KR20130012714A - Estimation apparatus for step length and the method thereof - Google Patents

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이택진
이석
우덕하
전영민
김재헌
이혁재
이정호
신범주
김은경
변영태
이성춘
김선호
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한국과학기술연구원
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Abstract

PURPOSE: A stride estimating device and a method thereof are provided to easily estimate different strides by using various sensors, thereby enabling to estimate travelling time and to grasp a travelling path. CONSTITUTION: A stride estimating device comprises a vibration detecting sensor(130), a rotation detecting sensor(140), a database unit(180), a travelling distance measuring unit(160), a step number calculation module, a stride estimation module(170), and a control unit(150). The vibration detecting sensor detects vibration information based on a walk of a user. The rotation detecting sensor detects rotation information based on the walk of the user. The database unit stores geographic information. The travelling distance measuring unit measures a travelling distance of the user by using the geographic information and the rotation information. The step number calculation module calculates the number of the steps of the user. The stride estimation module estimates stride of the user by using the calculated the number of the steps and the measured travelling distance. [Reference numerals] (100) User terminal; (120) Communication unit; (130) Vibration detecting sensor; (140) Rotation detecting sensor; (150) Control unit; (160) Travelling distance measuring unit; (170) Stride estimation module; (180) Database unit; (184) Map information database

Description

보폭 추정 장치, 및 그 방법{Estimation apparatus for step length and the method thereof}An apparatus for estimating stride length and method thereof

본 발명은 보폭 추정 장치, 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자 단말에 구비되는 다양한 센서로부터 측정되는 정보와 지리정보를 이용하여 사용자의 보폭을 추정하고, 이를 통해 위치 추적이 불가능한 지역에서도 사용자의 이동거리 및 위치를 용이하게 추정할 수 있는 보폭 추정 장치, 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a stride length estimation apparatus, and a method thereof, and more particularly, to estimate a stride length of a user using information and geographic information measured from various sensors provided in a user terminal, and thus, even in an area where location tracking is impossible. A stride length estimation apparatus capable of easily estimating a moving distance and a position of a user, and a method thereof.

3차원 상의 특정 좌표의 위치를 파악하는 방법은 여러 가지가 있다. 대표적으로 방위각(azimuth), 고각(elevation) 및 거리(distance)를 이용하여 3차원 상의 한 점의 좌표를 알 수 있다. 레이더 추적 탐지 시스템이 바로 그 예이다.There are several ways to identify the location of specific coordinates in three dimensions. Representatively, coordinates of a point on a three-dimensional surface can be known using azimuth, elevation, and distance. An example is a radar tracking system.

한편, 본래 군사적인 목적으로 개발된 위성위치추적시스템(GPS : Global Positioning System, 이하 GPS라 함)은 시간·위치 식별 위성(NAVSTAR : Navigation Satellite Timing and Ranging), 즉 GPS 위성의 사용이 민간으로도 개방되면서 군사적 또는 민간적 용도로 다양한 분야에서 이용되고 있다. 자동차나 선박, 항공기 등의 자동항법장치, 이동통신사에서 제공하는 자녀나 노약자, 친구 등의 위치를 파악하는데 사용되는 각종 서비스들(예 : 네이트, 매직엔), 첨단 유도무기(예 : 토마호크 미사일)의 타격, 지상군의 이동 등 매우 다양한 분야에서 활용되고 있다. 여기서, 정확한 위치정보를 파악하기 위해서는 서로 다른 위성(최소 3개 이상의 위성)으로부터 각각 GPS 신호를 수신하여야 한다.On the other hand, the Global Positioning System (GPS), originally developed for military purposes, is also known to be used by civilians for navigation satellite timing and ranging (NAVSTAR). As it is open, it is used in various fields for military or civil purposes. Automatic navigation devices such as cars, ships and aircraft, various services used to locate children, senior citizens, and friends provided by mobile carriers (eg Nate, Magic En), advanced guided weapons (eg Tomahawk missiles) It is used in a wide variety of fields, such as hitting the ground and moving ground forces. Here, in order to determine accurate location information, each GPS signal must be received from different satellites (at least three satellites).

그런데, 상기 GPS신호는 신호 세기 자체가 약할 뿐만 아니라 우주상의 위성으로부터 지구 표면상의 GPS 수신기로 전달되기까지 대기권의 전리층(ionosphere), 터널이나 고가도로 등과 같은 특수한 환경들의 방해를 받는다. 즉, GPS 신호가 제공하는 절대 좌표(3차원 위치좌표 및, 그 시각)는 오차를 가질 수 밖에 없다.However, the GPS signal is not only weak in signal strength itself, but is also disturbed by special environments such as ionospheres, tunnels and overpasses in the atmosphere from satellites in space to the GPS receivers on the earth's surface. That is, the absolute coordinates (the three-dimensional position coordinates and the time) provided by the GPS signal have an error.

이에 따라, 상기 오차를 보정하기 위한 방법들이 개발되고 있다. 위치기반서비스(LBS : Location Based Service)의 경우 GPS 위성으로부터 절대 좌표를 전달받아 서버 내에 저장된 데이터를 이용해 다중경로를 탐색함으로써 위치정보에 대한 오차를 보정한다. 그리고, D(Differential)-GPS의 경우 특정 장소에 기준 GPS 수신기를 설치하여 상기 기준 GPS 수신기의 정확한 위치 및 이동하는 GPS 수신기의 데이터를 비교하여 이동하는 GPS 수신기의 위치정보에 대한 오차를 보정한다.Accordingly, methods for correcting the error have been developed. In the case of location based service (LBS), the absolute coordinates are received from GPS satellites and the error is corrected for the location information by searching the multipath using the data stored in the server. In the case of D-Differential GPS, a reference GPS receiver is installed at a specific place to correct an error of the position information of the moving GPS receiver by comparing the exact position of the reference GPS receiver and data of the moving GPS receiver.

그러나 이동중인 GPS 수신기는(실제적으로는, 이를 장착한 휴대용 단말기)가 지하주차장, 빌딩 안, 고가도로, 터널 등과 같이 GPS 신호를 수신할 수 없거나, 또한 GPS 신호를 수신하더라도 3개 이하의 위성으로부터만 수신할 수 있는 환경으로 이동하게 되면 현재 위치정보를 획득할 수 없는 문제점이 있었다. 또한, 상기 GPS신호가 제공하는 절대 좌표만으로는 오차 범위가 수십 미터에서 수백 미터에 이르러 정확한 위치정보를 제공할 수 없는 문제점이 있었다.However, a moving GPS receiver (actually, a portable terminal equipped with it) cannot receive GPS signals such as underground parking garages, buildings, overpasses, tunnels, etc., or if only three satellites are received. When moving to an environment that can be received there was a problem that can not obtain the current location information. In addition, only the absolute coordinates provided by the GPS signal have a problem that cannot provide accurate position information because the error range reaches several tens to hundreds of meters.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 사용자 단말에 구비되어 있는 다양한 센서를 이용하여 측정된 정보와, 기 저장되어 있는 맵 정보를 이용하여 사용자의 보폭을 추정함으로써, 이를 이용하여 사용자의 위치를 용이하게 추정할 수 있는 보폭 추정 장치, 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention to solve the problems of the prior art, by estimating the user's stride length using the information measured using a variety of sensors provided in the user terminal, and pre-stored map information, by using the user An object of the present invention is to provide an apparatus, a system, and a method for estimating a stride length, which can be easily estimated.

본 발명의 일 실시예에 따른 보폭 추정 장치는, 사용자의 보행으로부터 진동정보를 검출하는 진동감지센서와; 상기 사용자의 보행으로부터 회전정보를 검출하는 회전감지센서와; 지리정보를 저장하는 데이터베이스부와; 상기 회전정보와 상기 위치정보에 대응하여 상기 데이터베이스부에 저장된 지리정보를 이용하여 사용자의 이동거리를 측정하는 이동거리 측정모듈과; 상기 진동정보를 이용하여 사용자의 걸음수를 산출하는 걸음수 산출모듈과; 상기 이동거리 측정모듈에서 측정된 사용자의 이동거리와 상기 걸음수 산출모듈에서 산출된 사용자의 걸음수를 이용하여 사용자의 보폭을 추정하는 보폭추정모듈; 및 상기 데이터베이스부, 이동거리 측정모듈, 걸음수 산출모듈 및 보폭추정모듈의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다. An apparatus for estimating the stride length according to an embodiment of the present invention includes a vibration sensor for detecting vibration information from a user's walking; A rotation sensor for detecting rotation information from the user's walking; A database unit for storing geographic information; A movement distance measuring module for measuring a movement distance of a user by using geographic information stored in the database in response to the rotation information and the position information; A step counting module for calculating a step count of the user using the vibration information; A stride estimation module for estimating the stride length of the user using the movement distance of the user measured by the movement distance measuring module and the number of steps of the user calculated by the step calculating module; And a controller configured to control operations of the database unit, a movement distance measuring module, a step counting module, and a stride length estimation module.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 보폭 추정 시스템은, 사용자 단말로부터 위치정보, 진동정보 및 회전정보를 수신하는 통신모듈과; 사용자 신상정보 및 지리정보를 저장하는 데이터베이스부와; 상기 통신모듈을 통해 수신된 회전정보와 상기 사용자 단말의 위치정보에 대응하여 상기 데이터베이스부에 저장된 지리정보를 이용하여 사용자의 이동거리를 측정하는 이동거리 측정모듈과; 상기 통신모듈을 통해 수신된 진동정보를 이용하여 사용자의 걸음수를 산출하는 걸음수 산출모듈과; 상기 이동거리 측정모듈에서 측정된 사용자의 이동거리와 상기 걸음수 산출모듈에서 산출된 사용자의 걸음수를 이용하여 사용자의 보폭을 추정하는 보폭추정모듈; 및 상기 통신모듈, 데이터베이스부, 이동거리 측정모듈, 걸음수 산출모듈 및 보폭추정모듈의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다. On the other hand, the stride length estimation system according to another embodiment of the present invention, the communication module for receiving position information, vibration information and rotation information from the user terminal; A database unit for storing user identification information and geographic information; A moving distance measuring module for measuring a moving distance of a user using geographic information stored in the database in response to the rotation information received through the communication module and the position information of the user terminal; A step counting module for calculating a step count of the user by using the vibration information received through the communication module; A stride estimation module for estimating the stride length of the user using the movement distance of the user measured by the movement distance measuring module and the number of steps of the user calculated by the step calculating module; And a control unit controlling operations of the communication module, database unit, moving distance measuring module, step count calculating module, and stride length estimation module.

한편, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 보폭 추정방법은, 사용자의 위치정보, 진동정보 및 회전정보를 획득하는 단계와; 상기 회전정보 및 지리정보를 이용하여 사용자의 이동거리를 측정하는 단계와; 상기 진동정보를 이용하여 상기 사용자의 이동거리에 대응하는 사용자의 걸음수를 산출하는 단계; 및 상기 측정된 사용자의 이동 거리와 상기 사용자의 걸음수를 이용하여 사용자의 보폭을 추정하는 방법;을 포함한다.On the other hand, the stride length estimation method according to another embodiment of the present invention, the step of obtaining the user's position information, vibration information and rotation information; Measuring a moving distance of a user using the rotation information and geographic information; Calculating the number of steps of the user corresponding to the moving distance of the user by using the vibration information; And a method of estimating the stride length of the user by using the measured moving distance of the user and the number of steps of the user.

본 발명은 통상 휴대 단말에 장착되고 있는 다양한 센서를 이용하여 사람마다 서로 다른 보폭을 용이하게 추정할 수 있으며, 이를 통해 이동시간을 예측하거나 이동경로의 파악 등 다양한 분야에 적용되어 생활에 편의를 제공할 수도 있다.The present invention can easily estimate different stride length for each person by using various sensors mounted on a portable terminal, and through this, it is applied to various fields such as estimating travel time or grasping a travel route to provide convenience to life. You may.

또한, 본 발명은 GPS를 통한 사용자의 위치 추적이 불가능한 경우에도 사용자의 위치를 용이하게 추적할 수도 있으며, GPS 신호에서 발생하는 오차를 보상해주어 보다 정확하게 위치를 추적할 수 있는 효과도 있다. In addition, the present invention can easily track the location of the user even if the user's location tracking through the GPS is impossible, there is also an effect that can accurately track the location by compensating for the error occurring in the GPS signal.

도 1은 본 발명에 따른 보폭 추정 장치의 구성을 보여주는 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 보폭 추정 시스템의 구성을 보여주는 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 보폭 추정 과정을 보여주는 순서도.
도 4는 본 발명에 따른 보폭 추정 과정에서 사용자의 이동거리를 측정하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 보폭 추정 과정에서 사용자의 걸음수를 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 보폭 추정 과정에서 사용되는 회전정보 데이터를 보여주는 그래프.1 is a block diagram showing the configuration of a stride length estimation apparatus according to the present invention.
2 is a block diagram showing the configuration of a stride length estimation system according to the present invention;
3 is a flow chart showing a stride length estimation process according to the present invention.
4 is a view for explaining a process of measuring the moving distance of the user in the step of the estimation process according to the present invention.
5 is a view for explaining a process of calculating the number of steps of the user in the stride length estimation process according to the present invention.
6 is a graph showing rotation information data used in the stride length estimation process according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 1은 본 발명에 따른 보폭 추정 장치의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 보폭 추정을 위한 사용자 단말(100)은 통신부(120), 진동감지센서(130), 회전감지센서(140), 이동거리 측정모듈(160), 보폭추정모듈(170), 맵 정보 데이터베이스(184)를 포함하여 구성한다.1 is a block diagram showing the configuration of the stride length estimation apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, the user terminal 100 for estimating the stride length includes a communication unit 120, a vibration sensing sensor 130, a rotation sensing sensor 140, a moving distance measuring module 160, and a stride estimating module 170. And a map information database 184.

진동감지센서(130) 및 회전감지센서(140)는 사용자가 보행을 하는 경우 보행시 발생하는 진동을 검출하여 진동정보를 생성하는 동시에, 보행방향 및 보행각도를 검출하여 회전정보를 생성한다. 이때, 진동감지센서(130)로는 가속도 센서등이 사용될 수 있고, 회전감지센서(140)로는 디지털컴파스, 자이로스코프 등이 사용될 수 있으며, 이외에도 사용자의 움직임을 검출할 수 있는 다양한 종류의 센서가 사용될 수 있음은 물론이다.The vibration sensor 130 and the rotation sensor 140 detect vibrations generated when the user walks, generate vibration information, and detect rotational directions and walking angles to generate rotation information. In this case, an acceleration sensor may be used as the vibration sensor 130, and a digital compass, a gyroscope, etc. may be used as the rotation detection sensor 140, and various types of sensors for detecting a user's movement may be used. Of course it can.

이동거리 측정모듈(160)은 회전감지센서(140)를 통해 측정된 사용자의 회전정보 및 맵 정보 데이터베이스(184)에 저장된 지리정보를 대응시켜 사용자가 실제로 보행한 이동거리를 측정한다.The movement distance measuring module 160 measures the movement distance actually walked by the user by matching the user's rotation information measured by the rotation sensor 140 and the geographic information stored in the map information database 184.

걸음수 산출모듈(170)은 이동거리 측정모듈(160)에서 측정된 이동거리와, 진동감지센서(130)를 통해 측정된 사용자의 진동정보를 이용하여 사용자가 보행한 걸음수를 산출해낸다.The step counting module 170 calculates the number of steps the user walks using the moving distance measured by the moving distance measuring module 160 and the vibration information of the user measured by the vibration detecting sensor 130.

보폭추정모듈(175)은 이동거리 측정모듈(160)에서 측정된 사용자의 이동거리와, 걸음수 산출모듈(170)에서 산출된 사용자의 걸음수를 이용하여 사용자의 보폭을 추정한다.The stride length estimation module 175 estimates the stride length of the user by using the movement distance of the user measured by the movement distance measuring module 160 and the number of steps of the user calculated by the number calculating module 170.

또한, 본 발명에 따른 보폭 추정 장치는 보폭추정모듈(175)을 통해 추정된 사용자의 보폭과, 회전감지센서(140)를 통해 측정된 사용자의 회전정보를 이용하여 사용자의 위치를 추정하는 위치추정모듈(미도시)을 더 포함하여 구성될 수도 있으며, 이러한 구성을 통해 추정된 사용자의 보폭이나 위치는 사용자 단말(100)에 구비되는 통신부(120)를 통해 다른 단말이나 통신사 서버로 전송할 수도 있다.Further, the stride length estimation apparatus according to the present invention estimates the position of the user by using the stride length of the user estimated by the stride length estimation module 175 and the rotation information of the user measured by the rotation detection sensor 140. The module may further include a module (not shown). The stride length or position of the user estimated through the configuration may be transmitted to another terminal or a communication company server through the communication unit 120 provided in the user terminal 100.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 보폭 추정 장치는 사용자 단말(100) 내에 이동거리 측정모듈(160), 걸음수 산출모듈(170) 및 보폭추정모듈(170)을 구비하여 사용자의 보폭을 직접 추정할 수도 있지만, 이와 같은 구성을 배제한 상태로 사용자 단말(100)에 구비되는 진동감지센서(130) 및 회전감지센서(140)를 통해 측정되는 위치정보, 진동정보 및 회전정보를 통신사 서버나 보폭을 추정해주는 서비스를 제공하는 별도의 서버에 전송해주어 사용자의 보폭을 추정하는 시스템으로 구성될 수도 있다.As described above, the stride length estimation apparatus according to the present invention includes a moving distance measuring module 160, a step counting module 170, and a stride length estimating module 170 within the user terminal 100 to directly estimate a stride length of a user. Although it is possible to estimate the location information, vibration information and rotation information measured by the vibration sensor 130 and the rotation sensor 140 provided in the user terminal 100 in the state excluding such a configuration, the communication company server or the stride length It may be configured as a system for estimating the stride of the user by transmitting to a separate server that provides a service.

도 2는 본 발명에 따른 보폭 추정 시스템의 구성을 보여주는 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of the stride length estimation system according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 보폭 추정 시스템은 사용자의 보행이나 회전 방향 등의 움직임을 감지하는 다양한 센서가 구비된 사용자 단말(100)에서 측정된 위치정보, 진동정보 및 회전정보를 수신하는 통신모듈(210)과, 사용자 신상정보 및 지리정보를 저장하는 데이터베이스부(250)와, 통신모듈(210)을 통해 수신된 회전정보와 사용자 단말(100)의 위치정보에 대응하여 데이터베이스부(250)에 저장된 지리정보를 이용하여 사용자의 이동거리를 측정하는 이동거리 측정모듈(220)과, 통신모듈(210)을 통해 수신된 진동정보와 측정된 이동거리에 대응하는 사용자의 걸음수를 산출하는 걸음수 산출모듈(230)과, 이동거리 측정모듈(220)에서 측정된 사용자의 이동거리와 걸음수 산출모듈(230)에서 산출된 사용자의 걸음수를 이용하여 사용자의 보폭을 추정하는 보폭추정모듈(240) 및 상기 각 구성요소들의 동작을 제어하는 제어부(260)를 포함하여 구성된다. 이와 같이 구성된 보폭 추정 시스템은 보폭추정모듈(240)에서 추정된 사용자의 보폭과, 통신모듈(210)을 통해 수신된 회전정보를 이용하여 사용자의 위치를 추정하는 위치추정모듈(미도시)을 더 포함하여 구성될 수도 있다.Referring to FIG. 2, the stride length estimation system according to the present invention receives position information, vibration information, and rotation information measured by a user terminal 100 equipped with various sensors for detecting a user's walking or rotational direction. Database unit 250 corresponding to the communication module 210, the database unit 250 for storing the user personal information and geographic information, the rotation information received through the communication module 210 and the position information of the user terminal 100 A distance measurement module 220 for measuring a user's movement distance using geographic information stored in the user), and calculating the number of steps of the user corresponding to the vibration information received through the communication module 210 and the measured movement distance. A step of estimating the stride of the user by using the step counting module 230 and the user's moving distance measured by the moving distance measuring module 220 and the step count of the user calculated by the step counting module 230 Estimation module 240 and is configured to include a controller 260 for controlling the operations of the respective components. The stride length estimation system configured as described above further includes a position estimation module (not shown) for estimating the position of the user using the stride length estimated by the stride length estimation module 240 and the rotation information received through the communication module 210. It may be configured to include.

여기에서 사용자 단말(100)은 통상 스마트폰, 테블릿 PC 등과 같이 휴대가 가능한 모바일 기기이며, 보폭을 추정하기 위한 서버(200)와 정보를 송수신하기 위한 통신부(120)가 구비되어 있다.In this case, the user terminal 100 is a portable mobile device, such as a smartphone, a tablet PC, and the like, and is provided with a communication unit 120 for transmitting and receiving information with the server 200 for estimating the stride length.

또한, 사용자 단말(100)에는 진동감지센서(130) 및 회전감지센서(140)가 구비되어 있어, 사용자가 보행을 하는 경우 보행시 발생하는 진동을 검출하는 동시에, 보행 방향을 검출할 수 있다. 이때, 진동감지센서(130)로는 가속도 센서 등이 사용될 수 있고, 회전감지센서(140)로는 디지털컴파스, 자이로스코프 등이 사용될 수 있으며, 이외에도 사용자의 움직임을 검출할 수 있는 다양한 종류의 센서가 사용될 수 있음은 물론이다.In addition, the user terminal 100 is provided with a vibration sensor 130 and the rotation sensor 140, when the user walks can detect the vibration generated when walking, and at the same time detect the walking direction. In this case, an acceleration sensor may be used as the vibration sensor 130, and a digital compass, a gyroscope, etc. may be used as the rotation detection sensor 140, and various types of sensors for detecting a user's movement may be used. Of course it can.

제어부(150)는 진동감지센서(130)와 회전감지센서(140)를 통해 검출되는 사용자의 보행 정보를 통신부(120)로 전달하여, 서버(200)로 전송하게 하는 등 사용자 단말(100)의 전반적인 동작을 제어한다.The controller 150 transmits the walking information of the user detected through the vibration sensor 130 and the rotation sensor 140 to the communication unit 120 to transmit the information to the server 200 to the user terminal 100. Control overall operation.

한편, 사용자 단말(100)로부터 사용자의 위치정보 및 움직임 정보를 수신하여 사용자의 보폭을 추정하는 서버(200)의 데이터베이스부(250)는 사용자의 이름, 나이, 단말정보 등의 개인정보를 저장하는 사용자 정보 데이터베이스(252)와 지리정보를 저장하는 맵 정보 데이터베이스(254)를 포함하여 구성되며, 사용자 정보 데이터베이스(252)에는 본 발명에 따른 보폭 추정 시스템에 의해 추정된 사용자의 보폭 정보가 함께 저장되어 있다.Meanwhile, the database unit 250 of the server 200 that receives the user's location information and the motion information from the user terminal 100 and estimates the user's stride length may store personal information such as the user's name, age, and terminal information. And a user information database 252 and a map information database 254 for storing geographic information. User information database 252 stores stride information of a user estimated by the stride length estimation system according to the present invention. have.

이동거리 측정모듈(220)은 통신모듈(210)을 통해 수신된 사용자의 위치정보 및 회전정보와, 맵 정보 데이터베이스(254)에 저장된 지리정보를 대응시켜 사용자가 실제로 보행한 이동거리를 측정한다.The movement distance measuring module 220 measures the movement distance actually walked by the user by matching the position information and rotation information of the user received through the communication module 210 with the geographic information stored in the map information database 254.

걸음수 산출모듈(230)은 통신모듈(210)을 통해 수신된 사용자의 진동정보를 이용하여 사용자가 보행한 걸음수를 산출해낸다.The step number calculation module 230 calculates the number of steps the user has taken on the basis of the vibration information of the user received through the communication module 210.

또한, 보폭추정모듈(240)은 이동거리 측정모듈(220)에서 측정된 사용자의 이동거리와, 걸음수 산출모듈(230)에서 산출된 걸음수를 이용하여 사용자의 보폭을 추정한다.
In addition, the stride length estimation module 240 estimates the stride length of the user by using the movement distance of the user measured by the movement distance measuring module 220 and the number of steps calculated by the number calculating module 230.

이하에서는 본 발명에 따른 보폭 추정 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, the stride length estimation method according to the present invention will be described.

도 3은 본 발명에 따른 보폭 추정 과정을 보여주는 순서도이고, 도 4는 본 발명에 따른 보폭 추정 과정에서 사용자의 이동거리를 측정하는 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 보폭 추정 과정에서 사용자의 걸음수를 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.3 is a flowchart illustrating a stride length estimation process according to the present invention, FIG. 4 is a diagram illustrating a process of measuring a moving distance of a user in the stride length estimation process according to the present invention, and FIG. 5 is a stride length estimation according to the present invention. A diagram for describing a process of calculating a user's step in the process.

서버(200)는 통신모듈(210)을 이용하여 사용자 단말(100)에 구비된 진동감지센서(130) 및 회전감지센서(140)를 통해 측정된 진동정보 및 회전정보를 수신한다(단계 S110).The server 200 receives the vibration information and the rotation information measured through the vibration sensor 130 and the rotation sensor 140 provided in the user terminal 100 using the communication module 210 (step S110). .

이렇게 통신모듈(210)을 통해 수신된 진동정보 및 회전정보는 제어부(260)에 의해 각 모듈로 전송되고, 각 모듈에서는 수신된 정보를 이용하여 이동거리, 걸음수 및 보폭을 산출하게 된다.The vibration information and the rotation information received through the communication module 210 are transmitted to each module by the control unit 260, and each module calculates the moving distance, the number of steps and the stride length using the received information.

보폭을 추정하기 위해서는 먼저 사용자의 이동 거리가 측정되어야 한다.In order to estimate the stride length, a user's moving distance must first be measured.

사용자의 이동 거리는 다양한 방법으로 측정될 수 있지만, 본 발명에서는 사용자 단말(100)을 통해 전송된 회전정보와, 데이터 베이스부(250)의 맵 정보 데이터베이스(254)에 저장된 지리정보를 이용하여 사용자가 실제로 보행한 이동 거리를 측정하게 된다(S120).Although the moving distance of the user may be measured in various ways, in the present invention, the user may use the rotation information transmitted through the user terminal 100 and the geographic information stored in the map information database 254 of the database unit 250. The walking distance actually measured is measured (S120).

사용자의 이동 거리(L)는 도 4에 도시된 바와 같이 회전정보를 통한 사용자의 보행 방향 측정과, 지리정보에 의한 사용자의 실제 이동 거리에 의해 측정될 수 있다.As shown in FIG. 4, the moving distance L of the user may be measured by measuring the walking direction of the user through rotation information and the actual moving distance of the user by geographic information.

회전정보는 도 4에 도시된 바와 같이 사용자가 보행 중 코너를 돌게 되는 순간 측정하는 정보로서, 일종의 전자 나침반인 디지털컴파스에 의해 측정되는 보행 방향과 각속도 센서인 자이로스코프에 의해 측정되는 각속도를 이용하여 회전값을 측정함으로써 획득된다.As shown in FIG. 4, the rotation information is information measured when the user turns a corner during walking, using a walking direction measured by a digital compass, which is a kind of electronic compass, and an angular velocity measured by a gyroscope, an angular velocity sensor. It is obtained by measuring the rotation value.

이렇게 측정되는 회전정보를 이용하여 사용자의 이동 거리(L)를 측정하게 되는데, 사용자가 코너(A)를 도는 제1순간과 그 다음 코너(B)를 도는 제2순간 측정된 회전정보를 특이점으로 이용하고, 이를 데이터베이스부(250)에 저장된 지리 정보에 대응시켜 사용자의 실제 이동 거리를 측정할 수 있게 된다.The rotational distance L of the user is measured using the rotation information measured as described above, and the rotational information measured by the user at the first moment turning the corner A and the second moment turning the next corner B as a singular point. In this case, the actual moving distance of the user may be measured by corresponding to the geographic information stored in the database unit 250.

사용자의 이동 거리가 측정된 이후에는, 진동정보를 이용하여 사용자의 걸음수를 산출해낸다(S130).After the movement distance of the user is measured, the number of steps of the user is calculated using the vibration information (S130).

사용자의 걸음수는 통신모듈(210)을 통해 수신된 진동정보로부터 산출해낼 수 있는데, 제어부(260)를 통해 진동정보를 전달받은 걸음수 산출모듈(230)에서는 진동정보에 포함되는 그래프를 통해 사용자의 걸음수를 산출한다.The number of steps of the user may be calculated from the vibration information received through the communication module 210, the number of steps calculation module 230 received the vibration information through the control unit 260 through the graph included in the vibration information Calculate the number of steps.

걸음수를 산출해내는 방식은 다양한 방법이 사용될 수 있으나, 본 발명에서는 진동정보에 포함된 그래프에서 나타나는 피크(peek)나 위상이 반복하는 형태를 이용하여 걸음수를 산출해낸다.As a method of calculating the number of steps, various methods may be used. However, in the present invention, the number of steps is calculated using a form in which a peak or a phase appearing in a graph included in the vibration information is repeated.

도 5의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이, 진동정보는 그래프 형태로 나타나는데 이러한 그래프 형태의 출력파형을 기초로 하여, 출력파형의 최대값 간의 시간을 하나의 걸음으로 인식하거나, 또는 출력파형의 최소값 간의 시간을 하나의 걸음으로 인식하는 것이다.As shown in (a) and (b) of FIG. 5, the vibration information is represented in a graph form, and based on the output waveform of the graph form, the time between the maximum values of the output waveforms is recognized as one step, or The time between the minimum value of the output waveform is recognized as one step.

또한, 5 6의 (c)와(d)에서는 통상적으로 걸음수를 파악하기 위해 출력파형이 양의 값에서 음의 값으로 교차하는 점들 간의 시간을 하나의 걸음으로 인식하거나 또는 출력파형이 음의 값에서 양의 값으로 교차하는 점들 간의 시간을 하나의 걸음으로 인식하는 것이다.In addition, in (c) and (d) of 5 6, in general, in order to determine the number of steps, the time between the points where the output waveform crosses from a positive value to a negative value is recognized as one step or the output waveform is negative. One step is to recognize the time between the points that intersect the values with positive values.

이후, 산출된 사용자의 이동 거리(L) 및 걸음수(m)를 이용하여 사용자의 보폭(λ)를 추정하게 된다(S140).Thereafter, the stride length λ of the user is estimated using the calculated moving distance L and the number of steps m (S140).

사용자의 보폭(λ)은 하기의 [수학식1]과 같이 이동거리 측정모듈(220)에서 측정된 사용자의 이동 거리(L)를 걸음수 산출모듈(230)에서 산출된 사용자의 걸음수(m)로 나눔으로써 추정하게 되며, 이때 산출된 사용자의 보폭은 이동 거리에서의 평균값을 의미하므로 보폭 추정이라 이른다.The stride length of the user λ is the number of steps (m) of the user calculated by the step counting module 230 based on the moving distance L of the user measured by the moving distance measuring module 220 as shown in Equation 1 below. It is estimated by dividing by), and the calculated stride length of the user is referred to as stride length estimation because it means an average value at a moving distance.

Figure pat00001
Figure pat00001

이와 같이 사용자의 보폭은 사용자의 걸음수에 따라 달라질 수 있는데, 동일한 이동거리에서 걸음수가 많으면 보폭이 짧아지고, 걸음수가 적으면 보폭이 길어지게 됨을 알 수 있다. 이를 통해서는 사용자의 보행 상태를 파악할 수 있게 되는데, 보폭이 짧은 경우 사용자가 급하게 걸어가고 있음을 추측할 수 있고, 보폭이 긴 경우에는 사용자가 뛰어가고 있음을 추측할 수 있다.In this way, the stride length of the user may vary depending on the number of steps of the user. If the number of steps is the same in the same moving distance, the stride length becomes shorter, and if the number of steps is small, the stride length becomes longer. Through this, it is possible to determine the walking state of the user. If the stride length is short, the user may infer that he is walking quickly, and if the stride length is long, the user may guess that the user is running.

따라서 이와 같은 방법을 반복하여 수행함으로써 상황별 사용자의 보폭을 평균화하여 데이터베이스부의 사용자 정보 데이터베이스에 저장해 놓으면, 이를 통해 사용자의 이동속도나 위치도 용이하게 추적할 수 있게 된다.Therefore, by repeating such a method, if the user's stride length is averaged and stored in the user information database of the database unit, the moving speed or position of the user can be easily tracked.

이와 같이 사용자의 보폭이 추정되면, 사용자의 보폭과 회전정보 및 진동정보를 이용하여 사용자의 위치를 추적할 수 있게 되는데, GPS 위성에 의해 사용자의 위치를 추적할 수 없는 경우, 이와 같은 방법을 통해 사용자의 위치 및 이동 경로를 용이하게 추적할 수 있게 된다.When the user's stride length is estimated as described above, the user's position can be tracked using the user's stride length, rotation information, and vibration information. If the user's position cannot be tracked by the GPS satellite, It is possible to easily track the user's location and travel path.

한편, 본 발명에 따른 보폭 추정 장치를 이용하여 보폭을 추정하는 방법은, 상술한 보폭 추정 시스템을 이용하여 보폭을 추정하는 방법과는 사용자 단말에서 측정된 위치정보, 진동정보 및 회전정보를 서버로 전송하지 않고, 이를 사용자 단말 자체에서 직접 이용하여 사용자의 이동거리 및 걸음수를 산출하고, 산출된 이동거리 및 걸음수와 사용자 단말에 저장된 지리정보를 이용하여 보폭을 추정하는 것을 제외하고는 그 기본적인 원리는 동일하다.On the other hand, the method of estimating the stride length using the stride length estimation apparatus according to the present invention, the method of estimating the stride length using the above-described stride length estimation system and the position information, vibration information and rotation information measured by the user terminal to the server The basic method is to calculate the moving distance and the number of steps of the user using the information directly from the user terminal itself, and estimate the stride length using the calculated moving distance and the number of steps and the geographical information stored in the user terminal. The principle is the same.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 보폭 추정 장치, 시스템 및 방법은 GPS를 통한 사용자의 위치 추적이 불가능한 경우에도 사용자의 위치를 용이하게 추적할 수 있다. 이외에도 이동 시간을 예측하거나 이동 경로의 파악 등 다양한 분야에 적용되어 생활에 편의를 제공할 수도 있다.
As described above, the stride length estimation apparatus, system and method according to the present invention can easily track the location of the user even when the location tracking of the user through GPS is impossible. In addition, it may be applied to various fields, such as predicting travel time or identifying a travel route, to provide convenience to life.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Although the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be defined by the appended claims and equivalents thereof.

100 : 사용자 단말 120 : 통신부
130 : 진동감지센서 140 : 회전감지센서
150, 260 : 제어부 160, 220 : 이동거리 측정모듈
170, 230 : 걸음수 산출모듈 175, 240 : 보폭추정모듈
180, 250 : 데이터베이스부 184, 254 : 맵 정보 데이터베이스
200 : 서버 210 : 통신모듈
252 : 사용자 정보 데이터베이스100: user terminal 120: communication unit
130: vibration detection sensor 140: rotation detection sensor
150, 260: control unit 160, 220: moving distance measuring module
170, 230: step count module 175, 240: stride estimation module
180, 250: database unit 184, 254: map information database
200: server 210: communication module
252: User Information Database

Claims (18)

사용자의 보폭을 추정하는 장치에 있어서,
사용자의 보행으로부터 진동정보를 검출하는 진동감지센서와;
상기 사용자의 보행으로부터 회전정보를 검출하는 회전감지센서와;
지리정보를 저장하는 데이터베이스부와;
상기 회전정보 및 상기 지리정보를 이용하여 사용자의 이동거리를 측정하는 이동거리 측정모듈과;
상기 진동정보를 이용하여 사용자의 걸음수를 산출하는 걸음수 산출모듈과;
상기 이동거리 측정모듈에서 측정된 사용자의 이동거리와 상기 걸음수 산출모듈에서 산출된 사용자의 걸음수를 이용하여 사용자의 보폭을 추정하는 보폭추정모듈; 및
상기 데이터베이스부, 이동거리 측정모듈, 걸음수 산출모듈 및 보폭추정모듈의 동작을 제어하는 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 보폭 추정 장치.An apparatus for estimating the stride length of a user,
A vibration sensor for detecting vibration information from a user's walking;
A rotation sensor for detecting rotation information from the user's walking;
A database unit for storing geographic information;
A moving distance measuring module for measuring a moving distance of a user using the rotation information and the geographic information;
A step counting module for calculating a step count of the user using the vibration information;
A stride estimation module for estimating the stride length of the user using the movement distance of the user measured by the movement distance measuring module and the number of steps of the user calculated by the step calculating module; And
A control unit for controlling operations of the database unit, the movement distance measurement module, the step number calculation module and the stride estimation module;
Stride length estimation apparatus comprising a. 제 1 항에 있어서,
상기 보폭추정모듈에서 추정된 사용자의 보폭, 상기 진동정보 및 상기 회전정보를 이용하여 사용자의 위치를 추정하는 위치추정모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보폭 추정 장치.The method of claim 1,
And a position estimation module for estimating the position of the user using the stride length, the vibration information, and the rotation information of the user estimated by the stride length estimation module. 제 1 항에 있어서,
상기 보폭추정모듈은, 상기 진동감지센서의 출력 파형의 형태에 따라 보폭의 형태를 분류하고, 분류된 보폭의 형태 별로 보폭을 추정하는 것을 특징으로 하는 보폭 추정 장치.The method of claim 1,
The stride length estimation module classifies the stride length according to the shape of the output waveform of the vibration sensing sensor and estimates the stride length according to the classified stride types. 제 1 항에 있어서,
상기 진동감지센서는,
가속도센서인 것을 특징으로 하는 보폭 추정 장치.The method of claim 1,
The vibration sensor,
A stride length estimation apparatus, characterized in that the acceleration sensor. 제 1 항에 있어서,
상기 회전감지센서는,
디지털컴파스 또는 자이로스코프인 것을 특징으로 하는 보폭 추정 장치.The method of claim 1,
The rotation sensor is,
A stride length estimation device, characterized in that it is a digital compass or gyroscope. 제 2 항에 있어서,
상기 위치추정모듈은, 상기 지리정보를 더 이용하여 위치추정을 보정하는 것을 특징으로 하는 보폭 추정 장치. The method of claim 2,
And the position estimation module further corrects the position estimation using the geographic information. 제 2 항에 있어서,
상기 위치추정모듈은, 상기 지리정보를 더 이용하여, 사용자의 현재 위치를 상기 지리정보에 매칭하는 것을 특징으로 하는 보폭 추정 장치.The method of claim 2,
And the location estimation module further uses the geographic information to match a current location of the user to the geographic information. 제 1 항에 있어서,
상기 보폭의 형태는, 천천히 걷는 걸음의 보폭, 보통 걷는 걸음의 보폭, 빠른 걷는 걸음의 보폭, 뛰는 보폭 중 어느 하나 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 보폭 추정 장치.The method of claim 1,
The form of the stride length is a stride estimation device comprising any one or more of the stride length of walking slowly, stride length of normal walking, stride length of fast walking, stride length. 사용자의 보폭을 추정하는 시스템에 있어서,
사용자 단말로부터 위치정보, 진동정보 및 회전정보를 수신하는 통신모듈과;
사용자 신상정보 및 지리정보를 저장하는 데이터베이스부와;
상기 회전정보 및 상기 지리정보를 이용하여 사용자의 이동거리를 측정하는 이동거리 측정모듈과;
상기 통신모듈을 통해 수신된 진동정보를 이용하여 사용자의 걸음수를 산출하는 걸음수 산출모듈과;
상기 이동거리 측정모듈에서 측정된 사용자의 이동거리와 상기 걸음수 산출모듈에서 산출된 사용자의 걸음수를 이용하여 사용자의 보폭을 추정하는 보폭추정모듈; 및
상기 통신모듈, 데이터베이스부, 이동거리 측정모듈, 걸음수 산출모듈 및 보폭추정모듈의 동작을 제어하는 제어부;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 보폭 추정 시스템.In the system for estimating the stride of the user,
A communication module for receiving location information, vibration information, and rotation information from a user terminal;
A database unit for storing user identification information and geographic information;
A moving distance measuring module for measuring a moving distance of a user using the rotation information and the geographic information;
A step counting module for calculating a step count of the user by using the vibration information received through the communication module;
A stride estimation module for estimating the stride length of the user using the movement distance of the user measured by the movement distance measuring module and the number of steps of the user calculated by the step calculating module; And
A control unit controlling operations of the communication module, database unit, moving distance measuring module, step counting module, and stride length estimation module;
Stride estimation system, characterized in that configured to include. 제 9 항에 있어서,
상기 보폭 추정 시스템은,
상기 보폭추정모듈에서 추정된 사용자의 보폭과, 상기 통신모듈을 통해 수신된 회전정보를 이용하여 사용자의 위치를 추정하는 위치추정모듈을 더 포함하는것을 특징으로 하는 보폭 추정 시스템.The method of claim 9,
The stride length estimation system,
And a position estimating module for estimating the position of the user using the stride length estimated by the stride length estimation module and the rotation information received through the communication module. 제 9 항에 있어서,
상기 사용자 신상정보와 상기 보폭추정모듈에서 추정된 사용자의 보폭을 서로 매칭하여 저장하는 것을 특징으로 하는 보폭 추정 시스템. The method of claim 9,
The stride length estimation system, characterized in that for matching the user identification information and the stride length of the user estimated by the stride estimation module to match each other. 제 9 항에 있어서,
상기 보폭추정모듈에서 추정된 사용자의 상기 보폭의 형태는, 천천히 걷는 걸음의 보폭, 보통 걷는 걸음의 보폭, 빠른 걷는 걸음의 보폭, 뛰는 보폭 중 어느 하나 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 보폭 추정 시스템.The method of claim 9,
The stride length estimation system of the user estimated by the stride length estimation module includes at least one of a stride length of walking slowly, a stride length of normal walking, a stride length of fast walking, and a stride length of stride. . 사용자의 보폭을 추정하는 방법에 있어서,
사용자의 위치정보, 진동정보 및 회전정보를 획득하는 단계와;
상기 회전정보 및 지리정보를 이용하여 사용자의 이동 거리를 측정하는 단계와;
상기 진동정보를 이용하여 상기 사용자의 이동거리에 대응하는 사용자의 걸음수를 산출하는 단계; 및
상기 측정된 사용자의 이동 거리와 상기 사용자의 걸음수를 이용하여 사용자의 보폭을 추정하는 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 보폭 추정방법.In the method of estimating the stride of the user,
Obtaining location information, vibration information, and rotation information of the user;
Measuring a moving distance of a user using the rotation information and geographic information;
Calculating the number of steps of the user corresponding to the moving distance of the user by using the vibration information; And
Estimating the stride length of the user by using the measured moving distance of the user and the number of steps of the user;
Stride length estimation method comprising a. 제 13 항에 있어서,
상기 사용자의 이동 거리를 측정하는 단계에서,
사용자가 코너를 도는 제1순간과 그 다음 코너를 도는 제2순간 측정된 회전정보를 특이점으로 이용하여 지리정보로부터 사용자의 실제 이동 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 보폭 추정방법.The method of claim 13,
In measuring the moving distance of the user,
A method of estimating a stride length, wherein a user's actual moving distance is measured from geographic information by using measured rotational information as a singular point when a user turns a corner and a second instant turns a corner. 제 13 항에 있어서,
상기 진동정보에 포함되는 그래프 형태의 출력파형을 기초로 하여, 출력파형의 최대값 간의 시간을 하나의 걸음으로 인식하거나, 또는 출력파형의 최소값 간의 시간을 하나의 걸음으로 인식하는 것을 특징으로 하는 보폭 추정방법.The method of claim 13,
Based on the output waveform in the form of a graph included in the vibration information, the stride of the time between the maximum value of the output waveform is recognized as one step, or the time between the minimum value of the output waveform is characterized as one step Estimation method. 제 13 항에 있어서,
상기 사용자의 걸음수를 산출하는 단계는, 출력파형이 양의 값에서 음의 값으로 교차하는 점들 간의 시간을 하나의 걸음으로 인식하거나 또는 출력파형이 음의 값에서 양의 값으로 교차하는 점들 간의 시간을 하나의 걸음으로 인식하는 것을 특징으로 하는 보폭 추정방법.The method of claim 13,
The step of calculating the number of steps of the user may recognize the time between the points where the output waveform intersects a positive value to a negative value as one step, or between the points where the output waveform intersects a negative value to a positive value. A method of estimating stride length, characterized in that time is recognized as one step. 제 13 항에 있어서,
상기 사용자의 보폭과 상기 회전정보를 이용하여 사용자의 위치를 추정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보폭 추정방법.The method of claim 13,
And estimating the position of the user using the stride length and the rotation information of the user. 제 13 항에 있어서,
상기 사용자의 보폭을 추정하는 단계에서, 추정된 사용자의 상기 보폭의 형태는, 천천히 걷는 걸음의 보폭, 보통 걷는 걸음의 보폭, 빠른 걷는 걸음의 보폭, 뛰는 보폭 중 어느 하나 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 보폭 추정 방법.
The method of claim 13,
In the step of estimating the stride of the user, the estimated form of the stride of the user, characterized in that it comprises any one or more of the stride of walking slowly, the stride of normal walking, stride of fast walking, run The stride length estimation method.
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KR20190002135A (en) * 2017-06-29 2019-01-08 캐시워크(주) A reward system based on walking

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