KR20140086426A - Method for estimating movement pattern with multi sensor data and smartwear using the same - Google Patents

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KR20140086426A
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Abstract

Provided are a movement pattern estimating method using multi-sensor data and a smartwear with the same. The movement pattern estimating method using multi-sensor data according to an embodiment of the present invention identifies a movement pattern of a person wearing clothing by using acceleration data, and identifies the movement pattern of a person wearing clothing by using gyroscope data when the movement pattern is not identified by the acceleration data. Thus, a problem of information reliability arising from an error of smartwear system information may be solved, and an accurate method of estimating various movements and action patterns through multiple sensors can be provided.

Description

멀티 센서 데이터를 이용한 이동 패턴 추론 방법 및 이를 적용한 스마트웨어{Method for estimating movement pattern with multi sensor data and smartwear using the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a mobile pattern inference method using multi-sensor data, and a smart-

본 발명은 이동 패턴 추론 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트웨어 착용자의 이동 패턴 추론하는 방법 및 그 과정에서 센서 데이터를 보정하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of deducing a movement pattern of a smart wearer and a method of correcting sensor data in the process.

최근 3년간 국립공원 산악안전사고 통계로는 75.1%가 개인 체력에 맞지 않는 무리한 산행과 준비 부족 등에 의한 것으로 분석되었다. 또한, 환경부 07'-09'년까지 산악안전사고 분석에 따르면, 사망사고의 41.6%가 심장질환이며, 26.3%가 탈진과 경련으로 인한 사고이다.In the last three years, 75.1% of the national park mountain accidents have been analyzed as the result of unreasonable hiking and lack of preparation. According to the mountain safety accident analysis by the Ministry of Environment in the year 07'-09 ', 41.6% of fatal accidents are heart diseases and 26.3% are accidents caused by exhaustion and convulsions.

일본 경시청 2010년 산악사고 분석에 따르면, 조난자 76% 이상이 중년층에 발생하고 그 중 60% 이상이 체력에 맞지 않은 등산에 의한 사고이다. 이와 유사한 원인에 의한 사고는 자전거 주행에도 발생한다.According to the 2010 Mountain Accident Analysis by the Japan Metropolitan Police Agency, more than 76% of the victims are middle-aged, and more than 60% of them are out of fitness. Accidents caused by similar causes also occur in bicycle riding.

스마트웨어를 이용하면 운동량을 측정하여 그 정보를 제공하거나 위험 상황을 경고할 수 있어 위와 같은 사고 예방에 도움이 된다.Smartwares can help you avoid such accidents by measuring your workout and providing information or warning you of dangerous situations.

스마트웨어는 센서를 이용하여 운동량을 측정하는데, 단일 센서를 적용한 종래 스마트웨어 시스템의 센서 정보에 신뢰성 문제를 갖는다. 따라서, 자이로 또는 가속도 등의 센서를 단일하게 사용하지 않고 여러 개 센서를 스마트웨어에 적용하여, 정보의 신뢰성을 갖도록 하는 방안이 필요하다.SmartWare measures the momentum using sensors, and has a reliability problem in sensor information of a conventional smartware system using a single sensor. Therefore, it is necessary to apply various sensors to smartwares without using a single sensor such as gyro or acceleration, so as to have information reliability.

자이로 센서는 연속적인 동작(ex, 등가속도)에 취약한 성능을 갖는다. 예를 들어 연속적인 동작이 이루어지면, 수집된 데이터에 특정 구간에 매우 짧은 오류 정보를 나타낼 수 있다. 따라서 누적된 오류 정보가 반영된다면, 서비스나 제공 정보의 신뢰성에 악영향을 미칠 수 있다.The gyro sensor is vulnerable to continuous operation (ex, equivalent speed). For example, if continuous operation is performed, very short error information can be displayed in a specific section on the collected data. Therefore, if the cumulative error information is reflected, the reliability of the service or the provided information may be adversely affected.

또한, 가속도 센서는 연속적인 기울기 변화에 따른 오차율이 발생된다. 속도의 증감비로 특정 방향 직선운동에 대한 속도의 증감을 나타내며, 적선 운동 형태에 매우 유리하다. 하지만, 물체가 회전하는 값을 누적해서 직선운동을 고려하여 시간 필터 기반으로 계산하기 때문에 오차가 발생된다.In addition, the acceleration sensor generates an error rate in accordance with a continuous gradient change. The increase / decrease ratio of the speed shows the increase / decrease of the speed with respect to the linear motion in the specific direction. However, an error occurs because the object is rotated based on the time filter by considering the linear motion.

이에 따라, 신뢰성 있는 운동정보를 제공할 수 있는 스마트웨어를 제공하기 위한 방안의 모색이 요청된다.
Accordingly, there is a need for finding a way to provide smartware capable of providing reliable exercise information.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 다중 센서와 오류제어 필터로 스마트웨어의 정보 신뢰성 문제를 해결하고, 사용자의 다양한 움직임과 행동 패턴의 정확한 추론방법을 제공하며, 이를 적용한 스마트웨어를 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to solve the information reliability problem of smartware with multiple sensors and error control filters, and to accurately predict the various motions and behavior patterns of users And to provide smartware using the same.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 멀티 센서 데이터를 이용한 이동 패턴 추론 방법은, 의류에 마련된 가속도 센서로부터 가속도 데이터들을 수집하는 단계; 상기 의류에 마련된 자이로 센서로부터 자이로 데이터들을 수집하는 단계; 상기 가속도와 온도센서 데이터들을 이용하여 의류 착용자의 이동 패턴을 파악하는 제1 파악단계; 및 상기 제1 파악단계에 의해 상기 이동 패턴이 파악되지 않으면, 상기 자이로 데이터들을 이용하여 상기 의류 착용자의 이동 패턴을 파악하는 단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for estimating a movement pattern using multi-sensor data, the method comprising: collecting acceleration data from an acceleration sensor provided in a garment; Collecting gyro data from a gyro sensor provided in the garment; A first grasping step of grasping a movement pattern of the wearer using the acceleration and temperature sensor data; And grasping a movement pattern of the wearer using the gyro data if the movement pattern is not recognized by the first grasping step.

그리고, 상기 제1 파악단계는, '서행' 상태의 에너지 값 보다 크다면 이동이 발생한 것으로 취급하며, 현재 가속도 데이터와 이전 가속도 데이터의 차의 절대값이 제1 기준을 초과하면 지속적 이동이 발생한 것으로 취급할 수 있다.If the absolute value of the difference between the current acceleration data and the previous acceleration data exceeds the first criterion, then the first grasp step is regarded as the occurrence of the movement if the current value is greater than the energy value of the ' Can be handled.

또한, 상기 제1 기준은, 상기 가속도 데이터들의 평균을 산출하는 단계; 상기 가속도 데이터들의 분산을 산출하는 단계; 상기 평균에서 분산을 벗어난 가속도 데이터들을 제거하는 단계; 및 상기 제거 단계에 의해 제거되지 않은 가속도 데이터들의 분산을 상기 제1 기준으로 설정하는 단계; '서행' 상태의 에너지 값과 비교하는 단계;를 포함할 수 있다.The first criterion may include: calculating an average of the acceleration data; Calculating a variance of the acceleration data; Removing acceleration data outside the variance from the average; And setting a variance of acceleration data not removed by the removing step as the first criterion; And comparing the energy value with the energy value of the 'slow' state.

그리고, 상기 제2 파악단계는, '서행' 상태의 에너지 값 보다 크다면 이동이 발생한 것으로 취급하며, 현재 가속도 데이터와 이전 가속도 데이터의 차의 절대값이 제2 기준을 초과하면 지속적 이동이 발생한 것으로 취급할 수 있다.If the absolute value of the difference between the current acceleration data and the previous acceleration data exceeds the second criterion, then the second determination step considers that the movement has occurred, and if the absolute value of the difference between the current acceleration data and the previous acceleration data exceeds the second criterion, Can be handled.

또한, 상기 제2 기준은, 상기 자이로 데이터들의 평균을 산출하는 단계; 상기 자이로 데이터들의 분산을 산출하는 단계; 상기 평균에서 분산을 벗어난 자이로 데이터들을 제거하는 단계; 및 상기 제거 단계에 의해 제거되지 않은 자이로 데이터들의 분산을 상기 제2 기준으로 설정하는 단계;를 포함할 수 있다.The second criterion may include calculating an average of the gyro data; Calculating a variance of the gyro data; Removing gyro data outside the variance from the average; And setting a variance of gyro data not removed by the removing step as the second criterion.

그리고, 온도 데이터를 수집하는 단계; 상기 온도 데이터를 기초로, 가속도 데이터들을 보정하는 단계; 및 상기 온도 데이터를 기초로, 자이로 데이터들을 보정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.Collecting temperature data; Correcting the acceleration data based on the temperature data; And correcting the gyro data based on the temperature data.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 멀티 센서를 이용한 스마트웨어는, 가속도 데이터들을 수집하는 가속도 센서; 자이로 데이터들을 수집하는 자이로 센서; 및 상기 가속도 데이터들을 이용하여 이동 패턴을 파악하고, 상기 가속도 데이터들에 의해 상기 이동 패턴이 파악되지 않으면 상기 자이로 데이터들을 이용하여 이동 패턴을 파악하는 제어부;를 포함한다.
According to another embodiment of the present invention, a smart ware using a multisensor includes an acceleration sensor for collecting acceleration data; A gyro sensor for collecting gyro data; And a control unit for recognizing a movement pattern using the acceleration data and recognizing a movement pattern using the gyro data if the movement pattern is not recognized by the acceleration data.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 스마트웨어 시스템 정보에 오류로 인한 정보 신뢰성 문제를 해결할 수 있다. 또한, 다중 센서를 통한 다양한 움직임과 행동 패턴의 정확한 추론 방법 제시할 수 있다. 나아가, 멀티 센서 및 오류제어 필터를 통한 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the present invention, the problem of information reliability due to errors in smartware system information can be solved. In addition, it is possible to provide an accurate reasoning method of various motions and behavior patterns through multiple sensors. Furthermore, it is possible to improve the reliability through the multi-sensor and error control filter.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트웨어를 도시한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 메인모듈의 상세 블럭도,
도 3은 센서 데이터를 수집/보정하여 이동 패턴을 추론하는 과정의 설명에 제공되는 흐름도,
도 4는, 보정 알고리즘의 상세 흐름도,
도 5는, 3차원 벡터 계산의 부연 설명에 제공되는 도면,
도 6은, 상황인지 알고리즘의 상세 흐름도,
도 7은 가속도 데이터를 통한 이동 패턴 인자값을 나타난 도면, 그리고,
도 8은 자이로 데이터를 통한 이동 패턴 인자값을 나타난 도면이다.
1 illustrates smartware according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a detailed block diagram of the main module shown in FIG. 1,
FIG. 3 is a flow chart for explaining a process of inferring a movement pattern by collecting / correcting sensor data;
4 is a detailed flowchart of the correction algorithm,
5 is a diagram provided in a side view of three-dimensional vector calculation,
6 is a detailed flowchart of the context recognition algorithm,
FIG. 7 is a diagram showing movement pattern factor values through acceleration data, and FIG.
8 is a diagram showing movement pattern factor values through gyro data.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트웨어를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 스마트웨어에는 체온 측정을 위한 온도 센서들이 다양한 위치에 부착되어 있고, 전원공급을 위한 배터리, 스마트웨어 시스템 전체를 제어하기 위한 MCU 및 메인모듈을 구비한다.1 is a diagram illustrating a smart ware according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, temperature sensors for measuring body temperature are attached to various positions in smartwares, and include a battery for power supply, an MCU for controlling the entire smartware system, and a main module.

메인모듈은 스마트웨어 착용자의 운동정보를 측정하고, 온도센서들을 통해 측정한 체온정보를 착용자의 스마트폰으로 전송한다. 또한, 운동정보와 체온정보를 통해 위험상황이 발생할 것으로 예측되면 이를 시각적으로 경고한다.The main module measures exercise information of the smart wearer and transmits body temperature information measured by the temperature sensors to the wearer's smartphone. In addition, if a risk situation is predicted to occur through exercise information and body temperature information, it is visually warned.

도 2는 메인모듈의 상세 블럭도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 메인모듈은, 근거리 통신 모듈(110), 보정부 #1(120), 직물 디스플레이(130), 제어부(140), 직물 디스플레이 제어부(150), 보정부 #2(160), 온도 센서(170), 자이로 센서(180) 및 가속도 센서(190)를 포함한다.2 is a detailed block diagram of the main module. 2, the main module includes a local communication module 110, a correction unit # 1 120, a fabric display 130, a control unit 140, a cloth display control unit 150, 160, a temperature sensor 170, a gyro sensor 180, and an acceleration sensor 190.

근거리 통신 모듈(110)은 착용자 스마트폰과 무선 통신(Wi-Fi, Bluethood, ZigBee 등)하기 위한 모듈이고, 보정부 #1(120)은 스마트웨어 마련된 온도 센서들에 의해 측정된 온도 데이터를 수집/보정한다.The short distance communication module 110 is a module for performing wireless communication (Wi-Fi, Bluethood, ZigBee, etc.) with the wearer's smart phone. The first module 120 collects temperature data measured by the smart sensors / Correct.

직물 디스플레이(130)는 체온 및 운동량과 관련하여 착용자가 위험상태에 있을때 경고 안내/메세지를 표시하기 위한 디스플레이로, 제어부(140)에 마련된 직물 디스플레이 제어부(150)에 의해 제어된다.The fabric display 130 is a display for displaying warning warnings / messages when the wearer is in a dangerous state with respect to body temperature and momentum, and is controlled by the fabric display control unit 150 provided in the control unit 140. [

제어부(140)에 마련된 보정부 #2(160)는 온도 센서(170), 자이로 센서(180) 및 가속도 센서(190)에서 측정된 데이터를 수집/보정하고, 착용자의 이동 패턴(보행, 뛰기, 계단 오르기, 엘리베이터 이동 등)을 추론한다.The correction unit # 2 160 provided in the control unit 140 collects and corrects the data measured by the temperature sensor 170, the gyro sensor 180 and the acceleration sensor 190 and calculates the movement pattern of the wearer (walking, Stair climb, elevator movement, etc.).

연속된 데이터 수집을 보장하기 위해, 보정부 #1(120)에 이상이 발생한 경우 그 역할을 보정부 #2(160)가 병행하며, 반대로 보정부 #2(160)에 이상이 발생한 경우 그 역할을 보정부 #1(120)이 병행한다.When an abnormality occurs in the correction unit # 1 (120) in order to ensure continuous data collection, the role of the correction unit # 2 (160) is parallel to the role of the correction unit # (# 1) 120 in parallel.

보정부 #2(160)는 가속도 데이터들을 이용하여 의류 착용자의 이동 패턴을 우선적으로 파악한다. 만약, 가속도 데이터에 의해 이동 패턴이 파악되지 않으면, 보정부 #2(160)는 자이로 데이터들을 이용하여 의류 착용자의 이동 패턴을 파악한다.The correction unit # 2 160 first grasps the movement pattern of the wearer using the acceleration data. If the movement pattern is not recognized by the acceleration data, the correction unit # 2 160 recognizes the movement pattern of the wearer using the gyro data.

이때, 가속도 데이터에 의한 이동 발생 판단은, 서행 데이터 보다 큰 데이터가 발생하면 이동이 발생한 것으로 취급하고, 현재 가속도 데이터와 이전 가속도 데이터의 차의 절대값이 분산을 초과하면 이동이 지속적으로 발생하는 것으로 취급한다. 여기서, 분산은 구간 평균에서 분산을 크게 벗어난 가속도 데이터들을 제거한 후 산출한다. 이는, 자이로 데이터에 대해서도 마찬가지이다.At this time, the movement occurrence judgment based on the acceleration data is regarded as a movement when the data larger than the slow data occurs, and the movement continuously occurs when the absolute value of the difference between the current acceleration data and the previous acceleration data exceeds the variance Handled. Here, the variance is calculated after eliminating the acceleration data largely deviated from the dispersion in the section average. This is the same for gyro data.

이하에서, 보정부 #2(160)가 온도 센서(170), 자이로 센서(180) 및 가속도 센서(190)에서 측정된 데이터를 수집/보정하여 이동 패턴을 추론하는 과정이 도 3에 나타나 있다.3 shows a process in which the correction unit # 2 160 160 estimates a movement pattern by collecting / correcting data measured by the temperature sensor 170, the gyro sensor 180, and the acceleration sensor 190. FIG.

도 3에 도시된 바와 같이, 보정부 #2(160)는 온도 센서(170), 자이로 센서(180) 및 가속도 센서(190)에서 데이터를 수집하여(S210), FFT 한다(S220).3, the correction unit # 2 160 collects data from the temperature sensor 170, the gyro sensor 180 and the acceleration sensor 190 (S210), and performs FFT (S220).

온도 센서(170)에 의한 온도 변화가 기준을 초과하면(S230), 보정 테이블(Factory Calibration)을 참조하여(S240), 자이로 센서(180)와 가속도 센서(190)를 보정하여 온도 변화에 따른 센싱 오차를 보상한다(S250).When the temperature change by the temperature sensor 170 exceeds the reference value (S230), the gyro sensor 180 and the acceleration sensor 190 are corrected by referring to the correction table (Factory Calibration) (S240) The error is compensated (S250).

예를 들어, 자이로 센서는 25-27℃에서는 정상 분포하지만 30℃에서는 측정값에 ±1%의 오차가 발생되므로, S240단계 및 S250단계에 의한 수정이 필요하다.For example, the gyro sensor is normally distributed at 25-27 ° C, but at 30 ° C there is an error of ± 1% in the measured value. Therefore, it is necessary to modify the gyro sensor by steps S240 and S250.

이후, 보정 알고리즘을 통해 자이로 센서(180)와 가속도 센서(190)의 데이터를 보정하고(S260), 상황인지 알고리즘을 통해 이동 패턴을 추론하여(S270), 착용자에게 표출한다(S280).Thereafter, the data of the gyro sensor 180 and the acceleration sensor 190 are corrected through the correction algorithm (S260), the movement pattern is inferred through the context recognition algorithm (S270), and is exposed to the wearer (S280).

이하에서, S260단계에서의 사용되는 보정 알고리즘과 S270단계에서 사용되는 상황인지 알고리즘에 대해서는 상세히 설명한다.Hereinafter, the correction algorithm used in step S260 and the context recognition algorithm used in step S270 will be described in detail.

도 4는, 도 3의 S260단계에 대한 상세 흐름도이다. 보정 알고리즘은 도 4에 도시된 바와 같이, S250단계를 통해 보정된 센서 정보(S261)의 평균과 분산을 계산하고(S262), 계산된 평균과 분산을 이용하여 이동성을 판단하며(S263), 3차원 공간 비교와(S264), 윈도우 알고리즘으로(S265), 3차원 벡터와 회전축을 계산한다(S266).4 is a detailed flowchart of step S260 of FIG. As shown in FIG. 4, the correction algorithm calculates the average and variance of the sensor information S261 corrected in step S250 (S262), determines the mobility using the calculated average and variance S263, Dimensional space comparison (S264), a window algorithm (S265), and a three-dimensional vector and a rotation axis are calculated (S266).

자이로 데이터와 가속도 데이터를 아래와 같이 정의한다.Gyro data and acceleration data are defined as follows.

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

이 경우, 온도에 따른 자이로 데이터와 가속도 데이터의 오차를 각각 (gei,gej,gek)와 (aei,aej,aek)로 정의하면, 자이로 데이터와 가속도 데이터는 아래와 같이 표현된다.In this case, if the errors of the gyro data and the acceleration data according to the temperature are defined as (g ei , g ej , g ek ) and (a ei , a ej , a ek ), the gyro data and the acceleration data are represented as follows .

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

한편, 이동과 진동에 따른 판별은 수십 초 단위로 이루어지기 때문에 짧은 구간에서의 데이터는 초당 평균 데이터로 계산된다. 더욱이, 착용자의 신체 온도는 초 단위로 변화하지 않으며 분단위로 서서히 변화된다. 따라서 오차 축의 편차는 1초를 기준한다. 센서 데이터는 10ms-100ms의 주기로 수신된다. 센서 제조사에 의해 제공되는 온도에 따른 오차 변이도 1-2℃단위에 따른 오차를 제공하기 때문에 자이로 데이터와 가속도 데이터는 아래와 같이 나타낼 수 있다.On the other hand, since the discrimination based on the movement and the vibration is performed in units of several tens seconds, the data in the short interval is calculated as the average data per second. Moreover, the body temperature of the wearer does not change in seconds, but gradually changes over time. Therefore, the deviation of the error axis is based on 1 second. The sensor data is received at a cycle of 10ms-100ms. Gyro data and acceleration data can be expressed as follows because the error variation according to the temperature provided by the sensor manufacturer provides an error according to the unit of 1-2 ° C.

이때 의류에서 (gei,gej,gek)와 (aei,aej,aek)의 변화는 센서 신뢰 시간(Gt, At) 동안 균일하게 균일하게 나타날 수 있다.At this time, the change of (g ei , g ej , g ek ) and (a ei , a ej , a ek ) in the garment may uniformly and uniformly appear during the sensor confidence time (G t , A t ).

Figure pat00005
Figure pat00005

다양한 실험에 따른 센서의 구간 평균(mG,mA)의 (x,y,z)는 오차보정 Gt=(g'x,g'y,g'z)와 At=(a'x,a'y,a'z)로 정의한다. 이를 구간이라 정의하며, 구간 단위에 판별법은 두 종류의 센서에 드래프트 데이터의 누적오차를 최소화하는 역할을 한다.The period of the sensor mean (m G, m A) according to various experiments (x, y, z) is the error correction Gt = (g 'x, g ' y, g 'z) and At = (a' x, a ' y , a' z ). This is defined as the interval, and the discrimination method for each interval serves to minimize the cumulative error of the draft data in the two kinds of sensors.

가속도의 판단은 중력 가속도 성분을 가진 3축 가속도계의 출력에 합은 중력 가속도와 동일하다. 따라서, 중력가속도의 성분만을 포함하게 된다. 다음과 같은 식을 만족한다.The determination of acceleration is equal to the gravitational acceleration of the output of the three-axis accelerometer with the gravitational acceleration component. Therefore, only the component of gravitational acceleration is included. The following equation is satisfied.

Figure pat00006
Figure pat00006

또한, 계산에 따른 부하가 감소할 뿐 아니라 노이즈, 민감도가 높아 발생되는 오차를 분산을 비교하여 만족시킨다. In addition, not only the load due to the calculation is reduced, but also the errors generated due to the high noise and sensitivity are satisfied by comparing the variances.

Figure pat00007
Figure pat00007

발생되는 오차에 범위는 제조사가 제공하는 가속도 유무를 판단하는 임계치로 설명할 수 있다.The range of error to be generated can be described as a threshold value for determining the acceleration provided by the manufacturer.

Figure pat00008
Figure pat00008

오차의 범위가 넘어간다면, 이동했다고 가정하고, X, Y, Z 축에 개별 축 데이터를 계산한다.If the error range is exceeded, the individual axis data is calculated on the X, Y, and Z axes, assuming movement.

Figure pat00009
Figure pat00009

현재, 시간에 개별 축에 따른 수신 데이터(a'xt,a'yt,a'zt) 이후 수신 데이터(a'xt +1,a'yt +1,a'zt +1)를 뺀 값이 분산값(

Figure pat00010
,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
) 보다 크다면, 그 축의 방향으로 이동했다고 가정한다.At present, according to the received time data to the individual axes (a 'xt, a' yt , a 'zt) after receiving the data (a' xt +1, a ' yt +1, a' zt +1) the value obtained by subtracting the dispersed value(
Figure pat00010
,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
), It is assumed that it has moved in the direction of the axis.

여기서, 구간 데이터는 시간을 기초한 windows 값이다. 시간에 따른 windows의 크기는 다음과 같이 정의할 수 있다.Here, the interval data is a time-based windows value. The size of windows according to time can be defined as follows.

Figure pat00013
Figure pat00013

단, x 축에 대한 데이터 수신을 아래로 같다.However, the data reception for the x-axis is as follows.

Figure pat00014
Figure pat00014

여기서, t~t+1까지의 windows는 가속도 데이터는 a'xi로 나타낼 수 있으며, a'xi ∈ a'xt 이고, j는 x의 가속도 센서의 데이터 배열이다.Here, windows are acceleration data to the t ~ t + 1 is a 'can be represented by xi, a' xi ∈ a 'and xt, j is a data array in the x accelerometer.

즉, |a'xi-a'xi +1|와 분산

Figure pat00015
를 범위 내에서 반복적으로 비교하여 분산 보다 작은 경우 같은 windows에 속하고 벗어날 경우 다른 windows로 만든다. 윈도우 알고리즘에서는 구간 (t-1, t, t+1)간의 데이터 변화를 비교한다.That is, | a ' xi -a' xi +1 |
Figure pat00015
In the range, and if it is smaller than the variance, it belongs to the same windows, and if it deviates, it makes it to other windows. The window algorithm compares the data changes between the intervals (t-1, t, t + 1).

windows 값에 x에 t에서 t+1동안 동안 수신된 데이터 군집을 xdk라고 정의할 때, a'xi는 t~t+1까지 수신된 x 데이터 중에 하나이며, 그 개수는 총 k개가 있다고 가정하면, 구간 (t~t+1) 동안 발생 평균(mAt)과 분산(

Figure pat00016
)을 아래와 같이 나타낼 수 있다.Assuming that the received data aggregation is xdk during the time t to t + 1 in the value of windows, a ' xi is one of the received x data from t to t + 1, and there are a total of k , The occurrence averages (m At ) and variance (t) during the period (t ~ t + 1)
Figure pat00016
) Can be expressed as follows.

Figure pat00017
Figure pat00017

만약, 도 5에 도시된 바와 같이, 1초 동안 5개의 값(100,105,110,95,80)이 수신되고, 분산 10이면, 평균은 98이다. 따라서, 위 식에 따라서 4개의 값(100,105,110,95)만 수집되고, 평균 102.5는 3차원 벡터의 x축 데이터가 된다.If five values (100, 105, 110, 95, 80) are received for one second, as shown in Figure 5, and the variance is 10, the average is 98. Therefore, according to the above equation, only four values (100, 105, 110, 95) are collected and an average of 102.5 is x-axis data of the three-dimensional vector.

3차원 벡터는 아래와 같다.The three-dimensional vector is as follows.

Figure pat00018
Figure pat00018

이때, 벡터는 운동량으로 운동의 크기를 나타내는데, 운동성에 따라서 한 축, 두 축만 그래프로 나타날 가능성이 크다. 따라서, 해당되는 두 축에 각을 추론할 필요가 있다. 임의에 3축의 회전각(ρ,φ,θ)을 구하는 방법은 오일러의 범칙을 이용해서 다음과 같이 정의할 수 있다.At this time, the vector represents the magnitude of the motion by the amount of momentum, and there is a great possibility that only one axis and two axes are represented as a graph depending on the motility. Therefore, it is necessary to deduce the angle on the corresponding two axes. The method of obtaining arbitrary rotation angles (ρ, φ, θ) of three axes can be defined as follows using Euler's offense.

Figure pat00019
Figure pat00019

ρ는 피치(pitch)로 x축, φ는 룰(roll), θ는 세타(theta)로 Z를 나타낸다.ρ is the pitch along the x-axis, φ is the roll, and θ is theta.

결과적으로 회전각을 통해 착용자의 방향과 속도를 판단할 수 있다.As a result, the direction and speed of the wearer can be determined through the rotation angle.

이하에서는, S270단계에서 사용되는 상황인지 알고리즘에 대해서는 상세히 설명한다. 도 6은, 도 3의 S270단계에 대한 상세 흐름도이다. 상황인지 알고리즘은, 도 6에 도시된 바와 같이, 계산된 가속도 데이터로(S271), 스마트웨어 착용자의 이동 패턴을 판단하여(S272), 이동 패턴을 추론한다(S275).Hereinafter, the context recognition algorithm used in step S270 will be described in detail. 6 is a detailed flowchart of step S270 of FIG. As shown in FIG. 6, the situation recognition algorithm determines the movement pattern of the smart wearer (S272) by using the calculated acceleration data (S271) and deduces the movement pattern (S275).

하지만, 도 7에 나타난 바와 같이 에너지가 겹치는 구간이 발생되게 된다. 이 경우 가속도 데이터로 이동 패턴 판단이 불가능하다(S272-N).However, as shown in FIG. 7, a period where energy overlaps is generated. In this case, it is impossible to determine the movement pattern by the acceleration data (S272-N).

예를 들어, 엘리베이터는 z축만 크게 변화하기 때문에 분석가능하다. 하지만, 회전성분의 구분은 판별하기가 어렵기 때문에 가속도 센서로 직선 성분을 제공하고, 자이로 센서의 회전성분과 위치성분을 통해 행동을 분류하는 것이 바람직하다.For example, an elevator can be analyzed because only the z-axis changes significantly. However, since it is difficult to distinguish the rotation component, it is desirable to provide a linear component with the acceleration sensor and classify the behavior through the rotation component and the position component of the gyro sensor.

따라서, 가속도 데이터로 이동 패턴 판단이 불가능하면(S272-N), 스마트웨어 착용자의 이동 패턴을 판단하여(S274), 이동 패턴을 추론한다(S275). 자이로 데이터를 이용한 이동 패턴은 도 8의 테이블을 참조하여 판단할 수 있다.Therefore, if the movement pattern can not be determined by the acceleration data (S272-N), the movement pattern of the smart wearer is determined (S274), and the movement pattern is inferred (S275). The movement pattern using the gyro data can be judged by referring to the table of FIG.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It should be understood that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.

110 : 근거리 통신 모듈 120 : 보정부 #1
130 : 직물 디스플레이 140 : 제어부
150 : 직물 디스플레이 제어부 160 : 보정부 #2
170 : 온도 센서 180 : 자이로 센서
190 : 가속도 센서
110: Local area communication module 120: Correction block # 1
130: Fabric display 140:
150: fabric display control unit 160: correction unit # 2
170: Temperature sensor 180: Gyro sensor
190: Accelerometer

Claims (7)

의류에 마련된 가속도 센서로부터 가속도 데이터들을 수집하는 단계;
상기 의류에 마련된 자이로 센서로부터 자이로 데이터들을 수집하는 단계;
상기 가속도 데이터들을 이용하여 의류 착용자의 이동 패턴을 파악하는 제1 파악단계; 및
상기 제1 파악단계에 의해 상기 이동 패턴이 파악되지 않으면, 상기 자이로 데이터들을 이용하여 상기 의류 착용자의 이동 패턴을 파악하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 센서 데이터를 이용한 이동 패턴 추론 방법.
Collecting acceleration data from an acceleration sensor provided in the garment;
Collecting gyro data from a gyro sensor provided in the garment;
A first grasping step of grasping a movement pattern of the wearer using the acceleration data; And
And determining the movement pattern of the wearer using the gyro data if the movement pattern is not recognized by the first grasping step.
제 1항에 있어서,
상기 제1 파악단계는,
서행 보다 큰 이동을 판별하고, 현재 가속도 데이터와 이전 가속도 데이터의 차의 절대값이 제1 기준을 초과하면 이동이 지속적으로 발생하는 것으로 취급하는 것을 특징으로 하는 멀티 센서 데이터를 이용한 이동 패턴 추론 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first grasping step comprises:
Wherein movement is judged to be continuous when the absolute value of the difference between the current acceleration data and the previous acceleration data exceeds the first criterion and movement is continuously generated.
제 2항에 있어서,
상기 제1 기준은,
상기 가속도 데이터들의 평균을 산출하는 단계;
상기 가속도 데이터들의 분산을 산출하는 단계;
상기 평균에서 분산을 벗어난 가속도 데이터들을 제거하는 단계; 및
상기 제거 단계에 의해 제거되지 않은 가속도 데이터들의 분산을 상기 제1 기준으로 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 센서 데이터를 이용한 이동 패턴 추론 방법.
3. The method of claim 2,
The first criterion may include:
Calculating an average of the acceleration data;
Calculating a variance of the acceleration data;
Removing acceleration data outside the variance from the average; And
And setting a variance of acceleration data not removed by the removing step as the first criterion.
제 1항에 있어서,
상기 제2 파악단계는,
서행 보다 큰 이동을 판별하고, 현재 자이로 데이터와 이전 자이로 데이터의 차의 절대값이 제2 기준을 초과하면 이동이 지속적으로 발생하는 것으로 취급하는 것을 특징으로 하는 멀티 센서 데이터를 이용한 이동 패턴 추론 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the second grasping step comprises:
Wherein movement is judged to be continuous when the absolute value of the difference between the current gyro data and the previous gyro data exceeds the second criterion.
제 4항에 있어서,
상기 제2 기준은,
상기 자이로 데이터들의 평균을 산출하는 단계;
상기 자이로 데이터들의 분산을 산출하는 단계;
상기 평균에서 분산을 벗어난 자이로 데이터들을 제거하는 단계; 및
상기 제거 단계에 의해 제거되지 않은 자이로 데이터들의 분산을 상기 제2 기준으로 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 센서 데이터를 이용한 이동 패턴 추론 방법.
5. The method of claim 4,
The second criterion may include:
Calculating an average of the gyro data;
Calculating a variance of the gyro data;
Removing gyro data outside the variance from the average; And
And setting a variance of the gyro data not removed by the removing step as the second criterion.
제 1항에 있어서,
온도 데이터를 수집하는 단계;
상기 온도 데이터를 기초로, 가속도 데이터들을 보정하는 단계; 및
상기 온도 데이터를 기초로, 자이로 데이터들을 보정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 센서 데이터를 이용한 이동 패턴 추론 방법.
The method according to claim 1,
Collecting temperature data;
Correcting the acceleration data based on the temperature data; And
And correcting the gyro data based on the temperature data based on the temperature data.
가속도 데이터들을 수집하는 가속도 센서;
자이로 데이터들을 수집하는 자이로 센서; 및
상기 가속도 데이터들을 이용하여 이동 패턴을 파악하고, 상기 가속도 데이터들에 의해 상기 이동 패턴이 파악되지 않으면 상기 자이로 데이터들을 이용하여 이동 패턴을 파악하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 센서를 이용한 스마트웨어.
An acceleration sensor for collecting acceleration data;
A gyro sensor for collecting gyro data; And
And a control unit for recognizing a movement pattern using the acceleration data and recognizing a movement pattern using the gyro data if the movement pattern is not recognized by the acceleration data, Wear.
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