KR20220102436A - 웨어러블 전자 장치의 가속도 센서를 이용하여 사용자의 자세를 판단하는 방법 및 그 전자 장치 - Google Patents

웨어러블 전자 장치의 가속도 센서를 이용하여 사용자의 자세를 판단하는 방법 및 그 전자 장치 Download PDF

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wearable electronic
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이원희
최재혁
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Abstract

웨어러블 전자 장치에 있어서, 상기 웨어러블 전자 장치의 움직임에 대한 가속도 데이터를 출력하는 가속도 센서; 및 상기 가속도 센서와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는: 상기 가속도 데이터가 정적인 값을 가지는 정적 구간 동안의 가속도 데이터에 기초하여 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단하고, 상기 가속도 데이터가 동적인 값을 가지는 동적 구간 동안의 가속도 데이터에 기초하여 yaw 각도 값을 추정하고, 상기 roll 각도 값, 상기 pitch 각도 값, 및 상기 yaw 각도 값에 기초하여 상기 정적 구간에서 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 착용 자세가 기준 값이 되도록 가속도 데이터를 보정하고, 상기 보정된 가속도 데이터에 기초하여 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 자세를 판단하는, 웨어러블 전자 장치가 개시된다. 이 외에도 본 문서를 통해 파악되는 다양한 실시 예들이 가능하다.

Description

웨어러블 전자 장치의 가속도 센서를 이용하여 사용자의 자세를 판단하는 방법 및 그 전자 장치{ELECTRONIC DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING USER'S POSTURE USING ACCELERATION SENSOR OF WEARABLE ELECTRONIC DEVICE}
본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들은 웨어러블 전자 장치(예: 머리 착용형 전자 장치(head-worn electronic device)에 관한 것으로, 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 머리 숙임 각도에 대한 자세를 판단하는 방법 및 그 전자 장치에 관한 것이다.
현대인의 생활에서 스마트 폰 및/또는 컴퓨터와 같은 스마트 전자 장치의 사용량이 늘어남에 따라 사용자 머리와 몸이 이루는 각도가 적절하지 못한 상태로 장시간 유지되는 경우 목 주변 근골격계 질환 발생의 위험이 있다. 이에, 사용자의 자세(또는 목 자세)를 모니터링하는 기술에 대한 필요성이 증가하고 있다. 또한, 사용자 자세 모니터링 결과는 사용자에 관한 기본 사용 정보로써 다양한 서비스 설계를 위해 활용될 수 있다.
실제 사용자의 자세를 모니터링 하기 위해서는 기본적으로 사용자가 웨어러블 전자 장치(또는 TWS(True Wireless Stereo))를 착용하고 있는 초기 착용 자세를 추정하여 이를 보정해줘야 실질적인 머리 숙임 각도에 대한 인식이 가능하다. 종래의 경우, 가속도 센서만으로는 방위각 측정이 불가하기 때문에 가속도 센서와 자이로 센서를 함께 이용하거나 또는 가속도 센서와 지자기 센서를 함께 이용하여, 사용자의 초기 착용 자세를 인식하고 보정함으로써 사용자의 자세를 판단할 수 있었다.
웨어러블 전자 장치와 같은 작은 크기의 착용형 전자 장치의 경우, 사이즈가 작고 자석을 많이 활용하는 장치의 특성상 지자기 센서를 외란 없이 실장하기 불가하고, 고급 자이로 센서 또한 경제적 측면이나 소모 전류적 측면에서 활용이 불가하다. 이처럼 지자기 센서 또는 자이로 센서를 함께 이용하여 사용자의 자세를 판단하는 방법들은, 웨어러블 전자 장치에서는 사용이 불가하거나 제한적이기 때문에 사용자의 자세를 활용하는 다양한 서비스를 개발하기 위해서 새로운 형태의 자세 인식 기술이 요구된다.
본 문서에 개시된 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치는, 웨어러블 전자 장치의 가속도 센서만을 이용하여 roll 각도와 pitch 각도를 판단하고 yaw 각도를 추정함으로써, 사용자의 초기 착용 자세를 인식하고 보정할 수 있고, 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 목 자세(또는 머리 숙임 각도)를 판단할 수 있다.
일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치는, 상기 웨어러블 전자 장치의 움직임에 대한 가속도 데이터를 출력하는 가속도 센서; 및 상기 가속도 센서와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는: 상기 가속도 데이터가 정적인 값을 가지는 정적 구간 동안의 가속도 데이터에 기초하여 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단하고, 상기 가속도 데이터가 동적인 값을 가지는 동적 구간 동안의 가속도 데이터에 기초하여 yaw 각도 값을 추정하고, 상기 roll 각도 값, 상기 pitch 각도 값, 및 상기 yaw 각도 값에 기초하여 상기 정적 구간에서 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 착용 자세가 기준 값이 되도록 가속도 데이터를 보정하고, 상기 보정된 가속도 데이터에 기초하여 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 자세를 판단할 수 있다.
일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치의 가속도 센서를 이용하여 사용자의 자세를 판단하는 방법은, 상기 가속도 센서에서 출력된 가속도 데이터가 정적인 값을 가지는 정적 구간 동안의 가속도 데이터에 기초하여 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단하는 동작; 상기 가속도 데이터가 동적인 값을 가지는 동적 구간 동안의 가속도 데이터에 기초하여 yaw 각도 값을 추정하는 동작; 상기 roll 각도 값, 상기 pitch 각도 값, 및 상기 yaw 각도 값에 기초하여 상기 정적 구간에서 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 착용 자세가 기준 값이 되도록 가속도 데이터를 보정하는 동작; 및 상기 보정된 가속도 데이터에 기초하여 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 자세를 판단하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치는, 상기 웨어러블 전자 장치의 움직임에 대한 가속도 데이터를 출력하는 가속도 센서; 청각 또는 시각 데이터를 출력하는 출력 장치; 및 상기 가속도 센서 및 상기 출력 장치와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는: 상기 출력 장치를 이용하여 사용자의 정적 동작에 대한 제1 가이드를 출력하고, 상기 제1 가이드의 출력 이후에, 상기 출력 장치를 이용하여 상기 사용자의 동적 동작에 대한 제2 가이드를 출력하고, 상기 제2 가이드의 출력 이후에, 상기 가속도 데이터에 기반하여 결정되는 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 자세에 대한 정보를 출력할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따르면, 가속도 데이터가 정적인 값을 가지는 정적 구간 동안의 가속도 데이터에 기초하여 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단하고, 가속도 데이터가 동적인 값을 가지는 동적 구간 동안의 가속도 데이터에 기초하여 yaw 각도 값을 추정함으로써, 가속도 데이터를 보정하여 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 절대 자세를 실시간으로 판단할 수 있고, 자세 관련 다양한 서비스를 제공할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따르면, 웨어러블 전자 장치의 yaw 각도 값을 추정함에 있어서 roll 기준 축과 pitch 기준 축이 90도 차이가 나는 것을 이용한 최적화 알고리즘을 사용함으로써 계산 량과 소요시간을 줄일 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른, 네트워크 환경 내의 외부 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치와 외부 전자 장치를 도시하는 예시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치를 도시하는 블록도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치의 가속도 센서를 이용하여 사용자의 자세를 판단하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자에 대한 roll, pitch, yaw를 설명하는 예시도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치의 가속도 센서를 이용하여 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단하고, yaw 각도 값을 추정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치의 yaw 각도 값을 추정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8은 yaw 각도 후보 값에 따라 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량 합과 pitch 각도 값의 변화량 합을 도시한 그래프이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치의 연산 알고리즘을 이용하여 yaw 각도 값을 추정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치의 yaw 각도 값을 추정하기 위한 연산 알고리즘을 설명하는 모식도이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치의 roll 각도 값, pitch 각도 값, 및 yaw 각도 값에 기초하여 가속도 데이터를 보정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 가속도 데이터 보정 전 정적 구간 및 동적 구간 동안의 roll 각도 값과 pitch 각도 값을 도시한 그래프이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 roll 각도 및 pitch 각도 보정 후 정적 구간 및 동적 구간 동안의 roll 각도 값과 pitch 각도 값을 도시한 그래프이다.
도 14는 일 실시 예에 따른 roll 각도, pitch 각도, 및 yaw 각도 보정 후 정적 구간 및 동적 구간 동안의 roll 각도 값과 pitch 각도 값을 도시한 그래프이다.
도 15는 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치에서 판단된 사용자의 자세에 대한 정보를 제공하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들이 설명된다. 설명의 편의를 위하여 도면에 도시된 구성요소들은 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있으며, 본 발명이 반드시 도시된 바에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 2는 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치(10)와 외부 전자 장치(200)를 도시하는 예시도이다.
웨어러블 전자 장치(10)는, 사용자의 신체(예: 귀, 머리)에 착용되어 청각 데이터 및/또는 시각 데이터를 사용자에게 출력하는 다양한 형태의 전자 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 웨어러블 전자 장치(10)는 사용자의 귀에 삽입하여 착용되고 오디오를 출력할 수 있는 커널형 이어폰(또는 인이어 이어폰)(10a), 사용자 귀의 외부에서 귀를 덮도록 착용되고 오디오를 출력할 수 있는 헤드셋(또는 헤드 폰)(10b), 사용자의 머리 둘레를 적어도 일부 감싸도록 착용되고 영상(예: 증강 현실을 이용한 영상, 가상 현실을 이용한 영상) 및/또는 오디오를 출력할 수 있는 HMD(head mounted display) 장치(10c), 및/또는 사용자의 귀에 걸쳐지도록 착용되고 영상(예: 증강 현실을 이용한 영상, 가상 현실을 이용한 영상) 및/또는 오디오를 출력할 수 있는 안경 형태의 전자 장치(10d)를 포함할 수 있다. 다만, 웨어러블 전자 장치(10)의 종류는 도 2에서 도시된 것에 한정되지 않으며, 사용자의 머리에 착용되어 청각 또는 시각 데이터를 출력하는 다양한 형태의 전자 장치를 모두 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 커널형 이어폰(10a)은 사용자의 양쪽 귀에 착용될 수 있도록 한 쌍으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 커널형 이어폰(10a)은 사용자의 오른쪽 귀에 착용될 수 있는 제1 오디오 출력 장치와 사용자의 왼쪽 귀에 착용될 수 있는 제2 오디오 출력 장치를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 헤드셋(10b)은 한 쌍의 오디오 출력 모듈이 연결 부재로 이어져 하나의 장치로 구성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, HMD 장치(10c) 및 안경 형태의 전자 장치(10d)는 착용 시 사용자의 눈 앞에 영상을 출력할 수 있는 디스플레이 패널을 포함할 수 있다.
본 개시에서는 웨어러블 전자 장치(10) 중 커널형 이어폰(또는 인이어 이어폰)(10a)을 중심으로 설명하나 이에 한정되지 않으며, 본 개시는 다양한 형태의 웨어러블 전자 장치(10)들에 적용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치(10)는 사용자의 신체에 착용된 상태에서 활성화되어 사용자에게 청각 데이터 및/또는 시각 데이터를 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치(10)는 외부 전자 장치(200)과 무선 데이터 송수신을 이용하여 오디오 및/또는 영상을 출력할 수 있다. 예를 들면, 상기 무선 데이터 송수신 경로는, 블루투스 통신 기법(Bluetooth communication scheme)을 위한 경로, BLE 통신 기법(Bluetooth low energy communication scheme)을 위한 경로, Wi-Fi(wireless fidelity) 다이렉트(direct) 통신 기법을 위한 경로, 및 모바일 통신 기법(예: LTE(long term evolution), 사이드링크(sidelink))을 위한 경로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치(10)가 한 쌍의 장치로 구성된 경우, 한 쌍의 장치 중 어느 하나만 외부 전자 장치(200)와 상기 통신 경로를 생성할 수 있다. 예를 들면, 외부 전자 장치(200)는, 한 쌍의 웨어러블 전자 장치(10) 중 제1 장치와 연결될 수 있다. 외부 전자 장치(200)가 제1 장치와 연결되는 경우, 외부 전자 장치(200) 또는 제1 장치는 제2 장치가 상기 오디오를 출력할 수 있도록 상기 통신 경로에 대한 정보를 제2 장치에게 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 외부 전자 장치(200)와 연결된 제1 장치는 마스터 장치(master device) 또는 메인 장치라 지칭할 수 있고, 외부 전자 장치(200)와 연결되지 않은 제2 장치는 슬레이브 장치(slave device) 또는 서브 장치라 지칭할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 한 쌍의 웨어러블 전자 장치(10) 중 마스터 장치에 해당하는 장치는, 외부 전자 장치(200)로 웨어러블 전자 장치(10)에서 생성된 데이터를 송신하는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 마스터 장치는 웨어러블 전자 장치(10)에서 생성한 데이터(예: 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자의 목 자세에 관한 정보)를 전송하거나 웨어러블 전자 장치(10)의 상태 정보(예: 배터리 잔량)를 전송할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치(10)를 도시하는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 웨어러블 전자 장치(10)(예: 한 쌍의 웨어러블 전자 장치 중 제1 장치 및/또는 제2 장치)는 내부 공간에 배치되는 다수의 전자 부품들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치(10)는 통신 회로(310)(예: 도 1의 통신 모듈(190)), 안테나(311)(예: 도 1의 안테나 모듈(197)), 입력 모듈(320)(예: 도 1의 입력 모듈(150)), 센서(330)(예: 도 1의 센서 모듈(176)), 오디오 처리 회로(340)(예: 도 1의 오디오 모듈(170)), 스피커(341)(예: 도 1의 음향 출력 모듈(155)), 마이크(342)(예: 도 1의 입력 모듈(150)), 메모리(350)(예: 도 1의 메모리(130)), 전력 관리 회로(360)(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188)), 배터리(370)(예: 도 1의 배터리(189)), 디스플레이 모듈(380)(예: 도 1의 디스플레이 모듈(160)), 및/또는 프로세서(390)(예: 도 1의 프로세서(120))를 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며, 상기 전자 부품 중 하나 이상이 생략되거나 이 외의 전자 부품들이 더 포함될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 도 1과 도 3에서 대응하는 부품은 동일한 기능을 수행할 수 있다.
본 개시에 있어서, 웨어러블 전자 장치(10)는 제1 장치 및 제2 장치 중 적어도 하나를 의미할 수 있고, 또는 제1 장치 및 제2 장치 중 외부 전자 장치(200)와 통신 연결된 장치(예를 들어, 제1 장치 및 제2 장치의 외부 전자 장치(200)와의 통신 연결에 있어서 마스터 장치)를 의미할 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 안테나(또는, 안테나 방사체)(311)는 다양한 형태의 통신을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나(311)는 근거리 통신을 지원할 수 있다. 근거리 통신은, 예를 들면, Wi-Fi(wireless fidelity), 블루투스(Bluetooth), BLE(Bluetooth low energy), NFC(near field communication), 및 GNSS(global navigation satellite system). UWB(Ultra Wide Band)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 안테나(311)는 셀룰러 통신을 지원할 수 있다. 셀룰러 통신은, 예를 들면, LTE(long-term evolution), LTE-A(LTE advance), CDMA(code division multiple access), WCDMA(wideband CDMA), UMTS(universal mobile telecommunications system), WiBro(wireless broadband), 및 GSM(global system for mobile communications) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로(310)는 안테나(311)를 이용하여 다양한 형태의 통신을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로(310)는 외부 장치(예: 서버, 스마트 폰, PC, PDA 또는 액세스 포인트)로부터 오디오 데이터의 수신을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 회로(310)는 외부 장치(예: 다른 오디오 출력 장치)로 오디오 데이터의 전송을 지원할 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 입력 모듈(320)는 웨어러블 전자 장치(10) 운용에 필요한 다양한 입력 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 입력 모듈(320)는 터치 패드, 터치 패널, 및/또는 버튼을 포함할 수 있다. 예를 들면, 터치 패드는, 정전식, 감압식, 적외선 방식, 및 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식으로 터치 입력을 인식할 수 있다. 예를 들면, 버튼은, 물리적인 버튼, 및/또는 광학식 버튼을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 입력 모듈(320)는 웨어러블 전자 장치(10) 전원의 온(on) 또는 오프(off)에 관한 사용자 입력을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 입력 모듈(320)는 웨어러블 전자 장치(10) 및 외부 전자 장치(200)와의 통신(예: 근거리 통신) 연결에 관한 사용자 입력을 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 입력 모듈(320)는 오디오 데이터(또는, 오디오 컨텐츠)에 연관하는 사용자 입력을 생성할 수 있다. 예를 들면, 사용자 입력은 오디오 데이터의 재생 시작, 재생 일시 중지, 재생 중지, 재생 속도 조절, 재생 볼륨 조절 또는 음소거와 같은 기능에 연관할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 센서(330)는 웨어러블 전자 장치(10)와 관련된 물리적인 데이터를 측정하거나 웨어러블 전자 장치(10)의 작동 상태를 감지할 수 있다. 또한, 센서(330)는 계측 또는 감지된 정보를 전기 신호로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 센서(330)는 가속도 센서(331)를 포함할 수 있고, 그 밖의 근접 센서, 마그네틱 센서, 제스처 센서, 그립 센서, 또는 생체 센서 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 센서(330)는 자이로 센서 및 지자계 센서는 포함하지 않을 수 있다. 또는, 센서(330)는 자이로 센서 및 지자계 센서를 포함하더라도, 사용자의 자세를 판단하는 과정에서 자이로 센서 및 지자계 센서에서 획득된 데이터는 사용하지 않을 수 있다.
가속도 센서(accelerometer)(331)는 웨어러블 전자 장치(10)의 외관을 형성하는 하우징의 내부 공간에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따른 가속도 센서(331)는, 웨어러블 전자 장치(10)의 3축(예: x축, y축, z축)에 대응하는 선형 움직임 및/또는 웨어러블 전자 장치(10)의 3축에 대한 가속도 정보를 센싱 할 수 있다. 가속도 센서(331)는 센싱한 데이터를 이용하여 웨어러블 전자 장치(10)의 움직임에 대한 가속도의 크기를 측정할 수 있고 웨어러블 전자 장치(10)에 가해지는 힘(벡터)을 측정할 수 있다. 예를 들면, 웨어러블 전자 장치(10)가 아무런 움직임이 없는 경우 중력가속도에 해당되는 값이 측정되며, 웨어러블 전자 장치(10)가 움직이는 경우 해당 방향으로 가속도 변화량에 해당하는 값이 측정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 가속도 센서(331)는 웨어러블 전자 장치(10)가 사용자의 신체에 착용된 상태인지에 관한 정보 또는 신호를 검출할 수 있고, 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자의 자세(즉, 사용자의 목 자세)에 관한 정보 또는 신호를 검출할 수 있다. 상기 사용자의 자세는, 사용자가 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 상태에서 사용자의 몸을 기준으로 사용자의 머리가 숙여진 각도에 대한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 오디오 처리 회로(340)는 오디오 데이터 수집 기능을 지원할 수 있고 수집한 오디오 데이터를 재생할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 처리 회로(340)는 오디오 디코더 및 D/A 컨버터를 포함할 수 있다. 오디오 디코더는 메모리(350)에 저장되어 있는 오디오 데이터를 디지털 오디오 신호로 변환할 수 있고, D/A 컨버터는 상기 오디오 디코더에 의해 변환된 디지털 오디오 신호를 아날로그 오디오 신호로 변환시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 디코더는 무선 통신 회로(310)를 통하여 외부 장치(예: 서버, 스마트 폰, PC, PDA 또는 액세스 포인트)로부터 수신되어 메모리(350)에 저장되는 오디오 데이터를 디지털 오디오 신호로 변환할 수 있다. 스피커(341)는 D/A 컨버터에 의해 변환된 아날로그 오디오 신호를 출력할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 처리 회로(340)는 A/D 컨버터를 포함할 수 있다. A/D 컨버터는 마이크(342)를 통해 전달된 아날로그 음성 신호를 디지털 음성 신호로 변환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 오디오 처리 회로(340)는 웨어러블 전자 장치(10)의 운용 동작에서 설정된 다양한 오디오 데이터를 재생할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 전자 장치(10)가 귀에 착용되는 것을 감지하거나 귀로부터 분리되는 것을 감지할 때, 오디오 처리 회로(340)는 해당 효과 또는 안내 음에 관한 오디오 데이터를 재생하도록 설계될 수 있다. 다른 예를 들어, 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자의 자세가 기 설정된 자세(예: 거북목 증후군이 발생할 수 있는 목이 매우 꺾인 자세)에 해당한다고 감지할 때, 오디오 처리 회로(340)는 해당 효과음 또는 안내 음에 관한 오디오 데이터를 재생하도록 설계될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 효과음이나 안내 음의 출력은 사용자 설정이나 설계자 의도에 따라 생략될 수 있다.
메모리(350)는 웨어러블 전자 장치(10)의 운용에 필요한 다양한 운영 체제 및 다양한 사용자 기능에 해당하는 데이터 또는 응용 프로그램과 알고리즘 등을 저장할 수 있다. 메모리(350)는, 예를 들면, 하나 이상의 자기 디스크 저장 장치와 같은 고속 랜덤 액세스 메모리 및/또는 비휘발성 메모리, 하나 이상의 광 저장 장치 및/또는 플래시 메모리(예: NAND, NOR)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 메모리(350)는 외부 장치(예: 서버, 스마트 폰, PC, PDA 또는 액세스 포인트)로부터 수신한 비휘발성 오디오 데이터를 저장하는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 메모리(350)는 외부 장치로부터 수신한 휘발성 오디오 데이터를 저장하는 휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
전력 관리 회로(360)(예: PMIC(power management integrated circuit))는 웨어러블 전자 장치(10) 내에서 배터리(370)의 전력 사용을 효율적으로 관리하고 최적화할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 처리해야 하는 부하(load)에 맞추어 그에 따른 신호를 전력 관리 회로(360)로 전송할 수 있다. 전력 관리 회로(360)는 프로세서(390)에 공급하는 전력을 조정할 수 있다.
전력 관리 회로(360)는 배터리 충전 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 외부 장치에 웨어러블 전자 장치(10)가 결합되는 경우, 전력 관리 회로(360)는 외부 장치로부터 전력을 제공받아 배터리(370)를 충전시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 디스플레이 모듈(380)은 웨어러블 전자 장치(10)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이 모듈(380)은 웨어러블 전자 장치(10)와 무선 통신 연결된 외부 전자 장치(200)로부터 수신된 콘텐츠를 재생할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 디스플레이 모듈(380)은 웨어러블 전자 장치(10)(예: 커널형 이어폰(10a), 헤드셋(10b))의 형태에 따라 생략될 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 다양한 데이터를 수집하여 목적하는 출력 값을 연산할 수 있도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 입력 모듈(320)로부터의 사용자 입력의 적어도 일부를 기초하여 다양한 동작을 지원할 수 있다.
프로세서(390)는 무선 통신 회로(310)를 통하여 외부 장치(예: 서버, 스마트 폰, PC, PDA 또는 액세스 포인트)로부터 오디오 데이터를 수신하고, 수신한 오디오 데이터를 메모리(350)에 저장하도록 설계될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 외부 장치로부터 비휘발성 오디오 데이터(또는, 다운로드 오디오 데이터)를 수신하고, 수신한 비휘발성 오디오 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 외부 장치로부터 휘발성 오디오 데이터(또는, 스트리밍 오디오 데이터)를 수신하고 수신한 휘발성 오디오 데이터를 휘발성 메모리에 저장할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 센서(330)(예: 가속도 센서)로부터 획득한 정보의 적어도 일부를 기초하여 다양한 동작을 이행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 가속도 센서(331)에서 센싱된 가속도 데이터를 이용하여 웨어러블 전자 장치(10)의 회전 운동(즉, roll 각도 값, pitch 각도 값, yaw 각도 값)에 대한 데이터를 연산할 수 있다. 프로세서(390)는 센서(330)로부터 획득한 상기 데이터에 기초하여 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자의 자세에 관해 판단할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(390)는 가속도 센서에서 획득한 가속도 데이터에 기초하여, 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자의 목이 사용자의 몸을 기준으로 얼마가 숙여졌는지 판단할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치(10)는 그 제공 형태에 따라 다양한 구성 요소들을 더 포함할 수 있다. 또한, 웨어러블 전자 장치(10)는 그 제공 형태에 따라 전술한 구성 요소 중 특정 구성 요소들이 제외되거나 다른 구성 요소로 대체될 수도 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치(10)의 가속도 센서(331)를 이용하여 사용자의 자세를 판단하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하 실시 예에서 각 동작들은 순차적으로 수행될 수도 있으나, 반드시 순차적으로 수행되는 것은 아니다. 각 동작들의 순서가 변경될 수도 있으며, 적어도 두 동작들이 병렬적으로 수행될 수도 있다.
도 4의 동작들은 도 3의 웨어러블 전자 장치(10)에 의해 수행될 수 있다. 도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치(10)의 프로세서(390)는, 가속도 데이터가 정적인 값을 가지는 정적 구간 동안의 가속도 데이터에 기초하여 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단하는 동작(410), 가속도 데이터가 동적인 값을 가지는 동적 구간 동안의 가속도 데이터에 기초하여 yaw 각도 값을 추정하는 동작(430), roll 각도 값, pitch 각도 값, 및 yaw 각도 값에 기초하여 정적 구간에서 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자의 착용 자세가 기준 값이 되도록 가속도 데이터를 보정하는 동작(450), 및 보정된 가속도 데이터에 기초하여 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자의 자세를 판단하는 동작(470)을 수행할 수 있다. 이하 도 4의 각 동작에 대하여 자세히 설명한다.
일 실시 예에 따르면 동작 410에서, 프로세서(390)는 가속도 데이터가 정적인 값을 가지는 정적 구간 동안의 가속도 데이터에 기초하여 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단할 수 있고, 동작 430에서 프로세서(390)는 가속도 데이터가 동적인 값을 가지는 동적 구간 동안의 가속도 데이터에 기초하여 yaw 각도 값을 추정할 수 있다. 예를 들면, 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자가 정면을 바라보며 가만히 있는 동작(또는 자세) 중에 가속도 데이터는 정적인 값을 가질 수 있고, 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자가 머리를 위 아래로 끄덕이며 움직이는 동작 중에 가속도 데이터는 동적인 값을 가질 수 있다.
이하 도 5를 참조하며 roll, pitch, 및 yaw에 대하여 설명한다.
도 5는 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자에 대한 roll, pitch, yaw를 설명하는 예시도이다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치(10)에 실장된 가속도 센서(331)는 설정된 x축, y축, z축에 대한 가속도 데이터를 출력할 수 있고, 프로세서(390)는 상기 가속도 데이터를 이용하여 웨어러블 전자 장치(10)의 회전 운동에 대한 정보(예: roll 각도 값, pitch 각도 값)을 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, roll, pitch, yaw는 3차원 공간 내 각각 x축, y축, z축을 중심축으로 회전하는 회전 반경에 대한 지표일 수 있다. 예를 들면, 사용자의 정면을 x축으로 가정하고 사용자의 측면을 y축으로 가정하고 중력 방향을 z축으로 가정했을 때, roll 각도 값은 x축을 중심으로 한 회전 운동에 대한 데이터이고, pitch 각도 값은 y축을 중심으로 한 회전 운동에 대한 데이터이고, yaw 각도 값은 z축을 중심으로 한 회전 운동에 대한 데이터일 수 있다. 다만, roll, pitch, yaw 각도 값이 대응되는 축은 이에 제한되지 않는다. 다른 예를 들면, 웨어러블 전자 장치(10) 내 가속도 센서(331)의 탑재 상태에 따라 가속도 센서(331)의 x축, y축, z축의 방향이 바뀔 수 있고, 이 경우 x축, y축, z축 중에서 roll 각도 값, pitch 각도 값, yaw 각도 값이 대응되는 축도 바뀔 수 있다. 즉, pitch는 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자가 머리를 위 아래로 끄덕이는 회전 운동에 대응되고, yaw는 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자가 머리를 좌우로 도리도리 회전하는 운동에 대응되고, roll은 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자가 머리(특히 귀)를 한쪽 어깨에서 다른 쪽 어깨로 회전하는 운동에 대응되도록 roll, pitch, yaw 값이 정의된 경우, 가속도 센서(331)의 x축, y축, z축의 방향에 따라서 roll 각도 값, pitch 각도 값, yaw 각도 값이 대응되는 축도 바뀔 수 있다.
각각의 사용자 마다 웨어러블 전자 장치(10)를 착용하는 상태 즉, 웨어러블 전자 장치(10)가 사용자의 신체에 기울어져 착용된 정도(또는 웨어러블 전자 장치(10)가 사용자의 귀 속에 삽입되어 회전한 정도)가 상이하기 때문에, 공통의 기준에서 모든 사용자의 자세를 판단하기 위해서는 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자의 초기 착용 자세를 인식하여 보정하는 과정이 필요하다. 예를 들면, 도 5에서 도시된 바와 같이 사용자가 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 상태에서 정면을 응시하는 착용 자세를 사용자의 초기 착용 자세라 할 수 있고, 이후 사용자의 자세를 실시간으로 판단하는 과정에서 상기 초기 착용 자세를 기준으로 가속도 데이터를 보정하여 사용할 수 있다.
도 5를 참조하면, pitch는 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자가 머리를 위 아래로 끄덕이는 회전 운동에 대응되고, yaw는 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자가 머리를 좌우로 도리도리 회전하는 운동에 대응되고, roll은 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자가 머리(특히 귀)를 한쪽 어깨에서 다른 쪽 어깨로 회전하는 운동에 대응될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 본 개시에서 웨어러블 전자 장치(10)의 프로세서(390)는 정적 구간 동안 판단된 roll 각도, pitch 각도 값과 동적 구간 동안 추정된 yaw 각도 값을 이용하여, 사용자가 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 상태에서 정면을 응시하는 착용 자세가 기준 값이 되도록 가속도 데이터를 보정할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(390)는 가속도 데이터를 보정하는 과정을 통하여, 사용자가 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 상태에서 정면을 응시하는 착용 자세를 기준으로 사용자의 머리 숙임 각도를 판단할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치(10)의 가속도 센서(331)를 이용하여 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단하고, yaw 각도 값을 추정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
일 실시 예에 따르면, 동작 410은 웨어러블 전자 장치(10)의 출력 장치를 이용하여 사용자의 정적 동작에 대한 제1 가이드를 출력하는 동작(610) 및 정적 동작 동안의 가속도 데이터에 기초하여 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단하는 동작(620)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 동작 430은 웨어러블 전자 장치(10)의 출력 장치를 이용하여 사용자의 동적 동작에 대한 제2 가이드를 출력하는 동작(630) 및 동적 동작 동안의 가속도 데이터에 기초하여 yaw 각도 값을 추정하는 동작(640)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(390)는 동작 610에서, 출력 장치(예: 마이크(341), 디스플레이 모듈(380))를 제어하여 사용자의 정적 동작에 대한 제1 가이드를 출력할 수 있다. 예를 들면, 정적 동작은 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자가 정면을 바라보며 정지한 동작(또는 자세)일 수 있고, 제1 가이드는 사용자에게 상기 정적 동작에 대한 설명을 제공하면서 상기 정적 동작을 요청하는 음성 가이드 및/또는 영상 가이드를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 정적 동작에 대한 제1 가이드를 출력함으로써 사용자의 정적 동작을 유도할 수 있다. 일 실시 예에 따른 프로세서(390)는 동작 620에서, 정적 동작 동안의 가속도 데이터에 기초하여 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단할 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(390)는, 가속도 센서(331)에서 획득된 가속도 데이터에 기초하여 사용자의 동작이 정적 동작 즉, 정면을 바라보며 정지한 동작(또는 자세)에 해당한다고 판단한 경우, 상기 가속도 데이터에 기초하여 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(390)는 가속도 데이터의 변화량이 일정 임계치 보다 작은 경우, 사용자의 동작이 정면을 바라보며 정지한 동작(또는 자세)에 해당한다고 판단할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 상기 동작 610에서 정적 동작에 대한 제1 가이드를 출력한 후 기 설정 시간 이내에 획득한 가속도 데이터에 기초하여 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단할 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(390)는 동작 630에서, 출력 장치(예: 스피커(341), 디스플레이 모듈(380))를 제어하여 사용자의 동적 동작에 대한 제2 가이드를 출력할 수 있다. 일 실시 예에 따른 프로세서(390)는 사용자에게 roll 값, pitch 값, 및 yaw 값 중 pitch 값만 변하는 모션 가이드를 제공하고 상기 가이드에 따라 움직인 결과에 대한 정성적 평가를 통해 가장 적절한 yaw 각도 값을 추정할 수 있다. Roll 값만 변하는 모션 가이드를 주어도 계산 상으로는 무관하나, 신체 구조상 roll 값만 변하도록 움직이는 것이 더 어렵기 때문에 pitch 값만 변하는 모션 가이드가 제2 가이드로서 더욱 적절할 수 있다. 예를 들면, 동적 동작은 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자가 사용자의 머리를 위 아래로 끄덕이는 동작일 수 있고, 상기 머리를 위 아래로 끄덕이는 동작은 roll 값, pitch 값, 및 yaw 값 중 pitch 값만 변화하는 동작일 수 있다. 제2 가이드는 사용자에게 상기 동적 동작에 대한 설명을 제공하면서 상기 동적 동작을 요청하는 음성 가이드 및/또는 영상 가이드를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 동적 동작에 대한 제2 가이드를 출력함으로써 사용자의 동적 동작을 유도할 수 있다. 일 실시 예에 따른 프로세서(390)는 동작 640에서, 동적 동작 동안의 가속도 데이터에 기초하여 yaw 각도 값을 추정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 동작 640에서 프로세서(390)는 상기 동적 동작에 대한 제2 가이드를 출력한 후 기 설정 시간 이내에 획득한 가속도 데이터(예: roll 각도 값의 변화량 및 pitch 각도 값의 변화량)에 기초하여 yaw 각도 값을 추정할 수 있다. 예를 들면, yaw 각도 값이 제대로 추정되지 않을 경우, pitch 값만 변하는 동적 동작을 취하였음에도 불구하고 roll 값의 변화가 동반되어 나타나게 된다. 이러한 경우, yaw 각도 값 추정이 잘못되었다고 판단하고 다른 yaw 각도 후보 값에서의 적절성 여부를 판단할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 동작 640에서 프로세서(390)는 0도에서 360도 사이의 yaw 각도 후보 값 중에서, 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량이 최소인 yaw 각도 후보 값 또는 roll 각도 값의 변화량이 최소이면서 pitch 각도 값의 변화량이 최대인 yaw 각도 후보 값을 yaw 각도 값으로 결정할 수 있다.
이하 도 7 내지 도 10을 참조하여 yaw 각도 값을 추정하는 동작 430에 대하여 자세히 설명한다.
도 7은 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치(10)의 yaw 각도 값을 추정하는 방법을 설명하는 흐름도이고, 도 8은 yaw 각도 후보 값에 따라 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량 합과 pitch 각도 값의 변화량 합을 도시한 그래프이다.
yaw 각도 값이 제대로 추정되었다면, pitch 값만 변하는 동적 동작 중 roll 값의 크기 변화는 가장 작고 pitch 값의 크기 변화는 가장 커야 한다. 도 7의 동작들은 이러한 물리적 상관 관계를 통해 가장 적절한 yaw 각도 값을 결정하는 방법을 설명한다.
도 7을 참조하면, yaw 각도 값을 추정하는 동작 430은, yaw 각도 후보 값을 설정하는 동작(710), 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량 합 및 pitch 각도 값의 변화량 합을 결정하는 동작(720), (roll 각도 값의 변화량 합)/(pitch 각도 값의 변화량 합)이 최소인지 판단하는 동작(730), 및 (roll 각도 값의 변화량 합)/(pitch 각도 값의 변화량 합)이 최소인 경우 상기 yaw 각도 후보 값을 yaw 각도 값으로 결정하는 동작(740)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 동작 710에서 프로세서(390)는 일정 간격으로 0도에서 360도 사이의 각도 중 yaw 각도 후보 값들을 설정할 수 있다. 예를 들면, yaw 각도 후보 값은 0도 내지 360도의 값 중에서 0.5도 간격의 값(예: 0도, 0.5도, 1도, … ,359.5도, 360도)으로 설정될 수 있고, 0.1도 간격의 값(예: 0도, 0.1도, 0.2도, … ,359.9도, 360도)으로 설정될 수도 있으며, 선택에 따라 그 밖의 다양한 간격으로 설정될 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 동작 720에서 프로세서(390)는 아래의 수학식 1을 이용하여 각각의 yaw 각도 후보 값에 대한 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량 합(sumRoll) 및 pitch 각도 값의 변화량 합(sumPitch)을 결정할 수 있다.
Figure pat00001
일 실시 예에 따르면, 동작 730 및 동작 740에서 프로세서(390)는 roll 각도 값의 변화량이 최소이고, pitch 각도 값의 변화량이 최대인 yaw 각도 후보 값을 결정할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(390)는 동작 730에서 yaw 각도 후보 값들에 대하여 (roll 각도 값의 변화량 합)/(pitch 각도 값의 변화량 합)의 값을 결정할 수 있고, 동작 740에서 (roll 각도 값의 변화량 합)/(pitch 각도 값의 변화량 합)의 값이 최소인 yaw 각도 후보 값을 yaw 각도 값으로 결정할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 동작 730 및 동작 740에서 프로세서(390)는 roll 각도 값의 변화량이 최소인 yaw 각도 후보 값을 결정할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(390)는 동작 730에서 yaw 각도 후보 값들에 대하여 roll 각도 값의 변화량 합을 결정할 수 있고, 동작 740에서 roll 각도 값의 변화량 합의 값이 최소인 yaw 각도 후보 값을 yaw 각도 값으로 결정할 수 있다.
도 8을 참조하여 예를 들면, 0도 내지 360 사이의 yaw 각도 후보 값에 대하여 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량 합과 동적 구간 동안의 pitch 각도 값의 변화량 합을 연산하면, 61도 및 241도에서 roll 각도 값의 변화량 합이 최소이고 pitch 각도 값의 변화량 합이 최대인 것을 알 수 있다. 또한, 상기 동적 구간에서 사용자의 머리가 숙이는 동작이었는지 또는 드는 동작이었는지에 대한 pitch 값(또는 pitch 값의 부호)을 확인하면 61도 또는 241도 중 하나의 yaw 후보 값을 yaw 각도 값으로 결정할 수 있다.
상기 도 7 및 도 8에서 상술한 yaw 각도 값을 추정하는 방법은 0도 내지 360도 사이에서 설정된 모든 yaw 각도 후보 값에 대하여, 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량 합 및 pitch 각도 값의 변화량 합에 대한 연산이 요구되므로 계산 량이 적지 않다. 이하 도 9 및 도 10을 참조하여, 도 7의 방법 대비 계산 량을 약 75% 줄일 수 있는 yaw 각도 추정 방법을 설명한다.
도 9는 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치(10)의 연산 알고리즘을 이용하여 yaw 각도 값을 추정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 연산 알고리즘을 추가함으로써, 0도 내지 90도 사이의 yaw 각도 후보 값에 대해서만 roll 각도 값의 변화량 합 및 pitch 각도 값의 변화량 합을 연산하여 yaw 각도 값을 추정할 수 있다. 예를 들면, 상기 연산 알고리즘은 roll 기준 축과 pitch 기준 축이 90도 차이가 나는 것을 이용하여 도출할 수 있다.
도 9를 참조하면, yaw 각도 값을 추정하는 동작 430은, 0도에서 90도 사이의 yaw 각도 후보 값 중에서, 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량과 pitch 각도 값의 부호 또는 동적 구간 동안의 pitch 각도 값의 변화량과 roll 각도 값의 부호에 기초하여 하나의 yaw 각도 후보 값을 결정하는 동작(910), 및 결정된 yaw 각도 후보 값 또는 결정된 yaw 각도 후보 값에서 90도, 180도, 또는 270도를 더한 값을 yaw 각도 값으로 결정하는 동작(920)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 동작 910에서 프로세서(390)는 일정 간격으로 설정된 0도 내지 90도 사이의 yaw 각도 후보 값에 대하여 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량 합과 pitch 각도 값의 부호 및/또는 pitch 각도 값의 변화량 합과 roll 각도 값의 부호를 결정할 수 있고, 상기 결정에 기초하여 연산 알고리즘에 따라 하나의 yaw 각도 후보 값을 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 동작 920에서 프로세서(390)는 상기 연산 알고리즘에 따라 동작 910에서 결정된 yaw 각도 후보 값, 상기 결정된 yaw 각도 후보 값에서 90도를 더한 값, 상기 결정된 yaw 각도 후보 값에서 180도를 더한 값, 또는 상기 결정된 yaw 각도 후보 값에서 270도를 더한 값(또는 90도를 뺀 값)을 yaw 각도 값으로 결정할 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치(10)의 yaw 각도 값을 추정하기 위한 연산 알고리즘을 설명하는 모식도이다.
도 10을 참조하면, roll 기준 축과 pitch 기준 축이 90도 차이가 나는 것을 이용하여 케이스를 4가지로 나누어 최적의 연산 알고리즘을 구성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 0도 내지 90도 사이의 yaw 각도 후보 값에 대하여 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량 합과 pitch 각도 값의 부호 및/또는 pitch 각도 값의 변화량 합과 roll 각도 값의 부호에 대한 케이스를 4가지로 나눌 수 있고, 대응하는 케이스에 기초하여 yaw 각도 후보 값 또는 yaw 각도 후보 값에서 90도, 180도, 또는 270도를 더한 값을 yaw 각도 값으로 결정할 수 있다. 즉, 프로세서(390)는 0도 내지 90도 사이에서 설정된 yaw 각도 후보 값에 대한 연산만을 거쳐, 0도 내지 360도 사이에서의 yaw 각도 값을 추정할 수 있다.
도 10을 참조하여 예를 들면, 0도 내지 90도 사이의 yaw 각도 후보 값에 대하여 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량 합과 pitch 각도 값의 부호 및 동적 구간 동안의 pitch 각도 값의 변화량 합과 roll 각도 값의 부호를 연산한 결과, roll 각도 값의 변화량 합이 최소이고 이때의 pitch 각도 값의 부호가 음(-)인 yaw 각도 후보 값이 존재하는 경우 케이스 1번에 해당할 수 있다. 케이스 1에 해당하는 경우, 프로세서(390)는 상기 yaw 각도 후보 값을 그대로 yaw 각도 값으로 추정할 수 있다.
예를 들면, 0도 내지 90도 사이의 yaw 각도 후보 값에 대하여 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량 합과 pitch 각도 값의 부호 및 동적 구간 동안의 pitch 각도 값의 변화량 합과 roll 각도 값의 부호를 연산한 결과, roll 각도 값의 변화량 합이 최소이고 이때의 pitch 각도 값의 부호가 양(+)인 yaw 각도 후보 값이 존재하는 경우 케이스 2번에 해당할 수 있다. 케이스 2에 해당하는 경우, 프로세서(390)는 상기 yaw 각도 후보 값에서 180도를 더한 값을 yaw 각도 값으로 추정할 수 있다.
예를 들면, 0도 내지 90도 사이의 yaw 각도 후보 값에 대하여 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량 합과 pitch 각도 값의 부호 및 동적 구간 동안의 pitch 각도 값의 변화량 합과 roll 각도 값의 부호를 연산한 결과, pitch 각도 값의 변화량 합이 최소이고 이때의 roll 각도 값의 부호가 양(+)인 yaw 각도 후보 값이 존재하는 경우 케이스 3번에 해당할 수 있다. 케이스 3에 해당하는 경우, 프로세서(390)는 상기 yaw 각도 후보 값에서 90도를 더한 값을 yaw 각도 값으로 추정할 수 있다.
예를 들면, 0도 내지 90도 사이의 yaw 각도 후보 값에 대하여 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량 합과 pitch 각도 값의 부호 및 동적 구간 동안의 pitch 각도 값의 변화량 합과 roll 각도 값의 부호를 연산한 결과, pitch 각도 값의 변화량 합이 최소이고 이때의 roll 각도 값의 부호가 음(-)인 yaw 각도 후보 값이 존재하는 경우 케이스 4번에 해당할 수 있다. 케이스 4에 해당하는 경우, 프로세서(390)는 상기 yaw 각도 후보 값에서 270도를 더한 값(또는 상기 yaw 각도 후보 값에서 90도를 뺀 값)을 yaw 각도 값으로 추정할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 동작 450에서 프로세서(390)는 상기 동작 410에서 판단된 roll 각도 값 및 pitch 각도 값과 상기 동작 430에서 추정된 yaw 각도 값에 기초하여, 상기 정적 구간(즉, 사용자가 웨어러블 전자 장치(10)를 사용자의 머리에 착용한 상태에서 정면을 응시하는 동작 구간)에서 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자의 착용 자세를 기준 값으로 가속도 센서(331)에서 출력되는 가속도 데이터를 보정할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 상기 동작 410에서 판단된 roll 각도 값 및 pitch 각도 값에 기초하여 정적 구간에서의 roll 각도 값 및 pitch 각도 값이 모두 0이 되도록 가속도 데이터를 보정할 수 있고, 상기 동작 430에서 추정된 yaw 각도 값에 기초하여 동적 구간에서의 roll 각도 값이 0이 되도록 가속도 데이터를 보정할 수 있다.
예를 들면, 사용자 마다 상이한 웨어러블 전자 장치(10)를 착용하는 상태(즉, 웨어러블 전자 장치(10)가 사용자의 신체에 기울어져 착용된 정도)를 고려하여 공통의 기준에서 사용자의 자세를 판단하기 위해서, 사용자의 정적 구간에서의 착용 자세(또는 초기 착용 자세)를 인식하여 보정하는 과정이 필요하다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 사용자의 자세를 실시간으로 판단하는 과정에서 상기 정적 구간에서의 착용 자세를 기준으로 가속도 데이터를 보정하여 사용할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 가속도 데이터를 보정하는 과정을 통하여 사용자의 정면을 응시하는 착용 자세가 기준이 되도록 사용자의 머리 숙임 각도를 판단할 수 있다.
이하 도 11을 참조하여, 가속도 데이터를 보정하는 동작 450에 대하여 설명한다.
도 11은 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치(10)의 roll 각도 값, pitch 각도 값, 및 yaw 각도 값에 기초하여 가속도 데이터를 보정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 동작 450은 roll 각도 값, pitch 각도 값, 및 yaw 각도 값에 기초하여 가속도 센서(331)에서 출력된 가속도 데이터와 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자의 자세 사이의 관계를 정의하는 회전 변환 행렬(rotation matrix)을 결정하는 동작(1110) 및 상기 회전 변환 행렬을 이용하여 가속도 데이터를 기준 좌표계로 변경하는 동작(1120)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 동작 1110에서 프로세서(390)는 상기 동작 410에서 판단된 roll 각도 값 및 pitch 각도 값과 상기 동작 430에서 추정된 yaw 각도 값에 기초하여, 가속도 센서(331)에서 출력되는 가속도 데이터를 보정하기 위한 회전 변환 행렬을 결정할 수 있다. 예를 들면, 상기 회전 변환 행렬은 가속도 센서(331)에서 출력된 가속도 데이터와 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자의 자세 사이의 관계를 정의할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 회전 변환 행렬은 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 상태에 따라 동일한 상황임에도 다른 값으로 출력되는 가속도 데이터를 공통의 좌표계 시스템(즉, 기준 좌표계)으로 변경하기 위해 사용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 동작 1120에서 프로세서(390)는 상기 동작 1110에서 결정된 회전 변환 행렬을 이용하여 가속도 센서(331)에서 출력되는 가속도 데이터를 보정할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(390)는 회전 변환 행렬에 기초하여 가속도 데이터를 기준 좌표계로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 기준 좌표계는, 정적 구간(즉, 전면을 응시하는 자세)에서 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자의 앞, 오른쪽, 아래 방향이 각각 x축, y축, 및 z축이 되도록 설정된 좌표계일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 회전 변환 행렬을 구성하여 가속도 데이터를 기준 좌표계로 변경하는 보정 과정을 거침으로써, 프로세서(390)는 웨어러블 전자 장치(10)가 착용된 초기의 상태와 관계없이 공통의 기준에서 개별 사용자의 목 자세를 판단할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 동작 470에서 프로세서(390)는 상기 동작 450에서 보정된 가속도 데이터에 기초하여 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자의 자세(또는 목 자세)를 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 회전 변환 행렬에 기초하여 기준 좌표계로 변경된 가속도 데이터를 이용하여 실시간으로 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자의 자세를 결정할 수 있다. 예를 들면, 상기 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자의 자세는, 사용자가 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 상태에서 사용자의 몸을 기준으로 사용자의 머리가 숙여진 각도 값에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상술한 동작 410 내지 동작 470은 roll 각도 값, pitch 각도 값, 및 yaw 각도 값을 모두 구하고 난 후, 회전 변환 행렬을 구성하여 한번에 가속도 데이터를 보정하고 사용자의 자세를 판단하는 방법에 대한 설명이다. 다만, 동작의 순서는 이에 제한되지 않으며 보정의 단계를 2 단계로 나누어 가속도 데이터를 보정할 수도 있다. 예를 들면, 프로세서(390)는 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단하고 판단된 roll 각도 값 및 pitch 각도 값에 기초하여 가속도 데이터를 1차적으로 보정한 후(또는 1차적으로 회전 변환 행렬을 구성한 후), yaw 각도 값을 추정하고 추정된 yaw 각도 값에 기초하여 가속도 데이터를 최종 보정(또는 최종 회전 변환 행렬을 구성)할 수 있다.
이하 도 12 내지 14를 참조하여, 일 실시 예에 따른 가속도 데이터 보정 과정을 설명한다.
도 12는 일 실시 예에 따른 가속도 데이터 보정 전 정적 구간 및 동적 구간 동안의 roll 각도 값과 pitch 각도 값을 도시한 그래프이다. 일 실시 예에 따르면, 가속도 데이터의 보정 과정을 거치기 전에는, 사용자가 정적 동작(자세)을 하는 동안 roll 각도 값 및 pitch 각도 값 중 적어도 하나는 0이 아닌 값을 가질 수 있다. 도 12의 A를 참조하면, 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자가 정면을 응시하는 동안(즉, 정적 구간 동안), pitch 각도 값이 0이 아닌 값(약 -30도)으로 도출된다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 동작 410에서 판단된 pitch 각도 값(및/또는 roll 각도 값)에 기초하여 정적 구간에서의 roll 각도 값 및 pitch 각도 값이 모두 0이 되도록 가속도 데이터를 보정할 수 있다.
도 13은 일 실시 예에 따른 roll 각도 및 pitch 각도 보정 후 정적 구간 및 동적 구간 동안의 roll 각도 값과 pitch 각도 값을 도시한 그래프이다. 일 실시 예에 따르면, 도 12에서 정적 구간 동안 도출된 roll 각도 값 및 pitch 각도 값에 기초하여 가속도 데이터를 보정한 이후, 도 13에서는 정적 구간 동안 pitch 각도 값(및 roll 각도 값)이 0을 보이는 것을 알 수 있다.
일 실시 예에 따르면, yaw 각도를 이용한 보정 과정을 거치기 전에는, 사용자가 pitch 값만 변하는 동적 동작을 하는 동안 roll 각도 값도 크게 변화할 수 있다. 도 13의 B를 참조하면, 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자가 머리를 위 아래로 끄덕이며 움직이는 동안(즉, 동적 구간 동안), roll 각도 값의 변화가 크게 나타난다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 동작 430에서 추정된 yaw 각도 값에 기초하여 동적 구간에서의 roll 각도 값이 0(또는 0에 근접한 값)이 되도록 가속도 데이터를 보정할 수 있다.
도 14는 일 실시 예에 따른 roll 각도, pitch 각도, 및 yaw 각도 보정 후 정적 구간 및 동적 구간 동안의 roll 각도 값과 pitch 각도 값을 도시한 그래프이다. 일 실시 예에 따르면, 도 13에서 동적 구간 동안 추정된 yaw 각도 값에 기초하여 가속도 데이터를 보정한 이후, 도 14에서는 동적 구간 동안 roll 각도 값이 0에 가까운 값을 보이는 것을 알 수 있다. 본 개시에서 웨어러블 전자 장치(10)의 프로세서(390)는 회전 변환 행렬을 구성하여 도 14에서 도시된 것처럼 가속도 데이터를 보정한 후, 공통의 기준에서 사용자의 머리 숙임 각도에 따른 목 자세를 개별적으로 판단할 수 있다.
도 15는 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치(10)에서 판단된 사용자의 자세에 대한 정보를 제공하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 이하, 도 15를 참조하여 외부(예: 사용자)로 출력되는 관점에서 웨어러블 전자 장치(10)가 사용자의 자세를 판단하고 판단된 정보를 제공하는 방법을 설명한다.
도 15의 동작들은 도 3의 웨어러블 전자 장치(10)에 의해 수행될 수 있다. 도 15를 참조하면, 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치(10)의 프로세서(390)는, 웨어러블 전자 장치(10)의 출력 장치를 이용하여 사용자의 정적 동작에 대한 제1 가이드를 출력하는 동작(1510), 제1 가이드의 출력 이후에 출력 장치를 이용하여 사용자의 동적 동작에 대한 제2 가이드를 출력하는 동작(1530), 제2 가이드의 출력 이후에 가속도 데이터에 기반하여 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자의 자세를 판단하는 동작(1550), 및 판단된 사용자의 자세에 대한 정보를 출력하는 동작(1570)을 수행할 수 있다.
도 15의 동작 1510은 도 6의 동작 610에 대응될 수 있고, 도 15의 동작 1530은 도 6의 동작 620에 대응될 수 있고, 도 15의 동작 1550은 도 4의 동작 470에 대응될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 가이드 출력 및 제2 가이드 출력 이후 동작 1550에서 프로세서(390)는 가속도 데이터에 기반하여 웨어러블 전자 장치(10)를 착용한 사용자의 자세(또는 목 자세)를 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 제1 가이드를 출력하는 동안의 가속도 데이터 및 제2 가이드를 출력하는 동안의 가속도 데이터에 기반하여, 가속도 센서(331) 또는 가속도 센서(331)에서 출력되는 가속도 데이터를 보정할 수 있고, 이후 출력되는 보정된 가속도 데이터를 이용하여 사용자의 머리 숙임 각도를 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 제1 가이드를 출력한 뒤 기 설정된 시간 동안의 가속도 데이터 및 제2 가이드를 출력한 뒤 기 설정된 시간 동안의 가속도 데이터에 기반하여, 가속도 센서(331) 또는 가속도 센서(331)에서 출력되는 가속도 데이터를 보정할 수 있고, 이후 출력되는 보정된 가속도 데이터를 이용하여 사용자의 머리 숙임 각도를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(390)는 사용자 마다 상이한 초기 착용 자세와 무관하게 공통의 기준에서 사용자의 목 자세를 개별적으로 판단할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 동작 1570에서 프로세서(390)는 상기 판단된 사용자의 자세에 대한 정보를 출력할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 웨어러블 전자 장치(10)의 스피커(341) 및/또는 디스플레이 모듈(380)을 제어하여 사용자의 자세에 대한 정보를 출력할 수 있다. 예를 들면, 사용자의 머리 숙임 각도가 기 설정된 각도 값 보다 큰 경우, 프로세서(390)는 사용자의 자세에 대한 해당 효과음 또는 안내 음을 출력하거나 해당 안내 영상을 출력할 수 있고, 사용자의 바른 목 자세를 유도할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 프로세서(390)는 머리 출력 장치와 무선 통신 연결된 다른 전자 장치(200)의 출력 장치에서 사용자의 자세에 대한 정보를 출력하도록 요청하는 신호를 다른 전자 장치(200)로 송신할 수 있다. 예를 들면, 사용자의 머리 숙임 각도가 기 설정된 각도 값 보다 큰 경우, 프로세서(390)는 다른 전자 장치(200)로 사용자의 자세에 대한 정보를 출력하도록 요청하는 신호를 전송할 수 있다. 상기 신호를 수신한 다른 전자 장치(200)는 사용자의 자세에 대한 해당 효과음 또는 안내 음을 출력하거나 해당 안내 영상을 출력할 수 있고, 사용자의 바른 목 자세를 유도할 수 있다.
본 개시에서는 웨어러블 전자 장치(10)의 가속도 센서(331)에서 출력되는 가속도 데이터를 초기 착용 자세를 고려해 보정하고 사용자의 목 자세를 판단하는 방법에 대하여 설명하였다. 다만, 본 개시의 방법은 단순히 사용자의 목 자세를 판단하는 것에 제한되지 않으며, 머리 숙임 각도를 이용하는 다양한 판단 방법에 이용될 수 있다. 예를 들면, 프로세서(390)는 머리 숙임 각도 및/또는 시간에 따른 머리 숙임의 정도 등을 이용하여 사용자의 목 제스처를 판단할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치(예: 도 3의 웨어러블 전자 장치(10))는 상기 웨어러블 전자 장치의 움직임에 대한 가속도 데이터를 출력하는 가속도 센서; 및 상기 가속도 센서와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함할 수 있고, 상기 프로세서는: 상기 가속도 데이터가 정적인 값을 가지는 정적 구간 동안의 가속도 데이터에 기초하여 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단하고, 상기 가속도 데이터가 동적인 값을 가지는 동적 구간 동안의 가속도 데이터에 기초하여 yaw 각도 값을 추정하고, 상기 roll 각도 값, 상기 pitch 각도 값, 및 상기 yaw 각도 값에 기초하여 상기 정적 구간에서 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 착용 자세가 기준 값이 되도록 가속도 데이터를 보정하고, 상기 보정된 가속도 데이터에 기초하여 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 자세를 판단할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 사용자의 자세는, 상기 사용자가 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 상태에서 상기 사용자의 몸을 기준으로 상기 사용자의 머리가 숙여진 각도 값을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 roll 각도 값, 상기 pitch 각도 값, 및 상기 yaw 각도 값에 기초하여 상기 가속도 센서에서 출력된 가속도 데이터와 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 상기 사용자의 자세 사이의 관계를 정의하는 회전 변환 행렬(rotation matrix)을 결정하고, 상기 회전 변환 행렬을 이용해 상기 가속도 데이터를 기준 좌표계로 변경하여, 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 상기 사용자의 자세를 판단할 수 있고, 상기 기준 좌표계는, 상기 정적 구간에서 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 앞, 오른쪽, 아래 방향이 각각 x축, y축, 및 z축이 되도록 설정된 좌표계일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 웨어러블 전자 장치는, 청각 또는 시각 데이터를 출력하는 출력 장치를 더 포함할 수 있고, 상기 프로세서는, 상기 출력 장치를 이용하여 상기 사용자의 정적 동작에 대한 제1 가이드를 출력하고, 상기 정적 동작 동안의 가속도 데이터에 기초하여 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단하고, 상기 출력 장치를 이용하여 상기 사용자의 동적 동작에 대한 제2 가이드를 출력하고, 상기 동적 동작 동안의 가속도 데이터에 기초하여 yaw 각도 값을 추정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 정적 동작은, 상기 사용자가 상기 웨어러블 전자 장치를 상기 사용자의 머리에 착용한 상태에서 정면을 응시하는 동작일 수 있고, 상기 동적 동작은, 상기 사용자가 상기 웨어러블 전자 장치를 상기 사용자의 머리에 착용한 상태에서 상기 사용자의 머리를 위 아래로 끄덕이는 동작일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 yaw 각도 값을 추정하기 위하여, 0도에서 360도 사이의 yaw 각도 후보 값 중에서 상기 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량이 최소인 yaw 각도 후보 값 또는 roll 각도 값의 변화량이 최소이고 pitch 각도 값의 변화량이 최대인 yaw 각도 후보 값을 상기 yaw 각도 값으로 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 yaw 각도 값을 추정하기 위하여, 0도에서 90도 사이의 yaw 각도 후보 값 중에서, 상기 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량과 pitch 각도 값의 부호 또는 pitch 각도 값의 변화량과 roll 각도 값의 부호에 기초하여 하나의 yaw 각도 후보 값을 결정하고, 상기 결정된 yaw 각도 후보 값 또는 상기 결정된 yaw 각도 후보 값에서 90도, 180도, 또는 270도를 더한 값을 상기 yaw 각도 값으로 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 웨어러블 전자 장치는, 자이로 센서 및/또는 지자기 센서를 포함하지 않을 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치(예: 도 3의 웨어러블 전자 장치(10))의 가속도 센서(예: 도 3의 가속도 센서(331))를 이용하여 사용자의 자세를 판단하는 방법은, 상기 가속도 센서에서 출력된 가속도 데이터가 정적인 값을 가지는 정적 구간 동안의 가속도 데이터에 기초하여 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단하는 동작(예: 도 4의 동작 410); 상기 가속도 데이터가 동적인 값을 가지는 동적 구간 동안의 가속도 데이터에 기초하여 yaw 각도 값을 추정하는 동작(예: 도 4의 동작 430); 상기 roll 각도 값, 상기 pitch 각도 값, 및 상기 yaw 각도 값에 기초하여 상기 정적 구간에서 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 착용 자세가 기준 값이 되도록 가속도 데이터를 보정하는 동작(예: 도 4의 동작 450); 및 상기 보정된 가속도 데이터에 기초하여 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 자세를 판단하는 동작(예: 도 4의 동작 470)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 사용자의 자세는, 상기 사용자가 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 상태에서 상기 사용자의 몸을 기준으로 상기 사용자의 머리가 숙여진 각도 값을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가속도 데이터를 보정하는 동작(예: 도 4의 동작 450)은, 상기 roll 각도 값, 상기 pitch 각도 값, 및 상기 yaw 각도 값에 기초하여 상기 가속도 센서에서 출력된 가속도 데이터와 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 상기 사용자의 자세 사이의 관계를 정의하는 회전 변환 행렬(rotation matrix)을 결정하는 동작; 및 상기 회전 변환 행렬을 이용하여 상기 가속도 데이터를 기준 좌표계로 변경하는 동작을 포함할 수 있고, 상기 기준 좌표계는, 상기 정적 구간에서 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 앞, 오른쪽, 아래 방향이 각각 x축, y축, 및 z축이 되도록 설정된 좌표계일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 roll 각도 값 및 상기 pitch 각도 값을 판단하는 동작(예: 도 4의 동작 410)은, 상기 웨어러블 전자 장치의 출력 장치를 이용하여 상기 사용자의 정적 동작에 대한 제1 가이드를 출력하는 동작; 및 상기 정적 동작 동안의 가속도 데이터에 기초하여 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단하는 동작을 포함할 수 있고, 상기 yaw 각도 값을 추정하는 동작(예: 도 4의 동작 430)은, 상기 출력 장치를 이용하여 상기 사용자의 동적 동작에 대한 제2 가이드를 출력하는 동작; 및 상기 동적 동작 동안의 가속도 데이터에 기초하여 yaw 각도 값을 추정하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 정적 동작은, 상기 사용자가 상기 웨어러블 전자 장치를 상기 사용자의 머리에 착용한 상태에서 정면을 응시하는 동작일 수 있고, 상기 동적 동작은, 상기 사용자가 상기 웨어러블 전자 장치를 상기 사용자의 머리에 착용한 상태에서 상기 사용자의 머리를 위 아래로 끄덕이는 동작일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 yaw 각도 값을 추정하는 동작(예: 도 4의 동작 430)은, 0도에서 360도 사이의 yaw 각도 후보 값 중에서, 상기 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량이 최소인 yaw 각도 후보 값 또는 roll 각도 값의 변화량이 최소이고 pitch 각도 값의 변화량이 최대인 yaw 각도 후보 값을 상기 yaw 각도 값으로 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 yaw 각도 값을 추정하는 동작(예: 도 4의 동작 430)은, 0도에서 90도 사이의 yaw 각도 후보 값 중에서, 상기 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량과 pitch 각도 값의 부호 또는 pitch 각도 값의 변화량과 roll 각도 값의 부호에 기초하여 하나의 yaw 각도 후보 값을 결정하는 동작; 및 상기 결정된 yaw 각도 후보 값 또는 상기 결정된 yaw 각도 후보 값에서 90도, 180도, 또는 270도를 더한 값을 상기 yaw 각도 값으로 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치(예: 도 3의 웨어러블 전자 장치(10))는 상기 웨어러블 전자 장치의 움직임에 대한 가속도 데이터를 출력하는 가속도 센서; 청각 또는 시각 데이터를 출력하는 출력 장치; 및 상기 가속도 센서 및 상기 출력 장치와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함할 수 있고, 상기 프로세서는: 상기 출력 장치를 이용하여 사용자의 정적 동작에 대한 제1 가이드를 출력하고, 상기 제1 가이드의 출력 이후에, 상기 출력 장치를 이용하여 상기 사용자의 동적 동작에 대한 제2 가이드를 출력하고, 상기 제2 가이드의 출력 이후에, 상기 가속도 데이터에 기반하여 결정되는 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 자세에 대한 정보를 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 사용자의 자세는, 상기 사용자가 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 상태에서 상기 사용자의 몸을 기준으로 상기 사용자의 머리가 숙여진 각도 값을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 정적 동작 상태에서 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 착용 자세가 기준 값이 되도록 가속도 데이터를 보정하고, 상기 보정된 가속도 데이터에 기초하여 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 상기 사용자의 자세를 판단하고, 상기 판단된 사용자의 자세에 대한 정보를 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 정적 동작은, 상기 사용자가 상기 웨어러블 전자 장치를 상기 사용자의 머리에 착용한 상태에서 정면을 응시하는 동작일 수 있고, 상기 동적 동작은, 상기 사용자가 상기 웨어러블 전자 장치를 상기 사용자의 머리에 착용한 상태에서 상기 사용자의 머리를 위 아래로 끄덕이는 동작일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 동적 동작은, 움직이는 동안 roll 값, pitch 값, 및 yaw 값 중 pitch 값만 변화하는 동작일 수 있다.

Claims (20)

  1. 웨어러블 전자 장치에 있어서,
    상기 웨어러블 전자 장치의 움직임에 대한 가속도 데이터를 출력하는 가속도 센서; 및
    상기 가속도 센서와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는:
    상기 가속도 데이터가 정적인 값을 가지는 정적 구간 동안의 가속도 데이터에 기초하여 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단하고,
    상기 가속도 데이터가 동적인 값을 가지는 동적 구간 동안의 가속도 데이터에 기초하여 yaw 각도 값을 추정하고,
    상기 roll 각도 값, 상기 pitch 각도 값, 및 상기 yaw 각도 값에 기초하여 상기 정적 구간에서 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 착용 자세가 기준 값이 되도록 가속도 데이터를 보정하고,
    상기 보정된 가속도 데이터에 기초하여 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 자세를 판단하는, 웨어러블 전자 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 사용자의 자세는, 상기 사용자가 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 상태에서 상기 사용자의 몸을 기준으로 상기 사용자의 머리가 숙여진 각도 값을 포함하는, 웨어러블 전자 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 roll 각도 값, 상기 pitch 각도 값, 및 상기 yaw 각도 값에 기초하여 상기 가속도 센서에서 출력된 가속도 데이터와 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 상기 사용자의 자세 사이의 관계를 정의하는 회전 변환 행렬(rotation matrix)을 결정하고,
    상기 회전 변환 행렬을 이용해 상기 가속도 데이터를 기준 좌표계로 변경하여, 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 상기 사용자의 자세를 판단하고,
    상기 기준 좌표계는, 상기 정적 구간에서 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 앞, 오른쪽, 아래 방향이 각각 x축, y축, 및 z축이 되도록 설정된 좌표계인, 웨어러블 전자 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 웨어러블 전자 장치는, 청각 또는 시각 데이터를 출력하는 출력 장치를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 출력 장치를 이용하여 상기 사용자의 정적 동작에 대한 제1 가이드를 출력하고,
    상기 정적 동작 동안의 가속도 데이터에 기초하여 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단하고,
    상기 출력 장치를 이용하여 상기 사용자의 동적 동작에 대한 제2 가이드를 출력하고,
    상기 동적 동작 동안의 가속도 데이터에 기초하여 yaw 각도 값을 추정하는, 웨어러블 전자 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 정적 동작은, 상기 사용자가 상기 웨어러블 전자 장치를 상기 사용자의 머리에 착용한 상태에서 정면을 응시하는 동작이고,
    상기 동적 동작은, 상기 사용자가 상기 웨어러블 전자 장치를 상기 사용자의 머리에 착용한 상태에서 상기 사용자의 머리를 위 아래로 끄덕이는 동작인, 웨어러블 전자 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 yaw 각도 값을 추정하기 위하여,
    0도에서 360도 사이의 yaw 각도 후보 값 중에서, 상기 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량이 최소인 yaw 각도 후보 값 또는 roll 각도 값의 변화량이 최소이고 pitch 각도 값의 변화량이 최대인 yaw 각도 후보 값을 상기 yaw 각도 값으로 결정하는, 웨어러블 전자 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 yaw 각도 값을 추정하기 위하여,
    0도에서 90도 사이의 yaw 각도 후보 값 중에서, 상기 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량과 pitch 각도 값의 부호 또는 pitch 각도 값의 변화량과 roll 각도 값의 부호에 기초하여 하나의 yaw 각도 후보 값을 결정하고,
    상기 결정된 yaw 각도 후보 값 또는 상기 결정된 yaw 각도 후보 값에서 90도, 180도, 또는 270도를 더한 값을 상기 yaw 각도 값으로 결정하는, 웨어러블 전자 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 웨어러블 전자 장치는, 자이로 센서 및/또는 지자기 센서를 포함하지 않는, 웨어러블 전자 장치.
  9. 웨어러블 전자 장치의 가속도 센서를 이용하여 사용자의 자세를 판단하는 방법에 있어서,
    상기 가속도 센서에서 출력된 가속도 데이터가 정적인 값을 가지는 정적 구간 동안의 가속도 데이터에 기초하여 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단하는 동작;
    상기 가속도 데이터가 동적인 값을 가지는 동적 구간 동안의 가속도 데이터에 기초하여 yaw 각도 값을 추정하는 동작;
    상기 roll 각도 값, 상기 pitch 각도 값, 및 상기 yaw 각도 값에 기초하여 상기 정적 구간에서 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 착용 자세가 기준 값이 되도록 가속도 데이터를 보정하는 동작; 및
    상기 보정된 가속도 데이터에 기초하여 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 자세를 판단하는 동작을 포함하는, 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 사용자의 자세는, 상기 사용자가 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 상태에서 상기 사용자의 몸을 기준으로 상기 사용자의 머리가 숙여진 각도 값을 포함하는, 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 가속도 데이터를 보정하는 동작은,
    상기 roll 각도 값, 상기 pitch 각도 값, 및 상기 yaw 각도 값에 기초하여 상기 가속도 센서에서 출력된 가속도 데이터와 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 상기 사용자의 자세 사이의 관계를 정의하는 회전 변환 행렬(rotation matrix)을 결정하는 동작; 및
    상기 회전 변환 행렬을 이용하여 상기 가속도 데이터를 기준 좌표계로 변경하는 동작을 포함하고,
    상기 기준 좌표계는, 상기 정적 구간에서 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 앞, 오른쪽, 아래 방향이 각각 x축, y축, 및 z축이 되도록 설정된 좌표계인, 방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 roll 각도 값 및 상기 pitch 각도 값을 판단하는 동작은,
    상기 웨어러블 전자 장치의 출력 장치를 이용하여 상기 사용자의 정적 동작에 대한 제1 가이드를 출력하는 동작; 및
    상기 정적 동작 동안의 가속도 데이터에 기초하여 roll 각도 값 및 pitch 각도 값을 판단하는 동작을 포함하고,
    상기 yaw 각도 값을 추정하는 동작은,
    상기 출력 장치를 이용하여 상기 사용자의 동적 동작에 대한 제2 가이드를 출력하는 동작; 및
    상기 동적 동작 동안의 가속도 데이터에 기초하여 yaw 각도 값을 추정하는 동작을 포함하는, 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 정적 동작은, 상기 사용자가 상기 웨어러블 전자 장치를 상기 사용자의 머리에 착용한 상태에서 정면을 응시하는 동작이고,
    상기 동적 동작은, 상기 사용자가 상기 웨어러블 전자 장치를 상기 사용자의 머리에 착용한 상태에서 상기 사용자의 머리를 위 아래로 끄덕이는 동작인, 방법.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 yaw 각도 값을 추정하는 동작은,
    0도에서 360도 사이의 yaw 각도 후보 값 중에서, 상기 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량이 최소인 yaw 각도 후보 값 또는 roll 각도 값의 변화량이 최소이고 pitch 각도 값의 변화량이 최대인 yaw 각도 후보 값을 상기 yaw 각도 값으로 결정하는 동작을 포함하는, 방법.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 yaw 각도 값을 추정하는 동작은,
    0도에서 90도 사이의 yaw 각도 후보 값 중에서, 상기 동적 구간 동안의 roll 각도 값의 변화량과 pitch 각도 값의 부호 또는 pitch 각도 값의 변화량과 roll 각도 값의 부호에 기초하여 하나의 yaw 각도 후보 값을 결정하는 동작; 및
    상기 결정된 yaw 각도 후보 값 또는 상기 결정된 yaw 각도 후보 값에서 90도, 180도, 또는 270도를 더한 값을 상기 yaw 각도 값으로 결정하는 동작을 포함하는, 방법.
  16. 웨어러블 전자 장치에 있어서,
    상기 웨어러블 전자 장치의 움직임에 대한 가속도 데이터를 출력하는 가속도 센서;
    청각 또는 시각 데이터를 출력하는 출력 장치; 및
    상기 가속도 센서 및 상기 출력 장치와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는:
    상기 출력 장치를 이용하여 사용자의 정적 동작에 대한 제1 가이드를 출력하고,
    상기 제1 가이드의 출력 이후에, 상기 출력 장치를 이용하여 상기 사용자의 동적 동작에 대한 제2 가이드를 출력하고,
    상기 제2 가이드의 출력 이후에, 상기 가속도 데이터에 기반하여 결정되는 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 자세에 대한 정보를 출력하는, 웨어러블 전자 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 사용자의 자세는, 상기 사용자가 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 상태에서 상기 사용자의 몸을 기준으로 상기 사용자의 머리가 숙여진 각도 값을 포함하는, 웨어러블 전자 장치.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 정적 동작 상태에서 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 사용자의 착용 자세가 기준 값이 되도록 가속도 데이터를 보정하고,
    상기 보정된 가속도 데이터에 기초하여 상기 웨어러블 전자 장치를 착용한 상기 사용자의 자세를 판단하고,
    상기 판단된 사용자의 자세에 대한 정보를 출력하는, 웨어러블 전자 장치.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 정적 동작은, 상기 사용자가 상기 웨어러블 전자 장치를 상기 사용자의 머리에 착용한 상태에서 정면을 응시하는 동작이고,
    상기 동적 동작은, 상기 사용자가 상기 웨어러블 전자 장치를 상기 사용자의 머리에 착용한 상태에서 상기 사용자의 머리를 위 아래로 끄덕이는 동작인, 웨어러블 전자 장치.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 동적 동작은, 움직이는 동안 roll 값, pitch 값, 및 yaw 값 중 pitch 값만 변화하는 동작인, 웨어러블 전자 장치.

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