KR20100063651A - Apparatus for measuring physiological signal of vehicles driver - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량 운전자의 생체신호 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량내 운전자의 손이 닿는 부분에 도전성 천전극 센서를 도포함으로써, 차량 운전자의 손이 접촉하는 동안 차량 운전자가 의식하지 못한 상태에서 운전자의 생체신호를 측정할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a biosignal measuring apparatus of a vehicle driver, and more particularly, by applying a conductive cloth electrode sensor to a part touched by a driver in a vehicle, thereby preventing the vehicle driver from being conscious while the vehicle driver's hand is in contact. The present invention relates to a technology for measuring a driver's biosignal.
본 발명은 지식경제부의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제 관리번호: 2006-S-007-03, 과제명: 유비쿼터스 건강관리용 모듈 시스템].The present invention is derived from a study performed as part of the IT source technology development project of the Ministry of Knowledge Economy [task management number: 2006-S-007-03, task name: ubiquitous health care module system].
일반적으로, 운전중 운전자의 심장 상태를 모니터링 하는 것은 운전자의 건강 상태를 장기적으로 관찰하고자 하는 홈 헬스 케어(home health care)의 관점에서뿐만 아니라 안전 운전을 능동적으로 유도할 수 있다는 점에서 큰 의미를 갖는다.In general, monitoring the driver's heart condition while driving is significant in that it can actively induce safe driving as well as from the perspective of home health care, which is intended to monitor the driver's health in the long term. .
최근, 차량 운전자의 생체신호를 측정하는 기술에 대한 많은 연구 및 개발이 이루어지고 있는데, 차량 운전자의 생체신호 측정은, 운전자의 건강 상태를 운전자를 직접 자각 혹은 방해하지 않으면서 운전자가 의식하지 못하는 상태에서 측정할 수 있는 것이 바람직하고, 이러한 방향으로 연구 및 개발이 이루어지는 것이 바람직하다. Recently, many researches and developments have been made on the technology for measuring the biosignal of a vehicle driver, and the biosignal measurement of the vehicle driver is a state in which the driver is not aware of the driver's health without directly conscious of or disturbing the driver. It is desirable to be able to measure at, and it is desirable that research and development be made in this direction.
본 발명은 상기한 과제 해결을 위해서, 차량내 운전자의 손이 닿는 부분에 도전성 천전극을 도포하여 운전자의 손과 천전극과의 접촉을 원활하게 하며, 운전자의 접촉감을 좋게 하여, 차량 운전자의 손이 접촉하고 있는 동안 차량 운전자가 의식하지 못한 상태에서 운전자의 생체신호를 측정할 수 있도록 하는 차량 운전자의 생체신호 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention, in order to solve the above problems, by applying a conductive cloth electrode to the part of the driver's hand in the vehicle to facilitate the contact between the driver's hand and the cloth electrode, to improve the contact feeling of the driver, the hand of the vehicle driver An object of the present invention is to provide a biosignal measuring apparatus for a vehicle driver, which enables the vehicle driver to measure a biosignal of a driver in an unconscious state during the contact.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의한 차량 운전자의 생체신호 측정장치는, 차량 내의 대상물체에 도포되어 운전자의 신체와 접촉하여 운전자의 생체 전류를 감지하는 도전성 천전극; 및 상기 생체 전류에 상응하는 전기 신호를 생성하는 신호 생성부를 포함하여 구성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring a biosignal of a vehicle driver, the apparatus including: a conductive cloth electrode applied to an object in a vehicle and contacting a body of a driver to sense a driver's biocurrent; And a signal generator configured to generate an electrical signal corresponding to the biocurrent.
한편, 본 발명의 다른 측면에 의한 차량 운전대는, 운전자의 왼손과 접촉하기 위한 제1 도전성 천전극과, 상기 제1 도전성 천전극과는 전기적으로 분리되며 운전자의 오른손과 접촉하기 위한 제2 도전성 천전극이 도포된 차량 운전대로서, 상기 제1 도전성 천전극과 상기 제2 도전성 천전극을 통해 운전자의 생체 전류를 감지하여 상기 생체 전류에 상응하는 운전자의 생체 전기 신호를 생성하는 신호 생성부를 구비한다.On the other hand, the vehicle steering wheel according to another aspect of the present invention, the first conductive cloth electrode for contacting the left hand of the driver, and the second conductive cloth for electrically contacting the right hand of the driver and electrically separated from the first conductive cloth electrode A vehicle steering wheel coated with electrodes, the signal generating unit generating a bioelectrical signal of a driver corresponding to the biocurrent by sensing a bioelectric current of a driver through the first conductive cloth electrode and the second conductive cloth electrode.
본 발명에 의하면, 도전성 천전극이 차량의 휠 프레임에 도포되는 경우 운전자의 손과 천전극과의 접촉을 원활해지며, 운전자의 접촉감을 좋게 하여, 차량 운전자가 운전대를 잡고 있는 동안 차량 운전자가 의식하지 못한 상태에서 운전자의 생체신호를 측정할 수 있으므로, 운전에 방해하지 않으면서 운전자의 생체신호를 측정할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, when the conductive cloth electrode is applied to the wheel frame of the vehicle, the contact between the driver's hand and the cloth electrode is facilitated and the driver's contact feeling is improved, so that the vehicle driver is conscious while the vehicle driver is holding the steering wheel. Since it is possible to measure the driver's bio-signals in the state that does not do, there is an effect that can measure the driver's bio-signals without disturbing driving.
즉, 전기 전도가 가능한 천(conductive fabric)을 소재로 이루어진 천전극 센서를 사용함으로써, 휠 프레임의 넓은 부위에 천전극의 도포를 가능하게 하여 운전자의 손과 도전성 천전극 사이의 접촉을 원활하게 하고, 운전자의 촉감을 좋게 한다. 또한, 기존의 와이어 대신 도전성 천전극의 일부를 전기적 신호를 전달하기 위한 연결부로 사용함으로써 제작 및 구성을 단순하게 할 수 있다. In other words, by using a cloth electrode sensor made of a material that is electrically conductive, the cloth electrode can be applied to a large area of the wheel frame to facilitate contact between the driver's hand and the conductive cloth electrode. , Feel good to the driver. In addition, by using a portion of the conductive cloth electrode instead of the existing wire as a connection for transmitting an electrical signal it can simplify the manufacturing and configuration.
또한, 엔진의 회전수(RPM)에 따라 적응필터(Adaptive filter)로 구간억제 필터를 구현함으로써, 측정된 생체신호에 존재하는 외부 잡음을 효과적으로 제거할 수 있다. In addition, by implementing the interval suppression filter using the adaptive filter according to the engine speed (RPM), it is possible to effectively remove the external noise present in the measured biological signal.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 설명되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상에 대한 이해를 돕기 위해서 사용된다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.The present invention is not limited to the embodiments described, and the embodiments of the present invention are used to assist in understanding the technical spirit of the present invention. In the drawings referred to in the present invention, components having substantially the same configuration and function will use the same reference numerals.
도 1은 본 발명의 일실시 형태에 따른 차량 운전자의 생체신호 측정장치의 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일실시 형태에 따른 생체신호 측정장치의 도전성 천전극 및 신호 생성부의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a biosignal measuring apparatus of a vehicle driver according to an embodiment of the present invention. 2 is a configuration diagram of a conductive cloth electrode and a signal generator of a biosignal measuring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1 및 2를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 생체신호 측정장치는 도전성 천전극(210) 및 신호 생성부(220)를 포함할 수 있다. 1 and 2, the biosignal measuring apparatus according to the present exemplary embodiment may include a
상기 도전성 천전극(210)은, 휠 프레임에 도포되어 운전자의 신체와 접촉하여 운전자의 생체 전류를 감지하기 위한 것으로, 휠 프레임(110)의 좌측 손잡이 부분에 설치되어 운전자의 왼손과 접촉하기 위한 제1 도전성 천전극(211)과, 상기 제1 도전성 천전극(211)과는 전기적으로 분리되고 휠 프레임(110)의 우측 손잡이 부분에 설치되어 운전자의 오른손과 접촉하기 위한 제2 도전성 천전극(212)을 포함할 수 있다.The
상기 제1 및 제2 도전성 천전극(211, 212) 각각은, 상기 휠 프레임(110)에 도포되어 외부에 노출되어 운전자의 손과 접촉되는 접촉부(210A)와, 상기 접촉부(210A)와 연결되고 상기 휠 프레임(110)에 도포된 포장재(115)와 상기 휠 프레임(110) 사이에 형성되어 상기 신호 생성부(220)에 전기적으로 연결된 연결부 (210B)를 포함할 수 있다.Each of the first and second
이와 같이, 본 실시형태에 따른 생체신호 측정장치에서 도전성 천전극(210) 과 신호 생성부(220) 사이의 연결은 와이어를 사용하지 않고, 상기 도전성 천전극(210)의 접촉부(210A)로부터 연장된 연결부(210B)를 이용할 수 있다. As described above, in the biosignal measuring apparatus according to the present embodiment, the connection between the
도 1에서는, 상기 신호 생성부(220)의 위치를 명확히 도시하지 않았으나 상기 운전대 중앙부(120)에 상기 신호 생성부(220)가 설치될 수 있다.In FIG. 1, although the position of the
상술한 바와 같이 구성된 제1 및 제2 천전극(211, 212)은 운전대(100)의 휠 프레임(110)의 양쪽에 서로 전기적으로 분리된 상태로 충분히 넓은 영역에 걸쳐 도포되어, 차량 운전자의 양손의 위치가 변하더라도 운전자의 생체신호를 측정할 수 있도록 한다. 즉, 차량 운전자가 운전대(100)의 휠 프레임(110) 양쪽을 잡으면, 운전자의 양손이 상기 휠 프레임(100)의 양쪽에 도포된 천전극(210)과 접촉하게 되고, 이에 따라, 상기 신호 생성부(220)에서 운전자의 생체 전류에 상응하는 전기 신호를 생성할 수 있다.The first and
본 실시 형태에서는, 도전성 천전극(210)이 운전대의 휠 프레임에 도포되는 것으로 설명하였으나, 도전성 천전극(210)이 도포될 수 있는 대상이 휠 프레임으로 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 차량의 기어 스틱, 운전석 옆의 창틀 또는 팔걸이 등과 같이 차량 내에서 운전자의 손이 닿아 일정 시간 이상 유지될 수 있는 부분이면 어디든지 도전성 천전극(210)이 도포될 수 있다.In this embodiment, the
도 3은 본 발명의 일실시 형태에 따른 생체신호 측정장치를 이용하여 차량 운전자의 심전도를 측정하는 장치의 블록도이다.3 is a block diagram of an apparatus for measuring an electrocardiogram of a vehicle driver using a biosignal measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 실시형태에 따른 차량 운전자의 심전도 측정장치는, 차 량의 운전대(100)의 휠 프레임(110)에 도포되어 운전자의 생체 전류를 감지하는 도전성 천전극(210) 및 상기 도전성 천전극(210)을 통해 감지한 운전자의 생체 전류에 상응하는 심전도 신호를 생성하는 신호 생성부(220)를 포함하는 천전극 센서(200)와, 상기 천전극 센서(200)로부터 수신한 심전도 신호를 처리하는 심전도 프로세서(300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, an electrocardiogram measuring apparatus of a vehicle driver according to the present embodiment includes a
이때, 본 실시형태의 차량 운전자의 심전도 측정장치는, 전원부(50)를 포함하며, 상기 전원부(50)는 차량의 전원(차량 배터리)이나 별도의 전원을 이용할 수 있으며, 제공되는 전원을 필요한 전압으로 조정하여 공급할 수 있다.In this case, the electrocardiogram measuring apparatus of the vehicle driver of the present embodiment includes a
상기 심전도 프로세서(300)는, 상기 천전극 센서(210)로부터의 심전도 신호를 증폭하는 증폭부(310)와, 상기 증폭부(310)로부터의 심전도 신호에 포함된 잡음을 제거하는 필터부(320)와, 상기 필터부(320)로부터의 심전도 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부(330)와, 상기 A/D 변환부(330)로부터의 디지털 심전도 신호를 분석하는 분석부(350)를 포함할 수 있다.The
상기 증폭부(310)는 상기 신호 생성부(220)로부터의 심전도 신호를 증폭한다. 예를 들어, 상기 천전극 센서(210)의 제1 및 제2 도전성 천전극(211,212)을 통해 측정된 대략 1mV 크기의 심전도 신호는 상기 증폭부(310)에 의해 기설정된 증폭도(예를 들어 증폭도 = 1000배)로 차동 증폭되어 상기 필터부(320)로 출력된다.The
상기 필터부(320)는 상기 증폭부(310)로부터의 심전도 신호에 포함된 잡음을 제거하고, 잡음이 제거된 심전도 신호를 상기 A/D 변환부(330)에 출력한다. 여기 서, 상기 필터부(320)는, 예를 들어, 상기 심전도 신호 중 0.01Hz 내지 100Hz의 주파수 대역폭에 해당되는 심전도 신호를 통과시키고, 그 외의 주파수 대역의 잡음을 제거할 수 있다.The
상기 A/D 변환부(330)는, 상기 필터부(320)로부터의 심전도 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 분석부(350)로 출력한다. 즉, 상기 A/D 변환부(330)는 상기 필터부(320)를 통과한 아날로그 심전도 신호를 이진화하여 디지털 심전도 신호(예를 들어 12bit, 200Hz)로 변환하여 출력할 수 있다.The A /
그리고, 상기 분석부(350)는, 상기 A/D 변환부(330)로부터의 디지털 심전도 신호를 분석하여 차량 운전자의 심전도를 분석한다.The
도 4는 본 발명의 일실시 형태에 따른 생체신호 측정장치에서 도전성 천전극과 휠 프레임의 포장재의 전개도이다.4 is an exploded view of the packaging material of the conductive cloth electrode and the wheel frame in the biosignal measuring apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 실시형태에 따른 생체신호 측정장치에서 도전성 천전극(210)은 전술한 바와같이 접촉부(210A)와 연결부(210B)를 포함한다. 본 발명의 도전성 천전극(210)이 상기 휠 프레임(110)에 도포되고, 상기 도전성 천전극(210)상에 상기 포장재(115)가 도포되는 경우, 상기 도전성 천전극(210)이 운전자의 손과 접촉할 수 있도록 도전성 천전극(210)을 외부로 노출시키기 위해서, 상기 포장재(115)는 일정 영역 개방된 오픈부(115A)를 가질 수 있다.Referring to FIG. 4, in the biosignal measuring apparatus according to the present exemplary embodiment, the
이에 따라, 상기 휠 프레임(110) 중 도전성 천전극으로 도포되지 않은 부분은 휠 프레임(110)에 사용되는 가죽 소재의 포장재(115)로 도포될 수 있으며, 도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 도전성 천전극(210)의 일부 역시 상기 포장재(115)에 의해 덮혀져서 노출되지 않으므로 운전자에게 보이지 않게 된다. Accordingly, the portion of the
예를 들어, 상기 포장재(115)는 가운데가 뚫려 있는 오픈부(115A)를 포함하며, 상기 포장재(115)와 도전성 천전극(210)을 서로 겹쳐 도포하는 경우 도 4의 포장재(115)의 점선은 도전성 천전극(210)의 가장자리를 표시한다. For example, the
게다가, 상기 도전성 천전극(210)은, 서로 조직된 섬유들에 도전성을 부여하는 방법으로 다양하게 이루어질 수 있다.In addition, the
도 5는 본 발명의 일실시 형태에 따른 생체신호 측정장치에 사용되는 도전성 천전극의 제1 섬유 및 제2 섬유의 조직도이다.5 is a structure diagram of the first fiber and the second fiber of the conductive cloth electrode used in the biosignal measuring apparatus according to the embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 상기 도전성 천전극(210)은, 일반 직물과 전기 전도성을 가지는 전도성 직물을 이용하여 직조될 수 있다.Referring to FIG. 5, the
예를 들어, 상기 도전성 천전극(210)을 직조하는 방법으로는, 필라멘트 (Filament)나 스테이플(Staple) 구조의 폴리에스테르(Polyester) 원사와 피부에 트러블을 일으키지 않으며 전기 전도도가 좋은 은과 같은 금속을 코팅한 섬유를 트리코트(Tricot)나 니트(Knit), 또는 편직 방법으로 직조하여 적당한 탄력성이 유지되도록 제작하는 방법 등의 다양한 방법들이 사용될 수 있다. For example, a method of weaving the
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 생체신호 측정장치에서 도전성 천전극과 휠 프레임간 충전재가 삽입된 도면이다.6 is a view in which a conductive cloth electrode and a filler between wheel frames are inserted in a biosignal measuring apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 상기 생체신호 측정장치는, 운전자가 상기 도전성 천전극에 접촉하는 경우 접촉감을 향상시키기 위해, 상기 휠 프레임(110)과 상기 도전성 천전극(210) 사이에 삽입되어, 상기 도전성 천전극(210)과 운전자의 손과의 접촉을 원활하게 하는 탄력성의 충전재(230)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the biosignal measuring apparatus is inserted between the
이와 같은 탄력성 있는 충전재(230)를 사용하면, 운전대(100)의 휠 프레임 (110)과 이를 잡고 있는 운전자의 손바닥 부분과의 접촉을 원활하게 할 수 있다.Using such a
도 7은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 생체신호 측정장치에서 심전도 프로세서에 적응필터부가 추가된 도면이다.7 is a diagram in which an adaptive filter unit is added to an ECG processor in a biosignal measuring apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 실시형태에 따른 심전도 프로세서는, A/D 변환부(330)와 분석부(350) 사이에 적응 필터부(340)를 더 포함할 수 있고, 이 경우, 상기 적응 필터부(340)는, 상기 A/D 변환부(330)로부터의 디지털 심전도 신호에서 배경잡음(v)을 제거할 수 있다.Referring to FIG. 7, the ECG processor according to the present embodiment may further include an
도 8은 상기 도 7에 개시된 적응 필터부의 구체적인 구성도이다.8 is a detailed configuration diagram of the adaptive filter unit illustrated in FIG. 7.
도 8을 참조하면, 상기 적응 필터부(340)는, 회전수 잡음 생성부(341), 적응필터(342) 및 감산기(343)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, the
이때, 상기 회전수 잡음 생성부(341)는 차량의 엔진 회전수에 대응하는 회전수 잡음신호(r)를 생성하여 상기 적응필터(342)에 출력할 수 있다.In this case, the
상기 적응필터(342)는 상기 A/D 변환부(330)로부터의 디지털 심전도 신호에 포함된 배경잡음을 줄이기 위해, 상기 회전수 잡음 생성부(341)로부터의 회전수 잡음신호(r)에 의해 가상 배경잡음(v)을 생성하여 상기 감산기(343)에 출력할 수 있다. 그리고, 상기 감산기(343)는 상기 A/D 변환부(330)로부터의 디지털 심전도 신호에서 상기 적응필터(342)로부터의 가상 배경잡음을 감산한다. 이러한 과정을 통해서, 상기 심전도 신호에 포함된 배경잡음이 제거될 수 있다.The
즉, 상기 심전도 신호에는 차량에 의해 생성된 배경잡음(v)이 섞여 있다. 이때 배경잡음(v)은 주로 엔진의 회전수에 따라 생기는 진동과 전기적인 잡음으로 엔진 회전수(RPM)와 같은 주파수 특성을 갖는다. 예를 들어 3000rpm으로 엔진이 회전할 경우, 50Hz의 배경잡음이 심전도 신호에 섞여 들어오게 된다. 이러한 엔진의 회전수는 차량으로부터 제공받을 수 있으며 그렇지 못할 경우 측정된 심전도 신호를 주파수 분석하여 알아낼 수 있다. 일단 엔진 회전수(RPM)가 주어졌을 때 배경 잡음(v)에 적응 필터부(340)를 이용하여 배경잡음을 제거할 수 있다.In other words, the background electrocardiogram (V) generated by the vehicle is mixed with the ECG signal. At this time, the background noise (v) is a vibration and electrical noise mainly generated according to the rotational speed of the engine has the same frequency characteristics as the engine speed (RPM). For example, if the engine rotates at 3000 rpm, 50 Hz of background noise is mixed into the ECG signal. The engine speed can be provided from the vehicle or the frequency can be found by measuring the measured ECG signal. Once the engine speed (RPM) is given, the background noise v may be removed using the
여기서, 상기 적응 필터부(340)는, 통과 대역이 고정된 구간억제필터(Band Stop Filter)를 사용하는 대신, 심전도 신호에 포함된 배경잡음의 제거 정도에 따라서 가상 배경잡음의 크기를 조절하는 적응필터로 구현됨으로써, 가변적으로 변하는 엔진 회전에 따른 배경 잡음을 효율적으로 제거할 수 있다.Here, the
이에 따라, 상기 분석부(350)로 입력되는 이진화된 심전도(ECG) 신호는 상기 적응필터부(340)를 통하면서 신호의 질이 향상될 수 있다. Accordingly, the signal quality of the binary ECG signal input to the
예를 들어, 3000rpm으로 엔진이 구동되고 있다면, 3000/60 = 50Hz의 사인파인 회전수 잡음을 회전수 잡음 생성부(341)가 발생시킨 후, 이를 적응 필터(342)를 거쳐 측정된 심전도 신호에 섞여 있는 배경잡음(v)에 해당되는 가상 배경잡음(rmhatv)을 구현한다. 이후, 상기 감산기(343)는 심전도 신호에서 배경잡음을 감산하여, 배경잡음이 제거된 심전도 신호가 출력된다. 심전도 신호에서 배경잡음을 최소화하도록 적응 필터(342)가 갱신될 수 있다.For example, if the engine is running at 3000 rpm, the
여기서, 엔진 회전수의 변화에 빠르게 적응하기 위하여, 최소 평균 자승법(Least Mean Square, LMS) 대신에, 회기 최소 자승법(Recursive Least Square, RLS)을 사용하여 적응 필터를 갱신할 수 있다.Here, in order to quickly adapt to a change in engine speed, the adaptive filter may be updated using Recursive Least Square (RLS) instead of Least Mean Square (LMS).
한편, RLS(Recursive Least Square)방법을 이용한 잡음 제거 알고리즘의 한 실시예를 설명하면, 도 6 및 도 7에서, 본 발명의 적응필터(342)는 FIR 필터로 설계되는 경우에, 본 발명의 적응필터부(340)에서 출력되는 을 최소화하기 위한 목적함수를 ''라고 정의하면, 이를 최소화시키는 적응필터(342)의 가중치를 갱신시키는 방법은 다음 단계와 같다.Meanwhile, referring to an embodiment of a noise cancellation algorithm using a recursive least square (RLS) method, in FIG. 6 and FIG. 7, when the
스텝1: 상기 A/D 변환부(330)로부터의 신호(s(n))와, 기설정된 이전 가중치(w(n-1))와, 상기 회전수 잡음 생성부(341)로부터의 회전수 잡음신호(r)를 이용하여, 배경잡음이 제거된 심전도 신호()를 하기 수학식 1과 같이 계산한다. Step 1: The signal s (n) from the A /
스텝2: 초기 단위행렬(R(n))의 역행렬과 상기 회전수 잡음신호(r)를 이용하여 하기 수학식 2와 같이 게인 벡터( )를 계산한다.Step 2: Using the inverse matrix of the initial unit matrix R (n) and the rotational noise signal r, a gain vector (Equation 2) Calculate
스텝3: 이전의 단위행렬(R(n-1)의 역행렬(IR(n-1))과 상기 회전수 잡음신호(r)를 이용하여 하기 수학식 3과 같이 IR(n)()을 다시 계산한다.Step 3: By using the inverse matrix IR (n-1) of the previous unit matrix R (n-1) and the rotational noise signal r, IR (n) ( Recalculate).
스텝4: 적용필터의 이전 가중치()를 계산한다.Step 4: Transfer weight of the applied filter ( Calculate
스텝5: 상기 가중치()을 계산한다.Step 5: The weight ( ).
스텝6: 상기 A/D 변환부(330)로부터의 신호(s(n))와 상기 가상 배경잡음(r mhatv)을 이용하여 하기 수학식6과 같이 배경잡음이 제거된 심전도 신호(RMHAT{ECG}(n)를 계산한다.Step 6: The electrocardiogram signal RMHAT {ECG from which the background noise is removed as shown in Equation 6 using the signal s (n) from the A /
스텝7: 다음 데이터가 들어오면 상기 스텝1로 반복한다.Step 7: When the next data comes in, the process is repeated with step 1 above.
여기서, 는 상기 회전수 잡음 생성부(341)에서 출력되는 회전수 잡음의 벡터이고, 는 적응필터(342)의 게인의 벡터이고, 는 상기 적응필터(342)의 가중 계수의 벡터이며, 에서 T는 전치행렬(Transpose)을 의미한다.here, Is a vector of rotational noise output from the
도 9는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 생체신호 측정장치의 프로세서에서 전송부가 추가된 도면이다.9 is a diagram in which a transmitter is added to a processor of a biosignal measuring apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 9에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 차량 운전자의 생체신호 측정장치에서 프로세서는 전송부(400)를 더 포함할 수 있고, 이 경우, 상기 전송부(400)는 프로세서의 분석부(350)에 의한 생체신호의 분석 정보를 외부장치에 전 달할 수 있다.As shown in FIG. 9, in the biosignal measuring apparatus of the vehicle driver according to the present embodiment, the processor may further include a transmitter 400, and in this case, the transmitter 400 may include an analyzer ( Analysis information of the biosignal by 350 may be transmitted to an external device.
여기서, 외부장치는 네비게이터 등의 외부 표시장치가 될 수 있으며, 예를 들어, 상기 전송부(400)에 네비게이터가 접속되면, 본 발명에 의해 측정된 운전자의 생체 신호가 네비케이터를 통해서 화면 출력될 수 있다. 본 실시형태에 따르면, 운전 중에 운전자가 의식하지 못하고 있는 동안에, 운전자의 생체 신호를 측정하고 분석하여 그 결과를 출력할 수 있다. 즉, 생체신호 측정장치로부터 출력된 분석 결과는 차량에 장착된 화면표시장치 혹은 네비게이션 시스템에 출력하여, 이를 운전자에게 알릴 수 있게 된다.Here, the external device may be an external display device such as a navigator. For example, when a navigator is connected to the transmission unit 400, the bio signal of the driver measured by the present invention is output through the navigator. Can be. According to the present embodiment, while the driver is not aware while driving, the bio signal of the driver can be measured and analyzed, and the result can be output. That is, the analysis result output from the biosignal measuring apparatus may be output to the screen display apparatus or the navigation system mounted on the vehicle, and the driver may be notified of this.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 전도가 가능한 천(conductive fabric)을 소재로 한 천전극 센서를 사용함으로써 휠 프레임의 넓은 부위에 센서의 도포를 가능하게 하여 운전자의 손과 천전극 센서 사이의 접촉을 원활하게 하고, 사용자의 촉감을 좋게 한 차량 운전자의 생체신호 측정장치를 제공할 수 있다.According to the present invention as described above, by using a fabric electrode sensor made of a conductive fabric material, it is possible to apply the sensor to a large portion of the wheel frame to contact between the driver's hand and the fabric electrode sensor. It is possible to provide a bio-signal measuring device of the vehicle driver to smooth the, and to improve the user's tactile feeling.
도 1은 본 발명의 일실시 형태에 따른 생체신호 측정장치의 구성도이다. 1 is a block diagram of a biosignal measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시 형태에 따른 생체신호 측정장치에서 천전극 및 신호 생성부의 구성도이다.2 is a configuration diagram of the cloth electrode and the signal generator in the biosignal measuring apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시 형태에 따른 차량 운전자의 생체신호 측정장치를 이용한 심전도 측정장치의 블록도이다.3 is a block diagram of an electrocardiogram measuring apparatus using a biosignal measuring apparatus of a vehicle driver according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시 형태에 따른 생체신호 측정장치에서 도전성 천전극 및 휠 프레임의 포장재의 전개도이다.4 is an exploded view of the packaging material of the conductive cloth electrode and the wheel frame in the biosignal measuring apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시 형태에 따른 생체신호 측정장치에서 도전성 천전극의 제1 섬유 및 제2 섬유의 조직도이다.5 is a structure diagram of the first fiber and the second fiber of the conductive cloth electrode in the biological signal measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 생체신호 측정장치에서 도전성 천전극과 휠 프레임간 충전재가 삽입된 도면이다.6 is a view in which a conductive cloth electrode and a filler between wheel frames are inserted in a biosignal measuring apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 생체신호 측정장치에서 적응필터부 추가된 도면이다.7 is a diagram of an adaptive filter added in a biosignal measuring apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 생체신호 측정장치에 사용되는 적응필터부의 구성도이다. 8 is a block diagram of an adaptive filter unit used in a biosignal measuring apparatus according to still another embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 생체신호 측정장치에서 전송부가 추가된 도면이다.9 is a diagram in which a transmission unit is added in a biosignal measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 운전대 110 : 휠 프레임100: steering wheel 110: wheel frame
200 : 천전극 센서 210 : 도전성 천전극200: cloth electrode sensor 210: conductive cloth electrode
211 : 제1 도전성 천전극 212 : 제2 도전성 천전극211: first conductive cloth electrode 212: second conductive cloth electrode
210A : 접촉부 210B : 연결부210A:
220 : 신호 생성부 230 : 충전재220: signal generator 230: filler
300 : 심전도 프로세서 310 : 증폭부300: ECG processor 310: amplification unit
320 : 필터부 330 : A/D 변환부320: filter unit 330: A / D conversion unit
340 : 적응 필터부 341 : 회전수 잡음 생성부340: adaptive filter unit 341: rotational noise generator
342 : 적응필터 343 : 감산기342: adaptive filter 343: subtractor
350 : 분석부 400 : 전송부350: analysis unit 400: transmission unit
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