KR20170111408A - Apparatus and method for step calculation - Google Patents

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KR20170111408A
KR20170111408A KR1020160036808A KR20160036808A KR20170111408A KR 20170111408 A KR20170111408 A KR 20170111408A KR 1020160036808 A KR1020160036808 A KR 1020160036808A KR 20160036808 A KR20160036808 A KR 20160036808A KR 20170111408 A KR20170111408 A KR 20170111408A
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권구인
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인하대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 걸음수 측정 장치 및 방법을 제시하고 있다.
본 발명에 따른 걸음수 측정 장치는 중력 방향 가속도값과 사용자가 보행시 발생하는 상기 가속도값의 변화량을 측정하는 가속도 센서, 상기 사용자의 위치를 파악하는데 사용되는 자이로 센서, 및 MCU를 포함하고, 상기 가속도 센서 및 자이로 센서로부터 얻은 값을 토대로 상기 사용자가 보행하는지 판별하고 상기 사용자의 걸음수를 측정하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명은 탭 인터럽트 알고리즘을 통해 주어진 임계값보다 큰 이벤트를 수신한 경우에만 전력 상태를 Wake-Up 상태로 천이하게 설계되어 Wake-Up 상태로의 천이 횟수와 동작 시간을 최적화하여 전력 소모를 최소화할 수 있다.
또한, 시스템의 전력 소모를 최소화하여 웨어러블 디바이스의 기대 배터리 수명의 연장이 가능하며, 물리적인 배터리 크기는 배터리 용량과 비례하므로 본 발명을 이용하면 물리적인 크기의 소형화가 가능한 웨어러블 장치의 개발이 가능하다.
The present invention suggests an apparatus and method for measuring the number of steps.
The apparatus for measuring the number of steps according to the present invention includes an acceleration sensor for measuring a gravity direction acceleration value and a variation amount of the acceleration value generated when a user is walking, a gyro sensor used for grasping the position of the user, and an MCU, And a controller for determining whether the user is walking based on the values obtained from the acceleration sensor and the gyro sensor and measuring the number of steps of the user.
The present invention is designed to transition the power state to the Wake-Up state only when an event larger than a given threshold value is received through the tap interrupt algorithm, thereby optimizing the number of transitions to the Wake-Up state and the operation time to minimize power consumption .
In addition, since the power consumption of the system is minimized, the expected battery life of the wearable device can be extended, and the physical battery size is proportional to the battery capacity, so that it is possible to develop a wearable device capable of downsizing the physical size by using the present invention .

Description

걸음수 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR STEP CALCULATION} [0001] APPARATUS AND METHOD FOR STEP CALCULATION [0002]

본 발명은 걸음수 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가속도 센서로 측정한 중력 방향 가속도의 변화값을 이용한 걸음수 측정 기술에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for measuring the number of footsteps, and more particularly to a technique for measuring the number of footsteps using a change value of gravity direction acceleration measured by an acceleration sensor.

일반적으로, 활동량계 혹은 디지털 만보계는 사람이 걷거나 뛰는 경우의 걸음수 측정을 위하여 30Hz에서 50Hz 주파수의 주기로 가속도 센서의 출력값을 읽어서 처리한다.In general, an activity meter or a digital pedometer reads and processes the output value of an acceleration sensor at a frequency of 30 Hz to 50 Hz to measure the number of steps when a person walks or runs.

이러한 Polling 기반의 알고리즘을 이용한 걸음수 측정 기술의 경우, 모니터링 시스템은 매 20ms에서 33ms 주기로 시스템이 Sleep(비활성화) 상태에서 Wake-Up(활성화) 상태로 천이한 후 가속도 센서 데이터를 읽고 이를 처리하여 걸음수를 측정한다.In the case of the step counting technique using the polling-based algorithm, the monitoring system reads the acceleration sensor data after the system transitions from the sleep state to the wake-up state every 33 ms every 20 ms, Measure the number.

그러나 이런 전통적인 Polling 기반의 알고리즘을 이용한 걸음수 측정기술은 이벤트 기반의 알고리즘을 이용한 걸음수 측정기술보다 전력소모량이 크다.However, the step counting technique using this conventional polling - based algorithm consumes more power than the step counting technique using the event - based algorithm.

종전의 Polling방식의 시스템은 Sleep s상태에서 평균 635 uA(P_s) 의 전력을 소비하고 가속도 센서를 읽는 동안에는 2.02 mA(P_a); 주파수 f로 설정된 Polling 기반의 걸음수 측정 알고리즘 수행 기간 동안 1.32 mA(P_p)을 소비 한다. 이를 수식으로 표현하면 아래의 수식과 같이 시스템 전력 소비를 계산할 수 있다.The previous Polling system consumes an average of 635 uA (P_s) power in sleep state and 2.02 mA (P_a) while reading the accelerometer; It consumes 1.32 mA (P_p) during the polling-based step counting algorithm that is set at frequency f. Expressing this as an equation, the system power consumption can be calculated as shown in the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

이 수식을 이용하여 시스템 수준 전력 소모는 아래의 세 가지 상태를 기준으로 추정 가능하다.Using this formula, system level power consumption can be estimated based on the following three states.

-‘센서 상태’: 가속도 센서의 출력을 읽는 구간- 'Sensor status': the section reading the output of the acceleration sensor

-‘처리 상태’: 센서 데이터를 처리하여 걸음수 측정 구간- 'Processing status': Measured number of steps by processing sensor data

-‘Sleep 상태’: 저전력 상태로 천이된 구간 - 'Sleep state': the transition to the low power state

가장 간단한 전력 절감 방법은 수식에서의 f(Polling 주파수)를 낮추는 방법이다. 이 방법을 적용하면‘Sleep 상태’구간을 늘리고,‘처리 상태’구간을 줄이는 효과를 볼 수 있다. 그러나 이 방법의 문제점은 Polling 주파수를 20Hz 이하로 낮추는 경우에는 걸음수 측정 정확도가 떨어지는 것이다.The simplest way to save power is to lower the f (polling frequency) in the equation. Applying this method increases the 'sleep state' section and reduces the 'processing state' section. However, the problem with this method is that when the Polling frequency is lowered to 20Hz or less, the accuracy of measuring the number of steps is decreased.

따라서 전력소모량을 줄이기 위한 방안으로 걸음걸이 이벤트를 기반으로 제작한 탭 인터럽트 알고리즘을 적용한 걸음수 측정 기술을 제공하고자 한다Therefore, we propose a technique to measure the number of steps using tap interrupt algorithm based on gait event as a method to reduce power consumption

본 발명에 따른 걸음수 측정 장치는, The apparatus for measuring the number of steps according to the present invention comprises:

중력 방향 가속도값 및 사용자가 보행시 발생하는 상기 중력 방향 가속도값의 변화량을 측정하는 가속도 센서; An acceleration sensor for measuring a gravitational acceleration value and a variation amount of the gravitational acceleration value generated when the user is walking;

상기 사용자의 위치를 파악하는데 사용되는 자이로 센서; 및A gyro sensor used for locating the user; And

MCU를 포함하고, 상기 가속도 센서 및 자이로 센서로부터 얻은 값을 토대로 상기 사용자가 보행하는지 판별하고 상기 사용자의 걸음수를 측정하는 제어부; 를 포함할 수 있다.A controller for determining whether the user is walking based on a value obtained from the acceleration sensor and the gyro sensor and measuring the number of steps of the user, . ≪ / RTI >

바람직하게는, 상기 제어부는, Preferably, the control unit includes:

상기 가속도 센서가 측정한 중력 방향 가속도 값의 평균값을 설정하며, 상기 평균값을 중력 축으로 하여 탭 인터럽트 알고리즘을 활성화하고 상기 MCU를 Sleep상태로 천이시키는 초기 설정 모듈; An initial setting module for setting an average value of gravity direction acceleration values measured by the acceleration sensor, activating a tap interrupt algorithm with the average value as a gravity axis, and transiting the MCU to a sleep state;

탭 인터럽트가 발생하면 상기 MCU를 Wake-up 상태로 천이시키고, 상기 가속도 센서를 통해 상기 탭 인터럽트에 의한 상기 중력 방향 가속도 값의 변화량을 측정하여 기 지정된 값 이상인 경우 상기 사용자가 보행한 것으로 판단하고 상기 기 지정된 값 이하인 경우 상기 사용자가 보행하지 않은 것으로 판단하는 걸음 판별 모듈; Wherein when the tap interrupt is generated, the MCU transits to the wake-up state, and the amount of change of the gravity direction acceleration value by the tap interrupt is measured through the acceleration sensor, A step of determining that the user does not walk when the value is less than a predetermined value;

상기 걸음 판별 모듈에서 상기 사용자가 보행한 것으로 판단되는 경우 상기 사용자의 보행 수를 누적한 후 상기 MCU를 Sleep 상태로 천이시키고, 상기 걸음 판별 모듈에서 상기 사용자가 보행하지 않은 것으로 판단되는 경우 MCU를 Sleep 상태로 천이시키는 걸음수 측정 모듈; If the user determines that the user has walked in the stepping module, shifts the MCU to a sleep state after accumulating the number of steps of the user, and if the user does not walk in the stepping module, A step number measuring module for making a transition to a state;

을 포함할 수 있다.. ≪ / RTI >

바람직하게는, 상기 초기 설정 모듈이 설정하는 중력 방향 가속도 값의 평균값은 1초 동안 상기 가속도 센서가 측정하는 중력 방향 가속도의 평균값인 것을 특징으로 할 수 있다. Preferably, the average value of the gravity direction acceleration values set by the initial setting module is an average value of the gravity direction acceleration measured by the acceleration sensor for one second.

바람직하게는, 상기 기 지정된 값은 0.4g 이상 0.8g 이하 인 것을 특징으로 할 수 있다. Preferably, the predetermined value is 0.4 g or more and 0.8 g or less.

본 발명에 따른 걸음수 측정 방법은, A method for measuring the number of steps according to the present invention includes:

a)가속도 센서가 측정한 중력 방향 가속도 값의 평균값을 측정하는 단계; a) measuring an average value of gravitational acceleration values measured by an acceleration sensor;

b)제어부가 상기 측정된 중력 방향 가속도 평균값을 중력 축으로 하여 탭 인터럽트 알고리즘을 활성화하고 MCU를 Sleep상태로 천이시키는 단계; b) the controller activates the tap interrupt algorithm with the measured gravity direction acceleration average value as the gravity axis, and transitions the MCU to the sleep state;

c)탭 인터럽트가 발생하면 상기 제어부가 MCU를 Wake-up 상태로 천이시키고 상기 가속도 센서를 통해 상기 탭 인터럽트에 의한 상기 중력 방향 가속도 값의 변화량을 측정하여 상기 변화량이 기 지정된 값 이상인 경우 상기 사용자가 보행한 것으로 판단하는 단계; c) when the tap interrupt occurs, the control unit transitions the MCU to the wake-up state, measures the amount of change of the gravity direction acceleration value by the tap interruption through the acceleration sensor, Determining that the user has walked;

d)상기 사용자가 보행한 것으로 판단되는 경우 상기 제어부가 상기 사용자의 보행 수를 누적하고 MCU를 sleep 상태로 천이시키는 단계;를 포함할 수 있다. d) if the user is determined to have walked, the control unit accumulates the number of steps of the user and transitions the MCU to the sleep state.

또는, 상기 b)단계 이후, Alternatively, after step b)

c-1)탭 인터럽트가 발생하면 상기 제어부가 MCU를 Wake-up 상태로 천이시키고 상기 가속도 센서를 통해 상기 탭 인터럽트에 의한 상기 중력 방향 가속도 값의 변화량을 측정하여 상기 변화량이 기 지정된 값 이하인 경우 상기 사용자가 보행하지 않은 것으로 판단하는 단계; c-1) when a tap interrupt occurs, the control unit transitions the MCU to a wake-up state, measures a change amount of the gravity direction acceleration value by the tap interruption through the acceleration sensor, Determining that the user has not walked;

d-1)상기 사용자가 보행하지 않은 것으로 판단되는 경우 상기 제어부가 MCU를 sleep 상태로 천이시키는 단계;를 포함할 수 있다. d-1) when the controller judges that the user does not walk, the control unit transitions the MCU to the sleep state.

탭 인터럽트 알고리즘을 적용하여 기 설정된 임계값보다 큰 값을 수신한 경우에만 전력 상태를 Wake-Up 상태로 천이하게 설계되어 Wake-Up 상태로의 천이 횟수와 동작 시간을 축소 및 최적화하여 전력 소모를 최소화할 수 있다.It is designed to transition the power state to the Wake-Up state only when receiving a value larger than a predetermined threshold by applying the tap interrupt algorithm, thereby minimizing power consumption by reducing and optimizing the number of times of transition to the Wake-Up state and the operation time can do.

또한, 시스템의 전력 소모를 최소화하여 웨어러블 디바이스의 기대 배터리 수명의 연장이 가능하며, 물리적인 배터리 크기는 배터리 용량과 비례하므로 본 발명을 이용하면 물리적인 크기의 소형화가 가능한 웨어러블 장치의 개발이 가능하다.In addition, since the power consumption of the system is minimized, the expected battery life of the wearable device can be extended, and the physical battery size is proportional to the battery capacity, so that it is possible to develop a wearable device capable of downsizing the physical size by using the present invention .

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 걸음수 측정 장치 의 세부적인 구성을 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 걸음수 측정 방법의 과정을 나타낸 순서도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further understand the technical idea of the invention. And should not be construed as limiting.
1 is a diagram illustrating a detailed configuration of an apparatus for measuring the number of steps according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of measuring the number of steps according to an embodiment of the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

본 발명의 실시 예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. The specific structure or functional description presented in the embodiment of the present invention is merely illustrative for the purpose of illustrating an embodiment according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention can be implemented in various forms.

또한 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. And should not be construed as limited to the embodiments set forth herein, but should be understood to include all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. Furthermore, terms including ordinals such as first, second, etc. used in this specification can be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시 예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing in detail several embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the present invention is not limited to the details of construction and the arrangement of components shown in the following detailed description or illustrated in the drawings will be. The invention may be embodied and carried out in other embodiments and carried out in various ways.

또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본 발명 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다. Also, terms such as " first "and" second "are used in the present invention and the appended claims for the purpose of explanation and are not intended to represent or imply relative importance or purpose.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 걸음수 측정 장치 의 세부적인 구성을 나타낸 도로서, 이하 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 걸음수 측정 장치를 설명한다. FIG. 1 is a block diagram showing a detailed configuration of an apparatus for measuring the number of footsteps according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the apparatus for measuring footsteps according to the present invention will now be described.

본 발명에 따른 걸음수 측정 장치(100)는 중력 방향 가속도값과 사용자가 보행시 발생하는 중력 방향 가속도값의 변화량을 측정하는 가속도 센서(10);The apparatus 100 for measuring the number of footsteps according to the present invention includes an acceleration sensor 10 for measuring a gravity direction acceleration value and a variation amount of a gravity direction acceleration value generated when a user is walking;

상기 사용자의 위치를 파악하는데 사용되는 자이로 센서(20); 및 A gyro sensor 20 used for locating the user; And

MCU를 포함하고, 상기 가속도 센서 및 자이로 센서로부터 얻은 값을 토대로 상기 사용자가 보행하는지 판별하고 상기 사용자의 걸음수를 측정하는 제어부(30);를 포함할 수 있다. 걸음수와 보행수는 같은 의미로 쓰일 수 있다. And a controller 30 for determining whether the user is walking based on the values obtained from the acceleration sensor and the gyro sensor and measuring the number of steps of the user. The number of steps and the number of steps can be used in the same sense.

상기 가속도 센서(10)는 이동하는 물체의 가속도나 충격의 세기 및 상기 값들의 변화량을 측정하는 센서로서 상기 가속도 센서(10)는 3축(X축, Y축, Z축)을 갖는 가속도 센서일 수 있다. The acceleration sensor 10 is a sensor for measuring the acceleration of the moving object, the intensity of the impact, and the amount of change of the values. The acceleration sensor 10 is an acceleration sensor having three axes (X axis, Y axis, Z axis) .

상기 자이로 센서(20)는 처음에 설정한 일정 방향을 유지하는 성질을 이용하여 물체의 방위 변화를 측정하는 센서로서 3축(X축, Y축, Y축)을 갖는 자이로 센서일 수 있다. The gyro sensor 20 may be a gyro sensor having three axes (X-axis, Y-axis, Y-axis) as a sensor for measuring a change in azimuth of an object by using a property that maintains a predetermined direction set at the beginning.

상기 제어부(30)는. 상기 가속도 센서가 측정한 중력 가속도 값의 평균값을 설정하며, 상기 평균값을 축으로 하여 탭 인터럽트 알고리즘을 활성화하고 MCU를 Sleep상태로 천이시키는 초기 설정 모듈(31); The control unit (30) An initial setting module (31) for setting an average value of gravity acceleration values measured by the acceleration sensor, activating a tap interrupt algorithm based on the average value, and transiting the MCU to a sleep state;

탭 인터럽트가 발생하면 MCU를 Wake-up(활성화) 상태로 천이시키고 상기 가속도 센서를 통해 상기 탭 언터럽트에 의해 발생한 상기 중력 방향 가속도 값의 변화량을 측정하여 기 지정된 값 이상인 경우 상기 사용자가 보행한 것인지 아닌지 판단하는 걸음 판별 모듈(32); When the tap interrupt occurs, the MCU transitions to the wake-up (active) state, and the amount of change in the gravity direction acceleration value caused by the tap interruption is measured through the acceleration sensor. If the tap interruption occurs, A step discriminating module 32 for judging whether or not the discrimination result is " yes "

상기 걸음 판별부에서 상기 사용자가 보행한 것으로 판단되는 경우 상기 사용자의 걸음 수를 누적하고 MCU를 Sleep(비활성화)상태로 천이시키며, 상기 사용자가 보행하지 않은 것으로 판단되는 경우 MCU를 곧바로 Sleep상태로 천이시키는 걸음수 측정 모듈(33);을 포함할 수 있다. The step of counting the number of steps of the user and transitioning the MCU to a sleep state (deactivated) when it is judged that the user has walked, and if it is determined that the user has not walked, And a step counting module 33 for counting the number of steps.

초기 설정 모듈(31)은 초기에 중력 방향을 판별하기 위하여 3축 중력 방향 가속도 값을 기 설정한 시간동안 평균을 내어 평균값을 구한다. 예를 들면 상기 3축 중력 방향 가속도 값을 1초간 평균을 내어 평균값을 구한다. The initial setting module 31 obtains an average value by averaging the three-axis gravity direction acceleration values for a predetermined period in order to initially determine the gravity direction. For example, the three-axis gravity direction acceleration value is averaged for one second to obtain an average value.

상기 평균값을 중력 축으로 판별하고 이 축에 중력 탭 인터럽트(Tap interrupt)알고리즘을 활성화한다.The average value is determined as a gravity axis, and a gravity tap interrupt algorithm is activated on the axis.

그 후 걸음수 측정장치의 MCU는 탭 인터럽트가 발생하기 전까지 전력 소모를 최소화하기 위해 Sleep 상태로 천이된 상태로 있게 된다.Thereafter, the MCU of the step count measuring apparatus is in a state of transition to the sleep state to minimize power consumption until a tap interrupt occurs.

상기 탭 인터럽트 알고리즘은 탭 인터럽트가 발생하여 상기 중력 축에 대한 중력 방향 가속도값이 변화하면 변화량을 측정해 상기 변화량이 일정값 이하이면 보행으로 판단하지 않고 일정값 이상이면 보행으로 판단하도록 설계된 알고리즘을 말하며 탭 인터럽트란 상기 중력 방향 가속도값에 변화가 생기는 것을 말한다.The tap interrupt algorithm is an algorithm designed to measure a change amount when a gravity axis acceleration value with respect to the gravity axis changes due to a tap interrupt and judge a walk when the change amount is less than a predetermined value, The tap interrupt refers to a change in the gravity direction acceleration value.

상기 MCU는 본 발명에 따른 걸음수 측정 장치를 제어하기 위한 프로세서 즉 micro controller unit으로 제어부에 위치할 수 있다.The MCU may be a processor or micro controller unit for controlling the step count measuring apparatus according to the present invention.

상기 일정값은 임계값으로 명명될 수 있다.The constant value may be referred to as a threshold value.

예로써 사람의 걷는 활동에 의한 상기 중력 방향 가속도 변화량이 약 0.4g~0.8g이므로 중력 축의 가속도 값을 예로ㅆㅓ 5회 연속 측정하여 이 값이 임계값인 0.42g 이상인 경우 이 탭을 걸음걸이로 판별할 수 있다. 즉 상기 임계값은 0.4g 이상 0.8g 이하로 설정할 수 있다.For example, since the amount of change in gravity direction acceleration due to a person's walking activity is about 0.4 g to 0.8 g, the acceleration value of the gravity axis is measured five times in succession. If the value is 0.42 g or more as a threshold value, Can be distinguished. That is, the threshold can be set to 0.4 g or more and 0.8 g or less.

여기서 전술한 g는 중력에 의하여 물체에 가해지는 가속도의 크기를 나타내는 단위이다.Here, g is a unit representing the magnitude of acceleration applied to an object by gravity.

탭 인터럽트가 발생하면 걸음 판별 모듈(32)은 사용자의 보행에 의하여 탭 인터럽트가 발생하였는지 여부를 전술한 탭 인터럽트 알고리즘을 통해 판단한다. When a tap interrupt occurs, the step determination module 32 determines whether or not a tap interrupt has occurred by walking the user through the tap interrupt algorithm described above.

상기 걸음 판별 모듈(32)이 상기 사용자의 보행으로 판단하면, 걸음수 측정모듈(33)은 상기 사용자의 보행 수 즉 걸음수를 누적한 후 다시 걸음수 측정장치의 MCU를 Sleep 상태로 천이시킨다.If the step determination module 32 determines that the user is walking, the step number measurement module 33 accumulates the number of steps of the user, and then transitions the MCU of the step number measurement device to the sleep state.

상기 측정된 걸음수는 본 발명에 따른 걸음수 측정장치와 연결되도록 마련된 LCD를 통해 표시될 수 있다.The measured number of steps may be displayed on an LCD connected to the step number measuring apparatus according to the present invention.

이하부터는, 본 발명에 따른 걸음수 측정장치를 일 실시예로써 펌웨어로 구현하는 경우를 설명한다.Hereinafter, a case where the apparatus for measuring the number of steps according to the present invention is implemented as firmware as an embodiment will be described.

첫번째 동작은 시스템 구동에 필요한 주변기기를 초기화하는 부분이다. GPIO, LCD, RTC, UART, I2C 등의 내부 컨트롤러를 초기단계로 설정하고, I2C 버스의 초기화는 전력 소모를 고려하여 100kHz의 저속 인터페이스 모드로 설정할 수 있다.The first operation is to initialize the peripherals necessary for system operation. The internal controller such as GPIO, LCD, RTC, UART, and I2C is set as an initial stage, and initialization of the I2C bus can be set to a low-speed interface mode of 100 kHz in consideration of power consumption.

그리고 가속도 센서(ADXL345)의 샘플링 주파수(200Hz), 전원 모드(자동 Sleep), 탭 인터럽트를 위한 임계값(0.42g), 인터럽트 출력 포트 등을 설정한 후 1초간의 가속도 센서의 출력값 평균을 이용하여 현재 중력 방향에 해당하는 축을 찾아내어 이 축의 탭 인터럽트 알고리즘을 활성화 할 수 있다. After setting the sampling frequency (200Hz) of the acceleration sensor (ADXL345), the power mode (automatic sleep), the threshold value (0.42g) for tap interrupt and the interrupt output port and using the average value of the output value of the acceleration sensor for one second You can activate the tap interrupt algorithm for this axis by finding the axis that corresponds to the current gravity direction.

다음으로는 자이로 센서(ITG3200)의 전원 모드, 샘플링 주파수 및 각속도 범위(8kHz, +/-200°/초), 인터럽트 모드 등의 설정 후 센서 보정 과정을 거쳐 초기화 단계를 마무리할 수 있다. Next, the power mode, sampling frequency and angular speed range (8kHz, +/- 200 ° / sec) of the gyro sensor (ITG3200) and interrupt mode can be set and the initialization step can be completed after sensor calibration process.

이렇게 초기단계설정을 마치면, 펌웨어 메인 루틴은 MCU는 Sleep(LPM0: Low Power Mode 0)상태로 천이되어 최소 전력만을 소비하며 탭 인터럽트를 기다리는 상태가 될 수 있다.. After this initial phase setup, the firmware main routine will transition to the sleep (LPM0: Low Power Mode 0) state, consuming minimal power and waiting for a tap interrupt.

이후 사람의 걸음에 의한 탭 인터럽트가 발생하게 되면 MCU는 Wake-Up 상태로 천이되어 가장 먼저 센서 처리 루틴을 수행할 수 있다. If a tap interrupt occurs due to a human step, the MCU transitions to a wake-up state and can perform the sensor processing routine first.

이 루틴에서 Sleep 상태인 자이로 센서를 활성화하는데 최소 3ms 이상(PLL-Phase Locked Loop 안정화)의 시간이 필요하므로 제일 먼저 자이로 센서를 활성화시키고, 중력 축의 가속도 값을 5회 연속 측정하여 이 값이 0.42g 이상인 경우 이 탭을 걸음걸이로 판별하여 걸음수 측정값을 증가시킨 후 가속도 센서 측정값 및 자이로 센서 측정값을 읽어 저장할 수 있다. Since it takes at least 3ms (PLL-Phase Locked Loop stabilization) time to activate the sleep state gyro sensor in this routine, the gyro sensor is activated first and the acceleration value of the gravity axis is measured five times consecutively. , It is possible to determine the step as a step, increase the measured number of steps, and then read and store the acceleration sensor measurement value and the gyro sensor measurement value.

그런 후 자이로 센서를 Sleep 상태로 천이 시킨 후 센서 처리 루틴을 종료할 수 있다. Then the gyro sensor can be brought to the sleep state and the sensor processing routine can be terminated.

센서 처리 루틴 수행 후 펌웨어 메인 루틴에서 현재까지 측정된 걸음수 와 탭 인터럽트 발생 임계값을 LCD에 디스플레이 할 수 있다.After executing the sensor processing routine, it is possible to display the measured number of steps and the tap interrupt occurrence threshold on the LCD in the firmware main routine.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 걸음수 측정 방법의 과정을 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a method of measuring the number of steps according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 걸음수 측정 방법은 초기 설정 단계(s10), MCI를 Sleep상태로 천이시키는 단계(s20), 탭인터럽트가 발생하면 MCU를 Wake-up상태로 천이시키고 사용자의 보행에 의해 상기 탭 인터럽트가 발생한것인지 판별하는 걸음 판별 단게(s30)를 포함할 수 있다. The steps of measuring the number of steps according to the present invention include initial setting step s10, transition of the MCI to the sleep state (s20), transition of the MCU to the wake-up state when a tap interrupt occurs, (S30) for determining whether the event has occurred or not.

상기 초기 설정 단계(s10)는 가속도 센서가 측정한 중력 가속도 값의 평균값을 설정하고, 상기 평균값을 중력 축으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다. The initial setting step s10 may include setting an average value of gravity acceleration values measured by the acceleration sensor and setting the average value as a gravity axis.

상기 걸음 판별 단계(s30)에서 걸음으로 즉 사용자의 보행으로 상기 탭 인터럽트가 발생한 것으로 판단되면 상기 보행자의 걸음수 즉 보행수를 측정 및 저장하는 단계(s40)를 거치고 다시 MCU를 Sleep상태로 천이시키는 단계(s50)를 진행한다. If it is determined that the tap interruption has occurred due to the user's stepping in the step of determining the step (s30), the step of measuring and storing the number of steps or the number of steps of the pedestrian is performed (step S40) The process proceeds to step s50.

상기 걸음 판별 단계(s30)에서 걸음으로 즉 사용자의 보행에 의해 상기 탭 인터럽트가 발생한 것이 아니라고 판단되면 MCU를 Sleep상태로 천이시키는 단계(s41)로 돌아간다. If it is determined that the tap interruption has not occurred due to the user's walking (step s30), the process returns to step s41 to transition the MCU to the sleep state.

상기 걸음 판별 단계(s30)에서 탭 인터럽트가 상기 사용자의 보행으로 인해 일어난 것인지 판단하는 기준은 전술한 바와 같이 상기 중력 방향 가속도의 평균값이 변할 때 그 변화값이 예로써 기 설정된 임계값 0.42g 이상인지를 판별하여 0.42g 이상이면 보행으로, 0.42g 미만이면 보행이 아닌 것으로 판단할 수 있다. As described above, the criterion for determining whether the tap interrupt occurs due to the user's walking in the step of determining the step (s30) is that when the average value of the gravity direction acceleration changes, the change value is equal to or greater than a predetermined threshold value 0.42g , It can be judged that it is not a walk if it is 0.42 g or more, and it is judged that it is not a walk if it is less than 0.42 g.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였다. 그러나 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다. The present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the embodiments described above and that various modifications and changes may be made by one of ordinary skill in the art without departing from the scope of the present invention, It is to be understood that the technical idea of the present invention extends to the extent possible.

Claims (6)

중력 방향 가속도값 및 사용자가 보행시 발생하는 상기 중력 방향 가속도값의 변화량을 측정하는 가속도 센서;
상기 사용자의 위치를 파악하는데 사용되는 자이로 센서; 및
MCU를 포함하고, 상기 가속도 센서 및 자이로 센서로부터 얻은 값을 토대로 상기 사용자가 보행하는지 판별하고 상기 사용자의 걸음수를 측정하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 걸음수 측정장치.
An acceleration sensor for measuring a gravitational acceleration value and a variation amount of the gravitational acceleration value generated when the user is walking;
A gyro sensor used for locating the user; And
A controller for determining whether the user is walking based on a value obtained from the acceleration sensor and the gyro sensor and measuring the number of steps of the user, And a step of counting the number of steps.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 가속도 센서가 측정한 중력 방향 가속도 값의 평균값을 설정하며, 상기 평균값을 중력 축으로 하여 탭 인터럽트 알고리즘을 활성화하고 상기 MCU를 Sleep상태로 천이시키는 초기 설정 모듈;
탭 인터럽트가 발생하면 상기 MCU를 Wake-up 상태로 천이시키고, 상기 가속도 센서를 통해 상기 탭 인터럽트에 의한 상기 중력 방향 가속도 값의 변화량을 측정하여 기 지정된 값 이상인 경우 상기 사용자가 보행한 것으로 판단하고 상기 기 지정된 값 이하인 경우 상기 사용자가 보행하지 않은 것으로 판단하는 걸음 판별 모듈;
상기 걸음 판별 모듈에서 상기 사용자가 보행한 것으로 판단되는 경우 상기 사용자의 보행 수를 누적한 후 상기 MCU를 Sleep 상태로 천이시키고, 상기 걸음 판별 모듈에서 상기 사용자가 보행하지 않은 것으로 판단되는 경우 MCU를 Sleep 상태로 천이시키는 걸음수 측정 모듈;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 걸음수 측정장치
The apparatus of claim 1,
An initial setting module for setting an average value of gravity direction acceleration values measured by the acceleration sensor, activating a tap interrupt algorithm with the average value as a gravity axis, and transiting the MCU to a sleep state;
Wherein when the tap interrupt is generated, the MCU transits to the wake-up state, and the amount of change of the gravity direction acceleration value by the tap interrupt is measured through the acceleration sensor, A step of determining that the user does not walk when the value is less than a predetermined value;
If the user determines that the user has walked in the stepping module, shifts the MCU to a sleep state after accumulating the number of steps of the user, and if the user does not walk in the stepping module, A step number measuring module for making a transition to a state;
And a step number measuring device
제2항에 있어서,
상기 초기 설정 모듈이 설정하는 중력 방향 가속도 값의 평균값은 1초 동안 상기 가속도 센서가 측정하는 중력 방향 가속도의 평균값인 것을 특징으로 하는 걸음수 측정장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the average value of the gravity direction acceleration values set by the initial setting module is an average value of the gravity direction acceleration measured by the acceleration sensor for one second.
제2항에 있어서,
상기 기 지정된 값은 0.4g 이상 0.8g 이하 인 것을 특징으로 하는 걸음수 측정장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the predetermined value is 0.4 g or more and 0.8 g or less.
a)가속도 센서가 측정한 중력 방향 가속도 값의 평균값을 측정하는 단계;
b)제어부가 상기 측정된 중력 방향 가속도 평균값을 중력 축으로 하여 탭 인터럽트 알고리즘을 활성화하고 MCU를 Sleep상태로 천이시키는 단계;
c)탭 인터럽트가 발생하면 상기 제어부가 MCU를 Wake-up 상태로 천이시키고 상기 가속도 센서를 통해 상기 탭 인터럽트에 의한 상기 중력 방향 가속도 값의 변화량을 측정하여 상기 변화량이 기 지정된 값 이상인 경우 상기 사용자가 보행한 것으로 판단하는 단계;
d)상기 사용자가 보행한 것으로 판단되는 경우 상기 제어부가 상기 사용자의 보행 수를 누적하고 MCU를 sleep 상태로 천이시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 걸음수 측정 방법
a) measuring an average value of gravitational acceleration values measured by an acceleration sensor;
b) the controller activates the tap interrupt algorithm with the measured gravity direction acceleration average value as the gravity axis, and transitions the MCU to the sleep state;
c) when the tap interrupt occurs, the control unit transitions the MCU to the wake-up state, measures the amount of change of the gravity direction acceleration value by the tap interruption through the acceleration sensor, Determining that the user has walked;
d) if the user is determined to have walked, the control unit accumulates the number of steps of the user and transitions the MCU to a sleep state.
제5항에 있어서,
상기 b)단계 이후,
c-1)탭 인터럽트가 발생하면 상기 제어부가 MCU를 Wake-up 상태로 천이시키고 상기 가속도 센서를 통해 상기 탭 인터럽트에 의한 상기 중력 방향 가속도 값의 변화량을 측정하여 상기 변화량이 기 지정된 값 이하인 경우 상기 사용자가 보행하지 않은 것으로 판단하는 단계;
d-1)상기 사용자가 보행하지 않은 것으로 판단되는 경우 상기 제어부가 MCU를 sleep 상태로 천이시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 걸음수 측정 방법
6. The method of claim 5,
After step b)
c-1) when a tap interrupt occurs, the control unit transitions the MCU to a wake-up state, measures a change amount of the gravity direction acceleration value by the tap interruption through the acceleration sensor, Determining that the user has not walked;
d-1) when the controller determines that the user does not walk, shifting the MCU to a sleep state.
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