KR20190056132A

KR20190056132A - 웨어러블 기기

Info

Publication number: KR20190056132A
Application number: KR1020170153266A
Authority: KR
Inventors: 심수영; 전영혁; 박진성; 진문섭
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-11-16
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2019-05-24
Also published as: WO2019098582A1

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 기기는 출력부와 3축에 대한 가속도 값을 감지하는 3축 가속도 센서 및 사용자의 움직임 정보 및 주변 환경 정보 중 하나 이상에 기초하여, 실시간 낙상 위험도를 획득하고, 획득된 실시간 낙상 위험도와 기준 낙상 위험도를 비교하고, 비교 결과, 상기 실시간 낙상 위험도가 상기 기준 낙상 위험도보다 큰 경우, 주의 알람을 출력하도록 상기 출력부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

웨어러블 기기{WEARABLE DEVICE}

본 발명은 웨어러블 기기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자의 낙상 위험도를 평가할 수 있는 웨어러블 기기에 관한 것이다.

낙상은 노인에서 손상의 가장 중요한 원인이며, 연령이 증가함에 따라 발생률과 유병률이 증가한다. 노인에서 낙상은 손상의 직접적인 원인 일 뿐 아니라 기능의존성을 높이고, 삶의 질을 낮추며, 낙상에 대한 두려움으로 인해 운동성을 감퇴시키고, 사망의 위험성을 증가시킨다. 또한 노인에서 장기 요양시설 입소 가능성을 증가시키며, 골절, 뇌출혈 등을 초래하여 의료비용 부담을 증가시킨다.

따라서, 낙상의 고위험군 노인을 선별하고, 낙상의 위험인자를 적절하게 관리해 낙상을 예방하는 것은 노인의 건강수준을 향상시키며 사회 전체의 의료비를 감소시킬 수 있어 중요한 의미를 가진다.

기존의 낙상 위험도 평가 기술은 낙상 위험자가 병원 혹은 의료실을 방문하여 검사자의 주도 하에 설문지를 작성하거나 task를 수행하는 방법을 이용하였다.

따라서, 기존의 기술은 특정 시점만의 낙상 위험도를 평가할 수 있고, 실시간으로 낙상 위험을 감지하여 낙상을 예방해주는 효과가 없다.

또한, 낙상 위험군 스스로 낙상 위험을 관리하기 어렵다.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 일상 생활 중 낙상 사고 발생 가능성이 높은 낙상 위험군 (노인, 거동이 불편한 보행자 등)을 대상으로 낙상 위험을 실시간으로 평가하고 낙상 위험이 높을 시, 이를 사용자에게 알리기 위한 웨어러블 기기에 관한 것이다.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 실시간으로 낙상 위험이 높아질 경우, 사용자나 보호자에게 알려, 낙상으로 인한 사고 예방을 신속하게 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명과 관련된 웨어러블 기기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 기기의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라, 사용자의 걷기 패턴의 타입을 추출하는 과정을 설명하는 흐름도이고, 도 4a 내지 도 6b는 본 발명의 실시 예에 따라, 3축 가속도 신호의 파형 및 기압의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 7a은 본 발명의 실시 예에 따라 사용자가 짐을 들지 않고, 평지를 걷고 있을 때의 3축 파형을 보여주는 그래프이고, 도 7b는 사용자가 무거운 짐을 들고, 평지를 걷고 있을 때의 3축 파형을 보여주는 그래프이다.
도 8 내지 도 9e는 본 발명의 실시 예에 따라, 3축 가속도 센서를 이용하여, 사용자의 수면 후 기립 패턴을 인식하는 예를 설명하는 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 실시 예에 따라 보행 속도에 따른 3축 가속도 신호의 파형 및 3축 가속도 값의 변화를 보여주는 파형을 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따라, 3축 가속도 센서를 이용하여, 사용자의 활동량을 측정하는 파형을 설명하는 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 사용자의 움직임 정보에 따라 실시간으로 측정된 실시간 낙상 위험도의 변화를 보여주는 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

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.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 설명되는 웨어러블 기기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.

그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 웨어러블 기기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털사이니지 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명과 관련된 웨어러블 기기를 설명하기 위한 블록도이다.

상기 웨어러블 기기(100)는 무선 통신부(110), 입력부(120), 감지부(140), 출력부(150), 인터페이스부(160), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 구성요소들은 웨어러블 기기를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 웨어러블 기기는 위에서 열거된 구성요소들보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(110)는, 웨어러블 기기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 웨어러블 기기(100)와 다른 웨어러블 기기(100) 사이, 또는 웨어러블 기기(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(110)는, 웨어러블 기기(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.

이러한 무선 통신부(110)는, 방송 수신 모듈(111), 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114), 위치정보 모듈(115) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 122), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력 받기 위한 사용자 입력부(123, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.

센싱부(140)는 웨어러블 기기 내 정보, 웨어러블 기기를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.

예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 122 참조), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 웨어러블 기기는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.

출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(151), 음향 출력부(152), 햅팁 모듈(153), 광 출력부(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이부(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 웨어러블 기기(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 웨어러블 기기(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.

인터페이스부(160)는 웨어러블 기기(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(160)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port)중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 기기(100)에서는, 상기 인터페이스부(160)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.

또한, 메모리(170)는 웨어러블 기기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 웨어러블 기기(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 웨어러블 기기(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 웨어러블 기기(100)의 기본적인 기능(예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 웨어러블 기기(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 웨어러블 기기(100) 상에 설치되어, 제어부(180)에 의하여 상기 웨어러블 기기의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.

제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 웨어러블 기기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.

또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1와 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 응용프로그램의 구동을 위하여, 웨어러블 기기(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.

전원공급부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 웨어러블 기기(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(190)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체 가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.

이하에서는, 위에서 살펴본 웨어러블 기기(100)를 통하여 구현되는 다양한 실시 예들을 살펴보기에 앞서, 위에서 열거된 구성요소들에 대하여 도 1를 참조하여 보다 구체적으로 살펴본다.

먼저, 무선 통신부(110)에 대하여 살펴보면, 무선 통신부(110)의 방송 수신 모듈(111)은 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신한다. 상기 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다. 적어도 두 개의 방송 채널들에 대한 동시 방송 수신 또는 방송 채널 스위칭을 위해 둘 이상의 상기 방송 수신 모듈이 상기 이동단말기(100)에 제공될 수 있다.

상기 방송 관리 서버는, 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 생성하여 송신하는 서버 또는 기 생성된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 제공받아 단말기에 송신하는 서버를 의미할 수 있다. 상기 방송 신호는, TV 방송 신호, 라디오 방송 신호, 데이터 방송 신호를 포함할 뿐만 아니라, TV 방송 신호 또는 라디오 방송 신호에 데이터 방송 신호가 결합한 형태의 방송 신호도 포함할 수 있다.

상기 방송 신호는 디지털 방송 신호의 송수신을 위한 기술표준들(또는방송방식, 예를들어, ISO, IEC, DVB, ATSC 등) 중 적어도 하나에 따라 부호화될 수 있으며, 방송 수신 모듈(111)은 상기 기술 표준들에서 정한 기술규격에 적합한 방식을 이용하여 상기 디지털 방송 신호를 수신할 수 있다.

상기 방송 관련 정보는, 방송 채널, 방송 프로그램 또는 방송 서비스 제공자에 관련된 정보를 의미할 수 있다. 상기 방송 관련 정보는, 이동통신망을 통하여도 제공될 수 있다. 이러한 경우에는 상기 이동통신 모듈(112)에 의해 수신될 수 있다.

상기 방송 관련 정보는 예를 들어, DMB(Digital Multimedia Broadcasting)의 EPG(Electronic Program Guide) 또는 DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld)의 ESG(Electronic Service Guide) 등의 다양한 형태로 존재할 수 있다. 방송 수신 모듈(111)을 통해 수신된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보는 메모리(160)에 저장될 수 있다.

이동통신 모듈(112)은, 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식(예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등)에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다.

상기 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.

무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 웨어러블 기기(100)에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 기술들에 따른 통신망에서 무선 신호를 송수신하도록 이루어진다.

무선 인터넷 기술로는, 예를 들어 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등이 있으며, 상기 무선 인터넷 모듈(113)은 상기에서 나열되지 않은 인터넷 기술까지 포함한 범위에서 적어도 하나의 무선 인터넷 기술에 따라 데이터를 송수신하게 된다.

WiBro, HSDPA, HSUPA, GSM, CDMA, WCDMA, LTE, LTE-A 등에 의한 무선인터넷 접속은 이동통신망을 통해 이루어진다는 관점에서 본다면, 상기 이동통신망을 통해 무선인터넷 접속을 수행하는 상기 무선 인터넷 모듈(113)은 상기 이동통신 모듈(112)의 일종으로 이해될 수도 있다.

근거리 통신 모듈(114)은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다. 이러한, 근거리 통신 모듈(114)은, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 통해 웨어러블 기기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 웨어러블 기기(100)와 다른 웨어러블 기기(100) 사이, 또는 웨어러블 기기(100)와 다른 웨어러블 기기(100, 또는 외부서버)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 지원할 수 있다. 상기 근거리 무선 통신망은 근거리 무선 개인 통신망(Wireless Personal Area Networks)일 수 있다.

여기에서, 다른 웨어러블 기기(100)는 본 발명에 따른 웨어러블 기기(100)와 데이터를 상호 교환하는 것이 가능한(또는 연동 가능한) 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 스마트워치(smartwatch), 스마트 글래스(smart glass), HMD(head mounted display))가 될 수 있다. 근거리 통신 모듈(114)은, 웨어러블 기기(100) 주변에, 상기 웨어러블 기기(100)와 통신 가능한 웨어러블 디바이스를 감지(또는 인식)할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 감지된 웨어러블 디바이스가 본 발명에 따른 웨어러블 기기(100)와 통신하도록 인증된 디바이스인 경우, 웨어러블 기기(100)에서 처리되는 데이터의 적어도 일부를, 상기 근거리 통신 모듈(114)을 통해 웨어러블 디바이스로 전송할 수 있다. 따라서, 웨어러블 디바이스의 사용자는, 웨어러블 기기(100)에서 처리되는 데이터를, 웨어러블 디바이스를 통해 이용할 수 있다. 예를 들어, 이에 따르면 사용자는, 웨어러블 기기(100)에 전화가 수신된 경우, 웨어러블 디바이스를 통해 전화 통화를 수행하거나, 웨어러블 기기(100)에 메시지가 수신된 경우, 웨어러블 디바이스를 통해 상기 수신된 메시지를 확인하는 것이 가능하다.

위치정보 모듈(115)은 웨어러블 기기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 WiFi(Wireless Fidelity) 모듈이 있다. 예를 들어, 웨어러블 기기는 GPS모듈을 활용하면, GPS 위성에서 보내는 신호를 이용하여 웨어러블 기기의 위치를 획득할 수 있다.

다른 예로서, 웨어러블 기기는 Wi-Fi모듈을 활용하면, Wi-Fi모듈과 무선신호를 송신 또는 수신하는 무선 AP(Wireless Access Point)의 정보에 기반하여, 웨어러블 기기의 위치를 획득할 수 있다. 필요에 따라서, 위치정보모듈(115)은 치환 또는 부가적으로 웨어러블 기기의 위치에 관한 데이터를 얻기 위해 무선 통신부(110)의 다른 모듈 중 어느 기능을 수행할 수 있다. 위치정보모듈(115)은 웨어러블 기기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위해 이용되는 모듈로, 웨어러블 기기의 위치를 직접적으로 계산하거나 획득하는 모듈로 한정되지는 않는다.

다음으로, 입력부(120)는 영상 정보(또는 신호), 오디오 정보(또는 신호), 데이터, 또는 사용자로부터 입력되는 정보의 입력을 위한 것으로서, 영상 정보의 입력을 위하여, 웨어러블 기기(100) 는 하나 또는 복수의 카메라(121)를 구비할 수 있다. 카메라(121)는 화상 통화모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시되거나 메모리(170)에 저장될 수 있다. 한편, 웨어러블 기기(100)에 구비되는 복수의 카메라(121)는 매트릭스 구조를 이루도록 배치될 수 있으며, 이와 같이 매트릭스 구조를 이루는 카메라(121)를 통하여, 웨어러블 기기(100)에는 다양한 각도 또는 초점을 갖는 복수의 영상정보가 입력될 수 있다. 또한, 복수의 카메라(121)는 입체영상을 구현하기 위한 좌 영상 및 우 영상을 획득하도록, 스트레오 구조로 배치될 수 있다.

마이크로폰(122)은 외부의 음향 신호를 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 웨어러블 기기(100)에서 수행 중인 기능(또는 실행 중인 응용 프로그램)에 따라 다양하게 활용될 수 있다. 한편, 마이크로폰(122)에는 외부의 음향 신호를 입력 받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.

사용자 입력부(123)는 사용자로부터 정보를 입력 받기 위한 것으로서, 사용자 입력부(123)를 통해 정보가 입력되면, 제어부(180)는 입력된 정보에 대응되도록 웨어러블 기기(100)의 동작을 제어할 수 있다. 이러한, 사용자 입력부(123)는 기계식 (mechanical) 입력수단(또는, 메커니컬 키, 예를 들어, 웨어러블 기기(100)의 전??후면 또는 측면에 위치하는 버튼, 돔 스위치 (dome switch), 조그 휠, 조그 스위치 등) 및 터치식 입력수단을 포함할 수 있다. 일 예로서, 터치식 입력수단은, 소프트웨어적인 처리를 통해 터치스크린에 표시되는 가상 키(virtual key), 소프트 키(soft key) 또는 비주얼 키(visual key)로 이루어지거나, 상기 터치스크린 이외의 부분에 배치되는 터치 키(touch key)로 이루어질 수 있 한편, 상기 가상키 또는 비주얼 키는, 다양한 형태를 가지면서 터치스크린 상에 표시되는 것이 가능하며, 예를 들어, 그래픽(graphic), 텍스트(text), 아이콘(icon), 비디오(video) 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.

한편, 센싱부(140)는 웨어러블 기기 내 정보, 웨어러블 기기를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하고, 이에 대응하는 센싱 신호를 발생시킨다. 제어부(180)는 이러한 센싱 신호에 기초하여, 웨어러블 기기(100)의 구동 또는 동작을 제어하거나, 웨어러블 기기(100)에 설치된 응용 프로그램과 관련된 데이터 처리, 기능 또는 동작을 수행 할 수 있다. 센싱부(140)에 포함될 수 있는 다양한 센서 중 대표적인 센서들의 대하여, 보다 구체적으로 살펴본다.

먼저, 근접 센서(141)는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선 등을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 이러한 근접 센서(141)는 위에서 살펴본 터치 스크린에 의해 감싸지는 웨어러블 기기의 내부 영역 또는 상기 터치 스크린의 근처에 근접 센서(141)가 배치될 수 있다.

근접 센서(141)의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전 용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 터치 스크린이 정전식인 경우에, 근접 센서(141)는 전도성을 갖는 물체의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 물체의 근접을 검출하도록 구성될 수 있다. 이 경우 터치 스크린(또는 터치 센서) 자체가 근접 센서로 분류될 수 있다.

한편, 설명의 편의를 위해, 터치 스크린 상에 물체가 접촉되지 않으면서 근접되어 상기 물체가 상기 터치 스크린 상에 위치함이 인식되도록 하는 행위를 "근접 터치(proximity touch)"라고 명명하고, 상기 터치 스크린 상에 물체가 실제로 접촉되는 행위를 "접촉 터치(contact touch)"라고 명명한다. 상기 터치 스크린 상에서 물체가 근접 터치 되는 위치라 함은, 상기 물체가 근접 터치될 때 상기 물체가 상기 터치 스크린에 대해 수직으로 대응되는 위치를 의미한다. 상기 근접 센서(141)는, 근접 터치와, 근접 터치 패턴(예를 들어, 근접 터치 거리, 근접 터치 방향, 근접 터치 속도, 근접 터치 시간, 근접 터치 위치, 근접 터치 이동 상태 등)을 감지할 수 있다.

한편, 제어부(180)는 위와 같이, 근접 센서(141)를 통해 감지된 근접 터치 동작 및 근접 터치 패턴에 상응하는 데이터(또는 정보)를 처리하며, 나아가, 처리된 데이터에 대응하는 시각적인 정보를 터치 스크린상에 출력시킬 수 있다. 나아가, 제어부(180)는, 터치 스크린 상의 동일한 지점에 대한 터치가, 근접 터치인지 또는 접촉 터치인지에 따라, 서로 다른 동작 또는 데이터(또는 정보)가 처리되도록 웨어러블 기기(100)를 제어할 수 있다.

터치 센서는 저항막 방식, 정전용량 방식, 적외선 방식, 초음파 방식, 자기장 방식 등 여러 가지 터치방식 중 적어도 하나를 이용하여 터치 스크린(또는 디스플레이부(151))에 가해지는 터치(또는 터치입력)을 감지한다.

일 예로서, 터치 센서는, 터치 스크린의 특정 부위에 가해진 압력 또는 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센서는, 터치 스크린 상에 터치를 가하는 터치 대상체가 터치 센서 상에 터치 되는 위치, 면적, 터치 시의 압력, 터치 시의 정전 용량 등을 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 여기에서, 터치 대상체는 상기 터치 센서에 터치를 인가하는 물체로서, 예를 들어, 손가락, 터치펜 또는 스타일러스 펜(Stylus pen), 포인터 등이 될 수 있다.

이와 같이, 터치 센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기로 보내진다. 터치 제어기는 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 제어부(180)로 전송한다. 이로써, 제어부(180)는 디스플레이부(151)의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 알 수 있게 된다. 여기에서, 터치 제어기는, 제어부(180)와 별도의 구성요소일 수 있고, 제어부(180) 자체일 수 있다.

한편, 제어부(180)는, 터치 스크린(또는 터치 스크린 이외에 구비된 터치키)을 터치하는, 터치 대상체의 종류에 따라 서로 다른 제어를 수행하거나, 동일한 제어를 수행할 수 있다. 터치 대상체의 종류에 따라 서로 다른 제어를 수행할지 또는 동일한 제어를 수행할 지는, 현재 웨어러블 기기(100)의 동작상태 또는 실행 중인 응용 프로그램에 따라 결정될 수 있다.

한편, 위에서 살펴본 터치 센서 및 근접 센서는 독립적으로 또는 조합되어, 터치 스크린에 대한 숏(또는 탭) 터치(short touch), 롱 터치(long touch), 멀티 터치(multi touch), 드래그 터치(drag touch), 플리크 터치(flick touch), 핀치-인 터치(pinch-in touch), 핀치-아웃 터치(pinch-out 터치), 스와이프(swype) 터치, 호버링(hovering) 터치 등과 같은, 다양한 방식의 터치를 센싱할 수 있다.

초음파 센서는 초음파를 이용하여, 감지대상의 위치정보를 인식할 수 있다. 한편 제어부(180)는 광 센서와 복수의 초음파 센서로부터 감지되는 정보를 통해, 파동 발생원의 위치를 산출하는 것이 가능하다. 파동 발생원의 위치는, 광이 초음파보다 매우 빠른 성질, 즉, 광이 광 센서에 도달하는 시간이 초음파가 초음파 센서에 도달하는 시간보다 매우 빠름을 이용하여, 산출될 수 있다. 보다 구체적으로 광을 기준 신호로 초음파가 도달하는 시간과의 시간차를 이용하여 파동 발생원의 위치가 산출될 수 있다.

한편, 입력부(120)의 구성으로 살펴본, 카메라(121)는 카메라 센서(예를 들어, CCD, CMOS 등), 포토 센서(또는 이미지 센서) 및 레이저 센서 중 적어도 하나를 포함한다.

카메라(121)와 레이저 센서는 서로 조합되어, 3차원 입체영상에 대한 감지대상의 터치를 감지할 수 있다. 포토 센서는 디스플레이 소자에 적층될 수 있는데, 이러한 포토 센서는 터치 스크린에 근접한 감지대상의 움직임을 스캐닝하도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 포토 센서는 행/열에 Photo Diode와 TR(Transistor)를 실장하여 Photo Diode에 인가되는 빛의 양에 따라 변화되는 전기적 신호를 이용하여 포토 센서 위에 올려지는 내용물을 스캔한다. 즉, 포토 센서는 빛의 변화량에 따른 감지대상의 좌표 계산을 수행하며, 이를 통하여 감지대상의 위치정보가 획득될 수 있다.

디스플레이부(151)는 웨어러블 기기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부(151)는 웨어러블 기기(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.

또한, 상기 디스플레이부(151)는 입체영상을 표시하는 입체 디스플레이부로서 구성될 수 있다. 상기 입체 디스플레이부에는 스테레오스코픽 방식(안경 방식), 오토 스테레오스코픽 방식(무안경 방식), 프로젝션 방식(홀로그래픽 방식) 등의 3차원 디스플레이 방식이 적용될 수 있다.

일반적으로 3차원 입체 영상은 좌 영상(좌안용 영상)과 우 영상(우안용 영상)으로 구성된다. 좌 영상과 우 영상이 3차원 입체 영상으로 합쳐지는 방식에 따라, 좌 영상과 우 영상을 한 프레임 내 상하로 배치하는 탑-다운(top-down) 방식, 좌 영상과 우 영상을 한 프레임 내 좌우로 배치하는 L-to-R(left-to-right, side by side) 방식, 좌 영상과 우 영상의 조각들을 타일 형태로 배치하는 체커 보드(checker board) 방식, 좌 영상과 우 영상을 열 단위 또는 행 단위로 번갈아 배치하는 인터레이스드(interlaced) 방식, 그리고 좌 영상과 우 영상을 시간 별로 번갈아 표시하는 시분할(time sequential, frame by frame) 방식 등으로 나뉜다.

또한, 3차원 썸네일 영상은 원본 영상 프레임의 좌 영상 및 우 영상으로부터 각각 좌 영상 썸네일 및 우 영상 썸네일을 생성하고, 이들이 합쳐짐에 따라 하나의 영상으로 생성될 수 있다. 일반적으로 썸네일(thumbnail)은 축소된 화상 또는 축소된 정지영상을 의미한다. 이렇게 생성된 좌 영상 썸네일과 우 영상 썸네일은 좌 영상과 우 영상의 시차에 대응하는 깊이감(depth)만큼 화면 상에서 좌우 거리차를 두고 표시됨으로써 입체적인 공간감을 나타낼 수 있다.

3차원 입체영상의 구현에 필요한 좌 영상과 우 영상은 입체 처리부에 의하여 입체 디스플레이부에 표시될 수 있다. 입체 처리부는 3D 영상(기준시점의 영상과 확장시점의 영상)을 입력 받아 이로부터 좌 영상과 우 영상을 설정하거나, 2D 영상을 입력 받아 이를 좌 영상과 우 영상으로 전환하도록 이루어진다.

음향 출력부(152)는 호신호 수신, 통화모드 또는 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 메모리(170)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향출력부(152)는 웨어러블 기기(100)에서 수행되는 기능(예를 들어, 호신호 수신음, 메시지 수신음 등)과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력부(152)에는 리시버(receiver), 스피커(speaker), 버저(buzzer) 등이 포함될 수 있다.

햅틱 모듈(haptic module)(153)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(153)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 될 수 있다. 햅틱 모듈(153)에서 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 사용자의 선택 또는 제어부의 설정에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기햅틱 모듈(153)은 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다.

햅틱 모듈(153)은, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(electrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.

햅틱 모듈(153)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과를 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 모듈(153)은 웨어러블 기기(100)의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다.

광출력부(154)는 웨어러블 기기(100)의 광원의 빛을 이용하여 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. 웨어러블 기기(100)에서 발생 되는 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등이 될 수 있다.

광출력부(154)가 출력하는 신호는 웨어러블 기기가 전면이나 후면으로 단색이나 복수색의 빛을 발광함에 따라 구현된다. 상기 신호 출력은 웨어러블 기기가 사용자의 이벤트확인을 감지함에 의하여 종료될 수 있다.

인터페이스부(160)는 웨어러블 기기(100)에 연결되는 모든 외부 기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(160)는 외부 기기로부터 데이터를 전송 받거나, 전원을 공급받아 웨어러블 기기(100) 내부의 각 구성요소에 전달하거나, 웨어러블 기기(100) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트(port), 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 등이 인터페이스부(160)에 포함될 수 있다.

한편, 식별 모듈은 웨어러블 기기(100)의 사용 권한을 인증하기 위한 각종 정보를 저장한 칩으로서, 사용자 인증 모듈(user identify module; UIM), 가입자 인증 모듈(subscriber identity module; SIM), 범용 사용자 인증 모듈(universal subscriber identity module; USIM) 등을 포함할 수 있다. 식별 모듈이 구비된 장치(이하 '식별 장치')는, 스마트 카드(smart card) 형식으로 제작될 수 있다. 따라서 식별 장치는 상기 인터페이스부(160)를 통하여 단말기(100)와 연결될 수 있다.

또한, 상기 인터페이스부(160)는 웨어러블 기기(100)가 외부 크래들(cradle)과 연결될 때 상기 크래들로부터의 전원이 상기 웨어러블 기기(100)에 공급되는 통로가 되거나, 사용자에 의해 상기 크래들에서 입력되는 각종 명령 신호가 상기 웨어러블 기기(100)로 전달되는 통로가 될 수 있다. 상기 크래들로부터 입력되는 각종 명령 신호 또는 상기 전원은 상기 웨어러블 기기(100)가 상기 크래들에 정확히 장착되었음을 인지하기 위한 신호로 동작될 수 있다.

메모리(170)는 제어부(180)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 폰북, 메시지, 정지영상, 동영상 등)을 임시 저장할 수도 있다. 상기 메모리(170)는 상기 터치 스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다.

메모리(170)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 웨어러블 기기(100)는 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(170)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작될 수도 있다.

한편, 앞서 살펴본 것과 같이, 제어부(180)는 응용 프로그램과 관련된 동작과, 통상적으로 웨어러블 기기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(180)는 상기 웨어러블 기기의 상태가 설정된 조건을 만족하면, 애플리케이션들에 대한 사용자의 제어 명령의 입력을 제한하는 잠금 상태를 실행하거나, 해제할 수 있다.

또한, 제어부(180)는 음성 통화, 데이터 통신, 화상 통화 등과 관련된 제어 및 처리를 수행하거나, 터치 스크린 상에서 행해지는 필기 입력 또는 그림 그리기 입력을 각각 문자 및 이미지로 인식할 수 있는 패턴 인식 처리를 행할 수 있다. 나아가 제어부(180)는 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들을 본 발명에 따른 웨어러블 기기(100) 상에서 구현하기 위하여, 위에서 살펴본 구성요소들을 중 어느 하나 또는 복수를 조합하여 제어할 수 있다.

전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다. 전원공급부(190)는 배터리를 포함하며, 배터리는 충전 가능하도록 이루어지는 내장형 배터리가 될 수 있으며, 충전 등을 위하여 단말기 바디에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

또한, 전원공급부(190)는 연결포트를 구비할 수 있으며, 연결포트는 배터리의 충전을 위하여 전원을 공급하는 외부 충전기가 전기적으로 연결되는 인터페이스(160)의 일 예로서 구성될 수 있다.

다른 예로서, 전원공급부(190)는 상기 연결포트를 이용하지 않고 무선방식으로 배터리를 충전하도록 이루어질 수 있다. 이 경우에, 전원공급부(190)는외부의 무선 전력 전송장치로부터 자기 유도 현상에 기초한 유도 결합(Inductive Coupling) 방식이나 전자기적 공진 현상에 기초한 공진 결합(Magnetic Resonance Coupling) 방식 중 하나 이상을 이용하여 전력을 전달받을 수 있다.

한편, 이하에서 다양한 실시 예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 웨어러블 기기(100)를 통해 실시 가능한 통신 시스템에 대하여 살펴본다.

먼저, 통신 시스템은, 서로 다른 무선 인터페이스 및/또는 물리 계층을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 통신 시스템에 의해 이용 가능한 무선 인터페이스에는, 주파수 분할 다중 접속(Frequency Division Multiple Access, FDMA), 시분할 다중 접속(Time Division Multiple Access, TDMA), 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access, CDMA), 범용 이동통신 시스템(Universal Mobile Telecommunications Systems, UMTS)(특히, LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced)), 이동통신 글로벌 시스템(Global System for Mobile Communications, GSM) 등이 포함될 수 있다.

이하에서는, 설명의 편의를 위하여, CDMA에 한정하여 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명은, CDMA 무선 통신 시스템뿐만 아니라 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 무선 통신 시스템을 포함한 모든 통신 시스템 적용될 수 있음은 자명하다.

CDMA 무선 통신 시스템은, 적어도 하나의 단말기(100), 적어도 하나의 기지국(Base Station, BS (Node B 혹은 Evolved Node B로 명칭될 수도 있다.)), 적어도 하나의 기지국 제어부(Base Station Controllers, BSCs), 이동 스위칭 센터(Mobile Switching Center, MSC)를 포함할 수 있다. MSC는, 일반 전화 교환망(Public Switched Telephone Network, PSTN) 및 BSCs와 연결되도록 구성된다. BSCs는, 백홀 라인(backhaul line)을 통하여, BS와 짝을 이루어 연결될 수 있다. 백홀 라인은, E1/T1, ATM, IP, PPP, Frame Relay, HDSL, ADSL 또는 xDSL 중 적어도 하나에 따라서 구비될 수 있다. 따라서, 복수의 BSCs가 CDMA 무선 통신 시스템에 포함될 수 있다.

복수의 BS 각각은 적어도 하나의 섹터를 포함할 수 있고, 각각의 섹터는, 전방향성 안테나 또는 BS로부`터 방사상의 특정 방향을 가리키는 안테나를 포함할 수 있다. 또한, 각각의 섹터는, 다양한 형태의 안테나를 두 개 이상 포함할 수도 있다. 각각의 BS는, 복수의 주파수 할당을 지원하도록 구성될 수 있고, 복수의 주파수 할당은 각각 특정 스펙트럼(예를 들어, 1.25MHz, 5MHz 등)을 가질 수 있다.

섹터와 주파수 할당의 교차는, CDMA 채널이라고 불릴 수 있다. BS는, 기지국 송수신 하부 시스템(Base Station Transceiver Subsystem, BTSs)이라고 불릴 수 있다. 이러한 경우, 하나의 BSC 및 적어도 하나의 BS를 합하여"기지국"이라고 칭할 수 있다. 기지국은, 또한 "셀 사이트"를 나타낼 수도 있다. 또는, 특정 BS에 대한 복수의 섹터들 각각은, 복수의 셀 사이트로 불릴 수도 있다.

방송 송신부(Broadcasting Transmitter, BT)는, 시스템 내에서 동작하는 단말기들(100)에게 방송 신호를 송신한다. 도 1에 도시된 방송 수신 모듈(111)은, BT에 의해 전송되는 방송 신호를 수신하기 위해 단말기(100) 내에 구비된다.

뿐만 아니라, CDMA 무선 통신 시스템에는 웨어러블 기기(100)의 위치를 확인하기 위한, 위성 위치 확인 시스템(Global Positioning System, GPS)이 연계될 수 있다. 상기 위성(300)은, 웨어러블 기기(100)의 위치를 파악하는 것을 돕는다. 유용한 위치 정보는, 두 개 이하 또는 이상의 위성들에 의해 획득될 수도 있다. 여기에서는, GPS 추적 기술뿐만 아니라 위치를 추적할 수 있는 모든 기술들을 이용하여 웨어러블 기기(100)의 위치가 추적될 수 있다. 또한, GPS 위성 중 적어도 하나는, 선택적으로 또는 추가로 위성 DMB 전송을 담당할 수도 있다.

웨어러블 기기에 구비된 위치정보 모듈(115)은 웨어러블 기기의 위치를 탐지, 연산 또는 식별하기 위한 것으로, 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 모듈 및 WiFi(Wireless Fidelity) 모듈을 포함할 수 있다. 필요에 따라서, 위치정보모듈(115)은 치환 또는 부가적으로 웨어러블 기기의 위치에 관한 데이터를 얻기 위해 무선 통신부(110)의 다른 모듈 중 어느 기능을 수행할 수 있다.

상기 GPS모듈(115)은 3개 이상의 위성으로부터 떨어진 거리 정보와 정확한 시간 정보를 산출한 다음 상기 산출된 정보에 삼각법을 적용함으로써, 위도, 경도, 및 고도에 따른 3차원의 현 위치 정보를 정확히 산출할 수 있다. 현재, 3개의 위성을 이용하여 위치 및 시간 정보를 산출하고, 또 다른 1개의 위성을 이용하여 상기 산출된 위치 및 시간 정보의 오차를 수정하는 방법이 널리 사용되고 있다. 또한, GPS 모듈(115)은 현 위치를 실시간으로 계속 산출함으로써 속도 정보를 산출할 수 있다. 다만, 실내와 같이 위성 신호의 음영 지대에서는 GPS 모듈을 이용하여 정확히 웨어러블 기기의 위치를 측정하는 것이 어렵다. 이에 따라, GPS 방식의 측위를 보상하기 위해, WPS (WiFi Positioning System)이 활용될 수 있다.

와이파이 위치추적 시스템(WPS: WiFi Positioning System)은 웨어러블 기기(100)에 구비된 WiFi모듈 및 상기 WiFi모듈과 무선신호를 송신 또는 수신하는 무선 AP(Wireless Access Point)를 이용하여, 웨어러블 기기(100)의 위치를 추적하는 기술로서, WiFi를 이용한 WLAN(Wireless Local Area Network)기반의 위치 측위 기술을 의미한다.

와이파이 위치추적 시스템은 와이파이 위치측위 서버, 웨어러블 기기(100), 상기 웨어러블 기기(100)와 접속된 무선 AP, 임의의 무선 AP정보가 저장된 데이터 베이스를 포함할 수 있다.

무선 AP와 접속 중인 웨어러블 기기(100)는 와이파이 위치 측위 서버로 위치정보 요청 메시지를 전송할 수 있다.

와이파이 위치측위 서버는 웨어러블 기기(100)의 위치정보 요청 메시지(또는 신호)에 근거하여, 웨어러블 기기(100)와 접속된 무선 AP의 정보를 추출한다. 상기 웨어러블 기기(100)와 접속된 무선 AP의 정보는 웨어러블 기기(100)를 통해 상기 와이파이 위치측위 서버로 전송되거나, 무선 AP에서 와이파이 위치측위 서버로 전송될 수 있다.

상기 웨어러블 기기(100)의 위치정보 요청 메시지에 근거하여, 추출되는 무선 AP의 정보는 MAC Address, SSID(Service Set IDentification), RSSI(Received Signal Strength Indicator), RSRP(Reference Signal Received Power), RSRQ(Reference Signal Received Quality), 채널정보, Privacy, Network Type, 신호세기(Signal Strength) 및 노이즈 세기(Noise Strength)중 적어도 하나일 수 있다.

와이파이 위치측위 서버는 위와 같이, 웨어러블 기기(100)와 접속된 무선 AP의 정보를 수신하여, 미리 구축된 데이터베이스로부터 웨어러블 기기가 접속 중인 무선 AP와 대응되는 무선 AP 정보를 추출할 수 있다. 이때, 상기 데이터 베이스에 저장되는 임의의 무선 AP 들의 정보는 MAC Address, SSID, 채널정보, Privacy, Network Type, 무선 AP의 위경도 좌표, 무선 AP가 위치한 건물명, 층수, 실내 상세 위치정보(GPS 좌표 이용가능), AP소유자의 주소, 전화번호 등의 정보일 수 있다. 이때, 측위 과정에서 이동형 AP나 불법 MAC 주소를 이용하여 제공되는 무선 AP를 측위 과정에서 제거하기 위해, 와이파이 위치측위 서버는 RSSI 가 높은 순서대로 소정 개수의 무선 AP 정보만을 추출할 수도 있다.

이후, 와이파이 위치측위 서버는 데이터 베이스로부터 추출된 적어도 하나의 무선 AP 정보를 이용하여 웨어러블 기기(100)의 위치정보를 추출(또는 분석)할 수 있다. 포함된 정보와 상기 수신된 무선 AP 정보를 비교하여, 상기 웨어러블 기기(100)의 위치정보를 추출(또는 분석)한다.

웨어러블 기기(100)의 위치정보를 추출(또는 분석)하기 위한 방법으로, Cell-ID 방식, 핑거 프린트 방식, 삼각 측량 방식 및 랜드마크 방식 등이 활용될 수 있다.

Cell-ID 방식은 웨어러블 기기가 수집한 주변의 무선 AP 정보 중 신호 세기가 가장 강한 무선 AP의 위치를웨어러블 기기의 위치로 결정하는 방법이다. 구현이 단순하고 별도의 비용이 들지 않으며 위치 정보를 신속히 얻을 수 있다는 장점이 있지만 무선 AP의 설치 밀도가 낮으면 측위 정밀도가 떨어진다는 단점이 있다.

핑거프린트방식은 서비스 지역에서 참조위치를 선정하여 신호 세기 정보를 수집하고, 수집한 정보를 바탕으로 웨어러블 기기에서 전송하는 신호 세기 정보를 통해 위치를 추정하는 방법이다. 핑거프린트 방식을 이용하기 위해서는, 사전에 미리 전파 특성을 데이터베이스화할 필요가 있다.

삼각 측량 방식은 적어도 세 개의 무선 AP의 좌표와 웨어러블 기기 사이의 거리를 기초로 웨어러블 기기의 위치를 연산하는 방법이다. 웨어러블 기기와 무선 AP사이의 거리를 측정하기 위해, 신호 세기를 거리 정보로 변환하거나, 무선 신호가 전달되는 시간(Time of Arrival, ToA), 신호가 전달되는 시간 차이(Time Difference of Arrival, TDoA), 신호가 전달되는 각도(Angle of Arrival, AoA) 등을 이용할 수 있다.

랜드마크 방식은 위치를 알고 있는 랜드마크 발신기를 이용하여 웨어러블 기기의 위치를 측정하는 방법이다.

열거된 방법 이외에도 다양한 알고리즘이 웨어러블 기기의 위치정보를 추출(또는 분석)하기 위한 방법으로 활용될 수 있다.

이렇게 추출된 웨어러블 기기(100)의 위치정보는 상기 와이파이 위치측위 서버를 통해 웨어러블 기기(100)로 전송됨으로써, 웨어러블 기기(100)는 위치정보를 획득할 수 있다.

웨어러블 기기(100)는 적어도 하나의 무선 AP 에 접속됨으로써, 위치 정보를 획득할 수 있다. 이때, 웨어러블 기기(100)의 위치 정보를 획득하기 위해 요구되는 무선 AP의 개수는 웨어러블 기기(100)가 위치한 무선 통신환경에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

앞서 도 1를 통해 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 웨어러블 기기에는 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus)등의 근거리 통신 기술이 적용될 수 있다.

이 중, 웨어러블 기기에 구비된 NFC 모듈은 10cm 안팎의 거리에서 단말 간 비접촉식 근거리 무선 통신을 지원한다. NFC 모듈은 카드 모드, 리더 모드 및 P2P 모드 중 어느 하나로 동작할 수 있다. NFC 모듈이 카드 모드로 운용되기 위해서, 웨어러블 기기(100)는 카드 정보를 저장하는 보안 모듈을 더 포함할 수도 있다. 여기서, 보안 모듈이란 UICC(Universal Integrated Circuit Card)(예컨대, SIM(Subscriber Identification Module) 또는 USIM(Universal SIM)), Secure micro SD 및 스티커 등 물리적 매체일 수도 있고, 웨어러블 기기에 임베디드되어 있는 논리적 매체(예컨대, embeded SE(Secure element))일 수도 있다. NFC 모듈과 보안 모듈 사이에는 SWP(Single Wire Protocol)에 기반한 데이터 교환이 이루어질 수 있다.

NFC 모듈이 카드 모드로 운용되는 경우, 웨어러블 기기는 전통적인 IC 카드처럼 저장하고 있는 카드 정보를 외부로 전달할 수 있다. 구체적으로, 신용카드 또는 버스 카드 등 결제용 카드의 카드 정보를 저장하는 웨어러블 기기를 요금 결제기에 근접시키면, 모바일 근거리 결제가 처리될 수 있고, 출입용 카드의 카드 정보를 저장하는 웨어러블 기기를 출입 승인기에 근접 시키면, 출입의 승인 절차가 시작될 수 있다. 신용카드, 교통카드 및 출입카드 등의 카드는 애플릿(applet) 형태로 보안 모듈에 탑재되고, 보안 모듈은 탑재된 카드에 대한 카드 정보를 저장할 수 있다. 여기서, 결제용 카드의 카드 정보는 카드 번호, 잔액, 사용 내역 중 적어도 하나일 수 있고, 출입용 카드의 카드 정보는, 사용자의 이름, 번호(예컨대, 사용자의 학번 또는 사번), 출입 내역 중 적어도 하나일 수 있다.

NFC 모듈이 리더 모드로 운용되는 경우, 웨어러블 기기는 외부의 태그(Tag)로부터 데이터를 독출할 수 있다. 이때, 웨어러블 기기가 태그로부터 수신하는 데이터는 NFC 포럼에서 정하는 데이터 교환 포맷(NFC Data Exchange Format)으로 코딩될 수 있다. 아울러, NFC 포럼에서는 4개의 레코드 타입을 규정한다. 구체적으로, NFC 포럼에서는 스마트 포스터(Smart Poster), 텍스트(Text), URI(Uniform Resource Identifier) 및 일반 제어(General Control) 등 4개의 RTD(Record Type Definition)를 규정한다. 태그로부터 수신한 데이터가 스마트 포스터 타입인 경우, 제어부는 브라우저(예컨대, 인터넷 브라우저)를 실행하고, 태그로부터 수신한 데이터가 텍스트 타입인 경우, 제어부는 텍스트 뷰어를 실행할 수 있다. 태그로부터 수신한 데이터가 URI 타입인 경우, 제어부는 브라우저를 실행하거나 전화를 걸고, 태그로부터 수신한 데이터가 일반 제어 타입인 경우, 제어 내용에 따라 적절한 동작을 실행할 수 있다.

NFC 모듈이 P2P(Peer-to-Peer) 모드로 운용되는 경우, 웨어러블 기기는 다른 웨어러블 기기와 P2P 통신을 수행할 수 있다. 이때, P2P 통신에는 LLCP(Logical Link Control Protocol) 가 적용될 수 있다. P2P 통신을 위해 웨어러블 기기와 다른 웨어러블 기기 사이에는 커넥션(connection)이 생성될 수 있다. 이때, 생성되는 커넥션은 1개의 패킷을 교환하고 종료되는 비접속형 모드(connectionless mode)와 연속적으로 패킷을 교환하는 접속형 지향 모드(connection-oriented mode)로 구분될 수 있다. P2P 통신을 통해, 전자적 형태의 명함, 연락처 정보, 디지털 사진, URL 등의 데이터 및 블루투스, Wi-Fi 연결을 위한 셋업 파라미터 등이 교환될 수 있다. 다만, NFC 통신의 가용 거리는 짧으므로, P2P 모드는 크기가 작은 데이터를 교환하는 것에 효과적으로 활용될 수 있을 것이다.

이하에서는 이와 같이 구성된 웨어러블 기기에서 구현될 수 있는 제어 방법과 관련된 실시 예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 살펴보겠다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 기기의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 2의 실시 예에 따른 웨어러블 기기(100)의 센싱부(140)는 3축 가속도 센서, 자이로 센서, 지자기 센서, 기압 센서를 더 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 웨어러블 기기(100)의 제어부(180)는 사용자 정보를 획득한다(S201).

일 실시 예에서, 사용자 정보는 사용자의 키, 사용자의 체중, 사용자의 낙상 과거력, 사용자의 복용 약물 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 제어부(180)는 사용자 입력부(123)를 통해 사용자 정보를 입력 받을 수 있다.

또 다른 실시 예에서, 제어부(180)는 무선 통신부(110)를 통해 요양 기관 또는 병원의 서버로부터 사용자 정보를 수신할 수 있다.

제어부(180)는 사용자 신체 능력 평가 정보를 획득한다(S203).

일 실시 예에서, 사용자 신체 능력 평가 정보는 사용자의 신체 능력을 평가하기 위한 정보일 수 있다.

예를 들어, 사용자 신체 능력 평가 정보는 Timed up and go test, Five times sit-to-stand test, single limb stance eyes open test, Berg balance test 중 하나 이상에 의해 측정될 수 있다.

Timed up and go test는 의자에서 일어난 후, 일정 거리 이동 후, 다시 의자에 앉기까지 걸리는 시간을 측정하는 테스트이다.

Five times sit-to-stand test는 의자에서 5번 일어났다가 앉았다를 반복하는데 걸리는 시간을 측정하는 테스트이다.

single limb stance eyes open test는 두 눈을 뜨고, 한발로 서 있는 시간을 측정하는 테스트이다.

Berg balance test는 균형 감각을 측정하는 테스트일 수 있다. 이는 공지의 테스트이므로, 자세한 설명은 생략한다.

사용자 신체 능력 평가 정보는 위 4가지 테스트에 의해 측정될 수 있다.

제어부(180)는 사용자 정보 및 사용자 신체 능력 평가 정보를 이용하여 개인 낙상 위험도를 계산한다(S205).

일 실시 예에서, 제어부(180)는 위 4가지 테스트에서 측정된 시간 및 그에 매칭되는 점수를 이용하여, 개인 낙상 위험도를 계산할 수 있다.

개인 낙상 위험도는 개인마다 서로 달라질 수 있는 값으로, 개인에 최적화된 위험도일 수 있다.

제어부(180)는 사용자의 움직임 정보 및 주변 환경 정보 중 하나 이상에 기초하여, 실시간 낙상 위험도를 획득한다(S207).

실시간 낙상 위험도는 개인 낙상 위험도와 사용자의 움직움 정보 및 주변 환경 정보에 의해 획득된 추가 낙상 위험도의 합일 수 있다.

즉, 실시간 낙상 위험도는 개인 낙상 위험도와 추가 낙상 위험도의 합일 수 있다.

제어부(180)는 실시간으로, 사용자의 실시간 낙상 위험도를 계산할 수 있다.

일 실시 예에서 사용자 움직임 정보는 사용자의 걷기 패턴, 사용자의 기립 패턴, 사용자의 활동량 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 주변 환경 정보는 경사로 정보를 포함할 수 있다.

제어부(180)는 3축 가속도 센서를 통해 감지된 3축 가속도 신호에 기초하여, 사용자의 걷기 패턴을 추출할 수 있다.

제어부(180)는 주변 환경 정보를 이용하여, 추출된 걷기 패턴을 더 세분화시킬 수 있다. 예를 들어, 걷기 패턴은 경사로 올라가기 패턴, 평지 걷기 패턴 및 경사로 내려가기 패턴을 포함할 수 있다.

각 걷기 패턴에는 추가 낙상 위험도가 매칭되어 저장되어 있을 수 있다. 예를 들어, 평지 걷기 패턴은 추가 낙상 위험도가 1, 경사로 올라가기 패턴은 추가 낙상 위험도가 2, 경사로 내려가기 패턴은 추가 낙상 위험도가 3으로 매칭되어 있을 수 있다.

제어부(180)는 걷기 패턴의 타입이 추출된 경우, 개인 낙상 위험도에 추가 낙상 위험도를 합하여, 실시간 낙상 위험도를 획득할 수 있다.

제어부(180)는 3축 가속도 센서 및 기압 센서를 이용하여, 걷기 패턴의 타입을 판단할 수 있다.

이에 대해서는 이하의 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라, 사용자의 걷기 패턴의 타입을 추출하는 과정을 설명하는 흐름도이고, 도 4a 내지 도 6b는 본 발명의 실시 예에 따라, 3축 가속도 신호의 파형 및 기압의 변화를 보여주는 그래프이다.

먼저, 도 3을 설명한다.

제어부(180)는 3축 가속도 센서를 이용하여, 사용자의 걷기 패턴을 감지한다(S301).

일 실시 예에서, 제어부(180)는 3축 가속도 센서를 통해 측정된 x축 신호, y축 신호 및 z축 신호의 파형 각각이 기 설정된 패턴을 갖는 경우, 이를 걷기 패턴으로 인식할 수 있다.

제어부(180)는 기압 센서를 이용하여, 기압 변화량을 측정한다(S303).

제어부(180)는 걷기 패턴을 감지한 이후부터, 시간에 따른 기압 변화량을 측정할 수 있다.

제어부(180)는 일정 시간 동안의 기압 변화량이 제1 임계 기압 미만인 경우, 걷기 패턴의 타입을 경사로 올라가기 패턴으로 인식한다(S307).

제어부(180)는 일정 시간 동안의 기압 변화량이 제1 임계 기압보다 크고, 제2 임계 기압보다 작은 경우(S309), 걷기 패턴의 타입을 평지 걷기 패턴으로 인식한다(S311).

제어부(180)는 일정 시간 동안의 기압 변화량이 제2 임계 기압보다 큰 경우(S313), 걷기 패턴의 타입을 경사로 내려가기 패턴으로 인식한다(S315).

도 4a는 걷기 패턴의 타입이 경사로 올라가기 패턴인 경우, 3축 가속도 센서를 통해 얻어진 3축 신호의 파형이고, 도 4b는 걷기 패턴의 타입이 경사로 올라가기 패턴인 경우, 기압 센서를 통해 측정된 기압의 변화량을 보여주는 파형이다.

이하에서, x축 신호는 빨간색 파형, y축 신호는 녹색 파형, z축 신호는 파란색 파형임을 가정하여 설명한다.

또한, 도 4a에서 가로축은 시간 축이고, 세로축은 가속도 값을 나타낸다.

도 4b에서 가로축은 시간 축이고, 세로 축은 기압 값을 나타낸다.

제어부(180)는 3축 신호 파형을 이용하여, 사용자의 움직임 패턴이 걷기 패턴임을 감지할 수 있다.

또한, 제어부(180)는 기압의 변화량이 제1 임계 기압 미만인 경우, 기압이 감소하고 있는 것으로 판단하고, 사용자가 경사로를 오르고 있는 것으로 판단할 수 있다. 즉, 제어부(180)는 걷기 패턴의 타입을 경사로 오르기 패턴으로 인식할 수 있다.

제어부(180)는 경사로 오르기 패턴의 경우, 추가 낙상 위험도를 2로 획득할 수 있다.

다음으로, 도 5a 및 도 5b를 설명한다.

도 5a는 걷기 패턴의 타입이 평지 걷기 패턴인 경우, 3축 가속도 센서를 통해 얻어진 3축 신호의 파형이고, 도 5b는 걷기 패턴의 타입이 평지 걷기 패턴인 경우, 기압 센서를 통해 측정된 기압의 변화량을 보여주는 파형이다.

또한, 도 5a에서 가로축은 시간 축이고, 세로축은 가속도 값을 나타낸다.

도 5b에서 가로축은 시간 축이고, 세로 축은 기압 값을 나타낸다.

또한, 제어부(180)는 기압의 변화량이 제1 임계 기압보다 크고, 제2 임계 기압보다 작은 경우, 기압이 일정 범위 내에서 유지되고 있는 것으로 판단하고, 사용자가 평지를 걷고 있는 것으로 판단할 수 있다. 즉, 제어부(180)는 걷기 패턴의 타입을 평지 걷기 패턴으로 인식할 수 있다.

제어부(180)는 평지 걷기 패턴의 경우, 추가 낙상 위험도를 1로 획득할 수 있다.

다음으로, 도 6a 및 도 6b를 설명한다.

도 6a는 걷기 패턴의 타입이 경사로 내려가기 패턴인 경우, 3축 가속도 센서를 통해 얻어진 3축 신호의 파형이고, 도 6b는 걷기 패턴의 타입이 경사로 내려가기 패턴인 경우, 기압 센서를 통해 측정된 기압의 변화량을 보여주는 파형이다.

또한, 도 6a에서 가로축은 시간 축이고, 세로축은 가속도 값을 나타낸다.

도 6b에서 가로축은 시간 축이고, 세로 축은 기압 값을 나타낸다.

또한, 제어부(180)는 기압의 변화량이 제2 임계 기압보다 큰 경우, 기압이 증가하고 있는 것으로 판단하고, 사용자가 경사로를 내려가고 있는 것으로 판단할 수 있다. 즉, 제어부(180)는 걷기 패턴의 타입을 경사로 내려가기 패턴으로 인식할 수 있다.

제어부(180)는 경사로 내려가기 패턴의 경우, 추가 낙상 위험도를 3으로 획득할 수 있다.

다시, 도 2를 설명한다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 제어부(180)는 3축 가속도 센서를 통해 얻어진 3축 파형을 이용하여, 사용자가 무거운 짐을 들고 걷고 있는지를 판단할 수 있다.

이에 대해서는 도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명한다.

도 7a은 본 발명의 실시 예에 따라 사용자가 짐을 들지 않고, 평지를 걷고 있을 때의 3축 파형을 보여주는 그래프이고, 도 7b는 사용자가 무거운 짐을 들고, 평지를 걷고 있을 때의 3축 파형을 보여주는 그래프이다.

또한, 도 7a 및 도 7b에서 가로축은 시간 축이고, 세로축은 가속도 값을 나타낸다.

우선, 제어부(180)는 3축 파형의 신호를 이용하여, 3축 파형의 패턴이 기 설정된 패턴을 갖는 경우, 사용자가 짐을 들지 않고, 걷기를 수행하고 있음을 판단할 수 있다.

그 후, 제어부(180)는 3축 파형의 변화폭을 이용하여, 사용자가 무거운 짐을 들고 걷고 있는지를 판단할 수 있다.

예를 들어, 제어부(180)는 3축 파형(x, y, z 축 각각)의 변화폭이 기 설정된 변화폭 미만인 경우, 사용자가 무거운 짐을 들고, 걷고 있는 것으로 판단할 수 있다.

즉, 도 7a와 비교하여, 도 7b의 그래프의 경우, 3축 파형의 변화폭이 미약하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.

제어부(180)는 사용자가 무거운 짐을 들고 걷고 있는 것으로 판단한 경우, 추가 낙상 위험도를 3으로 획득할 수 있다. 무거운 짐을 들고 이동하는 경우, 위험도가 증가될 수 있기 때문이다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 제어부(180)는 3축 가속도 센서를 이용하여, 사용자의 수면 후 기립 패턴을 추출할 수 있다.

이에 대해서는 도 8 내지 도 9e의 도면을 참조하여 설명한다.

도 8 내지 도 9e는 본 발명의 실시 예에 따라, 3축 가속도 센서를 이용하여, 사용자의 수면 후 기립 패턴을 인식하는 예를 설명하는 도면이다.

도 8을 참조하면, 제어부(180)는 3축 가속도 센서를 이용하여, 3축 가속도 신호를 감지하고(S801), 감지된 3축 가속도 신호의 패턴이 기 설정된 템플릿 패턴과 매칭되는지를 판단한다(S803).

일 실시 예에서 기 설정된 템플릿 패턴은 사용자의 수면 상태 즉, 3축 가속도 신호의 변화가 일정 시간 동안 존재하지 않다가, 일정 시간이 지난 후, 급격하게 변화되는 패턴일 수 있다.

수면 후 기립 패턴에 대응하는 3축 가속도 파형은 메모리(170)에 저장되어 있을 수 있다.

제어부(180)는 3축 가속도 신호의 패턴이 기 설정된 템플릿 패턴과 매칭되는 경우, 사용자의 움직임 패턴을 수면 후 기립 패턴으로 인식한다(S805).

도 9a 내지 도 9e는 기 설정된 다양한 템플릿 패턴을 보여주고 있다.

도 9a 내지 도 9e에서 가로축은 시간 축이고, 세로축은 가속도 값을 나타낸다.

제어부(180)는 감지된 3축 가속도 신호의 패턴이 기 설정된 템플릿 패턴과 매칭되는 경우, 사용자의 움직임 패턴을 수면 후 기립 패턴으로 인식할 수 있다.

제어부(180)는 사용자의 움직임 패턴이 수면 후 기립 패턴으로 인식된 경우, 추가 낙상 위험도를 3으로 획득할 수 있다. 이는, 수면 후, 기립하는 경우, 어지러움을 일으켜, 낙상 위험이 증가될 수 있기 때문이다.

제어부(180)는 사용자 신체 능력 평가 정보에 포함된 어지러움 정도를 나타내는 정보를 이용하여, 어지러움이 심한 사용자일수록, 개인 낙상 위험도를 증가시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 제어부(180)는 3축 가속도 센서를 이용하여, 보행 속도를 측정할 수 있다.

제어부(180)는 측정된 보행 속도에 기초하여, 추가 낙상 위험도를 선정할 수 있다. 제어부(180)는 측정된 보행 속도가 빠를수록 추가 낙상 위험도를 증가시킬 수 있다.

도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 실시 예에 따라 보행 속도에 따른 3축 가속도 신호의 파형 및 3축 가속도 값의 변화를 보여주는 파형을 설명하는 도면이다.

도 10a 내지 도 10c에서 가로축은 시간 축이고, 세로축은 가속도 값을 나타낸다.

먼저, 도 10a는 제1 보행 속도로 인식될 수 있는 3축 가속도 신호의 파형 및 3축 가속도 값의 변화를 보여주는 파형이다.

예를 들어, 도 10a는 일반적인 걷기의 경우 나타날 수 있는 파형을 나타낼 수 있다.

이하에서, 3축 가속도 값은 x축 가속도를 제곱한 제1 값, y축 가속도를 제곱한 제2 값, z축 가속도를 제곱한 제3 값이라 하면, 제1 값, 제2 값 및 제3 값의 합의 루트 값을 나타낼 수 있다. 3축 가속도 값은 단일 벡터 크기(Single Vector Magnitude, SVM)로 명명될 수 있다.

도 10b는 제2 보행 속도로 인식될 수 있는 3축 가속도 신호의 파형 및 3축 가속도 값의 변화를 보여주는 파형이다b

예를 들어, 도 10b는 느린 걸음으로 걷는 경우 나타날 수 있는 파형을 나타낼 수 있다.

도 10c는 제3 보행 속도로 인식될 수 있는 3축 가속도 신호의 파형 및 3축 가속도 값의 변화를 보여주는 파형이다.

예를 들어, 도 10c는 빠른 걸음으로 걷는 경우 나타날 수 있는 파형을 나타낼 수 있다.

제어부(180)는 도 10a 내지 도 10c의 3축 가속도 신호의 파형을 통해, 일반 걷기 패턴, 느린 걷기 패턴, 빠른 걷기 패턴을 인식할 수 있다.

또한, 제어부(180)는 도 10a 내지 도 10c의 3축 가속도 값을 통해, 보행 속도를 측정할 수 있다. 제어부(180)는 사용자 정보에 포함된 키를 더 이용하여, 보행 속도를 측정할 수 있다.

사용자의 키가 클수록 보폭이 커지고, 사용자의 키가 작을수록, 보폭이 작아지기 때문이다.

제어부(180)는 제1 보행 속도가 감지된 경우, 추가 낙상 위험도를 2점으로, 제2 보행 속도가 감지된 경우, 추가 낙상 위험도를 1점으로, 제3 보행 속도가 감지된 경우, 추가 낙상 위험도를 3점으로 획득할 수 있다.

보행 속도가 빠를수록, 낙상의 위험이 증가될 수 있기 때문이다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 제어부(180)는 3축 가속도 센서를 이용하여, 사용자의 활동량을 측정할 수 있고, 측정된 활동량에 기초하여, 추가 낙상 위험도를 획득할 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따라, 3축 가속도 센서를 이용하여, 사용자의 활동량을 측정하는 파형을 설명하는 도면이다.

도 11의 상측에 도시된 그래프는 사용자가 걷기를 수행 시, 측정된 3축 가속도 값을 나타내는 파형이고, 하측에 도시된 그래프는 사용자의 활동량이 뛰거나, 액티브한 운동을 수행 시, 측정된 3축 가속도 값을 나타내는 파형이다.

도 11에서 가로축은 시간 축이고, 세로축은 단일 벡터 크기를 나타낸다.

제어부(180)는 3축 가속도 센서를 통해 3축 가속도 값을 획득할 수 있다. 3축 가속도 값은 위에서 설명된 바와 같다.

도 11의 상측에 도시된 그래프를 통해 일정 시간 동안 측정된 3축 가속도 값은 기준 활동량이 될 수 있다.

제어부(180)는 현재 측정된 3축 가속도 값에 대응하는 현재 활동량이 기준 활동량을 초과하는 경우, 추가 낙상 위험도를 증가시킬 수 있다.

예를 들어, 제어부(180)는 현재 활동량이 기준 활동량의 2배인 경우, 추가 낙상 위험도를 2로 선정할 수 있다. 즉, 제어부(180)는 현재 활동량과 기준 활동량의 비율에 따라 추가 낙상 위험도를 획득할 수 있다.

획득된 추가 낙상 위험도는 실시간 낙상 위험도를 계산하는데 사용될 수 있다.

다시 도 2를 설명한다.

제어부(180)는 획득된 실시간 낙상 위험도와 기준 위험도를 비교한다(S209).

기준 위험도는 낙상 위험이 커졌음을 나타내는데 기준이 되는 위험도일 수 있다. 즉, 기준 위험도는 낙상 위험이 커져, 주의 알람을 출력하는데 기준이 되는 위험도일 수 있다.

기준 위험도는 사용자 마다 다르게 설정될 수 있다.

한편, 제어부(180)는 실시간 낙상 위험도를 메모리(170)에 저장할 수 있다. 저장된 실시간 낙상 위험도는 추후, 실시간 낙상 위험도의 추세를 분석하는데 사용될 수 있다.

제어부(180)는 비교 결과, 실시간 낙상 위험도가 기준 위험도보다 큰 경우, 주의 알람을 출력한다(S213).

일 실시 예에서, 제어부(180)는 웨어러블 기기(100)에 구비된 출력부(150)를 통해 주의 알람을 출력할 수 있다.

예를 들어, 제어부(180)는 출력부(150)의 음향 출력 모듈(152)을 통해, 낙상 위험이 증가했음을 나타내는 음성을 출력할 수 있다.

또 다른 예로, 제어부(180)는 출력부(150)의 햅틱 모듈(153)을 통해 낙상 위험의 증가를 알리는 진동 패턴을 출력할 수 있다.

일 실시 예에서, 제어부(180)는 실시간 낙상 위험도가 클수록, 주의 알람의 출력 세기를 증가시킬 수 있다.

또 다른 실시 예에서, 제어부(180)는 실시간 낙상 위험도가 기준 위험도보다 큰 경우, 무선 통신부(110)를 통해 주의 알람을 보호자의 이동 단말기 또는 요양 기관의 서버에 전송할 수도 있다.

한편, 제어부(180)는 실시간 낙상 위험도가 기준 위험도보다 작은 경우, 단계 S207을 수행한다.

도 12 및 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 사용자의 움직임 정보에 따라 실시간으로 측정된 실시간 낙상 위험도의 변화를 보여주는 그래프이다.

특히, 도 12는 사용자가 짐을 들고 있는지 여부 및 사용자의 보행 속도에 따라 측정된 실시간 낙상 위험도의 변화를 보여주는 그래프이고, 도 13은 사용자 의 신체 능력 평가 정보에 기반하여, 수면 후 기립 시, 측정된 실시간 낙상 위험도의 변화를 보여주는 그래프이다.

도 12 및 도 13에서 가로축은 시간 축이고, 세로축은 실시간 낙상 위험도를 나타내는 축이다.

제1 파형(1201)은 사용자가 짐을 들지 않고, 도 10a에서 설명된 제1 보행 속도로 걷고 있는 경우, 측정된 실시간 낙상 위험도의 변화를 나타내는 파형이다.

제2 파형(1203)은 사용자가 무거운 짐을 들고, 도 10a에서 설명된 제1 보행 속도로 걷고 있는 경우, 측정된 실시간 낙상 위험도의 변화를 나타내는 파형이다.

제2 파형(1203)의 경우, 특정 구간 동안(30초에서 70초) 사용자가 무거운 짐을 들고 있으므로, 실시간 낙상 위험도가 제1 파형(1201)보다 높게 나타난다.

제3 파형(1205)은 사용자가 무거운 짐을 들고, 도 10c에서 설명된 제3 보행 속도로 걷고 있는 경우, 측정된 실시간 낙상 위험도의 변화를 나타내는 파형이다.

제3 파형(1205)의 경우, 특정 구간 동안(30초에서 70초) 사용자가 무거운 짐을 들고 제1 보행 속도 보다 더 빠른 제3 보행 속도로 걷고 있으므로, 실시간 낙상 위험도가 제2 파형(1203)보다 높게 나타난다.

제어부(180)는 제1 파형(1201)의 낙상 위험도를 기준 위험도로 선정할 수 있다.

제어부(180)는 특정 구간 동안(30초에서 70초) 측정된 실시간 낙상 위험도가 기준 위험도보다 큰 경우, 주의 알람을 출력할 수 있다.

즉, 제어부(180)는 제2,3 파형(1203, 1205)이 나타나는 경우, 주의 알람을 출력할 수 있다.

다음으로, 도 13을 설명한다.

도 13을 참조하면, 제1 파형(1301)은 수면 후 기립 시, 어지러움 증이 없는 사용자의 실시간 낙상 위험도를 보여주는 파형이고, 제2 파형(1303)은 수면 후 기립 시, 어지러움 증이 있는 사용자의 실시간 낙상 위험도를 보여주는 파형이다.

제어부(180)는 수면 후, 기립 시, 어지러움 증이 있는 사용자의 추가 낙상 위험도를 더 높게 설정할 수 있다. 이에 따라, 어지러움 증이 있는 사용자의 실시간 낙상 위험도가 더 높게 측정될 수 있다.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부(180)를 포함할 수도 있다.

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims

웨어러블 기기에 있어서,
출력부;
3축에 대한 가속도 값을 감지하는 3축 가속도 센서; 및
사용자의 움직임 정보 및 주변 환경 정보 중 하나 이상에 기초하여, 실시간 낙상 위험도를 획득하고, 획득된 실시간 낙상 위험도와 기준 낙상 위험도를 비교하고, 비교 결과, 상기 실시간 낙상 위험도가 상기 기준 낙상 위험도보다 큰 경우, 주의 알람을 출력하도록 상기 출력부를 제어하는 제어부를 포함하는
웨어러블 기기.
제1항에 있어서,
상기 제어부는
사용자 정보 및 사용자 신체 능력 평가 정보를 이용하여, 개인 낙상 위험도를 계산하고,
상기 사용자의 움직임 정보 및 상기 주변 환경 정보 중 하나 이상에 기초하여, 추가 낙상 위험도를 계산하고,
상기 개인 낙상 위험도와 상기 추가 낙상 위험도의 합으로, 상기 실시간 낙상 위험도를 획득하는
웨어러블 기기.
제2항에 있어서,
상기 움직임 정보는 사용자의 걷기 패턴을 포함하고,
상기 제어부는
상기 3축에 대한 가속도 값을 이용하여, 상기 걷기 패턴을 추출하는
웨어러블 기기.
제3항에 있어서,
상기 웨어러블 기기는
기압을 측정하는 기압 센서를 더 포함하고,
상기 제어부는
상기 측정된 기압에 기초하여, 사용자가 걷고 있는 길의 타입을 파악하는
웨어러블 기기.
제4항에 있어서,
상기 제어부는
상기 측정된 기압에 기초하여, 경사로 올라가기 패턴, 평지 걷기 패턴, 경사로 내려가기 패턴 중 어느 하나의 걷기 패턴을 추출하는
웨어러블 기기.
제5항에 있어서,
상기 경사로 내려가기 패턴에 대응하는 추가 낙상 위험도는 상기 경사로 내려가기 패턴에 대응하는 추가 낙상 위험도보다 크고, 상기 경사로 내려가기 패턴에 대응하는 추가 낙상 위험도는 상기 평지 걷기 패턴에 대응하는 추가 낙상 위험도보다 더 큰
웨어러블 기기.
제3항에 있어서,
상기 제어부는
상기 3축에 대한 가속도 값을 이용하여, 사용자의 보행 속도를 측정하고, 보행 속도가 클수록, 상기 추가 낙상 위험도를 증가시키는
웨어러블 기기.
제2항에 있어서,
상기 사용자 신체 능력 평가 정보는 사용자의 어지러움 정도를 나타내는 정도를 포함하는
웨어러블 기기.
제2항에 있어서,
상기 움직임 정보는 사용자의 활동량을 포함하고,
상기 제어부는
상기 3축에 대한 가속도 값을 이용하여, 상기 활동량을 파악하고, 파악된 활동량에 기초하여, 상기 추가 낙상 위험도를 획득하는
웨어러블 기기.
제1항에 있어서,
상기 출력부는
상기 주의 알람을 출력하기 위한 햅틱 모듈 또는 음향 출력부를 포함하는
웨어러블 기기.