided so that those skilled in the art can easily understand the technical spirit of the present invention, and the present invention is not limited thereto. In addition, matters expressed in the accompanying drawings may be different from the forms actually implemented in the drawings schematically for easy explanation of the embodiments of the present invention.

한편, 이하에서 표현되는 각구성부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 구성부가 사용될 수 있다.On the other hand, each component expressed below is only an example for implementing the present invention. Accordingly, other components may be used in other implementations of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention.

또한, 각구성부는 순전히 하드웨어 또는 소프트웨어의 구성만으로 구현될 수도 있지만, 동일 기능을 수행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 둘 이상의 구성부들이 함께 구현될 수도 있다.In addition, each component may be implemented purely by a configuration of hardware or software, or may be implemented by a combination of various hardware and software components that perform the same function. In addition, two or more components may be implemented together by one piece of hardware or software.

또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안된다.In addition, the expression 'including' certain components merely refers to the existence of the corresponding components as an expression of 'open type', and should not be construed as excluding additional components.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 방법의 알고리즘도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 시스템의 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 시스템의 센서부에 포함되는 가속도 센서의 일 예시이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 시스템의 센서부에 포함되는 가속도 센서의 측정 값의 일 예시이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 시스템의 센서부에 포함되는 압력 센서의 일 예시이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 시스템의 센서부에 포함되는 압력 센서의 측정 값의 일 예시이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 방법의 흐름도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 방법의 뒤척임 판단 방법의 흐름도도이다.1 is an algorithm diagram of a sleep state determination method according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a sleep state determination system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention 4 is an example of an acceleration sensor included in the sensor unit of the sleep state determination system according to the present invention, and FIG. 4 is an example of a measurement value of the acceleration sensor included in the sensor unit of the sleep state determination system according to an embodiment of the present invention 5 is an example of a pressure sensor included in the sensor unit of the sleep state determination system according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a pressure sensor included in the sensor unit of the sleep state determination system according to an embodiment of the present invention is an example of a measurement value of , FIG. 7 is a flowchart of a sleep state determination method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a flowchart of a toss and down determination method of a sleep state determination method according to an embodiment .

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 시스템(100)은 매트(110), 센서부(120) 및 판단부(130)를 포함할 수 있다.1 to 8 , the sleep state determination system 100 according to an embodiment of the present invention may include a mat 110 , a sensor unit 120 , and a determination unit 130 .

상기 매트(110)는 사용자가 수면을 취할 때, 침구류일 수 있다. 즉, 상기 사용자는 수면을 취할 때 상기 매트(110)에 누워서 수면을 취할 수 있다. 상기 매트(110)는 침대용 매트리스 또는 바닥에 까는 매트를 포함할 수 있고, 이에 한정되지 않고 수면시 사용자가 누울 수 있는 침구류를 모두 포함할 수 있다.The mat 110 may be bedding when the user sleeps. That is, the user can sleep while lying on the mat 110 when sleeping. The mat 110 may include a bed mattress or a floor mat, but is not limited thereto, and may include all bedding on which the user can lie down while sleeping.

상기 센서부(120)는 상기 매트(110)에 포함될 수 있다. 상기 센서부(120)는 상기 매트(110)의 내부 또는 외부에 포함되어 상기 사용자의 수면 상태를 체크할 수 있다. 상기 센서부(120)는 상기 매트(110)에 상기 사용자가 누워있는지 여부를 판단하기 위한 데이터를 획득할 수 있다. 상기 센서부(120)는 상기 매트(110)에 상기 사용자의 뒤척임이 있는지 여부를 판단하기 위한 데이터를 획득할 수 있다. The sensor unit 120 may be included in the mat 110 . The sensor unit 120 may be included inside or outside the mat 110 to check the user's sleep state. The sensor unit 120 may acquire data for determining whether the user is lying on the mat 110 . The sensor unit 120 may acquire data for determining whether the user's toss and downs are present on the mat 110 .

상기 센서부(120)는 압력센서 및 가속도 센서를 포함할 수 있다. The sensor unit 120 may include a pressure sensor and an acceleration sensor.

상기 센서부(120)의 압력센서는 상기 사용자가 상기 매트(110)에 가하는 압력을 체크할 수 있다. 상기 센서부(120)의 압력센서는 상기 매트(110)에 적어도 하나 이상 포함될 수 있다. 상기 센서부(120)의 압력센서는 상기 매트에 하나만 포함될 수 있다. 상기 센서부(120)의 압력센서는 길이 500 ~ 700mm 범위에 가해지는 압력 값을 측정할 수 있다. 바람직하게는 상기 센서부(120)의 압력센서는 길이 550 ~ 650mm 범위에 가해지는 압력 값을 측정할 수 있다. 상기 센서부(120)의 압력센서는 압력이 측정되는 부분의 위치 및 상기 위치에서의 압력 값을 측정할 수 있다. 상기 센서부(120)의 압력센서는 길이의 양 끝단 중 적어도 어느 한 쪽 끝단을 기준점으로 하여 압력이 측정되는 부분의 위치 및 상기 위치에서의 압력 정보를 측정할 수 있다. 상기 센서부(120)의 압력센서는 0.2초 이하의 시간 간격으로 압력 값을 측정할 수 있다. 바람직하게는 상기 센서부(120)의 압력센서는 0.1초 이하의 시간 간격으로 X압력 값을 측정할 수 있다.The pressure sensor of the sensor unit 120 may check the pressure applied by the user to the mat 110 . At least one pressure sensor of the sensor unit 120 may be included in the mat 110 . Only one pressure sensor of the sensor unit 120 may be included in the mat. The pressure sensor of the sensor unit 120 may measure a pressure value applied to a length of 500 to 700 mm. Preferably, the pressure sensor of the sensor unit 120 may measure a pressure value applied to a length of 550 to 650 mm. The pressure sensor of the sensor unit 120 may measure the position of the portion where the pressure is measured and the pressure value at the position. The pressure sensor of the sensor unit 120 may measure the position of the portion where the pressure is measured and the pressure information at the position by using at least one of both ends of the length as a reference point. The pressure sensor of the sensor unit 120 may measure a pressure value at a time interval of 0.2 seconds or less. Preferably, the pressure sensor of the sensor unit 120 may measure the X pressure value at a time interval of 0.1 second or less.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 센서부(120)의 압력센서는 FSR - 408을 포함할 수 있고, 이에 한정되지 않고 압력을 측정할 수 있는 장치를 모두 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the pressure sensor of the sensor unit 120 may include FSR-408, but is not limited thereto, and may include any device capable of measuring pressure.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 센서부(120)의 압력센서는 인지 범위는 0.2 ~ 20N일 수 있다. 바람직하게는 상기 센서부(120)의 압력센서는 인지 범위는 0.3 ~ 50N일 수 있다. 바람직하게는 상기 센서부(120)의 압력센서는 인지 범위는 0.5 ~ 150N일 수 있다. 센서 위에 가해지는 압력(이 경우 중력)의 크기를 수치화 하여 확인이 가능하다. 상기 센서부(120)의 압력센서는 측정한 압력 값을 0에서 4095 사이의 수치로 표시할 수 있다. 상기 센서부(120)의 압력센서는 상기 압력 값을 측정하고, 측정한 값은 MCP3208 ADC로 분석되어 0~4095 범위의 숫자 값으로 받아와 이를 1차원의 배열로 저장할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the recognition range of the pressure sensor of the sensor unit 120 may be 0.2 to 20N. Preferably, the recognition range of the pressure sensor of the sensor unit 120 may be 0.3 to 50N. Preferably, the recognition range of the pressure sensor of the sensor unit 120 may be 0.5 to 150N. It can be confirmed by quantifying the magnitude of the pressure (in this case, gravity) applied on the sensor. The pressure sensor of the sensor unit 120 may display the measured pressure value as a numerical value between 0 and 4095. The pressure sensor of the sensor unit 120 may measure the pressure value, and the measured value may be analyzed by the MCP3208 ADC and received as a numeric value in the range of 0 to 4095 and stored as a one-dimensional array.

상기 센서부(120)의 가속도 센서는 상기 매트(110)에 누워있는 상기 사용자의 뒤척임을 감지하기 위한 진동 값을 측정할 수 있다. 상기 센서부(120)의 가속도 센서는 3가지 방향의 기울기 및 회전 중 적어도 하나 이상을 측정할 수 있다. 상기 센서부(120)의 가속도 센서는 일정 시간 단위로 3가지 방향의 기울기의 변화량을 측정할 수 있다. 상기 센서부(120)의 가속도 센서는 일정 시간 단위로 측정된 3가지 방향의 기울기 변화량을 이용해 진동 값을 계산할 수 있다. The acceleration sensor of the sensor unit 120 may measure a vibration value for detecting the toss and downs of the user lying on the mat 110 . The acceleration sensor of the sensor unit 120 may measure at least one of inclination and rotation in three directions. The acceleration sensor of the sensor unit 120 may measure the amount of change in inclination in three directions in units of a predetermined time. The acceleration sensor of the sensor unit 120 may calculate a vibration value using the amount of change in inclination in three directions measured in units of a predetermined time.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 센서부(120)의 가속도 센서는 MPU-9250일 수 있다. 상기 센서부(120)의 가속도 센서는 X, Y, Z의 3가지 축을 기준으로 기울기 값을 측정할 수 있다. 상기 센서부(120)의 가속도 센서는 0.2초 이하의 시간 간격으로 X, Y, Z의 3가지 축 별로 기울기 값을 측정할 수 있다. 바람직하게는 상기 센서부(120)의 가속도 센서는 0.1초 이하의 시간 간격으로 X, Y, Z의 3가지 축 별로 기울기 값을 측정할 수 있다. 상기 센서부(120)의 가속도 센서는 X, Y, Z의 3가지 축을 중심으로 하여 지구의 중력 및 나침반의 원리를 이용해 3차원 위상공간에서 센서 혹은 센서가 부착된 사물의 평행, 수직 방향의 기울기와 회전을 감지할 수 있다. 상기 센서부(120)의 가속도 센서에서 측정하는 기울기 변화량은 특정시간 t에서 감지되는 기울기의 값을 각각 Xt, Yt, Zt 라고 할 때 단위 시간(100ms) t의 증가에 대한 각 값들의 기울기 변화량 δXt, δYt, δZt는 다음 수학식 1과 같다. According to an embodiment of the present invention, the acceleration sensor of the sensor unit 120 may be MPU-9250. The acceleration sensor of the sensor unit 120 may measure the inclination value based on three axes of X, Y, and Z. The acceleration sensor of the sensor unit 120 may measure the inclination value for each of the three axes X, Y, and Z at a time interval of 0.2 seconds or less. Preferably, the acceleration sensor of the sensor unit 120 may measure the inclination value for each of the three axes X, Y, and Z at a time interval of 0.1 second or less. The acceleration sensor of the sensor unit 120 uses three axes of X, Y, and Z as the center and uses the principle of the Earth's gravity and compass to measure parallel and vertical inclination of a sensor or an object to which the sensor is attached in a three-dimensional phase space. rotation can be detected. The slope change amount measured by the acceleration sensor of the sensor unit 120 is the slope change amount δXt of each value for an increase in unit time (100 ms) t, when the values of the slope detected at a specific time t are Xt, Yt, and Zt, respectively. , δYt, and δZt are the same as in Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

δXt = Xt - Xt-1δXt = Xt - Xt-1

δYt = Yt - Yt-1δYt = Yt - Yt-1

δZt = Zt - Zt-1δZt = Zt - Zt-1

상기 Xt, Yt, Zt는 0 ~ 1의 실수로 측정될 수 있다. 상기 센서부(120)의 가속도 센서에서 측정한 3차원 위상 공간에서의 각 값들은 각각이 X, Y, Z축에 방향성을 지닌 단순 벡터로 진동 량을 계산하기 위해 부가적인 차원을 필요하지 않으므로 1차원의 단일 값으로 기하 평균하여 시간으로 미분하며 이렇게 축소된 값을 풀어 쓰면 특정 시간 t에서 센서 혹은 센서가 부착된 사물의 3차원에서의 평균 기울기 변화량이며 이를 곧 진동 값으로 정의 할 수 있다. 진동 값을 Vt 라고 할 때 Vt는 다음 수학식 2와 같이 구할 수 있다.The Xt, Yt, and Zt may be measured as a real number of 0 to 1. Each value in the three-dimensional phase space measured by the acceleration sensor of the sensor unit 120 is a simple vector each having a direction in the X, Y, and Z axes. By taking the geometric mean as a single value of one dimension and differentiating it with time, if we unravel this reduced value, it is the average change in inclination in three dimensions of the sensor or the object to which the sensor is attached at a specific time t, which can be defined as a vibration value. When the vibration value is Vt, Vt can be obtained as in Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Vt =

Figure 112020033488215-pat00001
Vt =
Figure 112020033488215-pat00001

상기 센서부(120)의 가속도 센서는 상기 Xt, Yt, Zt 또는 δXt, δYt, δZt에 1억을 곱하고 5000만을 뺄 수 있다. 상기 센서부(120)의 가속도 센서는 측정한 진동 값을 1차원의 숫자 배열로 저장할 수 있다. 도 4와 같이 사용자가 매트 위에 있을 때 아무런 움직임이 없다면 Vibration, 즉 진동 값은 0으로 측정되고 뒤척임을 통해 진동이 발생하면 그 세기에 해당하는 값들이 감지된다. 이를 통해 139번 사용자가 2019년 7월 10일 오후 11시 1분 23초경에 뒤척였음을 알 수 있다.The acceleration sensor of the sensor unit 120 may multiply the Xt, Yt, Zt or δXt, δYt, and δZt by 100 million and subtract 50 million. The acceleration sensor of the sensor unit 120 may store the measured vibration value as a one-dimensional numeric array. As shown in FIG. 4 , if there is no movement when the user is on the mat, the vibration, that is, the vibration value is measured as 0, and when vibration occurs through tossing and turning, values corresponding to the intensity are detected. Through this, it can be seen that user 139 was tossed and turned around 11:01:23 PM on July 10, 2019.

상기 판단부(130)는 상기 센서부(120)에서 측정한 값을 이용해 상기 사용자가 수면을 취하고 있는지 수면을 취하고 있지 못하는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 컴퓨터를 포함할 수 있고, 이에 한정되지 않고 수학적 연산 및 판단을 할 수 있는 장치를 모두 포함할 수 있다.The determination unit 130 may determine whether the user is sleeping or not sleeping by using the value measured by the sensor unit 120 . The determination unit 130 may include a computer, but is not limited thereto, and may include any device capable of performing mathematical operations and determination.

상기 판단부(130)는 기 설정된 수면 인지 시간 간격으로 수면 연속성 지수를 증감시킬 수 있다. 상기 수면 인지 시간 간격은 50~70초 일 수 있다. 바람직하게는, 상기 수면 인지 시간 간격은 57~63초 일 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 수면 연속성 지수를 이용해 상기 사용자의 수면 여부를 판단할 수 있다. The determination unit 130 may increase or decrease the sleep continuity index at a preset sleep recognition time interval. The sleep recognition time interval may be 50 to 70 seconds. Preferably, the sleep recognition time interval may be 57 to 63 seconds. The determination unit 130 may determine whether the user is sleeping by using the sleep continuity index.

상기 판단부(130)는 상기 매트(110)에 상기 사용자가 누워있는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 센서부(120)의 압력센서에서 측정된 압력 값을 이용해 상기 사용자가 상기 매트(110)에 누워있는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 센서부(120)의 압력센서에서 측정된 압력 값이 기설정된 압력임계 이상인 경우 상기 사용자가 상기 매트(110)에 누워있다고 판단할 수 있다. 상기 압력임계는 0 이상의 압력 값으로 설정될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 압력임계는 1000일 수 있다. 바람직하게는 상기 압력임계는 2000일 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 판단부(130)는 상기 압력센서에서 압력 값이 측정되는 부분의 길이에 따라 상기 사용자가 누워있는지 앉아있는지 여부를 판단할 수 있다.The determination unit 130 may determine whether the user is lying on the mat 110 . The determination unit 130 may determine whether the user is lying on the mat 110 by using the pressure value measured by the pressure sensor of the sensor unit 120 . The determination unit 130 may determine that the user is lying on the mat 110 when the pressure value measured by the pressure sensor of the sensor unit 120 is greater than or equal to a preset pressure threshold. The pressure threshold may be set to a pressure value of zero or more. According to an embodiment of the present invention, the pressure threshold may be 1000. Preferably, the pressure threshold may be 2000. According to an embodiment of the present invention, the determination unit 130 may determine whether the user is lying down or sitting according to the length of the portion at which the pressure value is measured in the pressure sensor.

상기 판단부(130)는 상기 사용자가 상기 매트(110)위에서 뒤척임이 있는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 센서부(120)의 가속도 센서에서 측정한 진동 값을 이용해 상기 사용자의 뒤척임이 있는지를 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 압력 값이 상기 압력임계 이상인 구간의 진동 값을 잘라 1제 구간을 배열화 할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 제1 구간에서 상기 진동 값이 진동임계 이상인 제2 구간을 추출할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 제2 구간의 길이가 시간임계 이상인 경우 뒤척임이 있는 것으로 판단할 수 있다. 상기 진동임계는 15000 ~ 25000일 수 있다. 바람직하게는 상기 진동임계는 18000~22000일 수 있다. 상기 시간임계는 1 ~ 4초일 수 있다. 바람직하게는 상기 시간임계는 1.5 ~ 2.5초일 수 있다. The determination unit 130 may determine whether the user is tossing and turning on the mat 110 . The determination unit 130 may determine whether the user is tossing and turning using the vibration value measured by the acceleration sensor of the sensor unit 120 . The determination unit 130 may arrange the first section by cutting the vibration value of the section in which the pressure value is equal to or greater than the pressure threshold. The determination unit 130 may extract a second section in which the vibration value is equal to or greater than a vibration threshold in the first section. The determination unit 130 may determine that there is toss and downs when the length of the second section is equal to or greater than a time threshold. The vibration threshold may be 15000 to 25000. Preferably, the vibration threshold may be 18000 to 22000. The time threshold may be 1 to 4 seconds. Preferably, the time threshold may be 1.5 to 2.5 seconds.

상기 판단부(130)는 수면 인지 시간 간격 동안 뒤척임 횟수를 셀 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 수면 인지 시간 간격이 마무리될 때, 상기 사용자가 상기 매트(110)에 누워 있지 않은 경우 상기 사용자가 깨어있다고 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 사용자가 상기 매트(110)에 누워있다고 판단한 경우 상기 사용자의 뒤척임 횟수가 기설정된 횟수 이상인지 또는 미만인지 여부를 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 사용자의 뒤척임 횟수가 5회 미만인 경우 수면 연속성 지수를 증가시킬 수 있다. 바람직하게는 상기 수면 연속성 지수를 1 증기가시킬 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 사용자의 뒤척임 횟수가 5회 이상인 경우 수면 연속성 지수를 감소시킬 수 있다. 바람직하게는 상기 수면 연속성 지수를 5 감소시킬 수 있다. The determination unit 130 may count the number of toss and downs during the sleep recognition time interval. When the sleep recognition time interval ends, the determination unit 130 may determine that the user is awake if the user is not lying on the mat 110 . When it is determined that the user is lying on the mat 110 , the determination unit 130 may determine whether the number of toss and turns of the user is greater than or less than a preset number of times. The determination unit 130 may increase the sleep continuity index when the number of toss and downs of the user is less than 5 times. Preferably, the sleep continuity index may be increased by 1 steam. The determination unit 130 may decrease the sleep continuity index when the number of toss and downs of the user is 5 or more. Preferably, the sleep continuity index may be reduced by 5.

상기 판단부(130)는 상기 수면 연속성 지수를 증가시킨 경우 상기 수면 연속성 지수가 15 이상인지 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 수면 연속성 지수가 15 미만인 경우 상기 수면 연속성 지수를 저장하고 상기 사용자가 깨어있다고 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 수면 연속성 지수가 15 이상인 경우 상기 수면 연속성 지수를 15로 저장하고, 이후 상기 판단부(130)는 상기 수면 연속성 지수가 15 이상인 경우 상기 사용자가 수면중인 것으로 판단할 수 있다. The determination unit 130 may determine whether the sleep continuity index is 15 or more when the sleep continuity index is increased. When the sleep continuity index is less than 15, the determination unit 130 may store the sleep continuity index and determine that the user is awake. The determination unit 130 stores the sleep continuity index as 15 when the sleep continuity index is 15 or more, and then the determination unit 130 determines that the user is sleeping when the sleep continuity index is 15 or more. there is.

상기 판단부(130)는 상기 수면 연속성 지수를 감소시킨 경우, 상기 수면 연속성 지수가 0 미만인지 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 수면 연속성 지수가 0 미만이면 상기 수면 연속성 지수를 0으로 초기화하고, 상기 사용자가 깨어있다고 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 수면 연속성 지수가 0이상인 경우 상기 수면 연속성 지수를 저장하고 상기 사용자가 깨어있다고 판단할 수 있다. When the sleep continuity index is decreased, the determination unit 130 may determine whether the sleep continuity index is less than 0. If the sleep continuity index is less than 0, the determination unit 130 may initialize the sleep continuity index to 0 and determine that the user is awake. When the sleep continuity index is 0 or more, the determination unit 130 may store the sleep continuity index and determine that the user is awake.

상기 판단부(130)는 상기 수면 연속성 지수가 클수록 상기 사용자가 수면에 가까운 상태에 있다고 판단할 수 있다. The determination unit 130 may determine that the user is in a state closer to sleep as the sleep continuity index increases.

본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 방법은 매트의 센서에서 사용자의 자세 데이터 및 뒤척임 데이터를 수집하는 단계(S110)를 포함할 수 있다.The sleep state determination method according to an embodiment of the present invention may include collecting the user's posture data and toss and down data from a sensor of the mat (S110).

S110 단계에서, 상기 매트(110)는 사용자가 수면을 취할 때, 침구류일 수 있다. 즉, 상기 사용자는 수면을 취할 때 상기 매트(110)에 누워서 수면을 취할 수 있다. 상기 매트(110)는 침대용 매트리스 또는 바닥에 까는 매트를 포함할 수 있고, 이에 한정되지 않고 수면시 사용자가 누울 수 있는 침구류를 모두 포함할 수 있다.In step S110, the mat 110 may be bedding when the user sleeps. That is, the user can sleep while lying on the mat 110 when sleeping. The mat 110 may include a bed mattress or a floor mat, but is not limited thereto, and may include all bedding on which the user can lie down while sleeping.

S110 단계에서, 상기 센서부(120)는 상기 매트(110)에 포함될 수 있다. 상기 센서부(120)는 상기 매트(110)의 내부 또는 외부에 포함되어 상기 사용자의 수면 상태를 체크할 수 있다. 상기 센서부(120)는 상기 매트(110)에 상기 사용자가 누워있는지 여부를 판단하기 위한 데이터를 획득할 수 있다. 상기 센서부(120)는 상기 매트(110)에 상기 사용자의 뒤척임이 있는지 여부를 판단하기 위한 데이터를 획득할 수 있다. In step S110 , the sensor unit 120 may be included in the mat 110 . The sensor unit 120 may be included inside or outside the mat 110 to check the user's sleep state. The sensor unit 120 may acquire data for determining whether the user is lying on the mat 110 . The sensor unit 120 may acquire data for determining whether the user's toss and downs are present on the mat 110 .

S110 단계에서, 상기 센서부(120)는 압력센서 및 가속도 센서를 포함할 수 있다. In step S110, the sensor unit 120 may include a pressure sensor and an acceleration sensor.

S110 단계에서, 상기 센서부(120)의 압력센서는 상기 사용자가 상기 매트(110)에 가하는 압력을 체크할 수 있다. 상기 센서부(120)의 압력센서는 상기 매트(110)에 적어도 하나 이상 포함될 수 있다. 상기 센서부(120)의 압력센서는 상기 매트에 하나만 포함될 수 있다. 상기 센서부(120)의 압력센서는 길이 500 ~ 700mm 범위에 가해지는 압력 값을 측정할 수 있다. 바람직하게는 상기 센서부(120)의 압력센서는 길이 550 ~ 650mm 범위에 가해지는 압력 값을 측정할 수 있다. 상기 센서부(120)의 압력센서는 압력이 측정되는 부분의 위치 및 상기 위치에서의 압력 값을 측정할 수 있다. 상기 센서부(120)의 압력센서는 길이의 양 끝단 중 적어도 어느 한 쪽 끝단을 기준점으로 하여 압력이 측정되는 부분의 위치 및 상기 위치에서의 압력 정보를 측정할 수 있다. 상기 센서부(120)의 압력센서는 0.2초 이하의 시간 간격으로 압력 값을 측정할 수 있다. 바람직하게는 상기 센서부(120)의 압력센서는 0.1초 이하의 시간 간격으로 X압력 값을 측정할 수 있다.In step S110 , the pressure sensor of the sensor unit 120 may check the pressure that the user applies to the mat 110 . At least one pressure sensor of the sensor unit 120 may be included in the mat 110 . Only one pressure sensor of the sensor unit 120 may be included in the mat. The pressure sensor of the sensor unit 120 may measure a pressure value applied to a length of 500 to 700 mm. Preferably, the pressure sensor of the sensor unit 120 may measure a pressure value applied to a length of 550 to 650 mm. The pressure sensor of the sensor unit 120 may measure the position of the portion where the pressure is measured and the pressure value at the position. The pressure sensor of the sensor unit 120 may measure the position of the portion where the pressure is measured and the pressure information at the position by using at least one of both ends of the length as a reference point. The pressure sensor of the sensor unit 120 may measure a pressure value at a time interval of 0.2 seconds or less. Preferably, the pressure sensor of the sensor unit 120 may measure the X pressure value at a time interval of 0.1 second or less.

S110 단계에서, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 센서부(120)의 압력센서는 FSR - 408을 포함할 수 있고, 이에 한정되지 않고 압력을 측정할 수 있는 장치를 모두 포함할 수 있다. In step S110, according to an embodiment of the present invention, the pressure sensor of the sensor unit 120 may include FSR-408, but is not limited thereto, and may include any device capable of measuring pressure.

S110 단계에서, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 센서부(120)의 압력센서는 인지 범위는 0.2 ~ 20N일 수 있다. 바람직하게는 상기 센서부(120)의 압력센서는 인지 범위는 0.3 ~ 50N일 수 있다. 바람직하게는 상기 센서부(120)의 압력센서는 인지 범위는 0.5 ~ 150N일 수 있다. 센서 위에 가해지는 압력(이 경우 중력)의 크기를 수치화 하여 확인이 가능하다. 상기 센서부(120)의 압력센서는 측정한 압력 값을 0에서 4095 사이의 수치로 표시할 수 있다. 상기 센서부(120)의 압력센서는 상기 압력 값을 측정하고, 측정한 값은 MCP3208 ADC로 분석되어 0~4095 범위의 숫자 값으로 받아와 이를 1차원의 배열로 저장할 수 있다. In step S110, according to an embodiment of the present invention, the recognition range of the pressure sensor of the sensor unit 120 may be 0.2 ~ 20N. Preferably, the recognition range of the pressure sensor of the sensor unit 120 may be 0.3 to 50N. Preferably, the recognition range of the pressure sensor of the sensor unit 120 may be 0.5 to 150N. It can be confirmed by quantifying the magnitude of the pressure (in this case, gravity) applied on the sensor. The pressure sensor of the sensor unit 120 may display the measured pressure value as a numerical value between 0 and 4095. The pressure sensor of the sensor unit 120 may measure the pressure value, and the measured value may be analyzed by the MCP3208 ADC and received as a numeric value in the range of 0 to 4095 and stored as a one-dimensional array.

S110 단계에서, 상기 센서부(120)의 가속도 센서는 상기 매트(110)에 누워있는 상기 사용자의 뒤척임을 감지하기 위한 진동 값을 측정할 수 있다. 상기 센서부(120)의 가속도 센서는 3가지 방향의 기울기 및 회전 중 적어도 하나 이상을 측정할 수 있다. 상기 센서부(120)의 가속도 센서는 일정 시간 단위로 3가지 방향의 기울기의 변화량을 측정할 수 있다. 상기 센서부(120)의 가속도 센서는 일정 시간 단위로 측정된 3가지 방향의 기울기 변화량을 이용해 진동 값을 계산할 수 있다. In step S110 , the acceleration sensor of the sensor unit 120 may measure a vibration value for detecting the toss and downs of the user lying on the mat 110 . The acceleration sensor of the sensor unit 120 may measure at least one of inclination and rotation in three directions. The acceleration sensor of the sensor unit 120 may measure the amount of change in inclination in three directions in units of a predetermined time. The acceleration sensor of the sensor unit 120 may calculate a vibration value using the amount of change in inclination in three directions measured in units of a predetermined time.

S110 단계에서, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 센서부(120)의 가속도 센서는 MPU-9250일 수 있다. 상기 센서부(120)의 가속도 센서는 X, Y, Z의 3가지 축을 기준으로 기울기 값을 측정할 수 있다. 상기 센서부(120)의 가속도 센서는 0.2초 이하의 시간 간격으로 X, Y, Z의 3가지 축 별로 기울기 값을 측정할 수 있다. 바람직하게는 상기 센서부(120)의 가속도 센서는 0.1초 이하의 시간 간격으로 X, Y, Z의 3가지 축 별로 기울기 값을 측정할 수 있다. 상기 센서부(120)의 가속도 센서는 X, Y, Z의 3가지 축을 중심으로 하여 지구의 중력 및 나침반의 원리를 이용해 3차원 위상공간에서 센서 혹은 센서가 부착된 사물의 평행, 수직 방향의 기울기와 회전을 감지할 수 있다. 상기 센서부(120)의 가속도 센서에서 측정하는 기울기 변화량은 특정시간 t에서 감지되는 기울기의 값을 각각 Xt, Yt, Zt 라고 할 때 단위 시간(100ms) t의 증가에 대한 각 값들의 기울기 변화량 δXt, δYt, δZt는 다음 수학식 1과 같다. In step S110, according to an embodiment of the present invention, the acceleration sensor of the sensor unit 120 may be MPU-9250. The acceleration sensor of the sensor unit 120 may measure the inclination value based on three axes of X, Y, and Z. The acceleration sensor of the sensor unit 120 may measure the inclination value for each of the three axes X, Y, and Z at a time interval of 0.2 seconds or less. Preferably, the acceleration sensor of the sensor unit 120 may measure the inclination value for each of the three axes X, Y, and Z at a time interval of 0.1 second or less. The acceleration sensor of the sensor unit 120 uses three axes of X, Y, and Z as the center and uses the principle of the Earth's gravity and compass to measure parallel and vertical inclination of a sensor or an object to which the sensor is attached in a three-dimensional phase space. rotation can be detected. The slope change amount measured by the acceleration sensor of the sensor unit 120 is the slope change amount δXt of each value for an increase in unit time (100 ms) t, when the values of the slope detected at a specific time t are Xt, Yt, and Zt, respectively. , δYt, and δZt are the same as in Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

δXt = Xt - Xt-1δXt = Xt - Xt-1

δYt = Yt - Yt-1δYt = Yt - Yt-1

δZt = Zt - Zt-1δZt = Zt - Zt-1

S110 단계에서, 상기 Xt, Yt, Zt는 0 ~ 1의 실수로 측정될 수 있다. 상기 센서부(120)의 가속도 센서에서 측정한 3차원 위상 공간에서의 각 값들은 각각이 X, Y, Z축에 방향성을 지닌 단순 벡터로 진동 량을 계산하기 위해 부가적인 차원을 필요하지 않으므로 1차원의 단일 값으로 기하 평균하여 시간으로 미분하며 이렇게 축소된 값을 풀어 쓰면 특정 시간 t에서 센서 혹은 센서가 부착된 사물의 3차원에서의 평균 기울기 변화량이며 이를 곧 진동 값으로 정의 할 수 있다. 진동 값을 Vt 라고 할 때 Vt는 다음 수학식 2와 같이 구할 수 있다.In step S110, the Xt, Yt, and Zt may be measured as a real number of 0 to 1. Each value in the three-dimensional phase space measured by the acceleration sensor of the sensor unit 120 is a simple vector each having a direction in the X, Y, and Z axes. By taking the geometric mean as a single value of one dimension and differentiating it with time, if we unravel this reduced value, it is the average change in inclination in three dimensions of the sensor or the object to which the sensor is attached at a specific time t, which can be defined as a vibration value. When the vibration value is Vt, Vt can be obtained as in Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Vt =

Figure 112020033488215-pat00002
Vt =
Figure 112020033488215-pat00002

S110 단계에서, 상기 센서부(120)의 가속도 센서는 상기 Xt, Yt, Zt 또는 δXt, δYt, δZt에 1억을 곱하고 5000만을 뺄 수 있다. 상기 센서부(120)의 가속도 센서는 측정한 진동 값을 1차원의 숫자 배열로 저장할 수 있다. In step S110, the acceleration sensor of the sensor unit 120 may multiply the Xt, Yt, and Zt or δXt, δYt, and δZt by 100 million and subtract 50 million. The acceleration sensor of the sensor unit 120 may store the measured vibration value as a one-dimensional numeric array.

본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 방법은 상기 사용자가 매트에 누워 있는지 판단하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.The sleep state determination method according to an embodiment of the present invention may include determining whether the user is lying on the mat (S120).

S120 단계에서, 상기 판단부(130)는 상기 매트(110)에 상기 사용자가 누워있는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 센서부(120)의 압력센서에서 측정된 압력 값을 이용해 상기 사용자가 상기 매트(110)에 누워있는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 센서부(120)의 압력센서에서 측정된 압력 값이 기설정된 압력임계 이상인 경우 상기 사용자가 상기 매트(110)에 누워있다고 판단할 수 있다. 상기 압력임계는 0 이상의 압력 값으로 설정될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 압력임계는 1000일 수 있다. 바람직하게는 상기 압력임계는 2000일 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 판단부(130)는 상기 압력센서에서 압력 값이 측정되는 부분의 길이에 따라 상기 사용자가 누워있는지 앉아있는지 여부를 판단할 수 있다.In step S120 , the determination unit 130 may determine whether the user is lying on the mat 110 . The determination unit 130 may determine whether the user is lying on the mat 110 by using the pressure value measured by the pressure sensor of the sensor unit 120 . The determination unit 130 may determine that the user is lying on the mat 110 when the pressure value measured by the pressure sensor of the sensor unit 120 is greater than or equal to a preset pressure threshold. The pressure threshold may be set to a pressure value of zero or more. According to an embodiment of the present invention, the pressure threshold may be 1000. Preferably, the pressure threshold may be 2000. According to an embodiment of the present invention, the determination unit 130 may determine whether the user is lying down or sitting according to the length of the portion at which the pressure value is measured in the pressure sensor.

본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 방법은 상기 사용자의 뒤척임 횟수를 판단하는 단계(S130)를 포함할 수 있다.The sleep state determination method according to an embodiment of the present invention may include determining the number of toss and downs of the user (S130).

상기 S130 단계는, 상기 압력임계 이상인 제1 구간을 배열화하는 단계(S131), 배열화된 상기 구간에서 상기 가속도 센서에서 측정한 상기 진동 데이터의 진동 값이 진동임계 값 이상인 제2 구간을 추출하는 단계(S132) 및 추출된 상기 제2 구간의 길이가 시간임계 이상인 경우 뒤척임이 있다고 판단하는 단계(S133)를 포함할 수 있다. The step S130 is a step of arranging a first section that is equal to or greater than the pressure threshold (S131), and extracting a second section in which the vibration value of the vibration data measured by the acceleration sensor in the arranged section is equal to or greater than the vibration threshold value It may include the step (S132) and the step (S133) of determining that there is toss and downs when the length of the extracted second section is equal to or greater than the time threshold.

S131 단계에서, 상기 판단부(130)는 상기 사용자가 상기 매트(110)위에서 뒤척임이 있는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 센서부(120)의 가속도 센서에서 측정한 진동 값을 이용해 상기 사용자의 뒤척임이 있는지를 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 압력 값이 상기 압력임계 이상인 구간의 진동 값을 잘라 1제 구간을 배열화 할 수 있다. In step S131 , the determination unit 130 may determine whether the user is tossing and turning on the mat 110 . The determination unit 130 may determine whether the user is tossing and turning using the vibration value measured by the acceleration sensor of the sensor unit 120 . The determination unit 130 may arrange the first section by cutting the vibration value of the section in which the pressure value is equal to or greater than the pressure threshold.

S132 단계에서, 상기 판단부(130)는 상기 제1 구간에서 상기 진동 값이 진동임계 이상인 제2 구간을 추출할 수 있다. 상기 진동임계는 15000 ~ 25000일 수 있다. 바람직하게는 상기 진동임계는 18000~22000일 수 있다.In step S132 , the determination unit 130 may extract a second section in which the vibration value is equal to or greater than a vibration threshold in the first section. The vibration threshold may be 15000 to 25000. Preferably, the vibration threshold may be 18000 to 22000.

S133 단계에서, 상기 판단부(130)는 상기 제2 구간의 길이가 시간임계 이상인 경우 뒤척임이 있는 것으로 판단할 수 있다. 상기 시간임계는 1 ~ 4초일 수 있다. 바람직하게는 상기 시간임계는 1.5 ~ 2.5초일 수 있다.In step S133 , the determination unit 130 may determine that there is toss and downs when the length of the second section is equal to or greater than a time threshold. The time threshold may be 1 to 4 seconds. Preferably, the time threshold may be 1.5 to 2.5 seconds.

본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 방법은 상기 뒤척임 횟수에 기반해 상기 사용자의 수면 연속성 지수를 카운팅하는 단계(S140)를 포함할 수 있다.The sleep state determination method according to an embodiment of the present invention may include counting the user's sleep continuity index based on the number of toss and downs (S140).

S140 단계에서, 상기 판단부(130)는 기 설정된 수면 인지 시간 간격으로 상기 S120 단계 및 상기 S130 단계의 판단 결과에 따라 수면 연속성 지수를 증감시킬 수 있다. 상기 수면 인지 시간 간격은 50~70초 일 수 있다. 바람직하게는, 상기 수면 인지 시간 간격은 57~63초 일 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 수면 연속성 지수를 이용해 상기 사용자의 수면 여부를 판단할 수 있다. In step S140, the determination unit 130 may increase or decrease the sleep continuity index according to the determination result of the step S120 and the step S130 at a preset sleep recognition time interval. The sleep recognition time interval may be 50 to 70 seconds. Preferably, the sleep recognition time interval may be 57 to 63 seconds. The determination unit 130 may determine whether the user is sleeping by using the sleep continuity index.

S140 단계에서, 상기 판단부(130)는 수면 인지 시간 간격 동안 뒤척임 횟수를 셀 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 수면 인지 시간 간격이 마무리될 때, 상기 사용자가 상기 매트(110)에 누워 있지 않은 경우 상기 사용자가 깨어있다고 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 사용자가 상기 매트(110)에 누워있다고 판단한 경우 상기 사용자의 뒤척임 횟수가 기설정된 횟수 이상인지 또는 미만인지 여부를 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 사용자의 뒤척임 횟수가 5회 미만인 경우 수면 연속성 지수를 증가시킬 수 있다. 바람직하게는 상기 수면 연속성 지수를 1 증기가시킬 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 사용자의 뒤척임 횟수가 5회 이상인 경우 수면 연속성 지수를 감소시킬 수 있다. 바람직하게는 상기 수면 연속성 지수를 5 감소시킬 수 있다. In step S140, the determination unit 130 may count the number of toss and turns during the sleep recognition time interval. When the sleep recognition time interval ends, the determination unit 130 may determine that the user is awake if the user is not lying on the mat 110 . When it is determined that the user is lying on the mat 110 , the determination unit 130 may determine whether the number of toss and turns of the user is greater than or less than a preset number of times. The determination unit 130 may increase the sleep continuity index when the number of toss and downs of the user is less than 5 times. Preferably, the sleep continuity index may be increased by 1 steam. The determination unit 130 may decrease the sleep continuity index when the number of toss and downs of the user is 5 or more. Preferably, the sleep continuity index may be reduced by 5.

본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 상태 판단 방법은 상기 수면 연속성 지수에 따라 상기 사용자의 수면 상태를 판단하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.The sleep state determination method according to an embodiment of the present invention may include determining the user's sleep state according to the sleep continuity index (S150).

S145 단계에서, 상기 판단부(130)는 상기 수면 연속성 지수를 증가시킨 경우 상기 수면 연속성 지수가 15 이상인지 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 수면 연속성 지수가 15 미만인 경우 상기 수면 연속성 지수를 저장하고 상기 사용자가 깨어있다고 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 수면 연속성 지수가 15 이상인 경우 상기 수면 연속성 지수를 15로 저장하고, 이후 상기 판단부(130)는 상기 수면 연속성 지수가 15 이상인 경우 상기 사용자가 수면중인 것으로 판단할 수 있다. In step S145, when the sleep continuity index is increased, the determination unit 130 may determine whether the sleep continuity index is 15 or more. When the sleep continuity index is less than 15, the determination unit 130 may store the sleep continuity index and determine that the user is awake. The determination unit 130 stores the sleep continuity index as 15 when the sleep continuity index is 15 or more, and then the determination unit 130 determines that the user is sleeping when the sleep continuity index is 15 or more. there is.

S145 단계에서, 상기 판단부(130)는 상기 수면 연속성 지수를 감소시킨 경우, 상기 수면 연속성 지수가 0 미만인지 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 수면 연속성 지수가 0 미만이면 상기 수면 연속성 지수를 0으로 초기화하고, 상기 사용자가 깨어있다고 판단할 수 있다. 상기 판단부(130)는 상기 수면 연속성 지수가 0이상인 경우 상기 수면 연속성 지수를 저장하고 상기 사용자가 깨어있다고 판단할 수 있다. In step S145, when the sleep continuity index is decreased, the determination unit 130 may determine whether the sleep continuity index is less than 0. If the sleep continuity index is less than 0, the determination unit 130 may initialize the sleep continuity index to 0 and determine that the user is awake. When the sleep continuity index is 0 or more, the determination unit 130 may store the sleep continuity index and determine that the user is awake.

S145 단계에서, 상기 판단부(130)는 상기 수면 연속성 지수가 클수록 상기 사용자가 수면에 가까운 상태에 있다고 판단할 수 있다. In step S145 , the determination unit 130 may determine that the user is in a state closer to sleep as the sleep continuity index increases.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통 상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at with respect to preferred embodiments thereof. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.

Claims (10)

매트의 센서에서 사용자의 자세 데이터 및 뒤척임 데이터를 수집하는 단계;
상기 사용자가 매트에 누워 있는지 판단하는 단계;
상기 사용자의 뒤척임 횟수를 판단하는 단계;
상기 뒤척임 횟수에 기반해 상기 사용자의 수면 연속성 지수를 카운팅하는 단계; 및
상기 수면 연속성 지수에 따라 상기 사용자의 수면 상태를 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 센서는 압력 센서 및 가속도 센서를 포함하고,
상기 자세 데이터는 상기 압력 센서에서 측정한 압력 값을 포함하고,
상기 뒤척임 데이터는 상기 가속도 센서에서 측정한 진동 데이터를 포함하고,
상기 매트에 누워있는지 판단하는 단계는,
상기 압력 센서 측정 값이 압력임계 이상인 경우 사용자가 누워있다고 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 사용자의 뒤척임 횟수를 판단하는 단계는,
상기 압력임계 이상인 제1 구간을 배열화 하는 단계;
배열화된 상기 구간에서 상기 가속도 센서에서 측정한 상기 진동 데이터의 진동 값이 진동임계 값 이상인 제2 구간을 추출하는 단계; 및
추출된 상기 제2 구간의 길이가 시간임계 이상인 경우 뒤척임이 있다고 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 자세 데이터 및 뒤척임 데이터 수집 단계는,
하기 수학식 1을 연산해 진동 데이터를 연산하는 것을 특징으로 하는 수면 상태 판단 방법.
[수학식 1]
Vt =
Figure 112021152143902-pat00011

(여기서, δXt, δδ는 가속도 센서에서 측정하는 x축, y축, z축의 기울기 변화량이다.)
collecting the user's posture data and toss and down data from the sensor of the mat;
determining whether the user is lying on the mat;
determining the number of toss and turns of the user;
counting the sleep continuity index of the user based on the number of toss and downs; and
Including; determining the user's sleep state according to the sleep continuity index;
The sensor includes a pressure sensor and an acceleration sensor,
The posture data includes a pressure value measured by the pressure sensor,
The toss and down data includes vibration data measured by the acceleration sensor,
The step of determining whether lying on the mat is,
Determining that the user is lying when the pressure sensor measurement value is greater than or equal to the pressure threshold;
The step of determining the number of toss and turns of the user,
arranging a first section above the pressure threshold;
extracting a second section in which the vibration value of the vibration data measured by the acceleration sensor is equal to or greater than a vibration threshold value in the arranged section; and
Determining that there is a toss and turns when the length of the extracted second section is greater than or equal to a time threshold;
The posture data and toss and turn data collection step is,
A sleep state determination method, characterized in that the vibration data is calculated by calculating Equation 1 below.
[Equation 1]
Vt =
Figure 112021152143902-pat00011

(Here, δXt and δδ are the x-axis, y-axis, and z-axis gradient changes measured by the acceleration sensor.)
제1항에 있어서,
상기 자세 데이터 및 뒤척임 데이터 수집 단계는,
기 설정된 시간 간격으로 상기 자세 데이터 및 뒤척임 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 수면 상태 판단 방법.
According to claim 1,
The posture data and toss and turn data collection step is,
Sleep state determination method, characterized in that collecting the posture data and toss and turns data at preset time intervals.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 사용자의 뒤척임 횟수를 판단하는 단계는,
상기 압력임계 이상인 제1 구간을 배열화 하는 단계;
배열화된 상기 구간에서 상기 가속도 센서에서 측정한 상기 진동 데이터의 진동 값이 진동임계 값 이상인 제2 구간을 추출하는 단계; 및
추출된 상기 제2 구간의 길이가 시간임계 이상인 경우 뒤척임이 있다고 판단하는 단계;를 포함하는 수면 상태 판단 방법.
According to claim 1,
The step of determining the number of toss and turns of the user,
arranging a first section above the pressure threshold;
extracting a second section in which the vibration value of the vibration data measured by the acceleration sensor is equal to or greater than a vibration threshold value in the arranged section; and
When the extracted length of the second section is greater than or equal to a time threshold, determining that there is toss and downs; a method for determining sleep state including.
매트;
상기 매트에서 사용자의 자세 데이터 및 뒤척임 데이터를 수집하는 센서부; 및
상기 사용자가 매트에 누워 있는지 여부 및 상기 사용자의 뒤척임 횟수를 판단하고, 상기 뒤척임 횟수에 기반해 상기 사용자의 수면 연속성 지수를 카운팅해 상기 수면 연속성 지수에 따라 상기 사용자의 수면 상태를 판단하는 판단부;를 포함하고,
상기 센서부는,
압력 센서; 및
가속도 센서;를 포함하고,
상기 자세 데이터는 상기 압력 센서에서 측정한 압력 값을 포함하고,
상기 뒤척임 데이터는 상기 가속도 센서에서 측정한 진동 데이터를 포함하고,
상기 판단부는,
상기 압력 센서 측정 값이 압력임계 이상인 경우 사용자가 누워있다고 판단하고,
상기 판단부는,
상기 압력임계 이상인 제1 구간을 배열화하고, 배열화된 상기 제1 구간에서 상기 가속도 센서에서 측정한 상기 진동 데이터의 진동 값이 진동임계 값 이상인 제2 구간을 추출하며, 추출된 상기 제2 구간의 길이가 시간임계 이상인 경우 뒤척임이 있다고 판단하고,
상기 자세 데이터 및 뒤척임 데이터 수집 단계는,
하기 수학식 1을 연산해 진동 데이터를 연산하는 것을 특징으로 하는 수면 상태 판단 시스템.
[수학식 1]
Vt =
Figure 112021152143902-pat00012

(여기서, δXt, δδ는 가속도 센서에서 측정하는 x축, y축, z축의 기울기 변화량이다.)
mat;
a sensor unit that collects the user's posture data and toss and down data from the mat; and
A determination unit for determining whether the user is lying on the mat and the number of toss and turns of the user, and counts the user's sleep continuity index based on the number of toss and downs to determine the user's sleep state according to the sleep continuity index; including,
The sensor unit,
pressure sensor; and
Accelerometer; includes;
The posture data includes a pressure value measured by the pressure sensor,
The toss and down data includes vibration data measured by the acceleration sensor,
The judging unit,
If the pressure sensor measurement value is greater than the pressure threshold, it is determined that the user is lying down,
The judging unit,
A first section equal to or greater than the pressure threshold is arranged, and a second section in which the vibration value of the vibration data measured by the acceleration sensor is equal to or greater than the vibration threshold value is extracted from the arranged first section, and the extracted second section If the length of is equal to or greater than the time threshold, it is judged that there is a tossing,
The posture data and toss and turn data collection step is,
A sleep state determination system, characterized in that the vibration data is calculated by calculating Equation 1 below.
[Equation 1]
Vt =
Figure 112021152143902-pat00012

(Here, δXt and δδ are the x-axis, y-axis, and z-axis gradient changes measured by the acceleration sensor.)
제6항에 있어서,
상기 센서부는,
기 설정된 시간 간격으로 상기 자세 데이터 및 뒤척임 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 수면 상태 판단 시스템.


7. The method of claim 6,
The sensor unit,
Sleep state determination system, characterized in that collecting the posture data and toss and down data at preset time intervals.


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KR1020200038890A 2020-03-31 2020-03-31 Method and system for determining sleep status KR102392666B1 (en)

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