KR20180081187A - 보행 위치 추적 장치 및 방법 - Google Patents

보행 위치 추적 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180081187A
KR20180081187A KR1020160181538A KR20160181538A KR20180081187A KR 20180081187 A KR20180081187 A KR 20180081187A KR 1020160181538 A KR1020160181538 A KR 1020160181538A KR 20160181538 A KR20160181538 A KR 20160181538A KR 20180081187 A KR20180081187 A KR 20180081187A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
foot
pedestrian
unit
measuring
height
Prior art date
Application number
KR1020160181538A
Other languages
English (en)
Inventor
산체스 구스타보 아드리안 루이스
이성호
이종성
Original Assignee
주식회사 스탠딩에그
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 스탠딩에그 filed Critical 주식회사 스탠딩에그
Priority to KR1020160181538A priority Critical patent/KR20180081187A/ko
Publication of KR20180081187A publication Critical patent/KR20180081187A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C22/00—Measuring distance traversed on the ground by vehicles, persons, animals or other moving solid bodies, e.g. using odometers, using pedometers
    • G01C22/006—Pedometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/02—Details
    • G01C9/06—Electric or photoelectric indication or reading means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/64—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Navigation (AREA)

Abstract

본 발명은 보행 위치 추적 장치에 관한 것으로서, 복수의 센서들로부터 수신한 센서 데이터를 이용하여 속도, 방향 또는 위치 중 적어도 하나 이상을 산출하는 보행 상태 산출부, 상기 수신한 센서 데이터를 이용하여 발의 속도가 0인 경우를 체크하는 속도 체크부, 보행자의 발의 기울기와 상기 발의 수직방향 이동높이를 이용하여 상기 보행자가 움직이는 위치를 판단하는 보행위치 판단부, 및 상기 보행위치 판단부가 판단한 보행자의 위치와 상기 보행 상태 산출부가 산출한 결과를 이용하여 보행자의 위치를 추적하는 위치 추적부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 실외뿐만 아니라 PDR 시스템이 일반적으로 사용되는 실내에서 보행자가 걷는 주변 상황을 인식함으로써, 보행자의 위치를 보다 정확하게 추적할 수 있다.

Description

보행 위치 추적 장치 및 방법{Method and apparatus for tracking a gait}
본 발명은 보행 위치 추적 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보행자가 걷는 주변 상황을 인식함으로써, 보행자의 위치를 보다 정확하게 추적할 수 있는 보행 위치 추적 장치 및 방법에 관한 것이다.
PDR(Pedestrian Dead Reckoning, 이하 PDR)이란 각종 센서를 사용하여 사람이 이동하는 속도, 방향, 또는 거리 등을 파악하여 출발지점으로부터의 상대위치를 산출하는 기술을 말한다. PDR 시스템은 시작점과 시작 시간으로부터 보행자의 걸음걸이마다 이동한 거리를 누적한 것을 기반으로 보행자의 위치를 추정한다.
이때, 보행자의 가속도 센서 측정값과 자이로 센서로 측정한 방위 또는 방향(heading)를 칼만 필터(Kalman Filter)의 입력값으로 하여 보행자의 위치를 계산한다. 이와 같은 누적적인 계산 방식은 시스템의 에러 누적에 매우 민감하다는 문제가 있다.
즉, 외부의 도움 없이 보행자의 위치를 관성센서에만 의존하는 경우 시간이 지날수록 자이로의 바이어스 생성과 yaw값의 추정의 어려움 등으로 인해 보행자의 실제의 이동방향과 추정된 이동방향이 서로 틀어지게 됨으로써 결과적으로 보행자의 위치에 대한 큰 오차를 유발할 수 있으며, 이에 따라 이러한 이동방향 추정 오차를 제거하기 위해 보행자의 이동방향 오차를 줄일 수 있는 알고리즘들이 개발되고 있으며, 이에 대한 대표적인 예로서 Heuristic Drift Elimination(HDE) 알고리즘을 들 수 있다.
HDE 알고리즘에서는 건물의 벽과 복도는 대부분 직선으로서 서로에 대해 평행하거나 또는 수직을 이루는 것으로 가정하여 이들 벽과 복도의 전형적인 방향을 주방향(dominant direction)으로 정의한 다음, 실내라는 환경에서는 주방향이 존재한다고 가정하여 4방향 또는 8방향의 주방향을 설정하여 방위각을 계산한 후, 이 계산된 방위각을 가장 가까운 주방향에 매칭되도록 수정하는 방식을 채택하는데, 이때 보행자가 주방향으로만 걷는 특정한 상황에서는 오차가 거의 0으로 수렴하여 우수한 결과를 보여줄 수 있지만 보행자가 주방향으로 걷지 않거나 또는 큰 원형을 그리며 걷는 예외적인 경우에는 큰 오차가 발생될 수 있으며, 따라서 실내에서의 보행자의 이동방향을 정확히 더욱 정확하게 파악할 수 있는 방법의 개발이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 보행자가 걷는 주변 상황을 인식함으로써, 보행자의 위치를 보다 정확하게 추적할 수 있는 보행 위치 추적 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 사용자가 평평한 평면을 걷고 있는지, 경사로를 걷고 있는지, 아니면 계단을 걷고 있는지 판별할 수 있는 보행 위치 추적 방법을 제공하는 것이다.
또한, 상기된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여, 복수의 센서들로부터 수신한 센서 데이터를 이용하여 속도, 방향 또는 위치 중 적어도 하나 이상을 산출하는 보행 상태 산출부, 상기 수신한 센서 데이터를 이용하여 발의 속도가 0인 경우를 체크하는 속도 체크부, 보행자의 발의 기울기와 상기 발의 수직방향 이동높이를 이용하여 상기 보행자가 움직이는 위치를 판단하는 보행위치 판단부, 및 상기 보행위치 판단부가 판단한 보행자의 위치와 상기 보행 상태 산출부가 산출한 결과를 이용하여 보행자의 위치를 추적하는 위치 추적부를 포함하는 보행 위치 추적 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 상기 보행위치 판단부는 발의 기울기를 측정하는 기울기 측정부, 상기 발의 수직방향 이동높이를 측정하는 이동 측정부, 및 상기 기울기 측정부에서 측정된 발의 기울기와 상기 이동 측정부에서 측정한 수직방향 이동높이를 이용하여 보행자가 움직이는 위치를 판단하는 위치 판단부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 센서들로부터 수신한 센서 데이터를 상기 속도 체크부와 상기 상태 산출부가 처리가능한 형태의 데이터로 변환하는 센서 플랫폼을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여, 복수의 센서들로부터 수신한 센서 데이터를 이용하여 보행자의 속도, 방향 또는 위치 중 적어도 하나 이상을 산출하는 단계, 상기 수신한 센서 데이터를 이용하여 발의 속도가 0인 경우를 체크하는 단계, 상기 발의 속도가 0인 경우, 상기 보행자의 발의 기울기와 상기 발의 수직방향 이동높이를 이용하여 상기 보행자가 움직이는 위치를 판단하는 단계, 및 상기 판단한 보행자의 위치와 상기 산출된 속도, 방향 또는 위치 중 적어도 하나 이상을 이용하여 보행자의 위치를 추적하는 단계를 포함하는 보행 위치 추적 방법을 제공한다.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상기된 보행 위치 추적 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
본 발명에 따르면, 실외뿐만 아니라 PDR 시스템이 일반적으로 사용되는 실내에서 보행자가 걷는 주변 상황을 인식함으로써, 보행자의 위치를 보다 정확하게 추적할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 보행위치 추적 장치는 사용자가 평평한 평면을 걷고 있는지, 경사로를 걷고 있는지, 아니면 계단을 걷고 있는지 판별할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따르면, PDR 시스템에서 보행자가 걷고 있는 위치에 따라 보행자의 위치 추적시 높이를 추정하여 보행자의 위치를 보정할 수 있다. 본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 보행위치 추적장치의 구성도이다.
도 2는 속도 체크부(130)가 보행자의 신발 또는 발의 속도를 0으로 간주하는 시점을 시각적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 보행위치 판단부(140)를 보다 상세하게 도시한 구성도이다.
도 4는 평지(a), 계단(b), 및 램프(c)에서 신발 또는 발의 기울기를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 보행위치 추적방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 보행위치 판단방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 다른 일 실시 예에 따른 보행위치 추적방법의 흐름도이다.
도 8은 도 7에 도시된 A-A' 부분을 구성하는 740 단계 내지 780 단계의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 9는 도 7에 도시된 A-A' 부분을 구성하는 740 단계 내지 780 단계의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 보행위치 추적장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 보행위치 추적장치(100)는 센서 플랫폼(110), 보행상태 산출부(120), 속도 체크부(130), 보행위치 판단부(140), 및 위치 추적부(150)로 구성된다.
센서 플랫폼(110)은 복수의 센서들로부터 센서 데이터를 수신하고, 속도 체크부(130)와 보행상태 산출부(120)가 처리 가능한 데이터로 변환한다.
센서 플랫폼(110)은 신발 또는 발에 장착된 관성측정장치(IMU, Inertial Measurement Unit)로부터 센서 데이터를 수신하여 속도 체크부(130)와 보행상태 산출부(120)가 처리 가능한 데이터로 변환할 수 있다. 관성측정장치(IMU)는 가속도 센서, 자이로 센서, 지자기 센서 및 고도계를 포함한다.
보행상태 산출부(120)는 센서 플랫폼(110)이 변환한 데이터를 이용하여 보행자의 속도, 방향 또는 위치 중 적어도 하나 이상을 산출한다.
보행상태 산출부(120)는 Mechanization equations으로 구성될 수 있으며, Mechanization equations는 센서 플랫폼(110)으로부터 수신한 힘과 각속도 측정값을 위치, 방향, 속도 정보 등으로 변환하는데 사용되는 equation 세트를 말한다. 센서 플랫폼(110)과 보행상태 산출부(120)가 관성 네비게이션 시스템(INS, Inertial Navigation System)을 구성한다.
속도 체크부(130)는 센서 플랫폼(110)이 변환한 데이터를 이용하여 상기 보행자의 신발 또는 발의 속도가 0인 경우를 체크한다. 더 나아가 속도 체크부(130)는 상기 보행자의 신발 또는 발이 지면에 닿아있다고 판단하면 속도를 0으로 간주할 수 있다. 속도 체크부(130)의 일 예로서, ZUPT(zero velocity update) 알고리즘은 보행자의 발바닥이 지면에 닿아 있는 동안의 발의 이동속도를 0으로 간주함으로써, 보행자의 신발 또는 발의 속도가 0인 경우를 체크한다. 또한, 속도 체크부(130)는 발바닥 전체 또는 일부가 지면에 닿아 있는 동안에 신발 또는 발의 속도가 0이라는 보행 특성을 이용하여 보행자가 걸음을 내딛는 순간부터 보행자가 걸음을 지면으로부터 떼는 시점까지의 전체 시간동안 또는 그 중 일부시점의 속도를 0으로 보정할 수 있다.
도 2는 속도 체크부(130)가 보행자의 신발 또는 발의 속도를 0으로 간주하는 시점을 시각적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, (1), (2), (3)의 경우 속도 체크부(130)가 보행자의 신발 또는 발의 속도를 0으로 간주할 수 있다.
다만, 본 발명의 실시 예에서 보행위치 판단부(140)가 발의 기울기(tilt 또는 Pitch)를 사용하여 보행자가 움직이는 위치를 판단하는 경우, (1)과 (3)은 발의 기울기가 0이 아니므로, 발의 기울기가 0인 (2)의 경우에 보행위치 판단부(140)가 보행자가 움직이는 위치를 판단할 수 있다.
도 1을 다시 참조하여 상세하게 설명하면, 보행상태 산출부(120)는 보행자의 위치를 산출할 때 관성측정장치(IMU)로부터 획득된 가속도를 이중 적분하여 보행자의 보폭을 구하며, 이와 같이 가속도를 이중 적분을 하게 되면 시간의 경과에 따라 오차의 누적으로 인해 적분 결과가 발산하게 되는 문제가 발생하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 속도 체크부(130)는 신발 또는 발의 바닥이 지면에 닿는 순간의 실제의 이동 속도, 즉 가속도를 적분한 이동 속도는 0이라고 보정(영속도 보정)하여 적분 결과가 발산되지 않도록 한다. 이와 같이 보행자의 신발 또는 발의 바닥이 지면에 닿는 순간에서의 실제의 이동 속도를 0으로 보정함으로써 보행자가 한 걸음을 걷는 동안의 보폭을 더욱 정확하게 계산할 수 있다.
보행위치 판단부(140)는 상기 보행자의 발의 기울기(tilt 또는 Pitch)와 상기 발의 수직방향 이동높이를 이용하여 상기 보행자가 움직이는 위치를 판단한다.
보행위치 판단부(140)에 대해서는 후술할 도 3에서 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
위치 추적부(150)는 보행위치 판단부(140)가 판단한 보행자의 위치와 보행 상태 산출부(120)가 산출한 결과를 이용하여 보행자의 위치를 추적한다. 위치 추적부(150)는 상기 보행자가 계단 또는 램프에 있다고 판단되면 상기 보행자의 수직방향 이동높이를 상기 보행자의 보행 위치에 반영하여 위치를 추적할 수 있다.
위치 추적부(150)가 보행자의 위치를 추적할 때에는 보행자의 신발 또는 발에 설치된 관성측정장치(IMU)의 데이터를 이용하여 보행자의 걸음특성을 파악하여 보폭을 추정한 다음, 이 추정된 보폭 정보를 이용하여 보행자의 위치를 추적하는 보행자 위치추정 알고리즘(PDR, pedestrian dead reckoning)을 GPS과 함께 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 보행자 위치추정 알고리즘(PDR)에서는 보행자의 발바닥이 지면에 닿아 있는 동안의 발의 이동속도를 0으로 간주(ZUPT, zero velocity update)하여 보행자의 보폭을 추정하는 방식을 사용한다.
또한, ZUPT는 속도가 0인 스텝의 순간을 감지하고, 칼만 필터의 속도 추정값을 보정할 수 있다. 그러나 아무리 ZUPT 알고리즘이 완벽하다고 해도 저가형 MEMS 기술의 노이즈 특성 때문에 위치 에러는 여전히 발생할 수 밖에 없다. 이러한 에러는 Z축에서 특히 두드러지는데, 이 때문에 더 나은 고도값을 얻기 위해 압력 센서를 사용할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 보행위치 판단부(140)를 보다 상세하게 도시한 구성도이다. 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 따른 보행위치 판단부(140)는 기울기 측정부(310), 이동 측정부(320), 및 위치 판단부(330)로 구성된다.
기울기 측정부(310)는 기준 평면에 대한 신발 또는 발의 기울기를 측정한다.
도 4는 평지(a), 계단(b), 및 램프(c)에서 신발 또는 발의 기울기를 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하여 기울기 측정부(310)가 측정하는 신발 또는 발의 기울기를 보다 상세히 살펴보기로 한다.
도 4를 참조하면, 평지(a)와 계단(b)에서는 발의 기울기(tilt)가 0이고, 램프(c) 즉 경사진 곳은 발의 기울기가 0보다 크다. 기울기가 소정의 임계값 이상이거나 초과하는 경우 램프로 판단하고 상기 소정의 임계값 이하이거나 미만인 경우 평지 또는 계단으로 판단할 수 있다. 이 경우 평지 또는 계단으로 판단하는 상기 소정의 임계값이 작을수록 보행자가 램프에 위치한 경우의 위치 추적을 더 정확하게 할 수 있을 것이다.
기울기 측정부(310)는 속도 체크부(130)에서 체크한 결과 상기 발의 속도가 0인 경우에 발의 기울기를 측정한다. 또한, 속도 체크부(130)에서 상기 발의 속도를 0으로 보정한 시점에서의 발의 기울기를 측정할 수도 있다.
다시 도 3을 참조하면, 이동 측정부(320)는 상기 발의 수평방향 이동거리 또는 상기 발의 수직방향 이동높이를 측정한다.
이동 측정부(320)는 속도 체크부(130)에서 체크한 결과 상기 발의 속도가 0인 지점과 0인 지점 사이의 시간 동안의 수평방향 이동거리(x)와 수직방향 이동거리(z)를 측정할 수 있다. 또한, 속도 체크부(130)가 상기 발의 속도를 0으로 보정한 시점과 시점 사이의 시간동안의 수평방향 이동거리와 수직방향 이동거리를 측정할 수 있다.
예를 들면, 상기 발의 위치가 평지인 경우 수평방향 이동거리는 보행자의 보폭이 되고, 수직방향 이동거리는 0이 될 것이다. 상기 발의 위치가 계단인 경우 수평방향의 이동거리와 수직방향의 이동거리는 계단의 가로길이와 세로길이와 유사한 값을 가질 것이다. 상기 발의 위치가 램프인 경우 수평방향의 이동거리는 보행자의 보폭에 발의 기울기의 cosine 값이 되고, 수직방향의 이동거리는 보행자의 보폭에 발의 기울기의 sine 값이 될 수 있다.
위치 판단부(330)는 기울기 측정부(310)에서 측정된 발의 기울기와 이동 측정부(220)에서 측정한 수직방향 이동높이를 이용하여 보행자가 움직이는 위치를 판단한다. 위치 판단부(330)는 상기 발의 수평방향 이동거리와 상기 발의 수직방향 이동높이를 이용하여 보다 정확하게 상기 보행자가 움직이는 위치를 판단할 수 있다.
한편, 위치 판단부(330)는 기울기 측정부(310)가 측정한 발의 기울기가 기울어졌다고 판단되면 램프인 것으로 판단하고, 상기 발의 기울기가 기울어지지 않았다고 판단되면, 평지 또는 계단으로 판단할 수 있다. 위치 판단부(330)는 이동 측정부(320)가 측정한 상기 발의 수직방향 이동높이가 일정값 이상 또는 초과이면, 계단으로 판단하고, 상기 발의 수직방향 이동높이가 0이거나 일정값 이하 또는 미만이면 평지로 판단할 수 있다.
다른 실시 예로서, 위치 판단부(330)는 기울기 측정부(310)가 측정한 발의 기울기를 이용하지 않고 이동 측정부(320)만을 이용하여 보행자가 움직이는 위치를 판단할 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 발의 수평방향 이동거리 대비 상기 발의 수직방향 이동높이가 일정 비율 이상 또는 초과인 경우 계단으로 판단하고, 상기 일정 비율 이하 또는 미만인 경우 램프인 것으로 판단할 수 있다. 이때, 상기 발의 수직방향 이동높이가 0인 경우는 평지인 것으로 판단할 수 있다.
위치 판단부(330)가 보행자가 움직이는 위치를 평지, 계단, 또는 램프 중 어느 하나로 판단하는 방법은 상기 실시 예들에 한정되지 아니하며, 다양한 실시 예가 존재할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 보행위치 추적방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시 예에 따른 보행위치 추적방법은 도 1에 도시된 보행위치 추적장치에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 1에 도시된 보행위치 추적장치에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시 예에 따른 보행위치 추적방법에도 적용된다.
510 단계에서 보행위치 추적장치는 복수의 센서들로부터 센서 데이터를 수신한다.
520 단계에서 보행위치 추적장치는 상기 수신한 센서 데이터를 이용하여 보행자의 속도, 방향 또는 위치 중 적어도 하나 이상을 산출한다.
530 단계에서 보행위치 추적장치는 상기 수신한 센서 데이터를 이용하여 발의 속도가 0인 경우를 체크한다. 이때, 발의 속도를 0으로 간주하는 경우도 포함한다.
540 단계에서 보행위치 추적장치는 상기 발의 속도가 0인 경우, 상기 보행자의 발의 기울기와 상기 발의 수직방향 이동높이를 이용하여 상기 보행자가 움직이는 위치를 판단한다.
550 단계에서 보행위치 추적장치는 540 단계에서 판단한 보행자가 움직이는 위치와 520 단계에서 산출된 속도, 방향 또는 위치 중 적어도 하나 이상을 이용하여 보행자의 위치를 추적한다. 이때, 상기 보행자가 계단 또는 램프에 있다고 판단되면 상기 보행자의 수직방향 이동높이를 상기 보행자의 위치에 반영하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 보행위치 판단방법의 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시 예에 따른 보행위치 판단방법은 도 3에 도시된 보행위치 판단장치에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 3에 도시된 보행위치 판단장치에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시 예에 따른 보행위치 판단방법에도 적용된다.
610 단계에서 보행위치 판단장치는 발의 기울기를 측정한다. 보행위치 판단장치는 상기 발의 속도가 0인 경우 발의 기울기를 측정하는 것이 바람직하다.
620 단계에서 보행위치 판단장치는 상기 발의 수직방향 이동높이를 측정한다. 상기 보행위치 판단장치는 상기 발의 수평방향 이동거리를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 발의 속도가 0인 지점과 0인 지점 사이의 시간동안의 수평방향 이동거리와 수직방향 이동거리를 측정하는 것이 바람직하다.
630 단계에서 보행위치 판단장치는 상기 측정된 발의 기울기와 상기 측정한 수직방향 이동높이를 이용하여 보행자가 움직이는 위치를 판단한다. 상기 보행위치 판단장치는 상기 발의 수직방향 이동높이 뿐만 아니라 상기 발의 수평방향 이동거리를 이용하여 상기 보행자가 움직이는 위치를 판단할 수 있다.
일 실시 예로서, 상기 발의 기울기가 기울어졌다고 판단되면, 램프인 것으로 판단하고, 상기 발의 기울기가 기울어지지 않았다고 판단되면, 평지 또는 계단으로 판단할 수 있다. 다른 실시 예로서, 상기 발의 수평방향 이동거리 대비 상기 발의 수직방향 이동높이가 일정 비율 이상 또는 초과인 경우 계단으로 판단하고, 상기 일정 비율 이하 또는 미만인 경우 평지 또는 램프로 판단할 수 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 다른 일 실시 예에 따른 보행위치 추적방법의 흐름도이다.
710 단계에서 보행위치 추적장치는 복수의 센서들로부터 센서 데이터를 수신한다.
720 단계에서 보행위치 추적장치는 상기 수신된 센서 데이터로부터 보행자의 속도, 방향 또는 위치 중 적어도 하나 이상을 산출한다.
730 단계에서 보행위치 추적장치는 상기 수신된 센서 데이터로부터 보행자 발의 속도가 0인지 판단한다. 이때, 발의 속도가 0으로 간주되는 경우를 포함한다. 상기 판단결과 발의 속도가 0이면 740 단계로 이동하고, 0이 아니면 720 단계로 이동한다.
740 단계에서 보행위치 추적장치는 상기 수신된 센서 데이터로부터 발의 기울기가 0인지 여부를 판단한다. 상기 판단결과 발의 기울기가 0이 아니면 750 단계에서 발의 위치가 램프인 것으로 판단하고, 발의 기울기가 0이면 760 단계로 이동한다.
760 단계에서 보행위치 추적장치는 상기 수신된 센서 데이터로부터 발의 위치가 평지인지 여부를 판단한다. 도 3의 이동 측정부(320)의 설명을 참조하면, 이동 측정부(320)가 측정한 상기 발의 수직방향 이동높이가 일정값 이상 또는 초과이면, 계단으로 판단(780 단계)하고, 상기 발의 수직방향 이동높이가 0이거나 일정값 이하 또는 미만이면 평지(770 단계)로 판단할 수 있다.
790 단계에서 보행위치 추적장치는 750 단계 내지 780 단계에서 판단된 상기 발이 움직이는 위치를 고려하여 보행자의 위치 또는 방향을 수정한다.
도 8은 도 7에 도시된 A-A' 부분을 구성하는 740 단계 내지 780 단계의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 8을 참조하면, 840 단계에서 보행위치 추적장치는 발의 위치가 평지인지 여부를 판단한다. 도 3의 이동 측정부(320)의 설명을 참조하면, 상기 발의 수평방향 이동거리 대비 상기 발의 수직방향 이동높이가 0인 경우는 평지로 판단할 수 있다(850 단계). 그러나 상기 발의 수평방향 이동거리 대비 상기 발의 수직방향 이동높이가 0이 아닌 경우는 860 단계로 이동한다.
860 단계에서 보행위치 추적장치는 발의 기울기가 0인지 여부를 판단한다. 상기 발의 기울기가 0인 경우는 발의 위치가 계단인 것으로 판단하고(870 단계), 상기 발의 기울기가 0이 아닌 경우는 램프인 것으로 판단한다(880 단계)
도 9는 도 7에 도시된 A-A' 부분을 구성하는 740 단계 내지 780 단계의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 9를 참조하면, 940 단계에서 보행위치 추적장치는 발의 위치가 계단인지 여부를 판단한다. 도 3의 이동 측정부(320)의 설명을 참조하면, 상기 발의 수평방향 이동거리 대비 상기 발의 수직방향 이동높이가 일정 비율 이상 또는 초과인 경우는 계단으로 판단할 수 있다(950 단계). 그러나 상기 발의 수평방향 이동거리 대비 상기 발의 수직방향 이동높이가 상기 일정 비율 이하 또는 미만인 경우는 960 단계로 이동한다.
960 단계에서 보행위치 추적장치는 발의 기울기가 0인지 여부를 판단한다. 상기 발의 기울기가 0인 경우는 발의 위치가 평지인 것으로 판단하고(970 단계), 상기 발의 기울기가 0이 아닌 경우는 램프인 것으로 판단한다(980 단계).
본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터,데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.
이상 본 발명에 대하여 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시 예들을 포함한다고 할 것이다.

Claims (21)

  1. 발의 기울기를 측정하는 기울기 측정부; 및
    상기 기울기 측정부에서 측정된 발의 기울기를 이용하여 보행자가 움직이는 위치가 램프인지 여부를 판단하는 위치 판단부를 포함하는 보행 위치 판단 장치.
  2. 상기 발의 수직방향 이동높이를 측정하는 이동 측정부; 및
    상기 이동 측정부에서 측정한 수직방향 이동높이를 이용하여 보행자가 움직이는 위치가 계단인지 여부를 판단하는 위치 판단부를 포함하는 보행 위치 판단 장치.
  3. 발의 기울기를 측정하는 기울기 측정부;
    상기 발의 수직방향 이동높이를 측정하는 이동 측정부; 및
    상기 기울기 측정부에서 측정된 발의 기울기와 상기 이동 측정부에서 측정한 수직방향 이동높이를 이용하여 보행자가 움직이는 위치를 판단하는 위치 판단부를 포함하는 보행 위치 판단 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이동 측정부는 상기 발의 수평방향 이동거리를 측정하고,
    상기 위치 판단부는 상기 발의 수평방향 이동거리와 상기 발의 수직방향 이동높이를 이용하여 상기 보행자가 움직이는 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 보행 위치 판단 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 기울기 측정부는 상기 발의 속도가 0인 경우 발의 기울기를 측정하는 것을 특징으로 하는 보행 위치 판단 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 이동 측정부는 상기 발의 속도가 0인 지점과 0인 지점 사이의 시간동안의 수평방향 이동거리와 수직방향 이동거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 보행 위치 판단 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 위치 판단부는,
    상기 발의 기울기가 기울어졌다고 판단되면, 램프인 것으로 판단하고, 상기 발의 기울기가 기울어지지 않았다고 판단되면, 평지 또는 계단으로 판단하는 것을 특징으로 하는 보행 위치 판단 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 위치 판단부는,
    상기 발의 수평방향 이동거리 대비 상기 발의 수직방향 이동높이가 일정 비율 이상 또는 초과인 경우 계단으로 판단하고, 상기 일정 비율 이하 또는 미만인 경우 평지로 판단하는 것을 특징으로 보행 위치 판단 장치.
  9. 복수의 센서들로부터 수신한 센서 데이터를 이용하여 속도, 방향 또는 위치 중 적어도 하나 이상을 산출하는 보행 상태 산출부;
    상기 수신한 센서 데이터를 이용하여 발의 속도가 0인 경우를 체크하는 속도 체크부;
    보행자의 발의 기울기와 상기 발의 수직방향 이동높이를 이용하여 상기 보행자가 움직이는 위치를 판단하는 보행위치 판단부; 및
    상기 보행위치 판단부가 판단한 보행자의 위치와 상기 보행 상태 산출부가 산출한 결과를 이용하여 보행자의 위치를 추적하는 위치 추적부를 포함하는 보행 위치 추적 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보행위치 판단부는,
    발의 기울기를 측정하는 기울기 측정부;
    상기 발의 수직방향 이동높이를 측정하는 이동 측정부; 및
    상기 기울기 측정부에서 측정된 발의 기울기와 상기 이동 측정부에서 측정한 수직방향 이동높이를 이용하여 보행자가 움직이는 위치를 판단하는 위치 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 위치 추적 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 센서들로부터 수신한 센서 데이터를 상기 속도 체크부와 상기 상태 산출부가 처리가능한 형태의 데이터로 변환하는 센서 플랫폼을 더 포함하는 보행 위치 추적 장치.
  12. 발의 기울기를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 발의 기울기를 이용하여 보행자가 움직이는 위치가 램프인지 여부를 판단하는 보행 위치 판단 방법.
  13. 상기 발의 수직방향 이동높이를 측정하는 단계; 및
    상기 측정한 수직방향 이동높이를 이용하여 보행자가 움직이는 위치가 계단인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 보행 위치 판단 방법.
  14. 발의 기울기를 측정하는 단계;
    상기 발의 수직방향 이동높이를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 발의 기울기와 상기 측정한 수직방향 이동높이를 이용하여 보행자가 움직이는 위치를 판단하는 단계를 포함하는 보행 위치 판단 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 발의 수직방향 이동높이를 측정하는 단계는,
    상기 발의 수평방향 이동거리를 측정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 보행자가 움직이는 위치를 판단하는 단계는,
    상기 발의 수평방향 이동거리와 상기 발의 수직방향 이동높이를 이용하여 상기 보행자가 움직이는 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 보행 위치 판단 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 발의 기울기를 측정하는 단계는,
    상기 발의 속도가 0인 경우 발의 기울기를 측정하는 것을 특징으로 하는 보행 위치 판단 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 발의 수직방향 이동높이를 측정하는 단계는,
    상기 발의 속도가 0인 지점과 0인 지점 사이의 시간동안의 수평방향 이동거리와 수직방향 이동거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 보행 위치 판단 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 보행자가 움직이는 위치를 판단하는 단계는,
    상기 발의 기울기가 기울어졌다고 판단되면, 램프인 것으로 판단하고, 상기 발의 기울기가 기울어지지 않았다고 판단되면, 평지 또는 계단으로 판단하는 것을 특징으로 하는 보행 위치 판단 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 보행자가 움직이는 위치를 판단하는 단계는,
    상기 발의 수평방향 이동거리 대비 상기 발의 수직방향 이동높이가 일정 비율 이상 또는 초과인 경우 계단으로 판단하고, 상기 일정 비율 이하 또는 미만인 경우 평지 또는 램프로 판단하는 것을 특징으로 보행 위치 판단 방법.
  20. 복수의 센서들로부터 수신한 센서 데이터를 이용하여 보행자의 속도, 방향 또는 위치 중 적어도 하나 이상을 산출하는 단계;
    상기 수신한 센서 데이터를 이용하여 발의 속도가 0인 경우를 체크하는 단계;
    상기 발의 속도가 0인 경우, 상기 보행자의 발의 기울기와 상기 발의 수직방향 이동높이를 이용하여 상기 보행자가 움직이는 위치를 판단하는 단계; 및
    상기 판단한 보행자의 위치와 상기 산출된 속도, 방향 또는 위치 중 적어도 하나 이상을 이용하여 보행자의 위치를 추적하는 단계를 포함하는 보행 위치 추적 방법.
  21. 제 12 항 내지 제 20 항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
KR1020160181538A 2016-12-28 2016-12-28 보행 위치 추적 장치 및 방법 KR20180081187A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160181538A KR20180081187A (ko) 2016-12-28 2016-12-28 보행 위치 추적 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160181538A KR20180081187A (ko) 2016-12-28 2016-12-28 보행 위치 추적 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180081187A true KR20180081187A (ko) 2018-07-16

Family

ID=63048236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160181538A KR20180081187A (ko) 2016-12-28 2016-12-28 보행 위치 추적 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180081187A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116293201A (zh) * 2023-04-08 2023-06-23 南京北控工程检测咨询有限公司 一种管道载物器及管道机器人

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007093433A (ja) * 2005-09-29 2007-04-12 Hitachi Ltd 歩行者の動態検知装置
KR20130058281A (ko) * 2011-11-25 2013-06-04 울산대학교 산학협력단 보행용 관성 항법 시스템 및 이를 이용한 경사각 및 높이 성분의 추정 방법
KR101674816B1 (ko) * 2015-07-08 2016-11-09 재단법인대구경북과학기술원 Imu를 이용한 보행환경 측정 장치 및 보행환경 측정 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007093433A (ja) * 2005-09-29 2007-04-12 Hitachi Ltd 歩行者の動態検知装置
KR20130058281A (ko) * 2011-11-25 2013-06-04 울산대학교 산학협력단 보행용 관성 항법 시스템 및 이를 이용한 경사각 및 높이 성분의 추정 방법
KR101674816B1 (ko) * 2015-07-08 2016-11-09 재단법인대구경북과학기술원 Imu를 이용한 보행환경 측정 장치 및 보행환경 측정 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116293201A (zh) * 2023-04-08 2023-06-23 南京北控工程检测咨询有限公司 一种管道载物器及管道机器人
CN116293201B (zh) * 2023-04-08 2023-10-10 南京北控工程检测咨询有限公司 一种管道载物器及管道机器人

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101250215B1 (ko) 칼만 필터와 보행 상태 추정 알고리즘을 이용한 보행자 관성항법 시스템 및 보행자 관성항법 시스템의 높이 추정 방법
US9170124B2 (en) Variable step tracking
US10267646B2 (en) Method and system for varying step length estimation using nonlinear system identification
AU781848B2 (en) Pedestrian navigation method and apparatus operative in a dead reckoning mode
US8078401B2 (en) Method of personal navigation using stride vectoring
CN109827568B (zh) 基于mems传感器的多层建筑中行人高度位置估计方法
KR101522466B1 (ko) 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치 및 그 방법, 및 이를 이용한 보행자 관성항법시스템
US20140019082A1 (en) Method of calculating step length
Li et al. A pedestrian navigation system based on low cost IMU
US20160370188A1 (en) Inertial device, control method and program
Zhang et al. The improved constraint methods for foot-mounted PDR system
Li et al. A robust pedestrian navigation algorithm with low cost IMU
US20080204223A1 (en) Footprint location system
Tao et al. An enhanced foot-mounted PDR method with adaptive ZUPT and multi-sensors fusion for seamless pedestrian navigation
Cho et al. Threshold-less zero-velocity detection algorithm for pedestrian dead reckoning
KR20180081187A (ko) 보행 위치 추적 장치 및 방법
Zhang et al. Indoor localization using inertial sensors and ultrasonic rangefinder
KR20190024022A (ko) 램프, 평지 또는 계단 보행여부를 판단하는 장치 및 방법
KR20190024019A (ko) 발의 수직방향 이동높이를 이용한 보행 위치 판단 장치 및 방법
KR20190024021A (ko) 평지, 계단 또는 램프 보행여부를 판단하는 장치 및 방법
KR20190024020A (ko) 보행 위치 판단 장치 및 방법
KR20190024016A (ko) 발의 기울기를 이용한 보행 위치 판단 장치 및 방법
KR101991703B1 (ko) 보행자 위치추적시스템 및 방법
Romanovas et al. Pedestrian indoor localization using foot mounted inertial sensors in combination with a magnetometer, a barometer and RFID
KR20190131732A (ko) 압력센서를 이용한 보행 위치 판단 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2018101002945; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20180711

Effective date: 20200131