KR20170090160A - Smart shoes and method of processing data the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 모션을 감지하는 스마트 신발과 상기 스마트 신발에서 감지된 모션 데이터의 처리에 관한 것이다.The present invention relates to a smart shoe for sensing motion and a processing of motion data sensed in the smart shoe.
최근 이동 단말기(terminal)는 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되는 등 과거의 통신 기능에서 나아가 컨텐츠의 생산 및 소비에 관련된 기능을 수행하는 스마트 폰의 형태로 구현되고 있다.2. Description of the Related Art In recent years, a terminal has been implemented in the form of a multimedia device having a complex function, such as a smart phone, which performs functions related to production and consumption of contents in addition to past communication functions.
스마트폰의 형태는 종래의 모바일 단말기뿐만 아니라 다양한 사물들에 확장되어 각 사물들 독립적으로, 또는 스마트폰 또는 사물 서로 간에 스마트폰과 유사한 기능을 수행하도록 확장되고 있다.The form of a smart phone is extended not only to a conventional mobile terminal but also to various objects so that each object can be independently operated or functions similar to a smart phone between smart phones or objects.
특히, 스마트폰은 사용자 등에 착용 가능한 물건, 즉 웨어러블 디바이스에도 광범위하게 적용되게 된다.In particular, a smart phone is widely applied to a wearable device that can be worn by a user or the like.
웨어러블 디바이스는 스마트워치(smartwatch), 스마트 글래스(smart glass), HMD(head mounted display) 등과 같은 장치부터, 사용자에게 필수적으로 착용해야 하는 의류, 신발의 제품까지 포함할 수 있다.Wearable devices can range from devices such as smartwatches, smart glasses, head mounted displays (HMDs), and even clothing and footwear products that must be worn by the user.
웨어러블 디바이스로서의 신발, 이른바 스마트 신발은 일반적으로 착용자의 활동에 대한 정보를 분석하여 스마트폰을 통해, 또는 자체적으로 사용자에게 알리는 기능을 주로 수행하게 된다. 이러한 기능 수행을 위하여, 센서를 이용하나 이러한 센서는 스마트 신발에 구비된 회로나 모듈에 전력 소모로 인하여 배터리 소모가 많아 잦은 교체나 고장의 원인이 되어 문제가 된다. 또한, 현재의 스마트 신발에 구비된 센서는 유저의 움직임 즉, 걸음을 놓치는 경우도 많고 정확하게 구분하지 못하는 문제점도 있다.[0002] A shoe as a wearable device, so-called smart shoe, usually performs a function of analyzing information on a wearer's activity and informing the user through a smart phone or itself. In order to perform these functions, sensors are used, but these sensors cause frequent replacement or failure due to high battery consumption due to power consumption in the circuit or module provided in the smart shoe. In addition, the sensors provided in the present smart shoes have a problem that the user's movement, that is, the missed step, can not be distinguished accurately.
본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명은 PDR 알고리즘에 압력 센서의 센싱 데이터에 기초한 스마트 신발 추적 알고리즘에 기초하여 스마트 신발 착용자의 움직임(예를 들어, 매걸음)을 놓치지 않고 정확하게 센싱하는 것을 일 과제로 한다.The present invention solves the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a PDR algorithm that accurately detects the movement (e.g., every step) of a smart shoe wearer based on a smart shoe tracking algorithm based on sensing data of a pressure sensor As a task.
본 발명은 상기 스마트 신발 추적 알고리즘을 통해 스마트 신발 착용자의 매걸음뿐만 아니라 걸음 궤적, 걸음 방향, 보폭(stride), 보고(height) 등을 손쉽고 정확하게 계산하고 이용하는 것을 다른 과제로 한다.Another object of the present invention is to easily and precisely calculate and use not only the footsteps of the smart shoe wearer but also the footpath, the walking direction, the stride, the height, etc. through the smart shoe tracking algorithm.
본 발명은 상기 스마트 신발 추적 알고리즘을 위한 회로 또는 모듈이 포함된 스마트 신발 시스템의 전력 소모를 최소화하고 효율을 극대화하는 것을 또 다른 과제로 한다.Another object of the present invention is to minimize the power consumption and maximize the efficiency of the smart shoe system including the circuit or module for the smart shoe tracking algorithm.
본 명세서에서는, 본 발명에 따른 스마트 신발 및 그 데이터 처리 방법을 개시한다.In this specification, smart shoes and a data processing method thereof according to the present invention are disclosed.
본 발명에 따른 스마트 신발의 일 실시 예는, 데이터를 센싱하는 제1 센서들, 제2 센서, 및 상기 제2 센서의 동작에 기초하여 생성된 데이터로부터 제로 벨로시티 데이터를 검출하고, 상기 검출된 제로 벨로시티 데이터에 기초하여 상기 제1 센서들로부터 수신된 센싱 데이터의 스텝 노이즈를 제거하고, 상기 스텝 노이즈가 제거된 센싱 데이터를 필터링하여, 상기 필터링된 센싱 데이터와 미리 정의된 임계치에 기초하여 상기 스마트 신발의 움직임 데이터를 획득하는 추적 데이터 처리부를 포함한다.One embodiment of a smart shoe according to the present invention is a method for detecting zero velocity data from data generated based on operations of first sensors for sensing data, a second sensor, and the second sensor, The step noise is removed from the sensed data received from the first sensors based on the zero velocity data, and the sensed data without the step noise is filtered, and the sensed data, based on the filtered sensed data, And a tracking data processing unit for obtaining motion data of the smart shoe.
본 발명에 따른 스마트 신발 시스템의 일 실시 예는, 가속도 데이터를 센싱하는 가속도 센서, 자이로 데이터를 센싱하는 자이로 센서 및 스마트 신발 착용자의 스텝에 따라 스위칭되는 압력 센서를 포함한 스마트 신발과, 상기 스마트 신발의 각 센서로부터 수신되는 센싱 데이터에 기초하여 상기 스마트 신발착용자의 움직임 데이터를 처리하는 추적 데이터 처리부를 포함한 이동 단말기를 포함하되, 상기 추적 데이터 처리부는, 상기 압력 센서에서 센싱된 데이터로부터 제로 벨로시티 데이터를 검출하고, 상기 검출된 제로 벨로시티 데이터에 기초하여 상기 센싱된 가속도 데이터와 자이로 데이터에 기초하여 생성된 제1 이동 속도 데이터의 스텝 노이즈를 제거하고, 상기 스텝 노이즈가 제거된 제1 이동 속도 데이터에 기초하여 상기 스마트 신발의 움직임 데이터를 획득한다.One embodiment of the smart shoe system according to the present invention is a smart shoe system comprising: an acceleration sensor for sensing acceleration data; a gyro sensor for sensing gyro data; and a smart shoe including a pressure sensor switched according to a step of a smart shoe wearer, And a tracking data processing unit for processing the motion data of the smart shoe wearer based on sensing data received from each sensor, wherein the tracking data processing unit comprises: a tracking data processor for generating zero velocity data from the sensed data from the pressure sensor The step noise of the first moving speed data generated based on the sensed acceleration data and the gyro data is removed based on the detected zero velocity data, and the step noise is removed from the first moving speed data Based on this, To obtain the data Im.
본 발명에 따른 스마트 신발에서 데이터 처리 방법의 일 실시 예는, 제1 센서들로부터 센싱 데이터를 수신하는 단계, 제2 센서의 동작에 기초하여 제로 벨로시티 데이터를 검출하는 단계, 상기 검출된 제로 벨로시티 데이터에 기초하여 상기 제1 센서들로부터 수신된 센싱 데이터의 스텝 노이즈를 제거하는 단계, 상기 스텝 노이즈가 제거된 센싱 데이터를 필터링하는 단계, 및 상기 필터링된 센싱 데이터와 미리 정의된 임계치에 기초하여 상기 스마트 신발의 움직임 데이터를 획득하는 단계를 포함하여 이루어진다.An embodiment of a method of processing data in a smart shoe according to the present invention includes the steps of receiving sensed data from first sensors, detecting zero velocity data based on operation of a second sensor, Removing step noises of the sensed data received from the first sensors based on the sensed data; filtering the sensed data from which the step noises have been removed; and filtering the sensed data based on the filtered sensed data and a predefined threshold And acquiring motion data of the smart shoe.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention, there are the following effects.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, PDR 알고리즘에 압력 센서의 센싱 데이터에 기초한 스마트 신발 추적 알고리즘에 기초하여 스마트 신발 착용자의 움직임(예를 들어, 매걸음)을 놓치지 않고 정확하게 센싱할 수 있는 효과가 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, the PDR algorithm is capable of accurately sensing the movement (for example, every step) of the smart shoe wearer based on the smart shoe tracking algorithm based on the sensing data of the pressure sensor .
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 상기 스마트 신발 추적 알고리즘을 통해 스마트 신발 착용자의 매 걸음뿐만 아니라 걸음 궤적, 걸음 방향, 보폭(stride), 보고(height) 등을 손쉽고 정확하게 계산하고 이용할 수 있는 효과가 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, the smart shoe tracking algorithm can easily and precisely calculate and use not only the every step of the smart shoe wearer but also the walking locus, the walking direction, the stride, the height, It is effective.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 상기 스마트 신발 추적 알고리즘을 위한 회로 또는 모듈이 포함된 스마트 신발 시스템의 전력 소모를 최소화하고 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, power consumption of the smart shoe system including the circuit or module for the smart shoe tracking algorithm is minimized and efficiency is maximized.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.Further scope of applicability of the present invention will become apparent from the following detailed description. It should be understood, however, that the detailed description and specific examples, such as the preferred embodiments of the invention, are given by way of illustration only, since various changes and modifications within the spirit and scope of the invention will become apparent to those skilled in the art.
도 1은 본 발명과 관련된 스마트 신발을 설명하기 위한 블록도,
도 2는 본 발명과 관련된 스마트 신발의 y-z 평면 단면도,
도 3은 본 발명과 관련된 스마트 신발 착용자가 걷는 모습과 그에 대응하여 발생하는 신호에 대한 대응을 시계열적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명과 관련된 스마트 신발에 작용하는 압력 분포를 도시한 도면,
도 5는 본 발명과 관련된 스마트 신발에 대한 순서도,
도 6은 본 발명과 관련된 압력 스위치 및 제1 회로부를 도시한 도면,
도 7a는 본 발명과 관련된 압력 스위치가 압력에 의해 거동하기 전 일 단면도이고, 도 7b는 본 발명과 관련된 압력 스위치가 압력에 의해 거동한 상태의 단면도,
도 8은 본 발명과 관련된 스마트 신발의 몇 가지 실시 예를 도시한 도면,
도 9a 및 9b는 도 8의 A-A' 방향 단면도,
도 10은 본 발명과 관련된 압력 스위치 모듈(200)의 일 실시 예를 도시한 도면,
도 11은 본 발명과 관련된 스마트 신발(100)의 몇 가지 실시 예를 도시한 도면,
도 12는 본 발명에 따른 스마트 신발 추적 알고리즘을 위한 구성(1200)을 도시한 도면,
도 13은 본 발명과 관련하여 노이즈가 포함된 추적 데이터 그래프의 일 예를 도시한 도면,
도 14는 본 발명에 따른 노이즈가 제거된 추적 데이터 그래프의 일 예를 도시한 도면,
도 15는 본 발명에 따른 스마트 신발 착용자에 대한 움직임 데이터 그래프의 일 예를 도시한 도면,
도 16은 전술한 본 발명에 따른 서비스 시나리오의 일 예에 대한 UX 도면, 그리고
도 17은 본 발명에 따른 스마트 신발 시스템에서 데이터 처리 방법을 도시한 순서도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram illustrating a smart shoe according to the present invention;
Fig. 2 is a yz-plane sectional view of a smart shoe according to the present invention, Fig.
FIG. 3 is a view showing in a timely manner the state of walking of a smart shoe wearer related to the present invention,
Figure 4 illustrates the pressure distribution acting on the smart shoe in accordance with the present invention,
Figure 5 is a flow chart for smart shoes associated with the present invention,
Figure 6 shows a pressure switch and a first circuit part associated with the present invention,
FIG. 7A is a cross-sectional view of the pressure switch according to the present invention before it is acted upon by pressure, FIG. 7B is a sectional view of the pressure switch according to the present invention,
Figure 8 illustrates several embodiments of smart shoes associated with the present invention,
9A and 9B are sectional views taken along the AA 'line in FIG. 8,
Figure 10 illustrates one embodiment of a
Figure 11 illustrates several embodiments of
Figure 12 illustrates a
13 is a diagram illustrating an example of a trace data graph including noise in the context of the present invention.
FIG. 14 illustrates an example of a noise-removed tracking data graph according to the present invention.
FIG. 15 is a view showing an example of a motion data graph for a smart shoe wearer according to the present invention,
FIG. 16 shows the UX diagrams of an example of the service scenario according to the present invention described above, and
17 is a flowchart showing a data processing method in a smart shoe system according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.
최근 이동 단말기(terminal)는 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되는 등 과거의 통신 기능에서 나아가 컨텐츠의 생산 및 소비에 관련된 기능을 수행하는 스마트 폰의 형태로 구현되고 있다.2. Description of the Related Art In recent years, a terminal has been implemented in the form of a multimedia device having a complex function, such as a smart phone, which performs functions related to production and consumption of contents in addition to past communication functions.
스마트 단말기의 형태는 종래의 모바일 단말기뿐만 아니라 다양한 사물들에 확장되어 각 사물들 독립적으로, 또는 스마트 단말기 또는 사물 서로 간에 연동하여 다양한 기능 수행하도록 확장되고 있다.The form of the smart terminal is extended not only to a conventional mobile terminal but also to various objects and is expanded to perform various functions independently of each other or in cooperation with a smart terminal or objects.
특히 스마트 단말기는 사용자 등에 착용 가능한 물건, 즉 웨어러블 디바이스에도 광범위하게 적용되게 된다.In particular, smart terminals are widely applied to wearable devices that can be worn by users and the like.
웨어러블 디바이스는 스마트워치(smartwatch), 스마트 글래스(smart glass), HMD(head mounted display) 등과 같은 장치부터, 사용자에게 필수적으로 착용해야 하는 의류, 신발의 제품까지 포함할 수 있다.Wearable devices can range from devices such as smartwatches, smart glasses, head mounted displays (HMDs), and even clothing and footwear products that must be worn by the user.
웨어러블 디바이스로서의 신발, 이른바 스마트 신발은 일반적으로 착용자의 활동에 대한 정보를 분석하여 모바일 단말기 등의 스마트 단말기를 통해, 또는 자체적으로 사용자에게 알리는 기능을 주로 수행하게 된다.[0002] A shoe as a wearable device, so-called smart shoe, generally performs a function of analyzing information on an activity of a wearer and informing the user through a smart terminal such as a mobile terminal or itself.
구체적으로, 스마트 신발은 착용자가 스마트 신발을 착용한 상태에서의 활동 시간, 활동 거리, 활동 궤적 등을 추적, 센싱 또는 기록 하는 기능 등을 수행한다.Specifically, the smart shoe performs a function of tracking, sensing, or recording the activity time, activity distance, and activity trajectory of the wearer wearing the smart shoe.
이러한 착용자의 활동 거리 및 활동 궤적과 같은 2차원 또는 3차원 공간상의 스마트 신발의 위치 등을 측정하는데 모션 센서가 사용된다.A motion sensor is used to measure the position of a smart shoe in a two- or three-dimensional space, such as the wearer's activity distance and activity trajectory.
이러한 모션 센서는 GPS(Global Positioning System)와 같은 위성항법장치를 통한 대략적인 위치뿐만 아니라, 가속도 센서(acceleration sensor) 및 자이로 센서(gyro sensor) 등을 통한 구체적인 위치까지 파악할 수 있다.Such a motion sensor can grasp a specific position through an acceleration sensor and a gyro sensor as well as an approximate position through a satellite navigation apparatus such as a Global Positioning System (GPS).
나아가 모션 센서를 통한 스마트 신발의 속력 측정으로 착용자의 걸음 여부 및 각 걸음 단위의 기준을 연산할 수 있다.Furthermore, by measuring the speed of the smart shoe through the motion sensor, it is possible to calculate the step of the wearer and the standard of each step unit.
다만, 이러한 모션 센서는 스마트 신발의 위치를 항시 측정 가능한 상태, 즉 전력을 소모하는 상태를 유지해야 하며, 이로 인한 배터리 소모의 단점이 있을 수 있고, 이는 스마트 신발의 경량화에 단점을 갖게 된다.However, such a motion sensor is required to maintain a state in which the position of the smart shoe can be measured at all times, that is, consuming power, resulting in a disadvantage of battery consumption, which leads to a disadvantage in weight saving of smart shoes.
또, 기존 모션 센서만을 통해 움직임 궤적을 파악하는 경우 센서에 발생하는 노이즈로 인해 착용자의 걸음을 정확하게 구분하지 못하는 경우가 있으며, 이로 인한 누적 오차가 발생할 수 있다. 즉, 착용자의 걸음 단위의 기준을 잘못 연산하여 기록 측정에 문제가 발생할 수 있다.In addition, when the movement trajectory is grasped through only the existing motion sensor, the user may not accurately distinguish the user's walking due to the noise generated in the sensor, and an accumulated error may occur. That is, the reference of the wearer's unit of the footwear may be erroneously calculated, which may cause problems in recording measurement.
본 발명에 따른 스마트 신발의 일 실시 예는, 데이터를 센싱하는 제1 센서들, 제2 센서, 및 상기 제2 센서의 동작에 기초하여 생성된 데이터로부터 제로 벨로시티 데이터를 검출하고, 상기 검출된 제로 벨로시티 데이터에 기초하여 상기 제1 센서들로부터 수신된 센싱 데이터의 스텝 노이즈를 제거하고, 상기 스텝 노이즈가 제거된 센싱 데이터를 필터링하여, 상기 필터링된 센싱 데이터와 미리 정의된 임계치에 기초하여 상기 스마트 신발의 움직임 데이터를 획득하는 추적 데이터 처리부를 포함한다.One embodiment of a smart shoe according to the present invention is a method for detecting zero velocity data from data generated based on operations of first sensors for sensing data, a second sensor, and the second sensor, The step noise is removed from the sensed data received from the first sensors based on the zero velocity data, and the sensed data without the step noise is filtered, and the sensed data, based on the filtered sensed data, And a tracking data processing unit for obtaining motion data of the smart shoe.
본 발명에 따른 스마트 신발 시스템의 일 실시 예는, 가속도 데이터를 센싱하는 가속도 센서, 자이로 데이터를 센싱하는 자이로 센서 및 스마트 신발 착용자의 스텝에 따라 스위칭되는 압력 센서를 포함한 스마트 신발과, 상기 스마트 신발의 각 센서로부터 수신되는 센싱 데이터에 기초하여 상기 스마트 신발착용자의 움직임 데이터를 처리하는 추적 데이터 처리부를 포함한 이동 단말기를 포함하되, 상기 추적 데이터 처리부는, 상기 압력 센서에서 센싱된 데이터로부터 제로 벨로시티 데이터를 검출하고, 상기 검출된 제로 벨로시티 데이터에 기초하여 상기 센싱된 가속도 데이터와 자이로 데이터에 기초하여 생성된 제1 이동 속도 데이터의 스텝 노이즈를 제거하고, 상기 스텝 노이즈가 제거된 제1 이동 속도 데이터에 기초하여 상기 스마트 신발의 움직임 데이터를 획득한다.One embodiment of the smart shoe system according to the present invention is a smart shoe system comprising: an acceleration sensor for sensing acceleration data; a gyro sensor for sensing gyro data; and a smart shoe including a pressure sensor switched according to a step of a smart shoe wearer, And a tracking data processing unit for processing the motion data of the smart shoe wearer based on sensing data received from each sensor, wherein the tracking data processing unit comprises: a tracking data processor for generating zero velocity data from the sensed data from the pressure sensor The step noise of the first moving speed data generated based on the sensed acceleration data and the gyro data is removed based on the detected zero velocity data, and the step noise is removed from the first moving speed data Based on this, To obtain the data Im.
도 1은 본 발명과 관련된 스마트 신발(100)을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram for explaining a
스마트 신발(100)은 무선 통신부(310), 입력부(320), 센싱부(340), 출력부(350), 인터페이스부(360), 메모리(370), 제어부(380) 및 전원 공급부(390) 등을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들은 스마트 신발(100)을 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서상에서 설명되는 스마트 신발(100)은 위에서 열거된 구성요소들보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.The
보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(310)는, 스마트 신발(100)과 무선 통신 시스템 사이, 스마트 신발(100)과 다른 이동 단말기 사이, 또는 스마트 신발(100)과 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(310)는, 스마트 신발(100)을 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.More specifically, the
이러한 무선 통신부(310)는 근거리 통신 모듈(311), 위치정보 모듈(312) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
근거리 통신 모듈(311)은 블루투스(Bluetooth) 방식을 통해 이동 단말기와 연결되어 데이터를 송/수신 할 수 있다.The short-
위치정보 모듈(312)은 스마트 신발(100)의 위치정보를 측정 또는 전송하는 역할을 수행하는 것으로서, 후술할 모션 센서(343)와 중복되는 개념을 포함할 수 있다.The
입력부(320)는 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(321, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시 키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(320)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다. 입력부(320)는 스마트 신발(100)의 기능을 활성화 또는 비활성화시키는 온/오프의 기능을 입력받는 역할을 수행할 수도 있으며, 생산 비용 절감 또는 경량화를 위해 필요에 따라 생략될 수도 있다.The
센싱부(340)는 스마트 신발(100) 내 정보, 스마트 신발(100)을 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(340)는 근접센서(341, proximity sensor), 조도 센서(342, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(344, acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(345, gyroscope sensor, 이하 자이로 센서라 한다.), 모션 센서(343, motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 이동 단말기는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.The
특히, 본 발명에서 언급하는 가속도 센서(344)와 자이로 센서(345)는 모션 센서(343)에 포함되는 개념일 수 있다.In particular, the
또한, 압력 센서(346)는 후술할 압력 스위치 모듈(200, 도 2 참조)을 의미할 수 있다. 압력 센서(346)는 모션 센서(343)에 포함되는 개념이 될 수 있으나, 설명의 편의를 위해 모션 센서(343)와 압력 센서(346)를 구분하여 서술하도록 한다.In addition, the
출력부(350)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(351), 음향 출력부(352), 햅팁 모듈(353), 광 출력부(354) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
인터페이스부(360)는 스마트 신발(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(360)는, 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 스마트 신발(100)에서는, 상기 인터페이스부(360)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절한 제어를 수행할 수 있다.The
또한, 메모리(370)는 스마트 신발(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(370)는 스마트 신발(100)에서 구동되는 제어부의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다.The
제어부(380)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 스마트 신발(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(380)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(370)에 저장된 데이터, 명령어들을 사용함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.In addition to the actions associated with the application program, the
전원공급부(390)는 제어부(380)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 스마트 신발(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(390)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체 가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.Under the control of the
상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 스마트 신발(100)의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 스마트 신발(100)의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(370)에 저장된 적어도 하나의 데이터, 명령어를 통하여 스마트 신발(100) 상에서 구현될 수 있다.At least some of the components may operate in cooperation with each other to implement the method of operation, control, or control of the
도 2는 본 발명과 관련된 스마트 신발(100)의 y-z 평면 단면도 이다.2 is a sectional view in y-z plane of the
밑창 프레임(110)은 착용자의 발바닥이 닿는 직/간접적 영역을 의미한다. 즉, 스마트 신발(100)에 있어서, 착용자의 발과 바닥 사이에 구비되는 영역의 프레임을 의미할 수 있다. 밑창 프레임(110)은 착용자의 발바닥이 직접적으로 닿는 인솔(111, insole), 스마트 신발(100)의 최하단에 구비되어 외부, 즉 지면과 직접적으로 닿는 아웃솔(113, outsole) 및 인솔(111)과 아웃솔(113)의 사이에 구비되어 일정 부피를 형성하는 미드솔(112, midsole)로 구성될 수 있다.The
인솔(111)은 흔히 말하는 깔창이 될 수도 있으나, 필요에 따라 인솔(111)과 미드솔(112)의 구분없이 일체형으로 구성될 수도 있고, 별개의 부재이나 접착제 등에 의해 결합 형태로 구비될 수도 있다.The
후술할 압력 스위치(210, 도 7 참조)를 포함하는 압력 스위치 모듈(200)은 밑창 프레임(110)에 구비될 수 있다. 밑창 프레임(110)에 구비된 압력 스위치 모듈(200)은 착용자의 보행 또는 주행에 의해 바닥에 닿는 경우 일정 압력이 작용하여 압력 작용 여부를 신호화 또는 데이터화 할 수 있다.A
즉, 착용자의 보행 또는 주행은 압력 스위치 모듈(200) 거동시켜 제1 회로부(251, 도 7 참조)의 전기적인 접촉을 시도할 수 있다.That is, the walking or running of the wearer may attempt to make electrical contact with the first circuit portion 251 (see FIG. 7) by acting on the
전기적인 접촉에 의해 제1 회로부(251, 도 7 참조)는 전기적인 신호(예를 들어, 전류)를 발생시킬 수 있다.By electrical contact, the first circuit portion 251 (see FIG. 7) can generate an electrical signal (for example, a current).
제어부는 제1 회로부(251, 도 7 참조)에 발생된 전류 또는 신호의 여부를 온/오프(on/off) 이진법 신호로 인식하고 그 온/오프 신호를 근거로 다양한 후속 동작을 제어할 수 있다.The control unit recognizes the presence or absence of a current or signal generated in the first circuit unit 251 (see FIG. 7) as an on / off binary signal and controls various subsequent operations based on the on / off signal .
제1 회로부(251, 도 7 참조)는 전류 또는 신호를 발생시키고, 제어부(380, 도 1 참조)는 제1 회로부(251, 도 7 참조)에서 발생한 온/오프의 전류 또는 신호를 인식하는 것과 같이 제1 회로부(251, 도 7 참조)와 제어부(380, 도 1 참조)가 별도의 독립된 과정을 수행할 수도 있으나, 경우에 따라 하나의 회로에서 수행되는 일련의 동작을 의미할 수도 있다.The first circuit unit 251 (see FIG. 7) generates a current or a signal, and the control unit 380 (see FIG. 1) recognizes the on / off current or signal generated in the
즉, 제어부(380, 도 1참조)를 연결하고 있는 제1 회로부(251)가 압력 스위치(210, 도 7 참조)에 의해 전기적으로 연결, 즉, 전류가 발생하여 제어부(380, 도 1 참조)에 전기가 통하는 경우 이를 온 신호로 인식할 수도 있다.That is, the
도 3은 본 발명과 관련된 스마트 신발(100) 착용자(400)가 걷는 모습과 그에 대응하여 발생하는 신호에 대한 대응을 시계열적으로 도시한 것이다.FIG. 3 is a time-wise diagram illustrating a state in which the
착용자(400)가 스마트 신발(100)을 신고 바닥에 디딜 때 제1 회로부(251, 도 7 참조)에 의한 온 신호가, 스마트 신발(100)을 신고 바닥에서 떨어지는 경우 제1 회로부(251, 도 7 참조)에 의한 오프 신호가 발생할 수 있다.When the
도 3의 ② 내지 ④의 상태에 특정 이상의 압력 값이 작용하여 제1 회로부(251, 도 7 참조)에 값 1, 즉 온 신호가 발생하고, 나머지 ① 및 ⑤-⑦의 경우에는 특정 미만의 압력 값이 작용하여 제1 회로부(251, 도 7 참조)에 값 0, 즉 오프 신호가 발생할 수 있다.A value of 1, that is, an ON signal is generated in the first circuit unit 251 (see FIG. 7) due to a certain specific pressure value acting on the state shown in FIGS. 3 and 4 in FIG. 3. In the remaining
다만, 이러한 결과는 신호 발생, 즉 제1 회로부(251, 도 7 참조)가 연결되도록 하는 임계 압력 값을 얼마로 설정하여 압력 스위치(210)의 강성 또는 간격을 조절하는가에 따라 충분히 달라질 수 있다.However, such a result may be sufficiently varied depending on whether the threshold value for causing the signal generation, that is, the first circuit unit 251 (see FIG. 7), is set and the rigidity or interval of the
예를 들어, 임계 압력 값을 더 크게 하는 경우 온 신호가 발생할 수 있는 압력 임계치는 더욱 높아지므로 ② 또는 ③의 경우에만 제1 회로부(251, 도 7 참조)에 값 1, 즉 온 신호가 발생하고, 나머지 ① 및 ⑤-⑦의 경우에는 제1 회로부(251, 도 7 참조)에 값 0, 즉 오프 신호가 발생할 수 있다.For example, when the critical pressure value is made larger, the pressure threshold value at which the on-signal can be generated becomes higher. Therefore, the
따라서 이러한 결과를 통해 착용자의 한 걸음의 시작과 끝을 판단할 수 있으며, 걸음이 반복되는 경우 각 걸음의 주기를 파악할 수 있다.Therefore, it is possible to judge the start and end of one step of the wearer through these results, and it is possible to grasp the cycle of each step when the step is repeated.
도 3을 예로 드는 경우, ②를 걸음의 시작으로 해석하여, ⑦을 지나 ①이 되는 지점을 한 걸음의 끝으로 해석할 수 있다.In the case of FIG. 3, for example, the interpretation of (2) as the start of the step, and (1) passing through (7), can be interpreted as the end of one step.
또한, 이러한 ②에서 ①로의 변화가 반복되는 경우 한 주기를 한 걸음으로 파악하여 복수의 걸음을 해석할 수 있다.Also, if the change from (2) to (1) is repeated, it is possible to interpret a plurality of steps by recognizing one cycle as one step.
즉, 종전에 걸음의 단위를 해석하기 위해 모션 센서를 통한 스마트 신발(100)의 속력 값이 0인 지점을 해석한 경우에는 여러 변수, 즉 노이즈가 작용하여 오차가 생길 수 있으나, 압력 스위치(210, 도 7 참조)의 온/오프 신호를 통해 이러한 노이즈를 제거하여 정확한 걸음 단위를 구분할 수 있다.That is, when analyzing the point where the velocity value of the
압력 스위치(210, 도 7 참조)는 발바닥에서 밑창 프레임(110, 도 2 참조)을 향하는 방향, 즉 하단 방향에 대한 압력 작용 여부에 따라 동작할 수 있다. 다만, 반드시 하단 방향일 것을 요구하는 것은 아니며, 필요에 따라 하단 방향에 대해 일정 각도 어긋난 방향에 대한 압력을 기준으로 동작할 수도 있으며, 복수 개의 압력 스위치(210, 도 7 참조)가 구비되는 경우에는 여러 방향에 대해 동작할 수도 있다.The pressure switch 210 (see FIG. 7) can operate according to whether the pressure is applied to the sole frame 110 (see FIG. However, it is not required to necessarily be the lower end direction, and if necessary, it may be operated on the basis of the pressure with respect to the direction deviated by a certain angle with respect to the lower end direction. In the case where the plurality of pressure switches 210 It may work for multiple directions.
이러한 압력의 방향은 착용자의 일반적인 걸음 및 힘 작용에 근거할 수도 있으며, 또는 개인마다 다른 착용자의 걸음 및 힘 작용에 근거하여 달라질 수도 있다.The direction of this pressure may be based on the wearer's general pace and force action, or may vary based on the wearer's different pace and force action for each individual.
도 4는 본 발명과 관련된 스마트 신발(100)에 작용하는 압력 분포를 도시한 것이다.Figure 4 illustrates the pressure distribution acting on the
도 4는 스마트 신발(100) 착용자 100명을 대상으로 한 스마트 신발(100)을 바닥에 디딜 때 작용하는 x-y 평면상의 압력 분포를 도시한 것이다.FIG. 4 shows a pressure distribution on the x-y plane acting when the
오차가 있을 수 있으나, 대략 발의 앞 부분, 특히 엄지발가락 부근 영역과 발의 뒤꿈치 영역에 큰 압력이 작용하는 것을 확인할 수 있다.Although there may be errors, it can be seen that a large pressure acts on the front part of the foot, especially around the big toe and the heel area of the foot.
상대적으로 발의 중심부분에는 100kpa 이하의 비교적 작은 크기의 압력이 작용하는 것을 확인할 수 있다.Relatively small pressure of 100 kpa or less is applied to the center of the foot.
이러한 압력 결과는 압력 스위치(210)가 실장 될 위치 판단의 근거가 될 수 있다. 압력 스위치(210)가 상대적으로 큰 압력을 받는 뒤꿈치 영역에 구비될 경우 장치의 내구성에 문제가 생길 수 있으며, 압력 스위치(210)를 포함한 후술할 스위치 케이스로 인해 착용자의 착화감에 단점을 가져올 수 있다.This pressure result can be used as a basis for judging the position at which the
반대로, 압력 스위치(210)가 상대적으로 작은 압력을 받는 발 중심 영역으로 치우쳐 구비될 경우, 압력 스위치(210)에 작용하는 압력의 크기가 너무 작고, 착용자의 발의 형상이나 걸음걸이 특성 등의 요인에 따라 압력 작용 여부의 오판을 할 수 있다.On the other hand, when the
따라서, 100kpa 부근의 영역인 발뒤꿈치와 발 중심 사이의 영역 W에 압력 스위치(210)가 구비될 수 있다. 필요에 따라 100kpa 이상의 작용 영역에 구비될 수도 있을 것이다.Therefore, the
스마트 신발(100)의 크기에 달라질 수 있으나, 스마트 신발(100)의 세로축인 y축 방향 성분에 대해서는, 일반적으로 밑창 프레임(110)의 뒤쪽 끝단에서부터 압력 스위치(210)까지의 거리 D는 50mm 정도 이격된 곳에 압력 스위치(210)가 구비되는 것이 바람직하다. 스마트 신발(100)의 크기 및 형상 등 필요에 따라 그 위치의 이동은 위 아래 20mm 정도 유동적으로 확정될 수 있다.The distance D from the rear end of the
걸음의 단위를 판단함에 있어서, 압력이 작용하는 시간이 짧을수록 한 걸음이 끝나고 시작되는 지점을 정확하게 판단할 수 있다. 즉, 속도가 0인 구간의 길이를 최소화하는 것이 유리하다. 측정 결과, 속도가 0인 구간이 상대적으로 짧은 영역이 100kpa가 작용하는 상기 W 영역이 되는 것을 확인하였다.In determining the unit of stepping, the shorter the time the pressure acts, the more precisely the point where one step ends and begins. That is, it is advantageous to minimize the length of a section having a speed of zero. As a result of the measurement, it was confirmed that the region where the velocity is 0 is relatively short, and the W region where the velocity is 100 kpa.
도 5는 사람의 발 뼈의 내측 구조에 관한 간략도이다.Fig. 5 is a schematic view of an inner structure of a human foot bone.
상기 W 영역은 착용자 발의 뼈를 기준으로 보았을 때 종골(heel bone), 입방골(cuboid bone) 또는 제5 중족골(metatarsal bones)의 부근 영역에 해당할 수 있다.The W region may be in the vicinity of a heel bone, a cuboid bone, or a metatarsal bone when viewed from the bone of the wearer's foot.
다시 도 4를 참조하면, 스마트 신발(100)의 가로축인 x 축 방향 성분에 대해서는, 양 끝단의 중심 부근에 구비될 수 있다. 양 끝단의 중심 부근에 구비되는 경우 착용자가 느낄 수 있는 이물감을 최소화할 수 있으며, 외력에 의해 압력 스위치(210)가 손상될 우려를 최소화할 수 있다.Referring again to FIG. 4, the x-axis directional component of the
임계 압력 값이라고 함은 착용자의 키, 몸무게 및 발 사이즈 등 신체적, 습관적인 요인에 따라 다르게 적용될 수도 있다. 다만, 압력 스위치(210)의 온/오프 여부는 재료 및 구조에 종속하므로 재료 및 구조가 정해진 압력 스위치(210)는 정해진 임계 압력 값을 갖게 된다.The term "critical pressure value" may be applied differently depending on the physical and habitual factors such as the wearer's height, weight and foot size. However, since the on / off state of the
스마트 신발(100)에 실장된 모션 센서(343, 도 1 참조)는 스마트 신발(100)의 움직임을 직접적으로 센싱하는 구성을 의미할 수 있다. 모션 센서(343, 도 1 참조)는 가속도 센서(344, 도 1 참조) 및 자이로 센서(345, 도 1 참조)를 포함할 수 있다. 필요에 따라 가속도 센서(344, 도 1 참조) 및 자이로 센서(345, 도 1 참조) 중 어느 하나만을 구비할 수도 있다.The motion sensor 343 (see FIG. 1) mounted on the
모션 센서(343, 도 1 참조)를 통해 스마트 신발(100)의 2차원 또는 3차원 상의 위치 및 시간에 대한 위치 변화와 같은 움직임을 센싱할 수 있다.Movement of the
모션 센서(343, 도 1 참조)는 상기 제1 회로부(251, 도 7 참조)와 독립적으로 회로를 구성하는 제2 회로부를 통해 전류를 공급받아 센싱을 수행할 수 있다.The motion sensor 343 (see FIG. 1) may be supplied with a current through the second circuit unit that constitutes a circuit independently of the first circuit unit 251 (see FIG. 7) to perform sensing.
제어부(380, 도 1 참조)는 제2 회로부에 대한 전류 공급을 제어할 수 있다. 제어부(380, 도 1 참조)는 연산처리 장치(CPU)와 같은 MCU(Micro Controller Unit, 252, 도 7참조) 을 포함할 수 있다.The control unit 380 (see Fig. 1) can control the current supply to the second circuit unit. The control unit 380 (see FIG. 1) may include an MCU (Micro Controller Unit) 252 (see FIG. 7) such as a CPU.
도 6은 본 발명과 관련된 스마트 신발(100)에 대한 순서도이다. 설명의 편의상 도 1 및 도 7을 같이 참조하도록 한다.6 is a flowchart of the
제어부(380)는 제1 회로부(251)의 전류 또는 신호의 발생 여부에 기초하여 제2 회로부에 대한 전류 공급 또는 차단, 즉 모션 센서(343)의 제어를 수행할 수 있다.The
제1 회로부(251)에 전류가 흐르지 않는 시간이 일정 시간 이상 경과하는 경우, 제1 회로부(251)로부터 발생하는 신호 주기가 기설정 시간 이상인 경우, 착용자가 스마트 신발(100)을 착용하지 않고 있거나, 움직이지 않는 것으로 해석될 수 있다.When the time period during which no current flows in the
따라서 제어부(380)는 모션 센서(343)를 제어하는 제2 회로부를 비활성화하여 스마트 신발(100)에 소모되는 전력을 최소화는 시스템 슬립 모드를 수행할 수 있다(S101).Accordingly, the
시스템 슬립 모드 중 압력 스위치(210)를 통해 제1 회로부(251)에 전류 또는 신호가 발생하는 경우 착용자가 스마트 신발(100)을 착용하여 활동을 하는 것으로 해석될 수 있다(S102).If a current or a signal is generated in the
따라서 시스템 슬립 모드 중에 발생한 제1 회로부(251)의 전류는 MCU(252)를 포함하는 제어부(380)를 활성화 시킬 수 있다(S103). MCU(252)가 이미 활성화된 상태인 경우에는 본 단계가 생략될 수도 있다.Therefore, the current of the
활성화된 제어부(380)는 스마트 신발(100)의 시스템 슬립 모드를 해제하고 시스템을 구동시킬 수 있다. 시스템의 구동은 스마트 신발(100)에 구비된 각종 전자부품 및 센서류를 구동하는 것을 의미할 수 있다. 특히, 모션 센서(343)를 제어하는 제2 회로부를 활성화하여 스마트 신발(100)의 움직임을 센싱하도록 제어할 수 있다(S104).The activated
제어부(380)는 실시간으로 제1 회로부(251)를 통해 온/오프 전류의 신호를 수신하여 압력 스위치(210)에 의해 발생한 제1 회로부(251)의 신호 발생 주기와 기설정된 시간을 비교한다(S105).The
제1 회로부(251)에 전류가 기설정된 시간 이내에서 흐르는 경우, 즉, 온 값인1의 값이 일정 시간 이내에 수신되는 경우 계속해서 스마트 신발(100) 시스템의 구동을 유지할 수 있다. 특히, 모션 센서(343)를 제어하는 제2 회로부의 활성화를 계속해서 유지시킬 수 있다(S106).When the current flows into the
반면, 제1 회로부(251)에 전류가 기설정된 시간 이상 흐르지 않는 경우, 즉, 오프 값인 0의 값이 일정 시간 이상 계속되는 경우 제어부(380)는 스마트 신발(100)의 시스템 전체를 비활성화, 즉 시스템 슬립 모드로 전환 시킬 수 있다. 특히 제어부(380)는 제2 회로부에 대한 전류 공급 또는 차단을 수행할 수 있다.On the other hand, when the current does not flow in the
도 7은 본 발명과 관련된 압력 스위치(210) 및 제1 회로부(251)를 도시한 것이다.Figure 7 shows a
압력 스위치(210)는 제1 회로부(251)와 연계되어 작동할 수 있다. 제1 회로부(251)는 메인 기판(250) 내에 실장되어 있을 수 있다. 도 7은 설명의 편의를 위해 압력 스위치(210) 및 제1 회로부(251)는 결합 전 상태를 대략적으로 도시한 것이며 압력 스위치(210)는 또 다른 별도의 부재에 의해 메인 기판(250)과 고정될 수 있다.The
압력 스위치(210)에 특정 값 미만의 압력이 작용하는 경우 압력 스위치(210)는 제1 회로부(251)를 전기적으로 분리시킨다.The
압력 스위치(210)의 전도성 부재(230)에 의해 제1 회로부(251)가 연결되기 전까지 제1 회로부(251)는 개회로, 즉, 전기적으로 열린 상태를 유지할 수 있다. 이러한 열린 상태의 제1 회로부(251)는 이격된 두 개의 접촉 단자(2511)에 의해 구현될 수 있다.The
압력 스위치(210)에 특정 값 이상의 압력이 작용하는 경우 압력 스위치(210)는 제1 회로부(251)의 접촉 단자(2511) 전기적으로 연결될 수 있다.The
이격된 두 개의 접촉 단자(2511)는 압력 스위치(210)의 전도성 부재(230)에 의해 전기적으로 연결되어 제1 회로부(251)가 폐회로를 구현할 수 있다. 제1 회로부(251)가 폐회로를 구성하면 전류 또는 신호가 발생할 수 있다.The two separated
전기적인 접촉에 의해 제1 회로부(251)는 전류 또는 신호를 발생시킬 수 있다.The
제어부(380, 도 1 참조)는 제1 회로부(251)에 발생된 전류 또는 신호의 여부를 온/오프(on/off) 이진법 신호로 인식하고 그 온/오프 신호를 근거로 다양한 후속 동작을 제어할 수 있다.The control unit 380 (see FIG. 1) recognizes the presence or absence of a current or a signal generated in the
제1 회로부(251)의 전류 또는 신호의 발생에 따라 제어부(380, 도 1 참조)는 온/오프 신호를 인식한다고 하여 별도의 독립된 과정으로 해석될 수 있으나, 이는 동일한 하나의 회로에서 수행되는 하나의 동작을 의미할 수 있다. 즉, 제1 회로부(251)에서 발생한 전류는 곧바로 제어부(380, 도 1 참조)를 전기적으로 연결하여 그 자체로 온 신호로 인식할 수 있다.The control unit 380 (see FIG. 1) may be interpreted as a separate process by recognizing the on / off signal according to the generation of the current or the signal of the
도 8은 본 발명과 관련된 압력 스위치 모듈(200)의 정면 사시도이다.8 is a front perspective view of a
도 7에서 설명한 압력 스위치(210) 및 메인 기판(250) 등은 하나의 압력 스위치 모듈(200)로 구비될 수 있으며, 압력 스위치 모듈(200)은 스위치 하우징(260) 내에 실장되어 구비될 수 있다. 자세한 내용은 후술하도록 한다.The
도 9a 및 9b는 도 8의 A-A' 방향 단면도이다.9A and 9B are sectional views taken along the line A-A 'in FIG.
구체적으로, 도 9a는 본 발명과 관련된 압력 스위치(210)가 압력에 의해 거동하기 전 일 단면도이고, 도 9b는 본 발명과 관련된 압력 스위치(210)가 압력에 의해 거동한 상태의 단면도이다.Specifically, FIG. 9A is a sectional view before the
메인 기판(250)은 압력 스위치(210)의 하단에 구비되어 제1 회로부(251)를 실장할 수 있다. 메인 기판(250)은 제2 회로부 및 제어부(380, 도 1 참조)를 실장할 수도 있으며, 또는 필요에 따라 독립적으로 이격된 별도의 메인 기판(250)에 제2 회로부 또는 제어부(380, 도 1 참조) 중 적어도 하나를 구비할 수도 있다.The
제1 회로부(251)는 필름 및 금속전극의 결합 형태로 구비될 수도 있고, 또는 필름 및 전도성 폴리머의 형태로 구비될 수도 있다. 또는 필름 및 CNT의 형태로 구비될 수도 있고, 필름 및 그래핀(Graphene)의 형태로 구비될 수도 있다.The
또는 제1 회로부(251)는 사출물과 MID(Mold Interconnect Devices)의 형태로 구비될 수도 있다.Alternatively, the
압력 스위치(210)의 전도성 부재(230)는 제1 회로부(251)에 접촉 시 제1 회로부(251)를 전기적으로 연결하는 역할을 수행할 수 있다. 전도성 부재(230)는 전류를 잘 흐르게 하는 전도성 물질을 포함할 수 있다. 따라서 도전성 실리콘(Silicone), 금속 개스킷(Gasket), 금속 판재 또는 금속 증착, 전도성 폴리머(Conductive Polymer), CNT, 그래핀(Graphene) 등이 될 수도 있다.The
또는 사출물과 MID(Mold Interconnect Device)의 결합으로 구성될 수도 있다.Or a combination of an injection mold and a mold interconnect device (MID).
압력 스위치(210)의 고정 부재(220)는 특정 값 미만의 압력이 가해질 때 전도성 부재(230)를 제1 회로부(251)로부터 이격시키고, 특정 값 이상의 압력이 가해질 때 전도성 부재(230)를 제1 회로부(251)에 접촉시킬 수 있다.The fixing
고정 부재(220)는 메인 기판(250), 즉 제1 회로부(251)에 마운트 된 비 전도성 고정부(222)를 포함할 수 있다. 비 전도성 고정부(222)는 비 전도성 물질을 포함하여 제1 회로부(251) 또는 메인 기판(250)에 직접적으로 고정이 되어 있음에도 제1 회로부(251)의 전류 흐름에는 영향을 미치지 않을 수 있다.The fixing
고정 부재(220)의 변위부(223)는 고정 부재(220)의 상단부(221)를 통해 비 전도성 고정부(222)와 연결되어 구비될 수 있다. 고정 부재(220)의 변위부(223)는 전도성 부재(230)를 직접적으로 고정시키고 특정 이상의 압력 값에 의해 변위하여 전도성 부재(230)를 제1 회로부(251)에 연결시키는 역할을 수행할 수 있다.The
특정 이상의 압력 값에 의해 변위부(223)가 변위하기 위해서 상단부(221) 적어도 일 영역은 탄성 소재를 구비할 수 있다. 상단부(221) 적어도 일 영역의 탄성으로 인해 전도성 부재(230)가 고정된 변위부(223)를 하방으로 변위시켜 제1 회로부(251)에 닿도록 할 수 있다.At least one region of the
고정 부재(220)의 변위부(223) 및 전도성 부재(230)는 이중 사출을 통해 결합 형성될 수도 있다.The
고정 부재(220)는 실리콘 고무(Silicon Rubber)가 될 수도 있고, 폴리카보네이트(Poly-Carbonate), 폴리아미드(Poly-Amide)와 같은 플라스틱(Plastic) 사출물이 될 수도 있다. 또는 금속 판재 또는 금속 다이 캐스팅(Die casting)과 같은 물질을 포함할 수도 있다.The fixing
비 전도성 고정부(222)는 상단부(221)의 제1 영역에, 변위부(223)는 상단부(221)의 제2 영역에서 각각 하단으로 분기될 수 있다. 상단부(221), 비 전도성 고정부(222) 및 변위부(223)는 일체형으로 구비될 수도 있으며, 필요에 따라 서로 다른 별개의 물질이 이중 사출 등의 공정에 의해 형성될 수도 있다.The
제2 영역은 제1 영역 사이에 위치할 수 있다. 필요에 따라 제2 영역 또는 제1 영역 각각은 상단부(221)의 복수 영역을 포함할 수도 있다.The second region may be located between the first regions. Each of the second regions or the first regions may include a plurality of regions of the
제1 영역은 압력 스위치(210) 상단부(221)의 양끝 및 중앙 영역인 세 영역을, 제2 영역은 세 군데의 제1 영역의 사이를 포함할 수 있다. 제1 영역이 양끝 및 중앙 영역이 되는 경우 압력 스위치(210)의 비 전도성 고정부(222)를 메인 기판(250) 또는 제1 회로부(251)에 안정적으로 결합시킬 수 있으며 나아가 제2 영역에 구비된 전도성 부재(230)가 의도하지 않게 제1 회로부(251)에 연결되는 것을 방지할 수 있다.The first region may include three regions which are both ends and a central region of the
비 전도성 고정부(222) 및 변위부(223)는 일정 간격 이격된 슬릿(224)을 형성할 수 있다.The
상단부(221)의 탄성 소재를 포함하는 적어도 일 영역은 형성된 슬릿(224)에 대응되는 영역을 의미할 수 있다. 슬릿(224)을 경계로 비 전도성 고정부(222)는 고정되고 변위부(223)가 변위되므로 그 부근의 영역이 특히 탄성 소재인 경우 변위가 잘 일어나도록 할 수 있다.At least one region including the elastic material of the
압력 스위치(210)는 스위치 하우징(260)에 실장될 수 있다.The
스위치 하우징(260)은 상부 케이스(261) 및 하부 케이스(262)의 결합으로 압력 스위치(210)를 고정시킬 수 있다.The
상부 케이스(261)는 착용자의 발바닥에서 압력 스위치(210)로 압력이 잘 전달될 수 있도록 얇은 평면 형상을 띨 수 있고, 압력 스위치(210)와 직접적으로 맞닿아 구비될 수 있다. 상부 케이스(261)는 필요에 따라 탄성을 갖는 물질을 포함하여 압력 스위치(210)에 힘을 잘 전달할 수 있도록 할 수 있다. 일 예로, 상부 케이스(261)는 실리콘(Silicone)의 소재로 형성될 수 있다.The
도 10은 본 발명과 관련된 압력 스위치 모듈(200)의 일 실시 예를 도시한 것이다.10 illustrates an embodiment of a
압력 스위치 모듈(200)은 압력 스위치(210) 및 메인 기판(250) 등 압력센서의 기능을 수행하는 부품을 실장하는 구조적 단위를 의미할 수 있으며, 물리적으로는 스위치 하우징(260) 내에 실장된 구성 전체를 포함할 수 있다.The
스위치 하우징(260)은 압력 스위치(210) 및 메인 기판(250) 등의 부품을 실장할 수 있다. 스위치 하우징(260) 전면에 구비된 상부 케이스(261) 및 하부 케이스(262)의 결합으로 구성될 수 있다.The
메인 기판(250)과 상부 케이스(261)의 결합 신뢰도를 높이기 위해 보조적으로 프론트 케이스(263)가 양 구성 사이에 결합할 수도 있다.The front case 263 may be coupled between the two components to increase the reliability of coupling between the
전원 공급부(390) 또한 압력 스위치 모듈(220)의 스위치 하우징(260) 내에 실장될 수 있다. 전원 공급부(390)는 제어부(380) 등에 전력을 공급하는 역할을 수행할 수 있다.The
전원 공급부(390)의 원활한 교체를 위해 하부 케이스(262)에 결합하는 배터리 커버(264)를 포함할 수 있다.And a
배터리 커버(264)와 하부 케이스(262) 사이의 틈을 방수 링(265)이 막아 방수에 문제가 발생하지 않도록 할 수 있다.The gap between the
스위치 하우징(260)은 필요에 따라 제2 회로부를 실장할 수도 있다.The
다시 도 2를 참조하면, x-y 평면을 기준으로 압력 스위치(210)를 포함하는 스위치 하우징(260)은 밑창 프레임(110)에서 착용자의 발바닥 뼈 구조를 기준으로 종골(heel bone), 입방골(cuboid bone) 또는 제5 중족골(metatarsal bones) 중 적어도 하나에 대응되는 압력 영역에 구비될 수 있다. 따라서 압력 스위치(210)를 실장하는 스위치 하우징(260) 또한 밑창 프레임(110)의 상기 압력 영역에 구비될 수 있다.Referring again to FIG. 2, the
밑창 프레임(110)은 스위치 하우징(260)이 실장될 영역에 단차를 형성하는 안착부(120)를 구비할 수 있다. 스위치 하우징(260)이 안착되는 안착부(120)는 특히 밑창 프레임(110)의 미드솔(112) 영역에 형성될 수 있다.The
도 11은 본 발명과 관련된 스마트 신발(100)의 몇 가지 실시 예를 도시한 것이다.Figure 11 illustrates several embodiments of the
전술한 바와 같이, 도 11a를 참조하면 압력 스위치(210)와 제1 회로부(251)가 구비되는 메인 기판(250)은 z축 방향으로 적층되어 구비될 수 있다. 압력 스위치(210)와 메인 기판(250)을 적층 구비하는 경우 양 구성을 외부에서 이어줄 별도의 회로선(270)이 필요 없으므로 재료비의 절감 및 단선으로 인한 문제점 발생의 여지를 최소화할 수 있다.11A, the
나아가 스위치 하우징(260)이 압력 스위치(210)와 메인 기판(250)을 작은 부피로 실장할 수 있으므로 전체 부피의 최소화 및 스위치 하우징(260)이 실장될 안착부(120, 도 2 참조)의 영역도 최소화 할 수 있다.Further, since the
도 11b는 메인 기판(250)과 압력 스위치(210)를 z축 방향에 대해 겹치지 않도록 구비하는 방안을 도시한 것이다. A 라인보다 B 라인 상에 상대적으로 높은 압력이 작용하므로, 메인 기판(250)을 B 라인에 위치하지 않도록 압력 스위치(210)와 z축 방향으로 겹치지 않고 x-y 평면상에 횡으로 구비하도록 할 수 있다.11B shows a method of providing the
도 11c는 별도의 연결 선(270)을 통해 메인 기판(250)과 압력 스위치(210)를 전기적으로 연결한 것을 도시한 것이다. 도 11a 및 11b의 실시 예와 비교하여 메인 기판(250)이 A 라인 상에 완전히 위치하므로 착용자의 발로부터 작용하는 하중을 최소화할 수 있으므로 메인 기판(250)의 내구성 신뢰도를 높일 수 있다.11C illustrates that the
이상 상술한 도 1 내지 11을 참조하여, 본 발명에 따른 스마트 신발 시스템을 설명하였다. 이러한 스마트 신발 시스템은 PDR 알고리즘에 전술한 압력 센서의 센싱 데이터에 기초한 스마트 신발 추적 알고리즘에 기초하여 동작될 수 있다. The smart shoe system according to the present invention has been described above with reference to Figs. This smart shoe system can be operated on the basis of the smart shoe tracking algorithm based on the sensing data of the pressure sensor described above in the PDR algorithm.
이하에서는 특히, 스마트 신발 추적 알고리즘에 기반하여 동작되는 스마트 신발 시스템에 대해 더욱 상세하게 설명한다.In particular, the smart shoe system operated on the basis of the smart shoe tracking algorithm will be described in more detail below.
여기서, 본 발명에 따른 스마트 신발 추적 알고리즘은, PDR 알고리즘에 압력 센서의 센싱 데이터에 기초하여 스마트 신발 착용자의 움직임(예를 들어, 매 걸음 또는 스텝(step))을 놓치지 않고 정확하게 센싱할 수 있다. 또한, 상기 스마트 신발 추적 알고리즘은, 스마트 신발 착용자의 걸음 궤적, 걸음 방향, 보폭(stride), 보고(height) 등도 손쉽고 정확하게 계산할 수 있다. 그리고 상기 스마트 신발 추적 알고리즘은, 전술한 압력 스위치 또는 압력 센서 회로 또는 모듈과 연동하여, 스마트 신발 시스템의 전력 소모 최소화와 효율 극대화에 기여할 수 있다.Here, the smart shoe tracking algorithm according to the present invention can precisely sense the movement (e.g., every step or step) of the smart shoe wearer based on the sensing data of the pressure sensor in the PDR algorithm. In addition, the smart shoe tracking algorithm can easily and precisely calculate the foot trajectory, the walking direction, the stride, and the height of the smart shoe wearer. The smart shoe tracking algorithm can contribute to minimizing the power consumption and maximizing the efficiency of the smart shoe system in conjunction with the pressure switch or the pressure sensor circuit or module.
이동 단말기(terminal)는 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되어 종래 통신 기능에 나아가 컨텐츠의 생산 및 소비에 관련된 기능을 수행할 수 있도록 구현되고 있다. 또한, 이러한 이동 단말기는 다양한 사물들에 확장되어 각 사물들 독립적으로, 또는 이동 단말기와 사물 서로 간에 다양한 기능을 수행할 수 있도록 구현되고 있다. 특히, 이동 단말기는 사용자 등에 착용 가능한 물건, 즉 웨어러블 디바이스에도 광범위하게 적용 또는 그와 같은 형태로 발전되고 있다.The terminal is implemented in the form of a multimedia player having a plurality of functions so as to be able to perform functions related to production and consumption of contents in addition to the conventional communication function. In addition, such a mobile terminal is extended to various objects so that various objects can be independently operated or various functions can be performed between the mobile terminal and objects. Particularly, the mobile terminal has been widely applied to a wearable device, that is, a wearable device, or has been developed in such a form.
웨어러블 디바이스는, 스마트워치(smartwatch), 스마트 글래스(smart glass), HMD(head mounted display) 등과 같은 장치부터, 유저가 착용하는 의류, 신발 등 제품 형태로 구현되고 있다.Wearable devices are implemented in devices such as smartwatch, smart glass, and head mounted display (HMD), and products such as clothes and shoes worn by the user.
이하 본 명세서에서는 본 발명의 이해를 돕고 설명의 편의를 위하여, 이동 단말기는 웨어러블 디바이스를 예로 하고, 상기 웨어러블 디바이스는 신발, 이른바 스마트 신발(smart shoes)을 예로 하여 설명한다. 이러한 스마트 신발은 그 착용자의 걸음과 같은 보행 등 활동에 대한 정보를 분석하여 다른 이동 단말기 등을 통해, 또는 자체적으로 분석 처리가 가능하며, 그 분석 결과를 알리는 기능을 수행할 수 있다.Hereinafter, in order to facilitate the understanding of the present invention and for convenience of explanation, the mobile terminal will be described as a wearable device, and the wearable device will be described with reference to shoes, so-called smart shoes. Such a smart shoe can analyze the information about activity such as walking of the wearer, and perform analysis processing through other mobile terminals or the like, and can perform a function of notifying the analysis result.
본 발명에 따른 스마트 신발은, 착용자가 스마트 신발을 착용한 상태에서의 움직인 시간(time), 속도(velocity), 거리 또는 위치(distance or position), 방향(orientation), 궤적(trace or path), 고도(attitude), 보폭(stride) 등 움직임 데이터를 추적, 센싱, 기록 등을 수행할 수 있다. 이때, 기본적으로 본 발명에서는 스마트 신발 착용자의 매 걸음을 놓치지 않고 정확하게 추적, 센싱 등을 수행하는 것이 특징이다. 이를 통해 전술한 다양한 움직임 데이터에 대한 센싱이 가능하다. 상기 움직임 데이터에는 스마트 신발 착용자의 매걸음에 대한 센싱 데이터 역시 포함된다.The smart shoe according to the present invention can be used in a variety of situations such as moving time, velocity, distance or position, orientation, trace or path, , Attitude, stride, and the like of the motion data can be tracked, sensed, and recorded. At this time, basically, in the present invention, accurate tracking and sensing are performed without missing the step of the smart shoe wearer. This makes it possible to sense the various motion data described above. The motion data also includes sensing data for each step of the smart shoe wearer.
스마트 신발 착용자의 움직임 데이터를 센싱함에 있어서, 복수의 센서들이 요구될 수 있다. 상기 복수의 센서들에는 가속도 센서(acceleration sensor), 자이로 센서(gyro sensor), 압력 센서 등이 포함된다. 이때, 상기 복수의 센서들 중 적어도 하나는 스마트 신발에 반드시 포함되어야 하는 것은 아니다.In sensing motion data of a smart shoe wearer, a plurality of sensors may be required. The plurality of sensors include an acceleration sensor, a gyro sensor, a pressure sensor, and the like. At this time, at least one of the plurality of sensors is not necessarily included in the smart shoes.
가속도 센서와 자이로 센서는 PDR 센서 또는 관성 센서라고 명명할 수도 있다. 이러한 PDR 센서를 통해 착용자의 움직임 데이터를 측정하는 경우, PDR 센서가 항시 측정 가능한 상태, 즉 전류를 소모하는 상태를 유지해야 하며, 이로 인한 배터리 소모의 단점이 있을 수 있고, 이는 스마트 신발의 경량화에 단점을 갖게 된다. 또, PDR 센서를 통해 움직임 궤적을 파악하는 경우 센서에 발생하는 노이즈(noise)로 인해 착용자의 걸음을 정확하게 구분하지 못하는 경우가 있으며, 이로 인한 누적 오차가 발생할 수 있다. 이를 해소하기 위해, 본 발명에서는 상기 PDR 센서에 전술한 압력 스위치 또는 압력 센서를 더 채용하였으며, 이에 대해서는 전술한 내용을 원용하고, 여기서 중복되는 설명은 생략한다.Acceleration sensors and gyro sensors may also be called PDR sensors or inertial sensors. In the case of measuring the wearer's motion data through the PDR sensor, the PDR sensor must maintain a state in which the PDR sensor can always measure, that is, consuming current, and there may be a disadvantage of battery consumption. It has disadvantages. In addition, when the movement trajectory is grasped through the PDR sensor, the wearer's step can not be precisely distinguished due to noise generated in the sensor, and an accumulated error may be caused thereby. In order to solve this problem, the present invention further employs the above-described pressure switch or pressure sensor in the PDR sensor, and the above description is referred to, and redundant description is omitted here.
정리하면, 본 발명에서는 스마트 신발 추적 알고리즘에 따라 종래에 비해 더욱 다양한 스마트 신발 착용자의 움직임 데이터를 센싱할 수 있으며, 상기 센싱 시에도 종래에 비하여 더욱 쉽고 정확성을 높일 수 있다.In summary, according to the present invention, it is possible to sense movement data of a smart shoe wearer more widely than in the prior art according to the smart shoe tracking algorithm, and it is easier and more accurate at the time of sensing than the conventional method.
이하 본 발명에 따른 스마트 신발 추적 알고리즘 및 그를 통한 움직임 데이터 센싱, 그리고 그를 위한 스마트 신발 시스템에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, the smart shoe tracking algorithm according to the present invention, the motion data sensing through the smart shoe tracking algorithm, and the smart shoe system therefor will be described in detail.
도 12는 본 발명에 따른 스마트 신발 추적 알고리즘을 위한 구성(900)을 도시한 것이다.Figure 12 illustrates a configuration 900 for a smart shoe tracking algorithm in accordance with the present invention.
이하에서, 도 12에 도시된 스마트 신발 추적 알고리즘을 위한 구성은 스마트 신발 추적 데이터 처리부(1200) 또는 추적 데이터 처리부(1200)(편의상 이하에서는 추적 데이터 처리부라고 함)로 명명하여 설명한다. 여기서, 상기 추적 데이터 처리부(1200)는, 회로나 모듈과 같은 하드웨어 또는 전술한 스마트 신발 시스템의 일 구성에 임베디드된 소프트웨어로 구현될 수 있다. 다만, 상기 도 12의 추적 데이터 처리부(1200)는, 반드시 스마트 신발의 일 구성일 필요는 없으며, 상기 스마트 신발의 센서들의 센싱 데이터를 수신하여 처리 가능한 다른 디바이스에 일 구성으로 설계될 수도 있다.Hereinafter, the configuration for the smart shoe tracking algorithm shown in FIG. 12 will be described as a smart shoe tracking
본 발명에 따른 추적 데이터 처리부(1200)는 스마트 신발에 마운트된 센서 모듈을 통하여 상기 스마트 신발 착용자의 이동 속도(Velocity (3D)), 이동 방향(Attitude (3D))을 추정하여 이동 거리(Position (3D))를 누적 계산할 수 있다.The tracking
도 12를 참조하여, 본 발명에 따른 추적 데이터 처리부(1200)의 동작을 설명하면, 다음과 같다.Referring to FIG. 12, the operation of the tracking
먼저, 추적 데이터 처리부(1200)는 처리부(1220)와 필터부(1250)를 이용하여 스마트 신발에 마운트된 센서 모듈의 센싱 데이터에 기초하여 상기 스마트 신발 착용자에 대한 추적 데이터를 처리할 수 있다. 이는 종래 관성 항법 시스템과 관련된 PDR 알고리즘과 관련된 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 종래 PDR 알고리즘에 대한 설명을 원용하고, 여기서 상기 PDR 알고리즘에 대한 상세한 설명은 생략한다.The tracking
이러한 처리부(1220)와 필터부(1250)를 통한 추적 데이터 처리 과정을 먼저 설명하면 다음과 같다.The process of processing the tracking data through the
먼저, 처리부(1220)는 제1 처리부(1222)와 제2 처리부(1224)를 포함한다. First, the
제1 처리부(1222)는 제1 센서(1212)에서 센싱된 데이터를 수신하고, 수신된 센싱 데이터를 처리하여 제1 적분기로 출력한다. 여기서, 상기 제1 센서(1212)는 예를 들어, 가속도 센서(accelerator sensor)를 포함한다. 특히, 제1 처리부(1222)는 상기 제1 센서(1212)로부터 센싱된 데이터에서 그래비티(gravity)를 감산(subtract)한다.The
제2 처리부(1224)는 제2 센서(1214)에서 센싱된 데이터를 수신하고, 수신된 센싱 데이터를 처리한다. 이렇게 처리된 데이터는 상기 제1 처리부(1222)와 믹서로 출력된다. 여기서, 상기 제2 센서(1214)는 예를 들어, 자이로 센서(gyro sensor)를 포함한다. 상기 이동 방향 데이터는 요(yaw) 데이터, 피치(pitch) 데이터, 롤(roll) 데이터 등을 포함할 수 있다. 상기 제2 처리부(1224)는 상기 제2 센서(1214)로부터 센싱된 데이터에 기초하여 스마트 신발의 인솔(insole)의 이동 방향(A)을 계산(calculate)한다.The second processing unit 1224 receives the sensed data from the
상기에서, 제1 적분기의 출력 데이터는 그 자체로 이동 속도 데이터(V)일 수 있고, 상기 제2 처리부(1224)에서 처리된 데이터는 그 자체로 스마트 신발 착용자의 이동 방향 데이터(A)일 수도 있다. In this case, the output data of the first integrator may be the moving speed data V itself, and the data processed by the second processing unit 1224 may itself be the moving direction data A of the smart shoe wearer have.
상기에서, 상기 제1 적분기의 출력 데이터에서 이동 속도 데이터(v1)를 제외한 데이터 즉, 이동 거리 데이터(p0)는 다시 제2 적분기로 입력되어 누적된다. 상기 이동 속도 데이터(v1), 상기 제2 적분기의 출력 데이터 즉, 이동 거리 데이터(p1) 그리고 상기 제2 처리부(1224)의 이동 방향 데이터(a1)는 필터부(1250)로 입력된다. 상기 필터부(1250)는 예를 들어, 전술한 PDR 알고리즘에서 주로 사용하는 칼만 필터를 이용하여 입력되는 이동 속도 데이터(v1), 이동 거리 데이터(p1), 및 이동 방향 데이터(a1)를 필터링한다. 상기 입력된 이동 속도 데이터(v1), 이동 거리 데이터(p1), 및 이동 방향 데이터(a1)는, 상기 필터부(1250)에서 필터링되어 이동 속도 데이터(v2), 이동 거리 데이터(p2), 및 이동 방향 데이터(a2)가 출력된다. 이렇게 출력된 이동 속도 데이터(v2), 이동 거리 데이터(p2), 및 이동 방향 데이터(a2)는 믹서부(1260)로 출력된다.In the above, the data excluding the moving speed data v1, i.e., the moving distance data p0 in the output data of the first integrator are inputted again to the second integrator and accumulated. The moving speed data v1, the output data of the second integrator, the moving distance data p1 and the moving direction data a1 of the second processing unit 1224 are input to the
믹서부(1260)는 이동 거리에 관한 제1 믹서, 이동 속도에 관한 제2 믹서 그리고 이동 방향에 관한 제3 믹서를 포함한다.The
제1 믹서는 상기 제2 적분기의 출력인 이동 거리 데이터(p1)와 상기 필터부(1250)의 출력인 이동 거리 데이터(p2)를 믹싱하여 최종 이동 거리 데이터(P)를 산출한다.The first mixer mixes the movement distance data p1, which is the output of the second integrator, and the movement distance data p2, which is the output of the
제2 믹서는 상기 제1 적분기로부터 추출된 이동 속도 데이터(v1)과 상기 필터부(1250)의 출력인 이동 속도 데이터(v2)를 믹싱하여 최종 이동 속도 데이터(V)를 산출한다.The second mixer mixes the moving speed data v1 extracted from the first integrator and the moving speed data v2 output from the
제3 믹서는 상기 제2 처리부(1224)의 출력인 이동 방향 데이터(a1)과 상기 필터부(1250)의 출력인 이동 방향 데이터(a2)를 믹싱하여 최종 이동 방향 데이터(A)를 산출한다.The third mixer mixes the movement direction data a1, which is the output of the second processing unit 1224, and the movement direction data a2, which is the output of the
상술한 도 12의 처리부(1220)와 필터부(1250)를 이용하여 추적 데이터 처리부(1200)에서 스마트 신발에 마운트된 센서 모듈의 센싱 데이터에 기초하여 상기 스마트 신발 착용자에 대한 추적 데이터를 처리하면, 도 13과 같은 그래프를 얻을 수 있다. If the tracking
다만, 도 13을 참조하면, 제1 센서(1212)와 제2 센서(1214)에서 센싱된 데이터에 기초하여 처리한 경우에는 도시된 바와 같이, 노이즈 영역(1300)이 존재하여 스마트 신발 착용자의 매 걸음을 정확하게 검출하지 못할 수도 있다. 왜냐하면, 상기 노이즈의 영향에 따라 제로 벨로시티(zero velocity)를 정확하게 측정하지 못하여 이전 걸음과 다음 걸음을 구분하는 것이 모호하여 한 걸음을 검출하지 못할 수도 있기 때문이다. 이는 예컨대, 스마트 신발 착용자가 단지 걷거나 정적인 상태에서는 큰 문제가 되지 않을 수도 있으나, 이동 속도가 올라가거나 보폭이 좁은 등의 경우에는 전체 데이터에 영향을 주어 오류를 줄 수 있다. 또한, 상기 노이즈는 매 걸음에서 발생 가능하여, 자칫 전체 데이터에 큰 오류를 불러 일으킬 수도 있다. 따라서, 상기 노이즈 영역을 최소화하거나 제거하는 것이 더욱 정확한 추적 데이터 산출에 이바지할 수 있게 된다.13, in the case of processing based on the data sensed by the
상술한 노이즈에 따른 오류를 최소화 또는 제거하기 위해, 본 발명에서는 전술한 압력 센서의 센싱 데이터를 더 참조한다.In order to minimize or eliminate errors due to the noise described above, the present invention further refers to the sensing data of the pressure sensor described above.
도 12를 참조하면, 추적 데이터 처리부(1200)는 검출부(1230)와 제4 믹서(1240)를 더 포함한다.Referring to FIG. 12, the tracking
검출부(1230)는 제3 센서(1216)로부터 센싱된 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 처리하여 제4 믹서(1240)로 출력한다. 여기서, 상기 제3 센서(1216)는 전술한 본 발명에 따른 압력 센서일 수 있다. 따라서, 여기서, 압력 센서에 대한 상세한 설명은 전술한 내용을 원용하고 생략한다. 압력 센서에서 센싱되는 데이터는 예컨대, 스마트 신발 착용자의 매걸음마다 생성될 수 있다. 이는 예를 들어, 도 14에서 하단에 생성되는 그래프(1410)일 수 있다.The
검출부(1230)는 제3 센서(1216)에서 센싱되어 입력되는 데이터로부터 제로 벨로시티를 검출한다. 이는 상기 제3 센서(1216)가 착용자의 매걸음에 따른 압력 스위치로 동작함에 따라 센싱되는 도 14와 같은 그래프 데이터로부터 쉽게 검출할 수 있다.The
검출부(1230)에서 검출된 제로 벨로시터 데이터(z1)은 제4 믹서(1240)에서 상기 제1 적분기로부터 추출된 이동 속도 데이터(v1)과 믹싱되고, 이렇게 믹싱된 데이터는 전술한 필터부(1250)의 입력(v1)과는 다른 입력(v1’)가 된다. 이후 전술한 바와 같이, 필터부(1250)에서 필터링 후에 이동 거리(P), 이동 속도(V), 및 이동 방향(A) 데이터가 산출된다.The zero velocity data z1 detected by the
이를 도 13과 14를 참조하여 설명하면, 도 13에서는 전술한 바와 같이 노이즈 영역(1310)이 존재한다. 다만, 도 14를 참조하면, 상기 검출부(1230)와 제4 믹서(1240)를 거쳐 필터링된 데이터는 도 13과 같은 노이즈를 상쇄하여 제로 벨로시티가 최소화되도록 함으로써, 매 걸음을 명확하게 인식하고 처리할 수 있도록 한다. 따라서, 전술한 도 13에 의할 경우 발생 가능한 특정 걸음 등에 대해 놓칠 수 있는 부분을 보상하게 되어, 정확한 데이터 산출이 가능하다. Referring to FIGS. 13 and 14, there is a
따라서, 도 14에 따르면, 스마트 신발 착용자의 움직임 데이터 즉, x, y, z 축의 움직임에 대하여 제로 벨로시티가 최소화되어 매걸음을 정확하게 산출할 수 있으므로, 이에 기초하여 PDR 기법 등을 포함한 본 발명에 따르면 발각도 데이터 내지 발 각도 보정 데이터를 손쉽고 정확하게 산출할 수 있게 되어, 도 15에 도시된 바와 같이, 착용자의 이동 궤적, 이동 속도, 이동 방향, 보폭, 보고 등을 정확하게 쉽게 산출할 수 있게 된다. 이는 PDR 센서 또는 관성 센서만으로는 한걸음 한걸음의 제로 벨로시티를 정확하게 획득하지 못해 누적되는 오차로 인하여 보정이 필요한 경우에 비하여 훨씬 시스템의 효율성을 높일 수 있으며 전력 소모도 절감할 수 있다. 또한, PDR 센서 데이터만을 이용하는 경우에는 wi-fi나 블루투스 등에 기초하여 무선 위치 측위 보정이 필요하나, 압력 센서 데이터까지 이용하면 이러한 무선 위치 측위 기법을 사용하지 않고도 더욱 정확한 데이터 센싱이 가능하다.Therefore, according to FIG. 14, since the zero velocity is minimized with respect to the motion data of the smart shoe wearer, that is, the motion in the x, y, and z axes, each step can be accurately calculated. Therefore, It is possible to easily and precisely calculate the detection angle data and the foot angle correction data, so that the movement locus, the moving speed, the moving direction, the stride, the report, etc. of the wearer can be calculated easily and accurately as shown in FIG. This is because the PDR sensor or the inertial sensor can not accurately acquire the zero velocity of one step, thereby increasing system efficiency and power consumption compared to the case where correction is required due to accumulated errors. In addition, when only PDR sensor data is used, wireless positional position correction is required based on wi-fi or Bluetooth, but using the pressure sensor data allows more accurate data sensing without using such a wireless positioning method.
또한, 보폭이나 보고와 관련하여, 종래에는 산행이나 건물 계단 등을 이용하는 경우에는 고도를 기압 센서 등을 활용하였으나, 이 경우 주변 기압이 날씨 변화, 바람 등에 따라 갑자기 변동되거나 계단을 이용하는 경우 창문이나 문이 열리고 닫힌 등 다른 요인에 의하여 기압 변화가 심하고 정확한 데이터 센싱이 불가능하였으며, 센싱된 데이터의 신뢰도도 낮은 문제가 있었다. 이에 반해, 본원발명에서는 간단한 압력 센서(압력 스위치)의 센싱 데이터에 기초하여 제로 벨로시티를 최소화함으로써 기압 센서나 기타 구성이 없이도 손쉽고 정확한 데이터 산출이 가능하다.In addition, in relation to stride or reporting, conventionally, when a mountain or building stairs are used, the altitude is used as an air pressure sensor. However, in this case, when the ambient pressure suddenly changes due to weather, wind or the like, The pressure change was severe due to other factors such as open and closed, accurate data sensing was impossible, and the reliability of the sensed data was low. On the other hand, in the present invention, zero velocity is minimized based on sensing data of a simple pressure sensor (pressure switch), so that it is possible to easily and accurately calculate data without a pressure sensor or other configuration.
이러한 본 발명에 따른 추적 데이터 처리 알고리즘은, 착용자의 운동 정보 추적 및 관리 서비스에 이용되어 착용자의 칼로리 소비량, 체중 변화 등을 측정할 수 있고, 바이크 라이딩, 걷기, 뛰기 등도 자동으로 인식하여 그에 따른 네비게이션 내지 스케줄링 서비스도 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 추적 데이터 처리 알고리즘에 따르면, 착용자(군인 등)의 걷기 자세 추적 및 관리 서비스, 마트, 도서관, 공공기관 등의 인도어 네비게이션 서비스(indoor navigation service), 야외 자전거, 걷기 네비게이션 정확도 보정 서비스, 걷는 구역의 추적 히스토리 관리, 보폭, 보고 등을 이용한 운동량 측정 및 관리 서비스, GPS나 Wi-fi 사용 불가 지역에서의 착용자 추적 관리 서비스 등 다양한 서비스가 가능해 진다.The tracking data processing algorithm according to the present invention is used in a tracking and management service of a wearer's exercise information to measure the calorie consumption amount and weight change of the wearer and automatically recognize bike riding, walking, running and the like, Scheduling services are also possible. In addition, according to the tracking data processing algorithm of the present invention, it is possible to provide a tracking and management service for walking attitude of a wearer (such as a soldier), an indoor navigation service of a mart, a library, a public institution, an outdoor bicycle, Service, tracking and tracking of walking area, exercise measurement and management service using stride and report, and wearer tracking service in GPS or Wi-fi unavailable area.
도 16은 전술한 본 발명에 따른 서비스 시나리오의 일 예에 대한 UX 도면이다.16 is a UX diagram of an exemplary service scenario according to the present invention.
도 16a는 10m의 이동 거리를 평균 속도로 걷는 경우이고, 도 16b는 상기 도 16a의 경우에 추적 데이터 처리부를 통해 획득되는 데이터의 UX이다. 도 16a에서 이동 거리 10m에 대하여 추적 데이터 처리부를 통해 획득된 데이터는 도 16b를 참조하면, 10.072m임을 알 수 있다.FIG. 16A shows a case where the moving distance of 10 m is walked at an average speed, and FIG. 16B shows UX of the data obtained through the tracking data processing unit in the case of FIG. 16A. Referring to FIG. 16B, the data obtained through the tracking data processing unit with respect to the moving distance of 10m in FIG. 16A is 10.072m.
도 16c는 10m의 이동 거리를 경보와 같이 빠른 속도로 걷는 경우이고, 도 16d는 상기 도 16c의 경우에 추적 데이터 처리부를 통해 획득되는 데이터의 UX이다. 도 16c에서 이동 거리 10m에 대하여 추적 데이터 처리부를 통해 획득된 데이터는 도 16d를 참조하면, 10.066m임을 알 수 있다.FIG. 16C shows a case in which the moving distance of 10 m is walked at a high speed like an alarm, and FIG. 16D is UX of the data obtained through the tracking data processing unit in the case of FIG. 16C. Referring to FIG. 16D, the data obtained through the tracking data processing unit with respect to the moving distance of 10 m in FIG. 16C is 10.066 m.
더불어, 도 16e는 일정 시간동안 추적 데이터 처리부를 통해 누적하여 획득된 보폭, 속도, 총거리 데이터에 대한 UX이다.In addition, FIG. 16E is UX for the stride, speed, and total distance data accumulated through the tracking data processing unit for a predetermined time.
도 17은 본 발명에 따른 스마트 신발 시스템에서 데이터 처리 방법을 도시한 순서도이다.17 is a flowchart showing a data processing method in a smart shoe system according to the present invention.
본 발명에 따르면, 스마트 신발 시스템의 추적 데이터 처리부는, 하나 또는 그 이상의 제1 센서들로부터 센싱 데이터를 수신하고(S1702), 제2 센서의 동작에 기초하여 센싱된 데이터를 수신하여 제로 벨로시티 데이터를 검출한다(S1704). 여기서, 제1 센서들은 예컨대, 전술한 도 12의 제1 센서(가속도 센서), 제2 센서(자이로 센서)를 포함한다. 또한, 여기서, 상기 제2 센서는 전술한 도 12의 제3 센서(압력 센서)를 포함한다.According to the present invention, the tracking data processing unit of the smart shoe system receives sensing data from one or more first sensors (S1702), receives the sensed data based on the operation of the second sensor, (S1704). Here, the first sensors include, for example, the first sensor (acceleration sensor) and the second sensor (gyro sensor) of FIG. 12 described above. Here, the second sensor includes the third sensor (pressure sensor) of Fig. 12 described above.
추적 데이터 처리부는, 상기 검출된 제로 벨로시티 데이터에 기초하여 상기 제1 센서들로부터 수신된 센싱 데이터의 스텝 노이즈(step noise)를 제거한다(S1706). 상기 스텝 노이즈라 함은 도 13에 도시된 노이즈(1310)를 의미하고, 상기 스텝 노이즈가 제거한다고 함은 도 14와 같이 처리함을 나타낸다.The tracking data processing unit removes step noise of the sensing data received from the first sensors based on the detected zero velocity data (S1706). The step noise refers to the
추적 데이터 처리부는, 상기 스텝 노이즈가 제거된 센싱 데이터를 필터링한다(S1708).The tracking data processing unit filters the sensing data from which the step noise has been removed (S1708).
추적 데이터 처리부는, 상기 필터링된 센싱 데이터와 미리 정의된 임계치에 기초하여 상기 스마트 신발의 움직임 데이터를 획득한다(S1710). 여기서, 미리 정의된 임계치라 함은 필터부에서의 필터링에 따른 데이터 규준화에 따른 값을 나타낼 수 있다. 이와 같이, 데이터를 규준화하면 데이터 관리 등에 도움이 될 수 있다.The tracking data processing unit obtains the motion data of the smart shoe based on the filtered sensing data and a predefined threshold (S1710). Here, the predefined threshold value may indicate a value according to data normalization according to the filtering in the filter unit. In this way, data normalization can be helpful for data management and so on.
이상 상술한 본 발명의 다양한 실시 예들, 각각 또는 그 조합에 따르면, PDR 알고리즘에 압력 센서의 센싱 데이터에 기초한 스마트 신발 추적 알고리즘에 기초하여 스마트 신발 착용자의 움직임(예를 들어, 매걸음)을 놓치지 않고 정확하게 센싱할 수 있고, 상기 스마트 신발 추적 알고리즘을 통해 스마트 신발 착용자의 매 걸음뿐만 아니라 걸음 궤적, 걸음 방향, 보폭(stride), 보고(height) 등을 손쉽고 정확하게 계산하고 이용할 수 있으며, 상기 스마트 신발 추적 알고리즘을 위한 회로 또는 모듈이 포함된 스마트 신발 시스템의 전력 소모를 최소화하고 효율을 극대화할 수 있다According to various embodiments of the invention described above, each, or any combination thereof, the PDR algorithm can be implemented without missing a smart shoe wearer's movements (e.g., every step) based on a smart shoe tracking algorithm based on the sensed data of the pressure sensor The smart shoe tracking algorithm can easily and precisely calculate and use the walking trajectory, the walking direction, the stride, and the height as well as the step of the smart shoe wearer through the smart shoe tracking algorithm. Minimize power consumption and maximize efficiency of smart shoe systems with circuits or modules for algorithms
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The foregoing detailed description should not be construed in all aspects as limiting and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.
100: 스마트 신발
110: 밑창 프레임
111: 인솔
112: 미드솔
113: 아웃솔
120: 안착부
200: 압력 스위치 모듈
210: 압력 스위치
220: 고정 부재
221: 상단부
222: 고정부
223: 변위부
224: 슬릿
230: 전도성 부재
250: 메인 기판
251: 제1 회로부
2511: 접촉 단자
252: MCU
260: 스위치 하우징
261: 상부 케이스
262: 하부 케이스
270: 연결 선
900: 추적 데이터 처리부
912,914,916: 센서들
922: 제1 처리부
924: 제2 처리부
930: 검출부
950: 필터부100: smart shoes 110: outsole frame
111: Insole 112: Midsole
113: outsole 120: seat part
200: pressure switch module 210: pressure switch
220: fixing member 221:
222: Fixing portion 223: Displacement portion
224: Slit 230: Conductive member
250: main board 251: first circuit part
2511: contact terminal 252: MCU
260: switch housing 261: upper case
262: lower case 270: connecting line
900: trace data processing unit 912, 914, 916:
922: first processing section 924: second processing section
930: Detector 950:
Claims (20)
데이터를 센싱하는 제1 센서들;
제2 센서; 및
상기 제2 센서의 동작에 기초하여 생성된 데이터로부터 제로 벨로시티 데이터를 검출하고, 상기 검출된 제로 벨로시티 데이터에 기초하여 상기 제1 센서들로부터 수신된 센싱 데이터의 스텝 노이즈를 제거하고, 상기 스텝 노이즈가 제거된 센싱 데이터를 필터링하여, 상기 필터링된 센싱 데이터와 미리 정의된 임계치에 기초하여 상기 스마트 신발의 움직임 데이터를 획득하는 추적 데이터 처리부
를 포함하는 스마트 신발.In smart shoes,
First sensors for sensing data;
A second sensor; And
Detecting zero velocity data from data generated based on the operation of the second sensor, removing step noise of the sensing data received from the first sensors based on the detected zero velocity data, A tracking data processor for filtering the noise-removed sensed data and obtaining motion data of the smart shoe based on the filtered sensing data and a predefined threshold,
Including smart shoes.
상기 제1 센서들은,
가속도 센서와 자이로 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 신발.The method according to claim 1,
The first sensors,
Characterized in that it comprises an acceleration sensor and a gyro sensor.
상기 제2 센서는,
상기 스마트 신발 착용자의 스텝에 따라 스위칭되는 압력 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 신발.3. The method of claim 2,
Wherein the second sensor comprises:
And a pressure sensor which is switched according to a step of the smart shoe wearer.
상기 스마트 신발의 움직임 데이터는,
이동 거리, 이동 속도 및 이동 방향에 대한 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 신발.The method of claim 3,
Wherein the motion data of the smart shoe comprises:
Wherein the data includes data on a moving distance, a moving speed, and a moving direction.
상기 추적 데이터 처리부는,
상기 제2 센서에서 센싱된 데이터로부터 검출된 제로 벨로시티 데이터를 이용하여, 상기 스마트 신발의 움직임 데이터 중 이동 속도 데이터를 보정하여 스텝 노이즈를 제거하는 것을 특징으로 하는 스마트 신발.5. The method of claim 4,
Wherein the tracking data processing unit comprises:
And the step noise is removed by correcting the moving speed data among the motion data of the smart shoe using the zero velocity data detected from the data sensed by the second sensor.
상기 필터링은,
칼만 필터링 기법을 이용하는 것을 특징으로 하는 스마트 신발.6. The method of claim 5,
The filtering may include:
A smart shoe characterized by using a Kalman filtering technique.
상기 이동 방향 데이터는 상기 자이로 센서의 센싱 데이터로부터 인솔 이동 방향을 계산하여 획득된 제1 이동 방향 데이터와 상기 필터링된 제2 이동 방향 데이터에 임계치를 적용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 스마트 신발.5. The method of claim 4,
Wherein the movement direction data is determined by applying a threshold to the first movement direction data obtained by calculating the insole movement direction from the sensing data of the gyro sensor and the filtered second movement direction data.
상기 추적 데이터 처리부는,
PDR 데이터 처리 기법을 이용하는 것을 특징으로 하는 스마트 신발.The method according to claim 1,
Wherein the tracking data processing unit comprises:
PDR data processing technique.
상기 스마트 신발의 움직임 데이터는,
상기 스마트 신발 착용자의 보폭 데이터와 보고 데이터를 더 포함하되, 상기 보폭 데이터와 보고 데이터는 상기 이동 속도 데이터, 이동 거리 데이터 및 이동 방향 데이터에 기초하여 획득되는 것을 특징으로 하는 스마트 신발.5. The method of claim 4,
Wherein the motion data of the smart shoe comprises:
Further comprising pedometer data and report data of the smart shoe wearer, wherein the pedometer data and report data are obtained based on the moving speed data, the moving distance data, and the moving direction data.
가속도 데이터를 센싱하는 가속도 센서, 자이로 데이터를 센싱하는 자이로 센서 및 스마트 신발 착용자의 스텝에 따라 스위칭되는 압력 센서를 포함한 스마트 신발과,
상기 스마트 신발의 각 센서로부터 수신되는 센싱 데이터에 기초하여 상기 스마트 신발착용자의 움직임 데이터를 처리하는 추적 데이터 처리부를 포함한 이동 단말기를 포함하되,
상기 추적 데이터 처리부는,
상기 압력 센서에서 센싱된 데이터로부터 제로 벨로시티 데이터를 검출하고, 상기 검출된 제로 벨로시티 데이터에 기초하여 상기 센싱된 가속도 데이터와 자이로 데이터에 기초하여 생성된 제1 이동 속도 데이터의 스텝 노이즈를 제거하고, 상기 스텝 노이즈가 제거된 제1 이동 속도 데이터에 기초하여 상기 스마트 신발의 움직임 데이터를 획득하는 스마트 신발 시스템.In a smart shoe system,
An acceleration sensor for sensing acceleration data, a gyro sensor for sensing gyro data, and a smart shoe including a pressure sensor switched according to the step of the smart shoe wearer,
And a tracking data processor for processing motion data of the smart shoe wearer based on sensing data received from each sensor of the smart shoe,
Wherein the tracking data processing unit comprises:
Detects zero velocity data from the data sensed by the pressure sensor, removes the step noise of the first moving velocity data generated based on the sensed acceleration data and the gyro data based on the detected zero velocity data And acquires motion data of the smart shoe based on the first moving speed data from which the step noise has been removed.
제1 센서들로부터 센싱 데이터를 수신하는 단계;
제2 센서의 동작에 기초하여 제로 벨로시티 데이터를 검출하는 단계;
상기 검출된 제로 벨로시티 데이터에 기초하여 상기 제1 센서들로부터 수신된 센싱 데이터의 스텝 노이즈를 제거하는 단계;
상기 스텝 노이즈가 제거된 센싱 데이터를 필터링하는 단계; 및
상기 필터링된 센싱 데이터와 미리 정의된 임계치에 기초하여 상기 스마트 신발의 움직임 데이터를 획득하는 단계를 포함하여 이루어지는 스마트 신발에서 데이터 처리 방법.A method for processing data in a smart shoe,
Receiving sensing data from the first sensors;
Detecting zero velocity data based on an operation of a second sensor;
Removing step noise of the sensing data received from the first sensors based on the detected zero velocity data;
Filtering the sensed data from which the step noise has been removed; And
And acquiring motion data of the smart shoe based on the filtered sensed data and a predefined threshold.
상기 제1 센서들은,
가속도 센서와 자이로 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 신발에서 데이터 처리 방법.12. The method of claim 11,
The first sensors,
An acceleration sensor and a gyro sensor.
상기 제2 센서는,
상기 스마트 신발 착용자의 스텝에 따라 스위칭되는 압력 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 신발에서 데이터 처리 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the second sensor comprises:
And a pressure sensor which is switched according to a step of the smart shoe wearer.
상기 스마트 신발의 움직임 데이터는,
이동 거리, 이동 속도 및 이동 방향에 대한 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 신발에서 데이터 처리 방법.14. The method of claim 13,
Wherein the motion data of the smart shoe comprises:
Wherein the data includes data on a moving distance, a moving speed, and a moving direction.
상기 스마트 신발의 움직임 데이터 중 이동 속도 데이터를 상기 제2 센서에서 센싱된 데이터로부터 검출된 제로 벨로시티 데이터를 이용하여 보정하여 스텝 노이즈를 제거하는 것을 특징으로 하는 스마트 신발에서 데이터 처리 방법.15. The method of claim 14,
Wherein moving speed data of the smart shoe motion data is corrected using zero velocity data detected from data sensed by the second sensor to remove step noise.
상기 필터링은,
칼만 필터링 기법을 이용하는 것을 특징으로 하는 스마트 신발에서 데이터 처리 방법.16. The method of claim 15,
The filtering may include:
Wherein the Kalman filtering method is used.
상기 이동 방향 데이터는 상기 자이로 센서의 센싱 데이터로부터 인솔 이동 방향을 계산하여 획득된 제1 이동 방향 데이터와 상기 필터링된 제2 이동 방향 데이터에 임계치를 적용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 스마트 신발에서 데이터 처리 방법.15. The method of claim 14,
Wherein the movement direction data is determined by applying a threshold value to the first movement direction data obtained by calculating the insole movement direction from the sensing data of the gyro sensor and the filtered second movement direction data. Way.
상기 제1 센서들로부터 수신된 센싱 데이터로부터 그래비티를 감산하여 적분하고, 인솔 이동 방향을 계산하는 것을 특징으로 하는 스마트 신발에서 데이터 처리 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the gravity is subtracted from the sensing data received from the first sensors and integrated, and the insole moving direction is calculated.
상기 계산된 이동 방향 데이터와 그래비티 감산하여 적분된 데이터로부터 이동 속도 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 스마트 신발에서 데이터 처리 방법.19. The method of claim 18,
Wherein the moving speed data is extracted from the calculated moving direction data and the gravity-subtracted integrated data.
상기 스마트 신발의 움직임 데이터는,
상기 스마트 신발 착용자의 보폭 데이터와 보고 데이터를 더 포함하되, 상기 보폭 데이터와 보고 데이터는 상기 이동 속도 데이터, 이동 거리 데이터 및 이동 방향 데이터에 기초하여 획득되는 것을 특징으로 하는 스마트 신발에서 데이터 처리 방법.15. The method of claim 14,
Wherein the motion data of the smart shoe comprises:
Further comprising stride data and report data of the smart shoe wearer, wherein the stride data and report data are obtained based on the moving speed data, the moving distance data, and the moving direction data.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160010690A KR20170090160A (en) | 2016-01-28 | 2016-01-28 | Smart shoes and method of processing data the same |
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102353330B1 (en) | 2020-11-18 | 2022-01-19 | 주식회사 그린에스시스템즈 | Harmful gas detection system using safety shoes equipped with harmful gas detection sensor |
| KR102671304B1 (en) * | 2022-11-28 | 2024-05-31 | (주)펀월드 | Walking trajectory tracking guide device |
-
2016
- 2016-01-28 KR KR1020160010690A patent/KR20170090160A/en not_active Withdrawn
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