KR20090061308A

KR20090061308A - 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템

Info

Publication number: KR20090061308A
Application number: KR1020070128279A
Authority: KR
Inventors: 장용원; 신승철; 김승환; 박선희
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2009-06-16
Also published as: WO2009075446A1

Abstract

본 발명은 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템에 관한 것으로서, 걸음을 감지하고, 상기 감지한 걸음에 대응하여 초음파 신호를 발생하여 전파 신호와 함께 송신하는 제1송신기; 및 상기 초음파 신호 및 전파 신호를 감지하여 보폭 값을 측정하고, 상기 측정한 보폭 값을 기반으로 이동거리, 이동속도 및 소모열량을 계산하여 결과값을 산출하는 제1수신기;를 포함하여 신발에 삽입되어 포함되는 형태 또는 신발 또는 발에 착용 가능한 형태 중 하나로 구성됨으로써, 체계적이고 효율적인 운동 관리 및 건강 관리를 가능케 하는 효과가 있다.

초음파 센서, 보폭 측정, 이동 거리, 이동 속도, 건강 관리, 일상 생활

Description

초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템{A Stride Measurement System Using Ultrasonic Sensors}

본 발명은 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템에 대한 것으로, 더욱 상세하게는, 사용자가 걷거나 뛸 때의 양 발 간의 보폭을 초음파 신호를 이용하여 측정하고, 측정한 보폭으로부터 그 이동 거리, 이동 속도 및 소모 열량 등을 계산해낼 수 있는 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-007-02, 과제명: 유비쿼터스 건강관리용 모듈 시스템].

최근에는 유비쿼터스 컴퓨팅 환경과 의료기술의 발달로 인해 개별적인 건강 관리에 대한 관심이 늘어났으며, 인간의 건강한 삶을 위한 u-헬스 케어 프로그램 및 건강관리 서비스에 대한 수요가 급증하고 있다.

이러한 u-헬스 케어 프로그램 및 건강관리 서비스에 대한 수요 급증에 따라 의료기관을 중심으로 제공되었던 건강관리 서비스가 개인 또는 가정으로 확대되고 있다.

그리고 현대인들은 바쁜 생활 속에서 여러 가지 이유로 인해 운동을 하지 못하는 경우가 많아지면서 일상 생활 중에서의 활동량이 중요해지고 있다.

따라서 일상 생활중의 활동량이 얼마나 되는지를 측정하는 것은 바쁜 현대인에게 매우 필요하다.

그러나 개인의 활동 정도를 측정할 수 있었던 기존의 만보계 수준으로는 사용자의 욕구를 충족할 수 없다.

따라서 본 발명은 사용자의 보폭과 걸음수를 측정하고, 측정한 정보로부터 이동 거리, 이동 속도 및 소모 열량 등의 2차적인 정보를 획득하여 개인의 활동 정도를 더 정확하게 측정하여 제공할 수 있는 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 바람직한 일실시 형태의 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템은, 걸음을 감지하고, 상기 감지한 걸음에 대응하여 초음파 신호를 발생하여 전파 신호와 함께 송신하는 제1송신기; 및 상기 제1송신기로부터 상기 초음파 신호 및 전파 신호를 감지하여 보폭 값을 측정하고, 상기 측정한 보폭 값을 기반으로 이동거리, 이동속도 및 소모열량을 계산하여 결과값을 산출하는 제1수신기;를 포함하는 한다.

상기 보폭 측정 시스템은, 상기 제1수신기로부터 상기 결과값을 무선신호를 통해 수신받아 사용자에게 상기 결과값을 제공하고, 저장하는 디스플레이장치를 더 포함한다.

상기 디스플레이장치는 손목 착용형, 허리 착용형 및 목걸이형의 형태 중 하나로 구성된다.

상기 제1송신기 및 제1수신기는 신발에 삽입되는 형태 또는 신발 또는 발에 착용 가능한 형태 중 하나이며, 상기 제1송신기 및 제1수신기가 신발 또는 발에 착용 가능한 형태이면, 신발 또는 발에 착용가능하게 하는 착용부를 각각 더 포함한다.

상기 제1송신기는, 압전 소자 또는 가속도 센서를 이용하여 걸음을 감지하는 걸음 감지부; 상기 감지된 걸음에 대응하여 초음파 신호 및 전파 신호를 발생하는 제어부; 및 상기 초음파 신호 및 전파 신호를 상기 제어부로부터 입력받아 출력하는 신호발신부;를 포함한다.

상기 제1수신기는, 상기 전파 신호 및 초음파 신호를 감지하여 걸음을 검출하는 신호감지부; 상기 전파 신호가 수신된 시간을 기준시간으로 설정하고, 상기 기준시간으로부터 상기 초음파 신호의 지연시간을 계산하여 보폭 값을 측정하고, 상기 보폭 값으로부터 이동거리, 이동속도 및 소모열량을 계산하여 결과값을 산출하는 신호처리부; 상기 결과값을 저장하거나 전송하는 저장및전송부; 상기 신호감지부, 신호처리부 및 저장및전송부의 기능 선택 및 설정을 위한 입력수단을 제공하는 조작부; 및 현재 진행중인 동작 상태를 표시하는 상태표시부;를 포함한다.

상기 신호처리부는, 특정 구간에서의 이동거리를 상기 특정 구간의 이동에 걸린 시간 동안 측정한 보폭 값의 합을 2배하여 계산한다.

상기 신호처리부는, 상기 특정 구간에서의 이동거리를 상기 이동에 걸린 시간으로 나누어 이동 속도를 계산한다.

상기 신호처리부는, MET(metabolic equivalent; 대사당량) 방식으로 소모 열 량을 산출한다.

상기 저장및전송부는 운동 관리 프로그램에서 일/주/월 단위의 운동 추이 분석을 할 수 있도록 상기 저장한 결과값을 PC로 전송한다.

상기 제1송신기 및 제1수신기는 각각의 기능만을 수행하는 개별 장치로 제작되는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템.

또한, 상기 보폭 측정 장치는, 상기 제1송신기와 반대 위치에서 상기 제1수신기와 일체로 구비되어, 걸음을 감지하고, 상기 감지한 걸음에 대응하여 초음파 신호를 발생하여 전파 신호와 함께 송신하는 제2송신기; 및 상기 제1수신기와 반대 위치에서 상기 제1송신기와 일체로 구비되어, 상기 제2송신기로부터 상기 초음파 신호 및 전파 신호를 감지하여 보폭 값을 측정하고, 상기 측정한 보폭 값을 기반으로 이동거리, 이동속도 및 소모열량을 계산하여 결과값을 산출하는 제2수신기;를 더 포함한다.

상기 제1수신기 및 상기 제2수신기는, 특정 구간에서의 이동거리를 상기 특정 구간의 이동에 걸린 시간 동안 측정한 매 걸음에 해당하는 보폭 값을 합하여 계산한다.

상기 제1수신기 및 상기 제2수신기는, 상기 이동 거리를 상기 이동에 걸린 시간으로 나누어 이동 속도를 계산한다.

본 발명에 따르면, 일상 생활 중이나 운동 중에 사용자로 하여금 이동 속도, 이동 거리 및 소모 열량 등의 결과값을 알 수 있게 하고, 목표치를 설정하여 일정한 양의 운동을 할 수 있게 하거나, 결과값을 PC등으로 전송받아 일/주/월 단위의 분석을 통해 운동 경향의 분석도 가능하게 함으로써 체계적이고 효율적인 운동 관리 및 건강 관리를 가능케 하는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 형태에 따른 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템의 사시도이다. 여기서 예시하는 본 발명의 일실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1에 도시된 보폭 측정 시스템의 송신기(11) 및 수신기(12)는 신발에 착용되는 형태이나, 발목에 착용하는 형태로도 제작이 가능하며, 또는 신발에 내장된 일체형의 형태 등 보폭을 측정할 수 있는 여러 가지 형태로 구현이 가능하다.

그리고 양쪽 발 또는 신발에 착용하거나 양쪽 신발에 내장되는 형태로 각각이 송/수신기 역할을 모두 하여 매 걸음의 보폭을 측정함으로써 그 결과를 낼 수도 있다.

또는 도 1과 같이 송신기(11) 및 수신기(12) 각각의 기능만을 수행하도록 개별 제작하여, 송신기(11) 측 발이 내딛어질 경우의 초음파 신호(14) 및 전파 신호(15)를 수신기(12)가 수신하여, 보폭을 측정하고, 그 결과에 2배를 하여 전체 이동거리를 추정할 수도 있다. 그리고 수신기(12)는 측정한 이동거리를 디스플레이장치(13)로 무선(16) 송신하여 사용자에게 보여지도록 한다.

여기서 송/수신기가 도 1에 도시된 본 발명의 일실시 형태와 같이 단일 기능만 할 경우 시스템의 사이즈가 더 작아지며, 배터리 수명도 길어지는 장점이 있다.

도 2는 도 1에 나타낸 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템의 상세 구성을 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 보폭 측정 시스템은 크게 송신기(11), 수신기(12) 및 디스플레이장치(13)로 구성된다.

송신기(11)는 감지된 걸음에 대응하는 초음파 신호(15) 및 기준시간을 설정하기 위한 전파신호(RF)(14)를 수신기(12)로 전송하고, 수신기(12)는 수신한 초음파 신호(15) 및 전파신호(14)를 통해 보폭 값을 측정하고, 측정한 보폭 값으로부터 이동거리, 이동속도 및 소모 열량등의 결과값을 산출하여 무선신호(16)를 통해 디스플레이장치(13)로 전송한다.

이러한 송신기(11), 수신기(12) 및 디스플레이장치(13)에 대해 구체적으로 설명한다.

먼저, 송신기(11)는 압전 소자 또는 가속도 센서(미도시)를 이용해 사용자의 이동에 따른 걸음을 감지하는 걸음감지부(111), 전파 신호(14) 및 감지된 걸음에 대응하여 초음파 신호(15)를 발생하고, 발생한 초음파 신호(15)를 신호발신부(113)로 전달하여 적시에 내보내도록 제어하는 제어부(112), 초음파 신호(15)를 출력함과 동시에 전파 신호(14)를 수신기(12)로 송신하는 신호발신부(113)를 포함하며, 제어부(112)는 걸음감지부(111)에서 걸음을 감지할 때마다 초음파 신호(15)를 발생하여 신호발신부(113)에서 내보내도록 제어한다.

수신기(12)는 걸음에 대응하는 초음파 신호(15) 및 기준시간의 설정을 위해 송신되는 전파신호(14)를 감지하는 신호감지부(121), 감지된 신호들(14, 15)을 이용해 보폭 값을 측정하고, 이를 이용해 결과값을 산출하는 신호처리부(122), 산출된 결과값을 저장하거나 전송(예를 들면, 무선전송, PC 전송)하는 저장및전송부(123), 현재 처리하는 작업의 상태를 표시하는 상태표시부(124), 그리고 각부의 기능 선택 및 설정을 위한 입력을 가능하게 하는 조작부(125)를 포함한다.

더욱 상세하게, 신호처리부(122)는 송신기(11)로부터 전파 신호(14)를 수신한 시간을 기준시간으로 설정한다. 왜냐하면, 전파 신호(14)의 속도는 빛의 속도와 동일하기 때문에 지연시간 없이 송신과 동시에 수신되기 때문이다. 따라서 송신 기(11)에서 초음파 신호(15)와 동시에 전파 신호(14)를 송신하면 수신기(11)에는 초음파 신호(15)가 전파 신호(14)보다 늦게 수신된다.

그런 다음, 신호처리부(122)는 송신기(11)로부터 수신되는 초음파 신호(15)의 지연 시간을 상기 기준 시간으로부터 계산하고, 그 계산한 값으로부터 보폭 값을 측정한다. 그런 다음, 신호처리부(122)는 측정된 보폭 값을 이용해 이동거리, 이동 속도 및 소모 열량 등의 결과값을 산출한다. 상기 보폭 값은 지연시간과 초음파의 속도의 곱으로 구한다. 초음파의 속도는 음파의 속도와 동일하다.

계속해서, 신호처리부(122)에서의 이동거리, 이동속도 및 소모 열량 등의 결과값 산출에 대해 구체적으로 설명한다.

먼저, 본 발명은 도 1과 같이 송신기(11)와 수신기(12)를 따로 구비하여 착용하므로, 이동 거리는 송신기(11)측이 내딛는 경우만 검출하여 측정된 보폭 값을 합하고, 이를 2배하여 산출된다. 즉, 특정 구간에서의 이동 거리를 계산할 경우, 이동에 걸린 시간 동안 측정한 보폭 값의 합을 2배하여 이동 거리를 구한다.

그리고 이동 속도는 평균 속도와 동일하므로, "평균 속도 = 이동 거리 ÷ 이동 시간" 으로 구한다. 이때 조작부(125)에서 몇 걸음마다 속도를 측정하도록 설정되어 있다면, 이동 거리는 걸음수에 해당하는 보폭의 합이 되며, 이동 시간은 그 걸음이 이루어진 총 시간이 된다. 또 몇 초마다 속도를 측정하도록 설정되어 있다면, 그 시간 내에 이루어진 걸음수에 해당하는 보폭의 합이 이동 거리가 되고, 설정된 시간이 이동 시간이 된다.

그리고 소모 열량의 산출은 MET(metabolic equivalent; 대사당량) 방식으로 산출하게 되는데, 이동 형태(걷기, 뛰기)와 이동 속도, 총 이동 시간을 알면 그에 해당하는 MET 값을 산출할 수 있다.

다음으로, 저장및전송부(123)에서는 산출한 결과값을 저장하고, 또한 저장된 결과값들을 나중에 PC 등으로 전송한다. 이처럼 전송된 결과값들은 운동 관리 프로그램에서 그 값을 일/주/월 단위로 분석하여 운동 추이를 볼 수 있게 하여 체계적인 운동 관리에 이용된다.

그리고 조작부(125)는 이동 속도를 구하기 위한 이동 시간을 설정하고, 또한, 신호처리부(122)에서 계산된 결과값을 디스플레이장치(13)로 전송하는 전송 빈도를 설정하며, 상기 계산된 결과값을 디스플레이부(13)로 전송할 것인지 아닌지, 결과값을 저장할 것인지 아닌지도 설정할 수 있다.

그리고 상태표시부(124)는 현재 수신부(12)의 전원이 들어왔는지, 정상적으로 동작하고 있는지, 산출한 결과값을 저장하고 있는지, 디스플레이장치(13)로 산출한 결과값을 전송 중인지 등의 전반적인 상태를 표시한다.

그리고 디스플레이장치(13)는 손목 착용형, 허리 착용형, 목걸이형 등의 여러 형태가 존재할 수 있으며 도 1에서 손목 착용형과 목걸이형의 예시를 보여준다. 또한, 운동 중에 이동거리와 이동 속도, 소모 열량 등의 목표치가 사용자에 의해 설정될 수 있어 계획적인 운동을 할 수 있도록 해준다.

이처럼 송/수신기 각각을 단일 기능만을 수행하도록 제작함으로써 송/수신기의 사이즈를 작게 만들 수 있으며, 배터리 수명도 오래가게 할 수 있다. 그러나, 정확한 결과 계산을 위해서는 송/수신기의 기능을 모두 수행하도록 하나로 제작할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 다른 일실시 형태에 따른 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 보폭 측정 시스템은 송신기 및 수신기의 역할을 모두 수행하는 제1 및 제2송수신기(1, 2)를 각각 양쪽 발 또는 신발에 착용하거나 양쪽 신발에 내장된다.

제1송수신기(1)는 제1송신기(11)와 제2수신기(21)를 포함하고, 제2송수신기(2)는 제1수신기(12)와 제2송신기(22)를 포함한다. 제1송신기(11)가 전파신호 및 초음파 신호를 출력하면, 제1수신기(12)가 이를 수신하여 보폭 값을 측정하고, 상기 보폭 값으로부터 이동거리, 이동속도 및 소모열량 등의 결과값을 산출한다.

제2송신기(22)가 전파 신호 및 초음파 신호를 출력하면, 제2수신기(21)가 이를 수신하여 보폭 값을 측정하고, 상기 보폭 값으로부터 이동거리, 이동속도 및 소모열량 등의 결과값을 산출한다. 여기서, 제2송신기(22) 및 제2수신기(21)의 세부 동작은 제1송신기(11)와 제1수신기(12)와 유사하므로 구체적인 설명은 생략한다.

그리고 제1 및 제2송수신기(1, 2)가 각각 양 발에 착용되고, 각각 송수신이 가능하여 양 발의 걸음을 감지하므로, 제1수신기(12) 및 제2수신기(21)는 이동거리를 매 걸음의 보폭 값을 합하여 구한다.

그리고 이동속도는 설정된 걸음 수만큼의 보폭 값의 합으로 구한 이동거리를 설정된 걸음 수만큼의 이동에 걸린 시간으로 나누어 구하거나, 걸음수가 아닌 시간 으로 설정되었을 경우에는, 설정된 시간만큼 이루어진 걸음수에 해당하는 보폭 값의 합으로 구한 이동 거리를 설정된 시간으로 나누어 구한다.

도 4은 본 발명의 바람직한 일실시 형태에 따른 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템의 보폭 측정 및 결과값 산출 과정을 나타낸 흐름도이다.

이제부터 사용자가 본 발명에 따른 보폭 측정 시스템을 양 발 또는 신발에 착용하고서 일상 생활이나 운동을 할 경우, 보폭 측정 시스템에서는 사용자의 보폭 값을 측정하고, 그 측정된 보폭 값으로부터 이동거리, 이동속도 및 소모열량 등을 계산하여 그 결과값을 알려주는 일련의 과정을 도 4를 참조하여 설명한다.

먼저 사용자는 보폭 측정 시스템의 송신기(11)와 수신기(12)를 각각 양쪽 발 또는 신발에 착용한다. 사용자가 걷거나 뛰기 위하여 송신기(11)가 착용된 발을 내딛기 시작하면, 그 걸음을 걸음감지부(111)에서 압전 소자 또는 가속도 센서(미도시)를 이용하여 검출한다(S410).

송신기(11)에서는 지연시간이 거의 없는 전파 신호(14)를 전송하는 동시에 검출한 걸음에 대응하여 초음파 신호(15)를 신호발신부(113)를 통해 송신하는데, 초음파 신호(15)는 전파 신호(14)와는 달리 공기 중을 이동할 경우 지연시간이 발생하게 되며, 이는 음파의 이동속도와 동일하다.

따라서 수신기(12)에서는 송신기(11)에서 송신한 전파 신호(14)와 초음파 신호(15)를 신호감지부(121)에서 검출한다.

이때, 신호처리부(122)에서는 걸음이 발생하였다는 기준을 설정하기 위한 기 준시간이 필요하므로 상기 전파 신호(14)를 수신한 시간을 기준시간으로 설정한다(S411). 그런 다음, 검출한 초음파 신호(15)의 지연 시간을 기준 시간으로부터 계산하고(S412), 계산한 값으로부터 보폭 값을 측정한다(S413).

그런 다음, 측정된 보폭 값을 이용해 신호 처리부(122)에서는 이동거리, 이동 속도 및 소모 열량 등의 결과값을 산출하며(S414), 이 결과값은 저장 및 전송부(123)를 통해 저장되거나 디스플레이장치(13)로 전송된다(S415).

위 과정에서 걸음은 항상 송신기(11)측이 내딛는 경우의 걸음만을 검출하여 보폭을 측정한다. 따라서 이동거리는 보폭 값의 합을 2배하여 계산된다. 또 이동 속도는 몇 걸음 또는 몇 초간의 평균 속도와 같이 계산된다.

이처럼 이동거리, 이동속도 및 소모열량 등의 계산된 결과는 디스플레이장치(13)로 무선 신호(16)를 통해 전송되는데 이 전송 빈도는 조작부(125)에서 설정이 가능하다. 예를 들어, 매 걸음마다, 또는 몇 걸음이나 몇 초 등의 일정 조건을 주기로 설정할 수 있다.

다음으로 본 발명에 따른 보폭 측정 시스템에서 걸을 때 및 뛸 때의 보폭 값의 측정을 위한 모델에 대하여 설명한다.

먼저, 본 발명의 보폭 측정 시스템에서 사용자가 걸을 때, 측정하는 보폭 값은 양 발 사이의 거리가 된다. 즉, 양 발 사이의 거리를 빗변으로 하는 직각 삼각형을 그려보았을 때, 측정 거리는 삼각형의 빗변이 되며, 실제 이동거리는 직각삼각형의 높이가 된다. 이때, 직각 삼각형의 밑변에 해당하는 거리를 사용자로 하여 금 측정하게 하여 오차를 보정할 수 있도록 하는 기능을 지원할 수 있다.

다음으로, 사용자가 뛸 경우에는, 걸을 때와는 달리 양 발이 모두 지면에서 떨어지며, 지면에서 모두 떨어져 공중에 떠서 이동하는 거리도 포함하게 된다. 따라서 뛸 때의 거리는 ‘양 발 사이의 거리 + 공중에서 이동한 거리’가 된다.

이때 양 발 사이의 거리는 걸을 때와는 달리 직육면체로 모델링하며, 양 발이 직육면체의 가장 먼 두 꼭지점이 된다.

따라서 이동거리는 직육면체 밑면의 높이에 해당하며, 밑면의 가로 길이와 직육면체의 높이 값을 입력받고, 측정한 양 발 사이의 거리를 이용하면 뛸 때의 보폭을 측정할 수 있다.

그리고 공중에서 이동한 거리를 포함하는 뛸 때 전체의 보폭을 보정된 보폭이라고 하면, (보정된 보폭) = (측정된 보폭) / (1-r) 이 된다. 이때 r = (두 발이 지면에서 떨어져 있는 시간) / (한 걸음 시간) 이 되고, 0 ≤ r <1 이 된다.

그리고 걸음과 뜀의 구분은 송/수신기에 있는 두 감지부(111, 121)에 의해 이뤄진다. 두 감지부(111, 121)는 각각의 발이 바닥에서 떨어졌는지, 닿았는지를 감지할 수 있는데, 어느 한 발이 바닥에 닿아있는지 아니면 두발이 다 바닥에서 떨어졌는지를 분석하면 걸음과 뜀의 구분이 가능해진다. 이를 이용하여 측정하고자 하는 보폭을 달리 계산할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치 환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 형태에 따른 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템의 사시도,

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시 형태에 따른 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템의 상세 구성도,

도 3은 본 발명의 바람직한 다른 일실시 형태에 따른 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템의 상세 구성도, 그리고,

도 4는 본 발명의 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템에 있어서 보폭 측정 과정을 나타낸 흐름도이다.

Claims

걸음을 감지하고, 상기 감지한 걸음에 대응하여 초음파 신호를 발생하여 전파 신호와 함께 송신하는 제1송신기; 및

상기 제1송신기로부터 상기 초음파 신호 및 전파 신호를 감지하여 보폭 값을 측정하고, 상기 측정한 보폭 값을 기반으로 이동거리, 이동속도 및 소모열량을 계산하여 결과값을 산출하는 제1수신기;

를 포함하는 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제1수신기로부터 상기 결과값을 무선신호를 통해 수신받아 사용자에게 상기 결과값을 제공하고, 저장하는 디스플레이장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템.
제2항에 있어서,

상기 디스플레이장치는 손목 착용형, 허리 착용형 및 목걸이형의 형태 중 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제1송신기 및 제1수신기는 신발에 삽입되는 형태 또는 신발 또는 발에 착용 가능한 형태 중 하나이며, 상기 제1송신기 및 제1수신기가 신발 또는 발에 착용 가능한 형태이면, 신발 또는 발에 착용가능하게 하는 착용부를 각각 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템의 송신 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1송신기는,

압전 소자 또는 가속도 센서를 이용하여 걸음을 감지하는 걸음 감지부;

상기 감지된 걸음에 대응하여 초음파 신호 및 전파 신호를 발생하는 제어부; 및

상기 초음파 신호 및 전파 신호를 상기 제어부로부터 입력받아 출력하는 신호발신부;

를 포함하는 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템.
제5항에 있어서, 상기 제1수신기는,

상기 전파 신호 및 초음파 신호를 감지하여 걸음을 검출하는 신호감지부;

상기 전파 신호가 수신된 시간을 기준시간으로 설정하고, 상기 기준시간으로 부터 상기 초음파 신호의 지연시간을 계산하여 보폭 값을 측정하고, 상기 보폭 값으로부터 이동거리, 이동속도 및 소모열량을 계산하여 결과값을 산출하는 신호처리부;

상기 결과값을 저장하거나 전송하는 저장및전송부;

상기 신호감지부, 신호처리부 및 저장및전송부의 기능 선택 및 설정을 위한 입력수단을 제공하는 조작부; 및

현재 진행중인 동작 상태를 표시하는 상태표시부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템.
제6항에 있어서, 상기 신호처리부는,

특정 구간에서의 이동거리를 상기 특정 구간의 이동에 걸린 시간 동안 측정한 보폭 값의 합을 2배하여 계산하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템.
제6항에 있어서, 상기 신호처리부는,

상기 특정 구간에서의 이동거리를 상기 이동에 걸린 시간으로 나누어 이동 속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템.
제6항에 있어서, 상기 신호처리부는,

MET(metabolic equivalent; 대사당량) 방식으로 소모 열량을 산출하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템.
제6항에 있어서, 상기 저장및전송부는

운동 관리 프로그램에서 일/주/월 단위의 운동 추이 분석을 할 수 있도록 상기 저장한 결과값을 PC로 전송하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제1송신기 및 제1수신기는 각각의 기능만을 수행하는 개별 장치로 제작되는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제1송신기와 반대 위치에서 상기 제1수신기와 일체로 구비되어, 걸음을 감지하고, 상기 감지한 걸음에 대응하여 초음파 신호를 발생하여 전파 신호와 함께 송신하는 제2송신기; 및

상기 제1수신기와 반대 위치에서 상기 제1송신기와 일체로 구비되어, 상기 제2송신기로부터 상기 초음파 신호 및 전파 신호를 감지하여 보폭 값을 측정하고, 상기 측정한 보폭 값을 기반으로 이동거리, 이동속도 및 소모열량을 계산하여 결과값을 산출하는 제2수신기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템.
제12항에 있어서, 상기 제1수신기 및 상기 제2수신기는

특정 구간에서의 이동거리를 상기 특정 구간의 이동에 걸린 시간 동안 측정한 매 걸음에 해당하는 보폭 값을 합하여 계산하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템.
제13항에 있어서, 상기 제1수신기 및 상기 제2수신기는,

상기 이동 거리를 상기 이동에 걸린 시간으로 나누어 이동 속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 보폭 측정 시스템.