KR20130116910A - 운동파라미터 확정방법, 장치와 운동지원방법 - Google Patents

운동파라미터 확정방법, 장치와 운동지원방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 운동파라미터 확정방법, 장치 및 운동지원방법을 제공한다. 3축가속도감지기가 샘플링한 피식별물체의 가속도, 3축자이로가 샘플링한 피식별물체의 각속도와 3축자기장감지기가 샘플링한 피식별물체의 3차원 지자기좌표계에 상대되는 협각으로 구성된 각 샘플링 시각의 운동데이터를 이용하여 역추적 알고리즘에 의하여 1 단편의 운동상태의 운동개시시각부터 운동완료시각까지 각각 각 샘플링 시각의 실제 가속도를 계산하고, 상기 실제 가속도는3축가속도감지기가 샘플링한 가속도에서 중력 가속도의 영향을 제거한 후 얻은 가속도이다. 본 발명은 시스템 복잡도를 저하시킬 수 있고 정밀도는 환경의 영향 특히는 광선의 영향을 적게 받을 수 있다.

Description

운동파라미터 확정방법, 장치와 운동지원방법{MOTION PARAMETER DETERMINATION METHOD AND DEVICE AND MOTION AUXILIARY EQUIPMENT}
본 출원은 2011년 04월 29일에 중국특허청에 출원한 No. 201110111559.8 (발명명칭은 “운동파라미터 확정방법, 장치와 운동지원방법”)의 중국특허출원의 우선권을 주장한다.
본 발명은 운동식별기술에 관한 것이며, 특히는 운동파라미터 확정방법, 장치와 운동지원방법에 관한 것이다.
공간가속운동의 궤적 및 자세식별은 물체의 운동과정 중의 매 시각의 위치와 전향각을 검측하는 동시에 물체의 실시간 속도를 얻는 것이다. 공간가속운동궤적, 자세식별기술과 인체동작을 상호 결합하여 인체 각 부위의 운동을 검측하는 것은 스포츠, 게임, 영화, 의료 시뮬레이션 또는 동작기능훈련 등 분야에서 광범히 응용되고 있다.
현재의 운동식별기술은 주로 아래의 몇가지가 있다.
1）적외선 배열과 미세전자기계시스템（MEMS）감지기를 결합하여 3차원 공간에서의 사용자의 운동을 검측한다.
2）시각과 MEMS감지기를 결합하여 사용자의 손운동식별의 정밀도를 제고시킨다.
3）시각의 방법으로 RGB카메라, 심도감지기와 마이크 어레이를 이용하여 사용자 전신의 3차원 운동, 얼굴 동작과 소리 등 정보를 샘플링한다.
이상의 3가지 방식은 모두 시각에 의거하기 때문에 정밀도가 외계환경 특히는 광선의 영향을 많이 받는다.
이상의 문제를 고려하여 본 발명은 외계환경의 정밀도에 대한 영향을 감소시키는 운동파라미터 확정방법, 장치와 운동지원방법을 제공한다.
구체적인 기술방안은 아래와 같다.
운동파라미터 확정방법으로서,
S1. 각 샘플링 시각의 피식별물체의 가속도, 피식별물체의 각속도와 피식별물체의 3차원 지자기좌표계에 상대되는 협각을 포함하는 운동데이터를 획득하고 기억하는 단계；
S2. 기억한 각 샘플링 시각의 가속도를 이용하여 운동정지검측을 진행하여 1 단편의 운동상태의 운동개시시각
Figure pct00001
과 운동완료시각
Figure pct00002
을 확정하는 단계;
S3. 기억한 상기 운동개시시각
Figure pct00003
의 협각에 근거하여 상기 운동개시시각
Figure pct00004
에 3차원 지자기좌표계에 상대되는 최초자세 매트릭스
Figure pct00005
를 확정하는 단계;
S4. 상기 운동상태에 있는 각 샘플링 시각을 각각 현재 샘플링 시각으로 하여 단계S41~S43를 진행하는 단계;
S41. 기억한 현재 샘플링 시각과 그 전의 샘플링 시각의 각속도, 상기 전의 샘플링 시각의 상기 운동개시시각
Figure pct00006
에 대비되는 자세변환 매트릭스
Figure pct00007
에 근거하여 현재 시각의 상기 운동개시시각
Figure pct00008
에 대비되는 자세변환 매트릭스
Figure pct00009
를 확정하는 단계;
S42.
Figure pct00010
에 의하여 현재 샘플링 시각에 3차원 지자기좌표계에 상대되는 자세 매트릭스
Figure pct00011
를 확정하는 단계;
S43. 상기
Figure pct00012
을 이용하여 기억된 현재 샘플링 시각의 가속도
Figure pct00013
를 조절하여 현재 샘플링 시각의 가속도
Figure pct00014
에서 중력 가속도
Figure pct00015
의 영향을 제거하여 현재 샘플링 시각의 실제 가속도
Figure pct00016
를 얻는 것을
특징으로 하는 운동파라미터 확정방법.
운동파라미터 확정장치로서
각 샘플링 시각의3축가속도감지기가 샘플링한 피식별물체의 가속도, 3축자이로가 샘플링한 피식별물체의 각속도 및 3축자기장감지기가 샘플링한 피식별물체의 3차원 지자기좌표계에 상대되는 협각을 포함하는 운동데이터를 획득하여 상기 데이터 저장수단에 발송하는 운동데이터 획득수단；
상기 운동데이터를 기억하는 데이터 저장수단；
상기 데이터 저장수단이 기억한 각 샘플링 시각의 가속도를 이용하여 운동정지검측을 진행하여 1 단편의 운동상태의 운동개시시각
Figure pct00017
과 운동완료시각
Figure pct00018
을 확정하는 운동정지 검측수단;
상기 데이터 저장수단이 기억한 상기 운동개시시각
Figure pct00019
의 협각에 근거하여 상기 운동개시시각
Figure pct00020
에 3차원 지자기좌표계에 상대되는 최초자세 매트릭스
Figure pct00021
를 확정하는 최초자세 확정수단;
상기 운동개시시각
Figure pct00022
의 다음 샘플링 시각부터 상기 운동완료시각
Figure pct00023
까지를 차례로 현재 샘플링 시각으로 하여 각 샘플링 시각의 가속도를 확정하는 운동파라미터 확정수단;
을 포함하고
상기 운동파라미터 확정수단은 구체적으로
상기 데이터 저장수단이 기억한 현재 샘플링 시각 및 그 전의 샘플링 시각의 각속도와 상기 전의 샘플링 시각의 상기 운동개시시각
Figure pct00024
에 대비되는 자세변환 매트릭스
Figure pct00025
를 이용하여 현재 시각의 상기 운동개시시각
Figure pct00026
에 대비되는 자세변환 매트릭스
Figure pct00027
를 확정하고 기록하는 자세변환 확정모듈;
Figure pct00028
에 의하여 현재 샘플링 시각에 3차원 지자기좌표계에 상대되는 자세 매트릭스
Figure pct00029
를 확정하는 실시간 자세확정모듈; 및
상기
Figure pct00030
를 이용하여 현재 샘플링 시각의 가속도
Figure pct00031
를 조절하여 현재 샘플링 시각의 가속도
Figure pct00032
에서 중력 가속도
Figure pct00033
의 영향을 제거하여 현재 샘플링 시각의 실제 가속도
Figure pct00034
를 얻는 중력영향제거모듈을 포함하는 것을
특징으로 하는 운동파라미터 확정장치.
동작지원설비로서
감지장치와 상기 운동파라미터 확정장치를 포함하고；
상기 감지장치는 각 샘플링 시각의 운동데이터를 샘플링하여 상기 운동파라미터 확정장치에 발송하며, 상기 운동데이터는 피식별물체의 가속도, 피식별물체의 각속도 및 피식별물체의 3차원 지자기좌표계에 상대되는 협각을 포함하는 것을
특징으로 하는 동작지원설비.
이상의 기술방안에서 알 수 있다시피 본 발명에서 제공한 운동파라미터 확정방법, 장치와 운동지원방법은 시각에 의존하지 않아도 정밀도가 환경의 영향 특히는 광선의 영향을 적게 받는다.
도1a은 본 발명의 실시예에서 제공하는 식별시스템의 구성 모식도이다.
도1b는 본 발명의 실시예에서 제공하는 운동지원방법의 구성 모식도이다.
도2는 본 발명의 실시예에서 제공하는 3축자기장감지기에서 출력하는 회전각 모식도이다.
도3은 본 발명의 실시예에서 제공하는 프로세서가 발송한 데이터 패킷의 모식도이다.
도4는 본 발명의 실시예에서 제공하는 운동파라미터 확정방법의 흐름도이다.
도5는 본 발명의 실시예에서 제공하는 운동파라미터 확정장치의 구성 모식도이다.
본 발명의 목적, 기술방안와 장점을 명확하게 하기 위하여, 아래에서는 도면과 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 도1a에 표시한 식별시스템은 주로 MEMS감지장치(100), 프로세서(110), 데이터 전송 인터페이스(120)와 운동파라미터 확정장치(130)를 포함하고 나아가서 동작식별장치(140), 파라미터 표시장치(150)와 전문가 평가장치(160)를 더 포함할 수 있다. MEMS감지장치(100), 프로세서(110)와 데이터 전송 인터페이스(120)는 하나의 단말기장치로 패키징하여 피식별물체에 설치할 수 있다. 예를 들면 하나의 휴대용 운동검측장치로 패키징하여 선수의 장갑, 클럽, 관절 등에 설치한다. 휴대용 운동검측장치의 무게는 겨우 몇십그람 밖에 안되여도 되므로 피식별물체의 동작에 거의 영향을 주지 않는다.
MEMS감지장치(100)는 3축가속도감지기(101), 3축자이로(102)와 3축자기장감지기(103)를 포함할 수 있다.
3축가속도감지기(101)는 피식별물체의 각 샘플링 시각의 가속도를 샘플링한다. 그 가속도는 3차원 공간에서의 가속도로서, 다시 말하면 각 샘플링 시각에 대응되는 가속도 데이터는 X축, Y축과 Z축의 가속도치를 포함한다.
3축자이로(102)는 피식별물체의 각 각 샘플링 시각의 각속도를 샘플링한다. 상기 각속도도 3차원 공간에서의 각속도로서 다시 말하면 각 샘플링 시각에 대응되는 각속도 데이터는 X축, Y축과 Z축의 각속도치를 포함한다.
3축자기장감지기(103)는 피식별물체의 각 샘플링 시각에 3차원 지자기좌표계에 상대되는 전향각을 샘플링한다. 각 샘플링 시각에 대응되는 전향각 데이터는
Figure pct00035
,
Figure pct00036
와
Figure pct00037
를 포함하고,
Figure pct00038
은 피식별물체의 X축과 3차원 지자기좌표계에서의 XY평면사이의 협각이고,
Figure pct00039
는 피식별물체의 Y축이 3차원 지자기좌표계에서의 XY평면에 투영된 벡터와 3차원 지자기좌표계에서의 Y축 정방향 사이의 협각이고,
Figure pct00040
는 피식별물체의 Y축과 3차원 지자기좌표계에서의 XY평면사이의 협각이구, 도2에서 보는 바와 같이 Xmag, Ymag와 Zmag은 각각 3차원 지자기좌표계에서의 X축, Y축과 Z축이고, Xsen, Ysen와 Zsen은 각각 피식별물체의 X축, Y축과 Z축이다.
프로세서(110)는 일정한 빈도로 MEMS감지장치(100) 중의 3축가속도감지기(101), 3축자이로(102)와 3축자기장감지기(103)가 샘플링한 운동데이터를 읽어내어 일정한 전송 프로토콜에 따라 운동파라미터 확정장치(130)에 전송한다. 도3은 프로세서가 발송한 운동데이터를 포함한 데이터 패킷의 일종 포맷이다. 태그필드에는 데이터의 완정성과 안전성을 보증하는데 사용되는 검증정보를 포함할 수 있고, 패킷 헤드필드에는 운동데이터를 전송하는데 사용한 프로토콜 패킷 헤드를 포함할 수 있다.
프로세서(110)는 데이터 전송 인터페이스(120)가 발송하여 온 배치명령을 접수하고 그 배치명령을 분석하고, 분석하여 얻은 배치정보에 따라 MEMS감지장치(100)에 대하여 예를 들면 샘플링 정밀도의 배치, 샘플링 빈도와 측정범위의 배치 등 배치를 진행하며, 접수한 운동데이터를 수정한다. 바람직하게는 프로세서(110)는 낮은 전력소모량의 프로세서를 사용하여 구동시간을 효과적으로 연장할 수 있다.
MEMS감지장치(100) 중의 3축가속도감지기(101), 3축자이로(102) 및 3축자기장감지기(103)는 직렬버스 또는 AD인터페이스를 통하여 프로세서(110)와 통신한다.
데이터 전송 인터페이스(120)는 유선과 무선 2가지 통신전송방식을 사용할 수 있다. 유선인터페이스는 USB, 직렬포트, 병렬포트, 화선 등 여러가지 프로토콜을 사용할 수 있고, 무선 인터페이스는 블루투스, 적외선 등 프로토콜을 사용할 수 있다. 도1a에서는 USB인터페이스(121)와 /또는 블루투스 모델(122)를 포함하는 것을 예로 한다. USB인터페이스(121)는 MEMS감지장치(100), 프로세서(110)와 데이터 전송 인터페이스(120)를 하나의 단말기장치로 패키징할 때의 충전 및 기타 장치와의 쌍방향 통신을 구현할 수 있다. 블루투스 모델(122)는 상기 단말기장치와 블루투스의 메인 설비 사이의 쌍방향 통신을 구현할 수 있다.
상기 운동파라미터 확정장치(130), 동작식별장치(140), 파라미터 표시장치(150)와 전문가 평가장치(160)는 USB인터페이스를 통하여 상기 단말기장치 중의 프로세서(110)（도1a에는 미도시）에 연결될 수 있고, 블루투스의 메인 설비로서 블루투스 모델(122)를 통하여 상기 단말기장치 중의 프로세서(110)에 연결할 수도 있다.
운동파라미터 확정장치(130)는 접수한 운동데이터를 이용하여 운동식별을 하여 가속도정보, 속도정보, 위치정보 중의 적어도 하나를 포함하는 운동파라미터를 확정한다.
동작식별장치(140)는 동작 피라미터 확정장치(130)가 확정한 운동파라미를 이용하여 운동의 동작유형을 식별하여 어떤 운동 유형의 1 단편의 동작에 대응되는 운동파라미터를 추출할 수 있다.
파라미터 표시장치(150)는 운동파라미터 확정장치(130)가 확정한 운동파라미터를 모종 형식으로 표시（도면에는 그 경우의 연결관계를 미제시）하거나 동작식별장치(140)가 추출한 운동파라미터를 모종 형식으로 표시한다. 예를 들면 3D 궤적의 형식으로 피식별물체의 위치정보를 표시하고, 표 또는 곡선의 형식으로 피식별물체의 속도정보 등을 표시한다. 파라미터 표시장치(150)은 표시기능이 있는 임의의 단말기일 수 있다. 예를 들면 컴퓨터, 핸드폰, PDA 등 일 수 있다.
전문가 평가장치(160)는 운동파라미터 확정장치(130)가 확정한 운동파라미터（도1a에는 그 경우의 연결관계를 미제시）, 또는 파라미터 표시장치(150)의 표시결과에 근거하여 피식별물체의 동작에 평가를 준다. 그 평가는 진실한 전문가가 부여한 것일 수도 있고, 장치가 사전에 준비한 운동파라미터 데이터베이스가 자동적으로 부여한 평가일 수도 있다.
상기 MEMS감지장치(100)와 운동파라미터 확정장치(130)는 하나의 동작지원설비로 패키징할 수 있다. 도1b에서와 같이 운동파라미터 확정장치(130)는 MEMS감지장치(100)가 샘플링한 운동데이터를 직접 획득하고 피식별물체의 각 샘플링 시각의 운동파라미터를 확정할 수 있다.
상기 동작지원설비에서 프로세서(110)는 설정된 빈도로 MEMS감지기100에서 운동데이터를 읽어내고 예정된 전송 프로토콜에 따라 운동파라미터 확정장치(130)에 전송할 수 있다.
나아가서 데이터 전송 인터페이스(120)를 대외 인터페이스로 설치하여 파라미터 확정장치130를 연결할 수 있고, 그 데이터 전송 인터페이스(120)도 USB인터페이스(121) 또는 블루투스 인터페이스(122)일 수 있다. 데이터 전송 인터페이스(120)는 운동파라미터 확정장치(130)가 확정한 운동데이터를 동작지원설비의 외부장치 예를 들면 동작식별장치, 동작표시장치 또는 전문가 평가장치에 발송할 수 있다.
또는 그 데이터 전송 인터페이스(120)도 도1a에 표시한 방식으로 프로세서와 운동파라미터 확정장치(130) 사이에 설치할 수 있다.
상기 시스템에 근거하여 아래에서는 실시예를 이용하여 운동파라미터 확정장치(130)에서 구현한 운동파라미터 확정방법을 설명한다. 도4에서와 같이 운동파라미터 확정방법은 아래의 단계를 포함할 수 있다.
단계401：3축가속도감지기가 샘플링한 피식별물체의 가속도, 3축자이로가 샘플링한 피식별물체의 각속도, 및 3축자기장감지기가 샘플링한 피식별물체의 3차원 지자기좌표계와의 협각을 포함한 각 샘플링 시각의 운동데이터를 획득한다.
각 샘플링 시각의 운동데이터를 획득한 후, MEMS감지기의 샘플링 빈도가 높지 못하면 후속의 가속도, 속도와 위치 등 운동파라미터의 계산 정밀도를 제고하기 위하여 이미 획득한 운동데이터에 대하여 보간처리 예를 들면 선형보간 또는 스프라인 보간을 진행할 수 있다.
단계402：얻은 운동데이터를 전처리한다.
본 단계 중의 전처리는 획득한 운동데이터를 필터링하여 MEMS감지기가 샘플링한 운동데이터의 노이즈를 저하시킨다. 여러가지 필터링 방식 예를 들면 16포인트 고속 푸리에 변환（FFT）을 이용하여 필터링할 수 있고 여기서 구체적인 필터링 방식을 제한하지 않는다.
상기 보간처리와 전처리에는 고정적인 선후순서가 없이 임의의 순서에 따라 선후로 실행할 수 있다. 또는 양자에서 하나를 선택하여 실행할 수 있다.
단계403：전처리 후의 운동데이터를 수정한다.
본 단계에서는 주로 3축가속도감지기가 샘플링한 가속도를 수정하고 3축가속도감지기의 영점이동
Figure pct00041
를 이용하여 이미 얻은 각 샘플링 시각의 가속도에서 모두 영점이동
Figure pct00042
를 소거하여 수정 후의 각 샘플링 시각의 가속도를 얻는다. 3축가속도감지기의 영점이동
Figure pct00043
는 정지물체의 가속도를 샘플링하여 얻은 것이다.
단계402와 단계403는 본 발명의 실시예 중의 바람직한 단계로서, 단계402와 단계403를 실행하지 않고 단계401가 획득한 운동데이터를 완충 기억하여도 된다.
단계404：수정 후의 각 샘플링 시각의 운동데이터를 완충 기억한다.
최신 획득한 N개의 샘플링 시각의 운동데이터를 완충기억영역에 기억한다. 즉 완충기억한 운동데이터는 최신의 하나의 샘플링 시각부터 전의 N-1개의 샘플링 시각까지의 운동데이터를 포함한다. 다시 말하면 완충기억영역에는 N개의 샘플링 시각의 운동데이터를 완충기억한다. 새로운 샘플링 시각의 운동데이터를 완충기억영역에 기억할 때 최초의 샘플링 시각의 운동데이터가 익출된다. 바람직하게는 N은 3 이상의 정수일 수 있고 일반적으로 2의 정수제곱 예를 들면 N의 값은 16또는 32으로 설치하여 완충기억영역에 0.1s~0.2s 길이의 운동데이터를 유지한다. 완충기억영역의 데이터 구조는 하나의 큐(queue)로서 샘플링 시각에 따라 순서로 배열되고 최신 하나의 샘플링 시각의 운동데이터는 큐의 최후에 배열한다.
여기서 수정 후의 운동데이터를 완충기억영역에 기억하는 외에 기타 임의의 기억장치에 저장할 수도 있다.
단계405： 각 샘플링 시각의 가속도를 이용하여 운동정지검측을 진행하여 1 단편의 운동상태의 개시시각
Figure pct00044
과 완료시각
Figure pct00045
을 확정한다.
개시시각
Figure pct00046
은 정지상태로부터 운동상태까지의 임계샘플링 시각이고, 완료시각
Figure pct00047
은 상기 운동상태로부터 정지상태까지의 임계샘플링 시각이다.
샘플링 시각의 순서에 따라 각 샘플링 시각에 대하여 예정된 운동시각 확정책략에 의하여 판단을 진행하고,
Figure pct00048
이 운동시각 확정책략을 만족하고 샘플링 시각
Figure pct00049
-1이 운동시각 확정책략을 만족하지 않으면
Figure pct00050
은 운동개시시각이라고 확정한다.
Figure pct00051
이 운동시각 확정책략을 만족하고 샘플링 시각
Figure pct00052
+1이 운동시각 확정책략을 만족하지 않으면
Figure pct00053
는 운동완료시각이라고 확정한다.
구체적으로 상기 운동시각 확정책략은 아래와 같다. 샘플링 시각
Figure pct00054
부터 그 전의 T개의 샘플링 시각까지의 가속도의 스칼라량을 얻은 후의 평균평방오차
Figure pct00055
가 예정된 가속도평균평방오차의 역치 이상이고 샘플링 시각
Figure pct00056
의 가속도의 스칼라량을 얻은
Figure pct00057
가 예정된 운동가속도의 역치 이상이면, 샘플링 시각
Figure pct00058
은 운동시각이라고 인정하는 것일 수 있다. 다시 말하면, 임의의 샘플링 시각이 상기 운동시각책략을 만족하면 그 샘플링 시각이 운동상태에 진입하였다고 인정하고 그렇지 아니하면 여전히 정지상태에 있다고 인정한다. T는 예정된 정정수이다.
상기 운동시각 확정책략은 단시간의 떨림을 효과적으로 필터링하여 단시간의 정지와 완정한 운동의 끊음을 방지할 수 있다. 여기서 피식별물체의 운동격렬정도에 근거하여 가속도 평균평방오차의 역치와 운동가속도의 역치를 융통성 있게 설치할 수 있다. 피식별물체의 운동이 격렬하면 격렬할 수록 가속도 평균평방오차의 역치와 운동가속도의 역치를 더 높게 설치할 수 있다.
완충기억영역 중의 개시시각
Figure pct00059
과 완료시각
Figure pct00060
사이의 각 샘플링 시각을 각각 현재 샘플링 시각으로 하여 단계406~411를 실행한다.
단계406：완충기억영역 중의 3축자기장감지기가 샘플링한 운동데이터에 근거하여 그 운동개시시각
Figure pct00061
의 지자기좌표계에 상대되는 최초자세 매트릭스
Figure pct00062
를 확정한다.
Figure pct00063
=
Figure pct00064
, （1）
Figure pct00065
=
Figure pct00066
,
Figure pct00067
=
Figure pct00068
,
Figure pct00069
=
Figure pct00070
Figure pct00071
,
Figure pct00072
와
Figure pct00073
는 3축자기장감지기가 샘플링한 샘플링 시각
Figure pct00074
의 각도이다.
단계407：피식별물체가 운동상태에 있을 때 3축자이로가 현재 샘플링 시각과 그 전의 샘플링 시각에 샘플링한 각속도 데이터에 근거하여 전의 샘플링 시각부터 현재 샘플링 시각에로의 자세변화 매트릭스
Figure pct00075
를 확정한다.
우선 3축자이로가 현재 샘플링 시각 전의 샘플링 시각에 샘플링한 각속도 데이터는
Figure pct00076
이고, 현재 샘플링 시각에 샘플링한 각속도 데이터는
Figure pct00077
이고, 인접한 샘플링 시각 사이의 간격은
Figure pct00078
이면, 전의 샘플링 시각부터 현재 샘플링 시각에로의 자세변화 매트릭스
Figure pct00079
는
Figure pct00080
로 확정한다.
Figure pct00081
는 각각
Figure pct00082
가 Z축, Y축과 X축에 상대하여
Figure pct00083
,
Figure pct00084
,
Figure pct00085
회전한 자세변환 매트릭스이다.
단계408： 전의 샘플링 시각의
Figure pct00086
에 대비되는 자세변환 매트릭스
Figure pct00087
와
Figure pct00088
를 이용하여 현재 시각의 상기
Figure pct00089
에 대비되는 피식별물체의 자세변환 매트릭스
Figure pct00090
를 확정하고 기록한다.
Figure pct00091
를 운동개시시각으로 하는 1 단편의 운동에서 확정해낸 각 샘플링 시각의 상기
Figure pct00092
에 대비되는 자세변환 매트릭스를 전부 기록하므로 먼저 기록한 전의 샘플링 시각의 자세변환 매트릭스
Figure pct00093
를 획득하면
Figure pct00094
는 아래와 같을 수 있다.
Figure pct00095
（2）
단계409： 현재 샘플링 시각에 3차원 지자기좌표계에 상대되는 자세 매트릭스
Figure pct00096
는
Figure pct00097
임을 확정한다.
단계407, 단계408와 단계409에서 보다시피 실제상 현재 샘플링 시각에 3차원 지자기좌표계에 상대되는 자세 매트릭스
Figure pct00098
를 계산할 때 “역추적”식 중첩 알고리즘
Figure pct00099
을 이용한다.
Figure pct00100
는 현재 샘플링 시각을 표시하고,
Figure pct00101
는 운동개시시각
Figure pct00102
을 표시하고,
Figure pct00103
는 샘플링 시각
Figure pct00104
부터 샘플링 시각
Figure pct00105
+1에로의 자세변화 매트릭스를 표시한다.
단계410： 공식
Figure pct00106
에 따라 현재 샘플링 시각의 가속도
Figure pct00107
에서 중력 가속도
Figure pct00108
의 영향을 소거하여 현재 샘플링 시각의 실제 가속도
Figure pct00109
를 얻는다.
정지상태에 있는 물체를 이용하여 3차원 지자기좌표계에서의 중력 가속도
Figure pct00110
를 확정할 수 있다.
구체적으로3축가속도감지기를 이용하여 정지상태에 있는 물체에 대하여 연속하여
Figure pct00111
개의 샘플링 시각에 샘플링하고 연속하여
Figure pct00112
개의 샘플링 시각의 지자기좌표계에서의 중력 가속도 평균치를 현재 지자기좌표계에서의 실제 중력 가속도
Figure pct00113
로 한다. 즉
Figure pct00114
를 공식（3）에 따라 확정할 수 있다.
Figure pct00115
（3）
Figure pct00116
는 예정된 정정수이고,
Figure pct00117
는 정지상태에 있는 물체를 샘플링한 최초샘플링 시각이다.
Figure pct00118
=
Figure pct00119
Figure pct00120
（4）
Figure pct00121
는 3축가속도감지기가 샘플링 시각
Figure pct00122
에 샘플링한 가속도이고,
Figure pct00123
는 샘플링 시각
Figure pct00124
에 상기 정지상태에 있는 물체의 자세 매트릭스이고,
Figure pct00125
는 3축자기장감지기가 샘플링한 샘플링 시각
Figure pct00126
의 각도에 따라 확정한다. 구체적으로 아래와 같다.
Figure pct00127
, （5）
Figure pct00128
=
Figure pct00129
,
Figure pct00130
=
Figure pct00131
,
Figure pct00132
=
Figure pct00133
,
Figure pct00134
,
Figure pct00135
와
Figure pct00136
는 3축자기장감지기가 샘플링한 샘플링 시각
Figure pct00137
의 각도이다.
단계411：
Figure pct00138
부터 현재 샘플링 시각까지의 실제 가속도를 적분하여 현재 샘플링 시각의 실시간 속도를 얻고,
Figure pct00139
부터 현재 샘플링 시각까지의 실시간 속도를 적분하여 현재 샘플링 시각의 위치를 얻는다.
본 단계에서 적분방식을 통하여 실시간 속도와 위치를 얻는 방법은 공지기술이고 여기서 중복하여 설명하지 않는다.
개시시각
Figure pct00140
과 완료시각 사이의 각 샘플링 시각의 가속도, 실시간 속도와 위치 중의 적어도 하나를 데이터 베이스에 1 단편의 운동의 운동파라미터로 저장한다.
상기 흐름에서 운동정지검측을 진행할 때 검측해낸 1 단편의 운동상태의 완료시각과 다음 1 단편의 운동상태의 개시시각 사이의 시간간격이 예정된 시간 길이의 역치보다 작으면 2 단편의 운동상태는 1 단편의 운동상태라고 인정하여 운동을 “연결” 하여야 한다. 즉 단계405에서 확정한 운동개시시각
Figure pct00142
과 전의 1 단편의 운동상태완료의 샘플링 시각
Figure pct00143
사이의 시간간격이 예정된 시간 길이의 역치보다 작으면
Figure pct00144
의 자세 매트릭스를
Figure pct00145
의 최초자세 매트릭스
Figure pct00146
로 하고 그렇지 않으면 공식（1）에 따라
Figure pct00147
의 최초자세 매트릭스
Figure pct00148
를 확정한다.
아래에서는 상기 운동파라미터 확정방법에 대응되는 운동파라미터 확정장치의 구조를 설명한다. 도5에서와 같이 이 장치는 운동데이터 획득수단(500), 데이터 저장수단(510), 운동정지 검측수단(520), 최초자세 확정수단(530) 및 운동파라미터 확정수단(540)을 포함할 수 있다.
운동데이터 획득수단(500)은 상기 각 샘플링 시각의 운동데이터를 획득하여 데이터 저장수단(510)에 발송한다. 그중 운동데이터는 3축가속도감지기가 샘플링한 피식별물체의 가속도, 3축자이로가 샘플링한 피식별물체의 각속도 및 3축자기장감지기가 샘플링한 피식별물체의 3차원 지자기좌표계에 상대되는 협각을 포함한다.
데이터 저장수단(510)은 운동데이터를 기억한다.
구체적으로 데이터 저장수단(510)은 최신 획득한 N개의 샘플링 시각의 운동데이터를 완충기억영역에 기억한다. 그중 N는 3이상의 정수이고, 완충기억영역 중의 운동데이터는 샘플링 시각에 따라 차례로 배렬되고, 최신 하나의 샘플링 시각의 운동데이터는 완충기억영역의 큐의 최후에 배열되였다. 즉 데이터 저장수단(510)은 최신 하나의 샘플링 시각부터 전의 N-1개의 샘플링 시각까지의 운동데이터를 완충기억영역에 저장한다.
운동정지 검측수단(520)은 데이터 저장수단(510)이 기억한 각 샘플링 시각의 가속도를 이용하여 운동정지검측을 진행하여 1 단편의 운동상태의 운동개시시각
Figure pct00149
과 운동완료시각
Figure pct00150
을 확정한다.
최초자세 확정수단(530)은 데이터 저장수단(510)이 기억한 운동개시시각
Figure pct00151
에 샘플링한 협각에 근거하여 운동개시시각
Figure pct00152
의3차원 지자기좌표계에서의 최초자세 매트릭스
Figure pct00153
를 확정한다.
Figure pct00154
=
Figure pct00155
, （1）
Figure pct00156
=
Figure pct00157
,
Figure pct00158
=
Figure pct00159
,
Figure pct00160
=
Figure pct00161
Figure pct00162
,
Figure pct00163
와
Figure pct00164
는 3축자기장감지기가 샘플링한 샘플링 시각
Figure pct00165
의 각도이다.
운동파라미터 확정수단(540)은 운동개시시각
Figure pct00166
의 다음 샘플링 시각부터 운동완료시각
Figure pct00167
까지를 차례로 현재 샘플링 시각으로 하여 각 샘플링 시각의 가속도를 확정한다.
운동파라미터 확정수단(540)은 구체적으로 자세변환 확정모듈(541), 실시간 자세확정모듈(542)과 중력영향제거모듈(543)을 포함할 수 있다.
자세변환 확정모듈(541)은 데이터 저장수단(510)이 기억한 현재 샘플링 시각과 그 전의 샘플링 시각에 샘플링한 각속도와 전의 샘플링 시각의 운동개시시각
Figure pct00168
에 대비되는 자세변환 매트릭스
Figure pct00169
에 근거하여 현재 시각의 운동개시시각
Figure pct00170
에 대비되는 자세변환 매트릭스
Figure pct00171
를 확정하고 기록한다.
실시간 자세확정모듈(542)는
Figure pct00172
에 의하여 현재 샘플링 시각에 3차원 지자기좌표계에 상대되는 자세 매트릭스
Figure pct00173
를 확정한다.
중력영향제거모듈(543)은
Figure pct00174
를 이용하여 현재 샘플링 시각의 가속도
Figure pct00175
를 조절한 후, 현재 샘플링 시각의 가속도
Figure pct00176
에서 중력 가속도
Figure pct00177
의 영향을 제거하여 현재 샘플링 시각의 실제 가속도
Figure pct00178
를 얻는다.
진일보 이 장치는 전처리수단(550)과 필터링 처리수단(560) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 동시에 이 두가지 수단을 포함하는 경우 2수단의 처리에는 고정적인 선후순서가 없고 임의의 순서로 선후하여 실행할 수 있다. 도1a에는 동시에 이 2 수단을 포함하는 것을 예로 한다.
전처리수단(550)은 운동데이터 획득수단(500)이 데이터 저장수단(510)에 발송한 운동데이터에 대하여 보간처리를 진행한다. 전처리수단(550)은 MEMS감지기의 샘플링 빈도가 충분히 높지 않을 때 후속의 가속도, 속도와 위치 등 운동파라미터의 계산 정밀도를 제고시킨다. 이용한 보간처리방식은 선형보간 또는 스프라인보간을 포함할 수 있다.
필터링 처리수단(560)은 운동데이터 획득수단(500)이 데이터 저장수단(510)에 발송한 운동데이터에 대하여 필터링처리를 진행하여 운동데이터의 노이즈를 제거한다. 여기서 필터링방식의 선정을 구체적으로 한정하지 않고 여러가지 필터링방식 예를 들면 16 포인트의 FFT필터링을 이용할 수 있다.
3축가속도감지기에 있어서, 영점이동이 조성한 샘플링한 가속도가 정확하지 못한 문제가 존재할 수 있다. 이 장치는 3축가속도감지기의 영점이동
Figure pct00179
을 이용하여 운동데이터 획득수단(500)이 데이터 저장수단(510)에 발송하는 운동데이터를 수정하는 데이터 수정수단(570)을 더 포함할 수 있다. 즉 얻은 각 샘플링 시각의 가속도에서 영점이동
Figure pct00180
을 전부 제거한다.
운동정지 검측수단(520)이 운동정지검측을 진행할 때, 구체적으로 샘플링 시각의 선후순서에 따라 각 샘플링 시각에 대하여 예정된 운동시각 확정책략에 의하여 판단을 진행하고, 샘플링 시각
Figure pct00181
이 운동시각 확정책략을 만족하고 샘플링 시각
Figure pct00182
-1이 운동시각 확정책략을 만족하지 않으면,
Figure pct00183
은 운동개시시각이라고 확정하고, 샘플링 시각
Figure pct00184
이 운동시각 확정책략을 만족하지만 샘플링 시각
Figure pct00185
+1이 운동시각 확정책략을 만족하지 않으면
Figure pct00186
는 운동완료시각이라고 확정한다.
상기 운동시각 확정책략: 샘플링 시각
Figure pct00187
부터 그 전의 T개의 샘플링 시각까지의 가속도의 스칼라량을 얻은 후의 평균평방오차
Figure pct00188
가 예정된 가속도평균평방오차의 역치 이상이고 샘플링 시각
Figure pct00189
의 가속도의 스칼라량을 얻은
Figure pct00190
가 예정된 운동가속도의 역치 이상이면 샘플링 시각
Figure pct00191
은 운동시각이고 T는 예정된 정정수라고 확정한다.
실제 과정에서는 떨림 등 원인으로 하여 운동하는 과정에 단시간의 시각에 상태가 변할 수 있고, 실제상 그 과정은 여전히 1 단편의 운동에 속하고 이러한 상기 최초자세 확정수단(530)은 구체적으로 운동간격 판단모듈(531)와 최초자세 확정모듈(532)을 포함할 수 있다.
운동간격 판단모듈(531)은 운동개시시각
Figure pct00192
과 전의 1 단편의 운동상태의 운동완료시각
Figure pct00193
사이의 시간간격이 예정된 시간의 역치보다 작은지 여부를 판단한다.
최초자세 확정모듈(532)은 운동간격 판단모듈(531)의 판단결과가 역치보다 작지 않은 경우 데이터 저장수단(510)이 기억한 운동개시시각
Figure pct00194
에 샘플링한 협각에 근거하여 운동개시시각
Figure pct00195
에 3차원 지자기좌표계에 상대되는 최초자세 매트릭스
Figure pct00196
를 확정하고 운동간격 판단모듈(531)의 판단결과가 역치보가 작은 경우에는,
Figure pct00197
에 3차원 지자기좌표계에 상대되는 자세 매트릭스를 운동개시시각
Figure pct00198
에 3차원 지자기좌표계에 상대되는 최초자세 매트릭스
Figure pct00199
로 확정한다.
그 장치에서 자세변환 확정모듈(541)은 구체적으로 제1자세변환 확정부차모듈(5411)과 제2자세변환 확정부차모듈(5412)을 포함한다.
제1자세변환 확정부차모듈(5411)은 데이터 저장수단(510)이 기억한 현재 샘플링 시각과 그 전의 샘플링 시각에 샘플링한 각속도에 근거하여 전의 샘플링 시각부터 현재 샘플링 시각에로의 자세변화 매트릭스
Figure pct00200
를 확정한다.
구체적으로 제1자세변환 확정부차모듈(5411)은 데이터 저장수단(510)이 기억한 전의 샘플링 시각의 각속도
Figure pct00201
는
Figure pct00202
이고 현재 샘플링 시각에 샘플링한 각속도
Figure pct00203
는
Figure pct00204
임을 확정할 수 있고,
Figure pct00205
에 의하여 전의 샘플링 시각부터 현재 샘플링 시각에로의 자세변화 매트릭스
Figure pct00206
를 확정한다.
Figure pct00207
는
Figure pct00208
가 Z축에 상대하여
Figure pct00209
회전한 자세변환 매트릭스이고,
Figure pct00210
는
Figure pct00211
가 Y축에 상대하여
Figure pct00212
회전한 자세변환 매트릭스이고,
Figure pct00213
는
Figure pct00214
가 X축에 상대하여
Figure pct00215
회전한 자세변환 매트릭스이고,
Figure pct00216
는 인접한 샘플링 시각 사이의 간격이다.
제2자세변환 확정부차모듈(5412)은 기록된 전의 샘플링 시각의 운동개시시각
Figure pct00217
에 대비되는 자세변환 매트릭스
Figure pct00218
를 획득하고 공식
Figure pct00219
에 의하여 현재 시각의 운동개시시각
Figure pct00220
에 대비되는 자세변환 매트릭스
Figure pct00221
를 확정한다.
중력영향제거모듈(543)는 구체적으로 공식
Figure pct00222
에 의하여 현재 샘플링 시각의 실제 가속도
Figure pct00223
를 얻는다.
Figure pct00224
는 3차원 지자기좌표계에서의 중력 가속도이다.
3차원 지자기좌표계에서의 중력 가속도
Figure pct00225
를 확정하기 위하여 이 장치는 나아가서 중력운동파라미터 확정수단(580)을 포함한다. 중력운동파라미터 확정수단(580)은 구체적으로 데이터 획득모듈(581)과 중력가속도확정모듈(582)를 포함할 수 있다.
데이터 획득모듈(581)은 정지상태에 있는 물체에 대하여 연속적으로
Figure pct00226
개의 샘플링 시각에 샘플링한 가속도와 협각을 획득한다. 즉 3축가속도감지기와 3축자기장감지기는 정지상태에 있는 물체에 대하여 샘플링하고 데이터 획득모듈(581)은 그중에서
Figure pct00227
개의 샘플링 시각의 가속도와 협각을 획득한다.
중력가속도확정모듈(582)은
Figure pct00228
에 의하여 3차원 지자기좌표계에서의 중력 가속도
Figure pct00229
를 확정하고,
Figure pct00230
는 예정된 정정수이고,
Figure pct00231
는 정지상태에 있는 물체에 대하여 샘플링한 최초샘플링 시각이고,
Figure pct00232
=
Figure pct00233
Figure pct00234
,
Figure pct00235
는 상기 정지상태에 있는 물체에 대하여 샘플링 시각
Figure pct00236
에 샘플링한 가속도이고,
Figure pct00237
는 상기 정지상태에 있는 물체의 샘플링 시각
Figure pct00238
의 각도에 의하여 확정한 정지상태에 있는 물체의 샘플링 시각
Figure pct00239
의 자세 매트릭스이다.
Figure pct00240
, （5）
Figure pct00241
=
Figure pct00242
,
Figure pct00243
=
Figure pct00244
,
Figure pct00245
=
Figure pct00246
Figure pct00247
,
Figure pct00248
와
Figure pct00249
는 3축자기장감지기가 샘플링한 샘플링 시각
Figure pct00250
의 각도이다.
각 시각의 실제 가속도를 확정한 후, 진일보 각 시각의 실시간 속도와 위치를 확정할 수 있다. 이때 운동파라미터 확정수단(540)은 진일보 속도확정모듈(544)과 위치확정모듈(545)을 포함할 수 있다.
속도확정모듈(544)는 운동개시시각
Figure pct00251
부터 현재 샘플링 시각까지의 실제 가속도
Figure pct00252
를 적분하여 현재 샘플링 시각의 실시간 속도를 얻는다.
위치확정모듈(545)은 운동개시시각
Figure pct00253
부터 현재 샘플링 시각까지의 실시간 속도를 적분하여 현재 샘플링 시각의 위치를 얻는다.
개시시각
Figure pct00254
과 완료시각
Figure pct00255
사이의 각 샘플링 시각의 가속도, 실시간 속도와 위치 중의 적어도 하나는 데이터 베이스에서 1 단편의 운동의 운동파라미터로 저장된다.
도4에 표시한 흐름도와 도5의 장치를 이용하여 운동파라미터를 확정한 후 진일보 아래의 응용에 사용할 수 있다.
1）각 샘플링 시각의 위치정보, 자세정보 등 운동파라미터를 동작식별장치（도1a 중의 동작식별장치(140)）에 발송하여 동작식별장치가 동작파라미터에 근거하여 운동의 동작유형을 식별하여 어떤 운동 유형의 1 단편의 동작에 대응되는 운동파라미터를 추출한다. 예를 들면 MEMS감지기를 골프장갑에 설치하고 본 발명에서 제공하는 운동파라미터 확정방법과 장치를 이용하여 골프장갑의 운동파라미터를 확정한 후, 이 운동파라미터들을 동작식별장치에 제공한다. 선수가 골프스윙 동작 외에도 휴식, 전화통화 등 기타 동작을 할 가능성이 있으므로 동작식별장치는 1 단편의 완정한 골프스윙 동작에 대응되는 운동파라미터를 식별하고 추출해낼 수 있다.
2）각 시각의 속도정보와/또는 위치정보 등 운동파라미터를 파라미터 표시장치（도1a 중의 파라미터 표시장치(150)）에 제공하거나 운동식별장치가 추출해낸 운동파라미터를 파라미터 표시장치에 제공하고, 파라미터 표시장치는 각 샘플링 시각의 위치정보를 표의 형식으로 표시하거나, 피식별물체의 3D운동궤적을 표시하거나, 또는 각 샘플링 시각의 속도정보에 근거하여 표의 형식으로 표시하거나 곡선의 형식으로 피식별물체의 속도정보를 표시한다. 사용자는 그 파라미터 표시장치를 이용하여 피식별물체의 구체적인 운동내역 예를 들면 운동의 실시간 속도, 위치, 위치의 시간분포, 속도의 시간분포 등을 볼 수 있다.
3）각 시각의 가속도, 실시간 속도와 위치정보 등 운동파라미터를 전문가 평가장치에 제공하거나 파라미터 표시장치의 표시결과를 전문가 평가장치에 제공하여 전문가 평가장치가 평가하게 한다. 전문가 평가장치는 자동평가기능이 있는 장치일 수 있고, 이때 전문가 평가장치는 사전에 준비한 운동파라미터 데이터베이스를 검색할 수 있다. 그 운동파라미터 데이터베이스에는 각종 운동파라미터에 대응되는 평가정보를 기억하고, 각 시각의 가속도, 실시간 속도와 위치정보에 대응되는 평가를 부여할 수 있다. 전문가 평가장치는 하나의 유자 인터페이스일 수 있고, 유자 인터페이스를 통하여 운동파라미터를 전문가에게 제공하여 전문가가 운동파라미터에 근거하여 평가를 부여한다. 바람직하게는 유자 인터페이스가 전문가가 입력한 평가정보를 획득하여 평가정보를 단말기장치에 발송하여 그 단말기장치의 사용자가 보고 참고할 수 있게 할 수 있다.
4）직접 각 시각의 가속도, 실시간 속도와 위치정보 등 운동파라미터를 1 이상의 단말기장치 예를 들면 복수의 사용자의 iphone에 발송하여 복수의 단말기장치의 사용자가 그 운동파라미터를 공유하여 복수의 사용자 사이의 교류를 증가시킨다.
본 발명의 실시예에서는 모두 MEMS감지장치를 예로 설명하였지만 이로서 본 발명을 제한하지 않으며, MEMS감지장치를 제외한 기타 감지장치를 사용할 수도 있으며 본 발명의 실시예 중의 운동데이터를 샘플링 할 수만 있다면 된다.
상기 내용은 단지 본 발명의 바람직한 실시예 일뿐 본 발명을 제한하지 아니한다. 본 발명의 기술적 사상과 원칙내에서 진행한 임의의 수정, 동등치환, 개량 등은 모두 본 발명이 보호하는 청구범위에 속한다.

Claims (26)

  1. 운동파라미터 확정방법으로서,
    S1. 각 샘플링 시각의 피식별물체의 가속도, 피식별물체의 각속도와 피식별물체의 3차원 지자기좌표계에 상대되는 협각을 포함하는 운동데이터를 획득하고 기억하는 단계；
    S2. 기억한 각 샘플링 시각의 가속도를 이용하여 운동정지검측을 진행하여 1 단편의 운동상태의 운동개시시각
    Figure pct00256
    과 운동완료시각
    Figure pct00257
    을 확정하는 단계;
    S3. 기억한 상기 운동개시시각
    Figure pct00258
    의 협각에 근거하여 상기 운동개시시각
    Figure pct00259
    에 3차원 지자기좌표계에 상대되는 최초자세 매트릭스
    Figure pct00260
    를 확정하는 단계;
    S4. 상기 운동상태에 있는 각 샘플링 시각을 각각 현재 샘플링 시각으로 하여 단계S41~S43를 진행하는 단계;
    S41. 기억한 현재 샘플링 시각과 그 전의 샘플링 시각의 각속도, 상기 전의 샘플링 시각의 상기 운동개시시각
    Figure pct00261
    에 대비되는 자세변환 매트릭스
    Figure pct00262
    에 근거하여 현재 시각의 상기 운동개시시각
    Figure pct00263
    에 대비되는 자세변환 매트릭스
    Figure pct00264
    를 확정하는 단계;
    S42.
    Figure pct00265
    에 의하여 현재 샘플링 시각에 3차원 지자기좌표계에 상대되는 자세 매트릭스
    Figure pct00266
    를 확정하는 단계;
    S43. 상기
    Figure pct00267
    을 이용하여 기억된 현재 샘플링 시각의 가속도
    Figure pct00268
    를 조절하여 현재 샘플링 시각의 가속도
    Figure pct00269
    에서 중력 가속도
    Figure pct00270
    의 영향을 제거하여 현재 샘플링 시각의 실제 가속도
    Figure pct00271
    를 얻는 단계를 포함하는 것을
    특징으로 하는 운동파라미터 확정방법.
  2. 청구항1에 있어서,
    각 샘플링 시각의 운동데이터를 획득한 후 기억하기 전에
    획득한 각 샘플링 시각의 운동데이터를 보간처리하는 단계；
    획득한 상기 각 샘플링 시각의 운동데이터를 필터링처리하는 단계； 및
    상기 가속도를 샘플링한 3축가속도감지기의 영점이동
    Figure pct00272
    을 이용하여 상기 각 샘플링 시각의 운동데이터를 수정하는 단계
    중의 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운동파라미터 확정방법.
  3. 청구항1에 있어서,
    상기 단계S1에서의 운동데이터를 기억하는 단계는 구체적으로
    최신 획득한 N개의 샘플링 시각의 운동데이터를 완충기억영역에 기억하는 단계를 포함하고,
    N는 3이상의 정수, 상기 완충기억영역 중의 운동데이터는 샘플링 시각에 따라 차례로 배열하고 최신 하나의 샘플링 시각의 운동데이터는 완충기억영역의 큐의 최후에 배열하는 것을
    특징으로 하는 운동파라미터 확정방법.
  4. 청구항1에 있어서,
    상기 단계S2는 구체적으로
    샘플링 시각의 선후순서에 따라 각 샘플링 시각에 대하여 예정된 운동시각 확정책략에 의하여 판단을 진행하고, 샘플링 시각
    Figure pct00273
    이 상기 운동시각 확정책략을 만족하고 샘플링 시각
    Figure pct00274
    -1이 상기 운동시각 확정책략을 만족하지 않으면
    Figure pct00275
    은 운동개시시각이라고 확정하고； 샘플링 시각
    Figure pct00276
    이 상기 운동시각 확정책략을 만족하고 샘플링 시각
    Figure pct00277
    +1이 상기 운동시각 확정책략을 만족하지 않으면
    Figure pct00278
    은 운동완료시각이라고 확정하는 것을
    특징으로 하는 운동파라미터 확정방법.
  5. 청구항4에 있어서,
    상기 운동시각 확정책략은
    샘플링 시각
    Figure pct00279
    부터 그 전의 T개의 샘플링 시각까지의 가속도의 스칼라량을 얻은 후의 평균평방오차
    Figure pct00280
    가 예정된 가속도 평균평방오차의 역치 이상이고 샘플링 시각
    Figure pct00281
    의 가속도의 스칼라량을 얻은
    Figure pct00282
    가 예정된 운동가속도의 역치 이상이면 상기 샘플링 시각
    Figure pct00283
    은 운동시각이고 T는 예정된 정정수라고 확정하는 것을
    특징으로 하는 운동파라미터 확정방법.
  6. 청구항1에 있어서,
    상기 단계S3 전에
    상기 운동개시시각
    Figure pct00284
    와 전의 1 단편의 운동상태의 운동완료시각
    Figure pct00285
    사이의 시간간격이 예정된 시간의 역치보다 작은지 여부를 판단하고 작으면 계속하여 상기 단계S3을 실행하고, 작지 않으면 상기
    Figure pct00286
    에 3차원 지자기좌표계에 상대되는 자세 매트릭스를 상기 운동개시시각
    Figure pct00287
    에 3차원 지자기좌표계에 상대되는 최초자세 매트릭스
    Figure pct00288
    로 확정하고 상기 단계S4를 실행하는 것을
    특징으로 하는 운동파라미터 확정방법.
  7. 청구항1에 있어서,
    상기 단계S41는 구체적으로
    기억한 현재 샘플링 시각 및 그 전의 샘플링 시각의 각속도에 근거하여 상기 전의 샘플링 시각부터 현재 샘플링 시각에로의 자세변화 매트릭스
    Figure pct00289
    를 확정하는 S411；
    기록한 전의 샘플링 시각의 상기 운동개시시각
    Figure pct00290
    에 대비되는 자세변환 매트릭스
    Figure pct00291
    를 획득하고 공식
    Figure pct00292
    에 의하여 현재 시각의 상기 운동개시시각
    Figure pct00293
    에 대비되는 자세변환 매트릭스
    Figure pct00294
    를 확정하는 S412를 포함하는 것을
    특징으로 하는 운동파라미터 확정방법.
  8. 청구항7에 있어서,
    상기 단계S411는 구체적으로
    기억한 상기 전의 샘플링 시각의 각속도
    Figure pct00295
    는
    Figure pct00296
    이고, 상기 현재 샘플링 시각의 각속도
    Figure pct00297
    는
    Figure pct00298
    임을 확정하고,
    Figure pct00299
    에 의하여 상기 전의 샘플링 시각부터 현재 샘플링 시각에로의 자세변화 매트릭스
    Figure pct00300
    를 확정하고
    Figure pct00301
    는 상기
    Figure pct00302
    가 Z축에 상대하여
    Figure pct00303
    회전한 자세변환 매트릭스이고,
    Figure pct00304
    는 상기
    Figure pct00305
    가 Y축에 상대하여
    Figure pct00306
    회전한 자세변환 매트릭스이고,
    Figure pct00307
    는 상기
    Figure pct00308
    가 X축에 상대하여
    Figure pct00309
    회전한 자세변환 매트릭스이고,
    Figure pct00310
    는 인접한 샘플링 시각 사이의 간격인 것을
    특징으로 하는 운동파라미터 확정방법.
  9. 청구항1에 있어서,
    상기 S43는 구체적으로
    공식
    Figure pct00311
    에 의하여 현재 샘플링 시각의 실제 가속도
    Figure pct00312
    를 얻고
    Figure pct00313
    는 3차원 지자기좌표계에서의 중력 가속도인 것을
    특징으로 하는 운동파라미터 확정방법.
  10. 청구항9에 있어서,
    상기
    Figure pct00314
    의 확정은 구체적으로
    정지상태에 있는 물체에 대하여 연속적으로
    Figure pct00315
    개의 샘플링 시각에 샘플링한 가속도와 협각을 획득하고；
    Figure pct00316
    에 의하여 3차원 지자기좌표계에서의 중력 가속도
    Figure pct00317
    를 확정하고;
    Figure pct00318
    는 예정된 정정수이고,
    Figure pct00319
    는 상기 정지상태에 있는 물체에 대하여 샘플링한 최초샘플링 시각이고；
    Figure pct00320
    =
    Figure pct00321
    Figure pct00322
    ,
    Figure pct00323
    는 상기 정지상태에 있는 물체의 샘플링 시각
    Figure pct00324
    의 가속도이고,
    Figure pct00325
    는 상기 정지상태에 있는 물체의 샘플링 시각
    Figure pct00326
    의 각도로 확정한 상기 정지상태에 있는 물체의 상기 샘플링 시각
    Figure pct00327
    의 자세 매트릭스인 것을
    특징으로 하는 운동파라미터 확정방법.
  11. 청구항1에 있어서,
    상기 단계S4 중의 단계S43 후에는
    상기 운동개시시각
    Figure pct00328
    부터 현재 샘플링 시각까지의 실제 가속도
    Figure pct00329
    를 적분하여 현재 샘플링 시각의 실시간 속도를 얻고, 상기 운동개시시각
    Figure pct00330
    부터 현재 샘플링 시각까지의 실시간 속도를 적분하여 현재 샘플링 시각의 위치를 얻는 S44를 더 포함하는 것을
    특징으로 하는 운동파라미터 확정방법.
  12. 운동파라미터 확정장치로서,
    각 샘플링 시각의3축가속도감지기가 샘플링한 피식별물체의 가속도, 3축자이로가 샘플링한 피식별물체의 각속도 및 3축자기장감지기가 샘플링한 피식별물체의 3차원 지자기좌표계에 상대되는 협각을 포함하는 운동데이터를 획득하여 상기 데이터 저장수단에 발송하는 운동데이터 획득수단；
    상기 운동데이터를 기억하는 데이터 저장수단；
    상기 데이터 저장수단이 기억한 각 샘플링 시각의 가속도를 이용하여 운동정지검측을 진행하여 1 단편의 운동상태의 운동개시시각
    Figure pct00331
    과 운동완료시각
    Figure pct00332
    을 확정하는 운동정지 검측수단;
    상기 데이터 저장수단이 기억한 상기 운동개시시각
    Figure pct00333
    의 협각에 근거하여 상기 운동개시시각
    Figure pct00334
    에 3차원 지자기좌표계에 상대되는 최초자세 매트릭스
    Figure pct00335
    를 확정하는 최초자세 확정수단;
    상기 운동개시시각
    Figure pct00336
    의 다음 샘플링 시각부터 상기 운동완료시각
    Figure pct00337
    까지를 차례로 현재 샘플링 시각으로 하여 각 샘플링 시각의 가속도를 확정하는 운동파라미터 확정수단;
    을 포함하고
    상기 운동파라미터 확정수단은 구체적으로
    상기 데이터 저장수단이 기억한 현재 샘플링 시각 및 그 전의 샘플링 시각의 각속도와 상기 전의 샘플링 시각의 상기 운동개시시각
    Figure pct00338
    에 대비되는 자세변환 매트릭스
    Figure pct00339
    를 이용하여 현재 시각의 상기 운동개시시각
    Figure pct00340
    에 대비되는 자세변환 매트릭스
    Figure pct00341
    를 확정하고 기록하는 자세변환 확정모듈;
    Figure pct00342
    에 의하여 현재 샘플링 시각에 3차원 지자기좌표계에 상대되는 자세 매트릭스
    Figure pct00343
    를 확정하는 실시간 자세확정모듈; 및
    상기
    Figure pct00344
    를 이용하여 현재 샘플링 시각의 가속도
    Figure pct00345
    를 조절하여 현재 샘플링 시각의 가속도
    Figure pct00346
    에서 중력 가속도
    Figure pct00347
    의 영향을 제거하여 현재 샘플링 시각의 실제 가속도
    Figure pct00348
    를 얻는 중력영향제거모듈을 포함하는 것을
    특징으로 하는 운동파라미터 확정장치.
  13. 청구항12에 있어서,
    상기 운동파라미터 확정장치는 진일보 전처리수단, 필터링 처리수단과 데이터 수정수단 중의 적어도 하나를 포함하고,
    상기 전처리수단은 상기 운동데이터 획득수단이 상기 데이터 저장수단에 전송하는 운동데이터를 보간처리하고；
    상기 필터링 처리수단은 상기 운동데이터 획득수단이 상기 데이터 저장수단에 전송하는 운동데이터를 필터링처리하고；
    상기 데이터 수정수단은 상기 가속도의3축가속도감지기의 영점이동
    Figure pct00349
    을 이용하여 상기 운동데이터 획득수단이 상기 데이터 저장수단에 발송하는 운동데이터를 수정하는 것을
    특징으로 하는 운동파라미터 확정장치.
  14. 청구항12에 있어서,
    상기 데이터 저장수단은 최신 획득한 N개의 샘플링 시각의 운동데이터를 완충기억영역에 기억하고；
    N는 3이상의 정수이고, 상기 완충기억영역 중의 운동데이터는 샘플링 시각의 순서에 따라 차례로 배열되고 최신 하나의 샘플링 시각의 운동데이터는 완충기억영역의 큐의 최후에 배열하는 것을
    특징으로 하는 운동파라미터 확정장치.
  15. 청구항12에 있어서,
    상기 운동정지 검측수단은 구체적으로 샘플링 시각의 선후순서에 따라 각 샘플링 시각에 대하여 예정된 운동시각 확정책략에 의하여 판단을 진행하고, 샘플링 시각
    Figure pct00350
    이 상기 운동시각 확정책략을 만족하고 샘플링 시각
    Figure pct00351
    -1이 상기 운동시각 확정책략을 만족하지 않으면,
    Figure pct00352
    은 운동개시시각이라고 확정하고； 샘플링 시각
    Figure pct00353
    이 상기 운동시각 확정책략을 만족하고 샘플링 시각
    Figure pct00354
    +1이 상기 운동시각 확정책략을 만족하지 않으면,
    Figure pct00355
    은 운동완료시각이라고 확정하는 것을
    특징으로 하는 운동파라미터 확정장치.
  16. 청구항15에 있어서,
    상기 운동시각 확정책략은
    샘플링 시각
    Figure pct00356
    부터 그 전의 T개의 샘플링 시각까지의 가속도의 스칼라량을 얻은 후의 평균평방오차
    Figure pct00357
    가 예정된 가속도평균평방오차의 역치 이상이고 샘플링 시각
    Figure pct00358
    의 가속도의 스칼라량을 얻은
    Figure pct00359
    가 예정된 운동가속도의 역치 이상이면 상기 샘플링 시각
    Figure pct00360
    은 운동시각이고 T는 예정된 정정수임을 확정하는 것을
    특징으로 하는 운동파라미터 확정장치.
  17. 청구항12에 있어서,
    상기 최초자세 확정수단은 구체적으로
    상기 운동개시시각
    Figure pct00361
    과 전의 1 단편의 운동상태의 운동완료시각
    Figure pct00362
    사이의 시간간격이 예정된 시간의 역치보다 작은지 여부를 판단하는 운동간격판단모듈； 및
    상기 운동간격판단모듈의 판단결과가 작지 않은 경우에는 상기 데이터 저장수단이 기억한 상기 운동개시시각
    Figure pct00363
    에 샘플링한 협각에 근거하여 상기 운동개시시각
    Figure pct00364
    에 3차원 지자기좌표계에 상대되는 최초자세 매트릭스
    Figure pct00365
    를 확정하고, 상기 운동간격판단모듈의 판단결과가 작은 경우에는 상기
    Figure pct00366
    에 3차원 지자기좌표계에 상대되는 자세 매트릭스를 상기 운동개시시각
    Figure pct00367
    에 3차원 지자기좌표계에 상대되는 최초자세 매트릭스
    Figure pct00368
    로 확정하는 최초자세확정모듈을 포함하는 것을
    특징으로 하는 운동파라미터 확정장치.
  18. 청구항12에 있어서,
    상기 자세변환 확정모듈은 구체적으로
    상기 데이터 저장수단이 기억한 현재 샘플링 시각 및 그 전의 샘플링 시각의 각속도에 근거하여 상기 전의 샘플링 시각부터 현재 샘플링 시각에로의 자세변화 매트릭스
    Figure pct00369
    를 확정하는 제1자세변환확정부차모듈; 및
    기록된 전의 샘플링 시각의 상기 운동개시시각
    Figure pct00370
    에 대비되는 자세변환 매트릭스
    Figure pct00371
    를 획득하고 공식
    Figure pct00372
    에 의하여 현재 시각의 상기 운동개시시각
    Figure pct00373
    에 대비되는 자세변환 매트릭스
    Figure pct00374
    를 확정하는 제2자세변환확정부차모듈을 포함하는 것을
    특징으로 하는 운동파라미터 확정장치.
  19. 청구항18에 있어서,
    상기 제1자세변환확정부차모듈은 상기 데이터 저장수단이 기억한 상기 전의 샘플링 시각의 각속도
    Figure pct00375
    는
    Figure pct00376
    이고 상기 현재 샘플링 시각에 샘플링한 각속도
    Figure pct00377
    는
    Figure pct00378
    임을 확정하고
    Figure pct00379
    에 의하여 상기 전의 샘플링 시각부터 현재 샘플링 시각에로의 자세변화 매트릭스
    Figure pct00380
    를 확정하며, 그중
    Figure pct00381
    는 상기
    Figure pct00382
    가 Z축에 상대하여
    Figure pct00383
    회전한 자세변환 매트릭스이고
    Figure pct00384
    는 상기
    Figure pct00385
    가 Y축에 상대하여
    Figure pct00386
    회전한 자세변환 매트릭스이고
    Figure pct00387
    는 상기
    Figure pct00388
    가 X축에 상대하여
    Figure pct00389
    회전한 자세변환 매트릭스이고
    Figure pct00390
    는 인접한 샘플링 시각 사이의 간격인 것을 특징으로 하는 운동파라미터 확정장치.
  20. 청구항12에 있어서,
    상기 중력영향제거모듈은 공식
    Figure pct00391
    에 의하여 현재 샘플링 시각의 실제 가속도
    Figure pct00392
    를 얻고,
    Figure pct00393
    는 3차원 지자기좌표계에서의 중력 가속도인 것을
    특징으로 하는 운동파라미터 확정장치.
  21. 청구항20에 있어서,
    운동파라미터 확정장치는 나아가서 중력운동파라미터 확정수단을 포함하며,
    상기 중력운동파라미터 확정수단은 구체적으로
    정지상태에 있는 물체에 대하여 연속적으로
    Figure pct00394
    개의 샘플링 시각에 샘플링한 가속도와 협각을 획득하는 데이터 획득모듈； 및
    Figure pct00395
    에 의하여 3차원 지자기좌표계에서의 중력 가속도
    Figure pct00396
    를 확정하는 중력가속도확정모듈을 포함하고
    Figure pct00397
    는 예정된 정정수이고,
    Figure pct00398
    는 상기 정지상태에 있는 물체에 대하여 샘플링한 최초샘플링 시각이고,
    Figure pct00399
    =
    Figure pct00400
    Figure pct00401
    ,
    Figure pct00402
    는 상기 정지상태에 있는 물체에 대하여 샘플링 시각
    Figure pct00403
    에 샘플링한 가속도이고,
    Figure pct00404
    는 상기 정지상태에 있는 물체의 샘플링 시각
    Figure pct00405
    의 각도에 의하여 확정한 상기 정지상태에 있는 물체의 상기 샘플링 시각
    Figure pct00406
    의 자세 매트릭스인 것을
    특징으로 하는 운동파라미터 확정장치.
  22. 청구항12에 있어서,
    상기 운동파라미터 확정수단은 속도확정모듈과 위치확정모듈을 더 포함하며,
    상기 속도확정모듈은 상기 운동개시시각
    Figure pct00407
    부터 현재 샘플링 시각까지의 실제 가속도
    Figure pct00408
    를 적분하여 현재 샘플링 시각의 실시간 속도를 얻고,
    상기 위치확정모듈은 상기 운동개시시각
    Figure pct00409
    부터 현재 샘플링 시각까지의 실시간 속도를 적분하여 현재 샘플링 시각의 위치를 얻는 것을
    특징으로 하는 운동파라미터 확정장치.
  23. 동작지원설비로서,
    감지장치와 청구항12~22 중의 임의의 1항에 기재한 운동파라미터 확정장치를 포함하고；
    상기 감지장치는 각 샘플링 시각의 운동데이터를 샘플링하여 상기 운동파라미터 확정장치에 발송하며, 상기 운동데이터는 피식별물체의 가속도, 피식별물체의 각속도 및 피식별물체의 3차원 지자기좌표계에 상대되는 협각을 포함하는 것을
    특징으로 하는 동작지원설비.
  24. 청구항23에 있어서,
    상기 감지장치는
    피식별물체의 가속도를 샘플링하는 3축가속도감지기;
    피식별물체의 각속도를 샘플링하는 3축자이로; 및
    피식별물체의 3차원 지자기좌표계에 상대되는 협각을 샘플링하는 3축자기장감지기를 포함하는 것을
    특징으로 하는 동작지원설비.
  25. 청구항23에 있어서,
    상기 동작지원설비는 상기 감지장치에서 운동데이터를 읽어내어 예정된 전송 프로토콜에 의하여 상기 운동파라미터 확정장치에 전송하는 프로세서를 더 포함하는 것을
    특징으로 하는 동작지원설비.
  26. 청구항23에 있어서,
    상기 동작지원설비는 상기 운동파라미터 확정장치가 확정한 운동데이터를 상기 동작지원설비의 외부장치에 전송하는 데이터 전송 인터페이스를 더 포함하는 것을
    특징으로 하는 동작지원설비.
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