WO2020235982A1 - 운동 정보 제공 방법 및 장치 - Google Patents

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WO2020235982A1
WO2020235982A1 PCT/KR2020/095034 KR2020095034W WO2020235982A1 WO 2020235982 A1 WO2020235982 A1 WO 2020235982A1 KR 2020095034 W KR2020095034 W KR 2020095034W WO 2020235982 A1 WO2020235982 A1 WO 2020235982A1
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WO
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information
acceleration
acceleration information
correction
gps
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PCT/KR2020/095034
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English (en)
French (fr)
Inventor
정윤영
김영석
김윤식
Original Assignee
포항공과대학교 산학협력단
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Publication date
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    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1113—Local tracking of patients, e.g. in a hospital or private home
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1118—Determining activity level
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1124—Determining motor skills
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/003—Kinematic accelerometers, i.e. measuring acceleration in relation to an external reference frame, e.g. Ferratis accelerometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/14—Receivers specially adapted for specific applications
    • G01S19/19—Sporting applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/31—Acquisition or tracking of other signals for positioning

Definitions

  • the present invention relates to an exercise information providing apparatus using high-sensitivity GPS data, and more particularly, by calculating exercise information according to the measured acceleration information, using acceleration information and a correction parameter generated based on GPS information,
  • the present invention relates to a method and apparatus for enabling high-accuracy momentum measurement without wearing a GPS device by simply generating a user-specific correction parameter.
  • EPTS Electrical Performance Tracking System
  • athlete attaches a small volume of wearable sensor to the athlete's body to measure and analyze the athlete's physical condition and movement in real time during training or competition. It is a system that provides optimal training and helps athletes maintain an environment in which they can perform at their best.
  • EPTS devices to establish a cutting-edge science-based training system for improving athletic performance
  • EPTS devices provide various user information for each product.
  • Most EPTS devices are equipped with a GPS receiver, so it obtains location and speed information through the GPS receiver to calculate a motion index, and deceleration, acceleration, average speed, total travel distance, high intensity travel distance, high intensity movement number, heat map Etc.
  • the currently commercialized EPTS device has a GPS receiver that requires a lot of power consumption, and thus uses a large and heavy battery, which causes inconvenience to athletes who need to wear EPTS devices to measure the amount of exercise. There is a problem.
  • the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, by calculating exercise information according to the measured acceleration information by using a correction parameter generated based on acceleration information and GPS information, a correction parameter for each user Its purpose is to enable high-accuracy momentum measurement without wearing a GPS device once created.
  • an apparatus for providing motion information comprising: an acceleration sensor for sensing acceleration information and angular acceleration information for an object; Estimation indicating a motion state of the object by obtaining a correction parameter determined based on GPS information and determined before the acceleration information and the angular acceleration information are sensed, and applying the correction parameter to the acceleration information and the angular acceleration information
  • a processor that obtains an indicator
  • a memory for storing the acceleration information, the angular acceleration information, the correction parameter, and the estimation index.
  • the correction parameter may include at least one of a state descriptor indicating a physical state of the object, a stride length, and a number of steps per hour.
  • the state descriptor may be determined based on a point at which the change in the stride length or the number of steps per hour according to the change in speed is discontinuous.
  • the estimation index may include at least one of a player load indicating a load applied to the object, an acceleration/deceleration, a running number, and a high intensity movement number.
  • the acceleration information may indicate acceleration expressed based on X, Y, and Z axes
  • the angular acceleration information may indicate angular acceleration expressed based on a roll, pitch, and yaw.
  • the correction parameter may be determined according to a pre-inspection of the object and may be received from an externally located correction device.
  • the correction device includes a correction acceleration sensor and a GPS sensor, and the correction parameter is based on the correction acceleration information and correction angular acceleration information obtained from the correction acceleration sensor and the GPS information obtained from the GPS sensor. Can be determined.
  • the correction parameter may be determined based on the corrected acceleration information, the corrected angular acceleration information, and acceleration pattern information obtained based on the GPS information, posture information, step information, and speed information.
  • a method of providing exercise information comprising: acquiring a correction parameter determined based on GPS information; Sensing acceleration information and angular acceleration information for the object; Obtaining an estimation index indicating a motion state of the object by applying the correction parameter to the acceleration information and the angular acceleration information; And storing and providing the estimated indicator.
  • the correction parameter may include at least one of a state descriptor indicating a physical state of the object, a stride length, and a number of steps per hour.
  • the state descriptor may be determined based on a point at which the change in the stride length or the number of steps per hour according to the change in speed is discontinuous.
  • the estimation index may include at least one of a player load indicating a load applied to the object, an acceleration/deceleration, a running number, and a high intensity movement number.
  • the acceleration information may indicate acceleration expressed based on X, Y, and Z axes
  • the angular acceleration information may indicate angular acceleration expressed based on a roll, pitch, and yaw.
  • the correction parameter may be determined according to a pre-inspection of the object and may be received from an externally located correction device.
  • the correction device includes a correction acceleration sensor and a GPS sensor, and the correction parameter is based on the correction acceleration information and correction angular acceleration information obtained from the correction acceleration sensor and the GPS information obtained from the GPS sensor. Can be determined.
  • the correction parameter may be determined based on the corrected acceleration information, the corrected angular acceleration information, and acceleration pattern information obtained based on the GPS information, posture information, step information, and speed information.
  • a correction parameter acquisition function for obtaining a correction parameter determined based on GPS information
  • An acceleration sensing function for sensing acceleration information and angular acceleration information for an object
  • An estimation index acquisition function for obtaining an estimation index indicating a motion state of the object by applying the correction parameter to the acceleration information and the angular acceleration information
  • a computer-readable recording medium in which a program for executing an estimation index providing function for storing and providing the estimated index is recorded.
  • a GPS receiver and a sensor for obtaining GPS information are provided only in a correction device to generate a correction parameter, and a GPS receiver and a sensor are provided in the exercise information providing device worn by the object to measure the amount of exercise several times. Since the object is not equipped, it is possible to measure the amount of exercise several times without having a GPS device with high power consumption and heavy weight, except for the first time for generating the correction parameter. There is this.
  • the amount of exercise is measured through the measured acceleration information by using the correction parameter generated based on the GPS information and the acceleration information, and a more accurate exercise amount measurement is performed without receiving GPS information every time the exercise amount is measured. It is possible.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a hybrid EPTS system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a cross-sectional view and a cross-sectional view of a correction device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a cross-sectional view and a cross-sectional view of an exercise information providing apparatus according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a server device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of providing exercise information according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a method of wearing an exercise information providing device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a method of calculating exercise information according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a process of obtaining a correction parameter from correction information according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a process of calculating an estimation index from measurement information according to an embodiment.
  • acceleration information indicates acceleration expressed based on X, Y, and Z axes
  • angular acceleration information may indicate angular acceleration expressed based on roll, pitch, and yaw.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a hybrid EPTS system according to an embodiment.
  • a hybrid EPTS system includes a correction device 100, an exercise information providing device 200, a user terminal 300, and a server device 400.
  • the correction device 100, the exercise information providing device 200, the user terminal 300, and the server device 400 may be connected to a communication network, where the communication network does not cover the communication mode such as wired or wireless.
  • the communication network may be composed of various communication networks such as a local area network (LAN), a metropolitan area network (MAN), and a wide area network (WAN).
  • LAN local area network
  • MAN metropolitan area network
  • WAN wide area network
  • the correction device 100 may obtain correction information including GPS information, correction acceleration information, and correction angular acceleration information and transmit the correction information to the server device 400 to generate a correction parameter.
  • the exercise information providing device 200 may sense and acquire acceleration information and angular acceleration information and store it in a memory. When the measurement is completed, the acceleration information and angular acceleration information stored in the memory are transmitted to the user terminal 300, and the user By being transmitted to the server device 400 through the terminal 300, an estimation index for the amount of exercise may be output.
  • the user terminal 300 includes all kinds of handheld-based wireless communication devices equipped with a touch screen panel such as a mobile phone, a smart phone, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), and a tablet PC. In addition to this, it can also include devices with a foundation for installing and running applications, such as desktop PCs, tablet PCs, laptop PCs, and IPTVs including set-top boxes.
  • a touch screen panel such as a mobile phone, a smart phone, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), and a tablet PC.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • tablet PC a tablet PC
  • devices with a foundation for installing and running applications such as desktop PCs, tablet PCs, laptop PCs, and IPTVs including set-top boxes.
  • a program related to measuring an exercise amount having a data transmission function and a degree display function may be previously installed and stored in a memory of the user terminal 300.
  • the user terminal 300 may be wirelessly connected to the correction device 100 to transmit acceleration information and angular acceleration information received from the exercise information providing device 200 to the server device 400.
  • the user terminal 300 may be connected to the exercise information providing device 200 by wire and transmit acceleration information and angular acceleration information received from the exercise information providing device 200 to the server device 400, and from the server device 400
  • the estimated index for the received momentum can be displayed and provided to an object or a manager.
  • the server device 400 may generate a correction parameter based on correction information including GPS information, correction acceleration information, and correction angular acceleration information received from the correction device 100, and exercise information through the user terminal 300.
  • correction information including GPS information, correction acceleration information, and correction angular acceleration information received from the correction device 100, and exercise information through the user terminal 300.
  • the generated correction parameter may be applied to the received measurement information to output an estimation index for the amount of exercise.
  • the generated correction parameter may include at least one of a state descriptor indicating a physical state of the object, a stride length, and a number of steps per hour, and the state descriptor may include a change in the stride length or the number of steps per hour according to a change in speed. It may mean that is determined based on a discontinuous point.
  • the correction parameter may be determined according to a pre-inspection of an object and received from the externally located correction device 100.
  • the server device 400 may transmit the output estimation index to the user terminal 300 to be provided to an object or an administrator.
  • the output estimation index may include at least one of a player load indicating a load applied to an object, an acceleration/deceleration, a running number, and a high intensity movement number.
  • the correction device 100 and the exercise information providing device 200 may wirelessly connect to each other through short-range wireless communication without passing through the user terminal 300 or the server device 400 to transmit the sensed information. .
  • the correction device 100 transmits the sensing and acquired GPS information, the corrected acceleration information, and the corrected angular acceleration information to the exercise information providing device 200 through short-range wireless communication, so that the exercise information providing device 200 or the server device A correction parameter may be generated through 400, and an estimation index may be output using the generated correction parameter.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a cross-sectional view and a cross-sectional view of the correction device 100 according to an exemplary embodiment.
  • the calibration device 100 includes a GPS antenna 110, a GPS sensor 120, a calibration acceleration sensor 130, and a calibration control unit 140. ), an RF module 150, a calibration device PCB 160, and a calibration device battery 170.
  • the GPS antenna 110 is a module for obtaining GPS information and may be connected to the GPS sensor 120.
  • the GPS sensor 120 senses GPS information acquired through the GPS antenna 110 and transmits it to the RF module 150, so that GPS information is transmitted to the server device 400 through the RF module 150. .
  • the corrected acceleration sensor 130 senses the corrected acceleration information and the corrected angular acceleration information and transmits it to the RF module 150 so that the corrected acceleration information and the corrected angular acceleration information are transmitted to the server device 400 through the RF module 150. I can.
  • the correction control unit 140 may perform control so that the GPS antenna 110, the GPS sensor 120, the correction acceleration sensor 130, and the RF module 150 are normally driven.
  • the RF module 150 may transmit the GPS information sensed through the GPS sensor 120 and the corrected acceleration information and the corrected angular acceleration information sensed through the corrected acceleration sensor 130 to the server device 400.
  • the RF module 150 enables short-range wireless communication with the exercise information providing device 200, so that GPS information sensed through the GPS sensor 120 and the correction sensed through the acceleration sensor 130 The acceleration information and the corrected angular acceleration information may be transmitted to the exercise information providing apparatus 200 using short-range wireless communication.
  • the battery 170 may be located inside a capsule-shaped case.
  • a GPS antenna 110, a GPS sensor 120, a calibration acceleration sensor 130, a calibration control unit 140, and an RF module 150 may be integrated on the calibration device PCB 160, and the calibration The correction device battery 170 may be located under the device PCB 160.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a cross-sectional view and a cross-sectional view of an exercise information providing apparatus 200 according to an exemplary embodiment.
  • the exercise information providing apparatus 200 includes an acceleration sensor 210, a processor 220, a memory 230, a PCB 240, and It includes a battery 250.
  • the acceleration sensor 210 may sense acceleration information and angular acceleration information for an object, and the sensed acceleration information and angular acceleration information may be transferred to and stored in the memory 230.
  • the processor 220 may perform control so that the acceleration sensor 210 and the memory 230 are normally driven.
  • the sensed acceleration information and angular acceleration information stored in the memory 230 may be transmitted to the user terminal 300, according to an embodiment. Accordingly, the correction parameter and estimation index stored in the memory 230 may be further transmitted.
  • the processor 220 is determined based on the GPS information, and the acceleration information and the angular acceleration information are The correction parameter determined before being sensed can be acquired or supported to be obtained through the server device 400, and by applying the correction parameter to the acceleration information and the angular acceleration information, an estimated index indicating the motion state of the object is obtained, or the server device ( 400) can be obtained.
  • the estimation index may include at least one of a player load indicating a load applied to the object, an acceleration/deceleration, a running number, and a high intensity movement number.
  • the memory 230 may store acceleration information and angular acceleration information sensed through the acceleration sensor 210.
  • the memory 230 may further store a correction parameter and an estimation index.
  • the acceleration sensor 210, the processor 220, the memory 230, the PCB 240, and the battery 250 are located inside the capsule-shaped case like the correction device 100. can do.
  • the acceleration sensor 210, the processor 220, and the memory 230 may be integrated on the upper part of the PCB 240, and the battery 250 may be located under the PCB 240.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a server device 400 according to an exemplary embodiment.
  • the server device 400 includes a correction parameter generator 410 and an estimation index output unit 420.
  • the correction parameter generator 410 may receive correction information from the user terminal 300 and generate a correction parameter based on the received correction information.
  • the correction information includes GPS information obtained through the GPS sensor 120 of the correction device 100, corrected angular acceleration information obtained through the corrected acceleration sensor 130, and corrected acceleration information. It may be transmitted to the server device 400 through the RF module 150.
  • the correction parameter generator 410 may acquire information on an acceleration pattern, a posture, and a step based on the received corrected angular acceleration information and the corrected acceleration information, and may obtain a speed based on the received GPS information. .
  • the correction parameter generation unit 410 acquires state descriptor information based on the acquired acceleration pattern, posture, step, and speed, acquires stride length information based on the acquired step and speed, and obtains the acquired step and By obtaining step count information by speed, a correction parameter including acquired state descriptor information, stride length information, and step count information may be generated.
  • the corresponding correction parameter is the number of steps per hour and speed Can mean a relational expression of
  • the estimation index output unit 420 applies the correction parameter generated through the correction parameter generation unit 410 to the measurement information received from the exercise information providing device 200 to output an estimation index for the momentum of the object. I can.
  • the measurement information includes angular acceleration information and acceleration information obtained through the acceleration sensor 210 of the exercise information providing apparatus 200, and may be received through the user terminal 300 connected by wire.
  • the estimation index output unit 420 may obtain information on the acceleration pattern, posture, step, and impulse based on the received angular acceleration information and acceleration information, and the acquired acceleration pattern, posture, step, and impulse amount.
  • information into the previously generated correction parameter that is, a relational expression of the number of steps per hour and speed, an estimation index for the amount of exercise of the object may be output.
  • the output estimation index may include at least one of information on the player load, the high-intensity movement distance, the number of runs, the acceleration pattern, or the deceleration pattern.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of providing exercise information according to an exemplary embodiment.
  • the correction device 100 is worn on an object to obtain GPS information through the GPS sensor 120, and obtains the corrected angular acceleration information and the corrected acceleration information through the corrected acceleration sensor 130, and the GPS information, the corrected angular acceleration information And correction information including correction acceleration information may be obtained (S301).
  • the correction device 100 transmits the obtained correction information to the user terminal 300 through the RF module 150 (S302), and the user terminal 300 receives the correction information obtained by the server device 400. send.
  • the correction device 100 transmits the obtained correction information to the server device 400 through the provided RF module 150 (S302), and the server device 400 sets a correction parameter based on the received correction information. It can be generated (S303).
  • the exercise information providing apparatus 200 may be attached or mounted on the body of an object to obtain measurement information including angular acceleration information and acceleration information (S304).
  • the exercise information providing device 200 may store the acquired measurement information in the memory 230 and transmit the stored measurement information to the server device 400 through the user terminal 300 connected by wire (S305, S306). ).
  • the server device 400 may apply a pre-generated correction parameter to the measurement information received from the exercise information providing device 200 through the user terminal 300 to output an estimation index indicating the exercise amount information of the object (S307. ), the output estimation index may be provided to the user terminal 300 to be displayed (S308).
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a method of wearing an exercise information providing device 200 according to an exemplary embodiment.
  • the correction device 100 or the exercise information providing device 200 has a wearing space in a part of the clothing, and is positioned within the wearing space to sense and acquire correction information or measurement information. I can.
  • the correction device 100 or the exercise information providing device 200 may be inserted into the space so that the object is worn.
  • the exercise information providing device 200 does not have a GPS function. Since it is lighter and smaller than the correction device 100 equipped with a GPS device, the object in the form of a patch is not worn through clothing. Can be attached to your body. Of course, the patch form can be attached to and operated on clothing.
  • the motion information providing apparatus 200 may be mounted on an object even in the form of a necklace to sense acceleration information and angular acceleration information.
  • the correction device 100 may be installed and operated in a wearing space provided in a part of the clothing, and the exercise information providing device 200 is not equipped with a GPS function, and thus the correction device Compared to the 100, the bar is relatively small in size and light in weight, and it can be freely mounted and operated in various forms such as a patch form and a necklace form.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a method of calculating exercise information according to an exemplary embodiment.
  • the information obtained from the correction device 100 is corrected angular acceleration information, corrected acceleration information, and GPS information.
  • the server device 400 receives correction information including corrected angular acceleration information, corrected acceleration information, and GPS information from the correction device 100, and acquires acceleration pattern, posture, and step information based on the corrected angular acceleration information and the corrected acceleration. And, it is possible to obtain speed information based on GPS information.
  • the server device 400 acquires state descriptor information based on the acquired acceleration pattern, posture, step, and speed information, and uses the acquired step and speed information to determine the stride length and the number of steps per hour (Steps/s). ) By acquiring the information, it is possible to generate a correction parameter including state descriptor information, step length information, and step count information per hour.
  • the generated correction parameter may be for obtaining a speed value from acceleration information and angular acceleration information, which are measurement information sensed and obtained from the exercise information providing apparatus 200.
  • the server device 400 After generating the correction parameter, the server device 400 provides acceleration pattern, posture, step, and impulse information based on acceleration information and angular acceleration information received from the exercise information providing device 200 through the user terminal 300.
  • the speed may be acquired by performing an analysis using the generated correction parameter based on the acquired acceleration pattern, posture, step and impulse information.
  • the server device 400 may output an estimation index for a momentum including information on a player load indicating a load applied to the object at the acquired speed, the number of acceleration/deceleration, the number of sprints, and the number of high-intensity movements.
  • the server device 400 generates a correction parameter and outputs an estimation index by applying the generated correction parameter to measured acceleration information and angular acceleration information, but providing motion information
  • the device 200 may acquire a calibration parameter and an estimation index through short-range wireless communication with the calibration device 100.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a process of obtaining a correction parameter from correction information according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a process of calculating a stride length relational expression, which is a correction parameter, from correction information.
  • the server device 400 may obtain information on the number of steps per hour using a step determination algorithm based on the corrected angular acceleration information and the corrected acceleration information received from the correction device 100,
  • the speed may be obtained from the GPS information received from the correction device 100.
  • the server device 400 may obtain stride length information by dividing the speed acquired from the GPS information by the acquired step-per-hour information.
  • the server device 400 may generate a correction parameter by calculating a relational expression between the stride length and the speed using a polynomial regression method.
  • the speed value can be extracted from information on the number of steps per hour using the following equations (3) and (4).
  • Means stride length Means the number of steps per hour, Means speed.
  • the stride length of an object is, on average, a continuous speed in a short section, but a discontinuous distribution appears in a specific speed section.
  • This discontinuous distribution of speed mainly occurs in a section in which the motion state of the object changes, for example, when the athlete's step changes from a slow state to a fast state, or when the athlete changes from a fast state to a running state.
  • the stride length changes, the speed shows a discontinuous distribution.
  • the server device 400 When generating the correction parameter, acquires information on the stride length based on the received acceleration information, angular acceleration information, and GPS information, and the speed is discontinuously distributed as described above based on the obtained stride length information.
  • the speed section in which is shown is defined as state information, and the length of the stride can be approximated by a polynomial according to the speed according to the speed section for each state information.
  • the server device 400 may generate a graph for the number of steps according to speed and a graph for the stride length.
  • the number of steps per hour and the length of the stride are discontinuous at a speed of about 6 m/s and a speed of about 11 m/s.
  • FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a method of calculating an estimation index according to an exemplary embodiment.
  • the server device 400 may extract an estimation index for the amount of motion of the object based on measurement information measured through the motion information providing device 200, that is, angular acceleration information and acceleration information.
  • the server device 400 may convert angular acceleration information and acceleration information received from the exercise information providing device 200 into the number of steps per hour using a step determination algorithm.
  • the server device 400 may calculate the speed by applying the relationship between the stride length and speed obtained when generating the correction parameter to the obtained number of steps per hour.
  • the server device 400 may further acquire an acceleration value and a deceleration value based on the calculated speed, and the angular acceleration information and acceleration information received from the motion information providing device 200 and the acquired speed and acceleration By synthesizing the value and deceleration value information, an estimation index for the momentum information can be calculated.
  • the GPS receiver and sensor for acquiring GPS information are provided only in the correction device to generate the correction parameter, and the exercise information providing device worn by the object to measure the amount of exercise several times includes a GPS receiver. And since the sensor is not provided, it is possible to measure the amount of exercise several times without having a GPS device having a high power consumption and a heavy weight except for the first time for generating the correction parameter from the object's point of view. It has the advantage of being easy.
  • a correction parameter is obtained through a correction device at the time of first use
  • various exercise information is calculated only through an exercise information providing device equipped with only an acceleration sensor device, a processor and a memory.
  • a momentum measurement system capable of implementing ultra-lightweight, ultra-compact, and ultra-low power.
  • the amount of exercise is measured through the measured acceleration information using a correction parameter generated based on GPS information and acceleration information. This is possible.

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Abstract

일 실시 예에 따르면, 운동 정보를 제공하는 장치에 있어서, 객체에 대한 가속도 정보 및 각가속도 정보를 센싱하는 가속도 센서; GPS 정보에 기초하여 결정되고 상기 가속도 정보 및 상기 각가속도 정보가 센싱되기 전에 결정되는 보정 매개 변수를 획득하고, 상기 가속도 정보 및 상기 각가속도 정보에 상기 보정 매개 변수를 적용하여 상기 객체의 운동 상태를 나타내는 추정 지표를 획득하는 프로세서; 및 상기 가속도 정보, 상기 각가속도 정보, 상기 보정 매개 변수 및 상기 추정 지표를 저장하는 메모리를 포함하는, 장치가 제공된다.

Description

운동 정보 제공 방법 및 장치
본 발명은 고감도 GPS 데이터를 이용한 운동 정보 제공 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 가속도 정보 및 GPS 정보를 기초로 생성되는 보정 매개 변수를 이용하여, 측정되는 가속도 정보에 따른 운동 정보를 산출함으로써, 사용자 별 보정 매개 변수를 생성하기만 하면 GPS 장치를 착용하지 않고도 정확도가 높은 운동량 측정이 가능하도록 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
웨어러블 디바이스 기술은 의료 및 헬스케어 분야에서 다양하게 사용되고 있다. 특히, 운동 선수의 운동량 측정이 가능한 EPTS(Electronic Performance Tracking System) 기술은, 작은 부피의 웨어러블 센서를 운동 선수의 신체에 부착하여 훈련 또는 경기 도중 선수의 신체 상태 및 움직임을 실시간으로 측정 및 분석하여, 최적의 훈련을 진행하고, 선수가 최고의 경기력을 발휘할 수 있는 환경이 유지되도록 도와주는 시스템이다.
최근, 국내외 스포츠 클럽에서는 경기력 향상을 위한 첨단 과학 기반의 훈련 체계를 확립하고자 EPTS 디바이스를 도입하는 추세이며, EPTS 디바이스는 제품마다 다양한 사용자 정보를 제공하고 있다. 대부분의 EPTS 디바이스는 GPS 수신기를 구비하고 있어, GPS 수신기를 통해 위치 및 속도 정보를 획득하여 운동 지표를 산출하며, 감속, 가속, 평균 속력, 총 이동거리, 고강도 이동거리, 고강도 이동 횟수, 히트맵 등의 정보를 제공한다.
하지만, 현재 상용화되고 있는 EPTS 디바이스는 많은 전력 소모가 요구되는 GPS 수신기를 구비하고 있어, 이에 따라 크고 무거운 배터리를 사용하고 있으며, 이는 운동량 측정을 위해 EPTS 디바이스를 착용해야 하는 운동 선수에게 불편함을 초래한다는 문제점이 있다.
또한, 대기권의 전리층, 대류층, 다중 경로 등으로 인하여 발생하는 오차 때문에 웨어러블 센서의 GPS 데이터 신뢰도가 불안정하다는 단점이 있다.
또한, GPS 수신기가 구비된 EPTS는 실내에서 사용 불가능하므로, 측정 환경에 제약을 받는다는 문제가 있다.
따라서, 운동량 측정을 위한 GPS 정보 획득이 가능하면서, GPS 수신기로 인해 발생하는 무게, 환경, 정확도에 대한 문제 개선이 가능하도록 하는 디바이스에 대한 기술 개발의 요구가 점차 증대되고 있으며, 상술한 문제점을 해결하기 위한 방안이 시급한 실정이다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가속도 정보 및 GPS 정보를 기초로 생성되는 보정 매개 변수를 이용하여, 측정되는 가속도 정보에 따른 운동 정보를 산출함으로써, 사용자 별 보정 매개 변수를 생성하기만 하면 GPS 장치를 착용하지 않고도 정확도가 높은 운동량 측정이 가능하도록 하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 일 실시 예에 따르면, 운동 정보를 제공하는 장치에 있어서, 객체에 대한 가속도 정보 및 각가속도 정보를 센싱하는 가속도 센서; GPS 정보에 기초하여 결정되고 상기 가속도 정보 및 상기 각가속도 정보가 센싱되기 전에 결정되는 보정 매개 변수를 획득하고, 상기 가속도 정보 및 상기 각가속도 정보에 상기 보정 매개 변수를 적용하여 상기 객체의 운동 상태를 나타내는 추정 지표를 획득하는 프로세서; 및 상기 가속도 정보, 상기 각가속도 정보, 상기 보정 매개 변수 및 상기 추정 지표를 저장하는 메모리를 포함하는, 장치가 제공된다.
상기 보정 매개 변수는 상기 객체의 신체 상태를 나타내는 상태 기술자, 보폭 길이 및 시간당 걸음 횟수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 상태 기술자는, 속력의 변화에 따른 상기 보폭 길이 또는 시간당 걸음 횟수의 변화가 불연속인 지점에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 추정 지표는 상기 객체에 적용되는 로드를 나타내는 플레이어 로드, 가감속, 질주 횟수 및 고강도 이동 횟수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 가속도 정보는 X, Y 및 Z축을 기준으로 표현되는 가속도를 나타내고, 상기 각가속도 정보는 롤(roll), 피치(pitch) 및 요(yaw)를 기준으로 표현되는 각가속도를 나타낼 수 있다.
상기 보정 매개 변수는 상기 객체에 대한 사전 검사에 따라 결정되고, 외부에 위치한 보정 장치로부터 수신될 수 있다.
상기 보정 장치는 보정 가속도 센서 및 GPS 센서를 포함하고, 상기 보정 매개 변수는 상기 보정 가속도 센서에서 획득되는 보정 가속도 정보 및 보정 각가속도 정보 및 상기 GPS 센서에서 획득되는 상기 GPS 정보에 기초하여 상기 보정 장치에서 결정될 수 있다.
상기 보정 매개 변수는, 상기 보정 가속도 정보, 상기 보정 각가속도 정보 및 상기 GPS 정보에 기초하여 획득된 가속 패턴 정보, 자세 정보, 걸음 정보 및 속력 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
한편, 다른 실시 예에 따르면, 운동 정보를 제공하는 방법에 있어서, GPS 정보에 기초하여 결정되는 보정 매개 변수를 획득하는 단계; 객체에 대한 가속도 정보 및 각가속도 정보를 센싱하는 단계; 상기 가속도 정보 및 상기 각가속도 정보에 상기 보정 매개 변수를 적용하여 상기 객체의 운동 상태를 나타내는 추정 지표를 획득하는 단계; 및 상기 추정 지표를 저장 및 제공하는 단계를 포함하는, 방법이 제공된다.
상기 보정 매개 변수는 상기 객체의 신체 상태를 나타내는 상태 기술자, 보폭 길이 및 시간당 걸음 횟수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 상태 기술자는, 속력의 변화에 따른 상기 보폭 길이 또는 시간당 걸음 횟수의 변화가 불연속인 지점에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 추정 지표는 상기 객체에 적용되는 로드를 나타내는 플레이어 로드, 가감속, 질주 횟수 및 고강도 이동 횟수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 가속도 정보는 X, Y 및 Z축을 기준으로 표현되는 가속도를 나타내고, 상기 각가속도 정보는 롤(roll), 피치(pitch) 및 요(yaw)를 기준으로 표현되는 각가속도를 나타낼 수 있다.
상기 보정 매개 변수는 상기 객체에 대한 사전 검사에 따라 결정되고, 외부에 위치한 보정 장치로부터 수신될 수 있다.
상기 보정 장치는 보정 가속도 센서 및 GPS 센서를 포함하고, 상기 보정 매개 변수는 상기 보정 가속도 센서에서 획득되는 보정 가속도 정보 및 보정 각가속도 정보 및 상기 GPS 센서에서 획득되는 상기 GPS 정보에 기초하여 상기 보정 장치에서 결정될 수 있다.
상기 보정 매개 변수는, 상기 보정 가속도 정보, 상기 보정 각가속도 정보 및 상기 GPS 정보에 기초하여 획득된 가속 패턴 정보, 자세 정보, 걸음 정보 및 속력 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
한편, 또 다른 실시 예에 따르면, 운동 정보 제공 장치에서, GPS 정보에 기초하여 결정되는 보정 매개 변수를 획득하는 보정 매개 변수 획득 기능; 객체에 대한 가속도 정보 및 각가속도 정보를 센싱하는 가속도 센싱 기능; 상기 가속도 정보 및 상기 각가속도 정보에 상기 보정 매개 변수를 적용하여 상기 객체의 운동 상태를 나타내는 추정 지표를 획득하는 추정 지표 획득 기능; 및 상기 추정 지표를 저장 및 제공하는 추정 지표 제공 기능을 실행시키는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽기 가능한 기록 매체가 제공된다.
일 실시 예에 따르면, GPS 정보를 획득하는 GPS 수신기 및 센서는 보정 매개 변수 생성을 위해 보정 장치에만 구비되어 있으며, 여러 차례의 운동량 측정을 위해 객체가 착용하는 운동 정보 제공 장치에는 GPS 수신기 및 센서가 구비되어 있지 않은 바, 객체 입장에서는 보정 매개 변수 생성을 위한 최초 1회를 제외하고는 전력 소모가 크고 무게가 무거운 GPS 장치를 구비하지 않고도 여러 차례의 운동량 측정이 가능하므로, 운동량 측정이 용이하다는 장점이 있다.
다른 실시 예에 따르면, 최초 사용 시 보정 장치를 통해 보정 매개 변수를 획득하기만 하면, 최초 사용 이후에는 가속도 센서 장치, 프로세서 및 메모리만이 구비된 운동 정보 제공 장치만을 통해 다양한 운동 정보 산출이 가능한 바, 초경량, 초소형 및 초저전력 구현이 가능한 운동량 측정 시스템 제공이 가능하다.
또 다른 실시 예에 따르면, GPS 정보 및 가속도 정보를 기초로 생성된 보정 매개 변수를 이용하여, 측정된 가속도 정보를 통해 운동량을 측정하는 바, 운동량 측정 시마다 GPS 정보를 수신하지 않아도 보다 정확한 운동량 측정이 가능하다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 하이브리드 EPTS 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 보정 장치의 단면도 및 횡단면도를 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 운동 정보 제공 장치의 단면도 및 횡단면도를 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 서버 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 일 실시 예에 따라 운동 정보가 제공되는 과정을 도시한 순서도이다.
도 6은 일 실시 예에 따라 운동 정보 제공 장치 착용 방식을 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따라 운동 정보를 산출하는 방식을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따라 보정 정보로부터 보정 매개 변수를 획득하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따라 측정 정보로부터 추정 지표를 산출하는 과정을 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서, 가속도 정보는 X, Y 및 Z축을 기준으로 표현되는 가속도를 나타내고, 각가속도 정보는 롤(roll), 피치(pitch) 및 요(yaw)를 기준으로 표현되는 각가속도를 나타내는 것일 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 하이브리드 EPTS 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 하이브리드 EPTS 시스템은, 보정 장치(100), 운동 정보 제공 장치(200), 사용자 단말기(300) 및 서버 장치(400)를 포함한다.
먼저, 보정 장치(100), 운동 정보 제공 장치(200), 사용자 단말기(300) 및 서버 장치(400)는 통신망으로 연결되어 있을 수 있으며, 여기서, 통신망은 유선 및 무선 등과 같은 그 통신 양태를 가리지 않고 구성될 수 있다. 근거리 통신망(Local Area Network, LAN), 도시권 통신망(Metropolitan Area Network, MAN), 광역 통신망(Wide Area Network, WAN) 등 다양한 통신망으로 구성될 수 있다.
보정 장치(100)는 GPS 정보, 보정 가속도 정보 및 보정 각가속도 정보를 포함하는 보정 정보를 획득하여 서버 장치(400)로 전송함으로써, 보정 매개 변수가 생성되도록 할 수 있다.
운동 정보 제공 장치(200)는 가속도 정보 및 각가속도 정보를 센싱 및 획득하여 메모리에 저장할 수 있으며, 측정이 완료되면, 메모리에 저장되어 있는 가속도 정보 및 각가속도 정보를 사용자 단말기(300)로 전송하여, 사용자 단말기(300)를 통해 서버 장치(400)로 전송됨으로써 운동량에 대한 추정 지표가 출력되도록 할 수 있다.
사용자 단말기(300)는 휴대폰, 스마트폰, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Multimedia Player), 태블릿 PC 등과 같이 터치 스크린 패널이 구비된 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있으며, 이 외에도 데스크탑 PC, 태블릿 PC, 랩탑 PC, 셋탑 박스를 포함하는 IPTV와 같이, 애플리케이션을 설치하고 실행할 수 있는 기반이 마련된 장치도 포함할 수 있다.
사용자 단말기(300)에는 데이터 전송 기능 및 정도 디스플레이 기능이 구비된 일 이상의 운동량 측정 관련 프로그램이 미리 설치되어 사용자 단말기(300)의 메모리에 저장되어 있을 수 있다.
사용자 단말기(300)는 보정 장치(100)와 무선으로 연결되어 운동 정보 제공 장치(200)로부터 수신되는 가속도 정보 및 각가속도 정보를 서버 장치(400)로 전송할 수 있다.
사용자 단말기(300)는 운동 정보 제공 장치(200)와 유선으로 연결되어 운동 정보 제공 장치(200)로부터 수신되는 가속도 정보 및 각가속도 정보를 서버 장치(400)로 전송할 수 있으며, 서버 장치(400)로부터 수신되는 운동량에 대한 추정 지표를 디스플레이 하여 객체 또는 관리자에게 제공할 수 있다.
서버 장치(400)는 보정 장치(100)로부터 수신되는 GPS 정보, 보정 가속도 정보 및 보정 각가속도 정보를 포함하는 보정 정보를 기초로 보정 매개 변수를 생성할 수 있으며, 사용자 단말기(300)를 통해 운동 정보 제공 장치(200)로부터 가속도 정보 및 각가속도 정보를 포함하는 측정 정보가 수신되면, 생성한 보정 매개 변수를 수신된 측정 정보에 적용하여 운동량에 대한 추정 지표를 출력할 수 있다.
상기 생성되는 보정 매개 변수는, 객체의 신체 상태를 나타내는 상태 기술자, 보폭 길이 및 시간당 걸음 횟수 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상태 기술자는, 속력의 변화에 따른 상기 보폭 길이 또는 시간당 걸음 횟수의 변화가 불연속인 지점에 기초하여 결정되는 것을 의미할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 보정 매개 변수는, 객체에 대한 사전 검사에 따라 결정되고, 외부에 위치한 보정 장치(100)로부터 수신되는 것일 수 있다.
또한, 서버 장치(400)는 상기 출력한 추정 지표를 사용자 단말기(300)로 전송하여 객체 또는 관리자에게 제공되도록 할 수 있다.
상기 출력되는 추정 지표는, 객체에 적용되는 로드를 나타내는 플레이어 로드, 가감속, 질주 횟수 및 고강도 이동 횟수 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 보정 장치(100)와 운동 정보 제공 장치(200)는 사용자 단말기(300) 또는 서버 장치(400)를 통하지 않고, 근거리 무선 통신으로 상호 무선 연결하여 센싱한 정보를 전송할 수 있다.
구체적으로, 보정 장치(100)는 센싱 및 획득한 GPS 정보, 보정 가속도 정보 및 보정 각가속도 정보를 근거리 무선 통신을 통해 운동 정보 제공 장치(200)로 전송함으로써, 운동 정보 제공 장치(200) 또는 서버 장치(400)를 통해 보정 매개 변수가 생성되고, 생성된 보정 매개 변수를 이용하여 추정 지표가 출력되도록 할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 보정 장치(100)의 단면도 및 횡단면도를 도시한 도면이다.
먼저, 도 2의 (a) 및 (b)를 참조하면, 일 실시 예에 따른 보정 장치(100)는 GPS 안테나(110), GPS 센서(120), 보정 가속도 센서(130), 보정 제어부(140), RF 모듈(150), 보정 장치 PCB(160) 및 보정 장치 배터리(170)를 포함한다.
GPS 안테나(110)는 GPS 정보를 획득하는 모듈로, GPS 센서(120)와 연결되어 있을 수 있다.
GPS 센서(120)는 GPS 안테나(110)를 통해 획득된 GPS 정보를 센싱하여 RF 모듈(150)로 전송함으로써, RF 모듈(150)을 통해 서버 장치(400)로 GPS 정보가 전송되도록 할 수 있다.
보정 가속도 센서(130)는 보정 가속도 정보와 보정 각가속도 정보를 센싱하여 RF 모듈(150)로 전송함으로써, RF 모듈(150)을 통해 서버 장치(400)로 보정 가속도 정보 및 보정 각가속도 정보가 전송되도록 할 수 있다.
보정 제어부(140)는 GPS 안테나(110), GPS 센서(120), 보정 가속도 센서(130) 및 RF 모듈(150)이 정상적으로 구동되도록 제어를 수행할 수 있다.
RF 모듈(150)은 GPS 센서(120)를 통해 센싱된 GPS 정보와 보정 가속도 센서(130)를 통해 센싱된 보정 가속도 정보 및 보정 각가속도 정보를 서버 장치(400)로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, RF 모듈(150)은 운동 정보 제공 장치(200)와의 근거리 무선 통신이 가능하여, GPS 센서(120)를 통해 센싱된 GPS 정보와 보정 가속도 센서(130)를 통해 센싱된 보정 가속도 정보 및 보정 각가속도 정보를 근거리 무선 통신을 이용하여 운동 정보 제공 장치(200)로 전송할 수 있다.
도 2의 (b)를 참조하면, GPS 안테나(110), GPS 센서(120), 보정 가속도 센서(130), 보정 제어부(140), RF 모듈(150), 보정 장치 PCB(160) 및 보정 장치 배터리(170)는 캡슐 형태의 케이스 내부에 위치할 수 있다.
구체적으로, 보정 장치 PCB(160)의 상부에는 GPS 안테나(110), GPS 센서(120), 보정 가속도 센서(130), 보정 제어부(140) 및 RF 모듈(150)이 집적되어 있을 수 있으며, 보정 장치 PCB(160)의 하부에는 보정 장치 배터리(170)가 위치해 있을 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 운동 정보 제공 장치(200)의 단면도 및 횡단면도를 도시한 도면이다.
먼저, 도 3의 (a) 및 (b)를 참조하면, 일 실시 예에 따른 운동 정보 제공 장치(200)는 가속도 센서(210), 프로세서(220), 메모리(230), PCB(240) 및 배터리(250)를 포함한다.
가속도 센서(210)는 객체에 대한 가속도 정보 및 각가속도 정보를 센싱할 수 있으며, 센싱된 가속도 정보 및 각가속도 정보는 메모리(230)로 전달하여 저장되도록 할 수 있다.
프로세서(220)는 가속도 센서(210) 및 메모리(230)가 정상적으로 구동되도록 제어를 수행할 수 있다.
또한, 프로세서(220)는 사용자 단말기(300)와 유선으로 연결되면, 메모리(230)에 저장되어 있는 센싱된 가속도 정보 및 각가속도 정보가 사용자 단말기(300)로 전송되도록 할 수 있으며, 일 실시 예에 따라, 메모리(230)에 저장되어 있는 보정 매개 변수 및 추정 지표가 더 전송되도록 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 근거리 무선 통신을 통해 보정 장치(100)로부터 GPS 정보, 보정 가속도 정보 및 보정 각가속도 정보가 수신된 경우, 프로세서(220)는 GPS 정보에 기초하여 결정되고 가속도 정보 및 각가속도 정보가 센싱되기 전에 결정되는 보정 매개 변수를 획득하거나 서버 장치(400)를 통해 획득되도록 지원할 수 있으며, 가속도 정보 및 각가속도 정보에 보정 매개 변수를 적용하여 객체의 운동 상태를 나타내는 추정 지표를 획득하거나 서버 장치(400)를 통해 획득되도록 할 수 있다.
상기 추정 지표는 상기 객체에 적용되는 로드를 나타내는 플레이어 로드, 가감속, 질주 횟수 및 고강도 이동 횟수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
메모리(230)는 상기 가속도 센서(210)를 통해 센싱된 가속도 정보 및 각가속도 정보를 저장할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 메모리(230)는 보정 매개 변수 및 추정 지표를 더 저장할 수 있다.
도 3의 (b)를 참조하면, 가속도 센서(210), 프로세서(220), 메모리(230), PCB(240) 및 배터리(250)는 보정 장치(100)와 마찬가지로 캡슐 형태의 케이스 내부에 위치할 수 있다.
구체적으로, PCB(240)의 상부에는 가속도 센서(210), 프로세서(220) 및 메모리(230)가 집적되어 있을 수 있으며, PCB(240)의 하부에는 배터리(250)가 위치해 있을 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 서버 장치(400)의 구성을 도시한 블록도이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 서버 장치(400)는 보정 매개 변수 생성부(410) 및 추정 지표 출력부(420)를 포함한다.
보정 매개 변수 생성부(410)는 사용자 단말기(300)로부터 보정 정보를 수신하여, 수신된 보정 정보를 기초로 보정 매개 변수를 생성할 수 있다.
상기 보정 정보는, 보정 장치(100)의 GPS 센서(120)를 통해 획득되는 GPS 정보, 보정 가속도 센서(130)를 통해 획득되는 보정 각가속도 정보 및 보정 가속도 정보를 포함하는 것으로 보정 장치(100)의 RF 모듈(150)을 통해 서버 장치(400)로 전송되는 것일 수 있다.
구체적으로, 보정 매개 변수 생성부(410)는 수신된 보정 각가속도 정보 및 보정 가속도 정보를 기초로 가속 패턴, 자세 및 걸음에 대한 정보를 획득하고, 수신된 GPS 정보를 기초로 속력을 획득할 수 있다.
이 후, 보정 매개 변수 생성부(410)는 상기 획득한 가속 패턴, 자세, 걸음 및 속력으로 상태 기술자 정보를 획득하고, 상기 획득한 걸음 및 속력으로 보폭 길이 정보를 획득하며, 상기 획득한 걸음 및 속력으로 걸음 횟수 정보를 획득하여, 획득한 상태 기술자 정보, 보폭 길이 정보 및 걸음 횟수 정보를 포함하는 보정 매개 변수를 생성할 수 있으며, 일 실시 예에 따르면, 해당 보정 매개 변수는 시간당 걸음 수 및 속력의 관계식을 의미할 수 있다.
추정 지표 출력부(420)는 운동 정보 제공 장치(200)로부터 수신되는 측정 정보에 상기 보정 매개 변수 생성부(410)를 통해 생성된 보정 매개 변수를 적용하여 객체의 운동량에 대한 추정 지표를 출력할 수 있다.
상기 측정 정보는, 운동 정보 제공 장치(200)의 가속도 센서(210)를 통해 획득되는 각가속도 정보 및 가속도 정보를 포함하는 것으로, 유선으로 연결되는 사용자 단말기(300)를 통해 수신되는 것일 수 있다.
구체적으로, 추정 지표 출력부(420)는 수신된 각가속도 정보 및 가속도 정보를 기초로 가속 패턴, 자세, 걸음 및 충격량에 대한 정보를 획득할 수 있으며, 획득한 가속 패턴, 자세, 걸음 및 충격량에 대한 정보를 상기 미리 생성한 보정 매개 변수, 즉, 시간당 걸음 수 및 속력의 관계식에 대입하여 객체의 운동량에 대한 추정 지표를 출력할 수 있다.
이 때, 출력되는 추정 지표에는 플레이어 로드, 고강도 이동 거리, 질주 횟수, 가속 패턴 또는 감속 패턴에 대한 정보 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따라 운동 정보가 제공되는 과정을 도시한 순서도이다.
먼저, 보정 장치(100)는 객체에 착용되어 GPS 센서(120)를 통해 GPS 정보를 획득하고, 보정 가속도 센서(130)를 통해 보정 각가속도 정보 및 보정 가속도 정보를 획득하여, GPS 정보, 보정 각가속도 정보 및 보정 가속도 정보를 포함하는 보정 정보를 획득할 수 있다(S301).
보정 장치(100)는 구비되어 있는 RF 모듈(150)을 통해 사용자 단말기(300)로 획득한 보정 정보를 전송하며(S302), 사용자 단말기(300)는 서버 장치(400)로 획득한 보정 정보를 전송한다.
보정 장치(100)는 구비되어 있는 RF 모듈(150)을 통해 서버 장치(400)로 획득한 보정 정보를 전송하며(S302), 서버 장치(400)는 수신된 보정 정보를 기초로 보정 매개 변수를 생성할 수 있다(S303).
운동 정보 제공 장치(200)는 객체의 신체에 부착되거나 장착되어 각가속도 정보 및 가속도 정보를 포함하는 측정 정보를 획득할 수 있다(S304).
운동 정보 제공 장치(200)는 획득된 측정 정보를 메모리(230)에 저장할 수 있으며, 저장된 측정 정보를 유선으로 연결되는 사용자 단말기(300)를 통해 서버 장치(400)로 전송할 수 있다(S305, S306).
서버 장치(400)는 사용자 단말기(300)를 통해 운동 정보 제공 장치(200)로부터 수신된 측정 정보에 미리 생성한 보정 매개 변수를 적용하여 객체의 운동량 정보를 나타내는 추정 지표를 출력할 수 있으며(S307), 출력된 추정 지표를 사용자 단말기(300)로 제공하여 디스플레이 되도록 할 수 있다(S308).
도 6은 일 실시 예에 따라 운동 정보 제공 장치(200) 착용 방식을 나타낸 도면이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 보정 장치(100) 또는 운동 정보 제공 장치(200)는 의류의 일부분에 착용 공간이 마련되어 있어, 해당 착용 공간 내에 위치하여 보정 정보 또는 측정 정보를 센싱 및 획득할 수 있다.
예를 들어, 조끼 형태로 된 유니폼의 뒷면에 소정의 공간이 마련되어 있어, 보정 장치(100) 또는 운동 정보 제공 장치(200)가 해당 공간에 삽입되어 객체로 하여금 착용하도록 할 수 있다.
도 6의 (b)를 참조하면, 운동 정보 제공 장치(200)는 GPS 기능을 구비하지 않는 바, GPS 장치가 구비된 보정 장치(100)에 비해 가볍고 작기 때문에 의류를 통한 착용 외에 패치 형태로 객체의 신체에 부착될 수 있다. 해당 패치 형태는 의류에 부착되어 작동할 수 있음은 물론이다.
또한, 도 6의 (c)를 참조하면, 운동 정보 제공 장치(200)는 목걸이 형태로도 객체에 장착되어 가속도 정보 및 각가속도 정보를 센싱할 수 있다.
다시 말해, 도 6에 도시된 바와 같이, 보정 장치(100)는 의류의 일부분에 마련된 착용 공간에 장착되어 작동할 수 있으며, 운동 정보 제공 장치(200)는 GPS 기능이 구비되어 있지 않아, 보정 장치(100)에 비해 상대적으로 크기가 작으며 무게가 가벼운 바, 패치 형태 및 목걸이 형태 등 다양한 형태로 자유롭게 장착되어 작동할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따라 운동 정보를 산출하는 방식을 개략적으로 나타낸 도면이다.
먼저, 보정 장치(100)로부터 획득되는 정보는 보정 각가속도 정보, 보정 가속도 정보 및 GPS 정보이다.
서버 장치(400)는 보정 장치(100)로부터 보정 각가속도 정보, 보정 가속도 정보 및 GPS 정보를 포함하는 보정 정보를 수신하여, 보정 각가속도 정보 및 보정 가속도를 기초로 하여 가속 패턴, 자세, 걸음 정보를 획득하며, GPS 정보를 기초로 속력 정보를 획득할 수 있다.
이 후, 서버 장치(400)는 상기 획득한 가속 패턴, 자세, 걸음, 속력의 정보를 기초로 상태 기술자 정보를 획득하고, 상기 획득한 걸음 및 속력 정보로 보폭 길이와 시간당 걸음 수(Steps/s) 정보를 획득함으로써, 상태 기술자 정보, 보폭 길이 정보 및 시간당 걸음 수 정보를 포함하는 보정 매개 변수를 생성할 수 있다.
상기 생성한 보정 매개 변수는 운동 정보 제공 장치(200)로부터 센싱 및 획득되는 측정 정보인 가속도 정보 및 각가속도 정보로부터 속력값을 획득하기 위한 것일 수 있다.
서버 장치(400)는 상기 보정 매개 변수를 생성한 후, 사용자 단말기(300)를 통해 운동 정보 제공 장치(200)로부터 수신되는 가속도 정보 및 각가속도 정보를 기초로 가속 패턴, 자세, 걸음 및 충격량 정보를 획득하고, 획득된 가속 패턴, 자세, 걸음 및 충격량 정보를 기초로 상기 생성한 보정 매개 변수를 이용하여 분석을 실시함으로써 속력을 획득할 수 있다.
이 후, 서버 장치(400)는 상기 획득한 속력으로 객체에 적용되는 로드를 나타내는 플레이어 로드, 가감속, 질주 횟수 및 고강도 이동 횟수의 정보를 포함하는 운동량에 대한 추정 지표를 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도 7에서는 서버 장치(400)가 보정 매개 변수를 생성하고, 생성한 보정 매개 변수를 측정된 가속도 정보 및 각가속도 정보에 적용하여 추정 지표를 출력하는 것으로 상술하였으나, 운동 정보 제공 장치(200)가 보정 장치(100)와의 근거리 무선 통신을 통해 보정 매개 변수를 획득하고, 추정 지표를 획득할 수 있음은 물론이다.
도 8은 일 실시 예에 따라 보정 정보로부터 보정 매개 변수를 획득하는 과정을 나타낸 도면이다.
구체적으로, 도 8은 보정 정보로부터 보정 매개 변수인 보폭 길이 관계식을 계산하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 서버 장치(400)는 보정 장치(100)로부터 수신된 보정 각가속도 정보 및 보정 가속도 정보를 기초로 걸음 판별 알고리즘을 이용하여 시간당 걸음 수 정보를 획득할 수 있으며, 보정 장치(100)로부터 수신된 GPS 정보로 속력을 획득할 수 있다.
이 후, 서버 장치(400)는 상기 GPS 정보로부터 획득한 속력을 상기 획득한 시간당 걸음 수 정보로 나누어 보폭 길이 정보를 획득할 수 있다.
상기 과정을 통해 속력 및 보폭 길이에 대한 정보가 획득되면, 서버 장치(400)는 다항 회귀 방식을 이용하여 보폭 길이와 속력의 관계식을 계산함으로써, 보정 매개 변수를 생성할 수 있다.
상기 보폭 길이와 속력의 관계식이 계산되면, 하기의 (3) 및 (4)의 식을 이용하여 시간당 걸음 수 정보로부터 속력 값을 추출할 수 있게 된다.
Figure PCTKR2020095034-appb-img-000001
상기 관계식에서,
Figure PCTKR2020095034-appb-img-000002
는 보폭 길이를 의미하고,
Figure PCTKR2020095034-appb-img-000003
는 시간당 걸음 수를 의미하며,
Figure PCTKR2020095034-appb-img-000004
는 속력을 의미한다.
객체의 보폭 길이는 평균적으로 짧은 구간에서 속력이 연속적이지만, 특정 속력 구간에서는 불연속적인 분포가 나타나기도 한다. 이러한 속력의 불연속적인 분포는 주로 객체의 운동 상태가 변하는 구간에서 발생하는데, 예를 들면, 운동 선수의 걸음이 느린 상태에서 빠른 상태로 변화하는 경우, 또는, 빠른 상태에서 달리는 상태로 변화하는 경우에 보폭 길이가 변화하면서 속력이 불연속적인 분포를 나타내게 된다.
서버 장치(400)는 보정 매개 변수 생성 시, 수신된 가속도 정보, 각가속도 정보 및 GPS 정보를 기초로 보폭 길이에 대한 정보를 획득하며, 획득된 보폭 길이 정보를 기초로 상기와 같이 속력이 불연속적인 분포를 보이게 되는 속력 구간을 상태 정보로 정의하고, 상태 정보 별 속력 구간에 따라 보폭 길이를 속력에 따른 다항식으로 근사할 수 있다.
도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 서버 장치(400)는 속력에 따른 걸음 수에 대한 그래프 및 보폭 길이에 대한 그래프를 생성할 수 있다.
예를 들어, 도 8의 (b)를 참조하면, 객체는 약 6m/s의 속력과 약 11m/s의 속력에서 시간당 걸음 수 및 보폭 길이가 불연속하게 나타난다.
도 9는 일 실시 예에 따라 추정 지표 산출 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
서버 장치(400)는 운동 정보 제공 장치(200)를 통해 측정된 측정 정보, 즉, 각가속도 정보 및 가속도 정보를 기초로 객체의 운동량에 대한 추정 지표를 추출할 수 있다.
구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 서버 장치(400)는 운동 정보 제공 장치(200)로부터 수신된 각가속도 정보 및 가속도 정보를 걸음 판별 알고리즘을 이용해 시간당 걸음 수로 변환할 수 있다.
이 후, 서버 장치(400)는 보정 매개 변수 생성 시 획득한 보폭 길이와 속력의 관계식을 상기 획득한 시간당 걸음 수에 적용하여 속력을 산출해낼 수 있다.
최종적으로, 서버 장치(400)는 상기 산출한 속력을 기초로 가속값 및 감속값을 더 획득할 수 있게 되며, 운동 정보 제공 장치(200)로부터 수신한 각가속도 정보 및 가속도 정보와 획득한 속력, 가속값 및 감속값 정보를 종합하여 운동량 정보에 대한 추정 지표를 산출할 수 있다.
이와 같이, 일 실시 예에 따르면, GPS 정보를 획득하는 GPS 수신기 및 센서는 보정 매개 변수 생성을 위해 보정 장치에만 구비되어 있으며, 여러 차례의 운동량 측정을 위해 객체가 착용하는 운동 정보 제공 장치에는 GPS 수신기 및 센서가 구비되어 있지 않은 바, 객체 입장에서는 보정 매개 변수 생성을 위한 최초 1회를 제외하고는 전력 소모가 크고 무게가 무거운 GPS 장치를 구비하지 않고도 여러 차례의 운동량 측정이 가능하므로, 운동량 측정이 용이하다는 장점이 있다.
또한, 일 실시 예에 따르면, 최초 사용 시 보정 장치를 통해 보정 매개 변수를 획득하기만 하면, 최초 사용 이후에는 가속도 센서 장치, 프로세서 및 메모리만이 구비된 운동 정보 제공 장치만을 통해 다양한 운동 정보 산출이 가능한 바, 초경량, 초소형 및 초저전력 구현이 가능한 운동량 측정 시스템 제공이 가능하다.
또한, 일 실시 예에 따르면, GPS 정보 및 가속도 정보를 기초로 생성된 보정 매개 변수를 이용하여, 측정된 가속도 정보를 통해 운동량을 측정하는 바, 운동량 측정 시마다 GPS 정보를 수신하지 않아도 보다 정확한 운동량 측정이 가능하다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (17)

  1. 운동 정보를 제공하는 장치에 있어서,
    객체에 대한 가속도 정보 및 각가속도 정보를 센싱하는 가속도 센서;
    GPS 정보에 기초하여 결정되고 상기 가속도 정보 및 상기 각가속도 정보가 센싱되기 전에 결정되는 보정 매개 변수를 획득하고, 상기 가속도 정보 및 상기 각가속도 정보에 상기 보정 매개 변수를 적용하여 상기 객체의 운동 상태를 나타내는 추정 지표를 획득하는 프로세서; 및
    상기 가속도 정보, 상기 각가속도 정보, 상기 보정 매개 변수 및 상기 추정 지표를 저장하는 메모리를 포함하는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정 매개 변수는 상기 객체의 신체 상태를 나타내는 상태 기술자, 보폭 길이 및 시간당 걸음 횟수 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상태 기술자는,
    속력의 변화에 따른 상기 보폭 길이 또는 시간당 걸음 횟수의 변화가 불연속인 지점에 기초하여 결정되는, 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 추정 지표는 상기 객체에 적용되는 로드를 나타내는 플레이어 로드, 가감속, 질주 횟수 및 고강도 이동 횟수 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가속도 정보는 X, Y 및 Z축을 기준으로 표현되는 가속도를 나타내고, 상기 각가속도 정보는 롤(roll), 피치(pitch) 및 요(yaw)를 기준으로 표현되는 각가속도를 나타내는, 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정 매개 변수는 상기 객체에 대한 사전 검사에 따라 결정되고, 외부에 위치한 보정 장치로부터 수신되는, 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보정 장치는 보정 가속도 센서 및 GPS 센서를 포함하고,
    상기 보정 매개 변수는 상기 보정 가속도 센서에서 획득되는 보정 가속도 정보 및 보정 각가속도 정보 및 상기 GPS 센서에서 획득되는 상기 GPS 정보에 기초하여 상기 보정 장치에서 결정되는, 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 보정 매개 변수는,
    상기 보정 가속도 정보, 상기 보정 각가속도 정보 및 상기 GPS 정보에 기초하여 획득된 가속 패턴 정보, 자세 정보, 걸음 정보 및 속력 정보에 기초하여 결정되는, 장치.
  9. 운동 정보를 제공하는 방법에 있어서,
    GPS 정보에 기초하여 결정되는 보정 매개 변수를 획득하는 단계;
    객체에 대한 가속도 정보 및 각가속도 정보를 센싱하는 단계;
    상기 가속도 정보 및 상기 각가속도 정보에 상기 보정 매개 변수를 적용하여 상기 객체의 운동 상태를 나타내는 추정 지표를 획득하는 단계; 및
    상기 추정 지표를 저장 및 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 보정 매개 변수는 상기 객체의 신체 상태를 나타내는 상태 기술자, 보폭 길이 및 시간당 걸음 횟수 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 상태 기술자는,
    속력의 변화에 따른 상기 보폭 길이 또는 시간당 걸음 횟수의 변화가 불연속인 지점에 기초하여 결정되는, 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 추정 지표는 상기 객체에 적용되는 로드를 나타내는 플레이어 로드, 가감속, 질주 횟수 및 고강도 이동 횟수 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 가속도 정보는 X, Y 및 Z축을 기준으로 표현되는 가속도를 나타내고, 상기 각가속도 정보는 롤(roll), 피치(pitch) 및 요(yaw)를 기준으로 표현되는 각가속도를 나타내는, 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 보정 매개 변수는 상기 객체에 대한 사전 검사에 따라 결정되고, 외부에 위치한 보정 장치로부터 수신되는, 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 보정 장치는 보정 가속도 센서 및 GPS 센서를 포함하고,
    상기 보정 매개 변수는 상기 보정 가속도 센서에서 획득되는 보정 가속도 정보 및 보정 각가속도 정보 및 상기 GPS 센서에서 획득되는 상기 GPS 정보에 기초하여 상기 보정 장치에서 결정되는, 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 보정 매개 변수는,
    상기 보정 가속도 정보, 상기 보정 각가속도 정보 및 상기 GPS 정보에 기초하여 획득된 가속 패턴 정보, 자세 정보, 걸음 정보 및 속력 정보에 기초하여 결정되는, 방법.
  17. 제 9 항 내지 제 16 항의 방법을 구현하기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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