KR20100055886A - Measuring system and the method of train ride comfort using bioelectrical signals - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 생체신호를 이용한 열차 승차감 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 열차가 틸팅시에 인체에서 반응하는 다양한 종류의 생체신호를 측정하고 이를 분석함으로서 틸팅 열차의 승차감 평가를 위한 데이터로 활용할 수 있게 하는 생체신호를 이용한 열차 승차감 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a train ride comfort measurement system and method using a bio-signal, and more particularly, data for evaluating ride comfort of a tilting train by measuring and analyzing various types of bio signals that the human body reacts to when the train is tilted. The present invention relates to a train ride comfort measurement system and method using a biosignal.
일반적으로 대중교통수단으로 이용되는 열차는 그 운행 속도 및 여객 수송의 품질에 대해 최종적으로 평가한다는 점을 감안할 때 승차감을 일정한 수준 이상 향상시키는 것이 필수적이다. In general, it is essential to improve ride comfort by a certain level in view of the final evaluation of the speed of operation and the quality of passenger transportation.
이때, 열차에 탑승하는 경우 느끼게 되는 승차감은 인간이 감정으로 느낄 수 있는 진동, 소음, 온도, 습도, 조도, 개인 공간, 좌석 질감, 천장 높이, 전망, 통풍 등과 같은 다양한 요소들이 복합적으로 결합되어 나타나지만, 이러한 제반 요소들을 모두 고려하여 정량적으로 열차의 승차감을 평가 하는 것은 사실상 불가능하 다.In this case, the riding comfort that is felt when boarding a train is a combination of various factors such as vibration, noise, temperature, humidity, illumination, personal space, seat texture, ceiling height, view, ventilation, etc. However, it is virtually impossible to quantitatively evaluate the ride quality of a train considering all these factors.
따라서, 열차의 승차감을 측정하기 위한 일반적인 방법으로 열차에서 측정된 진동가속도를 인간의 등가 감응량으로 정량화시켜 평가하는 방법을 사용하고 있다.Therefore, as a general method for measuring the riding comfort of a train, a method of quantifying and evaluating the vibration acceleration measured in the train by the human equivalent response is used.
이때, 철도분야의 승차감 평가는 ISO, UIC, CEN 등의 규격에 규정되어 있으며, 이들은 통계적인 방법과 실효값으로 철도 차량의 승차감을 평가 하고 있고, 또한 이들 규격외에 유럽에서 오랜 기간 동안 사용해온 스펄링(Sperling)이 제안한 “승차감지수”가 철도 차량의 승차감 평가에 사용되어 왔다. At this time, the evaluation of ride comfort in the railway sector is defined in the standards of ISO, UIC, CEN, etc., and they are evaluating the ride comfort of railway cars by statistical methods and effective values. Perling's proposed “Ride Index” has been used to evaluate the ride quality of rail cars.
그러나 이상의 승차감 평가 방법들은 아직까지 곡선부 승차감을 제시한 규격은 전무(全無)한 상태일 뿐만 아니라 인체를 기준 모델로 한 방법이 아닌 열차내의 환경적인 요소들을 가지고 정량적으로 판단함으로 인해 열차의 운전자나 승객이 느끼게 되는 승차감과는 상당한 차이가 있으며, 따라서 열차의 승차감을 평가시에 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.However, the above-mentioned methods of evaluating ride comfort have not yet been fully specified in the curve part ride comfort, and the driver of the train is quantitatively judged based on the environmental factors in the train, not based on the human model. However, there is a significant difference from the ride comfort that passengers feel, and thus there is a problem that the reliability is degraded when evaluating the ride comfort of the train.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 열차의 승차감 평가기술을 개발하기 위하여 인체공학적 모델링을 수행하고 이를 통하여 인체로 부터 얻을 수 있는 생체신호를 이용하여 틸팅 열차의 승차감을 평가할 수 있는 생체신호를 이용한 열차 승차감 측정 시스템 및 그와 같은 측정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention is to solve this problem, the present invention is to perform the ergonomic modeling to develop the ride comfort evaluation technology of the train and to evaluate the ride comfort of the tilting train using the bio-signal obtained from the human body through this It is an object of the present invention to provide a train ride comfort measurement system using such a biosignal and a measurement method.
특히, 본 발명은 이와 같은 생체신호를 컴퓨터 시뮬레이션과 실험적 분석을 통해 승차감을 평가하여 그 평가 결과를 열차의 승차감 향상을 위해 적용할 수 있도록 하는 생체신호를 이용한 열차 승차감 측정 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In particular, the present invention provides a train ride comfort measurement system and method using a bio-signal to evaluate the ride comfort through the computer simulation and experimental analysis to apply the evaluation results to improve the ride comfort of the train. There is a purpose.
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은; The present invention to achieve this object;
열차에 탑승중인 측정대상자의 생체신호를 측정하는 생체신호측정수단과; 상기 생체신호측정수단으로부터 생체신호를 수집하여 승차감 평가를 위해 분석하는 데이터처리수단;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 생체신호를 이용한 열차 승차감 측정 시스템을 제공한다.Biosignal measuring means for measuring a biosignal of a measurement subject aboard a train; It provides a train ride comfort measurement system using a bio-signal, characterized in that consisting of; data processing means for collecting the bio-signal from the bio-signal measuring means for analyzing for a ride comfort evaluation.
이때, 상기 생체신호측정수단은; 상기 측정대상자의 생체신호를 측정하는 생체신호측정부와, 상기 생체신호측정부를 통해 측정된 아날로그 생체신호를 디지털 생체신호로 변환하는 A/D변환부와, 상기 디지털 생체신호를 상기 데이터처리수단로 송신하는 신호송신부와, 상기 생체신호측정부를 감시하며 상기 신호송신부로 디지털 생체신호의 송신을 제어하는 제1제어부로 구성되는 것을 특징으로 한다.At this time, the biological signal measuring means; A biosignal measuring unit for measuring a biosignal of the measurement target, an A / D converter converting an analog biosignal measured through the biosignal measuring unit into a digital biosignal, and converting the digital biosignal into the data processing means And a first controller which monitors the signal transmitter and transmits the digital signal to the signal transmitter.
특히, 상기 생체신호측정부는 ECG(심전도)를 측정하기 위한 제1전극과, GSR(피부전기반응)을 측정하기 위한 제2전극과, EMG(근전도)를 측정하기 위한 제3전극으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In particular, the biosignal measuring unit includes a first electrode for measuring ECG, a second electrode for measuring GSR, and a third electrode for measuring EMG. It is done.
한편, 상기 데이터처리수단은; 상기 생체신호측정수단을 통해 송신되는 디지털 생체신호를 수신하는 신호수신부와, 상기 신호수신부를 통해 수신되는 디지털 생체신호와 상기 디지털 생체신호를 분석하는 분석프로그램이 저장되는 메모리부와, 열차의 승차감을 평가하기 위해 상기 신호수신부를 통해 수신되는 디지털 생체신호를 분석하는 제2제어부와, 상기 제2제어부를 통해 분석된 디지털 생체신호의 분석데이터를 디스플레이하는 디스플레이부로 구성되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the data processing means; A signal receiving unit for receiving a digital biosignal transmitted through the biosignal measuring means, a memory unit for storing a digital biosignal received through the signal receiving unit and an analysis program for analyzing the digital biosignal, and a ride comfort of a train And a second controller configured to analyze the digital biosignal received through the signal receiver, and a display unit configured to display analysis data of the digital biosignal analyzed through the second controller.
이때, 상기 디지털 생체신호를 분석하기 위한 조건 입력을 위해 키입력부가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.In this case, a key input unit may be further included to input a condition for analyzing the digital biosignal.
또한, 상기 데이터처리수단은 PC 또는 노트북인 것을 특징으로 한다.In addition, the data processing means is characterized in that the PC or notebook.
그리고, 상기 생체신호측정수단은 상기 생체신호를 송신하는 신호송신부가 구비되고, 상기 데이터처리수단은 상기 신호송신부에서 전송되는 생체신호를 수신하는 신호수신부가 구비되되, 상기 신호송신부와 신호수신부는 원거리 무선통신이 가능한 송수신모듈로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the biological signal measuring means is provided with a signal transmitter for transmitting the biological signal, the data processing means is provided with a signal receiver for receiving the biological signal transmitted from the signal transmitter, the signal transmitter and the signal receiver is remote Characterized in that consisting of a transmission and reception module capable of wireless communication.
또한, 본 발명은; 열차의 내부에 탑승중인 측정대상자의 생체신호인 ECG(심전도), GSR(피부전기반응), EMG(근전도)를 생체신호측정수단을 통해 측정하는 제1단계; 상기 생체신호측정수단에서 측정된 ECG(심전도), GSR(피부전기반응), EMG(근전도) 데이터를 전송받고 시간에 따라 분석하여 인체 신경계의 변화 정도와 각성 정도 및 근피로도 평가를 위해 분석하는 제2단계; 상기 분석된 데이터를 디스플레이하는 제3단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 생체신호를 이용한 열차 승차감 측정 방법을 제공한다.The present invention also provides A first step of measuring ECG (electrocardiogram), GSR (skin electrical response), and EMG (electromyogram) which are the bio signals of the measurement subject in the train through the bio signal measuring means; ECG (Ecg), GSR (Skin Electric Response), EMG (EMG) data measured by the bio-signal measuring means are received and analyzed over time to analyze the degree of change of the nervous system of the human body and the degree of arousal and
본 발명에 따르면 열차의 승차감 평가기술을 개발하기 위하여 인체공학적 모델링을 수행하고 이를 통하여 인체로부터 ECG(심전도), GSR(피부전기반응), EMG(근전도) 등과 같은 생체신호를 검출하여 컴퓨터 시뮬레이션과 실험적 분석을 통해 보다 정확하게 열차의 승차감을 평가할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, in order to develop a technology for evaluating ride comfort of a train, ergonomic modeling is performed, and biosignals such as ECG (electrocardiogram), GSR (skin electrical response), and EMG (EMG) are detected from the human body, thereby performing computer simulation and experimental results. Through analysis, it is possible to evaluate the riding comfort of the train more accurately.
또한, 이와 같은 인체의 생체신호를 이용하여 틸팅 열차의 승차감을 평가하게 됨에 따라 열차의 승차감 향상을 위한 신뢰성을 가지는 자료로 활용할 수 있는 효과도 있다.In addition, as the ride comfort of the tilting train is evaluated using the bio signals of the human body, there is an effect that can be utilized as a material having reliability for improving the ride comfort of the train.
이하, 본 발명에 따른 생체신호를 이용한 열차 승차감 측정 시스템 및 방법을 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이 해할 수 있을 것이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a train ride comfort measurement system and method using a bio-signal according to the present invention will be able to understand the characteristics by the embodiment described in detail.
이때, 도 1은 본 발명에 따른 생체신호를 이용한 열차 승차감 측정 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 ECG의 평균 RR간격표이고, 도 3은 본 발명에 따른 ECG의 평균 RR간격을 도시한 그래프이고, 도 4는 본 발명에 따른 GSR의 이벤트 갯수 및 총 면적표이고, 도 5는 본 발명에 따른 GSR의 이벤트 갯수 및 총 면적을 도시한 그래프이고, 도 6은 본 발명에 따른 EMG의 Zero Crossing 갯수 및 크기표이고, 도 7은 본 발명에 따른 EMG의 Zero Crossing 갯수 그래프이고, 도 8은 본 발명에 따른 EMG의 크기 그래프이다.At this time, Figure 1 is a block diagram of a train ride comfort measurement system using a bio-signal according to the present invention, Figure 2 is an average RR interval of the ECG according to the present invention, Figure 3 is the average RR interval of the ECG according to the
먼저, 도 1에 의하면 본 발명에 따른 생체신호를 이용한 열차 승차감 측정 시스템은 측정대상자를 통하여 생체신호를 측정 후 틸팅열차의 상황과 관련하여 연관성을 알아본 후 생체 파라미터를 통하여 승차감을 평가한다. First, according to FIG. 1, a train ride comfort measurement system using a biosignal according to the present invention evaluates a ride comfort through a biometric parameter after determining a correlation with a situation of a tilting train after measuring a biosignal through a measurement target.
이와 같은 본 발명에 따른 생체신호를 이용한 열차 승차감 측정 시스템은 측정대상자의 생체신호를 측정하는 생체신호측정수단(100)과, 상기 생체신호측정수단으로 부터 생체신호를 수집하여 승차감 평가를 위한 데이터로 변환하는 데이터처리수단(200)으로 구성된다.Such a train ride comfort measurement system using a bio-signal according to the present invention collects a bio-signal from the bio-signal measuring means 100 and the bio-signal measuring means to measure the bio-signal of the measurement object as data for the ride comfort evaluation. It consists of data processing means 200 for conversion.
상기 생체신호측정수단(100)은 측정대상자의 생체신호를 측정하는 생체신호측정부(110)와, 상기 생체신호측정부(110)를 통해 측정된 아날로그 생체신호를 디지털 생체신호로 변환하는 A/D변환부(120)와, 상기 디지털 생체신호를 상기 데이터처리수단(200)로 송신하는 신호송신부(130)와, 상기 생체신호측정부(110)를 감시하 며 상기 신호송신부(130)로 디지털 생체신호의 송신을 제어하는 제1제어부(140)로 구성된다.The bio-signal measuring means 100 includes a
한편, 상기 데이터처리수단(200)은 상기 생체신호측정수단(100)의 신호송신부(130)를 통해 송신되는 디지털 생체신호를 수신하는 신호수신부(210)와, 상기 신호수신부(210)를 통해 수신되는 디지털 생체신호와 상기 디지털 생체신호를 분석하는 분석프로그램이 저장되는 메모리부(220)와, 열차의 승차감을 평가하기 위해 상기 신호수신부(210)를 통해 수신되는 디지털 생체신호를 분석하는 제2제어부(230)와, 상기 제2제어부(230)를 통해 분석된 디지털 생체신호의 분석데이터를 디스플레이하는 디스플레이부(240)와, 상기 디지털 생체신호를 분석하기 위한 조건 입력을 위한 키입력부(250)로 구성된다.On the other hand, the data processing means 200 is received through the
이때, 상기 데이터처리수단(200)은 PC 또는 노트북 등이 사용될 수 있음은 당연하다.At this time, it is obvious that the data processing means 200 may be used as a PC or a notebook.
그리고, 상기 신호송신부(130)와 신호수신부(210)는 원거리 무선통신이 가능한 공지(公知)의 송수신모듈로 구성되어 열차의 내부에는 생체신호측정수단(100)을 설치 운영하고, 원격지의 관제센터에는 데이터처리수단(200)을 설치 운영함이 바람직하다.In addition, the
한편, 상기 생체신호측정수단(100)은 측정대상자의 생체신호를 측정하게 되는데, 이와 같은 인체에서 측정가능하며 열차승차감을 측정하는 인자로 사용할 수 있는 생체신호는 ECG(심전도: Electrocardiogram), GSR(피부전기반응: Galvanic Skin Resistance), EMG(근전도: Electromyogram) 등이 있다. On the other hand, the bio-signal measuring means 100 is to measure the bio-signal of the subject, which can be measured in the human body and can be used as a factor for measuring the train ride comfort ECG (electrocardiogram: Electrocardiogram), GSR ( Skin electrical response: Galvanic Skin Resistance) and EMG (Electomyogram).
먼저, 상기 ECG(심전도: Electrocardiogram)는 심장 혹은 심근(心筋: 심장을 구성하고 있는 근육조직)의 수축에 따라 발생하는 미세한 전기적 변화를 곡선으로 기록한 것으로 인체의 심장 박동수는 신경계로부터의 교감, 및 부교감의 길항작용을 바탕으로 조절되며 따라서 ECG상의 RR간격을 측정하는 것은 승차감에 있어서 인체의 흥분 상태를 알 수 있는 중요한 요인이 된다. First, the electrocardiogram (ECG) is a curve recording the minute electrical changes generated by the contraction of the heart or the myocardium (heart tissue: muscle tissue constituting the heart). The heart rate of the human body is sympathetic, and parasympathetic from the nervous system. It is regulated based on the antagonism of, so measuring the RR interval on the ECG is an important factor in knowing the excited state of the human body in riding comfort.
다음으로, 상기 GSR(피부전기반응: Galvanic Skin Resistance)은 활동적인 GSR에 대한 측정된 저항을 갖고 신체를 통과 시키는 것과 수동적인 GSR에 대해 몸 자체에서 측정된 신체에 의해 생성시키는 것 2가지가 있으며, GSR을 통한 인체의 각성 정도는 일정 구간의 이벤트수와 면적(peak까지의 삼각형의 면적)의 합을 통하여 각성 정도를 판별할 수 있는 중요한 요인이 된다. Next, there are two kinds of GSR (Galvanic Skin Resistance), which are passed by the body with measured resistance to active GSR and generated by the body itself by passive GSR. In addition, the degree of awakening of the human body through GSR becomes an important factor to determine the degree of awakening through the sum of the number of events in a certain section and the area (area of triangle to peak).
또한, 상기 EMG(근전도: Electromyogram)는 표면 근전도로, 한근육을 구성하는 많은 운동단위(Motor Unit)들의 활동전위(MUAPs)들을 합한 결과이다. 상기 EMG를 이용하여 근육의 피로도를 측정하기 위해서는 일반적으로 진폭이 증대되며, 주기가 연장된다. 이 경우 주파수적 측면에서 본다면 기존의 정상상태 보다 저주파성이 증가하게 된다. 이는 시계열적 측면에서 zero crossing 횟수와 평균 신호 크기를 통하여 분석할 수 있다. In addition, the EMG (Electromyogram) is a surface EMG, which is the result of the sum of the action potentials (MUAPs) of many motor units constituting a muscle. In order to measure muscle fatigue using the EMG, the amplitude is generally increased and the period is extended. In this case, in terms of frequency, low frequency is increased from the conventional steady state. This can be analyzed in terms of time series through the number of zero crossings and the average signal size.
이와 같은 생체신호인 ECG(심전도), GSR(피부전기반응), EMG(근전도)는 생체신호측정수단(100)의 생체신호측정부(110)를 통해 측정되는데, 이를 위해 상기 생체신호측정부(110)는 ECG(심전도)를 측정하기 위한 제1전극(112)과, GSR(피부전기 반응)을 측정하기 위한 제2전극(114)과, EMG(근전도)를 측정하기 위한 제3전극(116)으로 이루어져, 피부에 흐르는 미세전류 형태로 측정된다. Such biosignals ECG (electrocardiogram), GSR (skin electrical response), and EMG (electromyogram) are measured by the
이때, 제1전극(112) 내지 제3전극(116)을 함께 구비하지 않는 경우에는 하나의 전극만을 적당한 형태로 변형하여 측정대상자의 인체에 부착한 후 ECG(심전도), GSR(피부전기반응), EMG(근전도)를 순차적으로 측정함도 가능하다.In this case, when the
그리고, 본 발명은 열차의 내부에 탑승중인 측정대상자의 생체신호인 ECG(심전도), GSR(피부전기반응), EMG(근전도)를 생체신호측정수단을 통해 측정하는 제1단계, 상기 생체신호측정수단에서 측정된 ECG(심전도), GSR(피부전기반응), EMG(근전도) 데이터를 전송받고 시간에 따라 분석하여 인체 신경계의 변화 정도와 각성 정도 및 근피로도 평가를 위해 분석하는 제2단계, 상기 분석된 데이터를 디스플레이하는 제3단계로 구성되어 생체신호를 이용하여 열차 승차감을 측정하게 된다.In addition, the present invention is a first step of measuring the ECG (electrocardiogram), GSR (skin electrical response), EMG (EMG), which is a biosignal of a measurement subject aboard the train, the biosignal measurement The second step of receiving the ECG (Ecg), GSR (Skin Electric Response), EMG (EMG) data measured by the means and analyzing it over time to evaluate the degree of change, arousal and muscle fatigue of the human nervous system. The third step of displaying the analyzed data is to measure the riding comfort of the train using a biosignal.
이하, 도 1 내지 도 7을 참고로 본 발명에 따른 생체신호를 이용한 열차 승차감 측정 과정을 상세히 설명한다.Hereinafter, a train ride comfort measurement process using a biosignal according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7.
이때, 생체신호측정수단(100)은 열차의 내부에 설치되며, 상기 생체신호측정수단(100)을 통해 측정되는 생체신호는 원격지의 관제센터에 구비되는 데이터처리수단(200)으로 전송되어 처리된다.At this time, the biosignal measuring means 100 is installed inside the train, and the biosignal measured through the
한편, 생체신호측정수단(100)을 통한 생체신호의 측정은 시간에 따른 경향성 파악을 통해 이루어지며, 측정된 생체신호인 ECG(심전도), GSR(피부전기반응), EMG(근전도) 데이터는, 예를 들어 데이터처리수단(200)에서 모두 분(min)단위로 분할하고, 시간(hour)단위로 통합하여 하루 9시간의 데이터를 분석하며 수일간의 측정기간의 데이터를 이용하여 각 생체 파라미터의 시간에 따른 경향 분석이 이루어진다. On the other hand, the measurement of the biological signal through the biological signal measuring
즉, 제1 내지 제3전극(110,114,116)을 이용하여 아날로그 형태의 생체신호인 ECG(심전도), GSR(피부전기반응), EMG(근전도) 데이터를 측정하게 된다.That is, the ECG (electrocardiogram), GSR (skin electroreaction), and EMG (EMG) data, which are analog signals, are measured using the first to
이와 같이 측정되는 생체신호는 A/D컨버터부(120)를 거치면서 디지털 형태의 생체신호로 변환되어 제1제어부(140)의 제어에 의해 신호송신부(130)를 거쳐 송신되어 데이터처리수단(200)으로 수신된다.The bio signal measured as described above is converted into a bio signal in a digital form while passing through the A /
한편, 상기 데이터처리수단(200)은 신호수신부(210)를 통해 디지털 형태의 생체신호인 ECG(심전도), GSR(피부전기반응), EMG(근전도) 데이터를 입력받아 분석프로그램으로 분석을 하게 된다.On the other hand, the data processing means 200 receives the ECG (electrocardiogram), GSR (skin electrical response), EMG (EMG) data, which is a digital signal in the form of a digital signal through the
그리고, 이와 같이 분석된 데이터는 디스플레이부(240)를 통해 표시되어 관제센터에서 상태를 확인할 수 있게 된다.Then, the data analyzed in this way is displayed through the
이때, 상기 ECG(심전도)의 경우에는 RR간격을 통해서 본 인체 신경계의 변화는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 RR간격이 증가하다가 감소하는 추세를 보인다. 이때, 보통의 건강한 사람이 700 ~ 800ms의 RR간격을 보이는 것을 감안할 경우, 승차 후 3.5 ~ 4.5시간이 될 때까지 안정성을 찾아는 경향을 보인다. At this time, in the case of the ECG (electrocardiogram), the change of the human nervous system seen through the RR interval shows a trend in which the RR interval increases and decreases as shown in FIGS. 2 and 3. In this case, considering that an average healthy person exhibits an RR interval of 700 to 800 ms, it tends to find stability until 3.5 to 4.5 hours after riding.
한편, 측정대상자 인체 모델의 경우 승차 후 3.5 ~ 4.5 시간이 지나게 되면 RR간격이 줄어들어 인체 자체는 교감신경의 영향을 더 크게 받고 있음을 확인할 수 있다. On the other hand, in the case of the human model to be measured, 3.5 to 4.5 hours after riding, the RR interval is reduced, so that the human body itself is more affected by the sympathetic nerve.
한편, GSR(피부전기반응)의 경우에는 수동적인 GSR의 의미만을 고려 하였으며, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 이벤트의 갯수와 이벤트의 측정면적은 승차 후 8 ~ 9시간 정도부터는 아주 민감한 반응을 보이는 것으로 나타난다. On the other hand, in the case of GSR (skin electrical response), only the meaning of passive GSR is considered, and as shown in FIGS. 4 and 5, the number of events and the measurement area of the event are very sensitive from 8 to 9 hours after riding. Appears to be visible.
즉, 이벤트의 갯수도 50배 이상 증가함은 물론, 이벤트의 측정 면적은 1500배 정도로 증가한다. That is, the number of events also increases by 50 times or more, and the measuring area of the events increases by about 1500 times.
따라서, 상기 측정대상자 인체 모델의 경우에는 GSR(피부전기반응)의 수치를 통해서 본 각성도는 8 ~ 9시간이 지난 후부터 급속히 증가하며 예민해지는 경향성을 가지고 있다. Therefore, in the case of the human body model to be measured, the arousal seen through the value of GSR (skin electrical response) increases rapidly after 8 to 9 hours and tends to be sensitive.
또한, EMG(근전도)의 경우에는 하지 근육 근피로도를 평가할 수 있게 되는데, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이 저주파성 파악을 위한 Zero Crossing의 개수와 신호의 크기를 측정하였으며 승차 시간이 길어질수록 Zero Crossing의 개수가 줄어 드는 경향을 보인다. In addition, in the case of EMG (EMG), it is possible to evaluate the muscle fatigue of the lower limbs, as shown in FIGS. 6 to 8, the number of zero crossings and the magnitude of the signal for low frequency grasping were measured, and the longer the ride time. The number of zero crossings tends to decrease.
또한, 평균 크기는 증가하여 제시된 이론의 결과 대로 근피로도가 증가하는 경향을 보였으며 Zero Crossing의 개수는 선형적 감소 추이를 보이는 반면 크기의 측면에서 볼 때 각성도가 증가하는 시점인 8 ~ 9시간에 급격히 증가하는 것을 확인할 수 있다. In addition, the average size increased and the muscle fatigue tended to increase as the result of the suggested theory. The number of zero crossings showed a linear decrease, whereas in terms of size, the arousal increased at 8-9 hours. You can see a sharp increase.
이상과 같이 열차가 운행중에 탑승중인 측정대상자의 인체로 부터 ECG(심전도), GSR(피부전기반응), EMG(근전도) 등과 같은 생체신호를 검출하고 이를 이용하 여 인체 신경계의 변화 정도와 각성 정도 및 근피로도 등을 측정함으로서, 현재 열차의 승차감 등을 종합적으로 판단할 수 있는 자료로 활용할 수 있게 된다.As described above, biological signals such as ECG (ECG), GSR (skin electrical response), EMG (EMG), etc. are detected from the human body of the trained target while the train is running, and the degree of change and arousal of the human nervous system is detected using the same. By measuring muscle fatigue, etc., it is possible to use as a data to comprehensively determine the ride comfort of the current train.
특히, 이와 같은 생체신호를 이용함으로서, 기존의 통계적이면서도 획일화된 승차감 측정방법의 한계를 극복하기 위해 실험적인 분석을 통해 열차의 특성에 따른 더욱 정확한 분석이 이루어짐에 따라 추후 열차의 승차감 향상을 위한 신뢰성을 가지는 자료로 활용할 수 있는 효과가 있다.In particular, by using such a bio-signal, in order to overcome the limitations of the conventional statistical and uniform ride comfort measurement method through the experimental analysis is performed more accurate analysis according to the characteristics of the train to improve the ride comfort of the train in the future It can be used as reliable data.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the scope of the present invention is not limited thereto, and the scope of the present invention extends to the scope of the present invention to be substantially equivalent to the embodiment of the present invention. Various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 생체신호를 이용한 열차 승차감 측정 시스템의 구성도.1 is a block diagram of a train ride comfort measurement system using a bio-signal according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 ECG의 평균 RR간격표.2 is an average RR interval table of the ECG according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 ECG의 평균 RR간격을 도시한 그래프.3 is a graph showing an average RR interval of ECG according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 GSR의 이벤트 갯수 및 총 면적표.4 is a table of the number of events and the total area of the GSR according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 GSR의 이벤트 갯수 및 총 면적을 도시한 그래프.5 is a graph showing the number of events and the total area of the GSR according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 EMG의 Zero Crossing 갯수 및 크기표.6 is a table showing the number and size of Zero Crossing of the EMG according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 EMG의 Zero Crossing 갯수 그래프.7 is a graph of the number of Zero Crossing EMG according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 EMG의 크기 그래프.8 is a size graph of an EMG according to the present invention.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***
100: 생체신호측정수단 110: 생체신호측정부100: biosignal measuring means 110: biosignal measuring unit
120: A/D변환부 130: 신호송신부120: A / D converter 130: signal transmitter
140: 제1제어부 200: 데이터처리수단140: first control unit 200: data processing means
210: 신호수신부 220: 메모리부210: signal receiver 220: memory
230: 제2제어부 240: 디스플레이부230: second control unit 240: display unit
250: 키입력부250: key input unit
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