KR20160050304A - Apparatus and method for estimating stride length of user - Google Patents
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Abstract
Description
본 명세서는 사용자의 보폭을 추정하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자의 개별화된 걸음특성을 반영하여 보폭을 추정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for estimating a user's step size, and more particularly, to an apparatus and method for estimating a step size reflecting user's individualized step characteristics.
모바일 기기의 사용이 보편화되면서, 모바일 기기를 휴대하는 사용자의 현재 위치를 알려주는 측위 서비스에 대한 수요도 증가하고 있다. 이러한 측위 서비스는 모바일 기기에 내장된 GPS 모듈이나 그 밖의 측위 장치를 이용하여 사용자의 위치를 추정하며, 네비게이션 프로그램, 지도 탐색 프로그램 등과 같은 다양한 응용프로그램과 결합하여, 유용하고 놀라운 사용자 경험을 제공하는 데 기여한다. With the increasing use of mobile devices, there is a growing demand for location services that inform users of their current location. Such a positioning service estimates a user's position by using a GPS module or other positioning device built in a mobile device and combines with various application programs such as a navigation program and a map searching program to provide a useful and incredible user experience Contributing.
측위 서비스가 사용자 위치를 추정하는 데 주로 이용하는 기술은 GNSS(Global Navigation Satellite System)이다. GNSS의 대표적인 예로서는 GPS(Global Positioning System)이 있다. 그러나, 이와 같이 위성 정보에 기반한 측위 기술은 건물이 많은 도심이나 실내에서는 필요한 위성 신호를 수신할 수 없어, 사용자의 정확한 위치를 추정할 수 없게 되는 문제점이 있다. 일반적인 사용자들은 하루 중 대부분의 시간 동안 실내에 있기 때문에, 실내 환경에서도 사용자의 위치를 추정할 수 있는 개선된 측위 기술이 요구된다.The technology that the positioning service mainly uses to estimate the user location is GNSS (Global Navigation Satellite System). A representative example of GNSS is GPS (Global Positioning System). However, the positioning technology based on the satellite information can not receive the satellite signals required in the city center or in the rooms with many buildings, so that it is impossible to estimate the accurate position of the user. Since ordinary users are indoors for most of the day, improved positioning techniques are needed to estimate the user's location in the indoor environment.
최근, 실내 환경에서의 측위 기술로서, 관성 센서 기반의 PDR 기술에 대한 연구가 진행되고 있다. PDR(Pedestrian Dead Reckoning) 기술은 센서들을 통해 사용자의 이동 거리 및 진행 방향을 탐지하여, 출발지점으로부터의 상대위치를 산출하는 방식으로 사용자의 예상 위치를 추적하는 기술이다. Recently, research on PDR technology based on an inertial sensor has been conducted as a positioning technique in an indoor environment. Pedestrian Dead Reckoning (PDR) technology is a technique for tracking a user's movement distance and direction through sensors, and tracking a user's expected position in such a manner as to calculate a relative position from a starting point.
그러나, 이러한 PDR 기술을 모바일 기기에 적용하는 것에는 많은 기술적 어려움이 존재한다. 그러한 기술적 어려움 중 대표적인 것은, 기존의 PDR 기술로는 사용자의 보폭을 정확히 추정하는 것이 매우 어렵다는 것이다. However, there are many technical difficulties in applying such PDR technology to mobile devices. A typical example of such technical difficulties is that it is very difficult to accurately estimate the user's stride with conventional PDR technology.
가령, 사람의 걸음특성(예를 들어, 보폭, 걸음주기, 걸음방향 또는 걸을 때의 스윙폭 등)은 개인별로 편차가 있어서 어떤 하나의 보폭 추정 알고리즘을 다수에게 일괄적으로 적용하기가 어렵고, 나아가 모바일 기기는 사림이 주머니에 넣거나, 손에 올려놓고 보거나, 모바일 기기를 흔들면서 걷거나, 통화를 위해 귀에 갖다대는 등 이용시의 모션이 다양할 수 있으며, 모션이 바뀜에 따라 보폭 및 위치 추정에 이용되는 3축으로 이루어진 센서의 기준 축이 계속적으로 바뀌게 되므로, 다양한 모션에 대응하여 정확한 보폭을 추정하기가 매우 어려웠다.For example, it is difficult for a person to apply a certain step-by-step estimation algorithm to a plurality of persons because the person's walking characteristics (for example, the step width, the step length, the walking direction, or the swing width when walking) Mobile devices can have various motions in use, such as putting them in their pockets, placing them on their hands, waving their mobile devices to shake them, putting them on their ears for calls, and so on. Since the reference axis of the three-axis sensor continuously changes, it is very difficult to estimate an accurate stride corresponding to various motions.
본 명세서의 목적은 위성 신호가 수신되지 않는 실내에서도 사용자의 보폭을 추정할 수 있도록 구성되며, 모바일 기기 사용자의 다양한 모션에 대응하여 사용자의 보폭을 정확하게 추정할 수 있는 보폭 추정 장치 및 그것의 보폭 추정 방법을 제공하는 데 있다. The object of the present invention is to provide a pace estimation apparatus and a pace estimation apparatus, which are configured to estimate a pace of a user even in a room where a satellite signal is not received and can accurately estimate a user's pace corresponding to various motions of a user of a mobile device, Method.
본 명세서의 다른 목적은, 사용자의 개별 걸음특성을 반영하여 정확도를 향상시킨 보폭 추정 장치 및 그것의 보폭 추정 방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a pedometer estimating apparatus which improves accuracy by reflecting the individual walking characteristics of a user and a pedometer estimating method thereof.
본 명세서의 또 다른 목적은, 사용자의 보폭을 추정하기 위한 별도의 설정 작업(calibration) 없이, 사용자의 보폭을 추정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide an apparatus and method for estimating a user's stride without a separate calibration for estimating a user's stride.
본 명세서의 실시 예들에 따른 사용자의 보폭을 추정하는 보폭 추정 장치는, 상기 보폭 추정 장치의 가속도를 측정하여 가속도 신호로서 출력하는 가속도 센서; 상기 보폭 추정 장치의 각 움직임을 측정하여 자이로 신호로서 출력하는 자이로 센서; 및 상기 사용자의 걸음특성 유형 및 상기 사용자의 모션 유형에 따라 상이한 파라미터들을 갖도록 구성된 선형 방정식에 상기 가속도 신호 또는 상기 자이로 신호로부터 추출된 걸음 특성값을 대입하여, 상기 사용자의 보폭을 추정하는 보폭 추정부를 포함한다.An apparatus for estimating a stride of a user according to embodiments of the present invention includes an acceleration sensor for measuring an acceleration of the stride estimation apparatus and outputting the measured acceleration as an acceleration signal; A gyro sensor for measuring each movement of the stride estimation device and outputting it as a gyro signal; And a step size estimating unit for estimating a step size of the user by substituting the acceleration characteristic signal or the step characteristic value extracted from the gyro signal into a linear equation configured to have different parameters according to the user's type of walking characteristic and the user's motion type, .
본 명세서의 실시 예들에 따른 사용자의 보폭을 추정하는 보폭 추정 방법은, 사용자의 걸음을 감지하여, 사용자 걸음의 특성값들을 측정하는 단계; 상기 측정된 특성값들의 패턴에 대응되는 미리 산출된 특성 정보가 존재하는지 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라, 상기 측정된 특성값들의 상기 패턴에 대응되는 상기 미리 산출된 특성 정보를 읽어내어 보폭 추정을 위한 선형 방정식에 적용하고, 상기 선형 방정식에 상기 사용자 걸음의 특성값들을 대입하여, 사용자의 보폭을 추정하는 단계를 포함하고, 상기 특성 정보는 상기 패턴으로부터 판단되는 상기 사용자의 걸음특성 유형 및 상기 사용자의 모션 유형에 각각 대응되는 파라미터 값들을 포함한다.The step of estimating a stride of a user according to embodiments of the present invention includes steps of sensing a user's step and measuring characteristic values of the user's step; Determining whether there is previously calculated characteristic information corresponding to the pattern of the measured characteristic values; And reading the previously calculated characteristic information corresponding to the pattern of the measured characteristic values and applying the read characteristic information to a linear equation for estimating a stride, and substituting characteristic values of the user's step into the linear equation And estimating a step width of the user, wherein the characteristic information includes parameter values corresponding to the user's walking characteristic type judged from the pattern and the user's motion type, respectively.
본 명세서의 실시 예들에 따르면, 보폭 추정 장치 및 방법은 위성 신호가 수신되지 않는 실내에서도 사용자의 보폭을 추정할 수 있으며, 사용자의 다양한 모션에 대응하여 적절한 특성 정보를 생성 및 적용하므로, 사용자가 여러가지 모션을 취하더라도 사용자의 보폭을 정확하게 추정할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, the apparatus and method for estimating a stride can estimate the stride of a user even in a room where a satellite signal is not received, and generate and apply appropriate characteristic information corresponding to various motions of a user, Even if motion is taken, the user's stride can be accurately estimated.
또한, 그러한 특성 정보에는 사용자의 개별 걸음특성이 함께 반영되어 있으므로, 사용자 맞춤화된(customized) 방식으로 사용자 보폭을 더욱 정확하게 추정할 수 있다.Further, since such characteristics information reflects the individual walking characteristics of the user, the user's pace can be more accurately estimated in a customized manner.
또한, 본 명세서에 따른 보폭 추정 장치 및 방법은 보폭 추정을 위한 별도의 모듈을 구비할 필요없이, 일반적인 모바일 기기에 내장된 센서들과 소프트웨어적인 업그레이드만으로 달성가능하므로 저비용으로 널리 이용될 수 있는 범용성을 갖는다.In addition, the apparatus and method for estimating a pedometer according to the present invention can be achieved only by a software upgrade without using a separate module for estimating the pedometer, and the sensors built in a general mobile device. Therefore, .
나아가, 본 명세서에 따른 보폭 추정 장치 및 방법은 사용자의 보폭을 정확히 추정하기 위하여 정해진 거리(예컨대, 10m)를 걷도록 함으로써 보폭 추정에 관련된 변수를 교정(calibration)하는 등의 별도의 사전 설정 작업을 요구하지 않으므로, 사용자 편의성도 향상될 수 있다.Further, the apparatus and method for estimating a stride according to the present invention may further comprise a separate preset operation, such as calibrating a variable related to stride estimation, by walking a predetermined distance (e.g., 10 meters) to accurately estimate the user's stride The user convenience can be improved.
도 1은 모바일 기기의 이용형태에 따른 다양한 사용자 모션을 예시하는 도면이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따른, 보폭 추정 장치의 세부 구성을 예시적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 특성 정보를 생성 또는 산출하는 데 사용되는 지도 정보를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 명세서의 일 실시 예에 따른, 보폭 추정 장치의 특성 정보를 예시적으로 나타내는 테이블이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시 예에 따른, 보폭 추정 장치가 특성 정보를 생성하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 도 5에 따라 생성된 특성 정보를 이용하여, 보폭 추정 장치가 사용자의 보폭을 추정하는 방법을 나타내는 순서도이다.1 is a diagram illustrating various user motions according to usage patterns of a mobile device.
2 is a block diagram exemplarily showing a detailed configuration of a stride estimation apparatus according to an embodiment of the present invention;
Fig. 3 is a diagram exemplarily showing map information used for generating or calculating characteristic information.
4A and 4B are tables illustrating exemplary property information of a stride estimation apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a flow chart illustrating a method by which a stride estimation apparatus generates characteristic information, according to an embodiment of the present disclosure;
FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of estimating a user's step size using a feature information generated according to FIG.
후술하는 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면들을 참조한다. 상세한 설명의 실시 예들은 당업자가 본 명세서에 기재된 발명을 실시하기 위한 상세 설명을 개시하는 목적으로 제공된다. The following detailed description refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of example, specific embodiments in which the invention may be practiced. Embodiments of the detailed description are provided for those of ordinary skill in the art to disclose the detailed description for carrying out the invention described herein.
본 명세서의 각 실시 예들은 서로 상이한 경우를 설명할 수 있으나, 그것이 각 실시 예들이 상호 배타적임을 의미하는 것은 아니다. 예를 들어, 상세한 설명의 일 실시 예와 관련하여 설명된 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예에서도 동일하게 구현될 수 있다. 또한, 여기서 개시되는 실시 예들의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. Each of the embodiments of the present invention can describe different cases, but it does not mean that the embodiments are mutually exclusive. For example, the specific shapes, structures, and characteristics described in connection with one embodiment of the detailed description may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the present invention. It is also to be understood that the location or arrangement of the individual components of the embodiments disclosed herein may be varied without departing from the spirit and scope of the invention.
한편, 여러 실시 예들에서 동일하거나 유사한 참조번호는 동일하거나 유사한 구성요소를 지칭한다. 첨부된 도면들에서 각 구성 요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제 적용되는 크기와 같거나 유사할 필요는 없다.
On the other hand, in various embodiments, the same or similar reference numerals refer to the same or similar components. In the accompanying drawings, the sizes of the respective components may be exaggerated for explanatory purposes and need not be equal to or similar to the actual applied size.
도 1은 모바일 기기의 이용형태에 따른 다양한 사용자 모션을 예시하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 사용자(11)는 이동 또는 정지 중에 모바일 기기(12)를 다양한 형태로 이용한다. 모바일 기기(12)에는 본 명세서에 따른 보폭 추정 장치가 내장되어 있다.1 is a diagram illustrating various user motions according to usage patterns of a mobile device. Referring to FIG. 1, the
도 1에서는, 이러한 다양한 사용자 모션의 예로서, (a) 정지상태에서 모바일 기기(12)를 바라보거나, (b) 걸으면서 모바일 기기(12)를 바라보거나, (c) 걸으면서 모바일 기기(12)를 통해 통화를 하거나, (d) 모바일 기기(12)를 주머니에 넣은 채로 또는 허리에 찬 채로 뛰는 것이 예시된다. 다만 이는 예시적인 것으로서, 사용자는 도 1에서 예시되지 않은 그 외의 다양한 모션들(가령, 모바일 기기를 손에 쥐고 흔들면서 걷기)을 취하는 것도 물론 가능하다.1 shows an example of such various user motions as (a) looking at the
도 1에 도시된 사용자 모션들에서, 사용자 모션이 달라지면 모바일 기기의 센서들의 축도 변화하게 된다. 가령, (a) 및 (b)와 같이 사용자가 모바일 기기의 화면을 바라보는 경우, 센서들의 길이 축(즉, 모바일 기기의 세로방향을 따른 축)이 사용자의 정면을 향하게 되는 반면, (c) 및 (d)와 같이 모바일 기기를 사용자의 귀에 대거나 주머니에 넣고 있는 경우, 센서들의 너비 축(즉, 모바일 기기의 가로방향을 따른 축)이 사용자의 정면을 향하게 된다. 따라서, (b)와 같이 사용자가 모바일 기기의 화면을 바라보며 전진하는 경우 센서들의 길이 축 방향으로 변위가 증가 또는 감소하지만, (c) 또는 (d)와 같이 모바일 기기를 사용자의 귀에 대거나 주머니에 넣고 전진하는 경우 센서들의 너비 축 방향으로 변위가 증가 또는 감소한다.In the user motions shown in FIG. 1, when the user's motion is changed, the axis of the sensors of the mobile device also changes. For example, when the user looks at the screen of the mobile device as shown in (a) and (b), the length axis of the sensors (i.e., the axis along the longitudinal direction of the mobile device) The width axis of the sensors (i.e., the axis along the lateral direction of the mobile device) faces the front of the user when the mobile device is placed in the user's ear or in a pocket as shown in (d). Therefore, when the user moves forward while looking at the screen of the mobile device as shown in (b), the displacement increases or decreases in the axial direction of the sensors. However, as shown in (c) or (d) When advancing, the displacement increases or decreases in the axial direction of the sensors.
이처럼 사용자의 모션이 달라지면 그에 따라 센서들의 축이 향하는 방향도 달라지므로, 사용자의 보폭을 정확히 추정하기 위해서는 센서들로부터 어떤 측정값이 수신되었을 때 그것이 센서들의 축 변화에 기인한 것인지, 사용자의 실제 이동에 기인한 것인지 또는 그 둘 모두에 기인한 것인지 구별할 필요가 있다.In order to accurately estimate the stride of the user, it is necessary to determine whether a measured value is received from the sensors due to the axis change of the sensors, It is necessary to distinguish whether or not it is caused by the two or more of them.
또한, 사용자들은 개인별로 상이한 보폭, 걸음 형태, 걸음 습관과 같은 개별적인 걸음특성을 가진다. 이러한 걸음특성은 센서의 측정값에 영향을 줄 수 있기 때문에, 정확한 보폭 추정을 위해서는 이러한 걸음특성까지 고려되어야 한다. 가령, 걸을 때 모바일 기기를 가만히 쥐고 걷는 경우와, 모바일 기기를 쥔 팔을 스윙하면서 걷는 경우는 동일한 보폭으로 동일한 거리를 이동하더라도, 가속도 센서, 자이로 센서 등의 측정값이 상이하게 나타날 수 있다.In addition, users have individual walking characteristics such as different strides, steps, and habits. Since such step characteristics can affect the measured values of the sensor, such step characteristics must be considered for accurate stride estimation. For example, in the case of walking while holding the mobile device while walking, and when walking while swinging the arm holding the mobile device, the measurement values of the acceleration sensor and the gyro sensor may appear different even if they are moved by the same distance with the same step.
이에 본 명세서의 보폭 추정 장치는 사용자의 모션을 탐지하여 보폭 추정에 반영함으로써 센서들의 축 변화로 인한 오차 가능성을 최소화하고, 나아가, 지도 정보와 모바일 기기에 내장되어 있는 자이로 센서를 이용하여 사용자의 걸음 특성을 보폭 추정에 반영함으로써 보폭 추정의 정확도를 극대화한다.Accordingly, the stride estimating apparatus of the present invention minimizes the error probability due to the axis change of the sensors by detecting the motion of the user and reflecting the motion of the user in the stride estimation, and further, by using the map information and the gyro sensor built in the mobile device, Maximize the accuracy of the stride estimation by reflecting the characteristics to the stride estimates.
이하에서는, 본 명세서에 따른 보폭 추정 장치의 구체적인 구성 및 동작 방법에 대해, 더욱 상세화된 실시 예들을 통해 설명한다.
Hereinafter, a specific configuration and an operation method of the stride estimation apparatus according to the present invention will be described with reference to more detailed embodiments.
도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따른, 보폭 추정 장치의 세부 구성을 예시적으로 나타내는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 보폭 추정 장치(100)는 가속도 센서(110), 자이로 센서(120), 보폭 추정부(130) 및 저장부(140)를 포함한다. 2 is a block diagram exemplarily showing a detailed configuration of a stride estimation apparatus according to an embodiment of the present invention; Referring to FIG. 2, the
보폭 추정 장치(100)는 모바일 기기(12, 도 1 참조)의 일부로서 모바일 기기(12)에 포함될 수 있다. 한편, 보폭 추정 장치(100)는 도 2에 도시되지 않은 모바일 기기의 일반적인 구성을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 보폭 추정 장치(100)는 사용자 신체가 모바일 기기(12)에 근접하는지는 탐지하는 근접 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다.The
가속도 센서(110)는 모바일 기기(12) 또는 보폭 추정 장치(100)에 구비되는 센서로서, 모바일 기기(12) 또는 보폭 추정 장치(100)의 움직임을 가속도 신호로서 감지한다. 가속도 센서(110)는 모바일 기기(12) 또는 보폭 추정 장치(100)의 가속도, 진동, 충격 등 동적 힘을 측정하여 가속도 신호를 생성한다. 가속도 센서(110)는 예를 들어 정지계를 기준으로 관성 가속도를 측정하는 관성식 센서일 수 있다. 가속도 센서(110)의 구체적인 구성 및 작동원리에 대해서는 당해 기술분야에 널리 알려져 있으므로, 여기서는 그에 대한 상세 설명을 생략한다.The
자이로 센서(120)는 모바일 기기(12) 또는 보폭 추정 장치(100)에 구비되는 센서로서, 모바일 기기(12) 또는 보폭 추정 장치(100)의 각(회전) 움직임을 감지하여. 자이로 신호를 생성한다. 자이로 신호는 예를 들어, 모바일 기기(12) 또는 보폭 추정 장치(100)의 각속도 신호일 수 있다. 자이로 센서(120)는 다양한 방식으로 구동될 수 있는데, 가령 자이로 센서(120)는 진동식, 기계식, 유체식, 또는 광학식으로 구동되는 센서일 수 있다. 자이로 센서(120)의 구체적인 구성 및 작동원리에 대해서는 당해 기술분야에 널리 알려져 있으므로, 여기서는 그에 대한 상세 설명을 생략한다.The
실시 예로서, 가속도 센서(110) 및 자이로 센서(120)는 하나의 센서부로 묶일 수 있다. 이때, 센서부는 앞서 설명한 근접 센서를 더 포함할 수 있다.As an example, the
보폭 추정부(130)는 미리 결정된 선형 방정식에, 사용자의 모션 유형 및 걸음특성 유형에 따라 달라지는 특성 정보(150)를 적용하고, 다시 가속도 센서(110) 및 자이로 센서(120)로부터 수신되는 가속도 신호 및 자이로 신호의 값을 대입하여, 사용자의 현재 보폭을 추정한다. The
실시 예로서, 보폭 추정부(130)의 보폭 추정에 이용되는 선형 방정식은 사용자의 현재 걸음특성 유형에 따라, 상이한 파라미터들을 갖도록 구성될 수 있다. As an example, the linear equation used for the stride estimation of the
저장부(140)는 보폭 추정 장치(100)의 동작에 필요한 저장 수단을 제공한다. 저장부(140)는 사용자의 모션 유형과 걸음특성 유형에 따른 상이한 파라미터들을 나타내는 특성 정보(150), 및 미리 결정된 공간의 지리적 구성을 나타내는 지도 정보(160)를 포함한다. 저장부(140)는 일시적 또는 비일시적인 저장매체로서, DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory), PRAM(phase-change random access memory), MRAM(magnetic random access memory), RRAM(resistive random acccess memory), ROM(read only memory), EPROM(erasable programmable read only memory), 플래시메모리(flash memory), 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive, SSD), 하드디스크(hard disk), 플로피디스크(floppy disk), 자기테이프 또는 그 밖의 데이터 저장수단으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 저장 매체를 포함할 수 있다.The
위와 같은 구성을 구비한 보폭 추정 장치(100)의 상세 동작을 설명하면 다음과 같다.The detailed operation of the
먼저, 모바일 기기(12) 또는 보폭 추정 장치(100)의 움직임에 따라 가속도 신호 또는 자이로 신호가 가속도 센서(110) 또는 자이로 센서(120)로부터 수신된다. 그리고, 보폭 추정 장치(100)는 사용자의 모션을 판단한 후, 모션을 판단한 결과와 함께 수신되는 가속도 신호 또는 자이로 신호의 패턴을 참조하여, 현재 사용자의 모션 및 그에 따른 걸음특성 유형을 판단한다. First, an acceleration signal or a gyro signal is received from the
실시 예로서, 보폭 추정 장치(100)는 사용자의 모션을 판단하기 위해, 가속도 신호의 패턴과 함께, 근접 센서(미도시)로부터 수신되는 근접 감지 신호의 패턴을 참조할 수 있다. 예를 들어, 근접 감지 신호가 지속적으로 출력되면, 사용자가 모바일 기기(12)를 자신의 귀에 대고 통화하거나 주머니에 넣고 있는 모션인 것으로 판단할 수 있다. 또는, 가속도 신호의 분산 또는 평균값이 작은 경우 사용자가 모바일 기기(12)를 가만히 손에 들고 이동하고 있는 모션으로 판단하고, 반면에 가속도 신호의 분산 또는 평균값이 큰 경우 사용자가 모바일 기기(12)를 손에 들고 흔들면서 또는 주머니에 넣고 달리면서 이동하고 있는 모션으로 판단할 수 있다.As an example, the
그리고, 사용자의 모션 및 그에 따른 걸음특성 유형이 결정되면, 보폭 추정 장치(100)는 결정된 모션 및 걸음특성 유형에 대응하는 특성 정보(150)를 저장부(150)로부터 읽어내어, 추정 보폭(SLk)을 산출하는 데 이용할 선형 방정식을 결정한다. 이때, 선형 방정식은 수학식 1과 같은 형태로 구성될 수 있다.Then, when the user's motion and thus the type of the step characteristic are determined, the device for estimating the
여기서, Ak, Fk, Sk는 사용자의 걸음특성을 나타내는 걸음 특성값으로서, Ak는 입력되는 가속도 신호로부터 추출되는 사용자(11) 또는 보폭 추정 장치(100)의 가속도 진폭을 나타내고, Fk는 입력되는 가속도 신호로부터 추출되는 사용자(11) 또는 보폭 추정 장치(100)의 걸음 주파수를 나타내고, Sk는 입력되는 자이로 신호로부터 추출되는 사용자(11) 또는 보폭 추정 장치(100)의 흔들림 각도를 나타낸다. 그리고, α, β, γ는 수학식 1의 각 항에 대한 가중치를 나타내는 계수들로서, 사용자의 모션 유형에 따라 달라지는 변수들이다. 그리고, An, Fn, Sn은 각각 사용자의 걸음특성 유형에 따른 평균적인 가속도 진폭, 걸음 주파수, 흔들림 각도를 나타내는 변수들이다. α, β, γ, 및 An, Fn, Sn는 각각 사용자의 모션 유형, 및 걸음특성 유형에 따라 달라질 수 있는 파라미터들로서 보폭 추정을 위한 특성 정보(150)로서 저장된 값들일 수 있다. Ak represents the acceleration amplitude of the
일반적으로, 가속도 신호 또는 자이로 신호는 진폭과 주파수를 갖는 사인파(sine)와 유사한 패턴을 가질 수 있다. 그리고, 사용자의 걸음 유형에 따라, 순시적인 가속도 신호 및 자이로 신호는 상이한 파라미터들을 나타내게 된다.In general, an acceleration signal or a gyro signal may have a pattern similar to a sine with amplitude and frequency. Then, depending on the type of the user's walking, the instantaneous acceleration signal and the gyro signal represent different parameters.
가령, 사용자가 걷는 가속도가 더 빠른 경우 가속도 신호의 진폭은 커질 것이고, 그 반대의 경우에는 가속도 신호의 진폭이 작아질 것이다. 또한, 사용자가 더 빠르게 종종 걸음으로 걷는 경우 걸음 주파수는 빨라질 것이고, 느린 걸음으로 천천히 걷는 경우 걸음 주파수는 더 느려질 것이다. For example, if the user is walking faster, the amplitude of the acceleration signal will increase, and vice versa, the amplitude of the acceleration signal will be smaller. Also, if the user walks more often at a faster pace, the pace frequency will be faster, and if you walk slowly with a slow pace, the pace will be slower.
유사하게, 사용자가 모바일 기기(12)를 흔들면서 걷는 경우 흔들림 각도는 더 커질 것이고, 사용자가 모바일 기기(12)를 가만히 든 채로 걷는 경우 흔들림 각도는 작아질 것이다.Similarly, when the user shakes the
이와 같이, 사용자 걸음의 가속도 진폭, 걸음 주파수, 흔들림 각도는 사용자의 걸음특성 및 보폭과 상관 관계를 갖는 파라미터로서, 본 명세서에서는 사용자의 현재 가속도 진폭, 걸음 주파수, 흔들림 각도를 나타내는 Ak, Fk, Sk, 및 과거 특정 시간 구간에서의 사용자의 평균 가속도 진폭, 평균 걸음 주파수, 평균 흔들림 각도를 나타내는 An, Fn, Sn를 보폭 추정을 위한 주요 파라미터로서 이용한다. 한편, α, β, γ는 수학식 1이 사용자의 실제 보폭을 잘 추정할 수 있도록 수학식 1의 우변의 각 항을 가중하는 가중치 값들로서, 실험적으로 선택되거나 또는 사용자 입력에 의해 결정되는 값들이다. As described above, the acceleration amplitude, the step frequency, and the swing angle of the user's step are parameters having correlation with the user's walking characteristics and stride. In this specification, Ak, Fk, and Sk representing the user's current acceleration amplitude, , And An, Fn, and Sn representing the average acceleration amplitude, the average step frequency, and the average swing angle of the user in the past specific time interval are used as the main parameters for the stride estimation. On the other hand,?,?, And? Are weight values weighting each term of the right side of Equation (1) so that Equation (1) can accurately estimate the user's actual stride, and are values experimentally selected or determined by user input .
한편, SLn은 사용자의 평균 보폭이며, 그것의 초기값 SL0은 사용자의 초기 보폭으로서 사용자의 키 또는 몸무게와 같은 신체 치수에 의존하여 미리 결정된 상수이다. 예를 들어, SL0은 사용자의 키에 미리 결정된 제1값을 곱하고, 그 결과에서 미리 결정된 제2값을 감산하여 산출된 상수일 수 있다.On the other hand, SLn is an average stride of the user, and its initial value SL0 is a predetermined constant depending on the body dimensions such as the user's key or weight as an initial stride of the user. For example, SL0 may be a constant calculated by multiplying a user's key by a predetermined first value and subtracting a predetermined second value from the result.
위 수학식 1에서, α, β, γ는 사용자의 모션 유형을 반영하여 그 값이 달라질 수 있는 파라미터이고, An, Fn Sn, 및 SLn은 사용자의 걸음특성 유형을 반영하여 그 값이 달라질 수 있는 파라미터로서, 보폭 추정 장치(100)는 사용자의 모션 유형 및 걸음특성 유형이 결정되면, 특성 정보(150)를 참조하여 모션 유형에 맞는 값들 및 걸음특성 유형에 맞는 값들을 각각 α, β, γ, 및 An, Fn, Sn로서 갖는 선형 방정식(수학식 1 참조)을 결정한다. 그리고, 결정된 선형 방정식에 가속도 신호 또는 자이로 신호로부터 추출된 현재의 가속도 진폭, 걸음 주파수 및 흔들림 각도(Ak, Fk, Sk)를 대입하여, 추정 보폭(SLk)을 산출한다.In Equation (1),?,?, And? Are parameters that reflect the motion type of the user, and An, Fn Sn, and SLn are parameters that reflect the user's step characteristic type As a parameter, when the user's motion type and the step characteristic type are determined, the
특성 정보(150) 및 지도 정보(160)의 구체적인 예 및 특성 정보(150)의 구체적인 산출 방법에 대해서는 도 3 내지 도 4를 참조하여 후술된다.A concrete example of the
위와 같은 구성의 보폭 추정 장치(100)에 따르면, 위성 신호를 이용하지 않으므로 위성 신호가 수신되지 않는 실내에서도 사용자의 보폭을 추정하는 것이 가능하며, 사용자의 다양한 모션에 대응하여 적절한 특성 정보를 적용하므로, 사용자가 여러가지 다양한 모션을 취하더라도 사용자의 보폭을 정확하게 추정할 수 있다.According to the
또한, 그러한 특성 정보에는 사용자의 개별 걸음특성이 가속도 진폭, 걸음 주파수, 흔들림 각도로서 함께 반영되어 있으므로, 보폭 추정 장치(100)는 사용자 개별 걸음특성을 고려하여 사용자 보폭을 더욱 정확히 추정할 수 있다.In addition, since the individual characteristic of the user is reflected in the characteristic information together with the acceleration amplitude, the gait frequency, and the shaking angle, the
또한, 여기서 보폭 추정을 위해 사용되는 가속도 센서, 자이로 센서 및 근접 센서등은 일반적인 모바일 기기에 통상 구비되어 있는 모듈들이다. 즉, 보폭 추정 장치(100)는 별도의 모듈을 구비할 필요 없이, 일반적인 모바일 기기에 내장된 센서들만을 이용하여 사용자의 보폭을 추정할 수 있으므로, 저비용으로 널리 이용가능한 범용성을 갖는다.Here, the acceleration sensor, the gyro sensor, and the proximity sensor used for estimating the step size are modules normally provided in a general mobile device. That is, the
나아가, 보폭 추정 장치(100)는 별도의 사전 설정 작업(calibration)을 요구하지 않으므로, 더 나은 사용자 편의성을 제공할 수 있다.
Further, the
도 3은 특성 정보를 생성 또는 산출하는 데 사용되는 지도 정보를 예시적으로 나타내는 도면이다. 도 3에서는 도시된 지도 정보(160)를 참조하여, 사용자의 특성 정보를 생성 또는 산출하는 구체적인 방법을 설명한다.Fig. 3 is a diagram exemplarily showing map information used for generating or calculating characteristic information. 3, a concrete method of generating or calculating the characteristic information of the user will be described with reference to the
도 3을 참조하면, 지도 정보(160)는 둘 이상의 특징점들(161, 162, 163, 164, 165, 166) 및 그것들 사이의 거리를 나타내는 정보를 포함한다. Referring to FIG. 3, the
지도 정보(160)의 특징점들(161, 162, 163, 164, 165, 166)은 자이로 센서(120, 도 2 참조)의 출력 신호(자이로 신호)를 통해 그 위치가 감지될 수 있는 지점들로서 회전하는 코너, 교차점 또는 삼거리가 위치한 지점들이다. The feature points 161, 162, 163, 164, 165 and 166 of the
지도 정보(160)에는 특징점들(161, 162, 163, 164, 165, 166)의 글로벌 좌표, 지역 좌표, 그것들 간의 상대 좌표 또는 그것들 간의 상대 거리와 같이, 특징점들(161, 162, 163, 164, 165, 166) 사이의 거리를 알 수 있는 정보가 포함된다.The
보폭 추정 장치(100, 도 2 참조)가 지도 정보(160)를 참조하여 사용자의 특성 정보를 생성 또는 산출하는 방법은 다음과 같다.A method for generating or calculating the characteristic information of the user with reference to the
먼저, 보폭 추정 장치(100)는 사용자(즉, 보폭 추정 장치(100)를 들고 있는)가 지도 정보(160) 상의 특징점들(161, 162, 163, 164, 165, 166) 중 어느 한 지점을 지나는지 판단한다. 사용자가 특징점(161, 162, 163, 164, 165, 166)을 지나는지 여부는 보폭 추정 장치(100)의 자이로 센서(120)가 출력하는 자이로 신호를 통해 판단할 수 있다. 특징점들(161, 162, 163, 164, 165, 166)은 코너, 교차로, 삼거리 등과 같이 코너를 포함하는 지점들로서, 사용자는 이를 지날 때 계속적인 경로 진행을 위해 직진 이외에 턴(turn) 또는 방향 전환과 같은 다른 행동을 하게 된다. 사용자의 턴 또는 방향 전환은 보폭 추정 장치(100)의 각 움직임(angular movement)을 수반하게 되고, 이러한 각 움직임은 자이로 센서(120)의 자이로 신호로부터 감지될 수 있다. 따라서, 출력되는 자이로 신호를 감지 및 분석함으로써, 보폭 추정 장치(100)는 사용자가 특징점들(161, 162, 163, 164, 165, 166) 중 어느 한 지점을 지나는지 판단할 수 있다.First, the
보폭 추정 장치(100)는 사용자가 어느 한 특징점(예를 들어, 163)을 지나는 것으로 판단되면, 사용자의 걸음의 가속도 진폭(Ak), 걸음 주파수(Fk), 흔들림 각도(Sk) 및 걸음 수를 측정한다. 실시 예로서, 사용자의 걸음 수는 가속도 진폭(Ak)이나 걸음 주파수(Fk)를 분석한 결과로부터 또는, 가속도 센서(110, 도 2 참조)의 가속도 신호를 분석한 결과로부터 산출 또는 측정될 수 있다.The step
그리고, 보폭 추정 장치(100)는 사용자가 다음 특징점(예를 들어, 164)을 지날 때까지 가속도 진폭(Ak), 걸음 주파수(Fk), 흔들림 각도(Sk) 및 걸음 수를 각각의 측정 주기마다 계속적으로 측정한다. 사용자가 다음 특징점(164)을 지나는 것으로 판단되면, 보폭 추정 장치(100)는 그때까지 측정한 가속도 진폭(Ak), 걸음 주파수(Fk), 흔들림 각도(Sk) 및 걸음 수들을 기반으로, 특징점들(163, 164) 사이 구간의(c) 평균 가속도 진폭(Ac), 평균 걸음 주파수(Fc), 평균 흔들림 각도(Sc) 및 평균 보폭(SLc)을 산출한다. The
실시 예로서, 평균 가속도 진폭(Ac)은 구간(c)동안 측정된 가속도 진폭(Ak)의 평균값으로써 계산되고, 평균 걸음 주파수(Fc)는 구간(c)동안 측정된 걸음 주파수(Fk)의 평균값으로써 계산되고, 평균 흔들림 각도(Sc)는 구간(c)동안 측정된 흔들림 각도(Sk)의 평균값으로써 계산된다.The average acceleration amplitude Ac is calculated as an average value of the acceleration amplitudes Ak measured during the interval c and the average walking frequency Fc is calculated as the average value of the walking frequency Fk measured during the interval c , And the average swing angle Sc is calculated as an average value of the swing angle Sk measured during the interval c.
실시 예로서, 평균 보폭(SLc)은 지도 정보(160)를 통해 미리 알려진 특징점들(163, 164) 사이의 거리 및 그 구간(c)동안 측정된 걸음 수에 기반하여, 수학식 2를 통해 계산된다.As an example, the average stride SLc may be computed via equation (2) based on the distance between known feature points 163 and 164 and the number of steps measured during that interval c through the
계산된 평균 가속도 진폭(Ac), 평균 걸음 주파수(Fc), 평균 흔들림 각도(Sc) 및 평균 보폭(SLc)은 각각 앞서 수학식 1의 파라미터 An, Fn 및 Sn에 해당하는 특성 정보(150)로서 저장된다.The calculated average acceleration amplitude Ac, the average step frequency Fc, the average swing angle Sc and the average stride SLc are the
한편, 위에서 사용된 자이로 센서(120)는 모바일 기기(예를 들어 스마트 폰)에 일반적으로 구비되는 센서 모듈로서, 보폭 추정 장치(100)는 별도의 하드웨어를 구비할 필요가 없이 단지 지도 정보(160)와 자이로 센서(120)만을 이용하여 사용자의 특성 정보(150)를 산출 또는 생성한다. Meanwhile, the
따라서, 본 명세서에 따른 보폭 추정 장치(100)는 일반적인 모바일 기기의 하드웨어 구성을 그대로 활용하여 구현가능하므로, 매우 폭넓은 범용성을 가질 수 있다.Therefore, the
나아가, 본 명세서에 따른 보폭 추정 장치(100)는 특성 정보(150) 산출을 위한 별도의 사전 설정 작업(calibration)을 요구하지 않으므로, 사용자 편의성도 향상될 수 있다.Furthermore, since the
한편, 앞서 수학식 1에서 사용자의 모션 유형과 관련된 파라미터들(즉, α, β, γ)은 사용자의 모션 유형에 따라 달라지는, 미리 결정된 값으로서 정해진다. 이러한 파라미터들은 실험적으로 정해지거나 다른 정보로부터 적절히 유추된 값들일 수 있다. On the other hand, the parameters (i.e.,?,?,?) Related to the user's motion type in Equation (1) are determined as predetermined values that depend on the user's motion type. These parameters may be empirically determined or appropriately derived from other information.
사용자의 모션 유형은 보폭 추정 장치(100)의 근접 센서(미도시) 및 가속도 센서(110)에서 출력되는 신호의 패턴 또는 값에 따라 구분된다. 예를 들어, 사용자가 보폭 추정 장치(100)를 손에 들고 흔들면서 걷고 있으면, 근접 센서는 오프(off, 즉 근접 상태가 아님)값을 출력할 것이고, 가속도 센서(110)는 주기적으로 그 값이 급격히 변하는 패턴(보폭 추정 장치(100)가 앞뒤로 반복적으로 스윙되므로)을 출력할 것이다. 이때, 그러한 근접 센서 및 가속도 센서의 출력 값과 패턴은 제 1 모션 유형에 대응되는 것으로 정해질 수 있다. 한편, 사용자가 보폭 추정 장치(100)를 귀에 댄 채로 걷고 있으면, 근접 센서는 온(on, 즉 근접 상태임)값을 출력할 것이고, 가속도 센서(110)는 상대적으로 변화폭이 작은 패턴(귀에 밀착된 경우 흔들림이 크지 않을 것이므로)을 출력할 것이다. 이때, 그러한 근접 센서 및 가속도 센서의 출력 값과 패턴은, 앞서의 제 1 모션 유형과 구분되는 제 2 모션 유형에 대응되도록 정해질 수 있다. 그리고, 제 1 모션 유형과 제 2 모션 유형에 대해 각각 적절한 α, β, γ 값을 다르게 정함으로써, 사용자 모션이 달라지면 적용되는 α, β, γ 값도 달라지게 된다. The motion type of the user is classified according to the pattern or value of the signal output from the proximity sensor (not shown) and the
실시 예로서, 사용자의 모션 유형에 따른 α, β, γ 값은 실험적으로 정해지거나, 분석 자료를 통해 적절히 유추된 값들일 수 있다. 이때, 실험적으로 정해지거나 유추되는 α, β, γ 값들은 보폭 추정 장치(100)의 제작자, 개발자 또는 제 3 의 자료제공자에 의해 미리 입력된 값들일 수도 있고, 사용자 또는 제 3 자에 의해 나중에 입력 및 변경된 값들일 수도 있다.As an embodiment, the values of [alpha], [beta], and [gamma] according to the user's motion type may be empirically determined or may be appropriately derived values through analysis data. The α, β, and γ values determined experimentally or inferred may be values previously input by the creator, the developer, or the third data provider of the
한편, 여기서는 사용자 모션 유형에 따른 구분을 제 1 모션 유형과 제 2 모션 유형만을 예시하였지만, 이는 단순한 예시로서, 본 명세서의 범위는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 보폭 추정 장치(100)는 세 개 이상의 모션 유형에 각각 대응되는 세 개 이상의 α, β, γ 세트(set)를 갖도록 구성될 수 있다.
On the other hand, here, only the first motion type and the second motion type are illustrated based on the user motion type, but this is merely an example, and the scope of the present specification is not limited thereto. For example, the
도 4a 및 도 4b는 본 명세서의 일 실시 예에 따른, 보폭 추정 장치의 특성 정보를 예시적으로 나타내는 테이블이다. 도 4a는 특성 정보(150) 중 걸음특성 유형(151)과 관련된 정보들(An, Fn, Sn, SLn)을 나타내고, 도 4b는 특성 정보(150) 중 모션 유형(154)과 관련된 정보들(α, β, γ)을 나타낸다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 보폭 추정 장치(100)는 복수의 걸음특성 유형(151) 및 복수의 모션 유형(154)에 따라 상이한 값들로 구성된 특성 정보(150)를 저장한다. 도 4a를 참조하면, 보폭 추정 장치(100)의 특성 정보(150)는 복수의 걸음특성 유형(151) 각각에 대응되는 복수의 정보들(152, 153)을 포함한다. 4A and 4B are tables illustrating exemplary property information of a stride estimation apparatus according to an embodiment of the present invention. 4A shows information (An, Fn, Sn, SLn) related to the step
특성 정보(150)는 그 유형별로 각각 평균적인 가속도 진폭, 걸음 주파수 및 흔들림 각도(An, Fn, Sn), 와 평균 보폭(SLn) 중 적어도 일부를 포함한다. 평균적인 가속도 진폭, 걸음 주파수 및 흔들림 각도(An, Fn, Sn) 및 평균 보폭(SLn)의 의의 및 역할에 대해서는 위에서 이미 설명하였으며, 도 3에서 설명된 방법으로 산출된 사용자 맞춤화된 평균 가속도 진폭(Ac), 평균 걸음 주파수(Fc), 평균 흔들림 각도(Sc) 및 평균 보폭(SLc)의 값이 여기서의 평균적인 가속도 진폭(An), 걸음 주파수(Fn), 흔들림 각도 및(Sn) 및 평균 보폭(SLn)으로서 저장됨도 위에서 설명한 바와 동일하다.
특성 정보(150)는 특정 구간(예를 들어, 도 3의 a, b, c, d, e, f)에서 측정된 가속도 진폭, 걸음 주파수 및 흔들림 각도(Ak, Fk, Sk)의 패턴 또는 평균 가속도 진폭, 평균 걸음 주파수 및 평균 흔들림 각도(Ac, Fc, Sc)의 패턴을 감지하고, 그 때의 감지된 패턴을 사용자의 특정 걸음특성에 대응되는 걸음특성 유형의 하나로서 설정할 수 있다.
예를 들어, 사용자가 도 3의 b 구간에서는 모바일 기기(12)를 보면서 걷고, c 구간에서는 통화를 하면서 걷고, d 구간에서는 모바일 기기(12)를 주머니에 넣은 채 달린다고 가정하자. 이때, 각각의 구간(b, c, d)에서 가속도 신호 및 자이로 신호의 출력 파형도 상이할 것이므로, 각각의 구간(b, c, d)의 측정된 가속도 진폭, 걸음 주파수, 흔들림 각도 또는 보폭(Ak, Fk, Sk, SLk)의 패턴 또는 평균 가속도 진폭, 평균 걸음 주파수, 평균 흔들림 각도 및 평균 보폭(Ac, Fc, Sc, SLc)의 패턴도 상이할 것이다. For example, assume that the user walks while viewing the
이 경우, 보폭 추정 장치(100)는 각 구간(b, c, d)의 가속도 진폭, 걸음 주파수, 흔들림 각도 또는 보폭(Ak, Fk, Sk, SLk)의 패턴 또는 평균 가속도 진폭, 평균 걸음 주파수, 평균 흔들림 각도 또는 평균 보폭(Ac, Fc, Sc, SLc)의 패턴을 각각 서로 다른 걸음특성 유형(Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ)에 대응시키고, 각 구간(b, c, d)에서 산출된 평균 가속도 진폭, 평균 걸음 주파수, 평균 흔들림 각도(Ac, Fc, Sc) 및 평균 보폭(SLc)을 대응되는 걸음특성 유형(Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ)의 특성 정보(즉, An, Fn, Sn, SLn)로서 결정한다.
In this case, the
한편, 도 4b를 참조하면, 보폭 추정 장치(100)의 특성 정보(150)는 복수의 모션 유형(154) 각각에 대응되는 복수의 정보들(155)을 포함한다. 4B, the
이 경우, 특성 정보(150)는 모션 유형(A, B, C)별로 미리 설정된 가중치들(α, β, γ)을 포함한다. 모션 유형에 따라 미리 결정된 가중치들(α, β, γ)의 의의 및 역할에 대해서는 위에서 이미 설명하였으며, 각 모션 유형에 따른 α, β, γ 값은 대응되는 모션 유형에 적절하도록 실험적으로 정해지거나, 분석 자료를 통해 적절히 유추된 값들일 수 있다는 점도 도 3과 관련하여 위에서 이미 설명하였다.In this case, the
실시 예로서, 특성 정보(150)상의 모션 유형(A, B, C, 154)은 근접 센서(미도시)의 근접 감지 신호 및 가속도 센서(110)의 출력 신호를 참조하여 결정된 유형일 수 있다. 예를 들어, 근접 센서의 출력 신호나 가속도 센서의 신호 패턴 중 어느 하나가 상이하면, 그것은 서로 다른 모션 유형에 대응되는 것으로 판단될 수 있다.As an embodiment, the motion types A, B, C, 154 on the
도 4a 및 도 4b에서 설명된 특성 정보(150)에 기반하여, 보폭 추정 장치(100)는 사용자 보폭 추정시에, 가속도 진폭, 걸음 주파수, 흔들림 각도(Ak, Fk, Sk) 및 근접 센서의 출력 신호를 측정 및 분석한 후, 그것들의 값 또는 패턴이 어떤 걸음특성 유형(151) 및 모션 유형(154)에 각각 대응되는지 판단한다. 그리고, 대응되는 걸음특성 유형(151)의 특성 정보(An, Fn, Sn, SLn) 및 대응되는 모션 유형(154)의 특성 정보(α, β, γ)를 읽어내어 수학식 1의 선형 방정식에 적용한 후, 측정되는 가속도 진폭, 걸음 주파수 및 흔들림 각도(Ak, Fk, Sk)를 선형 방정식에 대입하여 사용자의 보폭을 추정한다.Based on the
위와 같은 구성에 따르면, 사용자의 걸음특성 유형(151) 및 모션 유형(154)에 따라 상이한 특성 정보(152, 153 또는 155)를 적용하므로, 사용자의 모션이나 걸음 특성이 달라져도 사용자의 보폭을 정확히 추정할 수 있다.
According to the above configuration, since different
도 5는 본 명세서의 일 실시 예에 따른, 보폭 추정 장치가 특성 정보를 생성하는 방법을 나타내는 순서도이다. 도 5를 참조하면, 특성 정보를 생성하는 방법은 S110 단계 내지 S140 단계를 포함한다.5 is a flow chart illustrating a method by which a stride estimation apparatus generates characteristic information, according to an embodiment of the present disclosure; Referring to FIG. 5, a method of generating characteristic information includes steps S110 to S140.
S110 단계에서, 보폭 추정 장치(100, 도 2 참조)는 사용자가 지도 정보 상의 제 1 특징점을 지나는지 감지한다. 예를 들어, 보폭 추정 장치(100)는 자이로 센서의 신호를 이용하여, 도 3에서 설명된 방법으로 사용자가 제 1 특징점을 지나는지를 감지할 수 있다.In step S110, the stride estimation apparatus 100 (see FIG. 2) detects whether the user passes a first feature point on the map information. For example, the
S120 단계에서, 보폭 추정 장치(100)는 사용자가 제 1 특징점을 지나면, 그때부터, 특성 정보 생성을 위한 걸음 특성값들(예를 들어, Ak, Fk, Sk, 또는 걸음 수 등)을 측정한다. 걸음 특성값들의 측정은 사용자가 후술되는 제 2 특징점을 지날 때까지 계속된다.In step S120, the
S130 단계에서, 보폭 추정 장치(100)는 사용자가 지도 정보 상의 제 2 특징점을 지나는지 감지한다. 제 1 특징점의 경우와 동일하게, 보폭 추정 장치(100)는 자이로 센서의 신호를 이용하여, 도 3에서 설명된 방법으로 사용자가 제 2 특징점을 지나는지를 감지할 수 있다.In step S130, the
S140 단계에서, 보폭 추정 장치(100)는 제 1 특징점과 제 2 특징점 사이에서 측정된 걸음 특성값들(예를 들어, Ak, Fk, Sk, 또는 걸음 수 등)의 평균값을 산출하여 특성 정보(예를 들어, An, Fn, Sn, 또는 SLn)로서 저장한다. In step S140, the
상기와 같은 구성에 따르면, 지도 정보 및 자이로 센서만으로 사용자의 특성 정보를 산출 및 생성할 수 있다.According to the above configuration, the characteristic information of the user can be calculated and generated with only the map information and the gyro sensor.
나아가, 특성 정보 산출을 위한 별도의 사전 설정 작업(calibration)을 요구하지 않으므로, 사용자 편의성도 향상될 수 있다.
Furthermore, since no separate presetting calibration is required for characteristic information calculation, user convenience can be improved.
도 6은 도 5에 따라 생성된 특성 정보를 이용하여, 보폭 추정 장치가 사용자의 보폭을 추정하는 방법을 나타내는 순서도이다. 도 6을 참조하면, 사용자의 보폭을 추정하는 방법은 S210 단계 내지 S240 단계를 포함한다.FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of estimating a user's step size using a feature information generated according to FIG. Referring to FIG. 6, a method of estimating a user's stride includes steps S210 to S240.
S210 단계에서, 보폭 추정 장치(100)는 사용자의 걸음을 감지한다. 그리고, 걸음 특성값들(예를 들어, Ak, Fk 또는 Sk) 또는 근접 센서의 출력 값을 측정한 후, 그것들의 패턴을 분석한다. In step S210, the
S220 단계에서, 보폭 추정 장치(100)는 분석된 걸음 특성값들(예를 들어, Ak, Fk 또는 Sk)의 패턴 또는 근접 센서의 출력 값에 대응되는 미리 산출된 특성 정보가 존재하는지 판단한다. 미리 산출된 특성 정보가 있으면, 보폭 추정 방법은 S230 단계로 진행한다. 그렇지 않으면, 보폭 추정 방법은 S240 단계로 진행한다.In step S220, the
S230 단계에서, 보폭 추정 장치(100)는 분석된 걸음 특성값들(예를 들어, Ak, Fk 또는 Sk)의 패턴 또는 근접 센서의 출력 값에 대응되는 특성 정보를 이용하여, 사용자의 보폭을 추정한다. 구체적으로, S220 단계에서, 대응하는 특성 정보가 있으면, 해당 특성 정보를 읽어낸 뒤 보폭 추정을 위한 선형 방정식(예를 들어, 수학식 1)에 적용한다. 그리고, 상기 선형 방정식에 측정된 걸음 특성값들(예를 들어, Ak, Fk 또는 Sk)을 대입하여, 그 결과를 사용자의 추정 보폭(SLk)으로서 산출 또는 출력한다.In step S230, the
한편, 다시 S220 단계로 돌아가면, 걸음 특성값들의 패턴에 대응되는 특성 정보가 없으면, S240 단계로 진행한다. On the other hand, if it is determined in step S220 that there is no characteristic information corresponding to the pattern of the step characteristic values, the process proceeds to step S240.
S240 단계에서, 보폭 추정 장치(100)는 특성 정보의 미리 결정된 초기값을 보폭 추정을 위한 선형 방정식(예를 들어, 수학식 1)에 적용한다. 그리고, 상기 선형 방정식에 측정된 걸음 특성값들(예를 들어, Ak, Fk 또는 Sk)을 대입하여, 그 결과를 사용자의 추정 보폭(SLk)으로서 산출 또는 출력한다. 실시 예로서, 미리 결정된 초기값은 사용자에 의해 지정되거나, 보폭 추정 장치(100)의 제작자에 의해 설정되거나, 또는 제 3 자에의 의해 미리 배포된 특성 정보의 초기값일 수 있다.In step S240, the
상기와 같은 구성에 따르면, 보폭 추정 방법은 위성 신호가 수신되지 않는 실내에서도 사용자의 보폭을 추정할 수 있으며, 사용자의 다양한 모션에 대응하여 적절한 특성 정보를 생성 및 적용하므로, 사용자가 모션이 달라져도 사용자의 보폭을 정확하게 추정할 수 있다.
According to the above configuration, the stride estimation method can estimate the stride of a user even in a room where a satellite signal is not received, and generates and applies appropriate property information corresponding to various motions of a user. Therefore, Can be accurately estimated.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한 각 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있다. 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.
또한, 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허 청구범위에서 제시되는 바에 따라 정해져야 한다.In addition, although specific terms are used herein, they are used for the purpose of describing the present invention only and are not used to limit the scope of the present invention described in the claims or the claims. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined as set forth in the appended claims.
11: 사용자
12: 모바일 기기
100: 보폭 추정 장치
110: 가속도 센서
120: 자이로 센서
130: 보폭 추정부
140: 저장부
150: 특성 정보
160: 지도 정보11: user 12: mobile device
100: stride estimation device 110: acceleration sensor
120: Gyro sensor 130:
140: storage unit 150: characteristic information
160: Map Information
Claims (11)
상기 보폭 추정 장치의 가속도를 측정하여 가속도 신호로서 출력하는 가속도 센서;
상기 보폭 추정 장치의 각 움직임을 측정하여 자이로 신호로서 출력하는 자이로 센서; 및
상기 사용자의 걸음특성 유형 및 상기 사용자의 모션 유형에 따라 상이한 파라미터들을 갖도록 구성된 선형 방정식에 상기 가속도 신호 또는 상기 자이로 신호로부터 추출된 걸음 특성값을 대입하여, 상기 사용자의 보폭을 추정하는 보폭 추정부를 포함하는, 보폭 추정 장치.
1. A stride estimation apparatus for estimating a stride of a user,
An acceleration sensor for measuring the acceleration of the stride estimation device and outputting the measured acceleration as an acceleration signal;
A gyro sensor for measuring each movement of the stride estimation device and outputting it as a gyro signal; And
A stride estimating unit for estimating stride of the user by substituting the acceleration characteristic signal or the step characteristic value extracted from the gyro signal into a linear equation configured to have different parameters depending on the type of the user's walking characteristic and the motion type of the user Gt;
상기 걸음 특성값은 상기 사용자 또는 상기 보폭 추정 장치의 가속도 진폭, 걸음 주파수 또는 흔들림 각도를 포함하는, 보폭 추정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the step characteristic value includes an acceleration amplitude, a stepping frequency, or a shaking angle of the user or the stride estimation apparatus.
상기 걸음특성 유형은 상기 사용자의 미리 결정된 걸음특성에 대응하고,
상기 모션 유형은 상기 사용자의 미리 결정된 모션에 대응하도록 미리 설정되는, 보폭 추정 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the step characteristic type corresponds to a predetermined step characteristic of the user,
Wherein the motion type is preset to correspond to a predetermined motion of the user.
상기 걸음특성 유형은 상기 가속도 신호의 패턴, 상기 자이로 신호의 패턴에 따라 결정되는, 보폭 추정 장치.
The method of claim 3,
Wherein the step characteristic type is determined according to a pattern of the acceleration signal and a pattern of the gyro signal.
상기 모션 유형은 상기 가속도 신호의 패턴 및 상기 사용자와 상기 보폭 추정 장치의 근접 여부를 나타내는 근접 감지 신호의 출력 신호에 따라 결정되는, 보폭 추정 장치.
The method of claim 3,
Wherein the motion type is determined according to a pattern of the acceleration signal and an output signal of a proximity sensing signal indicating whether the user and the stride estimation device are close to each other.
상기 상이한 파라미터는 상기 걸음특성 유형 및 상기 모션 유형에 대응되는 특성 정보로서 미리 산출 및 저장되고, 미리 결정된 구간 동안의 상기 사용자 또는 상기 보폭 추정 장치의 평균 가속도 진폭, 평균 걸음 주파수, 평균 흔들림 각도, 평균 보폭 또는 상기 모션 유형에 따라 달라지는 가중치들을 포함하는, 보폭 추정 장치.
The method of claim 3,
Wherein the different parameters are calculated and stored in advance as characteristic information corresponding to the walking characteristic type and the motion type, and the average acceleration amplitude, the average step frequency, the average swing angle, the average A stride or a weight that varies depending on the motion type.
상기 상이한 파라미터는 상기 미리 결정된 구간을 포함하는 지도 정보를 이용하여 미리 산출되고,
상기 미리 결정된 구간은 상기 보폭 추정 장치가 상기 자이로 센서의 출력 신호를 통해 판별한 상기 지도 정보 상의 두 지점 사이의 구간인, 보폭 추정 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the different parameters are calculated in advance using map information including the predetermined section,
Wherein the predetermined interval is a section between two points on the map information that the stride estimation apparatus discriminates based on an output signal of the gyro sensor.
상기 선형 방정식은 아래 식으로서 표현되고,
,
여기서, Ak, Fk, Sk는 각각 상기 가속도 진폭, 상기 걸음 주파수 및 상기 흔들림 각도이고,
An, Fn, Sn, SLn은 각각 상기 걸음특성 유형에 대응하는 평균적인 가속도 진폭, 걸음 주파수, 흔들림 각도 및 평균 보폭이고,
α, β, γ는 상기 모션 유형에 대응하는 상기 가중치들인, 보폭 추정 장치.
The method according to claim 6,
The linear equation is expressed by the following equation,
,
Here, Ak, Fk and Sk are the acceleration amplitude, the step frequency and the shaking angle, respectively,
An, Fn, Sn, and SLn are average acceleration amplitudes, step frequency, shaking angle, and mean stride corresponding to the step characteristic types, respectively,
and?,?,? are the weights corresponding to the motion type.
상기 측정된 특성값들의 패턴에 대응되는 미리 산출된 특성 정보가 존재하는지 판단하는 단계; 및
상기 판단 결과에 따라, 상기 측정된 특성값들의 상기 패턴에 대응되는 상기 미리 산출된 특성 정보를 읽어내어 보폭 추정을 위한 선형 방정식에 적용하고, 상기 선형 방정식에 상기 사용자 걸음의 특성값들을 대입하여, 사용자의 보폭을 추정하는 단계를 포함하되,
상기 특성 정보는 상기 패턴으로부터 판단되는 상기 사용자의 걸음특성 유형 및 상기 사용자의 모션 유형에 각각 대응되는 파라미터 값들을 포함하는, 사용자의 보폭을 추정하는 보폭 추정 방법.
Detecting a user's step and measuring characteristic values of the user's step;
Determining whether there is previously calculated characteristic information corresponding to the pattern of the measured characteristic values; And
Calculating preliminarily calculated characteristic information corresponding to the pattern of the measured characteristic values and applying the precharacterized characteristic information to a linear equation for estimating a stride width, substituting the characteristic values of the user's equations into the linear equation, Estimating a user's stride,
Wherein the characteristic information includes parameter values corresponding to the user's walking characteristic type and the user's motion type determined from the pattern, respectively.
상기 판단 결과에 따라, 미리 결정된 초기값을 상기 선형 방정식에 적용하고, 상기 선형 방정식에 상기 사용자 걸음의 특성값들을 대입하여 상기 사용자의 보폭을 추정하는 단계를 더 포함하는, 사용자의 보폭을 추정하는 보폭 추정 방법.
10. The method of claim 9,
Further comprising estimating a stride of the user by applying a predetermined initial value to the linear equation and substituting characteristic values of the user's step into the linear equation according to a result of the determination, Method of estimating stride.
상기 미리 산출된 특성 정보는,
상기 사용자가 지도 정보 상의 제 1 특징점을 지나는지 감지하는 제 1 특징점 감지 단계;
상기 제 1 특징점 감지에 응답하여, 상기 미리 산출된 걸음특성 정보 생성을 위한 걸음 특성값들을 측정하는 측정 단계;
상기 사용자가 상기 제 1 특징점과는 상이한 상기 지도 정보 상의 제 2 특징점을 지나는지 감지하는 제 2 특징점 감지 단계; 및
상기 제 2 특징점 감지에 응답하여, 상기 측정 단계에서 측정된 걸음 특성값들의 평균값을 상기 미리 산출된 특성 정보의 적어도 일부로서 결정하는 단계에 의해 산출되는, 사용자의 보폭을 추정하는 보폭 추정 방법.10. The method of claim 9,
The pre-calculated characteristic information may include:
A first feature point sensing step of sensing whether the user passes a first feature point on map information;
A measurement step of measuring the step characteristic values for generating the previously calculated step characteristic information in response to the first feature point sensing;
A second feature point sensing step of sensing whether the user passes a second feature point on the map information different from the first feature point; And
Wherein the step of estimating the stride of the user is calculated by determining an average value of the step characteristic values measured in the measuring step as at least a part of the previously calculated characteristic information in response to the detection of the second characteristic point.
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