KR20220103421A - Wireless tag, apparatus and method for measuring biological signal using the tag - Google Patents

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KR20220103421A KR1020210006009A KR20210006009A KR20220103421A KR 20220103421 A KR20220103421 A KR 20220103421A KR 1020210006009 A KR1020210006009 A KR 1020210006009A KR 20210006009 A KR20210006009 A KR 20210006009A KR 20220103421 A KR20220103421 A KR 20220103421A
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, an apparatus for measuring a biological signal of an occupant received from a wireless tag that can be mounted to a seat belt in a vehicle includes: a radar unit transmitting a pre-set radar signal to the wireless tag and receiving a radar reflection signal as a reflection signal for the radar signal converted from a frequency signal of an electromagnetic wave into a harmonic wave signal according to a biological change of the occupant; and a signal processing unit for detecting a heartbeat signal and breathing signal of the occupant through analysis on a frequency area for the radar reflection signal received from the radar unit.

Description

무선 태그와 이를 이용한 생체신호 측정 장치 및 그 방법{WIRELESS TAG, APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING BIOLOGICAL SIGNAL USING THE TAG}Wireless tag, biosignal measuring device using same, and method thereof

본 발명은 안전벨트 일체형 무선 태그와 이를 이용한 비접촉 방식의 생체신호 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a seat belt-integrated wireless tag, a non-contact method for measuring biosignals using the same, and a method therefor.

자율주행차의 기술이 발달됨에 따라, 차량 내부에서 탑승자의 편의 지원을 위한 다양한 헬스 모니터링용 생체 정보 획득 장치가 개발되고 있다.As the technology of autonomous vehicles develops, various biometric information acquisition devices for health monitoring for the convenience of passengers in the vehicle are being developed.

이러한 탑승자의 생체 정보 획득 장치의 요건으로서 차량 내부에서 자율적으로 움직여도 측정이 가능해야 하며, 차량의 내/외부 잡음에도 강인한 측정 장치 및 방식이 필요하다.As a requirement of such an occupant's biometric information acquisition device, it should be possible to measure even if it moves autonomously inside the vehicle, and a measurement device and method that is robust against internal/external noise of the vehicle is required.

최근 등받이의 접촉 센서를 이용하여 차량의 흔들림과 탑승자의 움직임과 같은 내/외부 잡음에도 강인한 생체신호 검출이 가능한 생체 정보 획득 장치 및 방법이 구현되고 있으나, 검출을 위한 접촉이 필요하고 다양한 탑승자의 움직임 및 수면 특징에 따라서 인식률이 저하된다.Recently, a biometric information acquisition device and method capable of detecting a biosignal robust against internal/external noise such as vehicle shaking and occupant movement using the contact sensor of the backrest have been implemented. And the recognition rate is lowered according to the sleep characteristics.

또한, 자율성이 강화된 생체 정보 획득 장치로서 카메라 센서를 이용하여 눈, 목, 피부색, 표정, 가슴 부위 이동 감지를 통해 졸음, 혈압, 폐활량 정보를 비접촉식으로 획득 가능한 기술이 개발되고 있으나, 조도 및 탑승자의 자세와 같은 측정 환경에 따라서 성능이 저하되며, 탑승자의 수면 시 센서의 활용도가 저하된다.In addition, as a biometric information acquisition device with enhanced autonomy, a technology that can acquire information about drowsiness, blood pressure, and lung capacity in a non-contact manner by using a camera sensor to detect eye, neck, skin color, facial expression, and chest movement is being developed. The performance deteriorates depending on the measurement environment such as the posture of the passenger, and the utilization of the sensor when the passenger sleeps is reduced.

상기와 같은 문제점의 해결 수단으로서, 레이다 센서를 이용한 비접촉식의 생체신호 검출 기술이 개발되고 있으며 이는 무선 방식에 따라 사람으로부터 반사되는 수신 신호의 도플러 효과를 얻기 때문에 자율성이 높으면서 조도 및 탑승자의 상태와 같은 측정 환경의 변화에도 강인한 장점을 가진다. As a means to solve the above problems, a non-contact bio-signal detection technology using a radar sensor is being developed. It has a strong advantage in the change of the measurement environment.

그러나, 생체신호 중에서 가장 중요한 심박수의 경우 신호의 그 크기가 작아서, 주변 환경의 잡음에 따라서 심박수를 정확하게 측정하기 어렵다.However, in the case of the heart rate, which is the most important of the biosignals, the size of the signal is small, so it is difficult to accurately measure the heart rate according to the noise of the surrounding environment.

관련 선행기술로는, 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0059824호(발명의 명칭: RFID 태그의 위치를 검출하는 위치 검출 장치, 공개일자: 2007년 6월 12일)가 있다.As a related prior art, there is Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2007-0059824 (Title of the Invention: Location Detection Device for Detecting the Location of an RFID Tag, Publication Date: June 12, 2007).

본 발명의 실시예들은 차량 내 좌석벨트에 무선 태그를 장착하여 벨트 착용 시 태그가 탑승자의 흉부에 자동으로 안착되게 함으로써, 생체신호 측정 장치와의 레이더 신호 및 레이더 반사 신호를 비접촉식으로 송수신 가능하게 하는 무선 태그를 제공한다.Embodiments of the present invention are capable of non-contact transmission and reception of a radar signal and a radar reflection signal with a biosignal measuring device by mounting a wireless tag on a seat belt in a vehicle so that the tag is automatically seated on the chest of an occupant when the belt is worn. wireless tag.

또한, 본 발명의 실시예들은 특정 주파수를 가진 신호가 송신되어 무선 태그에 입사되었을 때, 태그에서 동일한 주파수의 신호가 아닌 비선형 소자에 의한 고조파를 생성하여 반사되는 신호를 통해 사용자의 생체신호를 측정하게 하는 무선 태그를 이용한 생체신호 장치 및 그 방법을 제공한다.In addition, embodiments of the present invention, when a signal having a specific frequency is transmitted and incident on the wireless tag, the tag generates a harmonic by a non-linear element, not a signal of the same frequency, and measures the user's bio-signal through the reflected signal Provided are a biosignal device and method using a wireless tag that allows

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problem(s) mentioned above, and another problem(s) not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치는 차량 내 좌석벨트에 장착 가능한 무선 태그로부터 수신되는 탑승자의 생체신호를 측정하기 위한 생체신호 측정 장치에 있어서, 기설정된 레이더 신호를 상기 무선 태그로 송신하고, 상기 레이더 신호에 대한 반사 신호로서 탑승자의 생체변화에 따른 전파의 주파수 신호가 고조파 신호로 변조된 레이더 반사 신호를 상기 무선 태그로부터 수신하는 레이더부 및 상기 레이더부로부터 수신된 상기 레이더 반사 신호에 대하여 주파수 영역 분석을 통해 탑승자의 심박 신호 및 호흡 신호를 검출하기 위한 신호 처리부를 포함할 수 있다.A biosignal measuring device according to an embodiment of the present invention is a biosignal measuring device for measuring a occupant's biosignal received from a radio tag mountable on a seat belt in a vehicle, and transmits a preset radar signal to the radio tag And, as a reflected signal for the radar signal, a radar unit that receives a radar reflected signal in which a frequency signal of radio waves according to a change in the body of an occupant is modulated into a harmonic signal from the radio tag, and the radar reflected signal received from the radar unit A signal processing unit for detecting the heartbeat signal and respiration signal of the passenger through frequency domain analysis may be included.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 생체신호 측정 장치는 상기 무선 태그가 장착된 좌석벨트를 착용하는 탑승자의 탑승좌석과 마주하는 위치에 설치될 수 있다.In addition, the biosignal measuring device according to an embodiment of the present invention may be installed at a position facing the passenger seat of the passenger wearing the seat belt equipped with the wireless tag.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 레이더 반사 신호는 상기 레이더 신호에 대하여 탑승자의 심박 및 호흡의 변화에 따른 도플러 효과에 의한 도플러 주파수를 포함할 수 있다.In addition, the radar reflection signal according to an embodiment of the present invention may include a Doppler frequency due to a Doppler effect according to a change in heart rate and respiration of an occupant with respect to the radar signal.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 신호 처리부는 상기 레이더 반사 신호에 포함된 상기 무선 태그의 고유 정보와 기저장된 태그의 고유 정보를 비교하여 상기 무선 태그를 식별하는 태그 식별부 및 상기 식별된 무선 태그의 상기 레이더 반사 신호에 대하여 심박 신호를 검출하고, 상기 심박 신호의 주기 변화에 따라 호흡 신호를 검출하는 생체신호 검출부를 포함할 수 있다.In addition, the signal processing unit according to an embodiment of the present invention compares the unique information of the radio tag included in the radar reflection signal with the unique information of the pre-stored tag to identify the radio tag and the identified tag identification unit. and a biosignal detector configured to detect a heartbeat signal with respect to the radar reflection signal of the wireless tag and detect a respiration signal according to a change in a period of the heartbeat signal.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 태그는 생체신호 측정 장치로부터 수신되는 레이더 신호를 수신하고, 상기 레이더 신호에 대해 탑승자의 생체변화에 따른 반사 신호를 송신하는 태그 안테나부 및 상기 수신된 레이더 신호를 고조파 신호로 변환하기 위한 주파수 체배부를 포함할 수 있다.A wireless tag according to an embodiment of the present invention receives a radar signal received from a biosignal measuring device, transmits a reflected signal according to a change in the body of an occupant with respect to the radar signal, and receives the received radar signal. It may include a frequency multiplier for converting into a harmonic signal.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 무선 태그는 차량 내 좌석벨트의 내부에 삽입되거나 외부에 부착되는 형태로 구현 가능할 수 있다.In addition, the wireless tag according to an embodiment of the present invention may be implemented in a form that is inserted into or attached to the outside of a seat belt in a vehicle.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 무선 태그에는 다이오드 또는 트랜지스터 중 하나를 포함하는 비선형 소자가 구비되며, 상기 주파수 체배부는 상기 비선형 소자에 의해 상기 레이더 신호를 상기 고조파 신호로 변환할 수 있다.In addition, the radio tag according to an embodiment of the present invention is provided with a non-linear element including one of a diode or a transistor, and the frequency multiplier may convert the radar signal into the harmonic signal by the non-linear element. .

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 태그는 태그의 고유 정보를 생성하는 고유 정보 생성부 및 상기 생성된 고유 정보에 따라 상기 레이더 신호를 변조하는 변조부를 더 포함할 수 있다.In addition, the wireless tag according to an embodiment of the present invention may further include a unique information generator for generating unique information of the tag and a modulator for modulating the radar signal according to the generated unique information.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 태그를 이용한 생체신호 측정 방법은 차량 내 좌석벨트에 장착 가능한 무선 태그로부터 수신되는 탑승자의 생체신호를 측정하기 위한 생체신호 측정 방법에 있어서, 기설정된 레이더 신호를 상기 무선 태그로 송신하는 단계, 상기 레이더 신호에 대한 반사 신호로서 탑승자의 생체변화에 따른 전파의 주파수 신호가 고조파 신호로 변조된 레이더 반사 신호를 상기 무선 태그로부터 수신하는 단계 및 상기 수신된 레이더 반사 신호에 대하여 주파수 영역 분석을 통해 탑승자의 심박 신호 및 호흡 신호를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.The biosignal measuring method using a wireless tag according to an embodiment of the present invention is a biosignal measuring method for measuring a passenger's biosignal received from a radio tag mountable on a seat belt in a vehicle, wherein a preset radar signal is Transmitting to a radio tag, receiving a radar reflected signal in which a frequency signal of radio waves according to changes in the body of an occupant as a reflected signal to the radar signal is modulated into a harmonic signal from the radio tag, and the received radar reflected signal The method may include detecting the heartbeat signal and respiration signal of the passenger through frequency domain analysis.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 탑승자의 심박 신호 및 호흡 신호를 검출하는 단계는 상기 레이더 반사 신호에 포함된 상기 무선 태그의 고유 정보와 기저장된 태그의 고유 정보를 비교하여 상기 무선 태그를 식별하는 단계 및 상기 식별된 무선 태그의 상기 레이더 반사 신호에 대하여 심박 신호를 검출하고, 상기 심박 신호의 주기 변화에 따라 호흡 신호를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the detecting of the occupant's heartbeat signal and respiration signal according to an embodiment of the present invention compares the unique information of the wireless tag included in the radar reflection signal with the unique information of the pre-stored tag to select the wireless tag. It may include identifying and detecting a heartbeat signal with respect to the radar reflection signal of the identified wireless tag, and detecting a respiration signal according to a change in a period of the heartbeat signal.

본 발명의 실시예들에 따르면, 차량 내 좌석벨트에 무선 태그를 장착하여 벨트 착용 시 태그가 탑승자의 흉부에 자동으로 안착되게 함으로써, 생체신호 측정 장치와의 레이더 신호 및 레이더 반사 신호를 비접촉식으로 송수신 가능하게 할 수 있다.According to embodiments of the present invention, a wireless tag is mounted on a seat belt in a vehicle so that the tag is automatically seated on the chest of a passenger when the belt is worn, thereby transmitting and receiving a radar signal and a radar reflection signal with a biosignal measuring device in a non-contact manner. can make it possible

본 발명의 실시예들에 따르면, 특정 주파수를 가진 신호가 송신되어 무선 태그에 입사되었을 때, 태그에서 동일한 주파수의 신호가 아닌 비선형 소자에 의한 고조파를 생성하여 반사되는 신호를 통해 탑승자의 생체신호를 측정하게 할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, when a signal having a specific frequency is transmitted and incident on the wireless tag, the tag generates a harmonic by a nonlinear element, not a signal of the same frequency, and receives the biosignal of the passenger through the reflected signal. can be measured

이에 따라, 차량 내/외부 잡음 및 클러터에 강인한 성능을 가지며 기존의 레이더 방식에 비해 월등한 정확도로 생체신호 검출이 가능하다.Accordingly, it has robust performance against internal/external noise and clutter in the vehicle, and bio-signal detection is possible with superior accuracy compared to the existing radar method.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 태그와 생체신호 측정 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 생체신호 측정 장치 내 신호 처리부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 무선 태그의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 태그와 생체신호 측정 장치의 변형예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5a는 고조파 신호를 이용한 생체신호 획득 과정을 개략적을 나타낸 도면이다.
도 5b는 혼변조 신호를 이용한 생체신호 획득 과정을 개략적을 나타낸 도면이다.
도 5c는 무선 태그의 고유 정보가 변조된 고조파 신호를 이용한 생체신호 획득 과정을 개략적을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 태그를 이용한 생체신호 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 도 6의 생체신호 측정 방법 중 탑승자의 심박 신호 및 호흡 신호를 검출하는 방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a block diagram schematically showing a wireless tag and a biosignal measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a configuration of a signal processing unit in a biosignal measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a configuration of a radio tag according to an embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram schematically showing a modified example of a radio tag and a biosignal measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
5A is a diagram schematically illustrating a biosignal acquisition process using a harmonic signal.
5B is a diagram schematically illustrating a biosignal acquisition process using an intermodulation signal.
5C is a diagram schematically illustrating a biosignal acquisition process using a harmonic signal modulated with unique information of a wireless tag.
6 is a flowchart illustrating a biosignal measuring method using a wireless tag according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of detecting a heartbeat signal and a respiration signal of an occupant in the biosignal measuring method of FIG. 6 .

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and/or features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be embodied in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 태그와 생체신호 측정 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 생체신호 측정 장치 내 신호 처리부의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 태그와 생체신호 측정 장치의 변형예를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 무선 태그의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing a radio tag and a biosignal measuring device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block showing the configuration of a signal processing unit in the biosignal measuring device according to an embodiment of the present invention 3 is a block diagram schematically showing a modified example of a radio tag and a biosignal measuring device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a radio tag according to an embodiment of the present invention It is a block diagram.

설명에 앞서, 본 발명에서는 차량 내부에 설치 가능한 생체신호 측정 장치와 좌석벨트에 일체형으로 장착 가능한 무선 태그 간의 비선형 특성의 레이더 신호를 송신하고 이의 응답 신호인 고조파를 수신하여 높은 잡음 환경에서도 차량 탑승자의 생체 정보를 획득하고자 한다.Prior to the description, in the present invention, a nonlinear characteristic radar signal is transmitted between a biosignal measuring device that can be installed inside a vehicle and a wireless tag that can be integrally mounted on a seat belt, and a harmonic response signal thereof is received, so that even in a high noise environment, You want to obtain biometric information.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치(100)는 차량 내 좌석벨트에 장착 가능한 무선 태그(200)로부터 수신되는 탑승자의 생체신호를 측정하기 위한 장치로서 레이더부 및 신호 처리부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1 , a biosignal measuring device 100 according to an embodiment of the present invention is a device for measuring a occupant's biosignal received from a wireless tag 200 that can be mounted on a seat belt in a vehicle, and includes a radar unit and The signal processing unit 120 may be included.

레이더부는 기설정된 레이더 신호를 무선 태그(200)로 송신하고, 레이더 신호에 대한 반사 신호로서 탑승자의 생체변화에 따른 전파의 주파수 신호가 고조파 신호로 변조된 레이더 반사 신호를 무선 태그(200)로부터 수신할 수 있다.The radar unit transmits a preset radar signal to the radio tag 200 , and as a reflected signal to the radar signal, a radar reflection signal in which a frequency signal of radio waves according to changes in the occupant's body is modulated into a harmonic signal is received from the radio tag 200 . can do.

일 실시예로, 레이더부는 레이더 안테나부(112), 송신부(114) 및 수신부(116)를 포함하여 구성될 수 있다.In an embodiment, the radar unit may include a radar antenna unit 112 , a transmitter 114 , and a receiver 116 .

레이더 안테나부(112)는 송수신의 분리도를 증가시키기 위해 송신 안테나와 수신 안테나가 별도로 사용되는 듀얼 안테나로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 송수신 기능이 함께 이루어지는 단일 안테나로 구현될 수도 있다.The radar antenna unit 112 may be implemented as a dual antenna in which a transmitting antenna and a receiving antenna are used separately in order to increase the degree of separation of transmission and reception, but is not limited thereto and may be implemented as a single antenna that performs transmission and reception functions together.

송신부(114)는 주파수 생성기(114a), 변조기(114b), 전력 증폭기(114c) 및 저역 통과 필터(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 주파수 생성기(114a)는 미리 설정된 특정 중심 주파수에 해당하는 단일 주파수 f-0 또는 중심 주파수를 기준으로 변이 주파수만큼 변이되어 대칭된 두 개의 주파수인 투톤 주파수 f1 및 f2를 생성할 수 있다. 변조기(114b)는 생성된 주파수를 가지는 기저대역 신호를 시스템 설계에 따라 변조하여 고주파 신호로 변환할 수 있으며, 사용되는 변조 방식은 ASK, FSK, BPSK, FMCW, CW, PMCW, Pulsed CW 등의 다양한 방식 중 하나를 적용할 수 있다. 전력 증폭기(114c)는 변조된 신호가 충분한 에너지를 가지고 무선 태그(200)에 전송되도록 신호의 전력을 증폭시킬 수 있다. 저역 통과 필터는 증폭된 신호 중 고주파 성분 또는 잡음을 제거할 수 있다.The transmitter 114 may include a frequency generator 114a, a modulator 114b, a power amplifier 114c, and a low-pass filter (not shown). The frequency generator 114a may generate a single frequency f− 0 corresponding to a preset specific center frequency or two-tone frequencies f 1 and f 2 , which are two symmetric frequencies by shifting by a shift frequency based on the center frequency. The modulator 114b modulates a baseband signal having a generated frequency according to a system design and converts it into a high-frequency signal, and the modulation method used is various such as ASK, FSK, BPSK, FMCW, CW, PMCW, and pulsed CW. One of the methods can be applied. The power amplifier 114c may amplify the power of the signal so that the modulated signal is transmitted to the wireless tag 200 with sufficient energy. The low-pass filter may remove high-frequency components or noise in the amplified signal.

송신부(114)의 상기 구성들을 거친 레이더 신호는 레이더 안테나부(112)를 통해 무선 태그(200)로 송신될 수 있다.The radar signal passing through the above components of the transmitter 114 may be transmitted to the radio tag 200 through the radar antenna unit 112 .

수신부(116)는 고역 통과 필터, 저잡음 증폭기(116a) 및 복조기(116b)를 포함하여 구성될 수 있다. 고역 통과 필터 및 저잡음 증폭기(116a)는 레이더 안테나부(112)를 통해 수신된 레이더 반사 신호의 잡음을 억제할 수 있다. 복조기(116b)는 잡음이 억제된 신호를 복조하여 기저대역 신호로 변환할 수 있으며, 사용되는 복조 방식은 송신부(114)에서 적용한 방식이 적용될 수 있다. 이때, 무선태그(200)에 의해 태그의 고유 정보가 변조된 신호를 수신하는 경우, 복조기(116b)는 두 차례의 복조를 수행하게 된다. 구체적으로, 레이더 반사 신호 중 송신부(114)에 의해 변조된 신호에 대하여 복조가 이루어지고, 무선 태그(200)에 의해 고유 정보가 변조된 신호에 대하여 복조가 이루어질 수 있다. 참고로, 수신부(116)에서 처리되는 레이더 반사 신호는 무선 태그(200)의 신호 변환 방식에 따라 주파수 대역이 설정될 수 있다.The receiver 116 may include a high-pass filter, a low-noise amplifier 116a and a demodulator 116b. The high-pass filter and low-noise amplifier 116a may suppress noise of the radar reflected signal received through the radar antenna unit 112 . The demodulator 116b may demodulate the noise-suppressed signal and convert it into a baseband signal, and the demodulation method used may be the method applied by the transmitter 114 . At this time, when receiving a signal in which the unique information of the tag is modulated by the radio tag 200, the demodulator 116b performs demodulation twice. Specifically, demodulation may be performed on a signal modulated by the transmitter 114 among the radar reflection signals, and demodulation may be performed on a signal in which unique information is modulated by the radio tag 200 . For reference, a frequency band of the radar reflection signal processed by the receiver 116 may be set according to a signal conversion method of the wireless tag 200 .

무선 태그(200)로부터 반사되어 레이더 안테나부(112)를 통해 수신된 레이더 반사 신호는 수신부(116)의 상기 구성들을 거친 후 후술하는 신호 처리부(120)로 송신될 수 있다.The radar reflected signal reflected from the radio tag 200 and received through the radar antenna unit 112 may be transmitted to the signal processing unit 120 to be described later after passing through the components of the receiving unit 116 .

참고로, 레이더 반사 신호는 레이더 신호에 대하여 탑승자의 생체변화에 따른 도플러 효과에 의한 도플러 주파수를 포함할 수 있다.For reference, the radar reflection signal may include a Doppler frequency due to the Doppler effect according to the change in the body of the occupant with respect to the radar signal.

신호 처리부(120)는 레이더부로부터 수신된 레이더 반사 신호에 대하여 주파수 영역 분석을 통해 탑승자의 심박 신호 및 호흡 신호를 검출할 수 있다.The signal processing unit 120 may detect a heartbeat signal and a breathing signal of the passenger through frequency domain analysis of the radar reflection signal received from the radar unit.

일 실시예로, 도 2에 도시된 바와 같이, 신호 처리부(120)는 아날로그-디지털 변환기(122), 태그 식별부(124) 및 생체신호 검출부(126)를 포함하여 구성될 수 있다.In one embodiment, as shown in FIG. 2 , the signal processing unit 120 may include an analog-to-digital converter 122 , a tag identification unit 124 , and a biosignal detection unit 126 .

아날로그-디지털 변환기(122)는 레이더부의 수신부(116)로부터 수신된 레이더 반사 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 이때, 변환 과정에서 레이더 신호의 주파수 억제 처리를 통해 무선 태그(200)로부터 발생된 고조파 신호의 응답을 높은 신호 대 잡음비로 추출하는 것이 바람직하다.The analog-to-digital converter 122 may convert the radar reflection signal received from the receiver 116 of the radar unit into a digital signal. In this case, it is preferable to extract the response of the harmonic signal generated from the radio tag 200 with a high signal-to-noise ratio through the frequency suppression process of the radar signal in the conversion process.

태그 식별부(124)는 디지털 신호로 변환된 레이더 반사 신호에 포함된 무선 태그(200)의 고유 정보와 기저장된 태그의 고유 정보를 비교하여 무선 태그(200)를 식별할 수 있다. 이를 위해, 신호 처리부(120)는 무선 태그(200) 별로 단말의 고유 정보가 매칭되어 저장되는 메모리(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 레이더 반사 신호에 실려온 무선 태그(200)의 고유 정보와 일치하는 정보가 메모리에 저장되어 있는지 여부를 파악하여 무선 태그(200)를 식별할 수 있다.The tag identification unit 124 may identify the wireless tag 200 by comparing the unique information of the wireless tag 200 included in the radar reflection signal converted into a digital signal with the unique information of the pre-stored tag. To this end, the signal processing unit 120 may be configured to further include a memory (not shown) in which the terminal's unique information is matched and stored for each radio tag 200 , and the unique characteristics of the radio tag 200 carried in the radar reflection signal. The wireless tag 200 may be identified by determining whether information matching the information is stored in the memory.

생체신호 검출부(126)는 식별된 무선 태그(200)의 레이더 반사 신호에 대하여 심박 신호를 검출할 수 있다. 예컨대, 디지털 필터와 상관(correlation) 기능을 갖는 DSP(Digital Signal Processor)에 의해 심박 신호를 검출할 수 있다. 생체 신호 검출부는 검출된 심박 신호의 주기 변화에 따라 호흡 신호를 검출할 수 있다. 예컨대, 심박 신호의 주기 변동값 중 피크값의 개수를 호흡 회수로 설정하여 호흡 신호를 검출할 수 있다.The biosignal detector 126 may detect a heartbeat signal with respect to the radar reflection signal of the identified radio tag 200 . For example, a heartbeat signal may be detected by a digital signal processor (DSP) having a digital filter and a correlation function. The biosignal detector may detect a respiration signal according to a cycle change of the detected heartbeat signal. For example, the respiration signal may be detected by setting the number of peak values among the cycle fluctuation values of the heartbeat signal as the number of respirations.

한편, 도 3을 참조하면, 차량 내 다수의 탑승자가 탑승하는 경우, 생체신호 측정 장치(100)는 다수의 무선 태그(200a, 200b)로 레이더 신호를 송신하거나 다수의 무선 태그(200a, 200b)로부터 레이더 반사 신호를 수신할 수 있다. Meanwhile, referring to FIG. 3 , when a plurality of occupants in a vehicle ride, the biosignal measuring apparatus 100 transmits a radar signal to a plurality of wireless tags 200a and 200b or a plurality of wireless tags 200a and 200b. It can receive radar reflection signals from

이때, 생체신호 측정 장치(100)는 무선 태그(200)가 장착된 좌석벨트를 착용하는 탑승자의 탑승좌석과 마주하는 위치에 설치될 수 있다. 여기서, 마주하는 위치란 운전석 및 조수석 사이의 어느 하나의 위치로부터 마주하는 차량의 전면을 의미할 수 있고, 운전석 또는 조수석 중 하나의 위치로부터 마주하는 차량의 전면을 의미할 수 있다. 생체신호 측정 장치(100)가 상기 위치에 설치되는 경우, 하나의 장치를 통해 다수의 무선 태그(200a, 200b)로부터 레이더 반사 신호를 수신하되 태그 별로 고유 정보를 식별하여 탑승자 별 생체신호를 검출할 수 있다. In this case, the biosignal measuring device 100 may be installed at a position facing the passenger seat of the passenger wearing the seat belt equipped with the wireless tag 200 . Here, the facing position may mean the front of the vehicle facing from any one position between the driver's seat and the front passenger's seat, and may mean the front side of the vehicle facing from one of the driver's seat and the front passenger's seat. When the biosignal measuring device 100 is installed at the above location, it receives radar reflection signals from a plurality of wireless tags 200a and 200b through one device, but identifies unique information for each tag to detect biosignals for each occupant. can

참고로, 생체신호 측정 장치(100)의 설치 위치는 전술한 위치에 한정되지 않고, 운전석 및 조수석 각각의 위치로부터 마주하는 차량의 전면에 독립적으로 설치될 수도 있다.For reference, the installation position of the biosignal measuring apparatus 100 is not limited to the above-described position, and may be independently installed on the front of the vehicle facing from the respective positions of the driver's seat and the front passenger's seat.

무선 태그(200)는 차량 내 좌석벨트의 내부에 삽입되거나 외부에 부착되는 형태로 구현 가능한 단말로서, 생체신호 측정 장치(100)로부터 수신된 레이더 신호를 주파수가 상이한 고조파 신호 또는 혼변조 신호로 변환하여 반사시킴으로써 차량 내 다른 객체(300)로부터 반사되거나 탑승자의 흉부가 아닌 다른 신체 부위로부터 반사되는 신호와 구분하도록 하여 기존의 레이더 센서 방식에 비해 생체신호 검출의 정확도를 향상시킬 수 있다. 일 실시예로, 무선 태그(200)는 플렉서블(flexible)한 PCB 형태로 구현될 수 있다.The wireless tag 200 is a terminal that can be implemented in a form that is inserted into or attached to the outside of a seat belt in a vehicle, and converts a radar signal received from the biosignal measuring device 100 into a harmonic signal or an intermodulation signal having different frequencies. The accuracy of bio-signal detection can be improved compared to the conventional radar sensor method by distinguishing it from a signal reflected from another object 300 in the vehicle or reflected from a body part other than the chest of the occupant. In one embodiment, the wireless tag 200 may be implemented in the form of a flexible PCB.

도 4를 참조하면, 무선 태그(200)는 태그 안테나부(210) 및 주파수 체배부(240)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 4 , the wireless tag 200 may include a tag antenna unit 210 and a frequency multiplication unit 240 .

태그 안테나부(210)는 생체신호 측정 장치(100)로부터 수신되는 레이더 신호를 수신하고, 레이더 신호에 대해 탑승자의 생체변화에 따른 반사 신호를 송신할 수 있다. 태그 안테나부(210)는 송수신의 분리도를 증가시키기 위해 송신 안테나와 수신 안테나가 별도로 사용되는 듀얼 안테나로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 송수신 기능이 함께 이루어지는 단일 안테나로 구현될 수도 있다.The tag antenna unit 210 may receive a radar signal received from the biosignal measuring apparatus 100 , and may transmit a reflected signal according to a change in the body of an occupant with respect to the radar signal. The tag antenna unit 210 may be implemented as a dual antenna in which a transmit antenna and a receive antenna are used separately in order to increase the degree of separation of transmission and reception, but is not limited thereto and may be implemented as a single antenna that performs transmission and reception functions together.

주파수 체배부(240)는 수신된 레이더 신호를 고조파 신호로 변환활 수 있다. 이때, 무선 태그(200)에는 다이오드 또는 트랜지스터 중 하나를 포함하는 비선형 소자(미도시)가 구비될 수 있으며, 주파수 체배부(240)는 비선형 소자에 의해 레이더 신호를 상기 고조파 신호로 변환할 수 있다. 주파수 체배부(240)는 비선형 소자에 의해 레이더 신호를 고조파 신호 이외에 혼변조 신호로 변환할 수도 있다.The frequency multiplier 240 may convert the received radar signal into a harmonic signal. In this case, the radio tag 200 may be provided with a non-linear element (not shown) including one of a diode or a transistor, and the frequency multiplier 240 may convert the radar signal into the harmonic signal by the non-linear element. . The frequency multiplier 240 may convert a radar signal into an intermodulation signal other than a harmonic signal by a nonlinear element.

즉, 본 발명의 무선 태그(200)는 생체신호 측정 장치(100)로부터 수신된 레이더 신호에 대해 동일한 주파수가 아닌 비선형 성분을 가지는 고조파 신호 또는 혼변조 신호를 생성하여 생체신호 측정 장치(100)로 반사시킴에 따라 다른 객체(300) 또는 탑승자의 흉부가 아닌 다른 신체 부위로부터 반사되는 신호와의 식별력을 가지도록 할 수 있다.That is, the wireless tag 200 of the present invention generates a harmonic signal or an intermodulation signal having a non-linear component other than the same frequency with respect to a radar signal received from the biosignal measuring apparatus 100 and transmits it to the biosignal measuring apparatus 100 . As it is reflected, it is possible to have the ability to discriminate from signals reflected from other objects 300 or other body parts other than the chest of the passenger.

고조파 신호를 이용한 레이더 반사 신호와 일반 객체(300)로부터의 반사 신호를 비교하면 도 5a에 도시된 바와 같고, 혼변조 신호를 이용한 레이더 반사 신호와 일반 객체(300)로부터의 반사 신호를 비교하면 도 5b에 도시된 바와 같다. 참고로, 도 5a는 고조파 신호를 이용한 생체신호 획득 과정을 개략적을 나타낸 도면이고, 도 5b는 혼변조 신호를 이용한 생체신호 획득 과정을 개략적을 나타낸 도면이다.Comparing the radar reflected signal using the harmonic signal and the reflected signal from the general object 300 is as shown in FIG. 5A, and comparing the radar reflected signal using the intermodulation signal and the reflected signal from the general object 300 is shown in FIG. As shown in 5b. For reference, FIG. 5A is a diagram schematically illustrating a biosignal acquisition process using a harmonic signal, and FIG. 5B is a diagram schematically illustrating a biosignal acquisition process using an intermodulation signal.

한편, 본 발명의 무선 태그(200)는 고유 정보 생성부(220) 및 변조부를 더 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the wireless tag 200 of the present invention may further include a unique information generator 220 and a modulator.

고유 정보 생성부(220)는 태그의 고유 정보를 생성할 수 있으며, 고유 정보란 공장 출하 시 설정되는 무선 태그(200)의 ID, 제품 생산일, 출고일, 유통과정 등의 정보를 포함할 수 있다. 참고로, 고유 정보는 무선 태그(200)에 구비되는 메모리에 저장될 수 있다.The unique information generating unit 220 may generate unique information of the tag, and the unique information may include information such as the ID of the wireless tag 200 set at the time of shipment from the factory, product production date, shipment date, distribution process, and the like. . For reference, the unique information may be stored in a memory provided in the wireless tag 200 .

변조부는 생성된 고유 정보에 따라 레이더 신호를 변조할 수 있다. 다시 말해, 생체신호 측정 장치(100)로부터 수신된 레이더 신호를 태그의 고유 정보가 포함된 신호에 기반하여 변조할 수 있다. 다시 말해, 변조부는 태그 안테나부(210)에 의해 수신된 신호에 대해 디지털 신호인 무선 태그(200)의 고유 정보를 반영하여 시스템 설계에 따라 아날로그 신호로 변조할 수 있으며, 사용되는 변조 방식은 ASK, FSK, BPSK, FMCW, CW, PMCW, Pulsed CW 등의 다양한 방식 중 하나를 적용할 수 있다. 예컨대, 변조부는 수신된 레이더 신호를 무선 태그(200)의 ID 정보에 관한 디지털 코드에 따라 아날로그 신호로 변조할 수 있다.The modulator may modulate the radar signal according to the generated unique information. In other words, the radar signal received from the biosignal measuring apparatus 100 may be modulated based on the signal including the tag's unique information. In other words, the modulator may modulate the signal received by the tag antenna unit 210 into an analog signal according to the system design by reflecting the unique information of the wireless tag 200 which is a digital signal, and the modulation method used is ASK , FSK, BPSK, FMCW, CW, PMCW, pulsed CW, etc. can be applied one of various methods. For example, the modulator may modulate the received radar signal into an analog signal according to a digital code related to ID information of the radio tag 200 .

이후, 변조된 신호는 주파수 체배부(240)로 전송될 수 있으며, 전술한 바와 같이 고조파 신호 또는 혼변조 신호로 변환될 수 있다.Thereafter, the modulated signal may be transmitted to the frequency multiplier 240 and may be converted into a harmonic signal or an intermodulation signal as described above.

무선 태그(200)의 고유 정보가 변조된 고조파 신호를 이용한 레이더 반사 신호와 일반 객체(300)로부터의 반사 신호를 비교하면 도 5c에 도시된 바와 같다. 참고로, 도 5c는 무선 태그(200)의 고유 정보가 변조된 고조파 신호를 이용한 생체신호 획득 과정을 개략적을 나타낸 도면이다.Comparing the radar reflected signal using the harmonic signal modulated with the unique information of the wireless tag 200 and the reflected signal from the general object 300 is shown in FIG. 5C . For reference, FIG. 5C is a diagram schematically illustrating a biosignal acquisition process using a harmonic signal in which the unique information of the wireless tag 200 is modulated.

주파수 체배부(240)에 의해 고조파 신호 또는 혼변조 신호로 변환된 신호는 태그 안테나부(210)를 통해 레이더 신호의 반사 신호로서 생체신호 측정 장치(100)로 송신될 수 있다.A signal converted into a harmonic signal or an intermodulation signal by the frequency multiplier 240 may be transmitted to the biosignal measuring apparatus 100 as a reflected signal of a radar signal through the tag antenna unit 210 .

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 태그를 이용한 생체신호 측정 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 7은 도 6의 생체신호 측정 방법 중 탑승자의 심박 신호 및 호흡 신호를 검출하는 방법을 나타낸 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method for measuring a biosignal using a wireless tag according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of detecting a heartbeat signal and a respiration signal of an occupant among the biosignal measuring method of FIG. .

도 6을 참조하면, 단계 S110에서 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 태그를 이용한 생체신호 측정 장치는 기설정된 레이더 신호를 무선 태그로 송신할 수 있다.Referring to FIG. 6 , in step S110, the apparatus for measuring biosignals using a radio tag according to an embodiment of the present invention may transmit a preset radar signal to the radio tag.

무선 태그로 송신되는 레이더 신호는 무선 태그로 송신되기 전 생체신호 측정 장치의 송신부를 통해 생성 및 신호 처리될 수 있다.The radar signal transmitted to the radio tag may be generated and signal-processed through the transmitter of the biosignal measuring device before being transmitted to the radio tag.

구체적으로, 송신부의 주파수 생성기를 통해 특정 중심 주파수 또는 투톤 주파수가 생성될 수 있다. 이후, 생성된 주파수를 가지는 기저대역 신호는 송신부의 변조기를 통해 변조되어 고주파 신호로 변환될 수 있다. 이후, 변조된 신호의 전력이 송신부의 전력 증폭기를 통해 증폭될 수 있다. 이후, 송신부의 저역 통과 필터를 통해 증폭된 신호 중 고주파 성분 또는 잡음이 제거될 수 있다.Specifically, a specific center frequency or a two-tone frequency may be generated through the frequency generator of the transmitter. Thereafter, the baseband signal having the generated frequency may be modulated through a modulator of the transmitter and converted into a high frequency signal. Thereafter, the power of the modulated signal may be amplified through the power amplifier of the transmitter. Thereafter, a high-frequency component or noise from the signal amplified through the low-pass filter of the transmitter may be removed.

송신부의 상기 구성들을 거친 레이더 신호는 레이더 안테나부를 통해 무선 태그로 송신될 수 있다.The radar signal passing through the above configurations of the transmitter may be transmitted to the radio tag through the radar antenna unit.

다음으로, 단계 S120에서 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 태그를 이용한 생체신호 측정 장치는 레이더 신호에 대한 반사 신호로서 탑승자의 생체변화에 따른 전파의 주파수 신호가 고조파 신호로 변조된 레이더 반사 신호를 무선 태그로부터 수신할 수 있다.Next, in step S120, the biosignal measuring apparatus using the radio tag according to an embodiment of the present invention receives the radar reflected signal in which the frequency signal of radio waves according to the change of the passenger's body is modulated into a harmonic signal as a reflected signal to the radar signal. It can be received from a wireless tag.

이때, 레이더 반사 신호는 레이더 신호와 동일한 주파수가 아닌 주파수가 상이한 고조파 신호 또는 혼변조 신호로 반사된 신호로서 차량 내 다른 객체로부터 반사되거나 탑승자의 흉부가 아닌 다른 신체 부위로부터 반사되는 신호와 구분하도록 하여 기존의 레이더 센서 방식에 비해 생체신호 검출의 정확도를 향상시킬 수 있다.In this case, the radar reflected signal is a signal reflected by a harmonic signal or an intermodulation signal having a different frequency than the same frequency as the radar signal, and to distinguish it from a signal reflected from another object in the vehicle or from a body part other than the chest of the passenger. It is possible to improve the accuracy of biosignal detection compared to the conventional radar sensor method.

수신된 레이더 반사 신호는 생체신호 측정 장치의 레이더 안테나부를 통해 수신될 수 있으며, 수신된 신호는 생체신호 측정 장치의 수신부를 통해 생체신호 검출의 신호 처리를 위한 전처리 작업이 수행될 수 있다.The received radar reflection signal may be received through a radar antenna unit of the biosignal measuring device, and the received signal may be pre-processed for signal processing of biosignal detection through the receiving unit of the biosignal measuring device.

구체적으로, 수신된 레이더 반사 신호는 수신부의 고역 통과 필터 및 저잡음 증폭기를 통해 잡음이 제거될 수 있다. 이후, 잡음이 제거된 신호는 수신부의 복조기를 통해 복조하여 기저대역 신호로 변환될 수 있다.Specifically, noise may be removed from the received radar reflection signal through a high-pass filter and a low-noise amplifier of the receiver. Thereafter, the noise-removed signal may be converted into a baseband signal by demodulation through a demodulator of the receiver.

다음으로, 단계 S130에서 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 태그를 이용한 생체신호 측정 장치는 수신된 레이더 반사 신호에 대하여 주파수 영역 분석을 통해 탑승자의 심박 신호 및 호흡 신호를 검출할 수 있다.Next, in step S130, the biosignal measuring apparatus using the wireless tag according to an embodiment of the present invention may detect the heartbeat signal and respiration signal of the occupant through frequency domain analysis of the received radar reflection signal.

전처리 작업이 수행된 레이더 반사 신호는 생체신호 측정 장치의 신호 처리부를 통해 주파수 영역 분석이 수행될 수 있다.A frequency domain analysis may be performed on the radar reflected signal on which the preprocessing operation has been performed through the signal processing unit of the biosignal measuring apparatus.

먼저, 신호 처리부의 아날로그-디지털 변환기를 통해 레이더 반사 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.First, the radar reflection signal may be converted into a digital signal through the analog-to-digital converter of the signal processing unit.

이후, 도 6에 도시된 바와 같이, 단계 S132에서 신호 처리부의 태그 식별부를 통해 디지털 신호로 변환된 레이더 반사 신호에 포함된 무선 태그의 고유 정보와 기저장된 태그의 고유 정보를 비교하여 무선 태그를 식별할 수 있다. 이를 위해, 신호 처리부는 무선 태그 별로 단말의 고유 정보가 매칭되어 저장되는 메모리를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 레이더 반사 신호에 실려온 무선 태그의 고유 정보와 일치하는 정보가 메모리에 저장되어 있는지 여부를 파악하여 무선 태그를 식별할 수 있다.Thereafter, as shown in FIG. 6 , the radio tag is identified by comparing the unique information of the radio tag included in the radar reflection signal converted into a digital signal through the tag identification unit of the signal processing unit in step S132 and the unique information of the pre-stored tag. can do. To this end, the signal processing unit may be configured to further include a memory in which the unique information of the terminal is matched and stored for each radio tag, and whether information matching the unique information of the radio tag carried on the radar reflection signal is stored in the memory. It is possible to identify the wireless tag.

이후, 도 6에 도시된 바와 같이, 단계 S134에서 신호 처리부의 생체신호 검출부를 통해 식별된 무선 태그의 레이더 반사 신호에 대하여 심박 신호를 검출할 수 있다. 예컨대, 디지털 필터와 상관(correlation) 기능을 갖는 DSP(Digital Signal Processor)에 의해 심박 신호를 검출할 수 있다. 생체 신호 검출부는 검출된 심박 신호의 주기 변화에 따라 호흡 신호를 검출할 수 있다. 예컨대, 심박 신호의 주기 변동값 중 피크값의 개수를 호흡 회수로 설정하여 호흡 신호를 검출할 수 있다.Thereafter, as shown in FIG. 6 , the heartbeat signal may be detected with respect to the radar reflection signal of the radio tag identified through the biosignal detection unit of the signal processing unit in step S134. For example, a heartbeat signal may be detected by a digital signal processor (DSP) having a digital filter and a correlation function. The biosignal detector may detect a respiration signal according to a cycle change of the detected heartbeat signal. For example, the respiration signal may be detected by setting the number of peak values among the cycle fluctuation values of the heartbeat signal as the number of respirations.

본 발명의 실시예들에 따르면, 차량 내 좌석벨트에 무선 태그를 장착하여 벨트 착용 시 태그가 탑승자의 흉부에 자동으로 안착되게 함으로써, 생체신호 측정 장치와의 레이더 신호 및 레이더 반사 신호를 비접촉식으로 송수신 가능하게 할 수 있다.According to embodiments of the present invention, a wireless tag is mounted on a seat belt in a vehicle so that the tag is automatically seated on the chest of a passenger when the belt is worn, thereby transmitting and receiving a radar signal and a radar reflection signal with a biosignal measuring device in a non-contact manner. can make it possible

본 발명의 실시예들에 따르면, 특정 주파수를 가진 신호가 송신되어 무선 태그에 입사되었을 때, 태그에서 동일한 주파수의 신호가 아닌 비선형 소자에 의한 고조파를 생성하여 반사되는 신호를 통해 탑승자의 생체신호를 측정하게 할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, when a signal having a specific frequency is transmitted and incident on the wireless tag, the tag generates a harmonic by a nonlinear element, not a signal of the same frequency, and receives the biosignal of the passenger through the reflected signal. can be measured

이에 따라, 차량 내/외부 잡음 및 클러터에 강인한 성능을 가지며 기존의 레이더 방식에 비해 월등한 정확도로 생체신호 검출이 가능하다.Accordingly, it has robust performance against internal/external noise and clutter in the vehicle, and bio-signal detection is possible with superior accuracy compared to the existing radar method.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although specific embodiments according to the present invention have been described so far, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims described below as well as the claims and equivalents.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, although the present invention has been described with reference to the limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, which are various modifications and Transformation is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only by the claims described below, and all equivalents or equivalent modifications thereof will fall within the scope of the spirit of the present invention.

100 : 생체신호 측정 장치
110 : 레이더부
112 : 레이더 안테나부
114 : 송신부
114a : 주파수 생성기
114b : 변조기
114c : 전력 증폭기
116 : 수신부
116a : 저잡음 증폭기
116b : 복조기
120 : 신호 처리부
122 : ADC
124 : 태그 식별부
126 : 생체신호 검출부
200, 200a, 200b : 무선 태그
210 : 태그 안테나부
220 : 고유 정보 생성부
230 : 변조부
240 : 주파수 체배부
300 : 일반 객체100: biosignal measuring device
110: radar unit
112: radar antenna unit
114: transmitter
114a: frequency generator
114b: modulator
114c: power amplifier
116: receiver
116a: low noise amplifier
116b: demodulator
120: signal processing unit
122 : ADC
124: tag identification unit
126: biosignal detection unit
200, 200a, 200b: wireless tag
210: tag antenna unit
220: unique information generating unit
230: modulator
240: frequency multiplier
300 : normal object

Claims (10)

차량 내 좌석벨트에 장착 가능한 무선 태그로부터 수신되는 탑승자의 생체신호를 측정하기 위한 생체신호 측정 장치에 있어서,
기설정된 레이더 신호를 상기 무선 태그로 송신하고, 상기 레이더 신호에 대한 반사 신호로서 탑승자의 생체변화에 따른 전파의 주파수 신호가 고조파 신호로 변조된 레이더 반사 신호를 상기 무선 태그로부터 수신하는 레이더부; 및
상기 레이더부로부터 수신된 상기 레이더 반사 신호에 대하여 주파수 영역 분석을 통해 탑승자의 심박 신호 및 호흡 신호를 검출하기 위한 신호 처리부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 태그를 이용한 생체신호 측정 장치.
A bio-signal measuring device for measuring a bio-signal of a passenger received from a wireless tag mountable on a seat belt in a vehicle, the bio-signal measuring device comprising:
a radar unit that transmits a preset radar signal to the wireless tag and receives, as a reflected signal for the radar signal, a radar reflection signal in which a frequency signal of radio waves according to changes in a passenger's body is modulated into a harmonic signal from the wireless tag; and
A signal processing unit for detecting a heartbeat signal and a respiration signal of an occupant through frequency domain analysis of the radar reflection signal received from the radar unit
A biosignal measuring device using a wireless tag, characterized in that it comprises a.
 제1항에 있어서,
상기 생체신호 측정 장치는
상기 무선 태그가 장착된 좌석벨트를 착용하는 탑승자의 탑승좌석과 마주하는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 비선형 주파수 기반의 생체신호 측정 장치.
According to claim 1,
The biosignal measuring device
A non-linear frequency-based biosignal measuring device, characterized in that it is installed at a position facing the passenger seat of a passenger wearing the seat belt equipped with the wireless tag.
 제1항에 있어서,
상기 레이더 반사 신호는 상기 레이더 신호에 대하여 탑승자의 심박 및 호흡의 변화에 따른 도플러 효과에 의한 도플러 주파수를 포함하는 것을 특징으로 하는 비선형 주파수 기반의 생체신호 측정 장치.
According to claim 1,
The radar reflection signal includes a Doppler frequency due to a Doppler effect according to a change in heart rate and respiration of an occupant with respect to the radar signal.
 제1항에 있어서,
상기 신호 처리부는
상기 레이더 반사 신호에 포함된 상기 무선 태그의 고유 정보와 기저장된 태그의 고유 정보를 비교하여 상기 무선 태그를 식별하는 태그 식별부; 및
상기 식별된 무선 태그의 상기 레이더 반사 신호에 대하여 심박 신호를 검출하고, 상기 심박 신호의 주기 변화에 따라 호흡 신호를 검출하는 생체신호 검출부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비선형 주파수 기반의 생체신호 측정 장치.
According to claim 1,
The signal processing unit
a tag identification unit for identifying the radio tag by comparing the unique information of the radio tag included in the radar reflection signal with the unique information of the pre-stored tag; and
A biosignal detection unit that detects a heartbeat signal with respect to the radar reflection signal of the identified wireless tag, and detects a respiration signal according to a change in a cycle of the heartbeat signal
Non-linear frequency-based biosignal measuring apparatus comprising a.
 생체신호 측정 장치로부터 수신되는 레이더 신호를 수신하고, 상기 레이더 신호에 대해 탑승자의 생체변화에 따른 반사 신호를 송신하는 태그 안테나부; 및
상기 수신된 레이더 신호를 고조파 신호로 변환하기 위한 주파수 체배부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 태그.
a tag antenna unit for receiving a radar signal received from the biosignal measuring device and transmitting a reflected signal according to a change in the body of a passenger with respect to the radar signal; and
A frequency multiplier for converting the received radar signal into a harmonic signal
A wireless tag comprising a.
 제5항에 있어서,
상기 무선 태그는 차량 내 좌석벨트의 내부에 삽입되거나 외부에 부착되는 형태로 구현 가능한 것을 특징으로 하는 무선 태그.
6. The method of claim 5,
The wireless tag is a wireless tag, characterized in that it can be implemented in the form of being inserted into the inside of the seat belt in the vehicle or attached to the outside.
 제5항에 있어서,
상기 무선 태그에는 다이오드 또는 트랜지스터 중 하나를 포함하는 비선형 소자가 구비되며,
상기 주파수 체배부는 상기 비선형 소자에 의해 상기 레이더 신호를 상기 고조파 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 무선 태그.
6. The method of claim 5,
The radio tag is provided with a non-linear element including one of a diode or a transistor,
The frequency multiplier converts the radar signal into the harmonic signal by the non-linear element.
 제5항에 있어서,
태그의 고유 정보를 생성하는 고유 정보 생성부; 및
상기 생성된 고유 정보에 따라 상기 레이더 신호를 변조하는 변조부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 태그.
6. The method of claim 5,
a unique information generating unit generating unique information of a tag; and
A modulator for modulating the radar signal according to the generated unique information
A wireless tag further comprising a.
 차량 내 좌석벨트에 장착 가능한 무선 태그로부터 수신되는 탑승자의 생체신호를 측정하기 위한 생체신호 측정 방법에 있어서,
기설정된 레이더 신호를 상기 무선 태그로 송신하는 단계;
상기 레이더 신호에 대한 반사 신호로서 탑승자의 생체변화에 따른 전파의 주파수 신호가 고조파 신호로 변조된 레이더 반사 신호를 상기 무선 태그로부터 수신하는 단계; 및
상기 수신된 레이더 반사 신호에 대하여 주파수 영역 분석을 통해 탑승자의 심박 신호 및 호흡 신호를 검출하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 태그를 이용한 생체신호 측정 방법.
A bio-signal measurement method for measuring a passenger's bio-signal received from a wireless tag mountable on a seat belt in a vehicle, the bio-signal measuring method comprising:
transmitting a preset radar signal to the radio tag;
receiving, from the radio tag, a radar reflection signal in which a frequency signal of radio waves according to changes in the body of an occupant is modulated into a harmonic signal as a reflection signal for the radar signal; and
Detecting a heartbeat signal and respiration signal of a passenger through frequency domain analysis of the received radar reflection signal
A biosignal measurement method using a wireless tag, comprising:
 제9항에 있어서,
상기 탑승자의 심박 신호 및 호흡 신호를 검출하는 단계는
상기 레이더 반사 신호에 포함된 상기 무선 태그의 고유 정보와 기저장된 태그의 고유 정보를 비교하여 상기 무선 태그를 식별하는 단계; 및
상기 식별된 무선 태그의 상기 레이더 반사 신호에 대하여 심박 신호를 검출하고, 상기 심박 신호의 주기 변화에 따라 호흡 신호를 검출하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비선형 주파수 기반의 생체신호 측정 방법.10. The method of claim 9,
The step of detecting the heartbeat signal and respiration signal of the passenger may include:
identifying the radio tag by comparing the unique information of the radio tag included in the radar reflection signal with the unique information of the pre-stored tag; and
detecting a heartbeat signal with respect to the radar reflection signal of the identified wireless tag, and detecting a respiration signal according to a change in a period of the heartbeat signal
Nonlinear frequency-based biosignal measurement method comprising a.
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JP2020142048A (en) * 2019-03-05 2020-09-10 緯創資通股▲ふん▼有限公司Ｗｉｓｔｒｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Vital-sign detecting system and method

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