KR20170130190A - 스마트 단말 서비스 시스템 및 데이터를 처리하는 스마트 단말기 - Google Patents

스마트 단말 서비스 시스템 및 데이터를 처리하는 스마트 단말기 Download PDF

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KR20170130190A
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Abstract

본 명세서에서는, 본 발명에 따른 스마트 단말 서비스 시스템과 데이터를 처리하는 스마트 단말기를 개시하였다. 여기서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 단말 서비스 시스템은, 메모리, 유저의 소정 압력에 의해 센싱되는 압력 센서와, 상기 압력 센서에 의해 센싱된 센서 데이터에 기초하여 센서 속도 데이터를 산출하고 상기 스마트 단말기로 전송하는 제어부를 포함한 스마트 신발, 및 상기 스마트 신발과 신호를 주고받는 통신부, GPS 속도 데이터와 상기 스마트 신발로부터 센서 속도 데이터를 수신하는 수신부, 메모리, 및 스마트 신발 애플리케이션 실행을 제어하고, 상기 수신한 GPS 속도 데이터와 스마트 신발에 구비된 압력 센서에 의해 센싱된 센서 속도 데이터에 기초하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 움직임 데이터를 산출하는 제어부를 포함하는 스마트 단말기를 포함한다.

Description

스마트 단말 서비스 시스템 및 데이터를 처리하는 스마트 단말기{SMART TERMINAL SERVICE SYSTEM AND SMART TERMINAL PROCESSING DATA}
본 발명은 스마트 단말 서비스 시스템과 데이터를 처리하는 스마트 단말기에 관한 것이다.
이동 단말기(mobile terminal)는 종래 단순 통신 기능에 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player)로 구현되고 있다. 이러한 이동 단말기의 대표적인 예로 스마트폰(smart phone)을 들 수 있는데, 그 외 사용자 등에 착용 가능한 형태 예컨대, 웨어러블 디바이스(wearable device)로도 확장 내지 발전되고 있다. 여기서, 상기 웨어러블 디바이스는 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), HMD(head mounted display) 등과 같은 장치부터, 사용자가 착용하는 의류(clothes), 신발(shoes) 등의 제품까지 포함한다.
한편, 이동 단말기는 종래 고정 단말기(stationary terminal)와 함께 또는 개별적으로 주변의 다양한 사물들(things)과 데이터 커뮤니케이션(data communication)을 통하여 IoT(Internet of Things) 구현에도 앞장서고 있다.
이와 같이, 최근 디지털 환경에서는 단말기들 간의 데이터 커뮤니케이션을 통해 사용자의 니즈(needs)를 만족시키거나 편의성을 제고하기 위한 다양한 시도를 하고 있다. 그러나 아직 복수의 단말기들 간의 데이터 커뮤니케이션을 위한 관련 표준(specification)이나 시스템 미비 등으로 인해 원활한 서비스가 이루어지지는 않고 있다. 예컨대, 스마트 신발을 착용한 유저가 외부 활동을 하는 경우 GPS 데이터를 이용할 수 있는데 이러한 GPS 데이터의 수신이 좋은 경우에는 해당 데이터를 신뢰할 수 있으나 그렇지 않은 경우에는 신뢰하기 어렵다. 다시 말해, GPS 데이터는 위치, 환경 등에 따라 수시로 변동이 있고 오차가 많아 GPS 데이터만으로는 상기 스마트 신발 착용 유저의 외부 활동 움직임에 대한 모션 데이터를 가공하는 것은 오류 발생 가능성이 매우 커 부정확한 데이터를 제공할 수 있고 이는 유저의 불만족을 초래하는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해소하거나 장애 요소를 제거하기 위한 것이다.
본 발명은, 스마트 신발을 착용한 유저의 활동에 대한 모션 데이터를 정확하게 산출하는 것을 일 과제로 한다.
본 발명은, 특히 스마트 신발 착용 유저의 외부 활동 움직임에 대한 GPS 데이터의 오차에도 불구하고 상기 스마트 신발에 구비된 압력 센서를 통해 센싱 데이터를 이용하여 필터링함으로써 다양한 상황에서도 정확한 모션 데이터를 산출하는 것을 다른 과제로 한다.
본 발명은, 스마트 신발 착용 유저의 모션 데이터를 정확하게 산출하고 제공함에 따라 상기 유저의 만족도를 개선하는 것을 또 다른 과제로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서는, 본 발명에 따른 스마트 단말 서비스 시스템과 데이터를 처리하는 스마트 단말기를 개시한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발과 데이터 커뮤니케이션을 수행하는 스마트 단말기는, 상기 스마트 신발과 신호를 주고받는 통신부; GPS 속도 데이터와 상기 스마트 신발로부터 센서 속도 데이터를 수신하는 수신부; 메모리; 및 스마트 신발 애플리케이션 실행을 제어하고, 상기 수신한 GPS 속도 데이터와 스마트 신발에 구비된 압력 센서에 의해 센싱된 센서 속도 데이터에 기초하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 움직임 데이터를 산출하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 단말 서비스 시스템은, 메모리, 유저의 소정 압력에 의해 센싱되는 압력 센서와, 상기 압력 센서에 의해 센싱된 센서 데이터에 기초하여 센서 속도 데이터를 산출하고 상기 스마트 단말기로 전송하는 제어부를 포함한 스마트 신발, 및 상기 스마트 신발과 신호를 주고받는 통신부, GPS 속도 데이터와 상기 스마트 신발로부터 센서 속도 데이터를 수신하는 수신부, 메모리, 및 스마트 신발 애플리케이션 실행을 제어하고, 상기 수신한 GPS 속도 데이터와 스마트 신발에 구비된 압력 센서에 의해 센싱된 센서 속도 데이터에 기초하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 움직임 데이터를 산출하는 제어부를 포함하는 스마트 단말기를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 단말기와 데이터 커뮤니케이션을 수행하는 스마트 신발의 일 예는, 상기 스마트 단말기와 신호를 주고받는 통신부; GPS 속도 데이터를 수신하는 GPS 수신부; 센서 속도 데이터를 센싱하는 압력 센서부; 메모리; 및 상기 GPS 수신부에서 수신한 GPS 속도 데이터와 압력 센서부에서 센싱된 센서 속도 데이터를 상기 메모리에 압축 저장하도록 제어하고, 상기 압축 저장된 GPS 속도 데이터와 센서 속도 데이터에 기초하여 유저의 움직임 데이터를 산출 또는 보정하고, 상기 스마트 단말기로 상기 산출 또는 보정된 유저의 움직임 데이터를 전송하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명에서 얻을 수 있는 기술적 해결 수단은 이상에서 언급한 해결 수단들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 해결 수단들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 스마트 신발을 착용한 유저의 활동에 대한 모션 데이터를 정확하게 산출하는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 스마트 신발 착용 유저의 외부 활동 움직임에 대한 GPS 데이터의 오차가 있더라도 상기 스마트 신발에 구비된 압력 센서를 통해 센싱 데이터를 이용하여 필터링함으로써 다양한 상황에서도 정확한 모션 데이터를 산출하는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 스마트 신발 착용 유저의 모션 데이터를 정확하게 산출하고 제공함에 따라 상기 유저의 만족도를 개선하는 효과가 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발을 포함한 스마트 단말 서비스 시스템을 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)을 설명하기 위한 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)이 구비된 스마트 신발(110)의 y-z 평면 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)이 구비된 스마트 신발 착용자(400)의 보행과 그에 따라 발생하는 신호에 대한 대응을 시계열적으로 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200) 동작 순서도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)의 시스템 또는 회로 구성을 도시한 도면,
도 7은 도 6의 회로 구성을 포함한 스마트 신발 센서 모듈(200) 외관의 일 예를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)의 개별 구성도를 도시한 도면,
도 9는 도 7의 A-A’ 방향 단면도,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 신발(100)의 모션 센서(243)에 의해 측정된 온 신호의 시간과 압력 센서(246)에 의해 측정된 온 신호의 시간 편차를 설명하기 위해 도시한 도면,
도 11과 12는, 각각, 본 발명의 일 실시 예에 따라 압력 센서(246)를 통한 스마트 신발 온 신호 시간 측정값을 모션 센서(243)를 통한 스마트 신발 온 신호 시간으로 보정하는 알고리즘 및 순서도,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 시스템에서의 추적 알고리즘을 위한 구성 블록도를 도시한 도면,
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 추적 데이터 그래프를 도시한 도면,
도 15와 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스마트 신발 추적 데이터 그래프를 도시한 도면,
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서비스 시나리오의 일 예에 대한 UX 도면,
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 시스템에서 추적 알고리즘을 이용한 데이터 처리 방법에 관한 순서도
도 19와 20은 본 발명에 따라 스마트 신발과 이동 단말기 사이에 페어링 과정을 설명하기 위해 도시한 도면,
도 21과 22는 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 신발과 복수의 이동 단말기를 자동 페어링하는 과정을 설명하는 시퀀스 다이어그램(sequence diagram)을 도시한 도면,
도 23은 본 발명과 관련된 스마트 신발 압력 센서 데이터의 그래프를 도시한 도면,
도 24는 본 발명에 따른 GPS 데이터 그래프를 도시한 도면,
도 26 내지 28은 본 발명의 일 실시 예에 따라 GPS 데이터 수신이 좋은 경우에 필터링 결과를 도시한 도면,
도 29 내지 33은 본 발명의 일 실시 예에 따라 GPS 데이터 수신이 좋지 않은 경우에 필터링 결과를 도시한 도면,
도 34는 본 발명의 일 실시 예에 따란 GPS 속도 데이터 필터링 과정을 설명하기 위해 도시한 순서도,
도 35와 36은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 신발들 사이의 데이터 커뮤니케이션 과정을 설명하기 위해 도시한 도면,
도 37과 38은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 단말기들 사이의 데이터 커뮤니케이션 과정을 설명하기 위해 도시한 도면,
도 39와 40은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 스마트 단말기들 사이의 데이터 커뮤니케이션 과정을 설명하기 위해 도시한 도면,
도 41은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 단말기에서 스마트 신발 데이터에 기초하여 제공하는 사용자 인터페이스의 일 예를 도시한 도면, 그리고
도 42는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 단말기들 사이의 데이터 커뮤니케이션 과정을 설명하는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예(들)을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이동 단말기(mobile terminal)는 통신 기능에 컨텐츠의 생산 및 소비 기능을 수행하는 스마트폰(smart phone)에서 다양한 사물들(things)과 서로 연동하여 다양한 기능 수행하는 형태로까지 확장되고 있다. 이러한 이동 단말기의 예로 사용자 등이 착용 가능한 물건 즉, 웨어러블 디바이스(wearable device)도 포함되는데, 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), HMD(head mounted display), EMD(eye mounted display) 등과 같은 장치와 사용자가 착용하는 의류(clothes), 신발(shoes) 등의 제품까지 상기 웨어러블 디바이스에 포함될 수 있다.
이하 본 명세서에서는 본 발명의 이해를 돕고 설명의 편의를 위하여 특히, 웨어러블 디바이스 중 신발, 이른바 스마트 신발(smart shoes)을 예로 하여 설명한다. 상기 스마트 신발은 착용자의 움직임(activity or movement)에 대한 정보를 분석하여 스마트폰, 스마트 워치와 같은 이동 단말기를 통해, 또는 자체적으로 사용자에게 상기 분석 결과와 그에 관련된 추천 정보 등 다양한 정보와 그에 대한 피드백(feedback)을 제공할 수 있다. 여기서, 상기 스마트 신발은 스마트 신발을 착용한 유저의 움직임(movement)에 대한 정보 예컨대, 활동 시간, 활동 거리, 활동 궤적 등을 센싱(sensing), 추적(tracing), 분석(analyzing), 기록(recording), 추천(proposal) 기능 등을 수행할 수 있다. 이러한 착용자의 움직임에 대한 정보는 예컨대, 모션 센서(motion sensor)를 이용하여 센싱하는데, 이러한 모션 센서로 GPS(Global Positioning System), 가속도 센서(acceleration sensor), 자이로 센서(gyro sensor) 등이 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발과 데이터 커뮤니케이션을 수행하는 스마트 단말기는, 상기 스마트 신발과 신호를 주고받는 통신부, GPS 속도 데이터와 상기 스마트 신발로부터 센서 속도 데이터를 수신하는 수신부, 메모리, 및 스마트 신발 애플리케이션 실행을 제어하고, 상기 수신한 GPS 속도 데이터와 스마트 신발에 구비된 압력 센서에 의해 센싱된 센서 속도 데이터에 기초하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 움직임 데이터를 산출하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 단말 서비스 시스템은, 메모리, 유저의 소정 압력에 의해 센싱되는 압력 센서와, 상기 압력 센서에 의해 센싱된 센서 데이터에 기초하여 센서 속도 데이터를 산출하고 상기 스마트 단말기로 전송하는 제어부를 포함한 스마트 신발, 및 상기 스마트 신발과 신호를 주고받는 통신부, GPS 속도 데이터와 상기 스마트 신발로부터 센서 속도 데이터를 수신하는 수신부, 메모리, 및 스마트 신발 애플리케이션 실행을 제어하고, 상기 수신한 GPS 속도 데이터와 스마트 신발에 구비된 압력 센서에 의해 센싱된 센서 속도 데이터에 기초하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 움직임 데이터를 산출하는 제어부를 포함하는 스마트 단말기를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 단말기와 데이터 커뮤니케이션을 수행하는 스마트 신발은, 상기 스마트 단말기와 신호를 주고받는 통신부, GPS 속도 데이터를 수신하는 GPS 수신부, 센서 속도 데이터를 센싱하는 압력 센서부, 메모리 및 상기 GPS 수신부에서 수신한 GPS 속도 데이터와 압력 센서부에서 센싱된 센서 속도 데이터를 상기 메모리에 압축 저장하도록 제어하고, 상기 압축 저장된 GPS 속도 데이터와 센서 속도 데이터에 기초하여 유저의 움직임 데이터를 산출 또는 보정하고, 상기 스마트 단말기로 상기 산출 또는 보정된 유저의 움직임 데이터를 전송하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발을 포함한 스마트 단말 서비스 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 스마트 단말 서비스 시스템은, 스마트 신발(110), 서버(150), 하나 또는 그 이상의 이동 단말기들을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 서버(150)는 시스템에 따라 필수적인 것은 아닐 수도 있다.
스마트 신발(110)은 왼발을 위한 신발 한 짝(이하 ‘왼쪽(L) 스마트 신발’)과 오른발을 위한 신발 한 짝(이하 ‘오른쪽(R) 스마트 신발’)을 포함한 켤레로 구현된다. 이때, 본 발명과 관련된 스마트 신발용 센서 모듈(sensor module)은 상기 왼쪽(L) 스마트 신발과 오른쪽(R) 스마트 신발 중 적어도 하나에 포함될 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 본 발명의 이해를 돕고 설명의 편의를 위하여, 상기 스마트 신발용 센서 모듈이 상기 왼쪽(L) 스마트 신발과 오른쪽(R) 스마트 신발 모두에 포함된 경우를 예로 하여 설명한다.
이러한 스마트 신발(110)은 유저 즉, 상기 스마트 신발 착용자의 움직임 정보를 센싱하고, 센싱된 유저의 움직임 정보를 하나 또는 그 이상의 이동 단말기들과 직접 또는 서버(150)를 거쳐 간접적으로 전송한다. 여기서, 상기 하나 또는 그 이상의 이동 단말기들에는, 스마트폰(120), 스마트 워치(130) 등이 포함될 수 있다. 또한, 상기 스마트 신발(110)은 디지털 TV(140), 디지털 사이니지(Digital signage)(미도시) 등으로도 상기 움직임 정보를 전송할 수 있다. 다만, 상기 스마트 신발(110)은 상술한 단말기들이나 도시된 디바이스 이외에 다양한 디바이스와도 데이터 커뮤니케이션을 할 수 있음은 자명하다.
한편, 상기 스마트 신발(110)은 근거리에 위치한 단말기들과는 근거리 통신 프로토콜을 이용하여 주로 직접 데이터 커뮤니케이션을 수행하나, 원거리에 위치한 단말기들과는 서버(150)를 이용하여 해당 단말기들과 데이터 커뮤니케이션을 수행할 수 있다. 또는, 전술한 바와 달리, 거리에 무관하게 상기 스마트 신발(110)은 클라우드(Cloud)와 같은 서버(150)상에 유저의 움직임 정보를 주기/비주기로 업로드(upload)하고, 단말기를 통해 원하는 시점에 원하는 장소에서 언제든지 편리하게 다운로드(download) 하여 이용할 수도 있다.
그 밖에, 스마트 신발(110)은 적어도 둘 이상의 단말기들과 동시에 또는 순차로 데이터 커뮤니케이션을 수행할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)을 설명하기 위한 블록도이다. 여기서, 도 2는 스마트 신발 센서 모듈(200)의 구성으로 설명하나, 이는 이동 단말기의 구성으로 볼 수도 있다. 이때, 일부 구성은 도시된 바와 상이할 수도 있다.
스마트 신발 센서 모듈(200)은 무선 통신부(210), 입력부(220), 센서부(240), 출력부(250), 인터페이스부(260), 메모리(270), 제어부(280), 전원 공급부(290) 등을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 구성요소들은 스마트 신발 센서 모듈(200)을 구현을 위해 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서상에서 설명되는 스마트 신발 센서 모듈(200)은 위에서 열거된 구성요소들보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(210)는, 스마트 신발 센서 모듈(200)과 무선 통신 시스템 사이, 스마트 신발 센서 모듈(200)과 다른 이동 단말기 사이, 또는 스마트 신발 센서 모듈(200)과 외부 서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(210)는, 스마트 신발 센서 모듈(200)을 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.
이러한 무선 통신부(210)는 근거리 통신 모듈(211), 위치정보 모듈(212) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
근거리 통신 모듈(211)은 블루투스(Bluetooth) 방식을 통해 스마트 신발 모듈(200)과 연결되어 데이터를 송/수신 할 수 있다.
위치정보 모듈(212)은 스마트 신발 모듈(200)의 위치정보를 측정 또는 전송하는 역할을 수행하는 것으로서, 후술할 모션 센서(243)와 중복되는 개념을 포함할 수 있다.
입력부(220)는 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(221, 예를 들어, 터치 키(touch key), 푸시 키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(220)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어 명령으로 처리될 수 있다. 입력부(220)는 스마트 신발 모듈(200)의 기능을 활성화 또는 비활성화시키는 온/오프의 기능을 입력받는 역할을 수행할 수도 있으며, 생산 비용 절감 또는 경량화를 위해 필요에 따라 생략될 수도 있다.
센서부(240)는 스마트 신발 모듈(200) 내 정보, 스마트 신발 모듈(200)을 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서부(240)는 근접 센서(241, proximity sensor), 조도 센서(242, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(244, acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(245, gyroscope sensor, 이하 '자이로 센서'), 모션 센서(243, motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문 인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 스마트 신발 모듈은(200), 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.
특히, 본 발명에서 언급하는 가속도 센서(244)와 자이로 센서(345)는 모션 센서(243)에 포함될 수 있다.
스마트 신발 센서 모듈(200)에 실장된 모션 센서(243)는 스마트 신발 센서 모듈(200)의 움직임을 직접적으로 센싱하는 구성을 의미할 수 있다. 모션 센서(243)는 가속도 센서(244)와 자이로 센서(245)를 포함할 수 있다. 필요에 따라, 가속도 센서(244) 및 자이로 센서(245) 중 어느 하나만을 구비할 수도 있다.
모션 센서(243)를 통해 스마트 신발 센서 모듈(200)의 2차원 또는 3차원 상의 위치 및 시간에 대한 위치 변화와 같은 움직임을 센싱할 수 있다.
제어부(280)는 모션 센서(243)에 필요한 전류를 전원 공급부(290)가 공급하도록 제어할 수 있다. 제어부(280)는 연산 처리 장치(CPU: Central Processing Unit)와 같은 MCU(Micro Controller Unit) 물리적 구성을 포함할 수 있다.
모션 센서(243)와 제어부(280)는 스마트 신발 센서 모듈(200)에 포함되어 구비될 수도 있고, 또는 별도의 구성으로 스마트 신발(110)에 실장될 수도 있다.
압력 센서(246)는 스마트 신발 센서 모듈(200)에 실장되어 압력을 센싱한다. 압력 센서(246)는 기능상 모션 센서(243)에 포함되는 개념이 될 수 있으나, 본 발명에서는 가속도 센서(244)와 자이로 센서(245)를 포함하여 모션 센서(243)라 하고, 압력 센서(246)는 모션 센서(243)와 독립적인 구성으로 구분하여 서술하도록 한다.
출력부(250)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(251), 음향 출력부(252), 햅팁 모듈(253), 광 출력부(254) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
인터페이스부(260)는 스마트 신발 센서 모듈(200)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(260)는, 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 스마트 신발 센서 모듈(200)에서는, 상기 인터페이스부(260)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절한 제어를 수행할 수 있다.
또한, 메모리(270)는 스마트 신발 센서 모듈(200)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(270)는 스마트 신발 센서 모듈(200)에서 구동되는 제어부의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다.
제어부(280)는 애플리케이션과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 스마트 신발 센서 모듈(200)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(280)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(270)에 저장된 데이터, 명령어들을 사용함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.
전원 공급부(290)는 제어부(280)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 스마트 신발 센서 모듈(200)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원 공급부(290)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체 가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.
상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)의 동작, 제어, 또는 제어 방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 스마트 신발 센서 모듈(200)의 동작, 제어, 또는 제어 방법은 상기 메모리(270)에 저장된 적어도 하나의 데이터, 명령어를 통하여 스마트 신발 센서 모듈(200) 상에서 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)이 구비된 스마트 신발(110)의 y-z 평면 단면도이다.
스마트 신발(110)의 밑창 프레임(310)은 착용자의 발바닥이 닿는 직/간접적 영역을 의미한다. 다시 말해, 스마트 신발 센서 모듈(200)에 있어서, 착용자의 발과 바닥 사이에 구비되는 영역의 프레임을 의미할 수 있다. 밑창 프레임(310)은 착용자의 발바닥이 직접적으로 닿는 인솔(311, insole), 스마트 신발 모듈(200)의 최하단에 구비되어 외부, 즉 지면과 직접적으로 닿는 아웃솔(313, outsole) 및 인솔(311)과 아웃솔(313)의 사이에 구비되어 일정 부피를 형성하는 미드솔(312, midsole)로 구성될 수 있다.
인솔(311)은 흔히 말하는 깔창이 될 수도 있으나, 필요에 따라 인솔(311)과 미드솔(312)의 구분없이 일체형으로 구성될 수도 있고, 별개의 부재이나 접착제 등에 의해 결합 형태로 구비될 수도 있다.
스마트 신발 센서 모듈(200)은 밑창 프레임(310) 상에 구비될 수 있다. 스마트 신발 센서 모듈(200)은 착용자의 보행 또는 주행에 의해 가해지는 압력에 따라 이를 신호화 또는 데이터화 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)이 구비된 스마트 신발 착용자(400)의 보행과 그에 따라 발생하는 신호에 대한 대응을 시계열적으로 도시한 도면이다.
착용자(400)가 스마트 신발(110)을 신고 바닥을 디딜 때 스마트 신발 센서 모듈(200)에 온(on)(‘1’) 신호가, 스마트 신발(200)을 신고 바닥과 떨어지는 경우 스마트 신발 센서 모듈(200)에 의한 오프(off) 신호(‘0’)가 발생할 수 있다.
도 4의 ② 내지 ④의 상태에 특정 이상의 압력 값이 작용하여 스마트 신발 센서 모듈(200)에 값 '1', 즉 온 신호가 발생하고, 나머지 ① 및 ⑤-⑦의 경우에는 특정 미만의 압력 값이 작용하여 스마트 신발 센서 모듈(200)에 값 '0', 즉 오프 신호가 발생할 수 있다.
스마트 신발 센서 모듈(200)에서 발생되는 온 신호는, 미리 정한 임계 압력 값에 의해 발생할 수 있다.
상기 미리 정한 임계 압력 값은 스마트 신발 센서 모듈(200)의 물질 강성, 탄성, 스마트 신발 센서 모듈(200)의 크기 또는 도전 부재와 제1 회로부 간의 간격 등에 따라서 정해질 수 있다.
예를 들어, 상기 미리 정한 임계 압력 값을 더 크게 하는 경우 온 신호가 발생할 수 있는 압력 임계치는 더욱 높아지므로 ② 또는 ③의 경우에만 스마트 신발 모듈(200)에 값 '1', 즉 온 신호가 발생하고, 나머지 ① 및 ④-⑦의 경우에는 스마트 신발 모듈(200)에 값 '0', 즉 오프 신호가 발생할 수 있다.
따라서, 이러한 결과를 통해 착용자의 한 걸음의 시작과 끝을 판단할 수 있으며, 걸음이 반복되는 경우 각 걸음의 주기를 파악할 수 있다.
도 4를 참조하면, ②를 걸음의 시작으로 해석하여, ⑦을 지나 ①이 되는 지점을 한 걸음의 끝으로 해석할 수 있다.
또한, 이러한 ②에서 ①로의 변화가 반복되는 경우, 한 주기를 한 걸음으로 파악하여 복수의 걸음을 해석할 수 있다.
모션 센서(243, 도 2 참조) 중 가속도 센서(244, 도 2 참조) 및/또는 자이로 센서(245, 도 2 참조)만으로 걸음의 단위를 해석하면, 스마트 신발 센서 모듈(200)의 속력 값이 ‘0’인 지점을 해석한 경우에는 여러 변수, 즉 노이즈(noise)에 의해 오차가 생길 수 있다. 그러나 본 발명에서는 스마트 신발 센서 모듈(200) 내 압력 센서를 이용한 온/오프 신호를 통해 상기 노이즈를 제거하여 정확한 걸음 단위를 구분할 수 있다.
스마트 신발 센서 모듈(200)은 발바닥에서 밑창 프레임(310, 도 3 참조)을 향하는 방향, 즉 하단 방향에 대한 압력 작용 여부에 따라 동작할 수 있다. 다만, 반드시 하단 방향일 것을 요구하는 것은 아니며, 필요에 따라 하단 방향에 대해 일정 각도로 어긋난 방향에 대한 압력을 기준으로 동작할 수도 있으며, 복수 개의 스마트 신발 센서 모듈(200)이 구비되는 경우에는 여러 방향에 대해 동작할 수도 있다.
이러한 압력의 방향은 착용자의 일반적인 걸음 및 힘 작용에 근거할 수도 있으며, 또는 개인마다 다른 착용자의 걸음 및 힘 작용에 근거하여 달라질 수도 있다.
상기 미리 정한 임계 압력 값이라고 함은 착용자의 키(height), 몸무게(weight), 발 사이즈(foot size), 성별(sex), 나이(age) 등 신체적, 습관적인 요인에 따라 다르게 적용될 수도 있다. 다만, 스마트 신발 센서 모듈(200)의 온/오프 여부는 재료와 구조 등에 종속될 수 있으므로 상기 재료, 구조 등이 결정된 스마트 신발 센서 모듈(200)은 정해진 임계 압력 값을 가질 수 있다. 다만, 도시되진 않았으나, 이러한 임계 압력 값은 착용자에 대한 센싱 데이터 정확도, 노이즈 등을 고려하여 임의로 변경할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200) 동작 순서도이다.
제어부(280)는 스마트 신발 센서 모듈(200)의 온 또는 오프 신호에 기초하여 모션 센서(243)의 전류 공급 및 제어를 수행할 수 있다.
스마트 신발 센서 모듈(200)에 오프 신호가 일정 시간 이상 계속해서 발생하는 경우, 유저가 스마트 신발(110)을 착용하지 않았거나, 착용했더라도 움직이지 않는 것으로 해석될 수 있다. 또는, 유저가 스마트 신발(110)을 착용하였다고 하더라도 상기 미리 정한 임계 압력 이상을 발생시키는 움직임을 하지 않았다고 해석할 수 있다. 예컨대, 유저가 스마트 신발(110)을 착용하고 의자에 앉아서 바닥에 닿거나 닿지 않더라도 가볍게 움직임 경우가 이에 해당할 수 있다.
따라서, 제어부(280)는 모션 센서(243)를 비활성화하여 스마트 신발 센서 모듈(200)에 소모되는 전력을 최소화는 시스템 슬립 모드(sleep mode)를 수행할 수 있다(S501).
시스템 슬립 모드 중 스마트 신발 센서 모듈(200)에 온 신호가 발생하는 경우, 유저가 스마트 신발(110)을 착용하여 활동을 하는 것으로 해석될 수 있다(S502).
따라서, 시스템 슬립 모드 중에 발생한 스마트 신발 센서 모듈(200)의 온 신호는 제어부(280)를 활성화 시킬 수 있다(S503). 제어부(280)가 이미 활성화된 상태이면, 본 단계가 생략될 수도 있다.
제어부(280)는 스마트 신발 센서 모듈(200)의 시스템 슬립 모드를 해제하고 시스템을 구동시킬 수 있다(S504). 여기서, 시스템의 구동이라 함은 스마트 신발 센서 모듈(200)에 구비된 각종 전자 부품, 회로, 센서 등이 턴-온 됨을 의미할 수 있다.
제어부(280)는 실시간으로 스마트 신발 센서 모듈(200)의 온 및 오프 신호의 발생 시간 간격(interval)과 기 설정된 시간 간격을 비교한다(S505).
스마트 신발 센서 모듈(200)의 온 및 오프 신호의 발생 시간 간격이 기설정된 시간 간격 이내이면 즉, 온 값인 ‘1’이 소정 시간 이내에 수신되는 경우 스마트 신발 센서 모듈(200)의 시스템 구동을 유지할 수 있다(S506).
반면, 스마트 신발 센서 모듈(200)의 온 및 오프 신호의 발생 시간 간격이 기설정된 시간 간격을 초과하는 경우 즉, 오프 값인 ‘0’이 소정 시간 이상 계속되면, 제어부(280)는 스마트 신발 센서 모듈(200)의 시스템 전체를 비활성화, 즉 시스템 구동을 시스템 슬립 모드로 전환 제어할 수 있다. 여기서, 상기 제어부(280)는 모션 센서(243)에 대한 전류 차단, 비활성화 등을 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)의 시스템 또는 회로 구성을 도시한 도면이다.
스마트 신발 센서 모듈(200)의 핵심 구성 중 하나로 본 발명에 따른 압력 도전 부재(630)는 제1 회로부(651)와 연계되어 작동할 수 있다. 제1 회로부(651)는 기판(650)상에 실장되어 적어도 일 영역이 기판(650)상에 노출될 수 있다.
여기서, 편의상 도 6은 도전 부재(630)와 제1 회로부(651)의 결합 전 상태를 도시한 것으로, 상기 도전 부재(630)는 다른 부재에 의해 기판(650)과 이격되어 고정되거나 접촉하여 고정될 수 있다.
스마트 신발 센서 모듈(200)에 임계 값 미만의 압력이 작용하면, 도전 부재(630)는 제1 회로부(651)와 전기적으로 분리된다.
압력 도전 부재(630)에 의해 제1 회로부(651)가 연결되기 전까지 제1 회로부(651)는 개회로(open circuit), 즉, 전기적으로 오픈 상태를 유지할 수 있다.
스마트 신발 센서 모듈(200)에 임계 값 이상의 압력이 작용하면, 도전 부재(630)는 제1 회로부(651)의 접촉 단자(6511)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이격된 두 개의 접촉 단자(6511)는 도전 부재(630)에 의해 전기적으로 연결되어 제1 회로부(651)가 폐회로(closed circuit)가 되도록 할 수 있다. 제1 회로부(651)가 폐회로를 구성하면 전기적인 신호가 발생할 수 있다.
제어부(280, 도 2 참조)는 제1 회로부(651)에 발생된 전기적인 신호를 전술한 도 5의 온/오프(on/off) 신호로 인식할 수 있으며, 상기 인식된 온/오프 신호에 기초하여 다양한 동작을 제어할 수 있다.
상기 전기적인 신호에 따라 제어부(280, 도 2 참조)에서 이를 온/오프 신호를 인식하므로 이를 별도의 독립된 과정으로 해석할 수 있으나, 동일한 하나의 회로에서 수행되는 하나의 동작으로 해석할 수도 있다.
한편, 일 실시 예로, 도 6에서는 압력 도전 부재(630)와 제1 회로부(651)의 전기적인 연결과 연결 해제와 관련된 접촉 단자(6511)를 두 개로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 접촉 단자(6511)는 적어도 하나 이상이면 족하다. 또한, 도시되진 않았으나, 상기 접촉 단자(6511)를 이용한 접촉 방식을 대신하여 비접촉 방식으로 상호 간에 전기적인 연결 및 연결 해제를 구현할 수도 있다.
도 7은 도 6의 회로 구성을 포함한 스마트 신발 센서 모듈(200) 외관의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7a는 스마트 신발 센서 모듈(200) 외관의 정면 사시도이고, 도 7b는 스마트 신발 센서 모듈(200) 외관의 후면 사시도이다.
스마트 신발 센서 모듈(200) 외관을 형성하는 하우징(760)은 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762)를 포함할 수 있다. 또는, 상기 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762)는 유니 바디(uni-body) 형태로 형성될 수도 있으나, 본 발명에서는 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762)가 별도의 바디로 형성되어 결합하는 경우를 예로 한다.
또한, 본 명세서에서는 편의상 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762) 두 개의 케이스로 스마트 신발 센서 모듈(200)을 결합하는 구조를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 경우에 따라 세 개 이상의 케이스들의 결합으로 상기 스마트 신발 센서 모듈(200)이 형성될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 센서 모듈(200)의 개별 구성도를 도시한 도면이다.
스마트 신발 센서 모듈(200)은 압력 센서(246, 도 2 참조)의 기능을 수행하는 부품을 실장하는 구조적 단위를 의미할 수 있으며, 물리적으로는 하우징(760) 내에 실장된 구성 전체를 포함할 수 있다.
하우징(760)은 기판(650) 등의 부품을 실장할 수 있다. 하우징(760) 전면에 구비된 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762)의 결합으로 구성될 수 있다.
전원 공급부(290)는 하우징(760) 내에 실장되어 제어부(280) 등에 전력을 공급하는 역할을 수행할 수 있다. 전원 공급부(290)의 원활한 교체를 위해 하부 케이스(762)에 결합되는 배터리 커버(774)를 포함할 수 있다. 배터리 커버(774)와 하부 케이스(762) 사이의 틈을 방수 링(775)이 막아 방수에 문제가 발생하지 않도록 할 수 있다.
도 9는 도 7의 A-A’ 방향 단면도이다.
상부 케이스(761)는 스마트 신발 센서 모듈(200)의 상부 외관을 형성하고 제1 방향으로 작용하는 임계 값 이상의 압력에 의해 탄성 거동할 수 있다. 제1 방향은 특히, 착용자의 발에서 지면 방향을 의미할 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 방향은 상부 케이스(761)에서 하부 케이스(762) 방향을 의미할 수 있다.
상부 케이스(761)는 착용자의 발바닥에서 도전 부재(630)로 압력이 잘 전달될 수 있도록 얇은 평면 형상으로 형성될 수 있고, 상기 도전 부재(630)와 직접적으로 맞닿아 구비될 수 있다. 상부 케이스(761)의 외측 면은 볼록하게 형성되어 착용자의 발 또는 착용자의 발에서 압력이 전달된 깔창으로부터의 압력이 상부 케이스(761)에 잘 전달되도록 할 수 있다. 상부 케이스(761)는 필요에 따라 탄성을 갖는 물질을 포함하여 도전 부재(630)에 압력을 잘 전달할 수 있도록 할 수 있다. 일 예로, 상부 케이스(761)는 실리콘(Silicone) 소재로 형성될 수 있다.
하부 케이스(762)는 상부 케이스(761)의 하단에 결합하여 스마트 신발 센서 모듈(200)의 하단 외관을 형성할 수 있다.
제1 회로부(651)는 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762)가 형성하는 하우징(760)에 실장되어 구비될 수 있으며, 특히 하부 케이스(762)에 고정될 수 있다.
제1 회로부(651)의 일부는 기판(650)상의 일면으로부터 노출되어 후술할 도전 부재(630)와 접촉 등이 될 수 있다.
제1 회로부(651)는 필름 및 금속 전극의 결합 형태로 구현 또는 필름 및 전도성 폴리머의 형태로 구현될 수도 있다. 또는, 필름 및 CNT의 형태 내지 필름 및 그래핀(Graphene)의 형태로 구현될 수도 있다.
또는, 제1 회로부(651)는 사출물과 MID(Mold Interconnect Devices)의 형태로 구비될 수도 있다.
기판(650)은 제1 회로부(651)를 실장할 수 있다. 기판(650)은 모션 센서(243)를 구동하기 위한 제2 회로부를 실장할 수도 있다. 기판(650)은 제어부(280, 도 2 참조)를 실장할 수도 있다. 하지만, 반드시 모션 센서(243), 제2 회로부 또는 제어부(280)를 스마트 신발 센서 모듈(200)에 구비하여야 하는 것은 아니며 필요 또는 시스템에 따라 스마트 신발(110)은 독립적으로 분리된 별도의 모션 센서(243), 제2 회로부 또는 제어부(280, 도 2 참조)를 포함할 수도 있다.
도전 부재(630)는 제1 회로부(651)에 전기 신호를 발생시키도록 할 수 있다.
도전 부재(630)는 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762)가 형성하는 하우징(760)에 실장될 수 있으며 특히. 상부 케이스(761)의 내측에 구비될 수 있다.
도전 부재(630)는 상부 케이스의 내측(7611)에 제1 회로부(651)와 제1 갭을 형성하도록 구비되고, 상부 케이스(761)에 제1 방향으로 작용하는 임계 값 이상의 압력에 의해 탄성 거동하여 제1 회로부(651)와 접촉하고, 신호를 발생시킬 수 있다.
즉, 도전 부재(630)는 제1 회로부(651)에 접촉하여 상부 케이스(761)에 작용한 임계 값 이상의 압력의 여부에 따라 압력 센서(246, 도 2 참조) 기능을 수행할 수 있다. 임계 값 이상의 압력이 스마트 신발 센서 모듈(200)에 작용하는 경우 제1 회로부(651)에 전기적 신호가 발생할 수 있다.
도전 부재(630)는 제1 회로부(651)에 접촉 시 제1 회로부(651)를 전기적으로 연결하는 역할을 수행할 수 있다. 도전 부재(630)는 전도성 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 도전 부재(630)는 도전성 실리콘(Silicone), 금속 개스킷(Gasket), 금속 판재 또는 금속 증착, 전도성 폴리머(Conductive Polymer), CNT, 그래핀(Graphene) 등으로 구현될 수 있다.
또는, 제1 회로부(651)는, 사출물과 MID(Mold Interconnect Device)의 결합으로 구성될 수도 있다.
설명의 편의상, 스마트 신발 센서 모듈(200)에 아무런 압력이 작용하지 않은 상태를 제1 상태로 명명하고, 스마트 신발 센서 모듈(200)에 임계 값 이상의 압력이 작용한 상태를 제2 상태로 명명하도록 한다.
제1 상태에서 도전 부재와 제1 회로부(651)는 제1 갭(G1)을 형성할 수 있다. 제1 갭(G1)은 0mm 초과의 특정 값이 될 수 있다.
제1 상태에서 제1 갭(G1)이 유지되고, 제2 상태에서 상부 케이스(761)의 탄성 거동에 의해 도전 부재(630)와 제1 회로부(651)는 접촉될 수 있다.
스마트 신발 센서 모듈(200)의 형성 시에 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762)의 제조 공차, 제1 회로부(651)를 구비한 기판(650)과 도전 부재(630)의 제조 공차 및 결합 공차, 도전 부재(630)의 상부 케이스(761)와의 결합 공차, 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762) 간의 결합 공차 등으로 인해 제1 갭(G1)이 달라질 수 있다.
제1 갭(G1)이 일정한 값을 갖지 않는 경우, 신호 발생의 임계 압력 값이 달라져 정확한 온 신호와 오프 신호의 경계가 형성될 수 없다.
온 신호와 오프 신호의 구분에 오차(offset)가 발생하여 걸음이 발생하였음에도 이를 인식하지 못하거나, 걸음이 발생하지 않았음에도 이를 발생한 것으로 인식하는 경우, 착용자의 걸음 패턴 분석에 오차가 발생하고 누적 오차가 발생하면 전혀 다른 결과를 가져오는 등 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 제1 상태에서 제1 갭(G1)을 유지 즉, 도전 부재(230)와 제1 회로부(651)가 접촉하여 온 신호를 발생시키지 않도록 신뢰도를 가질 필요가 있다.
상부 케이스(761)와 하부 케이스(762)는, 결합 홀과 결합 돌기의 쌍(pair)으로 결합될 수 있다.
결합 홀과 결합 돌기는 끼워 맞춤 방식으로 고정될 수 있으며, 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762)가 의도치 않게 열리는 경우를 방지할 수 있다.
결합 홀은 상부 케이스(761) 또는 하부 케이스(762) 중 일 측에 구비될 수 있고, 결합 돌기는 나머지 일 측에 구비될 수 있다.
결합 홀과 결합 돌기는 각 측면끼리 접하여 끼워 맞춤 효과를 발휘할 수 있다.
결합 홀과 결합 돌기는 결합 방향인 종 방향에 대해 제2 갭(G2)을 형성할 수 있다. 제2 갭(G2)은 결합 홀과 결합 돌기 간에 발생하는 공차로 인해 제1 갭(G1)의 폭이 달라지는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
유사한 방식으로, 상부 케이스(761)와 하부 케이스(762) 결합의 외측 경계는 제3 갭(G3)을 형성할 수 있다.
지지 리브는 상부 케이스(761)의 내측에서 아래 방향으로 돌출되어 제1 회로부(651)를 포함하는 기판(650)을 지지할 수 있다. 제1 회로부(651)가 하부 케이스(762)에 실장되는 경우, 유격으로 인해 제1 갭(G1)에 발생하는 공차를 최소화하기 위해, 제1 회로부(651)를 포함하는 기판(650)이 유동하지 않도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
후크부는 하부 케이스(762)의 내측에 돌출 구비되어 제1 회로부(651)를 포함하는 기판(650)을 고정할 수 있다.
도전 부재(730)는 상부 케이스(761)의 내측면(7611)에 결합될 수 있다. 결합 방식은 접착테이프를 통하거나, 또는 상부 케이스(761)의 형성과 동시 또는 이시에 이중 사출 방식으로 결합할 수도 있다.
도전 부재(730)가 상부 케이스(761)의 내측면(7611)에 결합되는 경우, 상기 결합의 신뢰도를 향상시키기 위해 상기 도전 부재(730)는 상기 상부 케이스(761)의 함몰 영역에 구비될 수 있다. 상기 함몰 영역은 도전 부재(630)와 상부 케이스의 내측면(7611)의 접촉 면적을 증가시킬 수 있고, 도전 부재(630)의 두께가 소정 두께 이상이 되도록 공간을 확보해주는 역할을 수행할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 신발(100)의 모션 센서(243)에 의해 측정된 온 신호의 시간과 압력 센서(246)에 의해 측정된 온 신호의 시간 편차를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
모션 센서(243)는, 가속도 센서(244)와 자이로 센서(245)를 통해 스마트 신발(100)의 3차원 공간 상의 위치를 실시간으로 파악할 수 있다.
이를 통해 제어부(280)는 스마트 신발(200)이 지면에 지지하고 있는 온 신호 상태, 즉 ‘1’ 값 상태인지, 아니면 지면에서 떨어진 오프 신호 상태, 즉 ‘0’ 값 상태인지를 확인 분석할 수 있다.
한편, 압력 센서(246)는, 신호 발생 임계 압력 값 이상 여부에 따라 지면 지지로 추정되는 온 신호 상태, 또는 지면으로부터 떨어졌을 것으로 추정되는 오프 신호 상태로 분석할 수 있다.
다만, 압력 센서(246)를 통해 온 신호 또는 오프 신호를 판단하는 경우, 상술한 스마트 신발 모듈(200)의 제조 공차 또는 결합 공차에 의해 오차가 발생할 수 있다.
따라서, 압력 센서(246)를 통해 측정 및 분석한 온 신호 또는 오프 신호의 상태는, 모션 센서(243)를 통해 측정 및 분석한 온 신호 또는 오프 신호 상태로 보정(correct)할 필요가 있다. 그 반대도 가능하다.
도 11과 12는, 각각, 본 발명의 일 실시 예에 따라 압력 센서(246)를 통한 스마트 신발 온 신호 시간 측정값을 모션 센서(243)를 통한 스마트 신발 온 신호 시간으로 보정하는 알고리즘 및 순서도이다.
스마트 신발 센서 모듈(200)은 좌측(L) 스마트 신발과 우측(R) 스마트 신발에 각각 구비되어 착용자의 걸음 패턴 등을 분석할 수 있다.
좌측(L) 스마트 신발에 구비된 스마트 신발 센서 모듈(200)을 좌측(L) 스마트 신발 센서 모듈, 우측(R) 스마트 신발에 구비된 스마트 신발 센서 모듈(200)을 우측(R) 스마트 신발 센서 모듈로 정의할 수 있고, 좌측(L) 스마트 신발 센서 모듈과 우측(R) 스마트 신발 센서 모듈이 유기적으로 측정 및 분석되는 단위를 스마트 신발 센서 모듈 시스템으로 정의한다.
즉, 좌측(L) 스마트 신발 센서 모듈 및 우측(R) 스마트 신발 센서 모듈 중 어느 한쪽의 측정값 또는 분석 값은 다른 한쪽의 스마트 신발 센서 모듈로 전송될 수 있고, 또는 별도의 단말기가 각 스마트 신발 센서 모듈의 측정값 및 분석 값을 전송받아 보정을 수행할 수도 있다.
전자에서, 좌측(L) 스마트 신발 센서 모듈 및 우측(R) 스마트 신발 센서 모듈을 스마트 신발 센서 모듈 시스템으로 볼 수 있고, 후자에서, 좌측(L) 스마트 신발 센서 모듈, 우측(R) 스마트 신발 센서 모듈 및 별도의 단말기를 스마트 신발 센서 모듈 시스템으로 볼 수도 있다.
전술한 도 10의 압력 센서(246)와 모션 센서(243) 간의 오차는 좌측 스마트 신발과 우측 스마트 신발의 온 신호 시간의 문제로 확장될 수 있다.
좌측(L) 스마트 신발과 우측(R) 스마트 신발은 착용자의 걸음 패턴에 따라 지면에 지지하는 시간, 즉, 임계 값 이상의 압력이 가해지는 시간 또는 그 비율이 서로 다를 수 있다. 따라서, 이러한 편차는 착용자의 걸음 패턴 분석 시 부정확한 결과를 도출할 우려가 있다. 따라서 이러한 밸런스 차이의 보정이 필요할 수 있다.
전술한 좌/우측(L/R) 스마트 신발 센서 모듈(200) 각각의 제조 공차로 인한 원인뿐만 아니라 착용자의 좌/우측 무게 불균형에 의한 편차 등의 복합적인 요인으로 인해 좌/우측(L/R) 스마트 신발 센서 모듈(200)이 지면에 지지하는 시간의 분석에 대한 좌/우측 편차가 발생할 수 있다.
따라서, 압력 센서(246)에 의해 측정된 좌/측(L/R) 스마트 신발의 지면 지지 시간 편차를 보정할 필요가 있다.
보정은 좌/측(L/R) 스마트 신발 각각에 구비된 모션 센서(243)의 지면 지지 시간 분석을 통해 구현할 수 있다.
모션 센서(243)는, 전술한 바와 같이, 가속도 센서(244)와 자이로 센서(245)를 통해 좌/우측(L/R) 스마트 신발(110)의 3차원 공간상의 위치를 실시간으로 측정할 수 있다.
제어부(280)는 이를 근거로 모션 센서(243)는 실제로 스마트 신발(110)이 지면에 지지한 시점 및 종점을 분석할 수 있다.
모션 센서(243)를 통해 분석한 좌/우측(L/R) 스마트 신발(110) 각각의 지면 지지 시간의 비율을 기준(Reference)으로 압력 센서(246)를 통해 파악한 좌/우측 스마트 신발(110)의 온 신호 시간 비율 편차를 보정(Calibration) 할 수 있다.
예를 들어, 스마트 신발(110)을 최초로 사용하는 경우, 자동으로 보정 알고리즘을 가동할 수 있다(S1201).
제어부(280)는 가속도 센서(244)와 자이로 센서(245)를 포함한 모션 센서(243)가 측정한 좌/우측(L/R) 스마트 신발(110)의 3차원 움직임을 통해 지면 지지 시간 비율을 분석할 수 있고(S1202), 압력 센서(246)가 측정한 좌/우측 스마트 신발(110)에 임계 압력 값 이상 작용한 시간 비율을 분석할 수 있다(S1203).
상기 측정 또는 분석 단계는 동시 또는 이시로 이루어 질 수 있다.
예를 들어, 모션 센서(243)를 통해 측정 및 분석된 지면 지지 시간 비율이 0.8:1.2이고, 압력 센서(246)를 통해 측정 및 분석된 신호 발생 임계 압력 값 이상이 작용한 시간의 비율이 0.9:1.1이라고 하자.
이 경우, 제어부(280)는 향후 좌측(L) 스마트 신발의 압력 센서(246)가 측정한 값에 0.8/0.9를 곱하고, 우측(R) 스마트 신발의 압력 센서(246)가 측정한 값에 1.2/1.1을 곱하는 보정 알고리즘을 적용할 수 있다(S1204, S1206).
다만, 전력 소모를 최소화하기 위해, 제어부(280)는 압력 센서(246)의 초기 보정 단계에서만 모션 센서(243)를 구동하고 별도의 필요가 없는 이상 모션 센서(243)의 구동을 비활성화 할 수 있다.
즉, 보정을 수행할 때, 제어부(280)는 비활성화 중인 모션 센서(243)를 일시적으로 활성화 시킬 수 있다.
제어부(280)의 보정은 착용자가 설정한 주기로 행해질 수도 있으며, 또는 기설정된 주기로 자동적으로 행해질 수도 있다(S1205).
상술한 도 1 내지 12에서는 주로 본 발명에 따른 스마트 신발 시스템에 대하여 기술하였다. 이하에서는 PDR 알고리즘(Pedestrian Dead Reckoning (PDR) algorithm)에 전술한 압력 센서의 센싱 데이터에 기초한 스마트 신발 추적 알고리즘에 대하여 상세하게 설명한다.
이하에서는 특히, 스마트 신발 추적 알고리즘에 기반하여 동작되는 스마트 신발 시스템에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
여기서, 상기 스마트 신발 추적 알고리즘은, 스마트 신발 착용자의 움직임(예를 들어, 매 걸음 또는 스텝(step))을 놓치지 않고 정확하게 센싱하기 위하여, PDR 알고리즘에 압력 센서의 센싱 데이터를 참조할 수 있다. 이러한 스마트 신발 추적 알고리즘을 이용하면, 스마트 신발 착용자의 걸음 궤적, 걸음 방향, 보폭(stride), 보고(height) 등에 대한 움직임 데이터를 더욱 손쉽고 정확하게 계산할 수 있다. 더불어, 상기 스마트 신발 추적 알고리즘을 이용하면, 전술한 압력 스위치 또는 압력 센서 회로 또는 모듈과 연동하여, 종래 스마트 신발 시스템에 비하여 소모 전력을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 효율도 극대화할 수 있다.
본 발명에 따른 스마트 신발은, 전술한 바와 같이, 유저가 스마트 신발을 착용한 상태에서의 움직인 시간(time), 속도(velocity), 거리 또는 위치(distance or position), 방향(orientation), 궤적(trace or path), 고도(attitude), 보폭(stride) 등 움직임 데이터를 추적, 센싱, 기록 등을 수행할 수 있다. 이때, 스마트 신발 착용자의 매 걸음을 놓치지 않고 정확하게 추적, 센싱 등을 수행하는 것이 매우 중요하다.
본 발명과 관련하여, 스마트 신발 착용자의 움직임 데이터를 센싱함에 있어서, 가속도 센서, 자이로 센서 등 모션 센서(또는 PDR 센서나 관성 센서로도 명명됨)만을 통해 착용자의 움직임 데이터를 측정하면, 모션 센서가 항시 측정 가능한 상태를 유지하여야 한다. 다만, 이러한 모션 센서의 활성화는 계속적인 배터리 소모를 유발하게 된다. 또한, 모션 센서를 통해 움직임 데이터 센싱 시에, 모션 센서에 발생하는 노이즈로 인해 착용자의 걸음을 정확하게 구분하지 못하는 경우 예컨대, 한 걸음을 놓치는 등 오차 발생 우려 가능성이 있으며, 이러한 오차가 누적되면 상기 센싱을 통해 획득하는 착용자의 움직임 데이터에 오류가 발생하고 신뢰하기 어렵게 된다. 이를 해소하기 위해, 본 발명에서는 상기 모션 센서에 전술한 압력 스위치 또는 압력 센서를 더 채용하였으며, 이에 대해서는 전술한 내용을 원용하고, 여기서 중복되는 설명은 생략한다.
이하, 스마트 신발 추적 알고리즘, 그를 통한 움직임 데이터 센싱, 그리고 그를 위한 스마트 신발 시스템에 대해 상세하게 설명한다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 시스템에서의 추적 알고리즘을 위한 구성 블록도를 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 스마트 신발 추적 알고리즘은 스마트 신발 추적 데이터 처리부(1300) 또는 추적 데이터 처리부(1300)(편의상, 이하에서는 ‘추적 데이터 처리부’)로 명명되는 구성에 의해 처리될 수 있다. 다만, 상기 구성의 명칭에 한정되는 것은 아니며 그 기능 내지 역할을 참고하여 권리 범위를 판단하여야 할 것이다. 상기 추적 데이터 처리부(1300)는, 회로나 모듈과 같은 하드웨어(hardware) 또는 전술한 스마트 신발 시스템의 일 구성에 임베디드된 소프트웨어(embedded software)로 구현될 수 있다. 다만, 도 13 내지 본 명세서에서 기술하는 추적 데이터 처리부(1300)는, 반드시 스마트 신발의 일 구성일 필요는 없으며, 상기 스마트 신발의 센서들의 센싱 데이터를 수신하여 처리 가능한 이동 단말기 등 다른 디바이스(서버도 포함)에 일 구성으로 설계될 수도 있다.
관련하여, 추적 데이터 처리부(1300)는, 스마트 신발에 마운트된(mounted) 센서 모듈을 통하여 상기 스마트 신발 착용자의 이동 속도(Velocity (3D)), 이동 방향(Attitude (3D))을 추정하여 이동 거리(Position (3D))를 누적 계산할 수 있다.
추적 데이터 처리부(1300)는, 처리부(1320)와 필터부(1350)를 이용하여 스마트 신발에 마운트된 센서 모듈의 센싱 데이터에 기초하여 상기 스마트 신발 착용자에 대한 추적 데이터를 처리할 수 있다. 이는 종래 관성 항법 시스템과 관련된 PDR 알고리즘과 관련된 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 종래 PDR 알고리즘에 대한 설명을 원용하고, 여기서 상기 PDR 알고리즘에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이러한 처리부(1320)와 필터부(1350)를 통한 추적 데이터 처리 과정을 먼저 설명하면 다음과 같다.
처리부(1320)는 제1 처리부(1322)와 제2 처리부(1324)를 포함한다.
제1 처리부(1322)는 제1 센서(1312)에서 센싱된 데이터를 수신하고, 수신된 센싱 데이터를 처리하여 제1 적분기로 출력한다. 여기서, 상기 제1 센서(1312)는 예를 들어, 가속도 센서(accelerator sensor)를 포함한다. 특히, 제1 처리부(1322)는 상기 제1 센서(1312)로부터 센싱된 데이터에서 그래비티(gravity)를 감산(subtract)한다.
제2 처리부(1324)는 제2 센서(1314)에서 센싱된 데이터를 수신하고, 수신된 센싱 데이터를 처리한다. 이렇게 처리된 데이터는 상기 제1 처리부(1322)와 믹서로 출력된다. 여기서, 상기 제2 센서(1314)는 예를 들어, 자이로 센서(gyro sensor)를 포함한다. 상기 이동 방향 데이터는 요(yaw) 데이터, 피치(pitch) 데이터, 롤(roll) 데이터 등을 포함할 수 있다. 상기 제2 처리부(1324)는 상기 제2 센서(1314)로부터 센싱된 데이터에 기초하여 스마트 신발의 인솔(insole)의 이동 방향(A)을 계산(calculate)한다.
상기에서, 제1 적분기의 출력 데이터는 그 자체로 이동 속도 데이터(V)일 수 있고, 상기 제2 처리부(1324)에서 처리된 데이터는 그 자체로 스마트 신발 착용자의 이동 방향 데이터(A)일 수도 있다.
상기에서, 상기 제1 적분기의 출력 데이터에서 이동 속도 데이터(v1)를 제외한 데이터 즉, 이동 거리 데이터(p0)는 다시 제2 적분기로 입력되어 누적된다. 상기 이동 속도 데이터(v1), 상기 제2 적분기의 출력 데이터 즉, 이동 거리 데이터(p1) 그리고 상기 제2 처리부(1324)의 이동 방향 데이터(a1)는 필터부(1350)로 입력된다. 상기 필터부(1350)는 예를 들어, 전술한 PDR 알고리즘에서 주로 사용하는 칼만 필터를 이용하여 입력되는 이동 속도 데이터(v1), 이동 거리 데이터(p1), 및 이동 방향 데이터(a1)를 필터링한다. 상기 입력된 이동 속도 데이터(v1), 이동 거리 데이터(p1), 및 이동 방향 데이터(a1)는, 상기 필터부(1350)에서 필터링되어 이동 속도 데이터(v2), 이동 거리 데이터(p2), 및 이동 방향 데이터(a2)가 출력된다. 이렇게 출력된 이동 속도 데이터(v2), 이동 거리 데이터(p2), 및 이동 방향 데이터(a2)는 믹서부(1360)로 출력된다.
믹서부(1360)는 이동 거리에 관한 제1 믹서, 이동 속도에 관한 제2 믹서 그리고 이동 방향에 관한 제3 믹서를 포함한다.
제1 믹서는 상기 제2 적분기의 출력인 이동 거리 데이터(p1)와 상기 필터부(1350)의 출력인 이동 거리 데이터(p2)를 믹싱하여 최종 이동 거리 데이터(P)를 산출한다.
제2 믹서는 상기 제1 적분기로부터 추출된 이동 속도 데이터(v1)와 상기 필터부(1350)의 출력인 이동 속도 데이터(v2)를 믹싱하여 최종 이동 속도 데이터(V)를 산출한다.
제3 믹서는 상기 제2 처리부(1324)의 출력인 이동 방향 데이터(a1)와 상기 필터부(1350)의 출력인 이동 방향 데이터(a2)를 믹싱하여 최종 이동 방향 데이터(A)를 산출한다.
상술한 도 13의 처리부(1320)와 필터부(1350)를 이용하여 추적 데이터 처리부(1300)에서 스마트 신발에 마운트된 센서 모듈의 센싱 데이터에 기초하여 상기 스마트 신발 착용자에 대한 추적 데이터를 처리하면, 도 14와 같은 그래프와 같은 센싱 데이터를 얻을 수 있다.
다만, 도 14를 참조하면, 제1 센서(1312)와 제2 센서(1314)에서 센싱된 데이터에만 기초하면, 노이즈 영역(1410)에 의해 스마트 신발 착용자의 매 걸음을 정확하게 검출하지 못할 수도 있다. 왜냐하면, 상기 노이즈의 영향에 따라 착용자의 매걸음에 대한 제로 벨로시티(zero velocity)를 정확하게 측정하기 어려워 이전 걸음과 다음 걸음을 구분하는 것이 모호하여 한 걸음을 검출하지 못하고 놓칠 수 있기 때문이다. 이는 예컨대, 스마트 신발 착용자가 단지 걷거나 정적인 상태에서는 큰 문제가 되지 않을 수도 있으나, 이동 속도가 올라가거나 보폭이 좁은 등의 경우에는 전체 데이터에 영향을 주어 오류의 원인이 될 줄 수 있다. 또한, 상기 노이즈는 매 걸음에서 발생 가능하여, 자칫 전체 데이터에 큰 오류를 불러 일으킬 수도 있다. 따라서, 상기와 같이 노이즈 영역에 따른 오류는 센싱된 추적 데이터의 신뢰도에 영향을 줄 수 있어 문제 여지가 있다. 한편, 본 명세서에서 노이즈 영역(1410)이라 함은 그 명칭과 달리 반드시 노이즈가 발생한 영역만을 의미하는 것은 아닐 수 있으며 본 발명과 관련하여 데이터 센싱 과정에서 오류 발생 우려가 있는 지점 내지 영역을 의미할 수도 있다.
상술한 노이즈에 따른 오류를 최소화 또는 제거하기 위해, 본 발명에서는 전술한 압력 센서의 센싱 데이터를 더 참조한다.
도 13을 참조하면, 추적 데이터 처리부(1300)는 검출부(1330)와 제4 믹서(1340)를 더 포함한다.
검출부(1330)는 제3 센서(1316)로부터 센싱된 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 처리하여 제4 믹서(1340)로 출력한다. 여기서, 상기 제3 센서(1316)는 전술한 본 발명에 따른 압력 센서일 수 있다. 따라서, 여기서, 압력 센서에 대한 상세한 설명은 전술한 내용을 원용하고 생략한다. 압력 센서에서 센싱되는 데이터는 예컨대, 스마트 신발 착용자의 걸음마다 생성될 수 있다. 이는 예를 들어, 도 15 또는 16과 같은 그래프일 수 있다.
검출부(1330)는 제3 센서(1316)에서 센싱되어 입력되는 데이터로부터 제로 벨로시티를 검출한다. 이는 상기 제3 센서(1316)가 착용자의 매걸음에 따른 압력 스위치로 동작함에 따라 센싱되는 도 14와 같은 그래프 데이터로부터 쉽게 검출할 수 있다.
검출부(1330)에서 검출된 제로 벨로시터 데이터(z1)는 제4 믹서(1340)에서 상기 제1 적분기로부터 추출된 이동 속도 데이터(v1)와 믹싱되고, 이렇게 믹싱된 데이터는 전술한 필터부(1350)의 입력(v1)과는 다른 입력(v1’)가 된다. 이후 전술한 바와 같이, 필터부(1350)에서 필터링 후에 이동 거리(P), 이동 속도(V), 및 이동 방향(A) 데이터가 산출된다.
이를 도 14와 15를 참조하여 설명하면, 도 14에서는 전술한 바와 같이 노이즈 영역(1410)이 존재한다. 다만, 도 15를 참조하면, 상기 검출부(1330)와 제4 믹서(1340)를 거쳐 필터링된 데이터(1510)는 도 14와 같은 노이즈를 상쇄하여 제로 벨로시티가 최소화되도록 함으로써, 매 걸음을 명확하게 인식하고 처리할 수 있도록 한다. 따라서, 전술한 도 14에 의할 경우 발생 가능한 특정 걸음 등에 대해 놓칠 수 있는 부분을 보상하게 되어, 정확한 데이터 산출이 가능하다.
따라서, 도 16에 따르면, 스마트 신발 착용자의 움직임 데이터 즉, x, y, z 축의 움직임에 대하여 제로 벨로시티가 최소화되어 매걸음을 정확하게 산출할 수 있으므로, 이에 기초하여 PDR 기법 등을 포함한 본 발명에 따르면 발각도 데이터 내지 발 각도 보정 데이터를 손쉽고 정확하게 산출할 수 있게 되어, 도 16에 도시된 바와 같이, 착용자의 이동 궤적, 이동 속도, 이동 방향, 보폭, 보고 등을 정확하게 쉽게 산출할 수 있게 된다. 이는 PDR 센서 또는 관성 센서만으로는 한걸음 한걸음의 제로 벨로시티를 정확하게 획득하지 못해 누적되는 오차로 인하여 보정이 필요한 경우에 비하여 훨씬 시스템의 효율성을 높일 수 있으며 전력 소모도 절감할 수 있다. 또한, PDR 센서 데이터만을 이용하는 경우에는 와이-파이나 블루투스 등에 기초하여 무선 위치 측위 보정이 필요하나, 압력 센서 데이터까지 이용하면 이러한 무선 위치 측위 기법을 사용하지 않고도 더욱 정확한 데이터 센싱이 가능하다.
또한, 보폭이나 보고와 관련하여, 종래에는 산행이나 건물 계단 등을 이용하는 경우에는 고도를 기압 센서 등을 활용하였으나, 이 경우 주변 기압이 날씨 변화, 바람 등에 따라 갑자기 변동되거나 계단을 이용하는 경우 창문이나 문이 열리고 닫힌 등 다른 요인에 의하여 기압 변화가 심하고 정확한 데이터 센싱이 불가능하였으며, 센싱된 데이터의 신뢰도도 낮은 문제가 있었다. 이에 반해, 본원발명에서는 간단한 압력 센서(압력 스위치)의 센싱 데이터에 기초하여 제로 벨로시티를 최소화함으로써 기압 센서나 기타 구성이 없이도 손쉽고 정확한 데이터 산출이 가능하다.
이러한 본 발명에 따른 추적 데이터 처리 알고리즘은, 착용자의 운동 정보 추적 및 관리 서비스에 이용되어 착용자의 칼로리 소비량, 체중 변화 등을 측정할 수 있고, 바이크 라이딩, 걷기, 뛰기 등도 자동으로 인식하여 그에 따른 네비게이션 내지 스케줄링 서비스도 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 추적 데이터 처리 알고리즘에 따르면, 착용자(군인 등)의 걷기 자세 추적 및 관리 서비스, 마트, 도서관, 공공기관 등의 인도어 네비게이션 서비스(indoor navigation service), 야외 자전거, 걷기 네비게이션 정확도 보정 서비스, 걷는 구역의 추적 히스토리 관리, 보폭, 보고 등을 이용한 운동량 측정 및 관리 서비스, GPS나 와이-파이 사용 불가 지역에서의 착용자 추적 관리 서비스 등 다양한 서비스가 가능해 진다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서비스 시나리오의 일 예에 대한 UX 도면이다.
도 17a는 10m의 이동 거리를 평균 속도로 걷는 경우이고, 도 17b는 상기 도 17a에서 추적 데이터 처리부를 통해 획득되는 데이터의 UX이다. 도 17a에서 이동 거리 10m에 대하여 추적 데이터 처리부를 통해 획득된 데이터는 도 17b를 참조하면, 10.072m임을 알 수 있다.
도 17c는 10m의 이동 거리를 경보와 같이 빠른 속도로 걷는 경우이고, 도 17d는 상기 도 17c에서 추적 데이터 처리부를 통해 획득되는 데이터의 UX이다. 도 17c에서 이동 거리 10m에 대하여 추적 데이터 처리부를 통해 획득된 데이터는 도 17d를 참조하면, 10.066m임을 알 수 있다.
더불어, 도 17e는 일정 시간 동안 추적 데이터 처리부를 통해 누적하여 획득된 보폭, 속도, 총거리 데이터에 대한 UX이다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발 시스템에서 추적 알고리즘을 이용한 데이터 처리 방법에 관한 순서도이다.
본 발명에 따르면, 스마트 신발 시스템의 추적 데이터 처리부는, 하나 또는 그 이상의 제1 센서들로부터 센싱 데이터를 수신하고(S1802), 제2 센서의 동작에 기초하여 센싱된 데이터를 수신하여 제로 벨로시티 데이터를 검출한다(S1804). 여기서, 제1 센서들은 예컨대, 전술한 도 13의 제1 센서(가속도 센서), 제2 센서(자이로 센서)를 포함한다. 또한, 여기서, 상기 제2 센서는 전술한 도 13의 제3 센서(압력 센서)를 포함한다.
추적 데이터 처리부는, 상기 검출된 제로 벨로시티 데이터에 기초하여 상기 제1 센서들로부터 수신된 센싱 데이터의 스텝 노이즈(step noise)를 제거한다(S1806). 상기 스텝 노이즈라 함은 도 14에 도시된 노이즈(1410)를 의미하고, 상기 스텝 노이즈가 제거한다고 함은 도 15와 같이 처리함을 나타낸다.
추적 데이터 처리부는, 상기 스텝 노이즈가 제거된 센싱 데이터를 필터링 한다(S1808).
추적 데이터 처리부는, 상기 필터링된 센싱 데이터와 미리 정의된 임계치에 기초하여 상기 스마트 신발의 움직임 데이터를 획득한다(S1810). 여기서, 미리 정의된 임계치라 함은 필터부에서의 필터링에 따른 데이터 규준화에 따른 값을 나타낼 수 있다. 이와 같이, 데이터를 규준화하면 데이터 관리 등에 도움이 될 수 있다.
도 19와 20은 본 발명에 따라 스마트 신발과 이동 단말기 사이에 페어링 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
전술한 실시 예들에 기초하여, 스마트 신발(1910)에서 움직임 데이터를 센싱하고, 이동 단말기(1920)는 이렇게 스마트 신발(1910)에서 센싱된 데이터로부터 유의미한 데이터를 획득할 수 있다. 이때, 상기와 같이 스마트 신발(1910)과 이동 단말기(1920) 사이에 데이터 커뮤니케이션을 원활하게 수행하기 위해서는 먼저 상호 간에 데이터 커뮤니케이션을 위한 페어링 과정이 선행되어야 한다.
편의상, 본 명세서에서는 상기 데이터 커뮤니케이션은 블루투스 통신 프로토콜에 기반하여 이루어진다고 가정한다. 따라서, 상기 데이터 커뮤니케이션을 위한 페어링 역시 상기 블루투스 통신 프로토콜에서 정의하는 바에 따라 이루어진다. 다만, 여기서, 상기 통신 프로토콜은 상술한 바와 같이, 블루투스 통신 프로토콜을 예로 하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 와이-파이, LTE, 지그비(Zigbee) 등 현재 데이터 커뮤니케이션을 위하여 정의되고 있는 모든 통신 프로토콜 내지 향후 정의될 통신 프로토콜도 포함할 수 있다.
한편, 상기 통신 프로토콜은 상기 데이터 커뮤니케이션 과정에서 반드시 하나만 이용되는 것이 아니라 데이터양, 데이터 속성 등 다양한 기준에 따라 상황에 따라 복수 개의 통신 프로토콜들이 이용될 수도 있다. 예컨대, 긴급 메시지(EAS: Emergency Alert Message)와 같이 긴급한 데이터 처리나 해당 데이터 처리를 위해 미리 정의된 통신 프로토콜이 존재하는 경우에는, 그에 따를 수도 있다. 그 밖에, 통신 환경 등에 따라 데이터 커뮤니케이션이 원활하지 않으면, 다른 통신 프로토콜도 이용할 수 있다.
도 19a를 참조하면, 스마트 신발을 구성하는 왼쪽(L) 스마트 신발에 제1 스마트 신발 센서 모듈(1912)이 장착되고, 오른쪽(R) 스마트 신발에 제2 스마트 신발 센서 모듈(1914)이 장착된다. 상기 제1 스마트 신발 센서 모듈(1912)과 제2 스마트 신발 센서 모듈(1914)은 각각 데이터 커뮤니케이션을 위한 통신 프로토콜에 따라 고유의 식별 데이터를 가질 수 있다. 예컨대, 도 19a를 참조하면, 제1 스마트 신발 센서 모듈(1912)은, 데이터 커뮤니케이션을 위하여 ‘SHV-EKJ2KPS’라는 고유 식별 데이터를 가진다. 그리고 제2 스마트 신발 센서 모듈(1914)은, 데이터 커뮤니케이션을 위하여 ‘PK-A14TS62’라는 고유 식별 데이터를 가진다.
이러한 고유 식별 데이터는 예컨대, 미리 정의된 통신 프로토콜 예컨대, 블루투스라면, 해당 통신 프로토콜에서 약속된 또는 정의하는 방식에 따라 고유 식별 데이터가 제조 시에 부여될 수 있다. 이러한 고유 식별 데이터는 특정 통신 프로토콜용으로 부여되더라도 다른 통신 프로토콜 이용 시에 그대로 이용할 수 있으며, 제조 시에 처음부터 범용 목적으로 고유 식별 데이터가 부여될 수도 있다. 또는 이는 향후 유저 등에 의해 데이터 커뮤니케이션이나 통신 프로토콜에서 정의된 방식을 해치지 않는 범위 내에서 유저의 식별 편의를 위해 임의 변경 가능할 수도 있다.
이동 단말기(1920)는 스마트 신발(1910과의 데이터 커뮤니케이션을 위하여 예컨대, 블루투스 통신을 활성화 내지 턴-온 하면, 연결 가능한 블루투스 통신 리스트(1925)를 도 19b와 같이 이동 단말기의 화면상에 제공할 수 있다.
따라서, 유저는 이동 단말기(1920) 상에 제공되는 리스트로부터 원하는 디바이스를 선택하여, 페어링을 수행할 수 있다. 다만, 이때 만약 선택된 디바이스에 패스워드 등이 설정되어 있는 경우에는 적절한 UX 제공과 함께 패스워드 입력을 통해 페어링 과정을 완료할 수 있다. 또한, 페어링이 완료되면, 유저는 페어링이 제대로 이루어졌는지 식별하기 어렵기 때문에, 시스템에 따라 이동 단말기의 화면상에 스마트 신발 모양의 UX를 제공하여 페어링 과정을 보여주거나 페어링 된 스마트 신발에서 진동 등의 피드백을 주어 상기 페어링의 결과를 쉽게 인식하도록 할 수 있다.
도 19와 달리, 도 20에서는 리스트가 아니라 도 19b와 같은 별도의 리스트 제공이 아니라 스마트 신발 착용자의 소정 행위에 따른 결과에 기초하여 자동 페어링을 수행할 수도 있다. 이는 예컨대, 유저가 이동 단말기를 터치 등 입력이 불가능, 불편 또는 리스트 상에 너무 많은 디바이스 리스트가 제공되는 경우에 선택의 어려움 등 다양한 상황에서 보다 직관적이고 편리하게 페어링을 수행하는데 도움을 줄 수 있다.
도 20a와 같이, 이동 단말기(1920)는 예컨대, UX 상에 가이드에 따라 스마트 신발을 착용하고 연결하기를 누르거나 선택하면, 페어링을 위한 추가 동작을 도 20b와 20c와 같이 요구한다. 도 20a에서 이동 단말기에서 스마트 신발과 페어링 요청이 선택되면, 도 20b에서 센서와 애플리케이션이 잘 작동되는지 확인 등을 위해 왼발을 3번 구르도록 요청한다. 스마트 신발 착용자가 이동 단말기의 요청에 따른 동작을 수행하면, 왼쪽(L) 스마트 신발 센서 모듈과 이동 단말기는 자동으로 등록 및 페어링 된다. 이후, 도 20b와 같이, 도 20c에서 오른쪽(R) 스마트 신발 센서 모듈에 대해서도 요청된 동작을 수행하면, 이동 단말기는 자동으로 등록 및 페어링을 수행한다. 도 20b와 20c는 양쪽 스마트 신발 센서 모듈들을 모두 등록 및 페어링하기 위한 것으로 그 선후는 임의적이며 중요하지 않다. 한편, 만약 스마트 신발에 센서 모듈이 어느 한쪽에만 장착된 경우에는 도 20b 또는 20c 중 어느 하나만 수행하면 족하다.
도 20은 예컨대, 이동 단말기에서 스마트 신발에 장착된 센서 모듈들의 자동 등록, 페어링뿐만 아니라 원활한 데이터 커뮤니케이션이 이루어지는지에 대한 사전 확인 기능까지 수행한다. 또한, 유저는 도 20과 같은 동작들을 수행하지 않는 경우에는 데이터 센싱이 제대로 이루어지는지 판단하기 어렵기 때문에 이러한 과정을 통하여 더욱 정확한 데이터 센싱을 위한 보정 작업도 수행할 수 있다. 예컨대, 도 20b나 20c를 통해, 걸음을 인식하는 압력의 세기 내지 정도를 유저는 직관적으로 인식할 수 있으며, 센서 모듈의 오동작이나 에러 유무를 자체적으로 판단할 수 있다. 이를 통해 유저는 경우에 따라 센서 모듈의 센싱 민감도 등을 보정할 수도 있다. 다시 말해, 스마트 신발의 센서 모듈은 대부분 평균적인 데이터에 기반하여 미리 설정된 센싱 민감도, 임계 압력 기준을 가질 수 있다.
그러나 그러한 기준에 의하더라도 해당 유저가 느끼는 데이터 센싱의 정도는 상이할 수 있는바, 도 20b나 20c와 같은 과정을 통하여 이를 쉽게 보정도 할 수 있다. 예컨대, 유저가 상술한 바와 같이, 페어링을 위해 도 20b나 20c와 같은 과정을 수행하였다고 하자. 그 과정에서 스마트 신발 착용자가 느끼는 바와 다르게 센싱된다고 느끼는 경우, 임계 압력 보정을 요청하고, 이를 도 20b나 20c에 제공된 UX와 유사한 형태로 제공하여 유저가 원하는 바와 같이, 임계 압력 등을 조정하는 것이다. 이 경우, 도 20b나 20c에 의해 조정된 또는 보정된 임계 압력은 이동 단말기에서 스마트 신발로 전송되고, 상기 스마트 신발의 제어부에서 이에 기초하여 적절히 센서 모듈을 제어하거나 센서 모듈에 의해 센싱된 데이터를 재분류 또는 변형 처리할 수 있다.
한편, 도 20에서는 스마트 신발 착용자에게 발 구르기와 같은 동작을 통하여 페어링 등을 수행하였으나 그 발구르기 횟수나 발구르기 자체에 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 스마트 신발 착용자가 쉽게 할 수 있는 다양한 동작을 통해 수행될 수 있다. 한편, 상기에서 발구르기 외에 다양한 동작 즉, 페어링 등을 위한 리스트를 제공하고 유저가 선택한 동작에 따라 페어링 과정이 수행되도록 할 수 있다. 이 경우, 이렇게 유저가 선택한 동작은 추후 애플리케이션 실행 시나 해당 유저의 식별 등을 위해 이용될 수도 있다. 또는, 이동 단말기는 스마트 신발과의 페어링 요청을 한 이후에 정해진 패턴이 아닌 스마트 신발로 계속하여 신호가 수신되면, 이를 자동으로 페어링할 수도 있다. 한편, 이동 단말기는 페어링 요청 시에 가장 신호 세기가 큰 디바이스 즉, 스마트 신발을 자동으로 페어링할 수도 있다.
한편, 본 발명과 관련하여, 이동 단말기는 스마트 신발의 센서 특히, 자이로 센서가 3축인 경우에는 정해진 제스쳐 입력을 통하여, 왼쪽(L) 스마트 신발과 오른쪽(R) 스마트 신발을 구분할 수 있으며, 9축 센서(가속도 센서 3축, 자이로 센서 3축, 지자기 센서 3축)인 경우에는 별도로 왼쪽(L) 스마트 신발과 오른쪽(R) 스마트 신발을 구분할 필요 없이 각 센서 모듈로부터 수신되는 데이터를 비교하여 자동으로 구분할 수 있다.
더불어, 이동 단말기에서 스마트 신발 애플리케이션을 기본 애플리케이션으로 등록하는 등 소정 경우에, 이동 단말기는 스마트 신발 착용자의 소정 동작 등에 기초하여 이동 단말기의 잠금(lock), 잠금 해제(release), 특정 기능 수행, 특정 애플리케이션 실행, 실행된 애플리케이션의 제어 등을 다양하게 수행할 수도 있다.
그 밖에, 이동 단말기 상에서 스마트 신발과 관련된 요청, 선택, 기능 수행 등은 상기 이동 단말기의 터치뿐만 아니라 음성, 제스처, 아이-트랙킹 등 다양한 방식으로 이루어질 수 있고, 상기 방식들 중 복수 개의 조합으로 이루어질 수도 있다.
다만, 도 20은 도 19와 함께 수행될 수도 있다. 예컨대, 도 19를 통해 페어링 후에 실제 데이터 커뮤니케이션 시작 또는 종료를 도 20을 통해 수행하거나 그 반대일 수도 있다.
한편, 도 19와 20을 참조하면, 이동 단말기(1920)는 최초 스마트 신발(1910)과 최초 페어링을 한 경우나 스마트 신발용 애플리케이션을 통하여 페어링을 수행하는 경우에는, 기저장된 페어링 데이터에 기초하여 자동 페어링을 수행할 수도 있다. 다만, 이때, 이동 단말기(1920)에서 스마트 신발용 애플리케이션을 이용하는 경우에는, 최초 페어링 시에는 도 19b와 같은 스마트 신발 센서 모듈들의 고유 식별 데이터에 기초한 리스트를 제공하되, 상술한 바와 달리, 스마트 신발이 아닌 이동 단말기 등의 블루투스 고유 식별 데이터는 상기 리스트로부터 필터링하여 선택 편의를 제공할 수도 있다. 또한, 상술한 자동 페어링은 유저의 별도 추가 동작이나 입력이 없더라도 설정에 의해 또는 유저의 기이용 패턴을 고려하여 센싱 데이터 획득, 추적 알고리즘 이용 다양한 움직임 데이터 계산, 그에 따른 스마트 신발 데이터 등을 획득, 계산, 관련 UX 제공 등을 자동으로 수행할 수도 있다.
도 21과 22는 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 신발과 복수의 이동 단말기를 자동 페어링하는 과정을 설명하는 시퀀스 다이어그램(sequence diagram)을 도시한 도면이다.
예를 들어, 도 21은 이동 단말기와 3축 센서가 장착된 스마트 신발 사이의 제스처를 통한 페어링 과정을 도시한 것이고, 도 22는 이동 단말기와 9축 센서가 장착된 스마트 신발 사이의 제스처를 통한 페어링 과정을 도시한 것이다.
먼저, 도 21을 참조하여, 이동 단말기(2110)와 제1 스마트 신발(2120) 및 제2 스마트 신발(2130) 사이의 제스처를 통한 페어링 과정을 더욱 상세하게 설명한다. 이때, 상기 제1 스마트 신발(2120)은 예컨대, 3축 기반의 스마트 신발 센서 모듈을 포함한 왼쪽(L) 스마트 신발을 나타내고, 상기 제2 스마트 신발(2130)은 예컨대, 3축 기반의 스마트 신발 센서 모듈을 포함한 오른쪽(R) 스마트 신발을 나타낼 수 있다.
이동 단말기(2110)는 먼저, 제1 스마트 신발(2120)로 페어링 시작 요청 신호를 전송한다(S2102). 이때, 상기 제1 스마트 신발(2120)은 상기 이동 단말기(2110)의 페어링 시작 요청 신호를 센서부로 전송하여 활성화한다. 그리고 상기 제1 스마트 신발(2120)은 상기 이동 단말기(2110)의 페어링 시작 요청 신호에 대응하여 페어링 시작 응답 신호를 리턴(return) 한다(S2104). 통상적으로, 상기 리턴되는 제1 스마트 신발(2120)의 페어링 시작 응답 신호에는 상기 페어링 시작 요청에 동의하는 응답이 포함된다.
이동 단말기(2120)는 다음으로, 제2 스마트 신발(2130)로 페어링 시작 요청 신호를 전송한다(S2106). 이때, 상기 제2 스마트 신발(2130)은 상기 이동 단말기(2110)의 페어링 시작 요청 신호를 센서부로 전송하여 활성화한다. 그리고 상기 제2 스마트 신발(2130)은 상기 이동 단말기(2110)의 페어링 시작 요청 신호에 대응하여 페어링 시작 응답 신호를 리턴한다(S2108).
상기 S2102 단계 내지 S2104 단계 또는 상기 S2106 단계 내지 S2108 단계는, 해당 신발에 스마트 신발 센서 모듈이 장착된 경우에 수행되는 과정이다. 따라서, 양쪽 스마트 신발 모두에 센서 모듈이 장착된 경우에는, 상기 S2102 단계 내지 S2108 단계를 모두 수행하면 되나, 어느 한쪽 스마트 신발에만 센서 모듈이 장착된 경우에는 상기 S2102 단계 내지 S2104 단계 또는 상기 S2106 단계 내지 S2108 단계 중 소정 단계만 수행할 수 있다. 또한, 상기 S2102 단계 내지 S2104 단계 또는 상기 S2106 단계 내지 S2108 단계는 그 순서가 도시된 바와 다를 수도 있다.
상술한 S2102 단계 내지 S2108 단계는 예컨대, 페어링을 위한 연결 단계로 페어링 초기 단계로 볼 수 있다.
이와 같이, 페어링 초기 단계를 수행하고 나면, 이동 단말기(2110)는 도 19 또는 20과 같은 UX를 제공하여, 스마트 신발과 페어링을 시도한다.
구체적으로, 이동 단말기(2110)는 먼저, 제1 스마트 신발(2120)과 인증 절차를 수행한다. 이러한 인증은 도 20을 참조하면, 스마트 신발 착용자가 상기 제1 스마트 신발에 해당하는 쪽의 스마트 신발을 정해진 횟수만큼 발 구르기를 통해 이루어진다. 이때, 이동 단말기(2110)는 상기 제1 스마트 신발(2120)의 발 구르기 횟수를 카운트하고(S2110), 정해진 카운트 횟수에 도달하면, 해당 스마트 신발을 인증한다. 이때, 상기 과정은 인증 성공시까지 계속하여 루프(loop) 형태로 반복 수행될 수 있다.
한편, 상기 인증 과정에서 예컨대, 인증이 소정 횟수 이상 실패하거나 소정 시간 내에 인증에 성공하지 못하면, 반복 수행되는 인증 과정 자체를 리셋하여 다시 페어링 초기화 단계로 돌아가거나 이동 단말기(2110) 상에서 페어링을 위해 실행된 애플리케이션의 실행을 종료할 수도 있다.
이동 단말기(2110)의 제1 스마트 신발(2120)에 대한 인증 과정은 제2 스마트 신발(2130)에 대해서도 동일하게 이루어진다(S2112).
상술한 S2110 단계와 S2112 단계를 통해 양쪽 스마트 신발에 대한 페어링 인증 과정이 완료되면, 이동 단말기(2110)는 각 스마트 신발(2120,2130)로 페어링 중단 요청 신호를 전송하고(S2114, S2118), 해당 각 스마트 신발(2120,2130)로부터 페어링 중단 요청 신호에 대한 응답 신호를 수신한다(S2116,S2120).
상술한 과정을 통하여, 페어링 과정은 완료되고 이동 단말기(2110)와 스마트 신발(2120,2130) 간에 데이터 커뮤니케이션을 수행한다.
한편, 도 21에 도시된 과정은 반드시 도시된 순서에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기에서 S2106 단계 내지 S2108 단계는, S2110 단계 또는 S2114 단계 이후에 수행될 수 있다.
다음으로, 도 22를 참조하여, 이동 단말기(2110)와 제1 스마트 신발(2120) 및 제2 스마트 신발(2130) 사이의 제스처를 통한 페어링 과정을 더욱 상세하게 설명한다. 이때, 상기 제1 스마트 신발(2120)은 예컨대, 9축 기반의 스마트 신발 센서 모듈을 포함한 왼쪽(L) 스마트 신발을 나타내고, 상기 제2 스마트 신발(2130)은 예컨대, 9축 기반의 스마트 신발 센서 모듈을 포함한 오른쪽(R) 스마트 신발을 나타낼 수 있다.
도 22 역시 이동 단말기(2110)와 스마트 신발(2120,2130) 사이의 페어링 초기 단계는 동일한바, 도 21에서 설명한 내용을 원용하고 중복 설명하지 않는다. 다만, 도 21에서 페어링 초기 단계에 3축 센서 기반으로 활성화되는 센서에 비하여 도 22에서는 페어링 초기 단계에 9축 센서 기반으로 활성화되는 센서가 더 많을 수 있다.
한편, 도 22에서는 상기 페어링 초기 단계 이후 즉, 페어링 인증 과정이 상기 도 21과는 상이하다. 예컨대, 도 21에서는 이동 단말기(2110)에서 인증 UX를 제공하고, 그에 따라 스마트 신발의 제스처 입력을 수신함에 비하여, 도 22에서는 상이한 방식을 이용한다. 다시 말해, 이동 단말기(2110)는 먼저, 제1 스마트 신발(2120)이나 제2 스마트 신발(2130) 중 적어도 하나를 검색(detect)한다(S2210).
이동 단말기(2110)는 검색된 스마트 신발을 인증한다. 이때, 상기 제1 스마트 신발(2120)과 제2 스마트 신발(2130) 모두 검색되었다고 가정한다. 상기 이동 단말기는 먼저, 제1 스마트 신발(2120)의 트레이스(traces)를 계산(S2212)하고, 제2 스마트 신발(2130)에 대하여 동일하게 트레이스를 계산(S2214)한다. 그리고 이동 단말기(2110)는 검색된 제1 스마트 신발(2120)과 제2 스마트 신발(2130)에 대하여 계산된 트레이스를 비교(S2216)한다. 여기서, 이동 단말기(2110)는 예컨대, 인증을 위하여 상기 이동 단말기(2110)(또는 서버 등)에 미리 저장된 각 스마트 신발의 트레이스 계산 값과 상기 S2212 단계와 S2214 단계를 통해 계산한 각 스마트 신발의 트레이스 계산 값을 비교할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 비교 관련하여, 각 스마트 신발을 인식 내지 인증할 수 있는 다양한 대상을 이용할 수도 있다.
이동 단말기(2110)는 상기 S2216 단계의 비교 결과, 스마트 신발 중 적어도 하나에 대하여 인증에 실패한 경우에는 전술한 인증 과정을 해당 스마트 신발 또는 모든 스마트 신발에 대하여 재수행할 수 있다. 다시 말해, 상기 인증 과정은 루프 구조로 반복 수행될 수 있다. 한편, 이러한 반복은 소정 횟수 동안만 수행하고, 최종적으로 인증에 실패한 스마트 신발 또는 전체 스마트 신발에 대하여 페어링 과정 전체를 리셋하여 재수행하도록 할 수도 있다.
이동 단말기(2110)는 상기 S2216 단계의 비교 결과, 각 스마트 신발이 인증되었으면, 다음 절차로 넘어간다. 도 22를 참조하면, 이동 단말기(2110)는 제1 스마트 신발(2120)로 'LEFT' 요청 할당 신호를 전송(S2218)하고, 상기 제1 스마트 신발(2120)은 'LEFT and Stop' 응당 할당 신호를 리턴(S2220) 한다. 상기 제1 스마트 신발에 대한 요청-응답 과정은 제2 스마트 신발에 대해서도 동일하게 이루어진다(S2222,S2224).
상술한 과정을 통하여, 이동 단말기(2110)와 9축 센서가 장착된 스마트 신발(2120,2130) 사의 페어링 과정을 완료될 수 있으며, 상기 페어링 완료 이후 데이터 커뮤니케이션이 이루어질 수 있다.
상술한 도 21과 22의 각각 3축 센서가 장착된 스마트 신발과 9축 센서가 장착된 스마트 신발과 이동 단말기 사이의 페어링 과정은 일 실시 예일 뿐, 반드시 도시된 시퀀스에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 21과 22에 도시된 페어링 각 시퀀스 반드시 필수적인 시퀀스는 아닐 수 있으며, 적어도 하나의 시퀀스가 생략되거나 스킵될 수도 있고, 반대로 시스템이나 상황에 따라 적어도 하나의 시퀀스가 추가될 수도 있다.
도 21에 도시된 과정들 중에서 제1 스마트 신발(2120)과 제2 스마트 신발(2130)에 대한 과정은 반대로 수행될 수 있다. 예컨대, 도 21에서는 제1 스마트 신발(2120)이 제2 스마트 신발(2130)에 비하여 먼저 이동 단말기와 액세스(access)하나, 반대일 수도 있다. 이는 도 22 역시 마찬가지다.
한편, 본 명세서에서는 비록 양쪽 스마트 신발 모두에 센서 모듈이 장착된 경우에 대해 가정하고 설명하고 있으나, 그렇다 하더라도 도 21과 22에서 도시된 바와 같이, 양쪽 스마트 신발 각각에 대해 모두 페어링 초기화, 페어링 인증 등을 수행하여야만 하는 것은 아니다. 예컨대, 어느 한쪽의 스마트 신발에 대하여 페어링 과정이 완료되면, 나머지 신발은 자동으로 인증 등의 과정 없이 마치 세트 또는 쌍으로 자동 페어링될 수도 있다. 이는 추후 데이터 커뮤니케이션 과정에서 오류나 문제가 있는 경우에 새롭게 인증받거나 재인증을 통해 해소하면 족하다.
이하 본 명세서에서는 특히, 스마트 단말기들 사이에 씸리스(seamless)한 데이터 커뮤니케이션에 관해 설명한다. 여기서, 스마트 단말기들이라 함은 예를 들어, 스마트폰, 태블릿 pc, 웨어러블 디바이스, PC, 노트북, 디지털 TV 등 유/무선 통신 수단을 통하여 데이터 커뮤니케이션이 가능한 모든 단말기를 포함한다. 다만, 편의상 본 명세서에서 적어도 하나의 기준 스마트 단말기와 하나 또는 그 이상의 스마트 신발들로 구분하여 설명한다. 그러나 스마트 단말기가 상기한 예시에만 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 명세서에서, 상기 스마트 단말기들 사이의 데이터 커뮤니케이션 과정은 본 발명에서는 다양한 기준에 따라 데이터를 압축(data compression) 방법을 이용한다. 이러한 데이터 압축은 상기 데이터 커뮤니케이션의 시간을 단축하여 시스템의 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 상기 스마트 단말기들에 요구되는 저전력(low power)을 구현하기 위한 일 실시 예일 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 상기 스마트 단말기들 사이의 데이터 커뮤니케이션을 통해 획득된 데이터에 기초하여 직관적이고 시인성이 높은 사용자 인터페이스(user interface)를 제공함으로써 스마트 단말 사용자의 편의성을 높이고 제품 구매 욕구를 높이고자 한다.
이하 도면을 참조하여, 스마트 단말기들 사이에 데이터 커뮤니케이션에 대해 상세하게 설명한다. 이때, 기본적으로 상기 스마트 단말기들은 도 19 내지 22 중 적어도 하나를 참조하여 상호 간에 등록되어 있는 것을 가정한다.
전술한 도 13 내지 18을 참조하면, 스마트 신발을 착용한 유저의 실내 활동에 대한 모션 데이터를 획득하고 획득된 모션 데이터에 기반한 유저의 움직임을 분석 그에 관한 다양한 정보를 제공할 수 있다. 다만, 이러한 도 13 내지 18의 실시 예는 상기 유저의 실외 활동에 참조할 수는 있으나 그것만으로 유저의 외부 활동을 정확하게 산출하기에는 무리가 있을 수 있는바, 이하에서는 이러한 스마트 신발 착용자의 외부 활동 시 모션 데이터의 획득 및 그 분석 결과에 대한 정보를 제공하기 위한 다양한 실시 예들을 설명한다.
여기서, 특히 본 발명에서는 스마트 신발 유저의 외부 활동 시 데이터 획득 및 그 분석을 위하여 GPS 데이터를 이용할 수 있다. 이러한 GPS 데이터는 특히, GPS 속도 데이터를 포함한다. 다만, 이러한 GPS 데이터는 시간, 장소, 날씨 등 다양한 GPS 수신 환경에 의해 오차 발생 우려가 있는바, 이러한 GPS 데이터만으로 상기 스마트 신발 유저의 외부 활동 데이터를 획득하는 경우에는 오류가 발생할 가능성이 있다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 GPS 데이터와 함께 전술한 본 발명에 따른 스마트 신발의 센서부 내 압력 센서를 통하여 획득되는 압력 센서 데이터를 함께 참조하여, GPS 데이터의 오류를 보정하고, 더욱 정확한 유저의 모션 데이터를 산출하고자 한다.
도 23은 본 발명과 관련된 스마트 신발 압력 센서 데이터의 그래프를 도시한 도면이다.
도 23의 그래프를 참조하면, 가로축은 시간을 세로축은 압력을 도시한 것이다. 여기서, 세로축의 압력은 실제 스마트 신발에 구비된 센서부 내 압력 센서를 통해 센싱되는 압력값이 될 수도 있으나, 편의상 본 발명에서는 모션 데이터 센싱과 관련하여, 압력이 있는 경우(1,2310)와 압력이 없는 경우(0,2320)로 규준화하여 이용할 수 있다.
또한, 도 23을 참조하면, 오프 시점에서 다시 온 시점 사이를 스윙(swing) 구간(2330), 온 만의 구간을 스탠스(stance) 구간(2340), 그리고 오프 시점에서 다음 오프 시점 사이(또는 온 시점에서 다음 온 시점 사이)를 스텝(step) 구간(2350)이라 한다. 여기서, 스텝 구간(2350)은 스윙 구간(2330)과 스탠스 구간(2340)을 합한 것과 동일하다.
도 23의 그래프로부터 본 발명에서는 유저의 보행 속도를 산출할 수 있다. 상기 보행 속도는 유저의 실제 보행 속도와 도 23의 그래프로부터 스텝의 빈도의 상관관계로부터 계산할 수 있다. 상기에서, 스텝의 빈도라 함은 스텝 레이트(SR: step rate)와 스윙/스텝 비율(SSR: Swing/Stance ratio) 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.
한편, 도 23과 같이, 스마트 신발의 압력 센서를 통해 센싱되는 데이터로부터 보행 속도를 산출할 수 있을 뿐만 아니라 도 24를 통해서도 유저의 보행 속도를 산출할 수 있다.
도 24는 본 발명에 따른 GPS 데이터 그래프를 도시한 도면이다. 여기서, 가로축은 시간이고, 세로축은 속도를 의미할 수 있다.
이하 본 발명의 설명을 위한 도면들에서 GPS 속도 데이터와 스마트 신발의 센서 속도 데이터를 나타내면서 점(dot)은 상기 GPS 속도 데이터와 센서 속도 데이터를 소정 시간 단위로 수신 또는 산출함에 따른 것일 수 있다. 예컨대, 상기 소정 시간은 5초가 될 수도 있고, 그보다 크거나 작을 수도 있다. 한편, 반드시 GPS 속도 데이터 획득 시점과 센서 속도 데이터 시점이 동일한 시간 단위일 필요는 없다. 다만, 속도 데이터 보정 등 편의상 동일한 시점의 데이터를 이용하는 것이 바람직하다.
도 24a와 24b는 GPS 속도 데이터 그래프를 도시한 것이고, 도 24c는 도 24a 또는 24b를 참조하여 구성한 GPS 데이터 GUI이다.
특히, 도 24a는 GPS 수신이 좋은 경우를, 그리고 도 24b는 GPS 수신이 매우 안 좋은 경우를 일 예로 도시한 것이다.
도 24a와 24b의 데이터 그래프를 참조하면, GPS 속도 데이터(2412,2422)뿐만 아니라 스마트 신발의 압력 센서 센싱 데이터에 기초한 센서 속도 데이터(2414,2424)도 함께 포함되었다.
한편, 상기 데이터 그래프에서 세로축 즉, 속도를 참조하면, 도 24a 다시 말해, GPS 수신이 좋을 때에는 센서 속도 데이터(2414) 대비 GPS 속도 데이터(2412)가 유사한 데이터 그래프를 가지는 것을 알 수 있다. 그러나 도 24b의 GPS 수신이 매우 좋지 않을 때에는 센서 속도 데이터(2424) 대비 GPS 데이터(2422)가 매우 큰 편차를 가지는 것을 알 수 있다. 따라서, 도 24b의 GPS 속도 데이터는 그대로 이용할 경우, 오류 발생 가능성이 있어 보정이 필요할 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
그 밖에, 도 24c는 GPS 맵 상에 수신되는 GPS 데이터에 기반한 유저의 트레이스까지 포함한 GUI를 도시한 것이다. 여기서, GPS 속도는 예컨대, 상기 GUI 내 데이터 구간들(2432,2434)로부터 산출할 수 있다. 예컨대, 상기 GPS 데이터 구간들(2432,2434) 사이의 거리/시간으로부터 상기 GPS 속도를 산출할 수 있다. 상기 GUI 내 각 점은 전술한 바와 같이, 소정 시간 단위로 수신되는 GPS 데이터가 나타내는 위치를 나타낼 수 있다.
본 발명에서는 이러한 스마트 신발의 압력 센서를 통해 센싱되는 센서 속도 데이터와 GPS 속도 데이터를 참조하여 개인화된 서비스를 제공할 수 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시 예에 따라 GPS 속도 보정을 위한 필터링 기술을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
본 발명에서는 기본적으로 GPS 속도 데이터를 기준(reference)으로 하되, 상기 GPS 속도 데이터의 신뢰성 내지 오차가 많은 경우에 이를 스마트 신발의 센서 데이터를 참조하여 필터링하고 보정할 수 있다.
GPS 속도 데이터가 오류인 것이 명백한 경우에는, 이를 단순 제거하여 필터링할 수도 있다. 다만, 상기 GPS 속도가 오류인 것만을 구분하여 검출하고 이를 제거하는 것이 용이하지 않을 수도 있고, 오류로 판단되는 GPS 속도 데이터가 연속적이거나 반복적인 경우에는 해당 구간에 대한 필터링은 전체 데이터에 대한 신뢰도에 영향을 줄 수도 있다. 따라서, 본 발명에서는 상술한 오류인 GPS 속도 데이터를 단순 제거하기보다는 일관된 방식에 따라 스마트 단말기(또는 스마트 신발)에 구비된 GPS 수신부를 통해 수신되는 전체 GPS 속도 데이터를 이용하되, 오류가 발생한 구간 내지 지점에서는 상기 스마트 신발을 통해 획득되는 센서 속도 데이터를 참조하여 적절하게 필터링하여 GPS 속도를 보정하고자 한다. 한편, 본 발명에서는 모든 스마트 신발에 공통되는 필터링 방식을 이용하되, 상기 필터링을 스마트 신발을 착용한 유저에 맞게 개인화된 데이터에 기초하여 상기 필터링을 수행하는 것이 특징이다.
이러한 본 발명에 따라 데이터 보정에 이용되는 필터링/보정 방법을 이해를 돕기 위해 수학식으로 구성하면, 도 25에 도시된 수학식을 일 실시 예로 설명할 수 있다.
도 25a는 기본 필터링 공식을 도시한 것으로 스마트 신발 센서의 속도 데이터(편의상, 센서 속도)(Velocitysensor)와 GPS 속도 데이터(Velocitygps)를 모두 이용하는 것이 일 특징이다. 이때, 상기 필터링 과정에서 센서 속도 데이터와 GPS 속도 데이터를 참조하되 각 데이터에 가중치(Weight value, W)를 두는 것이 다른 특징이다. 상기 센서 속도 데이터의 가중치(2510)와 GPS 속도 데이터의 가중치(2520)는 서로 다를 수 있다.
도 25a를 참조하면, 상기 센서 속도 데이터의 가중치(2510)는 Wgps/(Wsensor + Wgps)이고, 상기 GPS 속도 데이터의 가중치(2520)는 Wsensor/(Wsensor + Wgps)를 일 예로 한다. 다시 말해, 상기 가중치는 상기 GPS 속도 데이터에 따른 영향을 최소화하여 오차가 작을수록 가중치가 커지도록 가중치 분자항의 Wgps와 Wsensor를 서로 반대로 배치한다. 따라서, GPS 속도가 갑자기 튀는 경우에도 그에 따른 영향은 오히려 센서 속도 데이터에 가중치를 주고 GPS 속도 데이터에는 가중치를 적게 주게 되어 필터링을 통한 GPS 속도 보정에 기여할 수 있다.
상기 가중치와 관련하여 Wgps는 도 25b에 그 수학식의 일 예를 도시하였고, Wsensor는 도 25c에 그 수학식의 일 예를 도시하였다. 이러한 가중치는 그 값이 커질수록 신뢰도가 낮아질 수 있다. 기본적으로 속도 편차(Velocity deviation)는 작을수록 상기 Wgps와 Wsensor 값이 작아지도록 한다. 또한, GPS는 수신 환경에 따라 상기 값들이 조절될 수 있도록 기준 정확성(accuracy) 대비 지수승(exponentiation) 형태로 반영되도록 p1, p2 파라미터(parameter)를 정의하여 사용할 수 있다.
다만, 도 25에 도시된 수학식은 본 발명의 일 실시 예로서, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 센서 데이터 기반으로 GPS 속도 데이터 필터링 내지 보정을 위한 다양한 수학식 내지 방법도 본 발명의 권리범위에 속한다.
본 발명에서 도 25와 같은 수학식을 이용하여 GPS 속도 데이터를 필터링/보정함은, 기본적으로 GPS 속도 데이터의 오차 가능성 내지 신뢰성이 문제되는 경우가 빈번하기 때문이다. 일 예로, GPS 데이터가 갑자기 점프(jump), GPS 각도(angle) 변경, GPS 속도 데이터가 영(zero, 0)이다가 갑자기 점프하는 경우 등을 들 수 있다. 또한, 스마트 신발을 착용한 유저가 계속하여 외부에 움직이는 경우에는, 그 시간, 위치 등 다양한 환경적인 요소에 의해서 GPS 수신이 좋다가 나빠졌다가 이를 반복하는 경우가 많다. 그러나 이러한 GPS 데이터의 신뢰도 때문에 이를 쓰지 않는 경우는 별론으로 하고, GPS 속도 데이터를 이용하고자 하는 경우에는 GPS 데이터 수신이 좋은 경우나 안 좋은 경우에도 안정적인 데이터를 공급할 수 있는 것이 본 발명의 일 특징으로 볼 수 있다.
도 26 내지 28은 본 발명의 일 실시 예에 따라 GPS 데이터 수신이 좋은 경우에 필터링 결과를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 26a 내지 26f는 GPS 맵 상에 스마트 신발을 착용한 유저의 움직임을 나타낸 것이다. 한편, 도 27은 시간대별로 GPS 속도 데이터와 스마트 신발의 센서 속도 데이터에 대한 그래프로 나타낸 것이다. 여기서, 도 27의 가로축은 시간을 그리고 세로축은 속도를 나타낸다. 이때, 도 26a 내지 26f는 각각 순서대로 도 27의 case 1 내지 case 6(2722 내지 2732) 구간에 대응된다. 도 27의 데이터 그래프에서 사각형의 도트 부분을 연결한 선(2712)은 GPS 속도 데이터를 그리고 원형의 도트 부분을 연결한 선(2714)은 스마트 신발의 압력 센서를 통해 센싱된 센서 속도 데이터를 나타낸다. 한편, 도 28a 내지 28f 역시 전술한 바와 같고, 여기서 별표의 도트 부분을 연결한 선이 필터링된 속도 데이터 또는 필터링된 GPS 속도 데이터를 의미한다.
상기 도 26과 27은 전술한 바와 같이, GPS 데이터 수신이 좋은 경우로 이 경우에는 통상 상기 GPS 속도 데이터에 기반하여 스마트 신발 착용 유저의 의 움직임 데이터를 구성하고 분석할 수 있다. 다만, 상기와 같이, GPS 데이터 수신이 좋다고 하더라도 도 25의 본 발명에 따른 필터링 방식을 이용하면, 도 28과 같이 상대적으로 도 27에 비해 더욱 개선된 모션 데이터 그래프를 획득할 수 있음을 알 수 있다.
도 26과 27을 보면, case 1(2722) 구간은 GPS 속도 데이터의 상하 즉, 속도 변동폭이 센서 속도 데이터 대비 작고 일정한 편으로 전반적으로 일정한 속도로 유저가 움직임을 알 수 있다. 따라서, 이러한 GPS 속도와 센서 속도 데이터로부터 상기 case 1(2722) 구간에서 스마트 신발 착용 유저는 일정한 움직임 형태를 보이는 것을 알 수 있다. 다만, 속도 값을 참고하면, 해당 구간(2722)에서 유저가 일정한 속도로 걷기를 한 것으로 유추할 수 있다.
Case 2(2724) 구간에서 GPS 속도 데이터는 크게 두 가지 패턴을 형성하는데 해당 구간의 처음에는 제1 속도 근처에서 일정한 변동폭을 가지다가 추후 제2 속도 근처에서 다시 일정한 변동폭을 가지고, 센서 데이터 역시 처음에는 제1 속도를 나타내다가 추후 점차 제2 속도를 나타내는 것을 알 수 있다. 도 27의 그래프의 속도 값을 참조할 때, 상기 제1 속도는 걷기 속도에 대응되며, 상기 제1 속도에 비해 빠른 속도를 나타내는 제2 속도는 걷기보다 빠른 속도 즉, 달리기 속도로 판단할 수 있다. 정리하면, case 2(2724) 구간에서 유저는 걷다가 달리는 구간으로 해석할 수 있다.
Case 3(2726) 구간은 GPS 속도 데이터가 제1 속도와 제2 속도 사이에서 계속하여 반복하는 구조를 나타내고, 센서 속도 데이터 역시 상기 제1 속도와 제2 속도 사이를 반복하는 것을 알 수 있다. 이러한 속도 데이터의 패턴은 예컨대, 스마트 신발 착용 유저가 인터벌(interval) 달리기를 한 것으로 볼 수 있다. 즉, 걷기와 뛰기를 소정 시간 간격으로 반복하는 구간으로 볼 수 있다.
Case 4(2728) 구간은 전술한 case 3(2726) 구간과 유사한 속도 데이터 그래프 패턴을 보이는바 역시 걷기와 달리기를 반복하는 인터벌 구간으로 볼 수 있다. 다만, 걷기와 달리기를 반복 횟수 내지 빈도가 전술한 case 3(2726)에 비하여 폭이 넓은 것을 알 수 있다. 즉, case 3(2726) 구간에서 스마트 신발 착용 유저가 짧은 시간 단위로 인터벌 움직임을 보였다면, case 4(2728)는 상대적으로 상기 case 3(2726)에 비하여 긴 시간 단위로 인터벌 움직임을 보인 것을 볼 수 있다.
Case 5(2730) 구간은 case 3(2726) 구간과 case 4(2728) 구간과 유사한 속도 데이터 그래프 패턴을 보이는바 역시 걷기와 달리기를 반복하는 인터벌 구간으로 볼 수 있으나 속도 변동 횟수가 더 많고 폭이 좁은바, case 3(2726) 구간과 case 4(2728) 구간에 비하여 더욱 짧은 시간 단위로 인터벌 움직임을 유저가 보인 것으로 볼 수 있다.
마지막으로 case 6(2732) 구간은 여러 가지 속도 데이터 그래프 패턴을 보인다. 즉, GPS 속도 데이터와 센서 속도 데이터를 통한 속도 변화를 보면, 처음에 걷다가 달리고 다시 걷는 것을 알 수 있다. 다만, case 6(2732) 구간은 이전 case 3 내지 case 5(2726 내지 2730) 구간의 속도 데이터 패턴 즉, 인터벌 움직임의 속도 데이터 패턴과는 상이한바, 인터벌 구간을 아니다. 한편, case 6(2732) 구간에서는 속도 값으로 보건대 걷기로 볼 수 있으나 속도가 case 1(2722) 구간에 비하여 더 빠른 구간을 볼 수 있다. 이는 스마트 신발 착용 유저가 일반적인 걸음보다는 빠른 걸음으로 걷는 구간으로 유추할 수 있다.
한편, 이러한 case 1 내지 case 6(2722 내지 2732) 구간의 GPS 속도 데이터 변동, 센서 속도 데이터 변동, 변동 폭, 변동 크기, 속도 등의 값을 종합 판단하여, 걷기, 빨리 걷기, 달리기, 인터벌 등을 구분할 수 있다. 또한, 이러한 구분은 도 24의 스마트 신발 착용 유저의 SR, SSR 등을 참조하여 개인화된 데이터를 산출할 수 있다. 그리고 유저의 나이, 성별, 운동 능력 등을 종합 고려하여 그 구분을 더욱 정확하게 할 수도 있다.
전술한 도 27을 참조하면 각 구간에서 GPS 속도 데이터와 센서 속도 데이터는 그 패턴이 일정한 형태를 가져 GPS 수신이 좋은 경우로 볼 수도 있고 상대적으로 상기 GPS 속도 데이터의 오류 가능성이 낮은 것으로 볼 수 있다. 다만, Case 1(2722) 구간의 시작점과 같이 각 구간의 시작점이나 case 5(2730)의 종료점 근처와 같이 일부 GPS 속도 데이터가 점프하는 등의 구간이 존재하여 전술한 스마트 신발 착용 유저의 움직임 패턴 분석과는 동떨어진 데이터가 수신되는 경우도 있음을 알 수 있다. 이러한 GPS 속도 점프 데이터는 무시할 수도 있으나 특정한 상황에서는 아주 큰 오차를 가져올 수도 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, GPS 데이터 수신이 좋은 경우라고 하더라도 필터링의 필요성이 없는 것은 아니다. 이는 GPS 데이터가 갑자기 수신이 되지 않는 등 상대적으로 오차 가능성이 있고 주변 여러 환경에 영향을 많이 받는 GPS 데이터의 특성을 고려하면, 이러한 이벤트(event)는 항상 발생 여지가 있다.
도 28a 내지 28f는 전술한 도 27의 case 1 내지 case 6(2722 내지 2732) 구간에 대응되며, 본 발명에 따른 예컨대, 도 25의 방법을 이용하여 필터링된 속도 데이터를 포함한 데이터 그래프를 도시한 것이다.
한편, 도 28a 내지 28f에서는 상대적으로 도 27에 비하여 가로축 즉, 시간축을 보다 세분화하여 GPS 속도 데이터의 필터링 효과를 더욱 판단하기 쉽도록 도시하였다.
이와 같이, 도 28a 내지 28f에서 시간축을 더욱 짧은 시간 단위로 나누고 GPS 속도 데이터와 센서 속도 데이터를 도시하면, 도 28a 내지 28f 각각에서 일부 시점에 상대적으로 GPS 속도 데이터가 센서 속도 데이터와 차이가 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 시점들의 데이터는 만약 본 발명에 따른 도 25 방식에 따라 필터링하지 않을 경우 상기 지점들 직전 또는 직후의 데이터에 많은 영향을 끼치고 데이터의 신뢰도에 영향을 줄 수 있다. 본 발명에서는 상기 시점들만 본 발명에 따라 필터링할 수도 있고, 상기 시점들이 있더라도 해당 구간 전체를 필터링할 수도 있다. 도 28은 예컨대, 후자와 같이 해당 구간 전체를 필터링함으로써 해당 구간 내에 상기 시점들이 적어도 하나가 있더라도 큰 영향을 끼치지 않음을 직관적으로 알 수 있다. 따라서, 상기 필터링 방식에 따른 GPS 속도 데이터 보정을 이용하면, 스마트 신발 착용 유저의 움직임 패턴을 정확하게 예측할 수 있다.
도 29 내지 33은 본 발명의 일 실시 예에 따라 GPS 데이터 수신이 좋지 않은 경우에 필터링 결과를 도시한 도면이다.
전술한 도 26 내지 28과 달리, 도 29 내지 33은 상대적으로 GPS 데이터 수신이 좋지 않은 환경에서의 속도 데이터 필터링에 대해 설명한다.
도 29 내지 33에서의 데이터 그래프는 GPS 속도 데이터, 센서 속도 데이터 및 필터링된 속도 데이터를 모두 포함한 데이터 그래프를 도시한 것이다. 여기서, 도 29 내지 33의 데이터 그래프에서도 마찬가지로 원형 도트 부분으로 이어진 선은 센서 속도 데이터를, 사각형 도트 부분으로 이어진 선은 GPS 속도 데이터를 그리고 별표 도트 부분으로 이어진 선은 필터링된 속도 데이터를 나타낸다.
특히, 도 29 내지 31에서는 센서 속도 데이터를 참고하면 스마트 신발 착용 유저는 각 그래프 도면의 시간 구간 내에서 일정한 속도를 유지한 것을 알 수 있다.
먼저, 도 29a는 GPS 맵 상에 스마트 신발 착용 유저의 움직임을 GUI로 도시한 도면이고, 도 29b는 도 29a의 GUI에 대응되는 속도 데이터 그래프를 도시한 도면이다.
도 29b의 센서 속도 데이터를 참조하면, 스마트 신발 착용 유저는 도 29a의 맵 상에서 14:23:00부터 14:28:00까지 계속하여 일정한 속도로 걷기 동작을 한 것을 알 수 있다. 즉, 속도의 변화가 거의 없다.
다만, GPS 속도 데이터를 참조하면, 도 29a의 지점(2910)에 해당하는 부분의 도 29b의 지점(2920)의 GPS 속도 데이터가 센서 속도 데이터와는 상이한 패턴을 나타내는 것을 알 수 있다. 이로부터 해당 지점에서 GPS 데이터 수신이 좋지 않으며, 해당 시점에 수신한 GPS 속도 데이터는 신뢰하기 어려운 것을 알 수 있다. 또한, 도 25의 방식을 참조하여 필터링한 모션 데이터 역시 가중치가 Velocitysensor에 집중되어 GPS 속도 데이터가 아니라 센서 속도 데이터와 거의 유사한 그래프를 가지는 것을 알 수 있다.
도 30b의 센서 속도 데이터에 기초하면, 전술한 도 29와 같이 스마트 신발 착용 유저는 일정한 속도로 걷기 동작을 유지하고 있다. 그러나 GPS 속도 데이터를 참조하면, 상기 센서 속도 데이터를 가로축으로 하여 상하 변동폭이 매우 크고 빈번하다. 다시 말해, 도 30b에서 GPS 속도 데이터는 신뢰하기 어렵다. 특히, 도 30a의 지점(3010)에서는 유저가 그 직전에 비하여 속도를 조금 높인 경우인데 이 경우, 도 30b의 그래프를 보면, 지점(3020)에서 GPS 속도 데이터는 최대치가 되나 센서 속도는 이전과 크게 차이가 없고 단지 해당 지점(3010)의 끝부분에 센서 속도 역시 조금 빨라진 것을 알 수 있다. 따라서, 도 25의 본 발명의 방식을 이용하는 경우, GPS 속도 데이터와 센서 속도 데이터의 가중치는 이전 도 29와는 상이하며, 이러한 차이는 도 30b의 해당 지점(3020)에서의 필터링된 속도 데이터(3030)로부터 유추할 수 있다. 이에 기초할 때, 비록 GPS 속도 데이터가 급격한 변동폭을 가지나 센서 속도 데이터와 필터링된 속도 데이터에 기초할 때, 도 30a의 지점(3010) 구간에서 스마트 신발 착용 유저는 이전과 다른 속도로 움직였음을 유추할 수 있다.
도 31b를 참조하면, GPS 속도 데이터가 센서 속도 데이터에 비하여 현저한 차이가 있는 경우에는 도 25를 참조하면 가중치 부여를 통하여 속도 데이터 필터링에 영향을 최소화할 수 있다. 다만, 도 31b에서 제1 지점(3110)과 제2 지점(3120)의 경우, 비록 센서 속도 데이터와 GPS 속도 데이터의 차이가 이전 구간들에 비하여 큰 편에 속하나 GPS 속도 데이터가 해당 지점 구간들에서 어느 시점 동안에는 일정하게 계속하여 유지되는 것을 알 수 있다. 이와 같이, GPS 속도가 일회성이나 순간적으로 점핑하는 것이 아니라 비록 센서 속도 데이터와 차이가 있더라도 계속하여 유지되는 경우에는 전술한 바와 달리, 도 25에서 산정되는 가중치가 달리 부여된다. 즉, 이전 실시 예나 그래프에 비하여 GPS 속도 데이터의 가중치가 더욱 반영된다. 따라서, 도 31a와 31b를 참조하면, 제1 지점(3110,3140)과 제2 지점(3120,3130)에서의 필터링된 속도 데이터는 센서 속도 데이터의 그래프에서 벗어나 오히려 GPS 속도 데이터에 근접하는 형태를 가질 수 있다.
도 32b를 참조하면, 그래프는 크게 3부분으로 구분할 수 있다. 제1 구간(3210), 제2 구간(3220) 및 제3 구간(3230)으로 구분할 수 있다. 이때, 제1 구간(3210)과 제3 구간(3230)은 스마트 신발 착용 유저가 일정 속도로 움직인 경우이고, 제2 구간(3220)은 상기 스마트 신발 착용 유자가 움직이지 않고 멈추거나 쉬는 구간이다.
여기서, 도 32b를 참조하면, 제1 구간(3210)에서는 기누적된 데이터가 작고, GPS 데이터가 비록 센서 속도 데이터와 차이가 있다고 하더라도 상기 GPS 속도 데이터가 일회성으로 튀거나 점핑한 것이 아님을 알 수 있다. 따라서, 도 32b의 필터링된 속도 데이터는 센서 속도 데이터와 일치하지 않고 GPS 속도 데이터도 반영된 것을 알 수 있다.
한편, 제2 구간(3220)의 경우에는 센서 속도 데이터에 기초하면, 스마트 신발 착용 유저가 멈춘 경우로 볼 수 있다. 그러나 GPS 속도 데이터는 계속하여 일정 속도 데이터를 가진다. 이 경우, 도 25의 방식을 이용할 경우, GPS 속도에 대한 가중치가 제로가 되므로 결국 필터링된 속도 데이터 역시 소정 값을 가지는 GPS 속도 데이터에도 불구하고 센서 속도 데이터와 같이 제로 즉, 멈춘 것으로 표시된다.
또한, 제3 구간(3230)은 상술한 제1 구간(3240)과 유사하다. 이전 제2 구간(3220)에서 제로-베이스가 되어 리셋되기 때문에 결국 일반적인 경우와는 달리, 마치 제1 구간(3210)과 같이 누적 데이터가 없고 GPS 속도 데이터가 일회성 점핑(3250)이 아니라면 필터링된 속도 데이터에 반영되고 기여할 수 있다.
도 33b를 참조하면, 도 33a의 제1 지점(3310)의 GPS 속도 데이터(3320)가 일회성으로 점핑하나, 그 나머지 지점 내지 구간에서 GPS 속도 데이터는 센서 속도 데이터를 가로축으로 할 때 속도 데이터가 번갈아 바뀌기는 하나 상기 센서 속도 데이터와 일정한 정도를 유지하고 있는바, 이는 결국 도 25에 가중치에 영향을 주고, 상기 제1 지점(3310,3320)의 GPS 속도 데이터는 이전 도면에서 도시된 바와 달리, 거의 영향을 주지 못하게 된다.
도 34는 본 발명의 일 실시 예에 따란 GPS 속도 데이터 필터링 과정을 설명하기 위해 도시한 순서도이다.
먼저, 유저가 압력 센서가 구비된 스마트 신발을 착용하면, 상기 압력 센서를 통한 센싱을 통하여 상기 스마트 신발은 풋-온 상태 및 페어링 요청을 포함한 메시지를 스마트 단말기로 전송한다(S3402).
스마트 단말기는 상기 메시지가 수신되면, 해당 스마트 신발의 등록 여부를 판단하고, 판단 결과 등록된 스마트 신발이면 페어링을 승인 또는 요청한다(S3404). 상기 판단 결과 만약 등록되지 않은 스마트 신발이면 전술한 도 19 내지 22의 등록 절차를 본 단계에서 수행할 수 있다.
스마트 신발과 스마트 단말기가 페어링되면, 스마트 신발은 압력 센서를 통해 수집하고 메모리에 후술하는 바와 같이 압축 저장된 센서 속도 데이터를 스마트 단말기로 전송한다(S3406).
스마트 단말기는 상기 스마트 신발로부터 센서 속도 데이터가 수신되면, GPS 센서를 통해 수신되는 GPS 속도 데이터를 수신하여 상기 센서 속도 데이터와 GPS 속도 데이터에 기반하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 움직임에 따른 모션 데이터를 산출한다(S3408).
여기서, 상기 산출 과정에서 전술한 바와 같이, 도 25 방식에 따른 필터링 과정이 수행될 수 있다.
스마트 단말기는 스마트 신발 애플리케이션이 실행되면, 상기 산출한 모션 데이터에 기반하여 GUI를 구성하여 제공한다(S3410). 여기서, 상기 스마트 단말기는 상기 스마트 신발 애플리케이션이 실행된 이후에 상기 S3408 단계를 수행할 수도 있다.
도시되진 않았지만, 스마트 신발 착용 유저가 활동 중에 GPS 데이터가 수신되지 않는 곳으로 진입하는 경우도 존재할 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 유저가 다시 GPS 데이터가 수신되는 곳으로 진입하면 GPS 데이터가 수신되나, 이전 수신 GPS 데이터와 연관성이 없거나 차이가 있게 된다. 본 발명에서는 이와 같은 상황의 경우, 전술한 도 13의 스마트 신발의 압력 센서를 통해 센싱되는 데이터를 반영한 PDR 기법을 이용하여 GPS 데이터 미수신 또는 오수신의 경우에 경로를 적절히 보정할 수 있다. 한편, 이와 같은 경우에 필터링을 통한 속도 보정의 경우에는 GPS 속도 데이터는 미수신되는 지역이라도 압력 센서를 통한 센서 속도 데이터는 계속하여 수신 가능하므로, 이를 활용한다. 이때, 여전히 도 25의 기법을 그대로 적용 가능하다.
또한, 도시되진 않았으나, 상술한 GPS 데이터뿐만 아니라 Wifi, AP 등 다양한 노드들을 이용하거나 그와 조합하여 본 발명과 관련된 필터링을 통한 경로 보정, 속도 보정을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 유저가 스마트 신발을 집안에서 착용하고 산책로까지 나가서 산책을 하고 다시 집으로 복귀한다고 가정하자. 일반적으로 집안에서는 GPS 데이터가 수신되지 않는다. 따라서, 이 경우에는 외부가 아닌 집안에서는 도 25와는 다른 방식이 적용되어야 한다. 예컨대, 집안에서는 스마트 신발의 압력 센서를 통해 센싱되는 데이터만을 이용한다거나 집안의 AP나 공유기 등을 통해 수집되는 데이터와 연산함으로써 경로나 속도 데이터를 산출할 수 있다.
이하에서는 상술한 스마트 신발에서 압력 센서를 통해 센싱한 센서 속도 데이터뿐만 아니라 상기 스마트 신발에서 수집한 데이터들의 스마트 단말과의 데이터 커뮤니케이션에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
이러한 스마트 단말기들 사이의 데이터 커뮤니케이션은 크게, 기준 스마트 단말기나 서버가 없는 경우와 있는 경우로 구분할 수 있다.
전자는 스마트 신발과 스마트 신발 사이의 데이터 커뮤니케이션을 의미할 수 있다.
후자는, 상기 기준 스마트 단말기는 스마트폰, 태블릿 pc, 노트북, 디지털 TV, PC 등이 될 수 있는데 편의상 본 명세서에서는 스마트폰을 예로 하여 설명한다. 한편, 여기서, 상기 스마트폰은 본 발명에 따라 스마트 신발의 데이터의 처리와 관련된 애플리케이션(예를 들어, 스마트 신발 애플리케이션)을 다운로드 받아 설치하고 있을 수 있다.
한편, 본 명세서에 스마트 단말기들 사이의 데이터 커뮤니케이션은, BT(Bluetooth), BLE(Bluetooth Low Energy), 지그비, 와이파이, 와이파이 다이렉트 등 다양한 유/무선 통신 프로토콜에 기초하여 이루어질 수 있으나, 본 발명의 이해를 돕고 설명의 편의를 위하여 스마트 단말기들 특히, 스마트 신발의 저전력을 고려하여 BLE 통신 프로토콜을 일 예로 하여 설명한다.
도 35와 36은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 신발들 사이의 데이터 커뮤니케이션 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 35와 36은 스마트 단말기들 즉, 스마트 신발들 사이에서 데이터 커뮤니케이션 과정을 설명한다. 여기서, 상기 스마트 신발들 사이의 데이터 커뮤니케이션은 예컨대, 상기 스마트 신발들 사이의 접촉/비접촉 방식에 의해서 이루어질 수 있다. 상기 접촉이라 함은 스마트 신발을 다른 스마트 신발과 직접 접촉하는 방식을 말한다. 또한, 상기 비접촉 방식이라 함은 제스처, 버튼, 음성, 손잡이, 무게 등 특정 이벤트나 특정 위치를 스마트 신발 유저가 인/아웃 등을 함에 따라 일 스마트 신발에서 타 스마트 신발로 자동으로 데이터를 송수신하는 것을 말한다.
간략히, 도 35와 함께 시나리오를 설명하면, 다음과 같다. 여기서, 편의상 도 35와 36에서는 유저의 3개의 신발을 예로 한다.
도 35와 36을 참조하면, 제1 스마트 신발(구두)(3510), 제2 스마트 신발(슬리퍼)(3520) 및 제3 스마트 신발(운동화)(3530)이 있으며, 편의상 동일 유저의 스마트 신발이고 제1 스마트 신발(3510)을 기준 스마트 신발로 가정한다. 상기 기준 스마트 신발이라 함은 다른 스마트 신발과의 데이터 커뮤니케이션에서 레퍼런스(reference) 역할을 수행하거나 다른 스마트 신발의 데이터를 수신하는 스마트 신발을 의미할 수 있다. 또는, 다른 스마트 신발에 비하여 상대적으로 메모리 용량이 큰 스마트 신발이 기준 스마트 신발이 될 수도 있다.
이하 본 명세서에서 풋-온(put-on)이라고 함은 예컨대, 스마트 신발을 착용한 유저가 움직임에 따라 스마트 신발에 구비된 압력 센서에 의해 센싱되는 모션 데이터가 수집되는 경우를 의미하고, 테이크-오프(take-off)라고 함은 그 반대를 의미한다. 다시 말해, 테이크-오프라고 함은 예컨대, 스마트 신발을 착용한 유저의 움직임이 없거나 상기 유저가 해당 스마트 신발을 벗는 등 더이상 해당 스마트 신발로부터 모션 데이터가 수집되지 않는 경우를 의미한다.
먼저, 도 35를 설명하면, 다음과 같다.
제2 스마트 신발(3520)이 풋-온되면, 상기 제2 스마트 신발(3520)에서 풋-온 및 페어링 중 적어도 하나에 관한 요청을 포함한 제1 메시지를 제1 스마트 신발(3510)로 전송한다(S3502). 여기서, 본 명세서에서 스마트 단말기들 사이에 주고받는 메시지들은 예컨대, 특정 통신 프로토콜에서 정의된 바에 따를 수 있으며 일 예로 BLE 프로토콜에서 이용한 애드버타이즈먼트 메시지(advertisement message)일 수 있다. 상기 제1 스마트 신발(3510)은 상기 제2 스마트 신발(3520)로부터 제1 메시지가 수신되면, 수신된 제1 메시지를 파싱 또는 디코딩(parsing or decoding)하고 상기 제2 스마트 신발(3520)과 페어링한다(S3504). 상기 풋-온 이후, 제2 스마트 신발(3520)은 압력 센서를 포함한 센서들을 통해 수집되는 데이터를 압축 저장한다. 이후 상기 제2 스마트 신발(3520)은 테이크-오프되면, 상기 제1 스마트 신발(3510)로 자신의 테이크-오프와 언페어링(unpairing)/언페어링 요청할 수 있다(S3506). 이때, 상기 S3506 단계 즉, 언페어링과 동시에 또는 그 이전에 상기 제2 스마트 신발(3520)은 그때까지 수집하여 압축 저장한 데이터를 상기 제1 스마트 신발(3510)(또는 서버)로 전달할 수 있다. 여기서, 상기 S3506 단계 역시 전술한 메시지 형태로 이루어질 수 있다.
제3 스마트 신발(3530)이 풋-온되면, 전술한 제1 스마트 신발(3510)과 제2 스마트 신발(3520) 사이의 데이터 커뮤니케이션과 동일한 과정을 수행할 수 있다.
예컨대, 제3 스마트 신발(3530)이 풋-온되면, 상기 제3 스마트 신발(3530)은 풋-온 및 페어링 요청 중 적어도 하나에 관한 요청을 포함한 제2 메시지를 상기 제1 스마트 신발(3510)로 전송한다(S3508). 상기 제1 스마트 신발(3510)은 상기 제2 메시지가 수신되면, 상기 수신된 제2 메시지를 파싱 또는 디코딩하고 상기 제3 스마트 신발(3530)과 페어링한다(S3510). 이후 상기 제3 스마트 신발(3530)은 테이크-오프되면, 상기 제1 스마트 신발(3510)로 자신의 테이크-오프와 언페어링/언페어링 요청을 할 수 있다(S3512). 마찬가지로, 상기 S3512 단계 즉, 언페어링과 동시에 또는 그 이전에 상기 제3 스마트 신발(3530)은 그때까지 수집하여 압축 저장한 데이터를 상기 제1 스마트 신발(3510)(또는 서버)로 전달할 수 있다. 여기서, 상기 S3512 단계 역시 전술한 메시지 형태로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 제1 스마트 신발(3510)은 제2 스마트 신발(3520) 또는/및 제3 스마트 신발(3530)로부터 메시지가 수신되면, 해당 스마트 신발의 등록, 인증 등을 수행할 수 있다. 여기서, 만약 메시지를 전송한 해당 스마트 신발이 상기 제1 스마트 신발(3510)에 등록되지 않았거나 등록은 되었으나 인증에 실패하면, 도 19 내지 22의 과정을 수행할 수 있다. 그러나 상기 도 19 내지 22의 과정을 수행하지 않고 해당 스마트 신발이 등록 또는 인증에 실패하는 경우 그냥 페어링하지 않고 과정을 종료할 수도 있다.
도 35에서 제3 스마트 신발(3530) 역시 메시지를 기준 스마트 신발인 제1 스마트 신발(3510)로 전송하나 만약 직전 풋-온 되었던 스마트 신발이 제2 스마트 신발(3520)인 경우에는 상기 제1 스마트 신발(3510)이 아닌 제2 스마트 신발(3520)로 상기 메시지를 전송할 수도 있다.
한편, 도 35에서 스마트 신발들 사이의 페어링은 예컨대, 상기 스마트 신발들 사이의 데이터 송수신을 위한 것일 수 있다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 스마트 신발이 아닌 별도의 기준 스마트 단말기가 있는 경우에는 굳이 이전에 풋-온 되었거나 주변에 스마트 신발들이 존재함에도 불구하고 상호 간에 메시지를 송수신하거나 페어링/언페어링 과정을 수행하지 않을 수도 있다.
도 36은 기본적으로, 각 스마트 신발 사이의 데이터 커뮤니케이션 과정은 전술한 도 35의 스마트 신발들 사이에 데이터 커뮤니케이션 과정과 대동소이하다. 다만, 전술한 도 35에서 제1 스마트 신발(3510)이 항상 기준 스마트 단말기로서 다른 스마트 신발과의 사이에서 레퍼런스 역할을 수행하고 압축 데이터를 수신하였으나, 도 36에서는 예컨대, 현재 풋-온된 스마트 신발이 기준 스마트 단말기의 역할을 수행하는 점이 상이하다. 이하, 도 36의 과정 중 전술한 도 35와 중복되는 과정은 생략하거나 간략히 하고 상이한 과정(들)에 대해 주로 기술한다.
제1 스마트 신발(3510)은 유저의 움직임에 따라 상기 스마트 신발에 구비된 압력 센서를 통해 센싱되고 수집되는 데이터를 메모리에 저장한다. 이때, 본 명세서에서 기술되는 모션 데이터는 로 데이터(raw data)가 그대로 메모리에 저장될 수도 있고, 상기 로 데이터가 압축 또는 이중 압축되어 상기 메모리에 저장될 수도 있다.
도 36에서 S3602 내지 S3606 단계는 전술한 도 35의 S3502 내지 S3506 단계와 대동소이하다. 다만, 제2 스마트 신발(3520)은 S3602 단계에서 자신의 풋-온 및 페어링 요청에 관한 제1 메시지를 이전 풋-온된 제1 스마트 신발(3510)로 직접 전송할 수도 있으나, 일괄로 브로드캐스트(broadcast)할 수도 있다. 상기 직접 전송의 경우, 상기 제2 스마트 신발(3520)은 상기 이전 풋-온 스마트 신발이 제1 스마트 신발(3510)임을 알고 있어야 하는데 이와 관련하여, 상기 제1 스마트 신발(3510)이 테이크-오프 시에 자신의 테이크-오프 사실을 마찬가지로 브로드캐스트할 수도 있다. 한편, 도 35와 달리, 도 36에서 제2 스마트 신발(3520)은 자신의 테이크-오프 사실을 반드시 이전 풋-온되었던 제1 스마트 신발(3510)로 알리지 않을 수도 있다. 한편, 전술한 바와 같이, 도 36에서는 현재 풋-온된 스마트 신발이 기준 스마트 단말기의 기능을 수행하는바, 상기 제2 스마트 신발(3520)은 상기 제1 메시지를 전송에 따라 상기 제1 스마트 신발(3510)로부터 기저장한 모션 데이터를 수신할 수 있다(S3606). 제2 스마트 신발(3520)은 상기 풋-온 이후 주기/비주기로 모션 데이터를 메모리에 저장하는데 이때, 상기 S3606 단계를 통해 상기 제1 스마트 신발(3510)로부터 수신한 압축 데이터도 메모리에 구분하여 또는 함께 압축 저장할 수 있다.
동일한 방식으로, 제3 스마트 신발(3530)에서의 S3608 내지 S3612 단계는 전술한 S3602 내지 S3606 단계와 대동소이하다. 다만, S3608 내지 S3612 단계에서는 제3 스마트 신발(3530)이 현재 풋-온되었으므로 기준 스마트 단말기가 되고, 상기 제2 스마트 신발(3520)로부터 수신하는 압축 데이터는 예컨대, 제1 스마트 신발(3510)의 모션 데이터까지 포함할 수 있다.
한편, 도 35와 36을 참조하면, 스마트 신발들 사이에 등록 또는 데이터 전송은 제스처, 버튼, 음성, 손잡이, 무게, LBS(Local based System)나 특정 위치에 대한 인-아웃(in-out) 등 다양한 이벤트(event)에 따라 수동 또는 자동으로 수행될 수 있다.
도 37과 38은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 단말기들 사이의 데이터 커뮤니케이션 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 37과 38은 스마트 신발들과 스마트 단말기 즉, 스마트폰 사이에 데이터 커뮤니케이션하는 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 여기서, 상기 스마트폰은 기준 스마트 단말기로 명명하여 설명한다.
도 37과 38에서 스마트 신발들은 모두 기준 스마트 단말기와 도 19 내지 22 등을 참조하여 미리 등록되었거나 등록 과정, 인증 과정 등을 거친 것을 가정한다.
도 37과 38을 참조하면, 스마트 단말 서비스 시스템은 기준 스마트 단말기(3710), 제1 스마트 신발(3720), 제2 스마트 신발(3730) 및 제3 스마트 신발(3740)을 포함한다.
먼저, 도 37을 참조하면, 제1 스마트 신발(3720)이 풋-온 되면, 상기 제1 스마트 신발(3720)은 기준 스마트 단말기(3710)로 풋-온 및 페어링 요청 중 적어도 하나를 포함한 제1 메시지를 전송한다(S3702).
상기 기준 스마트 단말기(3710)는 상기 제1 스마트 신발(3720)로부터 제1 메시지가 수신되면, 해당 스마트 신발의 등록 여부를 확인하고 페어링한다(S3704).
이후 상기 제1 스마트 신발(3720)은 테이크-오프되면, 상기 기준 스마트 단말기(3710)로 자신이 테이크-오프되었음을 알리고 언페어링을 요청한다(S3706).
한편, 상기 제1 스마트 신발(3720)은 풋-온 시점과 동시에 또는 최초 압력 센싱 이후에 두번째 압력 센싱 시점부터 모션 데이터를 테이크-오프될 때까지 수집하고 이를 메모리에 압축 저장한다. 편의상, 이를 제1 데이터로 명명하여 설명한다.
상기 제1 스마트 신발(3720)은 상기 압축 저장된 제1 데이터를 상기 테이크-오프 보고 및 언페어링 시점과 동시에 또는 그 직전에 상기 기준 스마트 단말기(3710)로 전송할 수 있다.
제2 스마트 신발(3730)과 제3 스마트 신발(3740) 역시 전술한 제1 스마트 신발(3720)과 기준 스마트 단말기(3710) 사이의 데이터커뮤니케이션 과정과 동일한 과정을 수행한다.
다시 말해, 제2 스마트 신발(3730)이 풋-온 되면, 상기 제2 스마트 신발(3730)에서 기준 스마트 단말기(3710)로 제2 메시지를 전송(S3708)한다.
상기 기준 스마트 단말기(3710)는 상기 제2 메시지가 수신되면, 상기 제2 스마트 신발(3730)의 등록 여부를 판단한 후에 상기 제2 스마트 신발(3730)과 페어링한다(S3710).
상기 제2 스마트 신발(3730)은 전술한 제1 스마트 신발(3720)과 동일하게 자신의 모션 데이터를 수집 및 압축 저장하고, 테이크-오프되면, 기준 스마트 단말기(3710)로 자신이 테이크-오프되었음을 보고하고 언페어링 요청과 함께 상기 자신이 기저장한 모션 데이터(제2 데이터)를 상기 기준 스마트 단말기(3710)로 전송한다(S3712).
또한, 제3 스마트 신발(3740)이 풋-온 되면, 상기 제3 스마트 신발(3740)에서 기준 스마트 단말기(3710)로 제3 메시지를 전송(S3714)한다.
상기 기준 스마트 단말기(3710)는 상기 제3 메시지가 수신되면, 상기 제3 스마트 신발(3740)의 등록 여부를 판단한 후에 상기 제3 스마트 신발(3740)과 페어링한다(S3716).
상기 제3 스마트 신발(3740)은 전술한 제1 스마트 신발(3720) 및 제2 스마트 신발(3730)과 동일하게 자신의 모션 데이터를 수집 및 압축 저장하고, 상기 제3 스마트 신발(3740)이 테이크-오프되면, 그 시점에 기준 스마트 단말기(3710)로 자신이 테이크-오프되었음을 보고하고 언페어링 요청과 함께 상기 자신이 기저장한 모션 데이터(제3 데이터)를 상기 기준 스마트 단말기(3710)로 전송한다(S3718).
도 37에서는 각 스마트 신발은 풋-온 이후에 수집한 모션 데이터를 메모리에 압축 저장하고, 자신이 테이크-오프되는 시점에 기준 스마트 단말기와 언페어링 이전에 기압축 저장한 모션 데이터를 각각 상기 기준 스마트 단말기로 전송한다.
다음으로, 도 38은 전술한 도 37과 같이 각 스마트 신발이 직접 기준 스마트 단말기로 압축 저장된 모션 데이터를 전송하는 것이 아니라 도 36과 같이, 이전 풋-온된 스마트 신발은 다음 풋-온된 스마트 신발로 자신이 압축 저장한 모션 데이터를 전송하고, 마지막 풋-온된 스마트 신발이 이전 스마트 신발로부터 수신한 압축 저장된 모션 데이터와 자신의 모션 데이터를 포함하여 한 번에 기준 스마트 단말기(3710)로 전송한다. 한편, 마지막 풋-온된 스마트 신발의 판단은 예컨대, 이전 풋-온된 스마트 신발이 테이크-오프 이후에 소정 시간 내에 풋-온되는 스마트 신발이 없는 경우에는 해당 스마트 신발을 마지막 스마트 신발로 판단할 수 있다. 또는, 미리 정한 시간 기준 예컨대, 24시를 기준으로 상기 기준 시간 이전에 가장 마지막 풋-온 및/또는 테이크-오프된 스마트 신발을 상기 마지막 스마트 신발로 판단할 수 있다.
여기서, 도 38의 S3802 내지 S3812 단계는 예컨대, 도 36의 S3602 내지 S3612 단계와 동일하다. 상기 S3812 단계 이후에, 해당 스마트 신발이 마지막 스마트 신발로 판단되면, 소정 시점에 기준 스마트 단말기(3710)로 그때까지 압축 저장한 모션 데이터를 전달한다(S3814). 이때, 상기 마지막 스마트 신발(3740)에서 전송하는 모션 데이터에는 자신 즉, 제3 스마트 신발(3740)의 모션 데이터에 추가로 제1 스마트 신발(3720)과 제2 스마트 신발(3730) 중 적어도 하나 이상의 모션 데이터가 더 포함된다.
도 37과 38에서 데이터 전송은 예컨대, 도시된 바와 같이, 해당 스마트 신발이 테이크-오프되어 언페어링 시점과 동시에 또는 그 이전에 이루어질 수 있다.
한편, 도 37에서 각 스마트 신발이 저장하는 모션 데이터를 매번 자신이 테이크-오프되고 언페어링과 동시 또는 그 이전에 기준 스마트 단말기로 전송하는 것이 아니라 그 시점에 만약 기준 스마트 단말기가 테이크-오프되었거나 해당 기준 스마트 단말기에 스마트 신발 애플리케이션이 불활성화(inactive)된 경우에는, 해당 스마트 신발이 저장한 데이터를 상기 언페어링 시점과 동시에 또는 그 이전에 서버나 상기 도 38과 같이, 다음 스마트 신발로 전송할 수도 있다. 또는, 해당 스마트 신발에서 모션 데이터를 저장하고 있다가 기준 스마트 단말기의 전원이 턴-온, 해당 기준 스마트 단말기에서 상기 스마트 신발 애플리케이션이 실행 또는 해당 스마트 신발이 다시 풋-온 상태가 될 때, 상기 기저장 중인 모션 데이터를 기준 스마트 단말기로 전송할 수도 있다.
도 39와 40은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 스마트 단말기들 사이의 데이터 커뮤니케이션 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 39와 40을 참조하면, 스마트 단말 서비스 시스템은, 서버(3910), 스마트폰(3920), 및 스마트 단말기들(3930,3940)을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 서버(3910)는 도 37과 38에서의 기준 스마트 단말기에 해당할 수 있다. 한편, 상기 서버(3910)는 클라우드 서버(cloud server)와 같이, 데이터를 저장하고 통신 가능한 프로세서(processor)를 포함한다.
도 39의 S3902 내지 S3912 단계는 예컨대, 전술한 도 37의 S3702 내지 S3712 단계와 대동소이하다. 다만, 상기 도 37에서의 스마트폰(기준 스마트 단말기)(3710)을 대신하여 도 39에서는 서버(기준 스마트 단말기)(3910)가 스마트 신발들(3930,3940)과 데이터 커뮤니케이션을 수행하는 것이 상이할 뿐이다.
상술한 서버(3910)와 스마트 신발들(3930,3940) 사이에서 모션 데이터를 포함한 데이터 커뮤니케이션이 수행 과정 또는 그 이후에, 스마트폰(3920)에서 스마트 신발 애플리케이션이 실행되고(S3914), 상기 스마트폰(3920)에서 서버(3910)로 데이터를 요청하면(S3916), 상기 서버(3910)는 기수신하여 압축 저장한 스마트 신발들(3930,3940)의 모션 데이터를 상기 스마트폰(3920)으로 전송한다(S3918).
한편, 서버(3910)는 메시지를 전송한 해당 스마트 신발의 등록 여부를 확인하고 그에 관한 컨펌 등 응답을 할 수 있다. 이때, 상기 서버(3910)는 상기 등록 등에 관해 스마트폰(3920)을 이용할 수도 있다. 한편, 상기 서버(3910)는 상기 제1 스마트 신발(3930)과 직접, 스마트폰(3920), 중계기(미도시), 기타 통신 서버 등 중 적어도 하나를 이용하여 페어링을 하거나 그를 제어할 수 있다.
그 밖에, 서버(3910)는 상술한 S3902 단계 내지 S3912 단계를 통해 소정 주소에 제1 스마트 신발(3930)과 제2 스마트 신발(3940)의 데이터를 저장한 후, 대기할 수 있다. 이후 기준 스마트 단말기(3920)가 턴-온 되거나 또는 도시된 바와 같이, 상기 기준 스마트 단말기(3920)에서 스마트 신발 애플리케이션이 실행(S3914)되거나 상기 실행 이후에 도시된 바와 같이, 기준 스마트 단말기(3920)로부터 저장한 스마트 신발들의 데이터를 요청하면(S3916), 저장한 데이터를 상기 기준 스마트 단말기(3920)로 전송할 수 있다(S3918).
다시 말해, 도 39에서는 서버(3910)는 매번 스마트 신발들로부터 수신된 데이터를 기준 스마트 단말기(3920)로 전달하는 것이 아니라 상기 기준 스마트 단말기(3920)의 요청이 있거나 주기로 미리 정한 시점(예컨대, 하루 중 저녁 9시에 1번만 등)에 저장한 데이터를 전달한다.
도 40은 서버(3910)와 제1 스마트 신발(3930)/제2 스마트 신발(3940) 사이의 데이터 송수신 과정은 도 39와 대동소이한바, 도 40에서 S4002 단계 내지 S4006 단계 그리고 S4010 단계 내지 S4014 단계는 각각 도 39의 S3902 단계 내지 S3906 단계 그리고 S3908 단계 내지 S3912 단계에 대응되는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략하고 전술한 설명을 원용한다.
다만, 도 40에서, 서버(3910)는 제1 스마트 신발(3930)로부터 데이터를 수신하여 특정 주소에 저장하고 나면 상기 저장된 사실, 상기 저장된 특정 주소 정보, 또는 상기 저장된 데이터 중 적어도 하나를 바로 스마트폰(3920)으로 전달할 수 있다(S4008). 이는 제2 스마트 신발(3940)에 대한 S4016 단계 역시 마찬가지이다.
다시 말해, 도 40에서 서버(3910)는 스마트 신발들로부터 데이터가 수신될 때마다 저장 후 또는 이를 바로 기준 스마트 단말기(3920)로 전달할 수 있다. 한편, 이는 하나의 스마트 신발로부터 복수의 메시지들을 수신하는 경우에도 마찬가지이다.
도 40에서, 기준 스마트 단말기(3920)는 이렇게 데이터를 수신하면, 이를 메모리에 저장하고 이후 스마트 신발 애플리케이션이 실행되면, 상기 메모리에 저장된 데이터를 독출하여 도 29와 같은 사용자 인터페이스(UI)를 구성하여 제공할 수 있다.
한편, 도시되진 않았으나, 풋-온 된 각 스마트 신발은 메시지를 서버로 전송하면, 상기 서버는 이를 스마트폰으로 전달하고 상기 스마트폰에서 해당 스마트 신발의 등록 여부와 페어링을 결정할 수 있다. 이후 스마트 신발의 모션 데이터는 스마트폰으로 직접 전달되거나 서버를 통해 전달될 수 있다. 다시 말해, 서버는 스마트 신발의 메시지를 수신하고 모션 데이터를 수신하여 저장하고 상기 메시지의 수신에 따른 스마트 신발의 등록 여부, 페어링 등의 처리 내지 결정은 스마트폰에서 또는 그에 의해서 이루어질 수 있다. 또는, 상기 풋-온 된 각 스마트 신발은 도 37 내지 38과 같이, 스마트폰과 직접 메시지를 주고받고 등록 여부 확인 및 페어링을 하나, 모션 데이터만 서버로 업로드하고 추후 스마트폰의 요청에 따라 또는 스마트폰에 설치된 스마트 신발 애플리케이션 실행 등에 의해 다운로드될 수도 있다.
상기에서 스마트 단말기들(기준 스마트 단말기 포함)은 상호 간에 BLE 통신 프로토콜을 통해 데이터를 주고받는데 서버(3910)는 다른 통신 방식을 이용할 수 있다. 예컨대, 상기 서버(3910)는 스마트 단말기들로부터 수신한 데이터를 특정 주소에 구분하여 저장하고, 기준 스마트 단말기(3920)로 전송할 때에는 상기 특정 주소에 해당하는 xml(extensible markup language) 주소만을 전달하고 실제 데이터를 전송하지 않을 수도 있다. 따라서, 기준 스마트 단말기(3920)는 상기 전달된 xml 주소를 액세스하여, 실제 스마트 신발 데이터를 다운로드 받아 이용할 수 있다.
한편, 도시되진 않았으나, 전술한 스마트 단말기들 사이의 데이터 커뮤니케이션은 도 35 내지 40에 도시된 방법들 중 적어도 둘 이상이 서로 조합되어 이루어질 수도 있다.
그리고 편의상 도 35 내지 40에서는 스마트 단말기들 중 2 내지 3개의 스마트 신발들만을 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 더욱 많은 개수의 스마트 신발들에 대해서도 동일 또는 유사한 방식으로 적용될 수 있다. 또한, 상기에서 서버나 스마트폰 역시, 1개만을 예시하였으나 복수 개일 수 있으며, 상술한 과정은 상기 스마트 신발들만이 아니라 다른 스마트 단말기들이 함께 연동된 경우에도 동일 또는 유사한 방식으로 적용될 수 있다.
도 41은 본 발명의 일 실시 예에 따라 스마트 단말기에서 스마트 신발 데이터에 기초하여 제공하는 사용자 인터페이스의 일 예를 도시한 도면이다.
도 41은 기준 스마트 단말기에서 스마트 신발 애플리케이션이 실행되면, 스마트 신발을 통해, 도 35 내지 40 중 적어도 하나에 의해 수집된 데이터에 기반하여 구성된 사용자 인터페이스들을 도시한 것이다.
도 41a는 기준 스마트 단말기에서 스마트 신발 애플리케이션이 실행된 화면 즉, 스마트 신발 애플리케이션의 사용자 인터페이스 화면으로 아직 스마트 신발이 연결되기 전의 화면을 도시한 것이다.
한편, 도 41b는 제1 스마트 신발이 페어링된 상태의 사용자 인터페이스를, 도 41c는 제2 스마트 신발이 페어링된 상태의 사용자 인터페이스를 그리고 도 41d는 제3 스마트 신발이 페어링된 상태의 사용자 인터페이스의 일 예를 도시한 것이다. 상기에서, 도 41c는 전술한 바와 같이, 제2 스마트 신발이 페어링된 경우로 이 경우 사용자 인터페이스에서 제공하는 데이터는 상기 페어링된 제2 스마트 신발에서 수집된 모션 데이터에 기반하여 제공할 수도 있고 이전 페어링된 제1 스마트 신발에서 수집된 모션 데이터까지 포함하여 기반한 데이터일 수 있다. 도 41d 역시 전술한 도 41c와 마찬가지일 수 있다.
한편, 도시되진 않았으나, 도 41b 내지 41d에서는 현재 페어링된 스마트 신발을 나타내는 아이콘만이 화면상에 표시되었으나 이와 달리, 도 41c나 도 41d에서 그 이전에 페어링된 스마트 신발을 나타내는 아이콘들도 함께 제공될 수 있다. 따라서, 도 41c나 41d에서 예컨대, 해당 일에 신었던 스마트 신발들을 한꺼번에 확인할 수 있으며, 이때 현재 유저가 착용하여 페어링된 스마트 신발을 제외한 이전 착용 스마트 신발은 비활성화되어 현재 착용 중인 스마트 신발을 식별 가능하게 제공할 수도 있다. 유저는 이를 통해 혹여 현재 착용 중인 스마트 신발이 아닌 다른 스마트 신발이 활성화된 경우에는 그 오류를 직관적으로 알 수 있게 되고 데이터의 오류 등을 즉각 조치할 수 있게 된다. 또한, 기준 스마트 단말기는 스마트 신발 단말기를 통해 예컨대, 현재 도 41d의 화면을 제공 중인 경우에도 좌우 스와이프(swipe) 방식의 유저 입력에 대응하여 도 41b 내지 41c를 액세스하여 이전 착용 스마트 신발을 통해 획득한 모션 데이터를 바로 확인할 수 있다.
도 42는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신발에서 데이터를 수집하고 저장하는 알고리즘을 설명하는 순서도이다.
도 42를 참조하면, 스마트 신발은 압력 센서를 통해 모션 데이터를 수집하고(S4202), 이렇게 수집된 모션 데이터로부터 유저의 움직임을 파악한다. 이때, 이용되는 알고리즘은 예컨대, 전술한 도 13 이하에서 설명한 알고리즘을 이용할 수 있다(S4204).
이후 스마트 신발은 이렇게 수집하여 파악한 모션 데이터를 저장한다(S4206). 이때, 스마트 신발은 상기 저장 시에 모션 데이터를 압축하여 저장한다.
본 명세서에서는, 스마트 단말기들 사이에 무선 환경(예를 들어, BLE 통신 프로토콜)에서 데이터 커뮤니케이션이 이루어지는 것을 일 실시 예로 하여 설명하였다. 상기 BLE 통신은 특히, 저전력에 유리한데 다만 이러한 BLE 비콘(beacon), BLE 스피커(speaker) 등 BLE 통신 방식은 일반 BT보다 대역폭(BW: BandWidth)가 1/100 이하이기 때문에 데이터 송수신 시간이 길어질 수 있으며 이는 결국 소모 전류가 증가하여 오히려 전력 소모가 증가할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서는 스마트 신발에서 수집되는 데이터를 메모리에 저장할 때, 이를 압축 또는 이중 압축함으로써 상기 대역폭(BW)에 따른 제한을 최소화하고자 한다. 여기서, 상기 압축 또는 이중 압축의 방법은 공지된 압축 기술을 이용할 수 있다. 한편, 스마트 신발을 통해 수집되는 모션 데이터는 바이너리 데이터(binary data)이기 때문에 압축 효율이 매우 좋다. 예컨대, 종래 비압축 로 데이터를 약 98% 정도 압축할 수 있다. 한편, 상기 압축 또는 이중 압축은 무손실 압축 또는 이중 압축 방식이 바람직하다. 이와 같이 압축 또는 이중 압축을 통해 예컨대, 데이터를 장시간(예를 들어, 1달 정도) 동기화를 하지 못하였거나 로 데이터를 송신하는 경우에 약 10초 이상 걸리는 경우에도 상기 송신 시간을 대폭 줄여 애플리케이션의 행(Hang) 처리를 방지할 수 있으며 무선 환경에서 가장 소모 전류가 큰 전송 파워도 최소화함으로써 저전력에 기여할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 데이터 압축은 예컨대, 로 데이터를 모두 압축하지 않을 수도 있다. 다시 말해, 모든 로 데이터가 압축되지 않는다면, 어떤 데이터를 압축할 것인가가 문제될 수 있다. 결국, 스마트 신발은 데이터를 어떻게 소팅(sorting)하느냐 그리고 소팅된 데이터로부터 어떤 유의미한 데이터를 추출하고 압축할 것인가는 다양한 기준에 따를 수 있다. 이러한 기준으로 예컨대, 스마트 신발이 특정 위치에 위치하거나 특정 영역에 진입 또는 진입 해제, 스마트 신발에 특정 이벤트 발생, 네트워크 환경이 불안정 또는 데이터 전송 속도가 미리 정한 수치 이하, 데이터양이 미리 정한 수치 이상, 스마트 신발의 배터리 잔량이 미리 정한 수치 이하, 그 밖에 기타 시간대(낮에만 압축, 밤은 로 데이터를 이용)에 따라 데이터 압축을 할 수 있다. 또한, 스마트 신발을 착용한 유저의 앉기, 서기, 걷기, 뛰기 등 그 상태가 변경되는 경우를 구분하여 해당 데이터를 압축할 수도 있다.
한편, 스마트 신발 배터리 방전 전에 데이터를 압축 또는 이중 압축하여 저장하고, 이를 기준 스마트 단말기 또는 서버로 전송할 수 있다. 다만, 이때 만약 전송하지 못한 데이터는 스마트 신발의 메모리를 플래시 메모리(flash memory)를 이용하여 상기 전송에 실패한 경우에도 데이터 소실 우려가 없다.
한편, 본 명세서 내에서는 복수 개의 스마트 신발들 중에서 하나의 스마트 신발만 온 되는 경우에 대해 주로 설명하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 적어도 둘 이상의 스마트 신발이 소정 시간 동안 동시에 온 될 수 있으며 이 경우에도 본 명세서를 통해 상술한 과정들에 따라 처리할 수 있다. 그 밖에, 본 발명에서는 스마트 신발을 이루는 왼쪽(L) 스마트 신발과 오른쪽(R) 스마트 신발을 특별히 구분하지 않고 설명하나 상술한 방법을 이용하여 처리할 수 있다.
이상 상술한 본 발명의 다양한 실시 예들, 각각 또는 그 조합에 따르면, 스마트 신발을 착용한 유저의 활동에 대한 모션 데이터를 정확하게 산출할 수 있고, 특히 스마트 신발 착용 유저의 외부 활동 움직임에 대한 GPS 데이터의 오차가 있더라도 상기 스마트 신발에 구비된 압력 센서를 통해 센싱 데이터를 이용하여 필터링함으로써 다양한 상황에서도 정확한 모션 데이터를 산출할 수 있으며, 이를 통해 스마트 신발 착용 유저의 모션 데이터를 정확하게 산출하고 제공함에 따라 상기 유저의 만족도를 개선할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 안 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
240: 센서부 243: 모션 센서
244: 가속도 센서 245: 자이로 센서
246: 압력 센서 270: 메모리
280: 제어부 290: 전원공급부
310: 밑창 프레임 311: 인솔
312: 미드솔 313: 아웃솔
630: 도전 부재 650: 메인 기판
651: 제1 회로부 6511: 접촉 단자

Claims (10)

  1. 스마트 신발과 데이터 커뮤니케이션을 수행하는 스마트 단말기에 있어서,
    상기 스마트 신발과 신호를 주고받는 통신부;
    GPS 속도 데이터와 상기 스마트 신발로부터 센서 속도 데이터를 수신하는 수신부;
    메모리; 및
    스마트 신발 애플리케이션 실행을 제어하고, 상기 수신한 GPS 속도 데이터와 스마트 신발에 구비된 압력 센서에 의해 센싱된 센서 속도 데이터에 기초하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 움직임 데이터를 산출하는 제어부
    를 포함하는 스마트 단말기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수신한 GPS 속도 데이터와 상기 스마트 신발에 구비된 압력 센서에 의해 센싱된 센서 속도 데이터 각각에 속도 보정을 위한 가중치를 이용하여 필터링하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 움직임 데이터를 산출하는 것을 특징으로 하는 스마트 단말기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수신되는 GPS 속도 데이터와 센서 속도 데이터 사이의 오차(속도 편차)가 작을수록 상기 각 가중치가 커지도록 필터링 제어하고, 상기 각 가중치를 위한 팩터 중 상기 GPS 속도 데이터와 관련된 가중치 팩터는 상기 GPS 속도 데이터의 수신 환경에 따라 값이 조절되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 단말기.
  4. 제2항에 있어서,
    출력부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 스마트 신발 애플리케이션이 실행되면, 상기 필터링되어 산출되는 스마트 신발 착용 유저의 움직임 데이터에 기반하여, 상기 유저의 움직임 패턴, 경로 및 속도 중 적어도 하나 이상에 관한 GUI 데이터를 구성하여 상기 출력부를 통해 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 단말기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 스마트 신발에 구비된 압력 센서에 의해 센싱된 센서 속도 데이터가 제로(zero)이면, 상기 GPS 속도 데이터와 관계없이 상기 스마트 신발 유저의 움직임이 없는 것으로 움직임 데이터를 산출하고,
    상기 GPS 속도 데이터 값이 소정 지점에서 점프하거나 GPS 각도(angle)이 변경하는 경우에도 해당 GPS 속도 데이터 값을 제거하지 않고 상기 각 가중치를 이용하여 필터링하고,
    상기 GPS 속도 데이터가 수신되는 되지 않는 구간에는 상기 센서 속도 데이터와 상기 압력 센서의 센싱 데이터를 고려한 PDR 방식을 이용하여 경로를 보정하는 것을 특징으로 하는 스마트 단말기.
  6. 메모리,
    유저의 소정 압력에 의해 센싱되는 압력 센서와,
    상기 압력 센서에 의해 센싱된 센서 데이터에 기초하여 센서 속도 데이터를 산출하고 상기 스마트 단말기로 전송하는 제어부를 포함한 스마트 신발; 및
    상기 스마트 신발과 신호를 주고받는 통신부,
    GPS 속도 데이터와 상기 스마트 신발로부터 센서 속도 데이터를 수신하는 수신부,
    메모리, 및
    스마트 신발 애플리케이션 실행을 제어하고, 상기 수신한 GPS 속도 데이터와 스마트 신발에 구비된 압력 센서에 의해 센싱된 센서 속도 데이터에 기초하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 움직임 데이터를 산출하는 제어부를 포함하는 스마트 단말기
    를 포함하는 스마트 단말 서비스 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스마트 단말기의 제어부는,
    상기 수신한 GPS 속도 데이터와 상기 스마트 신발에 구비된 압력 센서에 의해 센싱된 센서 속도 데이터 각각에 속도 보정을 위한 가중치를 이용하여 필터링하여 상기 스마트 신발 착용 유저의 움직임 데이터를 산출하는 것을 특징으로 하는 스마트 단말 서비스 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스마트 단말기의 제어부는,
    상기 수신되는 GPS 속도 데이터와 센서 속도 데이터 사이의 오차(속도 편차)가 작을수록 상기 각 가중치가 커지도록 필터링 제어하고, 상기 각 가중치를 위한 팩터 중 상기 GPS 속도 데이터와 관련된 가중치 팩터는 상기 GPS 속도 데이터의 수신 환경에 따라 값이 조절되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 단말 서비스 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 스마트 단말기는, 출력부를 더 포함하고,
    상기 스마트 단말기의 제어부는,
    상기 스마트 신발 애플리케이션이 실행되면, 상기 필터링되어 산출되는 스마트 신발 착용 유저의 움직임 데이터에 기반하여, 상기 유저의 움직임 패턴, 경로 및 속도 중 적어도 하나 이상에 관한 GUI 데이터를 구성하여 상기 출력부를 통해 출력되도록 제어, 또는
    상기 스마트 신발에 구비된 압력 센서에 의해 센싱된 센서 속도 데이터가 제로(zero)이면, 상기 GPS 속도 데이터와 관계없이 상기 스마트 신발 유저의 움직임이 없는 것으로 움직임 데이터를 산출하고, 상기 GPS 속도 데이터 값이 소정 지점에서 점프하거나 GPS 각도(angle)이 변경하는 경우에도 해당 GPS 속도 데이터 값을 제거하지 않고 상기 각 가중치를 이용하여 필터링하고, 상기 GPS 속도 데이터가 수신되는 되지 않는 구간에는 상기 센서 속도 데이터와 상기 압력 센서의 센싱 데이터를 고려한 PDR 방식을 이용하여 경로를 보정하는 것을 특징으로 하는 스마트 단말 서비스 시스템는 것을 특징으로 하는 스마트 단말 서비스 시스템.
  10. 스마트 단말기와 데이터 커뮤니케이션을 수행하는 스마트 신발에 있어서,
    상기 스마트 단말기와 신호를 주고받는 통신부;
    GPS 속도 데이터를 수신하는 GPS 수신부;
    센서 속도 데이터를 센싱하는 압력 센서부;
    메모리; 및
    상기 GPS 수신부에서 수신한 GPS 속도 데이터와 압력 센서부에서 센싱된 센서 속도 데이터를 상기 메모리에 압축 저장하도록 제어하고, 상기 압축 저장된 GPS 속도 데이터와 센서 속도 데이터에 기초하여 유저의 움직임 데이터를 산출 또는 보정하고, 상기 스마트 단말기로 상기 산출 또는 보정된 유저의 움직임 데이터를 전송하도록 제어하는 제어부
    를 포함하는 스마트 신발.
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