KR20180070987A - Apparatus and method of measuring bio signal by using rf impulse signal - Google Patents

Apparatus and method of measuring bio signal by using rf impulse signal Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a method for operating a bio-signal measuring device. According to an embodiment of the present invention, a bio-signal measuring device comprises a transmitting unit, a receiving unit, and a signal processing unit. The transmitting unit transmits a first wireless impulse signal. The receiving unit receives a second wireless impulse signal which corresponds to the transmitted first wireless impulse signal and to which a feature of a body is applied depending on body penetration of the first wireless impulse signal. The signal processing unit measures a bio-signal based on the received second wireless impulse signal. The receiving unit selects M impulse signals for peak detection among the received second wireless impulse signals; detects a peak for the selected impulse signals; and generates the bio-signal by using the detected peak.

Description

무선 임펄스 신호를 이용하여 생체신호를 측정하는 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD OF MEASURING BIO SIGNAL BY USING RF IMPULSE SIGNAL}[0001] APPARATUS AND METHOD OF MEASURING BIO SIGNAL BY USING RF IMPULSE SIGNAL [0002]

본 발명은 생체신호 측정 장치의 동작 방법에 관한 기술적 사상에 관한 것으로서, 수신된 임펄스 신호에 Mopt를 적용하여 신호대 잡음비가 높은 생체신호를 생성하는 것이다.TECHNICAL FIELD [0002] The present invention relates to a technical idea of an operation method of a bio-signal measuring apparatus, and a bio-signal having a high signal-to-noise ratio is generated by applying M opt to a received impulse signal.

스마트카는 운전자를 이해하여 편의를 제공하는 방향으로 진화하고 있다.Smart cars are evolving toward understanding drivers and providing convenience.

이러한 스마트카와 관련된 기술에서는 운전자를 잘 이해하고 교감하는 것이 중요한 이슈로 부상하고 있다. 이러한 흐름에서, 스마트카에서 운전자의 상태를 실시간으로 모니터링 하는 것이 중요한데, 특히, 운전자의 심박과 호흡 등 생체 정보를 실시간으로 획득하는 것이 중요한 이슈 중에 하나이다.In this technology related to smart cars, understanding and communicating with drivers is becoming an important issue. In this flow, it is important to monitor the status of the driver in real time in the smart car. In particular, acquiring biometric information in real time, such as driver's heartbeat and respiration, is one of the important issues.

비접촉 생체신호 측정 연구는 국내외에서 활발히 진행되고 있다. 특히 그림과 같이 반사파를 이용한 도플러 레이다를 사용하여 호흡 및 심박을 측정하는 연구와 임펄스를 이용하여 호흡신호를 찾는 연구들이 활발히 진행되어 왔다.Non-contact bio-signal measurement research has been actively conducted at home and abroad. Especially, as shown in the figure, researches for measuring respiration and heart rate by using Doppler radar using reflected waves and studies for finding respiration signals using impulses have been actively conducted.

도플러 레이다를 사용하는 연구는 연속파(Continuous Wave, CW)를 인체를 향해 방사하고 인체에 맞고 돌아온 신호가 호흡과 심박에 의해 도플러 쉬프트를 보이는 현상을 이용하여 생체신호를 측정하는 방식에 해당한다.A study using Doppler radar is a method of measuring a living body signal by using a phenomenon in which a continuous wave (CW) is radiated toward the human body and a signal returned to the human body shows Doppler shift due to breathing and heartbeat.

연속파를 사용하여 호흡과 심박에 따른 흉곽의 움직임을 찾아내어 생체신호를 측정할 수 있는데, 기존의 도플러 레이다를 이용한 생체신호를 판별하기 위한 장치는 신호 대 잡음비(SNR)가 너무 낮아 자동차 환경에서 생체신호를 판별하기 힘든 문제가 있다. 또한, 선행 연구를 통해 보고된 도플러 레이다 움직이지 않은 사람의 경우 제한적으로 생체신호의 획득만이 가능하다. 또한, 차량이 금속으로 이루어져 있어 연속파를 사용하는 경우 차체에 신호가 맞고 돌아오는 멀티패스 신호가 매우 심각한 상황이다. 따라서 도플러 레이다 방식의 비접촉 생체신호 측정 장치는 차량에서는 사용하기에 무리가 있다. The continuous wave is used to detect the movement of the chest along the breathing and heartbeat to measure the biological signal. The apparatus for discriminating the biological signal using the conventional Doppler radar has a too low signal-to-noise ratio (SNR) There is a problem that the signal can not be discriminated. In addition, only the acquisition of bio-signals is possible in the case of a person who has not moved the Doppler radar reported in the previous study. In addition, when a vehicle is made of metal and a continuous wave is used, a multipath signal that a signal is returned to the vehicle body is very serious. Therefore, the non-contact bio-signal measuring apparatus of the Doppler radar system is unusable for use in a vehicle.

뿐만 아니라, 도플러 레이다 방식의 경우 연속파를 사용하기 때문에 여러 물체가 있을 시, 수신된 신호가 어떠한 물체를 맞고 돌아온 것인지 구분하기가 어려워 2명 이상의 생체신호를 동시에 감지하기 힘들다는 단점이 있어 동승자가 있는 경우 구별이 어렵다.In addition, since the Doppler radar system uses a continuous wave, it is difficult to distinguish between an object and a received signal when a plurality of objects are present. Therefore, it is difficult to simultaneously detect two or more living body signals. The distinction is difficult.

특히, 생체신호들 중에서도 심박의 경우에는, 흉곽의 변위가 너무 미약해서 읽어 들이기가 거의 불가능한 문제가 있고, 호흡 신호의 경우 제한적으로 획득될 수 밖에 없다.Particularly, in the case of heartbeats among the biological signals, there is a problem that the displacement of the rib cage is so weak that it is almost impossible to read, and in the case of respiration signals,

또 다른 방식의 비접촉 생체신호 측정 방법 연구는 임펄스를 이용하여 생체신호를 측정하는 것이다.Another non-contact bio-signal measurement method is to measure a bio-signal using an impulse.

임펄스는 ns 이하의 아주 짧은 시간 동안에만 신호가 존재하고 나머지 대부분 시간 동안은 신호가 존재하지 않는 특성을 가지고 있다. 이러한 특성으로 인해, 2명 이상의 사람이 있더라도 각각을 맞고 돌아오는 신호를 시간 축 상에서 쉽게 분리해 낼 수 있고 따라서 연속파를 이용하는 도플러 레이더와는 다르게 여러 사람의 생체신호도 동시에 감지해 낼 수 있다. 그럼에도 불구하고, 임펄스를 이용하는 기술은 노이즈 폴딩 효과로 인해 신호 대 잡음비가 매우 낮다. 임펄스를 이용하는 기술의 경우, 직접 샘플링 방식 보다 무려 30dB 이상의 신호 대 잡음비 감소를 보이고 있어, 미세한 변화를 읽어 내야 하는 생체신호 측정 방식으로는 사용이 불가능한 실정이다.The impulse has a characteristic that the signal exists only for a very short time of less than ns and there is no signal for the rest of the time. Because of this characteristic, even if there are two or more persons, it is possible to easily separate the returning signals on the time axis, and therefore, it is possible to simultaneously detect the vital signals of various persons unlike the Doppler radar using continuous waves. Nonetheless, the technique using impulses has a very low signal-to-noise ratio due to the noise folding effect. In the case of the technique using the impulse, the signal-to-noise ratio is reduced by more than 30 dB compared with the direct sampling method. Therefore, it is impossible to use the biological signal measurement method in which a minute change must be read.

한국등록특허 제10-1546846호(발명의 명칭: 생체신호 측정 장치 및 그를 포함하는 사용자 모니터링 시스템)Korean Patent No. 10-1546846 (entitled " bio-signal measurement device and user monitoring system including the same " 한국공개특허 제2011-0036175호(발명의 명칭: 멀티밴드를 이용한 잡음 제거 장치 및 방법)Korean Unexamined Patent Publication No. 2011-0036175 (entitled " Multi-band noise canceling apparatus and method)

일실시예에 따르면, 신체를 투과하는 무선 임펄스 신호를 사용하여 생체신호, 예를 들면 심박과 호흡을 비접촉 방식으로 측정하는 것을 목적으로 한다.According to one embodiment, an object of the present invention is to measure a living body signal, for example, heartbeat and respiration in a non-contact manner using a radio impulse signal transmitted through the body.

일실시예에 따르면, 생체신호를 측정하는데 있어 낮은 신호 대 잡음비의 문제를 개선하는 것을 목적으로 한다.According to one embodiment, an object of the present invention is to improve the problem of low signal-to-noise ratio in the measurement of biological signals.

일실시예에 따르면, 무선 임펄스 신호를 이용함으로써 동승객으로부터 수집되는 생체신호에 의한 혼선을 줄이는 것을 목적으로 한다.According to one embodiment, the use of a radio impulse signal is intended to reduce crosstalk by bio-signals collected from the passenger.

일실시예에 따른 생체신호 측정 장치는 제1 무선 임펄스 신호를 송신하는 송신부, 상기 송신된 제1 무선 임펄스 신호에 상응하고, 상기 제1 무선 임펄스 신호가 신체를 투과함에 따라 상기 신체의 특성이 반영되는 제2 무선 임펄스 신호를 수신하는 수신부. 및 상기 수신된 제2 무선 임펄스 신호에 기초하여 생체신호를 측정하는 신호 처리부를 포함하고, 상기 수신부는, 상기 수신된 제2 무선 임펄스 신호 중에서, 피크 검출을 위한 M개의 임펄스 신호를 선별하고, 상기 선별된 임펄스 신호에 대한 피크를 검출하며, 상기 검출된 피크를 이용해서 상기 생체신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.The apparatus for measuring bio-signals according to an exemplary embodiment of the present invention includes a transmitter for transmitting a first radio impulse signal, a characteristic corresponding to the transmitted first radio impulse signal, the characteristic of the body being reflected as the first radio impulse signal is transmitted through the body Receiving a second wireless impulse signal. And a signal processing unit for measuring a biological signal based on the received second radio impulse signal, wherein the receiving unit selects M impulse signals for peak detection from among the received second radio impulse signals, A peak for a selected impulse signal is detected, and the bio-signal is generated using the detected peak.

일실시예에 따른 상기 피크 검출을 위한 M은 신호대 잡음비를 고려하여 미리 지정된 실험치에 의해서 산출될 수 있다.The M for peak detection according to an exemplary embodiment may be calculated by a predetermined experiment value in consideration of a signal-to-noise ratio.

일실시예에 따른 상기 신호 처리부는, 상기 선별된 임펄스에 대한 포락선을 검출하고, 상기 검출된 포락선에 대한 피크를 검출할 수 있다.The signal processing unit according to an exemplary embodiment may detect an envelope for the selected impulse and detect a peak for the detected envelope.

일실시예에 따른 상기 수신부는, 다른 무선 임펄스 신호가 발생하기 전의 데드타임(dead time) 구간에서, 상기 제2 무선 임펄스 신호를 확장하는 것을 특징으로 하는 무선 임펄스 신호를 이용할 수 있다.The receiver may use the wireless impulse signal to extend the second wireless impulse signal in a dead time interval before another wireless impulse signal is generated.

일실시예에 따른 상기 수신부는 상기 수신된 제2 무선 임펄스 신호를 증폭하는 증폭기, 상기 증폭된 제2 무선 임펄스 신호를 샘플링하는 샘플러, 및 상기 샘플링된 제2 무선 임펄스 신호를 상기 데드타임 구간에서 시간축으로 확장하는 익스텐션 처리부, 및 상기 확장된 제2 무선 임펄스 신호를 디지털 변환하는 디지털 변환기를 포함한다.The receiver according to an exemplary embodiment may further include an amplifier for amplifying the received second wireless impulse signal, a sampler for sampling the amplified second wireless impulse signal, and a controller for receiving the sampled second wireless impulse signal at a time axis And a digital converter for digitally converting the extended second wireless impulse signal.

일실시예에 따른 상기 데드타임은 시간축 상에서 현재 임펄스가 발생한 이후에 연이은 다음 임펄스가 발생하기 전까지의 구간인 것을 특징으로 한다.The dead time according to an exemplary embodiment is a period after a current impulse occurs on a time axis until a subsequent impulse occurs.

일실시예에 따른 상기 신호 처리부는, 상기 수신된 제2 무선 임펄스 신호에 기초하여 운전자에 대한 심박신호 및 호흡신호 중에서 적어도 하나를 연산하여 상기 생체신호를 측정한다.The signal processing unit according to an embodiment calculates at least one of a heartbeat signal and a breathing signal for the driver based on the received second wireless impulse signal to measure the bio-signal.

일실시예에 따른 프로세서는, 수신된 무선 임펄스 신호를 고속 샘플링하는 샘플링부, 상기 고속 샘플링된 무선 임펄스 신호에 대해, 다른 무선 임펄스 신호가 발생하기 전까지의 데드타임(dead time) 구간에서 디지털 확장하는 시간 확장 처리부, 및 상기 확장된 디지털 코드에 대해 저속 양자화하는 양자화부를 포함한다.The processor includes a sampling unit for sampling a received radio impulse signal at a high speed, a digital demodulator for digitally expanding the fast sampled radio impulse signal in a dead time interval before another radio impulse signal is generated, And a quantization unit for performing low-speed quantization on the extended digital code.

일실시예에 따른 프로세서는, 수신된 무선 임펄스 신호를 증폭하는 증폭기를 더 포함하고, 상기 샘플링부는, 상기 증폭된 무선 임펄스 신호를 고속 샘플링한다.The processor according to an embodiment further includes an amplifier for amplifying a received radio impulse signal, and the sampling unit samples the amplified radio impulse signal at a high speed.

일실시예에 따른 프로세서는, 상기 데드타임은 시간축 상에서 현재 임펄스가 발생한 이후에 연이은 다음 임펄스가 발생하기 전까지의 구간인 것을 특징으로 한다.The processor according to an embodiment is characterized in that the dead time is a period after a current impulse occurs on a time axis until a subsequent impulse occurs.

일실시예에 따른 생체신호 측정 장치의 동작 방법은 제1 무선 임펄스 신호를 송신하는 단계, 상기 송신된 제1 무선 임펄스 신호에 상응하고, 상기 제1 무선 임펄스 신호가 신체를 투과함에 따라 상기 신체의 특성이 반영되는 제2 무선 임펄스 신호를 수신하는 단계, 및 상기 수신된 제2 무선 임펄스 신호에 기초하여 생체신호를 측정하는 단계를 포함한다. A method of operating a bio-signal measurement apparatus according to an embodiment includes transmitting a first radio impulse signal, transmitting a first radio impulse signal corresponding to the transmitted first radio impulse signal, Receiving a second wireless impulse signal that reflects the characteristics of the first wireless impulse signal, and measuring the biometric signal based on the received second wireless impulse signal.

일실시예에 따른 수신하는 단계는, 다른 무선 임펄스 신호가 발생하기 전의 데드타임(dead time) 구간에서, 상기 제2 무선 임펄스 신호를 확장하는 단계를 포함한다.The receiving according to one embodiment includes extending the second wireless impulse signal in a dead time interval before another wireless impulse signal is generated.

일실시예에 따른 상기 수신하는 단계는, 상기 수신된 제2 무선 임펄스 신호를 증폭하는 단계, 상기 증폭된 제2 무선 임펄스 신호를 샘플링하는 단계, 상기 샘플링된 제2 무선 임펄스 신호를 상기 데드타임 구간에서 시간축으로 확장하는 단계, 및 상기 확장된 제2 무선 임펄스 신호를 디지털 변환하는 단계를 포함한다.The receiving according to one embodiment further comprises amplifying the received second radio impulse signal, sampling the amplified second radio impulse signal, and transmitting the sampled second radio impulse signal to the dead- To a time base, and digitally converting the extended second radio impulse signal.

일실시예에 따른 상기 생체신호를 측정하는 단계는, 상기 수신된 제2 무선 임펄스 신호에 기초하여 운전자에 대한 심박신호 및 호흡신호 중에서 적어도 하나를 연산하여 상기 생체신호를 측정하는 단계를 포함한다.The step of measuring the bio-signal may include measuring at least one of a heartbeat signal and a respiration signal for the driver based on the received second wireless impulse signal to measure the bio-signal.

본 발명에 따르면, 신체를 투과하는 무선 임펄스 신호를 사용하여 생체신호, 예를 들면 심박과 호흡을 비접촉 방식으로 측정할 수 있다.According to the present invention, a biological signal such as heartbeat and respiration can be measured in a non-contact manner by using a wireless impulse signal transmitted through the body.

본 발명에 따르면, 생체신호를 측정하는데 있어 낮은 신호 대 잡음비의 문제를 개선할 수 있다.According to the present invention, it is possible to improve the problem of low signal-to-noise ratio in the measurement of biological signals.

본 발명에 따르면, 무선 임펄스 신호를 이용함으로써 동승객으로부터 수집되는 생체신호에 의한 혼선을 줄일 수 있다.According to the present invention, by using the radio impulse signal, it is possible to reduce the crosstalk caused by the bio-signals collected from the passenger.

본 발명에 따르면, 운전자의 호흡이나 심박의 변화를 실시간으로 모니터링 할 수 있다.According to the present invention, it is possible to monitor, in real time, a change in respiration or heart rate of the driver.

본 발명에 따르면, 운전자가 졸음운전이나 음주 운전 등의 여부를 파악하기 용이하며 운전자 건강에 중요한 변화가 생겼을 때 자율 주행 기법과 연동하여 빠르게 병원으로 운송할 수 있다.According to the present invention, it is easy to grasp whether a driver is sleeping or drunk driving, and when an important change occurs in driver's health, it can be quickly transported to a hospital in conjunction with an autonomous driving technique.

본 발명에 따르면, 차량 내에서의 운전자뿐만 아니라 모든 탑승자의 생체신호를 확인 할 수 있는 센서로 확장이 가능하다.According to the present invention, it is possible to expand the sensor not only to the driver in the vehicle but also to a sensor capable of verifying the biological signals of all the passengers.

본 발명에 따르면, 추가적인 접촉 장치가 없기 때문에 차량내의 모든 탑승자의 생체신호를 확인하여 움직이는 차량 내에서도 간단한 응급 원격 진료까지 가능하다.According to the present invention, since there is no additional contact device, simple emergency telemedicine can be performed even in a moving vehicle by confirming the vital signs of all passengers in the vehicle.

본 발명에 따르면, 운전자의 생체신호를 탑승자가 확인을 하여 운전자의 졸음운전을 사전에 방지 할 수 있다.According to the present invention, it is possible for a passenger to confirm the vital sign of the driver to prevent the driver from drowsing in advance.

본 발명에 따르면, 차량 내 모든 탑승자의 생체신호를 감지함으로써 탑승자의 돌연사를 방지하고, 심장마비와 호흡곤란을 미리 확인 할 수 있다.According to the present invention, sudden death of passengers can be prevented by sensing the vital signs of all passengers in the vehicle, and heart attack and dyspnea can be confirmed in advance.

도 1은 일실시예에 따른 생체신호 측정 장치가 적용된 실시예를 설명하는 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 생체신호 측정 장치를 보다 구체적으로 설명하는 도면이다.
도 3a 내지 3c는 설정된 최적의 M(Mopt)을 고려하여 선별된 무선 임펄스 신호들의 피크를 추적하는 실시예를 설명하는 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 데드타임을 설명하는 도면이다.
도 5는 다른 일실시예에 따른 생체신호 측정 장치를 보다 구체적으로 설명하는 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 제안하는 임펄스 생성기의 회로도를 설명하는 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 수신기의 구체적인 회로도를 설명하는 도면이다.
도 8은 일실시예에 따른 수신측에서 샘플링 범위를 생성하기 위한 타이밍을 설명하는 도면이다.
도 9은 일실시예에 따른 샘플링 및 확장 블록의 구조를 설명하는 도면이다.
도 10는 일실시예에 따른 심박 및 호흡 측정 방법을 보다 구체적으로 설명하는 도면이다.
1 is a view for explaining an embodiment to which a bio-signal measuring apparatus according to an embodiment is applied.
2 is a view for explaining a biological signal measuring apparatus according to an embodiment in more detail.
3A to 3C are diagrams for explaining an embodiment for tracking peaks of selected radio impulse signals considering the set optimal M (M opt ).
4 is a view for explaining a dead time according to an embodiment.
5 is a view for explaining a biological signal measurement apparatus according to another embodiment in more detail.
6 is a diagram illustrating a circuit diagram of a proposed impulse generator according to an embodiment.
7 is a view for explaining a specific circuit diagram of a receiver according to an embodiment.
8 is a view for explaining timings for generating a sampling range on the receiving side according to an embodiment.
9 is a view for explaining a structure of a sampling and expansion block according to an embodiment.
10 is a view for explaining the heartbeat and respiration measuring method according to an embodiment in more detail.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.It is to be understood that the specific structural or functional descriptions of embodiments of the present invention disclosed herein are presented for the purpose of describing embodiments only in accordance with the concepts of the present invention, May be embodied in various forms and are not limited to the embodiments described herein.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Embodiments in accordance with the concepts of the present invention are capable of various modifications and may take various forms, so that the embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. However, it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the specific disclosure forms, but includes changes, equivalents, or alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first, second, or the like may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms may be named for the purpose of distinguishing one element from another, for example without departing from the scope of the right according to the concept of the present invention, the first element being referred to as the second element, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Expressions that describe the relationship between components, for example, "between" and "immediately" or "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ", or" having ", and the like, are used to specify one or more of the features, numbers, steps, operations, elements, But do not preclude the presence or addition of steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 일실시예에 따른 생체신호 측정 장치가 적용된 실시예(100)를 설명하는 도면이다.1 is a view for explaining an embodiment 100 to which a bio-signal measuring apparatus according to an embodiment is applied.

실시예(100)에 따르면, 스마트카에서는 무선 임펄스 신호를 송출하고 이를 흉곽에 투과 시켜서 수신한 신호를 이용하여 생체신호를 측정할 수 있다. 예를 들어, 무선 임펄스 신호는 핸들측에 위치하는 송신기(Tx, 110)로부터 운전자를 투과하여 운전자의 시트방향에 위치하는 수신기(Rx, 120)에 전달될 수 있다. 이때, 운전자의 심박 또는 호흡 등에 의해 송신된 무선 임펄스 신호의 형태가 변경될 수 있는데, 수신기(120)는 변경되는 무선 임펄스 신호를 수집하고 고속의 샘플링 및 양자화를 통해 운전자의 심박 또는 호흡 등의 생체신호를 측정할 수 있다.According to the embodiment (100), a smart car transmits a wireless impulse signal, transmits the impulse signal to the chest, and measures the bio-signal using the received signal. For example, the wireless impulse signal may be transmitted from a transmitter (Tx, 110) located on the handle side to a receiver (Rx, 120) located in the driver's seat direction. At this time, the type of the wireless impulse signal transmitted by the driver's heartbeat or respiration can be changed. The receiver 120 collects the changed wireless impulse signal and transmits the impulse signal to the living body such as the driver's heartbeat or respiration through high-speed sampling and quantization The signal can be measured.

일례로, 차량 핸들에 집적된 송신기(110)는 외부 클락(CLKin)을 받아 전압 조절 지연부(Voltage Controlled Delay line)를 이용하여 디지털 로직 방식으로 임펄스를 생성할 수 있다.For example, the transmitter 110 integrated in the vehicle handle may receive an external clock (CLK in ) and generate an impulse in a digital logic manner using a voltage controlled delay line.

송신기(110)에서 나온 임펄스는 인체를 투과하게 되면 생체신호의 변화를 감지할 수 있는데, 수신기(120)에서는 돌아오는 수신 임펄스를 큰 이득을 가지는 증폭기로 증폭시켜주고, 제안된 시간 확장(Time-extension) 방법을 이용하여 낮은 속도의 신호로 변환된 후 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital Converter, ADC)를 이용하여 디지털 코드로 변환할 수 있다. 실시예(100)에 따르면, 무선 임펄스 신호를 디지털화(Digitization)하여 높은 신호 대 잡음비와 샘플링 속도를 가져 호흡과 심박을 효과적으로 검출할 수 있다.The impulse from the transmitter 110 can be detected by the human body when the impulse is transmitted through the human body. The receiver 120 amplifies the returning impulse to an amplifier having a large gain. The proposed time- extension) method, and then converted into a digital code using an analog to digital converter (ADC). According to the embodiment (100), the wireless impulse signal is digitized to have a high signal-to-noise ratio and a sampling rate, so that breathing and heartbeat can be effectively detected.

일반적으로, 심박에 따라 심장의 체적이 변화하고 이에 따라 흉곽의 두께도 미세하게 변한다. 반사파는 흉곽을 맞고 돌아오기 때문에 미세한 흉곽 두께의 변화(mr)을 통해 심박을 유추 하지만, 투과파는 심장을 직접 통과하기 때문에 흉곽에 비해 상대적으로 변화가 큰 심장의 움직임(me-mc)을 통해 심박을 판단할 수 있다.Generally, the volume of the heart changes with heartbeat, and thus the thickness of the thorax changes finely. Since the reflected wave comes back from the chest, it changes the heartbeat through the change in the thickness of the chest wall (mr). However, since the penetrating wave passes directly through the heart, the cardiac motion (me-mc) Can be determined.

또한, 실시예(100)에 따르면, 심박, 호흡 등의 생체 정보를 무선 임펄스 신호를 흉곽을 투과 시켜서 나온 신호를 이용하여 생체신호를 측정함으로써, 기존의 연속파(Continuous Wave)를 사용하는 도플러 레이다 방식의 신호 측정 장치에서의 문제점인 낮은 신호 대 잡음비와 동승객의 생체신호와의 혼선 및 다중 경로 잡음 등의 문제점을 개선할 수 있다.According to the embodiment (100), the living body information such as heartbeat and respiration can be measured by using a signal obtained by transmitting a radio impulse signal through a chest wall, and a Doppler radar system using a conventional continuous wave Problems such as a low signal-to-noise ratio which is a problem in the signal measuring device of the present invention, cross talk between the passenger's bio-signal and multi-path noise can be solved.

송출된 무선 임펄스 신호가 인체를 투과하고 돌아오는 동안 무선 임펄스 신호에 많은 감쇄가 일어나므로 수신기(120)에는 고속의 아주 낮은 파워를 가지는 형태의 임펄스가 수신된다. 수신기(120)는 수신 신호에 가해지는 잡음의 영향을 최소화 하여 생체신호를 획득하기 위해 수신 신호를 충분한 이득을 가지는 증폭기로 증폭해준 후 정확한 샘플링을 수행할 수 있다.Since the transmitted impulse signal is transmitted through the human body and the impulse signal is greatly attenuated while the impulse signal is transmitted to the human body, the receiver 120 receives the impulse of high speed and very low power. The receiver 120 may amplify the received signal by an amplifier having a sufficient gain and perform accurate sampling in order to minimize the influence of noise applied to the received signal to obtain a biological signal.

이후 저전력 낮은 속도를 갖는 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital Converter, ADC)를 활용하여 디지털 신호로 변환하기 때문에, 이런 방식을 사용하면 높은 신호 대 잡음비를 유지하며 고속의 무선 임펄스 신호를 효과적으로 디지털 신호로 변환할 수 있다.Since this is followed by conversion to a digital signal using an analog to digital converter (ADC) with low power and low speed, this method can be used to effectively convert a high-speed wireless impulse signal to a digital signal while maintaining a high signal- can do.

본 발명에서와 같이 투과파 형태의 무선 임펄스 신호를 이용하는 경우, 신체, 예를 들면 심장을 직접 투과한 파형을 이용하여 심박을 측정하기 때문에 운전자의 생체신호와 동승자의 생체신호 또는 다중경로(multi-path)에 의한 잡음의 영향을 받지 않는다. 즉, 본 발명은 투과파의 경우 송수신거리가 일정하기 때문에 측정 대상의 움직임으로 신호 대 잡음비 영향을 적게 받는다.In the case of using a radio impulse signal of a transmission wave form as in the present invention, since the heartbeat is measured using a waveform transmitted directly through the body, for example, a heart, a bio-signal of the driver and a biometric signal of a passenger or a multi- path). That is, since the transmission and reception distances are constant in the case of transmission waves, the present invention is less affected by the signal-to-noise ratio due to the motion of the measurement object.

결국, 본 발명을 이용하면 기존의 연속파를 사용하는 도플러 레이다 방식의 신호 측정 장치에서의 문제점인 낮은 신호 대 잡음비 문제와 동승객의 생체신호와의 혼선 문제, 및 다중 경로 잡음 문제 등을 획기적으로 개선할 수 있다.As a result, the present invention greatly improves the problem of low signal-to-noise ratio, a problem of confusion between a passenger's bio-signal and a multi-path noise problem, which is a problem in a Doppler radar type signal measuring apparatus using a conventional continuous wave can do.

도 2는 일실시예에 따른 생체신호 측정 장치(200)를 보다 구체적으로 설명하는 도면이다.2 is a view for explaining the biological signal measurement apparatus 200 according to an embodiment in more detail.

일실시예에 따른 생체신호 측정 장치(200)는 무선 임펄스 신호를 이용하되, 신호가 존재할 때 고속 샘플러를 사용하여 신호를 샘플링 한 후 데드타임에 이것을 느린 신호로 시간 확장(time-extension)함으로써, 수신 신호의 구분이 가능하면서도 높은 신호 대 잡음비를 통해 센싱 결과의 신뢰도를 높일 수 있다.The biological signal measurement apparatus 200 according to an embodiment uses a wireless impulse signal, samples a signal using a high-speed sampler when a signal exists, and time-expands the signal with a slow signal at a dead time, It is possible to distinguish the received signal and increase the reliability of the sensing result through a high signal-to-noise ratio.

이를 위해, 일실시예에 따른 생체신호 측정 장치(200)는 송신부(210), 수신부(220), 샘플러(221), 익스텐션 처리부(222), 타이밍블록(223), 및 신호 처리부(230)를 포함할 수 있다.To this end, the biological signal measurement apparatus 200 according to an embodiment includes a transmitter 210, a receiver 220, a sampler 221, an extension processor 222, a timing block 223, and a signal processor 230 .

일실시예에 따른 송신부(210)는 제1 무선 임펄스 신호를 송신할 수 있다.The transmitter 210 according to an exemplary embodiment may transmit a first wireless impulse signal.

본 명세서에서 사용되는 제1 무선 임펄스 신호는 신체를 통과하기 전 송신기에서 송출된 신호로 해석될 수 있고, 제2 무선 임펄스 신호는 상기 제1 무선 임펄스 신호가 신체를 통과한 후 신체의 특성에 따라서 변형된 형태의 신호로 해석될 수 있다.The first wireless impulse signal used herein can be interpreted as a signal transmitted from the transmitter before passing through the body and the second wireless impulse signal can be interpreted according to the characteristics of the body after the first wireless impulse signal passes through the body It can be interpreted as a modified form of the signal.

제1 무선 임펄스 신호는 일정 주기로 송출되는 무선의 무선 임펄스 신호로서, 신호가 송출되는 짧은 구간에서 신호의 크기가 측정되고, 이후 다음 무선 임펄스 신호가 송출되기 전의 비교적 긴 구간에서는 신호의 크기가 측정되지 않는다. 이때, 신호의 크기가 측정된 후부터 다음 무선 임펄스 신호가 송출되기 전까지 신호의 크기가 측정되지 않는 구간을 데드타임(dead time) 구간으로 해석할 수 있다.The first radio impulse signal is a wireless radio impulse signal transmitted in a predetermined period. The signal is measured in a short interval in which a signal is transmitted. Then, in a relatively long interval before the next radio impulse signal is transmitted, Do not. At this time, a section in which the size of the signal is not measured until the next radio impulse signal is transmitted after the signal size is measured can be interpreted as a dead time section.

다음으로, 일실시예에 따른 수신부(220)는 송신된 제1 무선 임펄스 신호에 상응하고, 제1 무선 임펄스 신호가 신체를 투과함에 따라 신체의 특성이 반영되는 제2 무선 임펄스 신호를 수신할 수 있다.Next, the receiving unit 220 according to an exemplary embodiment may receive a second wireless impulse signal corresponding to the transmitted first wireless impulse signal, the second wireless impulse signal reflecting the characteristics of the body as the first wireless impulse signal is transmitted through the body have.

일실시예에 따른 신호 처리부(230)는 수신된 제2 무선 임펄스 신호에 기초하여 생체신호를 측정할 수 있다.The signal processing unit 230 according to an exemplary embodiment may measure the biological signal based on the received second wireless impulse signal.

보다 구체적으로, 신호 처리부(230)는 수신된 제2 무선 임펄스 신호 중에서, 피크 검출을 위한 M개의 임펄스 신호만을 선별하고, 선별된 임펄스 신호에 대한 피크를 검출하며, 검출된 피크를 이용해서 생체신호를 생성할 수 있다.More specifically, among the received second radio impulse signals, the signal processing unit 230 selects only M impulse signals for peak detection, detects peaks with respect to the selected impulse signals, Lt; / RTI >

신호 처리부(230)의 동작은 도 3a 내지 도 3c를 통해 보다 구체적으로 설명한다.The operation of the signal processing unit 230 will be described in more detail with reference to FIGS. 3A to 3C.

도 3a 내지 3c는 설정된 최적의 M(Mopt)을 고려하여 선별된 무선 임펄스 신호들의 피크를 추적하는 실시예를 설명하는 도면이다.3A to 3C are diagrams for explaining an embodiment for tracking peaks of selected radio impulse signals considering the set optimal M (M opt ).

먼저, 도 3a를 살펴보면, 송신된 제1 무선 임펄스 신호는 신체를 투과함에 따라 심박이나 호흡 등의 신체의 특성이 반영된 제2 무선 임펄스 신호로 변형될 수 있다. 이때, 제2 무선 임펄스 신호는 도면부호 310과 같이 서로 다른 피크값(311)을 갖는 사인함수(310, sinusoidal function)의 형태로 표현된다. 사인함수(310, sinusoidal function)는 아래 [수학식 1]과 같이 표현될 수 있다.3A, the transmitted first radio impulse signal may be transformed into a second radio impulse signal that reflects body characteristics such as heartbeat and respiration as it passes through the body. At this time, the second wireless impulse signal is expressed in the form of a sinusoidal function 310 having a different peak value 311 as indicated by reference numeral 310. The sinusoidal function 310 can be expressed as Equation (1) below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[수학식 1]에서 w는 각속도, t는 시간, n(t)는 화이트 가우시안 형태의 노이즈로 해석될 수 있다.In Equation (1), w is the angular velocity, t is the time, and n (t) can be interpreted as white Gaussian noise.

사인함수(310)는 복수개의 임펄스 신호들로 구성된 제2 무선 임펄스 신호들을 포함할 수 있다.The sine function 310 may comprise second wireless impulse signals comprised of a plurality of impulse signals.

만약, [수학식 2]와 같은 t에서 제2 무선 임펄스 신호가 존재한다면, 제2 무선 임펄스 신호들의 피크값은 [수학식 3]과 같이 표현될 수 있다.If a second wireless impulse signal exists at t, as in Equation (2), the peak value of the second wireless impulse signals can be expressed as Equation (3).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00002
Figure pat00002

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure pat00003
Figure pat00003

본 발명에 따른 신호 처리부(230)는 제2 무선 임펄스 신호들에 대한 피크를 검출하고, 검출된 피크를 추적하여 생체신호(320)를 생성할 수 있다.The signal processing unit 230 according to the present invention can detect peaks for the second wireless impulse signals and track the detected peaks to generate the bio-signals 320. [

신호 처리부(230)는 제2 무선 임펄스 신호들 중에서 M 개의 임펄스 신호를 평균(average)할 수 있다. 예를 들어, 신호 처리부(230)는 제2 무선 임펄스 신호들에 포함된 모든 임펄스 신호들의 피크를 추적하는 것이 아니고, M개의 임펄스 신호를 선별하여 피크를 추적할 수 있다. 즉, 신호 처리부(230)는 M에 기초하여 몇 개의 펄스를 평균(average)해서 신호를 측정하느냐를 결정할 수 있다.The signal processing unit 230 may average M impulse signals among the second wireless impulse signals. For example, the signal processing unit 230 may track the peaks by selecting M impulse signals rather than tracking the peaks of all the impulse signals included in the second radio impulse signals. That is, the signal processing unit 230 may average several pulses based on M to determine whether to measure the signal.

따라서, 최적의 M(Mopt)은 기준 이상의 신호대 잡음비를 만족할 때의 M을 나타내는 것으로 해석될 수 있다.Therefore, the optimal M (M opt ) can be interpreted as representing M when the signal-to-noise ratio above the reference is satisfied.

생체신호(320)를 포함하여, 최적의 M이 적용되기 전의 생체신호는 [수학식 4]와 같이 표현될 수 있다.The bio-signal including the bio-signal 320 and before the optimal M is applied can be expressed as in Equation (4).

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure pat00004
Figure pat00004

[수학식 4]에서 M은 제2 무선 임펄스 신호에서 평균(average)을 위해 추출되는 임펄스 신호의 개수, w, wprf는 각속도, k는 1, 2, 3, ...와 같은 자연수로 해석될 수 있다.In Equation (4), M is the number of impulse signals extracted for the average in the second wireless impulse signal, w and w prf are angular velocities, and k is a natural number such as 1, 2, 3, .

다만, 제2 무선 임펄스 신호들이 심박에 비해 많은 수가 존재하는 경우, 제2 무선 임펄스 신호에 존재하는 노이즈 성분들로 인해 [수학식 4]의 생체신호 역시 잡음이 발생하여 왜곡될 가능성이 높다.However, if there are a large number of second wireless impulse signals compared to the heartbeat, the noise signals in the second wireless impulse signal may also cause noise in the bio-signals of Equation (4) to be distorted.

따라서, 본 발명에 따른 신호 처리부(230)는 제2 무선 임펄스 신호들 중에서 M개의 제2 무선 임펄스 신호들 만을 선별하고, 선별된 제2 무선 임펄스 신호들의 피크를 추적하여 생체신호를 생성할 수 있다. 이를 위해, 신호 처리부(230)는 Mopt 개수로 제2 무선 임펄스 신호들을 선별할 수 있다.Accordingly, the signal processing unit 230 according to the present invention can select only M second radio impulse signals from among the second radio impulse signals and generate a biomedical signal by tracking the peaks of the selected second radio impulse signals . For this, the signal processing unit 230 may select the second radio impulse signals by the number of M opt .

너무 작거나 큰 M는 생체신호의 왜곡이 심해져서 적절한 Mopt의 설정이 중요하다.Too small or too large M will distort the biosignal, so setting the appropriate M opt is important.

도 3b를 살펴보면, 4Mopt 개수로 선별된 제2 무선 임펄스 신호들(330)과, 제2 무선 임펄스 신호들(330)의 피크값(331)을 추적하여 생성된 생체신호(340)를 나타낸다.Referring to Figure 3b, 4M opt And a biometric signal 340 generated by tracking the second radio impulse signals 330 selected by the number and the peak value 331 of the second radio impulse signals 330. [

도 3b에서 보는 바와 같이, 4Mopt의 개수를 적용하여 생체신호(340)를 생성하면, 생체신호가 왜곡된 상태로 표현될 수 있다.As shown in FIG. 3B, when the number of 4M opts is applied to generate the living body signal 340, the living body signal can be expressed in a distorted state.

다음으로, 도 3c를 살펴보면, Mopt의 개수로 선별된 제2 무선 임펄스 신호들(350)과, 제2 무선 임펄스 신호들(350)의 피크값(351)을 추적하여 생성된 생체신호(360)를 나타낸다.3C, the second radio impulse signals 350 selected by the number of M opt and the peak value 351 of the second radio impulse signals 350 are traced to generate the bio-signals 360 ).

예를 들어, 신호 처리부(230)는 선별된 임펄스에 대한 포락선을 검출하고, 상기 검출된 포락선에 대한 피크를 검출하여 생체신호(360)를 생성할 수 있다.For example, the signal processing unit 230 may detect the envelope of the selected impulse and detect the peak of the detected envelope to generate the bio-signal 360.

Mopt는 실험치에 의해서 설정될 수 있으며, 생체신호(360)의 왜곡없이 신호대 잡음비가 개선되며, [수학식 5]와 같이 표현될 수 있다.M opt can be set by an experimental value, and the signal-to-noise ratio is improved without distortion of the bio-signal 360, and can be expressed as [Equation 5].

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure pat00005
Figure pat00005

[수학식 5]에서 Mopt는 제2 무선 임펄스 신호에서 평균(average)을 위해 추출되는 임펄스 신호의 개수, w, wprf는 각속도, k는 1, 2, 3, ...와 같은 자연수로 해석될 수 있다.In Equation (5), M opt is the number of impulse signals extracted for the average in the second wireless impulse signal, w and w prf are angular velocities, and k is a natural number such as 1, 2, 3, Can be interpreted.

다시 도 2를 참고하면, 일실시예에 따른 수신부(220)는 다른 무선 임펄스 신호가 발생하기 전의 데드타임 구간에서, 제2 무선 임펄스 신호를 확장함으로써 신호 처리부(230)에서의 연산 효율이나 신호 대 잡음비를 높일 수 있다.Referring to FIG. 2 again, the receiving unit 220 according to an exemplary embodiment may expand the second wireless impulse signal in a dead time interval before another wireless impulse signal is generated, thereby improving the computation efficiency in the signal processing unit 230, The noise ratio can be increased.

일실시예에 따른 신호 처리부(230)는 수신된 제2 무선 임펄스 신호에 대해 기저장된 생체신호 측정 알고리즘을 적용하여 측정 대상자에 대한 생체신호를 측정할 수 있다.The signal processor 230 according to an exemplary embodiment of the present invention can measure a bio-signal for a measurement subject by applying a pre-stored bio-signal measurement algorithm to the received second wireless impulse signal.

일례로, 신호 처리부(230)는 측정 대상자에 대한 심박신호나 호흡신호를 수집하고, 수집된 정보들을 이용함으로써, 측정 대상자에 대한 건강상태, 기분 등의 정보를 제공할 수 있다.For example, the signal processor 230 may collect heartbeat signals and respiration signals for a measurement subject, and use the collected information to provide information on the health status, mood, and the like to the measurement subject.

수신 신호에 가해지는 잡음의 영향을 최소화 하여 생체신호를 획득하기 위해서는 수신 신호를 충분한 이득을 갖는 증폭기로 증폭해준 후 정확한 샘플링을 수행해야 한다. 일실시예에 따른 샘플러(221)는 무선 임펄스 신호가 감지되는 구간에서 고속으로 정확한 샘플링을 수행할 수 있다. 또한, 샘플러(221)는 무선 임펄스 신호 주기 내에서 신호가 존재할 때 고속 샘플러를 사용하여 신호를 샘플링하고, 익스텐션 처리부(222)가 커패시터에 저장해 둔 후 데드타임에서 커패시터에 저장된 신호를 느린 신호로 시간 확장(time-extension)을 실시한다. 일실시예에 따른 익스텐션 처리부(222)는 샘플링된 제2 무선 임펄스 신호를 상기 데드타임 구간에서 시간축으로 확장할 수 있다.In order to minimize the influence of the noise on the received signal and acquire a living body signal, the received signal must be amplified by an amplifier having a sufficient gain and then accurately sampled. The sampler 221 according to an exemplary embodiment can perform accurate sampling at a high speed in a period in which a radio impulse signal is sensed. In addition, the sampler 221 samples a signal using a high-speed sampler when a signal is present in the wireless impulse signal period, and stores the signal stored in the capacitor in the capacitor at the dead time after the extension processor 222 stores the signal in the capacitor, Perform time-extension. The extension processor 222 according to an embodiment may extend the sampled second wireless impulse signal to a time axis in the dead time interval.

이렇게 되면 똑같은 정보를 가진 신호이지만 느린 신호로 변환될 수 있다.This is a signal with the same information, but can be converted to a slow signal.

이후 저전력 낮은 속도를 갖는 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital Converter, ADC)를 활용하여 디지털 신호로 변환할 수 있다.It can then be converted to a digital signal using an analog to digital converter (ADC) with low power and low speed.

이런 방식을 사용하면 높은 신호 대 잡음비를 유지하며 고속의 제2 무선 임펄스 신호를 효과적으로 디지털 신호로 변환할 수 있다.In this way, the high-speed second radio impulse signal can be efficiently converted into a digital signal while maintaining a high signal-to-noise ratio.

일실시예에 따른 타이밍블록(223)는 샘플링 및 시간 확장을 위한 타이밍을 제공하여 디지털 신호로의 변환 효율을 높일 수 있다.The timing block 223 according to an exemplary embodiment may provide timing for sampling and time extension to increase conversion efficiency to a digital signal.

일실시예에 따른 신호 처리부(230)는 수신된 제2 무선 임펄스 신호에 기초하여 운전자에 대한 심박신호 및 호흡신호 중에서 적어도 하나를 연산하여 생체신호를 측정할 수 있다.The signal processing unit 230 according to an exemplary embodiment may measure at least one of a heartbeat signal and a respiration signal for the driver based on the received second wireless impulse signal to measure a living body signal.

도 4는 일실시예에 따른 데드타임을 설명하는 실시예(400)이다.4 is an embodiment 400 illustrating the dead time according to one embodiment.

도 4의 실시예에서 데드타임은 998ns에 해당한다. 즉, 데드타임은 시간축 상에서 현재 임펄스가 발생한 이후에 연이은 다음 임펄스가 발생하기 전까지 998ns에 해당하는 구간으로 해석될 수 있다.In the embodiment of FIG. 4, the dead time corresponds to 998 ns. That is, the dead time can be interpreted as a period corresponding to 998 ns after the current impulse occurs on the time axis until the next impulse occurs.

무선 임펄스 신호의 주기 내에서 펄스폭인 2ns에 대비하여 데드타임의 구간이 훨씬 길다. 즉, 무선 임펄스 신호는 짧은 시간 방사를 하고 나머지 시간은 신호가 없는 데드타임의 특징을 보이는데, 도 4에서의 무선 임펄스 신호는 주기(pulse repetition time) 내에서 짧은 시간(pulse width, 2ns) 동안 방사하고 나머지는 대부분 신호가 존재하지 않는다.The duration of the dead time is much longer than the pulse width of 2 ns within the period of the wireless impulse signal. That is, the wireless impulse signal is characterized by a short time radiation and the remaining time with no signal. The wireless impulse signal in FIG. 4 is emitted within a short pulse repetition time (pulse width, 2 ns) And the remainder mostly do not have a signal.

따라서 일실시예에 따른 생체신호 측정 장치는 신호가 존재하는 구간에서 고속 샘플러를 사용하여 신호를 샘플링 한 후 커패시터에 저장해 둔 후 데드타임에 이것을 느린 신호로 시간 확장(time-extension)을 실시할 수 있다. 이렇게 되면 똑같은 정보를 가진 신호이지만 느린 신호로 변환되고, 따라서 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있다.Therefore, in the bio-signal measuring apparatus according to the embodiment, a signal is sampled using a high-speed sampler in a period in which a signal exists, and then the sampled signal is stored in a capacitor, and time-extension can be performed with a slow signal at a dead time have. This allows signals with the same information to be converted to slower signals, thus improving the signal-to-noise ratio.

도 5는 다른 일실시예에 따른 생체신호 측정 장치(500)를 보다 구체적으로 설명하는 도면이다.5 is a diagram for explaining the biological signal measurement apparatus 500 according to another embodiment in more detail.

다른 일실시예에 따른 생체신호 측정 장치(500)는 샘플링부(510), 시간 확장 처리부(520), 및 양자화부(530)를 포함한다. 먼저, 일실시예에 따른 샘플링부(510)는 수신된 무선 임펄스 신호를 고속 샘플링할 수 있다.The biological signal measurement apparatus 500 according to another embodiment includes a sampling unit 510, a time extension processing unit 520, and a quantization unit 530. First, the sampling unit 510 according to an exemplary embodiment may sample the received wireless impulse signal at a high speed.

다음으로, 일실시예에 따른 시간 확장 처리부(520)는 고속 샘플링된 무선 임펄스 신호에 대해, 다른 무선 임펄스 신호가 발생하기 전까지의 데드타임(dead time) 구간에서 도면부호 550과 같이 디지털 확장할 수 있다.Next, the time extension processing unit 520 according to an exemplary embodiment may digitally extend the fast-sampled radio impulse signal as indicated by reference numeral 550 in a dead time period until another radio impulse signal is generated have.

일실시예에 따른 양자화부(530)는 확장된 디지털 코드에 대해 저속 양자화할 수 있다.The quantization unit 530 according to one embodiment can perform low-speed quantization on the extended digital code.

한편, 일실시예에 따른 생체신호 측정 장치(500)는 수신된 무선 임펄스 신호를 증폭하는 증폭기를 더 포함할 수 있다. 또한, 샘플링부(510)는 증폭된 무선 임펄스 신호를 고속 샘플링할 수 있다.Meanwhile, the biological signal measurement apparatus 500 according to an exemplary embodiment may further include an amplifier for amplifying the received wireless impulse signal. Also, the sampling unit 510 can sample the amplified radio impulse signal at a high speed.

도 6은 일실시예에 따른 제안하는 임펄스 생성기의 회로도(600)를 설명하는 도면이다.6 is a diagram illustrating a circuit diagram 600 of a proposed impulse generator in accordance with one embodiment.

일실시예에 따른 회로도(600)는 외부 클락(CLKin)을 받아 지연부(Delay line)와 PMOS, NMOS를 이용하여 출력단(TXout)의 전압을 VDD와 GND로 상승 또는 하강 하면서 임펄스를 생성할 수 있다. 한편, 인버터의 지연(TD)은 생성된 임펄스의 주파수와 대역폭을 결정하며, 조절 가능하게 설계될 수 있다.The circuit diagram 600 according to one embodiment receives an external clock CLK in and uses a delay line, PMOS, and NMOS to increase or decrease the voltage of the output terminal TX out to V DD and G ND , Lt; / RTI > On the other hand, the delay (T D ) of the inverter determines the frequency and bandwidth of the generated impulse and can be designed to be adjustable.

주파수와 대역폭은 실차 검증에서 파악된 분해능과 신호 대 잡음비 성능을 기준으로 설계될 수 있고, 송신기는 주파수와 대역폭이 차후 변경될 가능성을 염두에 두고 SPI(serial to parallel interface)를 사용하여 외부에서 조절이 가능하도록 설계될 수 있다.The frequency and bandwidth can be designed based on the resolution and signal-to-noise ratio performance found in real-vehicle verification, and the transmitter can be controlled from the outside using a serial to parallel interface (SPI) Can be designed.

도 7은 일실시예에 따른 수신기의 구체적인 회로도(700)를 설명하는 도면이다.7 is a diagram illustrating a specific circuit diagram 700 of a receiver according to one embodiment.

일실시예에 따른 수신기의 구체적인 회로도(700)를 살펴보면, 운전자의 인체를 투과한 무선 임펄스 신호는 차량 좌석에 집적된 임펄스 수신기를 통해 수신될 수 있다. 수신기에서 수신된 무선 임펄스 신호는 저잡음 증폭기(LNA)를 통해 증폭된다. 또한, 증폭된 신호는 샘플링 범위(Sampling Windowing) 경로와 고속 샘플링(High-speed Sampling) 경로를 통해 샘플링부와 시간확장 방식의 직접-샘플링부로 인가될 수 있다. 이때, 샘플링부는 수신된 임펄스의 대략적인 위치를 시간-디지털 변환기(Time-to-Digital Convertor, TDC)를 이용하여 판단하고, 시간-디지털 변화기의 출력을 토대로 디지털-시간 변환기(Digital-to-Time Convertor, DTC)를 이용하여 기준클럭(Clkref)을 샘플링 기준 클럭(Clkref_sampling)으로 변환할 수 있다.In a specific circuit diagram 700 of a receiver according to an embodiment, a radio impulse signal transmitted through a human body of a driver can be received through an impulse receiver integrated in a vehicle seat. The radio impulse signal received at the receiver is amplified through a low noise amplifier (LNA). In addition, the amplified signal can be applied to a sampling unit and a direct-sampling unit of a time extension scheme through a sampling windowing path and a high-speed sampling path. At this time, the sampling unit determines an approximate position of the received impulse using a time-to-digital converter (TDC), and outputs the digital-to-digital converter using Convertor, DTC) may convert the reference clock (Clk ref) by sampling the reference clock (Clk ref _sampling).

일실시예에 따른 시간확장 방식의 직접-샘플링부는 시간확장 방식을 이용하여 고속의 무선 임펄스 신호를 저속의 아날로그 디지털 변환기를 통해 복원할 수 있다. 이때, 샘플링/확장부는 샘플링부를 통해 생성된 샘플링 기준 클럭을 기준으로 동작할 수 있다. 디지털 신호처리부는 시간확장 방식의 직접-샘플링부를 통해 복원된 임펄스를 이용하여 운전자의 생체신호를 판별할 수 있다.The direct-sampling unit of the time extension scheme according to an embodiment can recover a high-speed radio impulse signal through a low-speed analog-to-digital converter using a time extension scheme. At this time, the sampling / extension unit may operate based on the sampling reference clock generated through the sampling unit. The digital signal processing unit can discriminate the driver's biological signal using the restored impulse through the time-extension direct-sampling unit.

일실시예에 따른 샘플링부는 고속 샘플링을 하기 위해 필요한 샘플링 시작점을 생성할 수 있다. 왜냐하면 무선 임펄스 신호는 언제 들어올지 모르기 때문에 무선 임펄스 신호가 들어오는 시점을 파악하여 샘플링을 시작해야 하기 때문이다. 이를 통해 임펄스가 존재하는 동안만 고속 샘플링이 가능하도록 한다. 한편, 저잡음 증폭기와 두 번째 증폭기에서 증폭된 신호는 포락선 생성기(Envelope Detector)를 통해 포락선 신호로 변화될 수 있다.The sampling unit according to an exemplary embodiment may generate a sampling start point necessary for fast sampling. Because the impulse signal is not known when it comes in, it is necessary to start sampling the impulse signal when it arrives. This allows high-speed sampling only while the impulse is present. On the other hand, the signals amplified by the low noise amplifier and the second amplifier can be converted into an envelope signal through an envelope detector.

도 8은 일실시예에 따른 수신측에서 샘플링 범위를 생성하기 위한 타이밍(800)을 설명하는 도면이다.8 is a diagram illustrating a timing 800 for generating a sampling range at the receiving end according to one embodiment.

도 8은 샘플링부의 신호 흐름을 나타낸 타이밍도로 해석될 수 있다. 포락선 생성기에 의해 변환된 포락선 신호를 아날로그 디지털 변환기로 디지털 신호로 변환 후 외부의 디지털 신호 처리부로 보내고, 디지털 신호 처리부에서는 도 8에서와 같이 포락선 정보를 기반으로 원하는 지점부터 샘플링을 시작할 수 있도록 샘플링 윈도우를 생성할 수 있다.Fig. 8 can be interpreted as a timing chart showing the signal flow of the sampling section. The envelope signal converted by the envelope generator is converted into a digital signal by an analog-to-digital converter and then sent to an external digital signal processor. In the digital signal processor, a sampling window Lt; / RTI >

본 발명에서는 생성된 샘플링 윈도우에 맞추어 시간 확장 처리부에서 샘플링을 시작할 수 있다. 시간 확장 처리부에서는 저속 디지털 변환기만으로 샘플링이 가능하다.In the present invention, sampling can be started in the time extension processing unit in accordance with the generated sampling window. In the time extension processing unit, sampling is possible only with a low-speed digital converter.

시간확장 샘플링 기술은 임펄스 통신의 특성 중, 데드타임을 활용하여 기존의 임펄스 통신보다 전력, 비용, 크기 측면에서 큰 이득을 가져올 수 있다.Time extension sampling technique can use the dead time among the characteristics of impulse communication to bring about a big gain in terms of power, cost and size compared to the conventional impulse communication.

무선 임펄스 신호는 매우 짧은 펄스폭을 가지며 긴 데드타임을 갖는데, 예를 들어 펄스 반복 주기가 1 us라고 할 때 신호는 2 ns 동안만 존재하고 나머지 998 ns 동안에는 존재하지 않는다. 이에 전체 신호의 99.8%에 이르는 데드타임 동안 신호를 늘려 저속의 신호로 변환해주면 저속 디지털 변환기로도 신호를 양자화 할 수 있다. 따라서, 고속 디지털 변환기를 사용하지 않고도 무선 임펄스 신호를 복원해 낼 수 있다.The wireless impulse signal has a very short pulse width and has a long dead time. For example, if the pulse repetition period is 1 us, the signal is present for 2 ns and does not exist for the remaining 998 ns. Therefore, if the signal is increased to 99.8% of the dead time and converted to a low-speed signal, the signal can be quantized by a low-speed digital converter. Therefore, the wireless impulse signal can be recovered without using a high-speed digital converter.

일례로, 4GHz의 무선 임펄스 신호가 수신되었다고 할 때, 이 신호를 400배 늘여주면 10MHz의 신호로 변환이 될 수 있다. 그러므로 8GS/s 이상이 아닌 20MS/s 이상의 디지털 변환기만으로도 수신된 무선 임펄스 신호를 충분히 복원해 낼 수 있게 되어 전력, 비용, 크기 측면에서 큰 이득을 얻게 된다. 또한, 큰 이득을 획득함에 따라 서브 샘플링 방식에 비해 40dB 높은 신호 대 잡음비를 얻을 수 있다.For example, if a 4 GHz wireless impulse signal is received, it can be converted to a 10 MHz signal by multiplying this signal by 400 times. Therefore, the received digital impulse signal can be sufficiently recovered by a digital converter of 20 MS / s or more, which is not more than 8 GS / s, so that a large gain in power, cost, and size can be obtained. Also, as the gain is increased, a signal-to-noise ratio of 40 dB higher than the sub-sampling method can be obtained.

도 9는 일실시예에 따른 샘플링 및 확장 블록의 구조를 설명하는 도면이다.9 is a diagram illustrating a structure of a sampling and expansion block according to an embodiment.

도 9의 실시예를 살펴보면, 샘플러 블록과 익스텐션 블록은 도면부호 910과 같이 N개의 샘플러, 확장 스위치, 둘 사이에 있는 캐패시터를 포함한다.Referring to FIG. 9, the sampler block and the extension block include N samplers, extension switches, and capacitors between the two, as indicated by reference numeral 910.

N개의 샘플러는 수신된 RF 입력을 빠른 속도로 샘플링하여 그 값을 캐패시터에 저장시켜 놓고, 익스텐션 스위치는 캐패시터에 저장된 값을 ns 단위로 늘려주는 역할을 수행한다.The N samplers sample the received RF input at a high speed and store the value in the capacitor, and the extension switch increases the value stored in the capacitor in units of ns.

실시예(900)에서는 경로 1(Path 1)부터 N(Path N)까지 순서대로 샘플링과 익스텐션을 수행하고, 샘플링 및 익스텐션 처리한 신호를 아날로그-디지털 변환기를 통해 디지털 코드로 변환할 수 있다.In the embodiment 900, sampling and extension are performed in order from the path 1 (Path 1) to N (Path N), and a signal obtained by sampling and extension processing can be converted into a digital code through an analog-to-digital converter.

또한, 이러한 원리로 빠른 무선 임펄스 신호를 느린 신호로 늘여주어 저속 아날로그 디지털 변환기를 사용하여 저전력, 초소형으로도 수신 무선 임펄스 신호를 정확하게 복원할 수 있다.In addition, a fast radio impulse signal is extended to a slow signal by this principle, so that a receiving radio impulse signal can be accurately restored even with a low power and a very small size by using a low speed analog digital converter.

즉, 샘플링된 무선 임펄스 신호들은 점차 증가하는 클럭 타이밍에 따라서 S1 내지 EN과 같이 시간축에서 확장될 수 있다.That is, the sampled wireless impulse signals can be extended on the time axis, such as S1 to EN, according to the gradually increasing clock timing.

도 10는 일실시예에 따른 심박 및 호흡 측정 방법을 보다 구체적으로 설명하는 도면이다.10 is a view for explaining the heartbeat and respiration measuring method according to an embodiment in more detail.

일실시예에 따른 심박 및 호흡 측정 방법은 제1 무선 임펄스 신호를 송신하고(단계 1010), 제1 무선 임펄스 신호에 상응하는 제2 무선 임펄스 신호를 수신한다(단계 1020). 이때, 심박 및 호흡 측정 방법은 수신된 신호에 대해 증폭할 수 있다.The heartbeat and respiration measurement method according to an embodiment transmits a first wireless impulse signal (step 1010) and receives a second wireless impulse signal corresponding to the first wireless impulse signal (step 1020). At this time, the heartbeat and respiration measurement method can be amplified for the received signal.

즉, 심박 및 호흡 측정 방법은 송신된 제1 무선 임펄스 신호에 상응하고, 제1 무선 임펄스 신호가 신체를 투과함에 따라 신체의 특성이 반영되는 제2 무선 임펄스 신호를 수신할 수 있다. 특히, 심박 및 호흡 측정 방법은 다른 무선 임펄스 신호가 발생하기 전의 데드타임(dead time) 구간에서, 제2 무선 임펄스 신호를 확장할 수 있다.That is, the heartbeat and respiration measurement method can receive a second wireless impulse signal corresponding to the transmitted first wireless impulse signal and reflecting the characteristics of the body as the first wireless impulse signal passes through the body. In particular, the heart rate and respiration measurement method can extend the second wireless impulse signal in a dead time interval before another wireless impulse signal is generated.

다음으로, 일실시예에 따른 심박 및 호흡 측정 방법은 수신된 제2 무선 임펄스 신호에 기초하여 생체신호를 측정할 수 있다(단계 1030). 일례로, 생체신호를 측정하는 단계에서는 수신된 제2 무선 임펄스 신호에 기초하여 운전자에 대한 심박신호 및 호흡신호 중에서 적어도 하나를 연산하여 생체신호를 측정할 수 있다.Next, the heartbeat and respiration measurement method according to an exemplary embodiment may measure a bio-signal based on the received second wireless impulse signal (step 1030). For example, in the step of measuring a bio-signal, at least one of a heartbeat signal and a respiration signal for the driver may be calculated based on the received second wireless impulse signal to measure a living body signal.

결국, 본 발명을 이용하는 경우 운전자의 호흡이나 심박의 변화를 실시간으로 모니터링 할 수 있고, 따라서 운전자가 졸음운전이나 음주 운전 등의 여부를 파악하기 용이하며 더 나아가 운전자 건강에 중요한 변화가 생겼을 때 자율 주행 기법과 연동하여 빠르게 병원으로 운송할 수 있다. 또한, 본 발명을 이용하면 차량 내에서의 운전자뿐만 아니라 모든 탑승자의 생체신호를 확인 할 수 있는 센서로 확장이 가능하고, 추가적인 접촉 장치가 없기 때문에 차량내의 모든 탑승자의 생체신호를 확인하여 움직이는 차량 내에서도 간단한 응급 원격 진료까지 가능하다. 또한, 본 발명을 이용하면, 운전자의 생체신호를 탑승자가 확인을 하여 운전자의 졸음운전을 사전에 방지 할 수 있다. 뿐만 아니라, 차량 내 모든 탑승자의 생체신호를 감지함으로써 탑승자의 돌연사를 방지하고, 심장마비와 호흡곤란을 미리 확인 할 수 있다.As a result, when the present invention is used, changes in respiration or heart rate of the driver can be monitored in real time, so that it is easy for the driver to grasp whether the driver is sleepy driving or drunk driving. Further, And can be quickly transported to the hospital. Further, the present invention can be extended to a sensor capable of verifying the vital signs of not only the driver but also all passengers in the vehicle, and since there is no additional contact device, the vital signs of all passengers in the vehicle are checked, Simple emergency telemedicine is possible. Further, by using the present invention, it is possible for the passenger to confirm the vital sign of the driver and to prevent the driver from drowsing in advance. In addition, by detecting the vital signs of all passengers in the vehicle, sudden death of the passenger can be prevented, and heart attack and dyspnea can be confirmed in advance.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA) , A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

200: 생체신호 측정 장치 210: 송신부
220: 수신부 221: 샘플러
222: 익스텐션 처리부 223: 타이밍블록
230: 신호 처리부
200: biological signal measurement device 210:
220: Receiver 221: Sampler
222: extension processor 223: timing block
230: Signal processor

Claims (13)

제1 무선 임펄스 신호를 송신하는 송신부;
상기 송신된 제1 무선 임펄스 신호에 상응하고, 상기 제1 무선 임펄스 신호가 신체를 투과함에 따라 상기 신체의 특성이 반영되는 제2 무선 임펄스 신호를 수신하는 수신부; 및
상기 수신된 제2 무선 임펄스 신호에 기초하여 생체신호를 측정하는 신호 처리부
를 포함하고,
상기 신호 처리부는,
상기 수신된 제2 무선 임펄스 신호 중에서, 피크 검출을 위한 M개의 임펄스 신호를 선별하고, 상기 선별된 임펄스 신호에 대한 피크를 검출하며, 상기 검출된 피크를 이용해서 상기 생체신호를 생성하는 생체신호 측정 장치.
A transmitter for transmitting a first radio impulse signal;
A receiver for receiving a second wireless impulse signal corresponding to the transmitted first wireless impulse signal, the second wireless impulse signal reflecting the characteristics of the body as the first wireless impulse signal is transmitted through the body; And
A signal processing unit for measuring a living body signal based on the received second radio impulse signal,
Lt; / RTI >
The signal processing unit,
A second radio impulse signal generator for generating a first radio impulse signal by selecting M impulse signals for peak detection from among the received second radio impulse signals and detecting a peak for the selected impulse signal, Device.
제1항에 있어서,
상기 피크 검출을 위한 M은 신호대 잡음비를 고려하여 미리 지정된 실험치에 의해서 산출되는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the M for peak detection is calculated by a predetermined experiment value in consideration of a signal-to-noise ratio.
제1항에 있어서,
상기 신호 처리부는,
상기 선별된 임펄스에 대한 포락선을 검출하고, 상기 검출된 포락선에 대한 피크를 검출하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정 장치.
The method according to claim 1,
The signal processing unit,
Detects an envelope for the selected impulse, and detects a peak for the detected envelope.
제1항에 있어서,
상기 수신부는, 다른 무선 임펄스 신호가 발생하기 전의 데드타임(dead time) 구간에서, 상기 제2 무선 임펄스 신호를 확장하는 것을 특징으로 하는 무선 임펄스 신호를 이용하는 생체신호 측정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the receiving unit extends the second radio impulse signal in a dead time interval before another radio impulse signal is generated.
제1항에 있어서,
상기 수신부는,
상기 수신된 제2 무선 임펄스 신호를 증폭하는 증폭기;
상기 증폭된 제2 무선 임펄스 신호를 샘플링하는 샘플러;
상기 샘플링된 제2 무선 임펄스 신호를 상기 데드타임 구간에서 시간축으로 확장하는 익스텐션 처리부; 및
상기 확장된 제2 무선 임펄스 신호를 디지털 변환하는 디지털 변환기
를 포함하는 무선 임펄스 신호를 이용하는 생체신호 측정 장치.
The method according to claim 1,
The receiver may further comprise:
An amplifier for amplifying the received second wireless impulse signal;
A sampler for sampling the amplified second wireless impulse signal;
An extension processor for expanding the sampled second wireless impulse signal to a time axis in the dead time interval; And
A digital converter for digitally converting the extended second radio impulse signal,
And a radio-frequency impulse signal.
제1항에 있어서,
상기 데드타임은 시간축 상에서 현재 임펄스가 발생한 이후에 연이은 다음 임펄스가 발생하기 전까지의 구간인 것을 특징으로 하는 무선 임펄스 신호를 이용하는 생체신호 측정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the dead time is a period after a current impulse occurs on a time axis until a subsequent impulse occurs.
제1항에 있어서,
상기 신호 처리부는,
상기 수신된 제2 무선 임펄스 신호에 기초하여 운전자에 대한 심박신호 및 호흡신호 중에서 적어도 하나를 연산하여 상기 생체신호를 측정하는 무선 임펄스 신호를 이용하는 생체신호 측정 장치.
The method according to claim 1,
The signal processing unit,
And a wireless impulse signal for calculating at least one of a heartbeat signal and a respiration signal for the driver based on the received second wireless impulse signal to measure the living body signal.
수신된 무선 임펄스 신호를 고속 샘플링하는 샘플링부;
상기 고속 샘플링된 무선 임펄스 신호에 대해, 다른 무선 임펄스 신호가 발생하기 전까지의 데드타임(dead time) 구간에서 디지털 확장하는 시간 확장 처리부; 및
상기 확장된 디지털 코드에 대해 저속 양자화하는 양자화부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세서.
A sampling unit for sampling the received wireless impulse signal at a high speed;
A time extension processor for digitally expanding the fast sampled radio impulse signal in a dead time interval until another radio impulse signal is generated; And
A quantization unit for performing low-speed quantization on the extended digital code,
≪ / RTI >
제8항에 있어서,
수신된 무선 임펄스 신호를 증폭하는 증폭기
를 더 포함하고,
상기 샘플링부는, 상기 증폭된 무선 임펄스 신호를 고속 샘플링하는 것을 특징으로 하는 프로세서.
9. The method of claim 8,
An amplifier that amplifies the received wireless impulse signal
Further comprising:
Wherein the sampling unit samples the amplified radio impulse signal at a high speed.
제8항에 있어서,
상기 데드타임은 시간축 상에서 현재 임펄스가 발생한 이후에 연이은 다음 임펄스가 발생하기 전까지의 구간인 것을 특징으로 하는 프로세서.
9. The method of claim 8,
Wherein the dead time is a period after a current impulse occurs on a time axis until a subsequent impulse occurs.
무선 임펄스 신호를 이용하는 생체신호 측정 장치의 동작 방법에 있어서,
제1 무선 임펄스 신호를 송신하는 단계;
상기 송신된 제1 무선 임펄스 신호에 상응하고, 상기 제1 무선 임펄스 신호가 신체를 투과함에 따라 상기 신체의 특성이 반영되는 제2 무선 임펄스 신호를 수신하는 단계; 및
상기 수신된 제2 무선 임펄스 신호에 기초하여 생체신호를 측정하는 단계
를 포함하고,
상기 수신하는 단계는, 다른 무선 임펄스 신호가 발생하기 전의 데드타임(dead time) 구간에서, 상기 제2 무선 임펄스 신호를 확장하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 임펄스 신호를 이용하는 생체신호 측정 장치의 동작 방법.
A method of operating a bio-signal measuring apparatus using a radio impulse signal,
Transmitting a first wireless impulse signal;
Receiving a second wireless impulse signal corresponding to the transmitted first wireless impulse signal, the second wireless impulse signal reflecting the characteristics of the body as the first wireless impulse signal is transmitted through the body; And
Measuring a biometric signal based on the received second wireless impulse signal
Lt; / RTI >
Wherein the receiving comprises: extending the second wireless impulse signal in a dead time interval before another wireless impulse signal is generated,
And outputting the impulse signal to the bio-signal measuring device.
제11항에 있어서,
상기 수신하는 단계는,
상기 수신된 제2 무선 임펄스 신호를 증폭하는 단계;
상기 증폭된 제2 무선 임펄스 신호를 샘플링하는 단계;
상기 샘플링된 제2 무선 임펄스 신호를 상기 데드타임 구간에서 시간축으로 확장하는 단계; 및
상기 확장된 제2 무선 임펄스 신호를 디지털 변환하는 단계
를 포함하는 무선 임펄스 신호를 이용하는 생체신호 측정 장치의 동작 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the receiving comprises:
Amplifying the received second wireless impulse signal;
Sampling the amplified second wireless impulse signal;
Expanding the sampled second wireless impulse signal to a time base in the dead time interval; And
Digitally converting the extended second wireless impulse signal
The method comprising the steps of: receiving a radio impulse signal;
제11항에 있어서,
상기 생체신호를 측정하는 단계는,
상기 수신된 제2 무선 임펄스 신호에 기초하여 운전자에 대한 심박신호 및 호흡신호 중에서 적어도 하나를 연산하여 상기 생체신호를 측정하는 단계
를 포함하는 무선 임펄스 신호를 이용하는 생체신호 측정 장치의 동작 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the step of measuring the bio-
Calculating at least one of a heartbeat signal and a respiration signal for the driver based on the received second wireless impulse signal to measure the living body signal
The method comprising the steps of: receiving a radio impulse signal;
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