KR20190063642A

KR20190063642A - 생체신호 획득 장치, 차량 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20190063642A
Application number: KR1020170162575A
Authority: KR
Inventors: 이정기; 양철승; 임채영; 한승헌
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-06-10
Also published as: KR102141644B1

Abstract

생체신호 획득 장치, 차량, 및 그 제어방법이 개시된다. 일 측에 따른 생체신호 획득 장치는, 비 접촉 방식을 통해 생체신호를 획득하는 생체신호 획득부; 및 사용자의 움직임으로 인한 진동을 감지하여 진동신호를 출력하는 진동 감지부; 상기 출력된 진동신호로부터 움직임 정보를 추출하는 움직임 정보 추출부; 및 상기 진동신호로부터 추출한 움직임 정보와 상기 생체신호로부터 추출한 움직임 정보를 비교하여 적응필터를 업데이트하고, 상기 업데이트한 적응필터를 기초로 동적 노이즈가 제거된 생체신호를 획득하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

생체신호 획득 장치, 차량 및 그 제어방법{VITAL INFORMATION OBTAINING APPARATUS, VEHICLE AND METHOD OF CONTROLLING THEREOF}

사용자의 움직임으로 인한 노이즈 및 접촉에 따라 발생되는 임피던스에 의한 노이즈가 제거된 생체신호를 획득하는 생체신호 획득 장치, 이를 포함하는 차량 및 그 제어방법에 관한 것이다.

최근, 차량에는 운전자의 편의성과 안전성을 고려하여 다양한 전자장치가 내장되고 있는 실정이다. 특히 전자장치의 일 예 중 하나로써, 차량 내 사용자의 건강 상태를 판단하는 장치들 또한 내장되고 있다.

다만, 주행 중에 발생되는 다양한 환경변화로 인해 사용자의 건강 상태를 잘못 판단하면, 오히려 사용자에게 부정적인 효과를 야기시킬 가능성이 높다. 따라서, 사용자의 건강 상태를 보다 정확하게 판단할 수 있는 방법에 관한 연구가 진행 중이다.

노이즈가 최소화된 생체신호를 획득하는 생체신호 획득 장치, 차량 및 그 제어방법을 제공한다.

일 측에 따른 생체신호 획득 장치는, 비 접촉 방식을 통해 생체신호를 획득하는 생체신호 획득부; 사용자의 움직임으로 인한 진동을 감지하여 진동신호를 출력하는 진동 감지부; 상기 출력된 진동신호로부터 움직임 정보를 추출하는 움직임 정보 추출부; 및 상기 진동신호로부터 추출한 움직임 정보와 상기 생체신호로부터 추출한 움직임 정보를 비교하여 적응필터를 업데이트하고, 상기 업데이트한 적응필터를 기초로 동적 노이즈가 제거된 생체신호를 획득하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, ANC(Adaptive Noise Cancel) 기법에 따라 설계된 노이즈 제거 로직을 기초로 상기 생체신호로부터 호흡신호 및 심박신호 중 적어도 하나를 분리 추출할 수 있다.

또한, 상기 진동 감지부는, 에어 쿠션에 대응되며, 상기 사용자가 앉는 시트의 일 면에 마련될 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 생체신호와 기 설정된 참조 생체신호를 비교하여 움직임 정보를 추출할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 동적 노이즈가 제거된 생체신호를 기초로 사용자의 건강 상태를 판단하고, 판단 결과를 기초로 대응 프로세스를 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 판단 결과를 수집하여 딥-러닝 프로세스를 수행할 수 있다.

또한 상기 제어부는, 상기 동적 노이즈가 제거된 생체신호를 기초로 사용자의 건강 상태를 판단하고, 판단 결과를 기초로 차량 내 기기를 제어하여 사용자의 액션을 유도하는 대응 프로세스의 수행하거나 또는 외부에 위치한 다른 사용자의 액션을 유도하는 대응 프로세스를 수행할 수 있다.

다른 일 측에 따른 생체신호 획득 장치의 제어방법은, 비 접촉 방식을 통해 생체신호를 획득하는 단계; 사용자의 움직임으로 인한 진동을 감지하여 진동신호를 출력하는 단계; 상기 출력된 진동신호로부터 움직임 정보를 추출하는 단계; 및 상기 진동신호로부터 추출한 움직임 정보와 상기 생체신호로부터 추출한 움직임 정보를 비교하여 적응필터를 업데이트하고, 상기 업데이트한 적응필터를 기초로 동적 노이즈가 제거된 상기 생체신호를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제거시키는 단계는, ANC 기법에 따라 설계된 노이즈 제거 로직을 기초로 상기 생체신호 획득 장치 내 구성요소를 제어하여 상기 생체신호로부터 호흡신호 및 심박신호 중 적어도 하나를 분리 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제거시키는 단계는, 상기 생체신호와 기 설정된 참조 생체신호를 비교하여 움직임 정보를 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제거시키는 단계는, 상기 동적 노이즈가 제거된 생체신호를 기초로 사용자의 건강 상태를 판단하고, 판단 결과를 기초로 대응 프로세스를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 결정하는 단계는, 상기 동적 노이즈가 제거된 생체신호를 기초로 사용자의 건강 상태를 판단하고, 판단 결과를 기초로 차량 내 기기를 제어하여 사용자의 액션을 유도하는 대응 프로세스의 수행하거나 또는 외부에 위치한 다른 사용자의 액션을 유도하는 대응 프로세스를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

다른 일 측에 따른 차량의 제어방법은, 비 접촉 방식을 통해 생체신호를 획득하는 단계: 사용자의 움직임으로 인한 진동을 감지하여 진동신호를 출력하는 단계; 상기 출력된 진동신호로부터 움직임 정보를 추출하는 단계; 상기 진동신호로부터 추출한 움직임 정보와 상기 생체신호로부터 추출한 움직임 정보를 비교하여 적응필터를 업데이트하고, 상기 업데이트한 적응필터를 기초로 동적 노이즈가 제거된 생체신호를 획득하는 단계; 및 상기 동적 노이즈가 제거된 생체신호를 기초로 사용자의 건강 상태를 판단하고, 판단 결과를 기초로 대응 프로세스를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

실시예에 따른 생체신호 획득 장치, 차량 및 그 제어방법은 비 접촉 방식을 통해 임피던스로 인한 노이즈가 제거된 생체신호를 획득할 수 있을 수 있다.

다른 실시예에 따른 생체신호 획득 장치, 차량 및 그 제어방법은 사용자의 움직임을 추출하고, 이를 기초로 적응필터를 지속적으로 업데이트하여 움직임으로 인한 노이즈가 제거된 생체신호를 획득할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 차량 내 생체신호 획득 시스템의 블록 구성도를 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 생체신호 획득 시스템의 노이즈 제거 로직을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 노이즈 제거 로직의 블록 구성도를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 생체신호 획득 장치를 포함하는 차량 내 제어 블록도를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 대응 프로세스에 따라 디스플레이 상에 표시된 팝업 메시지를 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 차량의 동작 흐름도를 도시한 도면이다.

도 1은 일 실시예에 따른 차량 내 생체신호 획득 시스템의 블록 구성도를 도시한 도면이다. 이하에서는 설명의 중복을 방지하기 위해 함께 설명하도록 한다.

도 1을 참조하면, 생체신호 획득 시스템은 비 접촉 방식을 통해 임피던스로 인한 노이즈가 제거된 생체신호를 획득하는 생체신호 획득부(110), 사용자의 움직임으로 인한 진동신호를 감지하는 진동 감지부(120), 감지한 진동신호로부터 사용자의 움직임 정보를 추출하는 움직임 정보 추출부(130), 및 비 접촉 방식을 통해 획득한 생체신호로부터 추출한 움직임 정보와, 진동신호로부터 추출한 움직임 정보를 비교하여 업데이트한 적응필터(adaptive filter)를 기초로 동적 노이즈가 제거된 생체신호를 획득하고, 이를 기초로 사용자의 건강 상태를 판단하는 제어부(140)를 포함할 수 있다. 여기서, 사용자는 차량 내 탑승자로서, 운전자, 동승자 등을 전부 포함하며 제한은 없다. 이하에서는 각 구성요소에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

생체신호 획득부(110)는 사용자의 생체신호를 획득할 수 있다. 생체신호 획득부(110)는 비 접촉 방식을 통해 사용자의 생체신호를 획득할 수 있는 기기(예를 들어, 센서모듈)을 포함할 수 있다.

여기서, 생체신호는 사용자의 생체정보가 포함된 신호로서, 사용자로부터 반사되는 레이더 신호일 수 있다. 레이더 신호는 사용자로부터 반사된 반사신호에 해당하며, 이 경우 생체신호는 I/Q(In-phase/Quadrature) 신호일 수 있다.

생체신호에는 사용자의 생체정보가 포함된 신호뿐만 아니라, 노이즈 신호가 포함될 수 있다. 여기서, 사용자의 생체정보는 사용자의 건강 상태를 판단할 수 있는 파라미터에 관한 정보를 의미할 수 있다. 여기서 파라미터는 심박수, 호흡수 등과 같이 사용자의 건강 상태를 객관적으로 파악할 수 있는 정보를 포함한다.

생체신호 획득부(110)는 사용자와 직접적으로 접촉되지 않는 위치에 마련될 수 있다. 예를 들어, 생체신호 획득부(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 사용자가 앉는 시트의 후방에 마련될 수 있다.

사용자와 직접적인 접촉을 통해 생체신호를 획득할 경우, 생체신호에는 접촉에 따라 발생되는 임피던스로 인한 노이즈 신호가 포함될 수 있으며, 보다 정확한 건강상태 판단을 위해서는 임피던스로 인한 노이즈 신호의 제거된 생체신호의 획득이 요구된다.

실시예에 따른 노이즈 제거 시스템은 비 접촉 방식으로 생체신호를 획득함으로써, 획득되는 생체신호에 임피던스로 인한 노이즈 신호가 섞이는 것을 방지할 수 있다. 다만, 비 접촉 방식으로 생체신호를 획득할 경우, 생체신호를 획득하는 경로 상에서 사용자의 움직임으로 인한 동적 노이즈가 섞일 수 있다. 노이즈 제거 시스템은 후술할 바와 같이 적응필터를 이용하여 실시간으로 사용자의 움직임 상태를 추종함으로써, 생체신호 상에 포함된 동적 노이즈의 제거가 가능하다.

한편, 생체신호에는 서로 다른 파라미터에 관한 신호가 섞여 있기 때문에, 파라미터 별로 신호 분리가 요구된다. 실시예에 따른 노이즈 제거 시스템은 적응필터를 이용하여 파라미터 별로 생체신호를 분리함으로써, 보다 정확한 사용자의 건강 상태 판단을 가능하게 한다. 이에 관한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.

도 1을 참조하면, 노이즈 제거 시스템은 사용자의 움직임으로 인한 진동을 감지하고, 감지결과를 기초로 진동신호를 출력하는 진동 감지부(120)를 포함할 수 있다.

진동 감지부(120)는 사용자와 접촉 가능한 위치에 마련될 수 있다. 예를 들어, 진동 감지부(120)는 도 1에 도시된 바와 같이 사용자의 움직임을 감지할 수 있는 시트의 일 면에 위치할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예로, 진동 감지부(120)는 에어 쿠션을 통해 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1을 참조하면, 움직임 정보 추출부(130)는 진동 감지부(120)로부터 출력된 진동신호로부터 사용자의 움직임 정보를 추출할 수 있다. 차량 내에서는 주행 환경이 계속 변하기 때문에 사용자의 의지에 관계없이 움직임이 발생될 수 있고, 사용자에 의지에 따라 움직임이 발생될 수 있으며, 이러한 움직임은 일정하지 않다. 따라서, 생체신호 획득부(110)가 획득한 생체신호로부터 사용자의 움직임으로 인한 동적 노이즈를 제거해야 노이즈가 최소화된 생체신호의 획득이 가능하며, 보다 정확한 건강 상태 판단이 가능하다.

실시예에 따른 생체신호 획득 시스템은 ANC(Adaptive Noise Cancel) 기법을 기초로 설계된 노이즈 제거 로직을 이용하여 생체신호 상의 노이즈를 제거할 수 있다. ANC 기법은 원 신호에 반대되는 위상의 신호를 발생시켜 노이즈를 제거할 수 있는 기법을 의미한다. 예를 들어, ANC 기법은 잡음 제거를 위하여 노이즈과 동일한 크기와 반대의 위상을 갖는 노이즈 방지 신호(anti-noise)를 생성하며, 이 신호를 노이즈 신호에 중첩하여 제거할 수 있다.

생체신호 획득 시스템에는 제어부(140)가 마련될 수 있다. 제어부(140)는 제어신호를 생성하고, 생성한 제어신호를 통해 생체신호 획득 시스템 내 구성요소의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.

제어부(140)는 MCU(Micro Control Unit, MCU)와 같은 프로세서와 메모리를 통해 구현될 수 있다. 메모리에는 생체신호 획득 장치(1) 내 구성요소들의 동작에 관한 제어 알고리즘 또는 프로그램 형태의 데이터가 저장될 수 있다. 이에 따라, 제어부(140)는 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 생체신호 획득 장치 내 구성요소들의 동작을 제어할 수 있다. 한편, 프로세서와 메모리는 각각 별개의 칩으로 구현되거나 또는 단일의 칩으로 구현될 수도 있는 등 제한은 없다. 한편, 제어부(120)는 AVN 단말(100)에 포함되거나 또는 별개로 존재할 수 있는 등 제한은 없다.

제어부(140)는 ANC 기법을 기초로 설계한 노이즈 제거 로직에 따라 생체신호 획득 장치 내 구성요소를 제어하여 생체신호에서의 동적 노이즈를 제거, 즉 제거할 수 있다. 노이즈 제거 로직은 알고리즘 또는 프로그램 형태의 데이터로 구현되어, 제어부(140) 내 메모리에 저장될 수 있다. 이하에서는 노이즈 제거 로직에 대해 개략적으로 설명하도록 한다.

도 2는 일 실시예에 따른 노이즈 제거 로직을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 노이즈 제거 로직에는 입력 신호로서 생체신호가 입력될 수 있다. 전술한 바와 같이, 생체신호는 I/Q 신호 포맷으로 입력될 수 있으며, 이외에도 진동신호가 노이즈 제거 로직 상의 입력 신호로서 입력되나 이에 관한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.

비 접촉 방식을 통해 획득한 생체신호에는 전술한 바와 같이 다양한 신호가 포함될 수 있다. 예를 들어, 생체신호에는 사용자의 심박신호 및 호흡신호 등과 같은 파라미터에 관한 신호뿐만 아니라, 노이즈 신호가 포함될 수 있다. 사용자의 심박 상태와 호흡 상태 각각을 보다 정확히 판단하기 위해선 생체신호 상에 포함된 심박신호 및 호흡신호가 각각 분리 추출이 요구된다. 제어부(140)는 도 2에 도시된 바와 같이 상대적으로 분리 추출이 용이한 호흡신호를 생체신호에서 분리 추출한 다음, 생체신호에서 호흡신호를 제거하여 심박신호를 추출할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상 생체신호에 파라미터에 관한 신호로서, 호흡신호와 심박신호가 포함된 경우에 대해 설명하도록 하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 노이즈가 제거된 생체신호를 획득하는 방법에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 3은 일 실시예에 따른 노이즈 제거 로직의 블록 구성도를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.

노이즈 제거 로직은 입력된 참조 신호를 바로 적응필터의 인수로 이용하는 LMS(Least Mean Square) 알고리즘을 이용하여 구현될 수 있다. 노이즈 제거 로직은 도 3에 도시된 바와 같이 참조 심박신호 A(n) 및 심박신호 T(n) 각각을 입력 받을 수 있으며, 입력 받은 신호 각각에 대해 필터링을 수행할 수 있다. 여기서, 심박신호 T(n)은 사용자의 움직임이 반영된 심박신호로서, 생체신호에서 호흡신호를 제거한 신호일 수 있다. 참조 심박신호 A(n) 및 심박신호 T(n) 각각에 대해 필터링을 수행하는 필터는 FIR([Finite Impulse Response, FIR) 필터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

노이즈 제거 로직은 심박신호 T(n)의 필터링 결과 값에서 참조 심박신호 A(n)의 필터링 결과 값을 제거함으로써, 신호 d(n)를 도출할 수 있다. 또한, 노이즈 제거 로직은 진동 감지부로부터 진동신호 r(n)을 입력 받아 필터링을 수행할 수 있으며, 여기서 필터링을 수행하는 필터 또한 FIR 필터일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

노이즈 제거 로직의 움직임 정보 추출부는 필터링 결과 값으로부터 움직임 정보를 추출할 수 있다. 여기서, 움직임 정보는 진동 감지부(120, 도 1)을 통해 감지된 진동신호로부터 파악한 사용자의 움직임을 일련의 방식으로 표현한 것으로서, 예를 들어 좌표 또는 파라미터를 통해 표현될 수 있는 등 제한은 없다.

노이즈 제거 로직은 필터링 결과 값을 적응필터에 입력함으로써, 신호 y(n)을 출력할 수 있다. 그러면, 노이즈 제거 로직은 신호 d(n)에서 신호 y(n)을 제거, 즉 감산함으로써, 에러 신호 e(n)을 계산할 수 있다. 노이즈 제거 로직은 심박신호 T(n)에서 에러 신호 e(n)를 감산함으로써, 동적 노이즈가 제거된 심박신호를 획득할 수 있다. 또한, 노이즈 제거 로직은 에러 신호 e(n)을 이용하여 적응 필터를 업데이트함으로써, 적응 필터가 사용자의 움직임을 지속적으로 반영하여 동적 노이즈를 보다 정확하게 제거, 즉 필터링할 수 있게 한다.

한편 적응필터로부터 출력되는 신호 y(n)의 계수를 지속적으로 업데이트하기 위해, 적응필터에는 입력되는 신호와 기 저장된 신호 간의 상관성을 없애기 위한 복수의 지연부(미도시)가 포함될 수 있다. 예를 들어, 적응필터에는 생체신호로부터 추출하기 위해 입력된 신호와, 기 저장된 신호 간의 상관성을 없애기 위해 지연부(미도시)가 2개로 구분되어 마련될 수 있다. 이에 따라, 신호 간 계수들을 곱하여 합산되어 출력되는 신호 y(n)는 신호 d(n)에서 감산되어 에러 신호 e(n)이 생성될 수 있다. 또한, 적응필터 상의 계수제어기(미도시)는 에러 신호 e(n)와 임시 저장된 신호(예를 들어, 임시 저장된 심박신호)를 이용하여 게인부(미도시)의 계수들을 업데이트할 수 있다.

생체신호에 섞이는 노이즈는 사용자에 움직임으로 인한 동적 노이즈 및 접촉시 발생되는 임피던스로 인한 노이즈로 분류될 수 있다. 실시예에 따른 노이즈 제거 시스템은 비 접촉방식을 통해 생체신호를 획득함으로써 임피던스로 인한 노이즈를 제거하고, ANC 기법을 통해 동적 노이즈를 제거함으로써 보다 정확한 생체신호를 획득할 수 있다. 노이즈 저감 로직은 기 설계되어 제어부(140)에 의해 구동될 수 있다.

또한, 제어부(140)는 호흡신호, 및 심박신호 중 적어도 하나에서 동적 노이즈를 제거한 신호를 기초로 사용자의 건강 상태를 판단할 수 있으며, 건강 상태에 대한 판단 결과를 기초로 대응 프로세스를 결정할 수 있다. 여기서, 건강 상태에 대한 판단 결과는 사용자의 건강 상태에 이상 발생 여부에 관한 정보뿐만 아니라, 건강 상태의 이상 정도(수준)에 관한 정보를 포함한다.

뿐만 아니라, 제어부(140)는 판단 결과에 관한 정보를 지속적으로 수집하고, 수집한 정보를 기초로 딥-러닝 프로세스를 통해 사용자 맞춤형 서비스를 제공할 수 있다. 전술한 동작은 제어부(140) 뿐만 아니라, 차량 제어부(230, 도 4)가 수행할 수도 있는 바, 이에 관한 구체적인 설명은 후술하도록 한다. 이하에서는 노이즈 제거 로직을 이용하여 노이즈를 제거하는 생체신호 획득 장치 및 이를 포함하는 차량의 내부 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 4를 참조하면, 차량(1)은 노이즈 제거 로직을 이용하여 사용자의 건강 상태를 보다 정확하게 판단하는 생체신호 획득 장치(100), 사용자에게 각종 정보를 시각적으로 제공하는 표시부(200), 사운드를 통해 각종 정보를 제공하는 스피커(210), 유/무선 통신망을 통해 차량 내/외부 기기와 데이터를 주고 받는 통신부(220) 및 차량 내 구성요소의 동작을 전반적으로 제어하는 차량 제어부(230)를 포함할 수 있다.

생체신호 획득 장치(100)는 전술한 바와 같이 생체신호 획득부(110), 진동 감지부(120), 움직임 정보 추출부(130), 및 제어부(140)를 포함할 수 있으며, 각 구성요소에 대한 설명은 전술하였으므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

표시부(200)는 디스플레이, 클러스터, 및 헤드-업 디스플레이 등과 같이 각종 정보를 시각적으로 표시할 수 있는 장치를 통칭하며, 제한은 없다.

예를 들어, 디스플레이는 차량 내부 대시 보드의 중앙 영역(센터페시아) 상에 위치할 수 있으며, 클러스터는 운전석 시트에 앉은 운전자를 기준으로 스티어링 휠의 후방에 위치할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 디스플레이, 및 클러스터는 각각 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode), CRT(Cathode Ray Tube) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한하지 않는다.

헤드-업 디스플레이는 빛을 반사경에 투영하고 반사경으로부터 반사된 빛이 프론트 윈도로 비추게 되어 각종 정보를 표시하는 윈드쉴드 타입, 및 별도의 스크린을 마련하여 각종 정보를 표시하는 컴바이너 타입이 존재하며, 개시된 실시예에 따른 헤드-업 디스플레이는 이를 모두 포함한다.

후술할 바와 같이, 사용자의 건강 상태에 이상이 발생된 것으로 판단되면, 차량 제어부(230)는 제어신호를 통해 건강 상태에 관한 문제가 발생되었다는 내용이 포함된 팝업 메시지가 표시부(200) 상에 표시되도록 제어할 수 있다.

차량(1)의 내부에는 음향을 출력할 수 있는 스피커(210)가 마련될 수 있다. 차량 제어부(230)는 제어신호를 통해 스피커(210)를 제어하여, 오디오 기능, 비디오 기능, 내비게이션 기능 및 기타 부가 기능을 수행함에 있어 필요한 음향을 출력할 수 있다.

사용자의 건강 상태에 이상이 발생된 것으로 판단되면, 차량 제어부(230)는 제어신호를 통해 스피커(210)를 제어하여 운전을 중지하고 가까운 의료센터에 방문할 것을 알리는 경고 음성을 출력할 수 있다.

한편, 차량(1)에는 통신부(220)가 마련될 수 있다.

통신부(220)는 외부 장치와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소 예를 들어, 유선통신 모듈 및 무선통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이에 따라, 통신부(220)는 무선통신망 또는 유선통신망을 통해 외부 기기 예를 들어, 의료기관의 서버, 휴대 장치(스마트폰, 태블릿 PC, 웨어러블 기기 등)과 각종 데이터를 주고 받을 수 있다. 여기서, 무선통신망은 데이터가 포함된 신호를 무선으로 주고 받을 수 있는 통신망을 의미한다. 예를 들어, 무선통신망은 3G 통신망, 4G 통신망뿐만 아니라 블루투스 통신망 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 유선통신망은 데이터가 포함된 신호를 유선으로 주고 받을 수 있는 통신망을 의미한다. 예를 들어, 유선통신망은 PCI(Peripheral Component Interconnect), PCI-express, USB(Universe Serial Bus) 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

사용자의 건강 상태에 이상이 발생된 것으로 판단되면, 차량 제어부(230)는 통신부(220)를 제어하여 의료기관의 서버, 스마트 기기 등에 긴급 메시지를 전송함으로써, 사용자가 위급한 상황에 처하게 되는 것을 방지할 수 있다. 이하에서는 차량 제어부(230)에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.

차량 제어부(230)는 MCU(Micro Control Unit) 등과 같이 각종 연산 처리가 가능한 프로세서 및 차량(1) 내 구성요소의 전반적인 동작을 제어하는데 이용되는 각종 제어 데이터가 저장된 메모리를 포함할 수 있다.

차량 제어부(230)는 제어신호를 생성하고, 생성한 제어신호를 통해 차량(1) 내 구성요소의 동작을 제어할 수 있다.

차량 제어부(230)는 차량 내 통신망, 예를 들어 CAN(Controller Area Network) 통신망을 통해 사용자의 건강 상태에 관한 판단 결과를 제어부(140)로부터 전달 받을 수 있다. 그러면, 차량 제어부(230)는 전달받은 사용자의 건강 상태에 관한 판단 결과를 기초로 대응 프로세스를 수행할 수 있다. 여기서, 대응 프로세스라 함은 사용자의 건강 상태에 관한 판단 결과에 따라 차량(1) 내 구성요소의 동작을 제어하는 방법에 대한 것으로써, 알고리즘 또는 프로그램 형태의 데이터로 구현되어 차량 제어부(230)의 메모리에 미리 저장될 수 있다.

예를 들어, 차량 제어부(230)는 표시부(200) 및 스피커(210) 중 적어도 하나를 제어하여 사용자가 직접 운행 중단, 및 가까운 병원 방문 등의 액션을 취할 수 있도록 하는 대응 프로세스를 수행할 수 있다. 일 실시예로, 차량 제어부(230)는 도 5에 도시된 바와 같이 '심박 상태에 문제가 발생하였습니다. 운행을 중지하고, 병원에 방문하세요'라는 내용이 담긴 팝업 메시지(P)가 표시부(220) 상에 표시되도록 제어할 수 있다. 또한, 차량 제어부(230)는 스피커(210)를 통해 전술한 팝업 메시지의 내용이 음성으로 출력되도록 제어할 수 있다.

또 다른 예로, 차량 제어부(230)는 통신부(220)를 제어하여 사용자가 아닌 제3자가 액션, 즉 제3자의 개입을 유도하는 대응 프로세스를 수행할 수 있다. 일 실시예로, 차량 제어부(230)는 통신부(220)를 제어하여 의료서비스 센터의 서버로 긴급 메시지를 전달하거나 또는 미리 설정된 연락처를 통해 긴급 메시지를 전달할 수 있다. 이에 따라, 사용자가 직접 액션을 취하기 어려운 상태, 예를 들어 생명이 위독하여 긴급 구조가 필요한 상태일 때, 의료서비스 센터 또는 긴급 메시지를 전달 받은 사용자, 즉 제3자의 개입을 통해 사용자가 더 큰 위험에 빠지는 것을 방지할 수 있다.

일 실시예로, 긴급 메시지를 전달 받은 제3자는 주치의에 해당할 수 있으며, 긴급 메시지에는 건강 상태 판단 결과가 포함될 수 있다. 주치의는 긴급 메시지에 포함된 건강 상태 판단 결과를 기초로 사용자의 건강 상태를 보다 면밀히 분석한 다음, 분석 결과에 따라 직접 의료서비스 센터에 연락하여 조치를 취할 수도 있다.

이때, 차량 제어부(230)는 건강 상태의 이상 정도에 따라 사용자의 액션을 유도하는 대응 프로세스만을 수행하거나 또는 제3자가 액션을 유도하는 대응 프로세스를 함께 수행할 수 있다.

예를 들어, 사용자의 심박수가 미리 설정된 제1 수준을 벗어나면, 일 예로 사용자의 심박수가 평균 심박수에서 ±M bpm을 벗어나면, 차량 제어부(230)는 전술한 바와 같이 표시부(220) 및 스피커(210) 중 적어도 하나를 제어하여 사용자가 직접 운행 중단, 및 가까운 병원 방문 등의 액션을 유도하는 대응 프로세스를 수행할 수 있다.

또 다른 예로, 사용자의 심박수가 미리 설정된 제2 수준을 벗어나면, 일 예로 사용자의 심박수가 평균 심박수에서 ±N bpm(N>M)을 벗어나면, 차량 제어부(230)는 표시부(220) 및 스피커(210) 중 적어도 하나를 제어할 뿐만 아니라, 통신부(230)를 제어하여 사용자 및 제3자 중 누군가라도 액션을 취할 수 있도록 하는 대응 프로세스를 수행할 수 있다.

이외에도, 차량 제어부(230)는 사용자의 건강 상태 회복 또는 주변에 긴급상황을 알릴 수 있도록 사이드 윈도의 열리거나, 비상등이 켜지도록 하는 부가적인 대응 프로세스를 수행할 수 있으며 제한은 없다.

한편, 차량 제어부(230)는 건강 상태에 관한 판단 결과를 수집하여 저장할 수 있다. 예를 들어, 차량 제어부(230)는 건강 상태에 관한 판단 결과에, 판단시간을 매핑하여 로그(log) 파일로 수집하여 저장할 수 있다. 이에 따라, 차량 제어부(230)는 수집한 파일을 분석하는 딥-러닝 프로세스를 통해 사용자 개개인 마다 맞춤형 건강 상태 판단 및 대응 프로세스를 수행할 수 있다.

예를 들어, 차량 제어부(230)는 수집한 파일을 분석하여 사용자별 평균 건강 상태, 예를 들어 평균 호흡수, 평균 심박수 등을 계산할 수 있다. 이에 따라, 차량 제어부(230)는 평균 생체정보 대비 변화 정도를 기초로 대응 프로세스를 수행함으로써, 보다 정확한 대응 조치가 가능하다.

또 다른 예로, 차량 제어부(230)는 건강 상태가 미리 설정된 수준을 벗어난 것으로 판단된 횟수를 사용자 별로 계산함으로써, 보다 주의 깊은 관찰이 요구되는 사용자가 탑승해 있는 경우 건강 상태 판단주기를 짧게 변경시킬 수 있다. 이외에도, 차량 제어부(230)는 딥-러닝 프로세스를 통한 분석 결과를 기초로 다양한 맞춤형 서비스를 제공할 수 있으며 제한은 없다.

전술한 동작들은 제어부(140)가 통합 수행할 수 있으며, 차량 제어부(230)가 수행하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제어부(140)가 건강 상태에 관한 판단 결과를 기초로 수행할 대응 프로세스를 결정하고, CAN 통신망을 통해 차량 제어부(230)에 제어명령을 전달하여, 차량(1) 내 구성요소들의 동작이 제어되도록 할 수 있다.

또한, 제어부(140)가 자체적으로 판단 결과에, 판단시간을 매핑하여 로그 파일로 수집하여 저장하고, 이를 기초로 딥-러닝 프로세스를 수행할 수 있는 등 제한은 없다. 이하에서는 차량의 동작에 대해 간단하게 설명하도록 한다.

도 6은 일 실시예에 따른 차량의 동작 흐름도를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 차량은 사용자의 움직임으로 인해 발생되는 진동을 감지하여 진동신호를 획득하고, 획득한 진동신호로부터 움직임 정보를 추출할 수 있다(600). 차량에는 전술한 바와 같이 에어 쿠션 등을 포함하는 진동 감지부(120, 도 1)이 마련될 수 있으며, 차량은 진동 감지부(120, 도 1)를 통해 진동신호를 획득하고, 이를 기초로 움직임 정보를 추출할 수 있다.

또한, 차량은 비 접촉방식을 통해 생체신호를 획득하고, 획득한 생체신호로부터 움직임 정보를 추출할 수 있다(610). 여기서, 움직임 정보는 에어 쿠션 등을 통해 사용자와 접촉하여 직접적으로 획득한 앞선 움직임 정보(이하에서 설명의 편의상 제1 움직임 정보라 한다)와 달리, 생체신호로부터 분리 추출한 어느 하나의 파라미터 신호와 참조 파라미터 신호 간의 비교를 통해 추출한 움직임 정보(이하에서 설명의 편의상 제2 움직임 정보라 한다)를 의미한다.

차량은 제1 움직임 정보와 제2 움직임 정보를 비교하고, 비교 결과를 기초로 적응필터를 업데이트하고, 이를 이용하여 동적 노이즈가 제거된 생체신호를 획득할 수 있다(620). 차량은 동적 노이즈가 제거된 생체신호를 기초로 건강 상태를 판단할 수 있으며, 판단 결과에 기초하여 대응 프로세스의 수행 여부를 결정할 수 있다(630).

예를 들어, 심박수가 정상 범위 내이면, 차량은 사용자의 건강 상태가 정상인 것으로 판단하고, 차량 내 구성요소를 제어하여 별도의 조치를 수행하지 않을 수 있다.

또 다른 예로, 심박수가 정상 범위를 벗어났으나 벗어난 수준이 미리 설정된 범위 내 경우, 차량은 차량 내 기기를 제어하여 사용자가 직접 행동할 것을 요청하는 대응 프로세스를 수행할 수 있다. 일 실시예로, 차량은 스피커 및 표시부 중 적어도 하나를 통해 사용자에게 직접 행동할 것을 요청할 뿐만 아니라, 사이드 윈도를 열리거나 비상등이 켜지도록 제어하여 사용자로 하여금 경각심을 일으키게 할 수 있다.

또 다른 예로, 심박수가 정상 범위 및 미리 설정된 범위를 벗어난 경우, 차량은 차량 내 기기를 제어하여 제3자가 개입할 것을 요청하는 대응 프로세스를 수행할 수 있다. 일 실시예로, 차량은 통신부(230, 도 4)를 통해 외부 기관 또는 미리 설정된 연락처로 긴급 메시지를 전달함으로써, 의료기관의 긴급 출동 또는 연락 받은 제3자의 개입을 유도할 수 있다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 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 않는다.

또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 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. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, 본 명세서 전체에서 사용되는 "~부(unit)", "~기", "~블록(block)", "~부재(member)", "~모듈(module)" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어를 의미할 수 있다. 그러나, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등이 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등은 접근할 수 있는 저장 매체에 저장되고 하나 또는 그 이상의 프로세서에 의하여 수행되는 구성일 수 있다.

1: 차량
100: 생체신호 획득 장치, 110: 생체신호 획득부
120: 진동 감지부, 130: 움지임정보 추출부, 140: 제어부

Claims

비 접촉 방식을 통해 생체신호를 획득하는 생체신호 획득부;
사용자의 움직임으로 인한 진동을 감지하여 진동신호를 출력하는 진동 감지부;
상기 출력된 진동신호로부터 움직임 정보를 추출하는 움직임 정보 추출부; 및
상기 진동신호로부터 추출한 움직임 정보와 상기 생체신호로부터 추출한 움직임 정보를 비교하여 적응필터를 업데이트하고, 상기 업데이트한 적응필터를 기초로 동적 노이즈가 제거된 생체신호를 획득하는 제어부;
를 포함하는 생체신호 획득 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
ANC(Adaptive Noise Cancel) 기법에 따라 설계된 노이즈 제거 로직을 기초로 상기 생체신호로부터 호흡신호 및 심박신호 중 적어도 하나를 분리 추출하는 생체신호 획득 장치.
제1항에 있어서,
상기 진동 감지부는,
에어 쿠션에 대응되며, 상기 사용자가 앉는 시트의 일 면에 마련되는 생체신호 획득 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 생체신호와 기 설정된 참조 생체신호를 비교하여 움직임 정보를 추출하는 생체신호 획득 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 동적 노이즈가 제거된 생체신호를 기초로 사용자의 건강 상태를 판단하고, 판단 결과를 기초로 대응 프로세스를 결정하는 생체신호 획득 장치.
제5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 판단 결과를 수집하여 딥-러닝 프로세스를 수행하는 생체신호 획득 장치.
제5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 동적 노이즈가 제거된 생체신호를 기초로 사용자의 건강 상태를 판단하고, 판단 결과를 기초로 차량 내 기기를 제어하여 사용자의 액션을 유도하는 대응 프로세스의 수행하거나 또는 외부에 위치한 다른 사용자의 액션을 유도하는 대응 프로세스를 수행하는 생체신호 획득 장치.
비 접촉 방식을 통해 생체신호를 획득하는 단계;
사용자의 움직임으로 인한 진동을 감지하여 진동신호를 출력하는 단계;
상기 출력된 진동신호로부터 움직임 정보를 추출하는 단계; 및
상기 진동신호로부터 추출한 움직임 정보와 상기 생체신호로부터 추출한 움직임 정보를 비교하여 적응필터를 업데이트하고, 상기 업데이트한 적응필터를 기초로 상기 생체신호 상에서의 동적 노이즈를 제거하는 단계;
를 포함하는 생체신호 획득 장치의 제어방법.
제8항에 있어서,
상기 제거시키는 단계는,
ANC 기법에 따라 설계된 노이즈 제거 로직을 기초로 상기 생체신호 획득 장치 내 구성요소를 제어하여 상기 생체신호로부터 호흡신호 및 심박신호 중 적어도 하나를 분리 추출하는 단계;
를 더 포함하는 생체신호 획득 장치의 제어방법.
제1항에 있어서,
상기 제거시키는 단계는,
상기 생체신호와 기 설정된 참조 생체신호를 비교하여 움직임 정보를 추출하는 단계;
를 더 포함하는 생체신호 획득 장치의 제어방법.
제8항에 있어서,
상기 제거시키는 단계는,
상기 동적 노이즈가 제거된 생체신호를 기초로 사용자의 건강 상태를 판단하고, 판단 결과를 기초로 대응 프로세스를 결정하는 단계;
를 더 포함하는 생체신호 획득 장치의 제어방법.
제11항에 있어서,
상기 결정하는 단계는,
상기 동적 노이즈가 제거된 생체신호를 기초로 사용자의 건강 상태를 판단하고, 판단 결과를 기초로 차량 내 기기를 제어하여 사용자의 액션을 유도하는 대응 프로세스의 수행하거나 또는 외부에 위치한 다른 사용자의 액션을 유도하는 대응 프로세스를 수행하는 단계;
를 더 포함하는 생체신호 획득 장치의 제어방법.
비 접촉 방식을 통해 생체신호를 획득하는 단계;
사용자의 움직임으로 인한 진동을 감지하여 진동신호를 출력하는 단계;
상기 출력된 진동신호로부터 움직임 정보를 추출하는 단계;
상기 진동신호로부터 추출한 움직임 정보와 상기 생체신호로부터 추출한 움직임 정보를 비교하여 적응필터를 업데이트하고, 상기 업데이트한 적응필터를 기초로 상기 생체신호 상에서의 동적 노이즈를 제거시키는 단계; 및
상기 동적 노이즈가 제거된 생체신호를 기초로 사용자의 건강 상태를 판단하고, 판단 결과를 기초로 대응 프로세스를 결정하는 단계;
를 포함하는 차량의 제어방법.