KR20180088019A - 레이더를 이용한 생체 신호 측정 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

레이더를 이용한 생체 신호 측정 방법 및 장치가 개시된다. 개시된 방법은 레이더를 이용하여 다중 생체 신호를 측정하는 방법에 있어서, (a) 상기 레이더로부터 상기 다중 생체 신호를 입력받는 단계; (b) 상기 입력받은 다중 생체 신호의 거리 정보를 계산하고 거리별로 분류하는 단계; (c) 상기 (b)단계에서 분류된 각 거리별 다중 생체 신호 중 시간에 따른 분산이 가장 큰 신호를 선택하는 단계; (d) 상기 (b)단계에서 분류된 각 거리별 다중 생체 신호 중 상기 (c)단계에서 선택된 신호와의 거리가 임의의 거리보다 작은 신호들 중에서 다수의 신호들을 더 선택하는 단계; (e) 상기 (c)단계 및 (d)단계에서 선택된 모든 신호들을 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하는 단계; (f) 상기 (e)단계에서 변환된 거리별 신호들에서 각 생체 신호별로 신뢰도를 산출하는 단계; 및 (g) 각 생체 신호 별로 상기 (f)단계에서 산출된 신뢰도가 가장 높은 거리별 신호를 선택하여 해당 생체 신호를 검출하는 단계를 포함한다. 개시된 방법에 따르면, 다중 생체 신호에서 각 생체 신호를 정확하게 검출해 낼 수 있는 장점이 있다.

Description

레이더를 이용한 생체 신호 측정 방법 및 장치{Method and Device for Measuring Biometric Data using Radar}
본 발명은 생체 신호 측정 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이더를 이용한 생체 신호 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 비접촉 형태로 생체의 호흡과 심장 박동을 감지하기 위한 바이오 레이더에 대한 연구 및 개발이 진행되고 있다.
그러나 바이오 레이더의 경우, 측정 대상이 인체이기 때문에 방사할 수 있는 RF(Radio Frequency) 송신 신호 전력이 엄격히 제한 되고 있으며, 인체로부터 반사되어 수신되는 신호 역시 대단히 미약하여 주변의 잡음 및 간섭에 매우 취약할 수밖에 없다.
이에, IR-UWB(Impulse-Radio Ultra Wide Band) 레이더(이하 ‘UWB 레이더’라 칭함)를 이용하여 생체 신호를 측정하는 기술이 제안되었다.
여기서 ‘UWB(Ultra Wide Band)’란 500MHz 이상의 주파수 대역을 사용하거나 중심 주파수 대비 신호의 대역폭인 비대역폭으로 정의되는 수치가 25% 이상인 광대역 주파수를 사용하는 라디오 기술로서 높은 거리 분해능, 투과성, 협대역 잡음에 대한 강한 면역성 및 주파수를 공유하는 타 기기와의 공존성과 같은 다양한 장점을 가지고 있다.
UWB 레이더는 이러한 UWB 기술을 레이더에 접목한 것으로서, 주파수 영역에서의 광대역 특성을 갖는 매우 짧은 지속 시간의 임펄스 신호를 송신하여 사물 및 사람으로부터 반사되어 돌아오는 신호를 수신해 주변 상황을 인지할 수 있다.
이러한 UWB 레이더의 장점으로 인해, 호흡 및 심장 박동 측정을 위한 의료용 장치나 재난 현장에서의 인명 구조를 위한 휴대용 레이더 장치 또는 일정 영역 내의 사람 수를 세는 피플 카운팅 장치 등 다양한 방면에서 UWB 레이더를 활용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
일 예로 한국공개특허공보 제10-2014-0106795호 "UWB 기반 비접촉식 생체 신호 진단기"에서는 UWB 레이더를 이용하여 호흡이나 심장 박동 수 등의 생체 신호를 측정하고, 측정된 생체 신호를 이용하여 원격 건강 관리 서비스를 제공하는 방안을 제안하였다.
이와 같은 종래의 기술은, 레이더 신호로부터 각 생체 신호를 추출하기 위하여, 다양한 지점에서 발생되는 생체 신호 중 가장 신뢰도가 높은 지점의 신호를 찾아서 각 생체 신호를 추출하게 되는데, 주로 시간에 따른 분산이 가장 큰 지점의 신호를 기준으로 각 생체 신호를 추출하게 된다. 하지만 각 생체 신호는 서로 다른 수파수 대역을 가지고 있으므로, 호흡 신호와 심장 박동 신호를 동시에 포함할 경우, 신호의 분산은 비교적 저주파 대역인 호흡 신호의 영향을 크게 받으며, 심장 박동 신호는 신호의 분산에 큰 영향을 주지 않게 된다. 따라서 종래의 기술과 같은 방법으로는 각 생체 신호의 신뢰도를 보장할 수가 없게 되며, 특히 비교적 고주파 대역인 심장 박동 신호의 신뢰도를 확보하기가 어렵게 되는 문제점이 있다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 다중 생체 신호에서 각 생체 신호를 정확하게 검출해 낼 수 있는 생체 신호 측정 방법 및 장치를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 레이더를 이용하여 제1 생체 신호 및 제2 생체 신호를 측정하는 방법에 있어서, (a) 상기 레이더로부터 상기 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호를 포함하는 신호를 입력받는 단계; (b) 상기 입력받은 신호의 거리 정보를 계산하고 거리별로 분류하는 단계; (c) 상기 (b)단계에서 분류된 각 거리별 신호 중 시간에 따른 분산이 가장 큰 신호를 선택하는 단계; (d) 상기 (b)단계에서 분류된 각 거리별 신호 중 상기 (c)단계에서 선택된 신호와의 거리가 임의의 거리보다 작은 신호들 중에서 다수의 신호들을 더 선택하는 단계; (e) 상기 (c)단계 및 (d)단계에서 선택된 모든 신호들을 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하는 단계; (f) 상기 (e)단계에서 변환된 거리별 신호들에서 상기 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호의 신뢰도를 각각 산출하는 단계; (g) 상기 (f)단계에서 산출된 상기 제1 생체 신호의 신뢰도가 가장 높은 거리별 신호에서 상기 제1 생체 신호를 측정하는 단계; 및 (h) 상기 (f)단계에서 산출된 상기 제2 생체 신호의 신뢰도가 가장 높은 거리별 신호에서 상기 제2 생체 신호를 검출하는 단계를 포함하는 레이더를 이용한 생체 신호 측정 방법이 제공된다.
상기 (f) 단계는, 상기 제1 생체 신호의 주파수 영역에서의 가장 큰 피크값을 두번째로 큰 피크값으로 나누어 상기 제1 생체 신호의 신뢰도를 산출하며, 상기 제2 생체 신호의 주파수 영역에서의 가장 큰 피크값을 두번째로 큰 피크값으로 나누어 상기 제2 생체 신호의 신뢰도를 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 생체 신호의 주파수 대역은 상기 제2 신호의 주파수 대역보다 낮으며, 상기 (h)단계는, 상기 (f)단계에서 산출된 상기 제2 생체 신호의 신뢰도가 가장 높은 거리별 신호에서 상기 제1 신호 및 상기 제1 신호의 고조파 성분을 제거한 후 상기 제2 생체 신호를 측정하는 것을 특징으로 한다.
상기 (e)단계는 고속 푸리에 변환을 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 레이더를 이용하여 다중 생체 신호를 측정하는 방법에 있어서, (a) 상기 레이더로부터 상기 다중 생체 신호를 입력받는 단계; (b) 상기 입력받은 다중 생체 신호의 거리 정보를 계산하고 거리별로 분류하는 단계; (c) 상기 (b)단계에서 분류된 각 거리별 다중 생체 신호 중 시간에 따른 분산이 가장 큰 신호를 선택하는 단계; (d) 상기 (b)단계에서 분류된 각 거리별 다중 생체 신호 중 상기 (c)단계에서 선택된 신호와의 거리가 임의의 거리보다 작은 신호들 중에서 다수의 신호들을 더 선택하는 단계; (e) 상기 (c)단계 및 (d)단계에서 선택된 모든 신호들을 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하는 단계; (f) 상기 (e)단계에서 변환된 거리별 신호들에서 각 생체 신호별로 신뢰도를 산출하는 단계; 및 (g) 각 생체 신호 별로 상기 (f)단계에서 산출된 신뢰도가 가장 높은 거리별 신호를 선택하여 해당 생체 신호를 검출하는 단계를 포함하는 레이더를 이용한 생체 신호 측정 방법이 제공된다.
상기 (f) 단계는, 상기 (e)단계에서 변환된 거리별 신호들에서 각 생체 신호별 주파수 영역에서의 가장 큰 피크값을 두번째로 큰 피크값으로 나누어 각 생체 신호별로 신뢰도를 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 (g)단계는, 검출하고자 하는 각 생체 신호보다 더 낮은 주파수 대역의 모든 생체 신호 및 검출하고자 하는 생체 신호보다 더 낮은 주파수 대역의 모든 생체 신호의 고조파 성분을 제거한 후 상기 검출하고자 하는 각 생체 신호를 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기 (e)단계는 고속 푸리에 변환을 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 레이더를 이용하여 다중 생체 신호를 측정하는 장치에 있어서, 상기 레이더로부터 상기 다중 생체 신호를 획득하는 신호 획득부; 상기 신호 획득부에서 획득한 다중 생체 신호의 거리 정보를 계산하는 거리 산출부; 상기 산출된 거리별로 상기 획득한 다중 생체 신호를 분류하는 신호 분류부; 상기 분류된 거리별 신호 중 분산이 큰 신호들을 선택하는 신호 추출부; 상기 선택된 거리별 신호들을 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하는 신호 변환부; 상기 변환된 거리별 신호들 각각에서 각 생체 신호별로 신뢰도를 산출하는 신뢰도 산출부; 및 각 생체 신호 별로 상기 산출된 신뢰도가 가장 높은 거리별 신호에서 해당 생체 신호를 검출하는 생체 신호 검출부를 포함하는 레이더를 이용한 생체 신호 측정 장치가 제공된다.
상기 신뢰도 산출부는 각 생체 신호별 주파수 영역에서의 가장 큰 피크값을 두번째로 큰 피크값으로 나누어 각 생체 신호별로 신뢰도를 산출하는 것을 특징으로 한다.
각 생체 신호 별로 상기 산출된 신뢰도가 가장 높은 거리별 신호에서 해당 생체 신호보다 낮은 주파수 대역의 생체 신호들 및 해당 생체 신호보다 낮은 주파수 대역의 생체 신호들의 고조파 성분을 제거하는 신호 제거부를 더 포함하며, 상기 신호 검출부는 상기 해당 생체 신호보다 낮은 주파수 대역의 생체 신호들 및 해당 생체 신호보다 낮은 주파수 대역의 생체 신호들의 고조파 성분이 제거된 신호에서 해당 생체 신호를 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기 신호 변환부는 고속 푸리에 변환을 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기 신호 추출부는 시간에 따른 분산이 가장 큰 신호 및 상기 시간에 따른 분산이 가장 큰 신호와의 거리가 임의의 거리보다 작은 신호들 중에서 다수의 신호들을 선택하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다중 생체 신호에서 각 생체 신호를 정확하게 검출해 낼 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정 방법을 시간의 흐름에 따라 나타낸 순서도이다.
도 2는 입력받은 다중 생체 신호를 거리 및 시간별로 도시한 그래프를 예시한 것이다.
도 3은 각 거리별 신호의 시간에 따른 분산의 그래프를 예시한 것이다.
도 4는 도 2의 그래프에서 S130단계 및 S140단계를 수행하는 과정을 예시한 도면이다.
도 5는 주파수 도메인 생체 신호에서 호흡 신호 및 심장 박동 신호의 신뢰도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정 장치의 구조도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 자세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정 방법을 시간의 흐름에 따라 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정 방법은 다중 생체 신호를 입력받는 단계(S110); 거리정보를 산출하고 분류하는 단계(S120); 분산이 가장 큰 신호를 선택하는 단계(S130); 다수의 신호를 선택하는 단계(S140); 신호를 변환하는 단계(S150); 신뢰도를 산출하는 단계(S160) 및 각 생체 신호를 검출하는 단계(S170)를 포함할 수 있다.
다중 생체 신호를 입력받는 단계(S110)는 레이더 장치에서 다중 생체 신호를 입력받는 단계이다.
본 발명에서 레이더는 IR-UWB(Impulse-Radio Ultra Wide Band) 레이더를 일 실시예로서 사용할 수 있다. 물론, 본 발명의 레이더가 IR-UWB로 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라서 생체 신호 측정 대상자로부터 생체 신호를 획득할 수 있는 다양한 레이더가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 생체 신호 측정 대상자로 레이더 신호를 송신하고, 생체 신호 측정 대상자부터 반사된 반사 신호에 호흡 및 심장 박동 신호가 포함된 다중 생체 신호일 경우에 호흡 및 심장 박동 신호를 검출하는 실시예를 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명을 이용하여 측정할 수 있는 생체 신호 측정 대상자의 생체 신호는 호흡, 심장 박동 및 근육의 이완과 수축 등 다양하므로, 입력받는 신호는 이러한 모든 생체 신호를 포함하는 다중 생체 신호일 수도 있다.
거리정보를 산출하고 분류하는 단계(S120)는 S110단계에서 입력받은 다중 생체 신호로부터 신호의 거리를 산출하고, 거리별로 신호를 분류하는 단계이다. 전술하였듯이, S110단계에서 입력받은 다중 생체 신호는 생체 신호 측정 대상자부터 반사된 반사 신호이므로, 생체 신호 측정 대상자의 각 지점에서 발생한 신호의 거리를 구하고, 거리별로 분류할 수 있다.
도 2는 입력받은 다중 생체 신호를 거리 및 시간별로 도시한 그래프를 예시한 것이다.
도 2와 같이, 송신한 레이더 신호가 생체 신호 측정 대상자로부터 반사되어 레이더에 수신되기까지의 시간을 측정하여 신호를 반사 지점과의 거리에 따라 분류할 수 있다.
분산이 가장 큰 신호를 선택하는 단계(S130)는 S120단계에서 분류된 거리별 다중 생체 신호중에서 가장 시간에 따른 분산이 가장 큰 신호를 선택하는 단계이다.
도 3은 각 거리별 신호의 시간에 따른 분산의 그래프를 예시한 것이다.
도 3의 그래프를 예로 들면, 분산값이 최고가 되는 지점의 거리에 해당하는 거리에서 반사된 다중 생체 신호를 선택할 수 있다. 일반적으로, 이러한 분산 값이 최대가 되는 지점의 신호를 신뢰도가 높은 신호로 추정될 수 있다. 그러나, 다중 생체 신호가 포함하는 모든 신호의 신뢰도가 분산 값이 최대가 되는 지점의 신호에서 가장 높다고 볼 수는 없으며, 각 생체 신호 별로 신뢰도가 가장 높은 거리는 다를 수 있다. 그러므로, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정 방법은 S140단계를 통하여 다른 거리별 신호를 더 선택할 수 있다.
다수의 신호를 선택하는 단계(S140)는 S130단계에서 선택된 거리별 신호를 기준으로 더 많은 수의 거리별 신호를 선택하는 단계이다. 전술하였듯이, 각 생체 신호마다 신뢰도가 높은 거리별 신호가 다를 수 있으므로, S130단계에서 선택된 거리별 신호와 임의의 거리 내에 있는 신호 중에서 더 많은 수의 거리별 신호를 선택할 수 있다.
도 4는 도 2의 그래프에서 S130단계 및 S140단계를 수행하는 과정을 예시한 도면이다.
도 4를 참조하면, S130단계에서 선택된 거리별 신호를 기준으로 도 3의 분산 그래프를 참조하여 일정 거리를 두고 더 많은 거리별 신호를 임의로 선택할 수 있다.
이제, 선택된 거리별 신호들이 실제로 각 생체 신호에 대하여 어느 정도의 신뢰도를 갖는지 측정하기 위하여 신호를 변환할 수 있다.
신호를 변환하는 단계(S150)는 S130 및 S140 단계에서 선택된 거리별 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하는 단계이다. 각 생체 신호는 다른 주파수 대역을 가지므로, 선택된 거리별 신호를 주파수 도메인으로 바꾸면 다중 생체 신호에서 각 생체 신호의 신뢰도 및 해당 신호 검출이 용이하게 될 수 있다.
이러한 신호 변환은 FFT(Fast Fourier Transform), 즉 고속 푸리에 변환을 통하여 이루어질 수 있다.
신뢰도를 산출하는 단계(S160)는 S150단계에서 주파수 도메인으로 변환된 거리별 신호들에서 각 생체 신호의 신뢰도를 산출하는 단계이다. 본 발명의 일 실시예에서는 호흡 신호 및 심박 신호를 검출하는 과정을 예시하였다.
도 5는 주파수 도메인 생체 신호에서 호흡 신호 및 심장 박동 신호의 신뢰도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 호흡 신호의 주파수 대역은 0~60 times/min 이며, 심장 박동 신호의 주파수 대역은 50~160 times/min 이다. 각 생체 신호의 신뢰도는 각 생체 신호의 주파수 대역을 고려하여 구할 수 있다.
각 생체 신호의 신뢰도
Figure pat00001
를 구하는 식은 하기 수학식과 같다.
Figure pat00002
수학식 1에서,
Figure pat00003
는 해당 생체 신호의 주파수 대역에서 가장 큰 피크값이며,
Figure pat00004
는 해당 생체 신호의 주파수 대역에서 두 번째로 큰 피크값이다.
그러므로 도 5의 주파수 도메인 생체 신호의 그래프에서, 호흡 신호의 신뢰도는
Figure pat00005
이며, 심장 박동 신호의 신뢰도는
Figure pat00006
로 산출해 낼 수 있다.
이제, S150단계에서 변환된 모든 신호들에 대하여 각 생체 신호의 신뢰도를 산출해 낼 수 있다.
각 생체 신호를 검출하는 단계(S170)는 각 생체 신호 별로 S160 단계에서 산출된 신뢰도가 가장 높은 거리별 신호에서 해당 생체 신호를 검출하는 단계이다.
종래의 기술에서는 분산이 가장 큰 하나의 신호에서 모든 생체 신호를 검출하여 모든 생체 신호 각각의 신뢰도를 보장할 수 없었지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정 방법에서는 분산이 가장 큰 신호 외에 다른 신호에서도 각 생체 신호의 신뢰도를 측정하므로 각 생체 신호 별로 가장 신뢰도가 높은 거리별 신호에서 해당 생체 신호를 검출하여 보다 정확한 각 생체 신호를 검출할 수 있게 된다.
일례로, 분산이 가장 높은 거리별 신호에서 호흡 신호의 신뢰도가 가장 높게 나올 수 있지만, 심장 박동 신호는 분산이 가장 높은 거리별 신호가 아닌 다른 지점의 신호에서 신뢰도가 가장 높게 나올 수도 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정 방법에서는 각 생체 신호별로 신뢰도가 가장 높은 거리별 신호에서 해당 생체 신호를 검출하게 될 수 있다.
또한, 일반적으로 호흡에 따른 움직임이 심장 박동에 따른 움직임보다 상대적으로 크므로, 호흡에 따른 주파수 성분의 고조파 성분 및 잡음 등에 의해 심장 박동 신호의 검출은 용이하지 않다. 특히, 고조파 성분은 외부 잡음과 섞여서 상당한 크기 값을 가지기 때문에, 심장 박동 신호의 검출에 장애물이 될 수 있다.
따라서 각 생체 신호를 검출할 때, 해당 생체 신호보다 낮은 주파수 대역의 생체 신호가 존재한다면, S160 단계에서 산출된 신뢰도가 가장 높은 거리별 신호에서 해당 생체 신호보다 낮은 주파수 대역의 생체 신호 및 해당 생체 신호보다 낮은 주파수 대역의 생체 신호의 고조파 성분을 제거한 후 해당 생체 신호를 검출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정 장치의 구조도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정 장치(600)는 신호 획득부(610), 거리 산출부(620), 신호 분류부(630), 신호 추출부(640), 신호 변환부(650), 신뢰도 산출부(660), 신호 제거부(670) 및 생체 신호 검출부(680)를 포함할 수 있다.
신호 획득부(610)는 레이더(700)로부터 다중 생체 신호를 입력받아 S110단계를 수행할 수 있다.
거리 산출부(620) 및 신호 분류부(630)는 S120단계를 수행할 수 있다. 거리 산출부(620)는 반사 신호인 다중 생체 신호로부터 신호가 반사된 지점과 레이더와의 거리를 산출하고, 신호 분류부(630)는 산출된 거리별로 입력받은 다중 생체 신호를 분류한다.
신호 추출부(640)는 S130단계 및 S140단계를 수행할 수 있다. 신호 분류부(630)에서 분류된 거리별 신호 중에서 시간에 따른 분산이 가장 큰 거리별 신호와 분산이 가장 큰 거리별 신호와 일겅 거리 내의 신호들 중 다수를 추출한다.
신호 변환부(650)는 신호 추출부(640)에서 추출한 거리별 다중 생체 신호들을 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하는 S150단계를 수행한다. 신호 변환부(650)는 FFT(Fast Fourier Transform), 즉 고속 푸리에 변환을 이용하여 신호 변환을 할 수 있다.
신뢰도 산출부(660)는 신호 변환부(650)를 거쳐 변환된 모든 거리별 신호에서 각 생체 신호별 신뢰도를 산출하는 S160단계를 수행한다. 신뢰도는 각 생체 신호의 주파수 대역에서 가장 큰 피크값을 두 번째로 큰 피크값으로 나누어 산출할 수 있다.
신호 제거부(670) 및 생체 신호 검출부(680)는 S170단계를 수행한다. 각 생체 신호는 신뢰도 산출부(660)에서 산출된 해당 생체 신호의 신뢰도가 가장 높은 거리별 신호에서 검출될 수 있다. 특히, 신호 제거부(670)는 검출할 생체 신호보다 낮은 주파수 대역의 생체 신호 및 검출할 생체 신호보다 낮은 주파수 대역의 생체 신호의 고조파 성분을 제거하며, 신호 제거부(670)를 거쳐 검출할 생체 신호보다 낮은 주파수 대역의 생체 신호 및 검출할 생체 신호보다 낮은 주파수 대역의 생체 신호의 고조파 성분이 제거된 거리별 신호에서 해당 생체 신호가 검출되게 된다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
600: 생체 신호 측정 장치
610: 신호 획득부
620: 거리 산출부
630: 신호 분류부
640: 신호 추출부
650: 신호 변환부
660: 신뢰도 산출부
670: 신호 제거부
680: 생체 신호 검출부
700: 레이더

Claims (13)

  1. 레이더를 이용하여 제1 생체 신호 및 제2 생체 신호를 측정하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 레이더로부터 상기 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호를 포함하는 신호를 입력받는 단계;
    (b) 상기 입력받은 신호의 거리 정보를 계산하고 거리별로 분류하는 단계;
    (c) 상기 (b)단계에서 분류된 각 거리별 신호 중 시간에 따른 분산이 가장 큰 신호를 선택하는 단계;
    (d) 상기 (b)단계에서 분류된 각 거리별 신호 중 상기 (c)단계에서 선택된 신호와의 거리가 임의의 거리보다 작은 신호들 중에서 다수의 신호들을 더 선택하는 단계;
    (e) 상기 (c)단계 및 (d)단계에서 선택된 모든 신호들을 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하는 단계;
    (f) 상기 (e)단계에서 변환된 거리별 신호들에서 상기 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호의 신뢰도를 각각 산출하는 단계;
    (g) 상기 (f)단계에서 산출된 상기 제1 생체 신호의 신뢰도가 가장 높은 거리별 신호에서 상기 제1 생체 신호를 측정하는 단계; 및
    (h) 상기 (f)단계에서 산출된 상기 제2 생체 신호의 신뢰도가 가장 높은 거리별 신호에서 상기 제2 생체 신호를 검출하는 단계를 포함하는 레이더를 이용한 생체 신호 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (f) 단계는,
    상기 제1 생체 신호의 주파수 영역에서의 가장 큰 피크값을 두번째로 큰 피크값으로 나누어 상기 제1 생체 신호의 신뢰도를 산출하며, 상기 제2 생체 신호의 주파수 영역에서의 가장 큰 피크값을 두번째로 큰 피크값으로 나누어 상기 제2 생체 신호의 신뢰도를 산출하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 생체 신호 측정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 생체 신호의 주파수 대역은 상기 제2 신호의 주파수 대역보다 낮으며,
    상기 (h)단계는, 상기 (f)단계에서 산출된 상기 제2 생체 신호의 신뢰도가 가장 높은 거리별 신호에서 상기 제1 신호 및 상기 제1 신호의 고조파 성분을 제거한 후 상기 제2 생체 신호를 측정하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 생체 신호 측정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (e)단계는 고속 푸리에 변환을 이용하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 생체 신호 측정 방법.
  5. 레이더를 이용하여 다중 생체 신호를 측정하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 레이더로부터 상기 다중 생체 신호를 입력받는 단계;
    (b) 상기 입력받은 다중 생체 신호의 거리 정보를 계산하고 거리별로 분류하는 단계;
    (c) 상기 (b)단계에서 분류된 각 거리별 다중 생체 신호 중 시간에 따른 분산이 가장 큰 신호를 선택하는 단계;
    (d) 상기 (b)단계에서 분류된 각 거리별 다중 생체 신호 중 상기 (c)단계에서 선택된 신호와의 거리가 임의의 거리보다 작은 신호들 중에서 다수의 신호들을 더 선택하는 단계;
    (e) 상기 (c)단계 및 (d)단계에서 선택된 모든 신호들을 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하는 단계;
    (f) 상기 (e)단계에서 변환된 거리별 신호들에서 각 생체 신호별로 신뢰도를 산출하는 단계; 및
    (g) 각 생체 신호 별로 상기 (f)단계에서 산출된 신뢰도가 가장 높은 거리별 신호를 선택하여 해당 생체 신호를 검출하는 단계를 포함하는 레이더를 이용한 생체 신호 측정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 (f) 단계는,
    상기 (e)단계에서 변환된 거리별 신호들에서 각 생체 신호별 주파수 영역에서의 가장 큰 피크값을 두번째로 큰 피크값으로 나누어 각 생체 신호별로 신뢰도를 산출하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 생체 신호 측정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (g)단계는, 검출하고자 하는 각 생체 신호보다 더 낮은 주파수 대역의 모든 생체 신호 및 검출하고자 하는 생체 신호보다 더 낮은 주파수 대역의 모든 생체 신호의 고조파 성분을 제거한 후 상기 검출하고자 하는 각 생체 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 생체 신호 측정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (e)단계는 고속 푸리에 변환을 이용하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 생체 신호 측정 방법.
  9. 레이더를 이용하여 다중 생체 신호를 측정하는 장치에 있어서,
    상기 레이더로부터 상기 다중 생체 신호를 획득하는 신호 획득부;
    상기 신호 획득부에서 획득한 다중 생체 신호의 거리 정보를 계산하는 거리 산출부;
    상기 산출된 거리별로 상기 획득한 다중 생체 신호를 분류하는 신호 분류부;
    상기 분류된 거리별 신호 중 분산이 큰 신호들을 선택하는 신호 추출부;
    상기 선택된 거리별 신호들을 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하는 신호 변환부;
    상기 변환된 거리별 신호들 각각에서 각 생체 신호별로 신뢰도를 산출하는 신뢰도 산출부; 및
    각 생체 신호 별로 상기 산출된 신뢰도가 가장 높은 거리별 신호에서 해당 생체 신호를 검출하는 생체 신호 검출부를 포함하는 레이더를 이용한 생체 신호 측정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 신뢰도 산출부는 각 생체 신호별 주파수 영역에서의 가장 큰 피크값을 두번째로 큰 피크값으로 나누어 각 생체 신호별로 신뢰도를 산출하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 생체 신호 측정 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    각 생체 신호 별로 상기 산출된 신뢰도가 가장 높은 거리별 신호에서 해당 생체 신호보다 낮은 주파수 대역의 생체 신호들 및 해당 생체 신호보다 낮은 주파수 대역의 생체 신호들의 고조파 성분을 제거하는 신호 제거부를 더 포함하며,
    상기 신호 검출부는 상기 해당 생체 신호보다 낮은 주파수 대역의 생체 신호들 및 해당 생체 신호보다 낮은 주파수 대역의 생체 신호들의 고조파 성분이 제거된 신호에서 해당 생체 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 생체 신호 측정 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 신호 변환부는 고속 푸리에 변환을 이용하는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 생체 신호 측정 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 신호 추출부는 시간에 따른 분산이 가장 큰 신호 및 상기 시간에 따른 분산이 가장 큰 신호와의 거리가 임의의 거리보다 작은 신호들 중에서 다수의 신호들을 선택하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 측정 장치.
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