KR20080106830A - 생체 신호 센서 장치, 무선 센서 네트워크, 그 생체 신호센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템 - Google Patents

생체 신호 센서 장치, 무선 센서 네트워크, 그 생체 신호센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생체 신호 센서 장치, 무선 센서 네트워크, 그 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템에 관한 것으로, 생체 신호 센서 장치와 더불어 사용자의 실내/외 생활 환경 곳곳에 설치된 저가의 무선 센서 노드들로 이루어진 센서 네트워크를 이용하여 자유로운 광역 사용자 이동성을 지원하고, 특정 공간에 설치된 무선 센서 노드와 사용자가 착용하고 있는 무선 센서 노드와의 연동을 통해서 현재 사용자의 위치 및 거동 상태를 파악 할 수 있게 함으로써, 유비쿼터스 건강 관리 서비스뿐만 아니라 사용자의 신체/감정 상태 변화, 행동 및 명령 등을 파악하기 위한 사용자 인터페이스로 이용하여 어린이를 위한 교육/게임 및 행동 관리, 지능형 서비스 로봇, 컴퓨터 또는 디지털 가전과 같은 다양한 전자기기를 원격 제어하는 등의 다양한 유비쿼터스 응용 서비스를 효과적으로 제공할 수 있는 이점이 있다.
Figure P1020070102549
생체 신호 센서 장치, 무선 센서 네트워크, 유비쿼터스 센서 네트워크, 유비쿼터스 건강 관리

Description

생체 신호 센서 장치, 무선 센서 네트워크, 그 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템{BIOLOGICAL SIGNAL SENSOR APPARATUS, WIRELESS SENSOR NETWORK AND USER INTERFACE SYSTEM BY USING THE BIOLOGICAL SIGNAL SENSOR APPARATUS}
본 발명은 생체 신호 센서 장치, 무선 센서 네트워크, 그 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템에 관한 것으로, 사용자의 생체 신호를 센싱하는 생체 신호 센서 장치, 무선 센서 네트워크, 위치 정보를 기반으로 하는 응용 서비스를 제공하는 사용자 인터페이스 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부의 IT신성장동력핵심기술개발 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-026-02, 과제명: 능동형 서비스를 위한 URC 서버 프레임웍 개발].
최근 들어 컴퓨터 네트워킹 기술의 발전 및 대중적인 보급에 힘입어 유비쿼터스 컴퓨팅 기술 및 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network) 또는 유비쿼터 스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network, USN) 기술이 차세대 컴퓨팅 기술로서 각광받고 있다.
유비쿼터스 컴퓨팅 기술이란 언제, 어디서나 사용자가 원하는 모든 컴퓨팅 서비스의 제공을 가능하게 하겠다는 사상을 근간으로 하는 기술로서 기본적으로 무선 센서 네트워크를 기반으로 하고 있다. 다시 말해서, 우리의 생활 주변 곳곳에 내장된 보이지 않는 컴퓨터와 센서가 서로 무선 네트워크로 연결되어 각종 데이터를 센싱하고 그 데이터를 기반으로 컨텍스트 및 상황에 대한 인식을 통해 우리에게 다양한 서비스를 제공한다는 것이다.
이러한 유비쿼터스 컴퓨팅 기술이 적용된 예로서, 유비쿼터스 건강 관리(u-Healthcare) 시스템은 현대인의 최대 관심사 중의 하나인 건강 관리 서비스와 유비쿼터스 컴퓨팅 기술이 결합된 킬러 어플리케이션으로서, 실생활에 있어서 언제 어디서나 쉽게 어린이, 노약자 및 만성질환자 등의 건강 상태를 점검하고 관리할 수 있는 시스템이다. 현재 개발된 유비쿼터스 건강 관리 시스템은 무선 혹은 유선의 신체/손목 착용형 생체 신호 센서 장치를 기반으로 하여 휴대용 사용자 단말 또는 컴퓨터와 연결하고, 원격지의 병원 또는 건강 관리 서버와 연동하는 구조를 가지고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템의 한 예로서 손목 착용형 생체 신호 센서 장치를 이용한 유비쿼터스 건강 관리 시스템의 구성도이다.
이에 나타낸 바와 같이 종래의 유비쿼터스 건강 관리 시스템은, 기본적으로 사용자(1)의 손목 등에 착용된 상태에서 사용자(1)의 건강 정보를 수집하는 손목 착용형 생체 신호 장치(10)와 무선통신(20)을 통해 연결된 휴대용 단말(30), 홈서버(40) 및 컴퓨터(예로서, PC(Personal Computer))(50) 등을 포함한다.
PDA 등과 같은 휴대용 단말(30)은 무선랜(60) 및 무선랜 억세스포인트(70)를 이용하여 외부의 인터넷(80)을 통해서 건강관리 기관의 건강관리 서버(90)에 연결되고, 자체적으로 인터넷(80)에 연결이 가능한 홈서버(40) 또는 컴퓨터(50)의 경우에는 직접 건강관리 서버(90)에 연결된다.
이러한 유비쿼터스 건강 관리 시스템은 손목 착용형 생체 신호 장치(10)가 사용자(1)의 건강 정보를 수시로 수집하며, 수집한 건강 정보는 휴대용 단말(30), 홈서버(40) 또는 컴퓨터(50)에 의해 건강관리 서버(90)로 전송된다.
종래 기술에 따른 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템의 문제점을 도 1의 유비쿼터스 건강 관리 시스템을 통해 살펴보면, 유선 혹은 무선 통신의 거리 제한에서 오는 사용자에 대한 자유로운 이동성 지원의 제약이 있으며, 또한 여러 공간으로 이루어진 실제 사용 환경에 있어서 무선 통신이 가능하다 하더라도 사용자가 현재 위치하고 있는 공간이 어디인지 알아낼 수 없다는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 언제 어디서나 건강 관리가 가능한 진정한 의미의 유비쿼터스 건강 관리 시스템을 구현하는데 있어서 해결 과제이며, 특히 특정 공간에서 시급을 다투는 심장마비, 실신 또는 거동불가 등의 긴급 상황 발생시에는 사용자를 구조하는데 필요한 위치 정보를 제공하는 기능은 매우 중요한 필수적인 해결 과제라 할 수 있다.
한편, 종래에도 GPS(Global Positioning System)를 기반으로 하는 위치 인식 기술이 적용되기도 하였으나, GPS의 경우 실내에서는 사용이 불가능하므로 일상생활에 사용하기에는 문제점이 있다.
또한, 종래의 손목 착용형 생체 신호 장치의 경우에는 그 기능 및 구조가 건강 관리 부분에만 집중되어 있어서 사용자로부터 센싱된 각종 생체 신호를 기반으로 사용자의 행동 및 감정 상태 등을 파악하면 다양한 유비쿼터스 서비스 장치와의 인터페이스로 활용할 수 있다는 측면에서는 많은 미비점이 있다.
본 발명은 사용자의 생체 신호를 센싱하는 생체 신호 센서 장치, 무선 센서 네트워크, 위치 정보를 기반으로 하는 응용 서비스를 제공하는 사용자 인터페이스 시스템을 제공한다.
본 발명의 제 1 관점으로서 생체 신호 센서 장치는, 사용자의 신체 상태 또는 움직임을 센싱하여 생체 신호 데이터를 생성하는 감지부와, 무선 센서 네트워크와의 무선 데이터 송수신을 수행하여 상기 생체 신호 데이터를 송신하는 무선 통신부와, 상기 무선 통신부와 상기 무선 센서 네트워크 사이의 단대단 다중홉 통신 및 이동성 지원 절차를 위한 프로토콜을 처리하는 센서넷 프로토콜 처리부와, 상기 무 선 데이터 송수신과 상기 단대단 다중홉 통신 및 이동성 지원 절차를 관장하여 상기 무선 센서 네트워크의 이동형 무선 센서 노드의 역할을 하도록 하는 프로세서부와, 상기 감지부와 상기 프로세서부를 연결하는 접속부를 포함한다.
본 발명의 제 2 관점으로서 무선 센서 네트워크는, 사용자의 생체 신호를 센싱하여 생체 신호 데이터를 송신하면서 이동형 무선 센서 노드의 역할을 하는 생체 신호 센서 장치와, 상기 사용자의 생활공간에 복수로 설치되어 상기 생체 신호 센서 장치와의 무선 통신을 수행하는 고정형 무선 센서 노드와, 상기 고정형 무선 센서 노드와 무선 통신으로 상호 연결하여 센서 네트워크를 구현하는 무선 싱크 노드를 포함한다.
본 발명의 제 3 관점으로서 사용자 인터페이스 시스템은, 무선 센서 네트워크의 이동형 무선 센서 노드의 역할을 하며, 사용자의 생체 신호를 센싱하여 생체 신호 데이터를 송신하는 생체 신호 센서 장치와, 상기 사용자의 생활공간에 복수로 설치되어 상기 생체 신호 센서 장치와의 무선 통신을 수행하는 고정형 무선 센서 노드와, 상기 고정형 무선 센서 노드와 무선 통신으로 상호 연결하여 상기 무선 센서 네트워크를 구현하는 무선 싱크 노드와, 상기 무선 싱크 노드를 통해 전달되는 상기 생체 신호 데이터를 처리하여 상기 무선 센서 네트워크의 위치 정보를 기반으로 하는 응용 서비스를 제공하는 서비스 수단을 포함한다.
본 발명에서는 생체 신호 센서 장치와 더불어 사용자의 실내/외 생활 환경 곳곳에 설치된 저가의 무선 센서 노드들로 이루어진 센서 네트워크를 이용하여 자유로운 광역 사용자 이동성을 지원하고, 특정 공간에 설치된 무선 센서 노드와 사용자가 착용하고 있는 무선 센서 노드와의 연동을 통해서 현재 사용자의 위치 및 거동 상태를 파악 할 수 있게 한다. 이를 통해서 유비쿼터스 건강 관리 서비스뿐만 아니라 사용자의 신체/감정 상태 변화, 행동 및 명령 등을 파악하기 위한 사용자 인터페이스로 이용하여 어린이를 위한 교육/게임 및 행동 관리, 지능형 서비스 로봇, 컴퓨터 또는 디지털 가전과 같은 다양한 전자기기를 원격 제어하는 등의 다양한 유비쿼터스 응용 서비스를 효과적으로 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템의 구성도이다.
이에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 사용자 인터페이스 시스템은, 무선 센서 네트워크의 이동형 무선 센서 노드로서 사용자(1)의 손목 등에 착용된 상태에서 사용자(1)의 생체 신호를 센싱하는 생체 신호 센서 장치(110)와, 사용자(1)의 생활공간인 정원, 서재, 안방, 침실, 화장실, 거실 등에 복수로 설치되어 생체 신 호 센서 장치(110)와 무선 통신(20)을 수행하는 고정형 무선 센서 노드(120)와, 고정형 무선 센서 노드(120)와 무선 통신(20)으로 상호 연결하여 무선 센서 네트워크를 구현하는 무선 싱크 노드(130)와, 무선 싱크 노드(130)와 연결되어 생체 신호 센서 장치(110)에 의해 센싱된 생체 신호 데이터를 처리하여 무선 센서 네트워크의 위치 정보를 기반으로 하는 응용 서비스를 제공하는 서비스 장치(141, 142, 143)와, 서비스 장치(141, 142, 143)와 인터넷(80) 등과 같은 외부 통신망을 통해 연결되어 서비스 장치(141, 142, 143)를 통해 생체 신호 데이터에 기초한 각종 서비스를 제공하는 서비스 서버(150)와, 생체 신호 센서 장치(110)를 보조하기 위해 사용자의 영상을 획득하는 보조 센서 장치(도시 생략됨)를 포함한다.
서비스 장치(141, 142, 143)는 생체 신호 센서 장치(110)에 의해 센싱된 생체 신호 데이터를 기반으로 하여 각종 응용 서비스를 제공하는 장치로서, 무선 싱크 노드(130) 및 인터넷(80)과의 접속 기능을 가지는 컴퓨터(141), 무선 싱크 노드(130) 및 인터넷(80)과의 접속 기능을 가지며 홈네트워크를 구현하는 홈서버(142), 무선 싱크 노드(130)와의 접속 기능과 무선랜(60) 및 무선랜 억세스 포인트(70)를 통한 인터넷(80)과의 접속 기능을 가지는 지능형 로봇(143) 등으로 구현할 수 있다. 한편 컴퓨터(141), 홈서버(142), 지능형 로봇(143) 등의 경우에는 자체의 처리 능력이 우수하여 각종 응용 서비스를 제공하는 데에 손색이 없으므로 단독으로 서비스 장치로 작용할 수 있으나, 무선 싱크 노드(130)에 연결된 임의의 서비스 장치가 각종 응용 서비스를 제공하기에는 자체의 처리 능력이 적합하지 않을 때에는 적합한 성능을 갖는 별도의 호스트(host) 장치를 서비스 장치와 연결하여 사용할 수도 있다. 이러한 서비스 장치와 호스트 장치는 무선 싱크 노드(130)를 통해 전달되는 생체 신호 데이터를 처리하여 무선 센서 네트워크의 위치 정보를 기반으로 하는 응용 서비스를 제공하는 서비스 수단의 일 실시예인 것이다.
고정형 무선 센서 노드(120)는 고유한 ID(identification)를 가지며, 상호간의 통신은 단대단(End-to-end) 통신에 있어서 무선 통신 거리의 제약을 받지 않는 다중홉(Multi-hop) 방식을 기반으로 하고, 생체 신호 센서 장치(110)인 이동형 무선 센서 노드는 센서 네트워크와의 항시 연결성 보장을 위하여 이동시 주변의 가장 근접한 무선 센서 노드로 자동 연결하는 이동성 지원 절차(Hand-over)를 수행한다.
또한, 생체 신호 센서 장치(110)에 현재 연결된 고정형 무선 센서 노드(120)를 위치 참조 노드로 하여 현재 사용자가 위치하고 있는 공간(안방, 침실, 거실 등)을 찾아낸다.
생체 신호 센서 장치(110) 및 센서 네트워크를 통해 수집된 사용자의 움직임, 생체 정보 및 위치 정보는 컴퓨터(141), 홈서버(142) 및 지능형 로봇(143) 등과 같은 서비스 장치의 자체적인 응용 프로그램을 통해서 사용자에서 서비스를 제공하기 위해 이용되거나, 인터넷(80)에 연결된 서비스 서버(150)에게 제공되어 보다 전문적인 응용 서비스 제공에 활용된다. 서비스 서버(150)는 의료기관의 CDSS(Clinical Decision Support System) 등으로 구현한다.
도 3은 본 발명에 따른 사용자 인터페이스 시스템을 구성하는 생체 신호 센서 장치, 무선 센서 노드 및 무선 싱크 노드의 세부 구성도이다.
도 3을 참조하면, 생체 신호 센서 장치(110)는 사용자의 신체 상태 또는 움 직임을 센싱하여 생체 신호 데이터를 생성하는 감지부(111)와, 생체 신호 데이터에 대한 고정형 무선 센서 노드(120)와의 무선 데이터 송수신을 수행하는 무선 통신부(112)와, 무선 통신부(112)와 고정형 무선 센서 노드(120) 사이의 단대단 다중홉 통신 및 이동성 지원 절차를 위한 프로토콜을 처리하는 센서넷 프로토콜 처리부(113)와, 무선 데이터 송수신과 단대단 다중홉 통신 및 이동성 지원 절차를 관장하는 프로세서부(114)와, 감지부(111)와 프로세서부(114)를 연결하는 접속부(115)를 포함한다. 감지부(111)는 맥박 또는 맥파 센서(111a), 혈압 센서(111b), 심전도 센서(111c), 체온 센서(111d), 혈당 센서(111e), 가속도 센서(111f), 각속도 센서(111g)를 포함하며, 센서넷 프로토콜 처리부(113)는 독립된 하드웨어 또는 펌웨어로 구현한다. 무선 통신부(112)는 지그비(Zigbee)(IEEE802.15.4), 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 표준 무선 통신 또는 일반적인 허용 주파수대의 RF 통신 등으로 구현한다. 이와 같은 생체 신호 센서 장치(110)는 손목 밴드 또는 손목 시계 등과 같이 손목에 착용할 수 있는 형태를 가진다.
고정형 무선 센서 노드(120)는 생체 신호 센서 장치(110) 및 무선 싱크 노드(130)와의 무선 데이터 송수신을 수행하는 무선 통신부(121)와, 무선 통신부(121)와 생체 신호 센서 장치(110) 사이의 단대단 다중홉 통신 및 이동성 지원 절차를 위한 프로토콜을 처리하는 센서넷 프로토콜 처리부(122)와, 무선 데이터 송수신과 단대단 다중홉 통신 및 이동성 지원 절차를 관장하는 프로세서부(123)와, 사용자의 생활 환경을 센싱하는 감지부(124)와, 감지부(124)와 프로세서부(123)를 연결하는 접속부(125)를 포함한다. 감지부(124)는 온도 센서(124a), 습도 센 서(124b), 조도 센서(124c)를 포함한다. 한편, 환경 센싱이 필요하지 않은 경우에는 온도 센서(124a), 습도 센서(124b), 조도 센서(124c), 접속부(125)를 제외하고 고정형 무선 센서 노드(120)를 구현할 수도 있다. 이러한 고정형 무선 센서 노드(120)는 생활 공간에 쉽게 부착할 수 있는 외부 형태를 가진다.
무선 싱크 노드(130)는 고정형 무선 센서 노드(120)와의 무선 데이터 송수신을 수행하는 무선 통신부(131)와, 무선 통신부(131)와 고정형 무선 센서 노드(120) 사이의 단대단 다중홉 통신을 위한 프로토콜을 처리하는 센서넷 프로토콜 처리부(132)와, 무선 데이터 송수신과 단대단 다중홉 통신을 관장하는 프로세서부(133)와, 프로세서부(133)와 서비스 장치(141, 142, 143)를 연결하는 접속부(134)를 포함한다. 접속부(134)는 RS-232C 및 USB(Universal Serial Bus) 등과 같은 직렬 통신을 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 서비스 장치의 세부 구성도이다. 앞서 설명한 바와 같이 서비스 장치(141, 142, 143)는 위치 정보를 기반으로 하는 응용 서비스를 제공하는 서비스 수단의 일 실시예로서, 서비스 수단은 서비스 장치와 별도의 호스트 장치를 연결하여 구현할 수도 있으며, 이 경우에 호스트 장치가 도 4에 나타낸 바와 같은 세부적인 구성을 가진다. 아울러 각 구성요소들은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현할 수 있다.
도 4를 참조하면, 서비스 장치(141, 142, 143) 또는 호스트 장치는 무선 싱크 노드(130)와의 연결을 제공하는 싱크 노드 접속부(201)와, 무선 싱크 노드(130)와의 통신을 지원하기 위한 기본 라이브러리를 제공하는 싱크 노드 API(application programming Interface)부(202)와, 무선 싱크 노드(130)로부터 전송되는 생체 신호 데이터에 대한 필터링 및 변환 등과 같은 전처리를 수행하는 센서 신호 처리부(203)와, 전처리된 생체 신호 데이터에 대해 HMM(Hidden Markov Model), 신경망 등의 학습/인식 알고리즘을 적용하여 패턴을 해석하는 센서 데이터 해석부(204)와, 무선 싱크 노드(130)로부터의 전송되는 생체 신호 데이터에 포함된 근접 센서 노드 ID를 기반으로 사용자의 현재 위치 정보를 센서맵 데이터베이스(DB)로부터 알아내는 사용자 위치관리부(205)와, 생체 신호 센서 장치(110)를 보조하기 위해 사용자의 영상을 획득하는 보조 센서 장치(도시 생략됨)에 의해 획득한 데이터와 센서 데이터 해석부(204)에 의해 해석된 생체 신호 데이터를 결합하여 의미 있는 새로운 컨텍스트를 추출하는 센서 데이터 합성부(206)와, 응용 서비스의 프로그램 개발을 위한 라이브러리를 제공하는 서비스 API부(207)와, 해석된 생체 신호 데이터 또는 센서 데이터 합성부(206)에 의해 합성된 데이터 및 위치 정보를 기반으로 서비스 장치(141, 142, 143)를 통해 사용자에게 응용 서비스를 제공하는 응용 서비스부(208)와, 서비스 서버(150)와의 연동을 제공하는 서버 연동부(209)를 포함한다. 여기서 근접 센서 노드 ID는 도 5를 참조한 아래의 설명으로부터 이해할 수 있으며, 센서맵 DB는 도 6를 참조한 아래의 설명으로부터 이해할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 사용자 인터페이스 시스템에서 이용되는 생체 신호 데이터의 전송을 위한 센서넷 프로토콜 패킷 포맷의 구조도이다.
도 5를 참조하면 센서넷 프로토콜 패킷(300)은 센서넷 프로토콜 헤더(310)와 센서넷 프로토콜 패이로드(payload)(320)를 포함하며, 센서넷 프로토콜 패이로 드(320)는 현 센서 데이터를 전송하는 센서 노드의 고유 ID인 센서 노드 ID 필드(321), 현 센서 데이터 메시지 종류(제어 데이터 또는 센싱 데이터)를 나타내는 센서 메시지 타입 필드(322), 현 센서 노드가 연결되어 있는 근접 센서 노드의 고유 ID인 근접 센서 노드 ID 필드(323), 현재 센서 데이터 메시지에 포함된 센서 데이터의 개수를 나타내는 센서 데이터 개수 필드(324) 및 센서 데이터 개수만큼의 실제 센싱된 센서 데이터 필드(325, 326)를 포함한다. 센서 데이터 필드(325, 326)는 데이터를 센싱한 센서의 종류(가속도, 각속도, 맥박, 혈압, 체온 등)를 나타내는 센서 타입(301), 해당 센서 데이터에 포함된 센서값의 개수(302) 및 센서값 개수만큼의 센싱된 데이터 값(303, 304)을 포함한다.
이와 같이 여러 개의 센서값을 모아서 전송하는 이유는 실제로 센서 데이터를 전송하는 간격(It)이 센서 노드에서 데이터를 센싱(Is)하는 간격보다 큰 경우(It > Is) 전송과 전송 사이에도 계속 센싱되는 데이터의 손실을 방지하기 위함이다. 이러한 기본적인 필드들 외에도 추가적으로 응용에 적합한 다양한 메시지 정보를 포함하는 필드를 추가하여 구성할 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따른 사용자 인터페이스 시스템에서 서비스 장치(141, 142, 143)의 사용자 위치관리부(205)가 근접 센서 노드 ID(323)를 키(key)로 하여 해당 센서 노드가 설치되어 있는 공간명과 좌표 정보를 검색할 수 있는 형태를 가지는 센서맵 DB(400)의 구조도이다.
도 6을 참조하면 센서맵 DB(400)는 키로 사용되는 센서 노드 ID 필드(401), 서비스 환경에 적합하게 정의된 공간명(안방, 거실, 정원 등)을 저장하는 센서 공 간명 필드(402) 및 2차원 또는 3차원 좌표 체계로 해당 센서 노드의 좌표를 저장하고 있는 센서 좌표 필드(403)를 포함한다. 이러한 기본적인 필드들 외에도 추가적으로 응용에 적합한 다양한 센서 정보를 포함하는 필드를 추가하여 구성할 수도 있다.
이와 같은 센서맵 DB(400)를 이용함에 따라 사용자 위치관리부(205)는 생체 신호 데이터에 포함되어 전송된 근접 센서 노드 ID(323)를 기반으로 센서맵 DB(400)를 검색하여 사용자의 현재 위치 정보를 알아낸다.
도 7은 본 발명에 따른 사용자 인터페이스 시스템에서 이동형 무선 센서 노드인 생체 신호 센서 장치(110)와 지능형 로봇(143)에 장착되는 무선 싱크 노드(130)의 이동성을 지원하는 절차의 일 실시예를 나타낸 것이다. 이동하는 무선 센서 노드 또는 무선 싱크 노드는 리프(leaf) 노드이고 서비스 공간상에 고정된 무선 노드들은 라우터(router) 노드로 동작하는 트리(tree) 토폴로지 기반의 센서 네트워크 상에서의 실시예이다. 이러한 센서 네트워크 상에서의 이동성 지원 절차는 서비스 공간 상에서 움직이는 노드인 생체 신호 센서 장치(110)와 지능형 로봇(143)에 장착되는 싱크 노드가 항상 센서 네트워크에 연결되어 통신이 가능하도록 지원해주는 일종의 핸드오버(Hand-over) 프로토콜이다.
(S11)
현재 사용자가 손목에 착용하고 있는 생체 신호 센서 장치(110)가 화장실에 설치된 고정형 무선 센서 노드(120)를 통해 센서넷과 연결(601)되어 있다고 가정한다(즉, 현재 사용자가 화장실에 있다고 가정).
(S12)
사용자가 이동(602)하여 안방으로 들어갔다고 할 때, 화장실에 설치된 고정형 무선 센서 노드(120)의 무선 전파 도달 범위를 벗어나게 되므로 기존의 센서넷 연결은 끊어지게 된다(603)(즉, 사용자가 착용하고 있는 센서 노드가 센서넷으로부터 연결이 끊어짐).
(S13)
연결이 끊어짐을 감지한 생체 신호 센서 장치(110)는 주변의 전파 범위에 있는 센서 노드를 재탐색한다(604).
(S14)
생체 신호 센서 장치(110)는 안방에 있는 고정형 무선 센서 노드(120)와 거실에 있는 고정형 무선 센서 노드(120) 중에서 탐색에 성공한, 즉 근접한 무선 센서 노드(120)에 새로운 연결(605)을 설정하게 된다.
이와 같이 새롭게 탐색되어 연결된 센서 노드의 ID는 현재 사용자가 위치하고 있는 공간을 알아내기 위한 키로서 상술한 센서넷 프로토콜 패킷의 근접 센서 노드 ID(323) 필드에 저장되어 전송되며, 사용자 위치관리부(205)에 의해 도 6의 센서맵 DB(400)를 검색하는데 사용된다.
도 8은 본 발명에 따른 사용자 인터페이스 시스템에서 이동형 무선 센서 노드인 생체 신호 센서 장치(110)와 지능형 로봇(143)에 장착되는 무선 싱크 노드(130)의 이동성을 지원하는 절차의 다른 실시예를 나타낸 것이다. 도 7과 마찬가 지로 이동하는 센서 노드는 리프 노드이고 서비스 공간상에 고정된 무선 노드들은 라우터 노드로 동작하는 트리 토폴로지 기반의 센서 네트워크 상에서의 실시예이다.
(S21)
현재 사용자가 손목에 착용하고 있는 생체 신호 센서 장치(110)는 서비스 환경 상에 설치된 주변의 모든 고정형 무선 센서 노드(120)로부터 주기적으로 헬로우(Hello) 메시지(701)를 수신한다. 헬로우 메시지는 수신된 전파 신호 강도값(Received Signal Strength Indicator, RSSI)의 측정을 통하여 현재 가장 가까운 곳에 위치한 센서 노드를 찾기 위한 것이다.
(S22)
생체 신호 센서 장치(110)는 수집한 헬로우 메시지들을 기반으로 도 9와 같은 근접 노드 테이블을 생성하고 유지하면서, 가장 무선 신호 강도가 강한 센서 노드(즉, 가장 가까운 위치에 있는 센서 노드)에게 연결(702)을 설정한다.
여기서, 도 9를 참조하여 근접 노드 테이블(800)을 살펴보면, 주변의 고정형 무선 센서 노드(120)의 ID를 저장하는 센서 노드 ID 필드(801), 각각의 고정형 무선 센서 노드들의 수신 전파 신호 강도를 저장하는 무선 신호 강도 필드(802), 해당 근접 노드 테이블 엔트리가 생성되거나 마지막으로 변경된 시간을 기록함으로써 정해진 기간 동안 갱신되지 않는 센서 노드 엔트리를 검색하여 근접 노드 테이블(800)로부터 삭제하는데 사용되는 타임스템프 필드(803)를 포함한다. 근접 노드 테이블(800)은 이러한 기본적인 필드들 외에도 추가적으로 응용에 적합한 다양한 근접 노드 정보를 포함하는 필드를 추가하여 구성할 수도 있다.
(S23)
사용자가 이동(703)하여 안방으로 들어갔다고 할 때도 계속 주변의 고정형 무선 센서 노드(120)들로부터 헬로우 메시지(704)를 수신한다.
(S24)
사용자가 이동한 이후에 생체 신호 센서 장치(110)는 수집한 헬로우 메시지들을 기반으로 가장 무선 신호 강도가 강한 센서 노드(즉, 가장 가까운 위치에 있는 센서 노드)를 선택하여 연결(705)을 재설정한다.
이하에서는 지금까지 설명한 본 발명에 따른 사용자 인터페이스 시스템을 특정한 응용 서비스의 제공을 위해 다양하게 구현한 예를 도 10 내지 도 14를 참조하여 살펴보기로 한다. 이하에서 설명할 구현 예는 어린이 행동 관리(Childcare) 서비스, 노약자/유아 관리(Elderycare/Enfantcare) 서비스, 게임/교육(Edutainment) 서비스, 유비쿼터스 건강 관리(u-Healthcare) 서비스, 전자기기 원격 제어 서비스 등이다. 이러한 서비스들은 기본적으로 독립적인 시스템을 통하여 제공될 수 있지만, 두 가지 이상의 서비스가 하나의 시스템에 통합되어 복합적인 형태의 서비스로도 제공이 가능하다.
도 10은 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템을 통해 어린이 행동 관리 서비스를 제공하기 위한 구현 예이다.
도 10을 참조하면 어린이 행동 관리 서비스는 생체 신호 센서 장치(110)를 이용하여 어린이의 행동을 센싱하고, 센서 네트워크를 통해 지능형 로봇(143) 또는 홈서버(142) 등의 서비스 장치가 모니터링 및 해석하여 기록하거나 보호자에게 실시간으로 보고하는 서비스이다.
어린이에게 생체 신호 센서 장치(110)를 착용하도록 하고 관리해야할 어린이의 행동(수면, 식사, 게임 및 기타 다양한 행동)을 파악하기 위해 필요한 가속도, 각속도, 맥박, 혈압, 위치(침실, 부엌, 컴퓨터방 및 기타 공간) 등의 데이터를 센싱(901∼903)하도록 한다. 센싱된 데이터(904)는 센서 네트워크를 이용하여 지능형 로봇(143)에 전송되며, 지능형 로봇(143)은 전송된 센서 데이터(904)에 대하여 센서 데이터 신호 처리를 통해 전처리(905)를 수행한다. 전처리가 완료된 센서 데이터는 센서 데이터 해석을 통해서 어떠한 행동인지 파악되고, 위치 파악을 통해서 현재 센서를 착용한 어린이의 위치를 알아내게 된다(906). 해석된 각각의 센서 데이터와 위치 데이터는 데이터 합성 과정을 통해 최종적으로 어떠한 의미의 행동인지 파악되며(907), 어린이 행동 관리 응용(908)을 통해서 실시간으로 보호자에게 보고(909)되거나 행동 내용 기록을 위한 데이터베이스에 저장(910)된다. 또한 보조 센서 장치로서 보조 시각 센서(911)가 지능형 로봇(143)에 장착된 경우에는 지능형 로봇(143)을 현재 사용자의 위치로 이동시켜서 보조 시각 센서(911)로부터 영상처리를 통해 생성된 사용자의 자세(pose) 데이터 등과 같은 보조 데이터를 합성에 사용하면 보다 정확한 행동 파악을 수행할 수 있으며, 지능형 로봇(143)에 장착된 음성 출력장치나 스피커 등을 통하여 어린이의 행동을 통제하거나 제한하는 말을 자동으로 출력하거나 보호자가 실시간으로 어린이와가 대화할 수 있도록 하여 보다 지능적이고 효과적인 서비스를 제공할 수 있다.
도 11은 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템을 통해 노약자/유아 관리 서비스를 제공하기 위한 구현 예이다.
도 11을 참조하면 노약자/유아 관리 서비스는 생체 신호 센서 장치(110)를 이용하여 거동이 불편하거나 의사표현이 자유롭지 못한 노인 혹은 유아의 상태를 센싱하고, 센서 네트워크를 통해 지능형 로봇(143) 또는 홈서버(142) 등의 서비스 장치가 모니터링 및 해석하여 기록하거나 응급 구조대 호출 또는 보호자에게 실시간으로 보고하는 서비스이다.
노인 또는 유아에게 생체 신호 센서 장치(110)를 착용하도록 하고 관찰해야할 상태(수면시 움직임, 낙상, 유아의 체온 및 기타 다양한 상태)를 파악하기 위해 필요한 가속도, 각속도, 맥박, 혈압, 체온, 위치 등의 데이터를 센싱(1001∼1003)하도록 한다. 센싱된 데이터(1004)는 센서 네트워크를 이용하여 지능형 로봇(143)에 전송되며, 지능형 로봇(143)은 전송된 센서 데이터(1004)에 대하여 센서 데이터 신호 처리(1005)를 통해 전처리를 수행한다. 전처리가 완료된 센서 데이터는 센서 데이터 해석을 통해서 어떠한 상태인지 파악되고, 위치 파악을 통해서 현재 센서를 착용한 노인 및 유아의 위치를 알아내게 된다(1006). 해석된 각각의 센서 데이터와 위치 데이터는 데이터 합성(1007) 과정을 통해 최종적으로 어떠한 의미의 행동인지 파악되며, 노약자 상태 관리 응용(1008)을 통해서 실시간으로 보호자에게 보고(1009)되거나 응급 구조대를 호출(1010) 또는 행동 내용 기록을 위한 데이터베이스에 저장(1011)된다. 또한 보조 센서 장치로서 보조 시각 센서(1012)가 지능형 로봇(143)에 장착된 경우에는 지능형 로봇(143)을 현재 사용자의 위치로 이동시켜서 보조 시각 센서(1012)로부터 영상처리를 통해 생성된 사용자의 자세(pose) 데이터 등과 같은 보조 데이터를 합성에 사용하면 보다 정확한 행동 파악을 수행할 수 있으며, 지능형 로봇(143)에 장착된 음성 출력장치나 스피커 등을 통하여 사용자가 안심할 수 있는 말을 자동으로 출력하거나 보호자 또는 응급 구조 요원 등과 실시간으로 사용자가 대화할 수 있도록 하여 보다 지능적이고 효과적인 서비스를 제공할 수 있다.
도 12는 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템을 통해 게임/교육 서비스를 제공하기 위한 구현 예이다.
도 12를 참조하면 게임/교육 서비스는 조이스틱이나 기타 기존의 게임 인터페이스 장치 또는 마우스나 키보드 같은 일반적인 사용자 인터페이스 장치를 사용하는 것이 아니라 생체 신호 센서 장치(110)를 착용한 사용자의 팔의 움직임 및 사용자의 신체 상태 변화를 센싱하여 센서 네트워크를 통해 컴퓨터, 지능형 로봇 또는 홈서버 등의 서비스 장치에 전송하고 센서 데이터에 대한 해석을 통해 다양한 게임이나 교육 응용 프로그램 및 컨텐츠를 제공하는 서비스이다.
어린이와 같은 게임/교육 서비스 사용자에게 생체 신호 센서 장치(110)를 착용하도록 하고 게임이나 교육 응용 프로그램 또는 컨텐츠를 수행하기 위하여 필요한 사용자의 행동 및 상태를 파악하기 위해 필요한 가속도, 각속도, 맥박, 위치 등의 데이터를 센싱(1101)하도록 한다. 센싱된 데이터(1102)는 센서 네트워크를 이용하여 지능형 로봇(143)에 전송되며, 지능형 로봇(143)은 전송된 센서 데이터(1102)에 대하여 센서 데이터 신호 처리를 통해 전처리(1103)를 수행한다. 전처리가 완료 된 센서 데이터는 센서 데이터 해석을 통해서 사용자가 게임/교육을 위하여 어떠한 행동을 수행하고 어떠한 상태인지 파악되고, 위치 파악을 통해서 현재 센서를 착용한 사용자의 위치를 알아내게 된다(1104). 해석된 각각의 센서 데이터와 위치 데이터는 데이터 합성(1105) 과정을 통해 최종적으로 어떠한 의미의 행동인지, 어떠한 의미의 상태인지 파악되며, 게임/교육 응용 및 컨텐츠(1106)를 통해서 사용자에게 서비스를 제공하게 된다. 이러한 게임/교육 서비스에 있어서 가속도 및 각속도 센서를 통해 얻어진 사용자의 움직임 데이터는 게임이나 교육에 있어서 사용자 입력 장치를 대체하는 수단으로 사용되며, 맥박 센서를 통해서 얻어진 사용자의 신체 상태 데이터는 게임이나 교육 서비스 제공을 받은 사용자의 신체 변화를 알아내는데 사용된다. 게임 응용 프로그램의 일 실시예를 설명하면, 일정시간 동안의 게임을 수행한 사용자의 맥박을 센서 네트워크를 통해 모니터링하여 사용자의 지친 정도나 흥분한 상태 등을 알아내고 지능적으로 반응(1107)함으로써 보다 양질의 게임 서비스 제공에 활용할 수 있다. 사용자의 위치 데이터는 사용자 게임이나 교육 중에 다른 공간으로 이동했을 때 자동으로 종료하거나 또는 지능형 로봇(143)과 같은 이동이 가능한 서비스 장치를 이용하는 경우 지능형 로봇(143)과의 술래잡기 등의 위치 기반의 게임에 이용할 수 있다. 또한 보조 센서 장치로서 보조 시각 센서(1108)가 지능형 로봇(143)에 장착된 경우에는 지능형 로봇(143)에 장착된 보조 시각 센서(1108)로부터 영상처리를 통해 생성된 사용자의 자세나 게임 또는 교육에 사용하는 물건의 색깔 및 모양 데이터 등과 같은 보조 데이터를 합성에 사용하면 보다 정확한 사용자의 입력을 파악할 수 있어서 좀더 지능적이고 효과적인 게임/교육 서비 스를 제공할 수 있다.
도 13은 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템을 통해 유비쿼터스 건강 관리 서비스를 제공하기 위한 구현 예이다.
도 13을 참조하면 유비쿼터스 건강 관리 서비스는 생체 신호 센서 장치(110)를 이용하여 만성질환자의 신체 상태, 운동시의 신체 상태, 위급 상황시의 신체 상태 등을 센싱하고, 센서 네트워크를 통해 지능형 로봇(143) 또는 홈서버(142) 등의 서비스 장치가 모니터링 및 해석하여 정기 투약 및 혈압/혈당 측정 관리, 운동량 관리 또는 필요시 응급 구조대 호출을 수행하는 서비스이다.
건강관리가 필요한 사용자(만성질환자, 밤샘야근자 등)에게 생체 신호 센서 장치(110)를 착용하도록 하고 만성질환 관리, 운동량 관리 또는 실신/심장발작 등의 위급상황 관리를 위하여 필요한 맥박, 혈압, 체온, 혈당, 가속도, 각속도, 위치 등의 데이터를 센싱(1201∼1203)하도록 한다. 센싱된 데이터(1204)는 센서 네트워크를 이용하여 지능형 로봇(143)에 전송되며, 지능형 로봇(143)은 전송된 센서 데이터에 대하여 센서 데이터 신호 처리를 통해 전처리(1205)를 수행한다. 전처리가 완료된 센서 데이터는 센서 데이터 해석을 통해서 어떠한 상태인지 파악되고, 위치 파악을 통해서 현재 센서를 착용한 노인 및 유아의 위치를 알아내게 된다(1206). 해석된 각각의 센서 데이터와 위치 데이터는 데이터 합성(1207) 과정을 통해 최종적으로 어떠한 의미의 행동인지 파악되며, 건강 관리 응용(1208)을 통해서 정기 투약 및 혈압/혈당 측정 관리(1209), 운동량 관리(1210) 또는 필요시 응급 구조대 호출(1211) 등을 수행하게 된다. 특히 정기 투약 및 혈압/혈당 측정 기록과 평소의 운동량에 대한 기록은 사용자가 의료서비스를 받고 있는 의료기관의 서버(1212)에 기록되어 내원 진료를 위한 데이터로서 활용된다. 또한 보조 센서 장치로서 보조 시각 센서(1213)가 지능형 로봇(143)에 장착된 경우에는 지능형 로봇(143)을 현재 사용자의 위치로 이동시켜서 지능형 로봇(143)에 장착된 보조 시각 센서(1213)로부터 영상처리를 통해 생성된 사용자의 자세 데이터 등과 같은 보조 데이터를 합성에 사용하면 보다 정확한 상태 파악을 수행할 수 있으며, 지능형 로봇(143)에 장착된 음성 출력장치나 스피커 등을 통하여 투약시간 또는 혈압/혈당 측정 시간을 정기적으로 알리거나, 운동량에 대한 조언이나 위급상황시 사용자가 취할 수 있는 응급조치 방법을 알려주거나, 응급 구조 요원 등과 실시간으로 사용자가 대화할 수 있도록 하여 보다 지능적이고 효과적인 서비스를 제공할 수 있다.
도 14는 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템을 통해 전자기기 원격 제어 서비스를 제공하기 위한 구현 예이다.
도 14를 참조하면 전자기기 원격 제어 서비스는 기존의 적외선을 이용한 버튼이나 조이스틱 방식의 리모트 컨트롤러를 사용하는 것이 아니라 생체 신호 센서 장치(110)를 착용한 사용자의 팔의 움직임을 센싱하여 센서 네트워크를 통해 컴퓨터(141), 홈서버(142) 또는 지능형 로봇(143) 등의 서비스 장치, 즉 전자기기를 서비스 공간 어느 곳에서나 원격 제어하는 서비스이다.
사용자에게 생체 신호 센서 장치(110)를 착용하도록 하고 전자기기, 예로서 지능형 로봇(143)을 원격 제어하는데 필요한 사용자의 행동을 파악하기 위해 필요한 가속도, 각속도, 위치 등의 데이터를 센싱(1301)하도록 한다. 센싱된 데이 터(1302)는 센서 네트워크를 이용하여 제어 대상인 지능형 로봇(143)에게 전송되며, 지능형 로봇(143)은 전송된 센서 데이터에 대하여 센서 데이터 신호 처리를 통해 전처리(1303)를 수행한다. 전처리가 완료된 센서 데이터는 센서 데이터 해석을 통해서 사용자가 원격 제어를 위하여 어떠한 행동을 수행하였는지 파악되고, 위치 파악을 통해서 현재 센서를 착용한 사용자의 위치를 알아내게 된다(1304). 해석된 각각의 센서 데이터와 위치 데이터는 데이터 합성(1305) 과정을 통해 최종적으로 어떠한 의미의 제어 명령인지 파악되며, 전자기기 제어 응용(1306)을 통해서 지능형 로봇(143)을 직접 제어하게 된다. 또한 보조 센서 장치로서 보조 시각 센서(1307)가 지능형 로봇(143)에 장착된 경우에는 보조 시각 센서(1307)로부터 영상처리를 통해 생성된 사용자의 자세 등과 같은 보조 데이터를 합성에 사용하면 보다 정확한 사용자의 제어 명령을 파악할 수 있어서 좀더 지능적이고 효과적인 원격 제어 서비스를 제공할 수 있다.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템의 한 예로서 유비쿼터스 건강 관리 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 사용자 인터페이스 시스템을 구성하는 생체 신호 센서 장치, 무선 센서 노드 및 무선 싱크 노드의 세부 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 서비스 장치의 세부 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 사용자 인터페이스 시스템에서 이용되는 생체 신호 데이터의 전송을 위한 센서넷 프로토콜 패킷 포맷의 구조도,
도 6은 본 발명에 따른 사용자 인터페이스 시스템에서 이용되는 센서맵 데이터베이스의 구조도,
도 7은 본 발명에 따른 사용자 인터페이스 시스템에서 무선 센서 노드의 이동성을 지원하는 절차의 일 실시예를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명에 따른 사용자 인터페이스 시스템에서 무선 센서 노드의 이동성을 지원하는 절차의 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명에 따른 센서 노드의 이동성 지원 절차를 위한 근접 노드 테이블 구성의 일실시예를 나타낸 도면,
도 10은 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템을 통해 어린이 행동 관리 서비스를 제공하기 위한 구현 예를 보인 도면,
도 11은 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템을 통해 노약자/유아 관리 서비스를 제공하기 위한 구현 예를 보인 도면,
도 12는 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템을 통해 게임/교육 서비스를 제공하기 위한 구현 예를 보인 도면,
도 13은 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템을 통해 유비쿼터스 건강 관리 서비스를 제공하기 위한 구현 예를 보인 도면,
도 14는 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템을 통해 전자기기 원격 제어 서비스를 제공하기 위한 구현 예를 보인 도면.

Claims (32)

  1. 사용자의 신체 상태 또는 움직임을 센싱하여 생체 신호 데이터를 생성하는 감지부와,
    무선 센서 네트워크와의 무선 데이터 송수신을 수행하여 상기 생체 신호 데이터를 송신하는 무선 통신부와,
    상기 무선 통신부와 상기 무선 센서 네트워크 사이의 단대단 다중홉 통신 및 이동성 지원 절차를 위한 프로토콜을 처리하는 센서넷 프로토콜 처리부와,
    상기 무선 데이터 송수신과 상기 단대단 다중홉 통신 및 이동성 지원 절차를 관장하여 상기 무선 센서 네트워크의 이동형 무선 센서 노드의 역할을 하도록 하는 프로세서부와,
    상기 감지부와 상기 프로세서부를 연결하는 접속부
    를 포함하는 생체 신호 센서 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지부는, 맥박 또는 맥파 센서, 혈압 센서, 심전도 센서, 체온 센서, 혈당 센서 중에서 적어도 어느 하나의 센서를 포함하는
    생체 신호 센서 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지부는, 가속도 센서와 각속도 센서 중에서 적어도 어느 하나의 센서를 포함하는
    생체 신호 센서 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서넷 프로토콜 처리부는, 독립된 하드웨어 또는 펌웨어로 구현한
    생체 신호 센서 장치.
  5. 사용자의 생체 신호를 센싱하여 생체 신호 데이터를 송신하면서 이동형 무선 센서 노드의 역할을 하는 생체 신호 센서 장치와,
    상기 사용자의 생활공간에 복수로 설치되어 상기 생체 신호 센서 장치와의 무선 통신을 수행하는 고정형 무선 센서 노드와,
    상기 고정형 무선 센서 노드와 무선 통신으로 상호 연결하여 센서 네트워크를 구현하는 무선 싱크 노드
    를 포함하는 무선 센서 네트워크.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 고정형 무선 센서 노드는,
    상기 생체 신호 센서 장치 및 상기 무선 싱크 노드와의 무선 데이터 송수신을 수행하는 무선 통신부와,
    상기 무선 통신부와 상기 생체 신호 센서 장치 사이의 단대단 다중홉 통신 및 이동성 지원 절차를 위한 프로토콜을 처리하는 센서넷 프로토콜 처리부와,
    상기 무선 데이터 송수신과 상기 단대단 다중홉 통신 및 이동성 지원 절차를 관장하는 프로세서부
    를 포함하는 무선 센서 네트워크.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고정형 무선 센서 노드는,
    상기 사용자의 생활 환경을 센싱하는 감지부와,
    상기 감지부와 상기 프로세서부를 연결하는 접속부
    를 포함하는 무선 센서 네트워크.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 감지부는, 온도 센서, 조도 센서, 습도 센서 중에서 적어도 어느 하나의 센서를 포함하는
    무선 센서 네트워크.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 무선 싱크 노드는,
    상기 고정형 무선 센서 노드와의 무선 데이터 송수신을 수행하는 무선 통신부와,
    상기 무선 통신부와 상기 고정형 무선 센서 노드 사이의 단대단 다중홉 통신을 위한 프로토콜을 처리하는 센서넷 프로토콜 처리부와,
    상기 무선 데이터 송수신과 상기 단대단 다중홉 통신을 관장하는 프로세서부와,
    상기 프로세서부와 상기 서비스 수단을 연결하는 접속부
    를 포함하는 무선 센서 네트워크.
  10. 사용자의 생체 신호를 센싱하여 생체 신호 데이터를 송신하면서 무선 센서 네트워크의 이동형 무선 센서 노드의 역할을 하는 생체 신호 센서 장치와,
    상기 사용자의 생활공간에 복수로 설치되어 상기 생체 신호 센서 장치와의 무선 통신을 수행하는 고정형 무선 센서 노드와,
    상기 고정형 무선 센서 노드와 무선 통신으로 상호 연결하여 상기 무선 센서 네트워크를 구현하는 무선 싱크 노드와,
    상기 무선 싱크 노드를 통해 전달되는 상기 생체 신호 데이터를 처리하여 상기 무선 센서 네트워크의 위치 정보를 기반으로 하는 응용 서비스를 제공하는 서비스 수단
    을 포함하는 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 서비스 수단은,
    상기 무선 싱크 노드와의 연결을 제공하는 싱크 노드 접속부와,
    상기 무선 싱크 노드와의 통신을 지원하기 위한 기본 라이브러리를 제공하는 싱크 노드 API부와,
    상기 무선 싱크 노드로부터 전송되는 상기 생체 신호 데이터에 대한 전처리를 수행하는 센서 신호 처리부와,
    전처리된 상기 생체 신호 데이터에 대해 학습/인식 알고리즘을 적용하여 패턴을 해석하는 센서 데이터 해석부와,
    상기 무선 싱크 노드로부터의 전송되는 상기 생체 신호 데이터를 기반으로 상기 사용자의 현재 위치 정보를 알아내는 사용자 위치관리부와,
    해석된 상기 생체 신호 데이터 및 상기 위치 정보를 기반으로 상기 사용자에게 응용 서비스를 제공하는 응용 서비스부
    를 포함하는 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 서비스 수단은,
    상기 응용 서비스의 프로그램 개발을 위한 라이브러리를 제공하는 서비스 API부
    를 더 포함하는 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스 시스템은,
    상기 서비스 수단과 외부 통신망을 통해 연결되어 상기 서비스 수단을 통해 상기 생체 신호 데이터에 기초한 각종 서비스를 제공하는 서비스 서버
    를 더 포함하며,
    상기 서비스 수단은,
    상기 서비스 서버와의 연동을 제공하는 서버 연동부
    를 더 포함하는 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스 시스템은,
    상기 생체 신호 센서 장치를 보조하기 위해 상기 사용자의 영상을 획득하는 보조 센서 장치
    를 더 포함하며,
    상기 서비스 수단은,
    해석된 상기 생체 신호 데이터와 상기 보조 센서 장치에 의해 획득한 데이터를 결합하여 의미 있는 새로운 컨텍스트를 추출하여 상기 응용 서비스의 제공을 위해 상기 응용 서비스부로 전달하는 센서 데이터 합성부
    를 더 포함하는 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 서비스 수단은,
    상기 무선 싱크 노드에 연결되어 자체적인 응용 프로그램을 통해서 상기 응용 서비스를 제공하는 서비스 장치
    를 포함하는 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 서비스 장치는,
    상기 무선 싱크 노드 및 외부 통신망과의 접속 기능을 가지는 컴퓨터, 상기 무선 싱크 노드 및 상기 외부 통신망과의 접속 기능을 가지며 홈네트워크를 구현하는 홈서버, 상기 무선 싱크 노드와의 접속 기능 및 무선랜을 통한 상기 외부 통신망과의 접속 기능을 가지는 지능형 로봇 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는
    생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 서비스 수단은,
    상기 무선 싱크 노드에 연결된 서비스 장치와,
    상기 서비스 장치에 연결되어 자체적인 응용 프로그램을 통해서 상기 응용 서비스를 제공하는 호스트 장치
    를 포함하는 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 생체 신호 데이터의 전송을 위한 센서넷 프로토콜 패킷 포맷은,
    센서넷 프로토콜 헤더와 센서넷 프로토콜 패이로드를 포함하며,
    상기 센서넷 프로토콜 패이로드는,
    현 센서 데이터를 전송하는 센서 노드의 고유 ID인 센서 노드 ID 필드, 현 센서 데이터 메시지 종류(제어 데이터 또는 센싱 데이터)를 나타내는 센서 메시지 타입 필드, 현 센서 노드가 연결되어 있는 근접 센서 노드의 고유 ID인 근접 센서 노드 ID 필드, 현재 센서 데이터 메시지에 포함된 센서 데이터의 개수를 나타내는 센서 데이터 개수 필드 및 센서 데이터 개수만큼의 실제 센싱된 센서 데이터 필드
    를 포함하는 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 센서 데이터 필드는,
    데이터를 센싱한 센서의 종류를 나타내는 센서 타입, 해당 센서 데이터에 포함된 센서값의 개수 및 센서값 개수만큼의 센싱된 데이터 값
    을 포함하는 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 서비스 수단은,
    상기 센서 노드 ID를 키(key)로 하여 해당 센서 노드가 설치되어 있는 공간 명과 좌표 정보를 검색할 수 있는 형태를 가지는 센서맵 DB를 더 포함하며,
    상기 사용자 위치관리부는, 상기 생체 신호 데이터에 포함되어 전송된 상기 근접 센서 노드 ID를 기반으로 상기 센서맵 DB를 검색하여 상기 현재 위치 정보를 알아내는
    생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 센서맵 DB는,
    상기 키로 사용되는 센서 노드 ID 필드, 서비스 환경에 적합하게 정의된 공간명을 저장하는 센서 공간명 필드 및 2차원 또는 3차원 좌표 체계로 해당 센서 노드의 좌표를 저장하고 있는 센서 좌표 필드
    를 포함하는 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 생체 신호 센서 장치는, 상기 복수의 고정형 무선 센서 노드 중에서 어느 하나의 고정형 무선 센서 노드를 통해 센서넷에 연결되어 있다가 연결된 상기 고정형 무선 센서 노드의 무선 전파 도달 범위를 벗어나면 주변의 전파 범위에 있는 다른 고정형 무선 센서 노드를 탐색하여 탐색된 상기 다른 고정형 무선 센서 노 드에 새로운 연결을 설정하는
    생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 생체 신호 센서 장치는, 상기 다른 고정형 무선 센서 노드의 ID를 상기 센서넷 프로토콜 패이로드의 상기 근접 센서 노드 ID 필드에 저장하여 전송하는
    생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 생체 신호 센서 장치는, 상기 복수의 고정형 무선 센서 노드로부터 수신한 메시지의 전파 신호 강도를 측정하여 상기 복수의 고정형 무선 센서 노드 중에서 상기 전파 신호 강도가 가장 강한 고정형 무선 센서 노드에 연결을 설정하는
    생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 생체 신호 센서 장치는, 측정한 상기 전파 신호 강도를 기반으로 근접 노드 테이블을 생성하고 유지하는
    생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 근접 노드 테이블은, 주변의 상기 고정형 무선 센서 노드의 ID를 저장하는 센서 노드 ID 필드, 각각의 고정형 무선 센서 노드들의 수신 전파 신호 강도를 저장하는 무선 신호 강도 필드
    를 포함하는 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 근접 노드 테이블은, 해당 근접 노드 테이블 엔트리가 생성되거나 마지막으로 변경된 시간을 기록함으로써 정해진 기간 동안 갱신되지 않는 센서 노드 엔트리를 검색하여 상기 근접 노드 테이블로부터 삭제하는데 사용되는 타임스템프 필드
    를 더 포함하는 생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  28. 제 10 항에 있어서,
    상기 생체 신호 센서 장치는, 어린이의 행동 정보를 센싱하여 제공하며,
    상기 서비스 수단은, 상기 어린이의 행동 정보를 관리하는 상기 응용 서비스 를 제공하는
    생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  29. 제 10 항에 있어서,
    상기 생체 신호 센서 장치는, 노약자 또는 유아의 상태 정보를 센싱하여 제공하며,
    상기 서비스 수단은, 상기 노약자 또는 유아의 상태 정보를 관리하는 상기 응용 서비스를 제공하는
    생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  30. 제 10 항에 있어서,
    상기 생체 신호 센서 장치는, 상기 사용자의 움직임 및 신체 상태 변화를 센싱하여 제공하며,
    상기 서비스 수단은, 상기 움직임 및 신체 상태 변화를 해석하여 게임이나 교육과 관련한 상기 응용 서비스를 제공하는
    생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  31. 제 10 항에 있어서,
    상기 생체 신호 센서 장치는, 상기 사용자의 건강 정보를 센싱하여 제공하며,
    상기 서비스 수단은, 상기 건강 정보를 해석하여 건강 관리에 관련한 상기 응용 서비스를 제공하는
    생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
  32. 제 10 항에 있어서,
    상기 생체 신호 센서 장치는, 상기 사용자의 수신호를 센싱하여 제공하며,
    상기 서비스 수단은, 상기 수신호를 해석하여 전자기기의 제어에 관련한 상기 응용 서비스를 제공하는
    생체 신호 센서 장치를 이용한 사용자 인터페이스 시스템.
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