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KR101522466B1 - Apparatus for detecting the pedestrian foot zero velocity and Method thereof, and Inertial navigation system of pedestrian using same - Google Patents

Apparatus for detecting the pedestrian foot zero velocity and Method thereof, and Inertial navigation system of pedestrian using same Download PDF

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KR101522466B1
KR101522466B1 KR1020130129694A KR20130129694A KR101522466B1 KR 101522466 B1 KR101522466 B1 KR 101522466B1 KR 1020130129694 A KR1020130129694 A KR 1020130129694A KR 20130129694 A KR20130129694 A KR 20130129694A KR 101522466 B1 KR101522466 B1 KR 101522466B1
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pedestrian
acceleration
velocity
walking
zero
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이효영
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코디스페이스 주식회사
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Abstract

개시된 본 발명에 따른 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치 및 방법은, 보행자의 신발에 설치되는 3축 자이로센서(112) 및 3축 가속도센서(113)를 구비하는 센서부(110)와, 센서부(110)에서 출력된 가속도 및 각속도 값을 동시에 적용한 운동지수를 이용하여 걷는 것인지 뛰는 것인지 여부를 판단하고, 걷는 경우와 뛰는 경우일 때를 구분하여 각각의 발의 영속도 순간을 검지하는 영속도 순간 검지부(120)를 포함한다. 본 발명에 의하면 가속도와 각속도를 동시에 고려한 운동지수를 이용하여 영속도 순간을 검지하기 때문에, 기존에 영속도 구간을 감지함으로 인해 발생한 미세한 움직임에 의한 위치추정 오차를 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명에 의하면 걸을 때와 뛸 때 각각을 구분하여 영속도 순간을 검지하므로, 기존에 뛸 때의 영속도를 검지하지 못하는 문제점을 해결하고, 걸을 때와 뛸 때의 모두 위치추정 오차를 줄이는 효과가 있다. The apparatus and method for detecting the zero velocity state of a pedestrian's foot according to the present invention includes a sensor unit 110 having a three-axis gyro sensor 112 and a three-axis acceleration sensor 113 installed in a shoe of a pedestrian, 110) for determining whether or not to walk or not by using the motion index simultaneously applied to the acceleration and angular velocity values output from the acceleration sensor 110, 120). According to the present invention, since the zero-speed instant is detected by using the motion index that simultaneously considers the acceleration and the angular velocity, there is an effect of drastically reducing the position estimation error due to the minute motion caused by sensing the zero speed zone. According to the present invention, since the instantaneous velocity is detected by distinguishing each of the walking and the running, the present invention solves the problem of not detecting the zero velocity at the time of running and reduces the estimation error in both walking and running .

Description

보행자 발의 영속도 상태 검지 장치 및 그 방법, 및 이를 이용한 보행자 관성항법시스템{Apparatus for detecting the pedestrian foot zero velocity and Method thereof, and Inertial navigation system of pedestrian using same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pedestrian inertial state detection apparatus and method, and a pedestrian inertial navigation system using the same,

본 발명은 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치 및 그 방법, 이를 이용한 보행자 관성항법시스템에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 관성항법시스템에서 보행자의 위치오차를 보정하기 위한 영속도보정시 위치 추적 성능을 향상하기 위한 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치 및 그 방법, 및 이를 이용한 보행자 관성항법시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting the velocity of a pedestrian's foot, and a pedestrian inertial navigation system using the same. More particularly, the present invention relates to an apparatus and method for detecting a position of a pedestrian And a pedestrian inertial navigation system using the device.

관성항법시스템(INS:Inertial Navigation System)은 3축 자이로센서와 3축 가속도센서를 이용하여 3차원 공간에서 움직이는 물체의 위치와 자세를 측정하는 것으로써, 자세는 자이로센서가 측정한 각속도를 적분하여 구하고, 위치는 측정된 가속도에서 자세에 의한 가속도 성분을 보상하여 시간에 대해 이중 적분을 계산하여 구하게 된다. 그런데 이러한 관성항법시스템은 각속도와 가속도를 측정하는 센서의 출력에 노이즈, 편향오차 등과 같은 오차 성분이 포함되어 적분과정을 거치면서 오차 성분이 커지게 되는데, 특히 위치는 가속도센서의 측정 오차에 대해 시간의 제곱에 비례하고, 자이로센서의 측정 오차에 대해 시간의 세제곱에 비례하는 오차를 갖게 되므로, 시간이 지나감에 따라 오차가 급격하게 증가하게 된다. The Inertial Navigation System (INS) measures the position and attitude of a moving object in a three-dimensional space using a three-axis gyro sensor and a three-axis acceleration sensor. The attitude is obtained by integrating the angular velocity measured by the gyro sensor And the position is obtained by calculating the double integral with respect to time by compensating the acceleration component by the attitude at the measured acceleration. In this inertial navigation system, the error component such as noise, deflection error, etc. is included in the output of the sensor for measuring the angular velocity and acceleration, and the error component becomes larger as a result of integration process. Particularly, And the error is proportional to the cube of time with respect to the measurement error of the gyro sensor, so that the error increases rapidly as the time passes.

따라서 각종 오차보정 방법을 통하여 위치의 오차를 보정하게 되는데, 그 중 영속도보정(ZUPT:Zero velocity UPdaTe)이 널리 이용된다. 영속도보정은 센서를 발에 부착하고, 발의 정지 순간에 발의 영속도(Zero Velocity)을 기준 측정값으로 하여 위치오차를 추정 보정하는 방법이다. 즉 보행중 인간의 발이 지면에서 정지하는 순간에 발의 속도는 영(zero)임으로, 이때의 관성항법장치에서 계산된 속도와 영속도를 비교하여 속도 오차와 위치 오차를 추정하여 위치 오차를 보정함으로써 오차의 발산을 억제하는 방법이다. 도 1은 영속도보정의 개념을 나타낸 도면으로써, 도시된 바와 같이 정지해 있다는 사실을 일정 방법으로 알아내어 정지해 있는 순간의 속도를 영(zero)으로 재설정하게 된다.Therefore, the position error is corrected through various error correction methods, among which Zero velocity correction (ZUPT) is widely used. The zero velocity correction is a method of estimating and correcting the position error by attaching the sensor to the foot and using the zero velocity of the foot as the reference measurement value at the moment of stopping the foot. In other words, since the foot speed is zero at the moment when the human foot stops at the ground during the walking, the speed error and the position error are compared by comparing the speed calculated with the inertial navigation system at this time and the position error, To prevent divergence. FIG. 1 is a diagram showing the concept of zero speed correction. As shown in FIG. 1, a fact that the vehicle is stationary is detected by a certain method, and the instantaneous speed at which the vehicle stops is reset to zero.

이와 같이 영속도보정은 발 또는 신발에 부착된 센서에서 측정된 각속도와 가속도를 이용하여 발의 정지 순간, 즉 발의 영속도(Zero Velocity)를 판단하게 된다. In this way, the zero velocity correction is made based on the angular velocity and the acceleration measured by the sensor attached to the foot or shoe, thereby determining the stopping moment of the foot, that is, the zero velocity of the foot.

도 2는 기존의 영속도보정을 위한 영속도 판단방법을 도시한 것으로써, X축 시간 대비 Y축에 각속도와 가속도의 크기를 표시한 것이다. 도시된 바와 같이 발 또는 신발이 지면에 붙어 있는 구간을 영속도구간으로 설정하여, 그 구간 동안에 발의 속도는 영(zero)로 판단하여 영속도보정을 하게 된다.FIG. 2 shows a conventional method of determining a zero velocity for zero velocity correction, which shows the magnitude of angular velocity and acceleration on the Y axis versus X axis time. As shown in the figure, a section where the foot or shoe is attached to the ground is set as a zero speed section, and the speed of the foot is determined as zero during the section to perform zero speed correction.

일반적으로 다음과 같이 각속도의 크기(

Figure 112013098379699-pat00001
)가 설정된 각속도의 임계값(γω)보다 작은 구간을 영속도 구간으로 판단하는 방법과, 측정된 가속도에서 중력 가속도를 뺀 백터값의 크기(
Figure 112013098379699-pat00002
)가 설정된 각속도 임계값(γα)보다 작은 구간을 영속도 구간으로 판단하는 방법을 많이 쓰인다. Generally, the magnitude of angular velocity (
Figure 112013098379699-pat00001
), The magnitude of the threshold value of the angular speed is set (Fig. To determine the persistence period for a small period than γ ω) and, by subtracting the gravitational acceleration from the measured acceleration value vector (
Figure 112013098379699-pat00002
) Is smaller than the set angular velocity threshold value gamma alpha is used as the zero velocity range.

Figure 112013098379699-pat00003
Figure 112013098379699-pat00003

Figure 112013098379699-pat00004
Figure 112013098379699-pat00004

영속도보정은 걸을 때 발 바닥이 지면에 붙어 있을 때는 발이 움직이지 않는다는 가정, 즉 '발바닥 전체가 지면에 있을 때 이때는 발의 속도, 가속도, 각속도가 영(Zero)이다.'는 가정 하에 가속도와 각속도가 영(Zero)일 때 속도도 영(Zero)임을 판단하는 것이다. 그러나 각속도와 가속도를 측정할 때 센서의 노이즈 등 오차 성분이 있어서 발의 정지시 각속도와 가속도는 실제로 영(Zero)이 아니므로, 기존의 영속도보정 방법들은 각속도나 가속도가 어느 일정 범위(센서 오차범위)내 있으면 영속도로 판단할 수밖에 없다. Zero speed correction is based on the assumption that the foot does not move when the foot floor is on the ground when walking, that is, when the entire sole is on the ground, the acceleration, angular velocity, And the velocity is zero when the velocity is zero. However, when the angular velocity and acceleration are measured, the angular velocity and the acceleration are not actually zero at the time of stopping the foot due to the noise component of the sensor. Therefore, the conventional zero velocity correction methods have a certain range of angular velocity and acceleration If there is, I can not but judge the perpetual speed.

그러나, 도 2와 같이 영속도 구간을 발 또는 신발이 지면에 딛는 구간으로 판단한 경우에도 미세한 회전 운동과 직선 운동이 존재하므로, 기존의 영속도 판단 방법들은 실제 영속도가 아닌 시점에서 영속도라 판단하여 속도 오차와 위치 오차를 추정함으로써 결국 위치 추정의 오차를 증가시키는 원인이 된다. 또한 신발 바닥이 연질인 경우 지면에 신발이 닿고 있더라도 신발의 미세한 움직임은 더 크게 존재하므로, 위치 추정오차는 더욱 증가하게 된다. However, as shown in FIG. 2, even when the zero-speed range is judged to be a section where foot or shoe is placed on the ground, since there exist minute rotational motions and linear motions, the existing zero- Estimating the velocity error and the position error causes the error of the position estimation to be increased. In addition, when the shoe bottom is soft, even though the shoe is in contact with the ground, the fine movement of the shoe is larger, so that the position estimation error is further increased.

한편 상기 기존의 영속도 판단 방법들은 보행자가 뛸 때 영속도를 검지하지 못하거나 움직이는 순간을 영속도로 판단하는 경우가 발생하는데, 이는 측정된 발 또는 신발의 각속도와 가속도를 이용하여 지정된 임계값 이하일 경우 발의 영속도를 판단하기 때문이다. 신발 바닥 전체가 지면에 붙어 있어도 신발 바닥이 대부분 연질이기 때문에 각속도와 가속도가 발생하게 된다. 즉 뛰면 이러한 방법으로는 발의 영속도를 판단하지 못하므로 결과적으로 위치추정 오차가 증가하는 원인이 된다. 또한 뛸 때, 영속도를 판단하기 위하여 임계값은 크게 할 경우, 천천히 걸었을 때 영속도로 판단된 구간에서 발의 움직임이 있는 상태를 영속도로 잘못 판단하여 위치추정 오차를 크게 만들게 된다.
On the other hand, the conventional methods for determining the persistence rate include a case where the pedestrian does not detect the zero velocity or judges the moving moment as the perpetual velocity. If the measured velocity is less than the specified threshold value using the measured angular velocity and acceleration of the shoe This is because the speed of the foot is determined. Even though the entire shoe bottom is attached to the ground, angular velocity and acceleration occur because the shoe bottom is mostly soft. In other words, this method can not determine the zero velocity of the foot, resulting in an increase in the position estimation error. In addition, when the threshold is set to a large value in order to determine the zero velocity, the position estimation error is made large by judging the state of motion of the foot in the zone judged to be the perpetual velocity when it is slow walking.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로써, 첫째, 미세한 움직임에 의한 위치추정오차를 줄이기 위하여, 영속도 보정의 시간을 발이 정지하는 구간으로 판단하는 것이 아니라 발이 정지하는 순간으로 판단하고, 둘째, 걸을 때와 뛸 때의 발운동을 구분하고, 걸을 때와 뛸 때의 영속도를 판단하는 기준을 다르게 하여 판단하는 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived in view of the above points. First, in order to reduce a position estimation error due to a minute motion, it is determined that the time of the zero speed correction is not a section in which the foot stops, Second, it is an object of the present invention to provide a device for detecting the state of continuity of a pedestrian's foot and a method thereof, which discriminate pedestrian movements when walking and running, and judge the criteria for determining a zero velocity when walking and running.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치는, 보행자의 신발에 설치되는 3축 자이로센서(112) 및 3축 가속도센서(113)를 구비하는 센서부(110); 및, 상기 센서부(110)에서 출력된 가속도 및 각속도 값을 동시에 적용한 운동지수를 이용하여 걷는 것인지 뛰는 것인지 여부를 판단하고, 걷는 경우와 뛰는 경우일 때를 구분하여 각각의 발의 영속도 순간를 검지하는 영속도 순간 검지부(120)를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for detecting a state of zero speed of a pedestrian's foot, comprising: a sensor unit 110 having a three-axis gyro sensor 112 and a three-axis acceleration sensor 113 installed on a footwear of a pedestrian; And a motion index obtained by simultaneously applying the acceleration and angular velocity values output from the sensor unit 110 to determine whether to walk or not, and to distinguish whether the robot is walking or not, The zero speed includes the instantaneous detection unit 120.

상기 영속도 순간 검지부(120)는, 일정구간에서의 운동지수 최대값이 걸음 임계값보다 작은 경우 걷는 것으로 판단하는 걸음/뜀 판단부(122); 상기 걸음/뜀 판단부(122)에서 보행자가 걷는 것으로 판단될 경우, 어느 시점에서의 각속도의 크기 및 가속도의 크기가 각각의 설정된 임계값보다 모두 작은 경우 영속도 순간으로 판단하는 걸음 영속도 검지부(124); 및, 상기 걸음/뜀 판단부(122)에서 보행자가 뛰는 것으로 판단될 경우, 어느 시점에서의 운동지수가 일정구간에서의 운동지수 최소값에 가장 가까운 값일 때 영속도 순간으로 판단하는 뜀 영속도 검지부(126)를 포함한다.The slowness / instantaneous detection unit 120 includes a step / skip determination unit 122 for determining that the maximum motion value in a certain period is smaller than the step threshold value, When the pedestrian is judged to be walking by the walking / leap judging unit 122, when the magnitude of the angular velocity and the magnitude of the acceleration at a certain point are smaller than the set threshold values, 124); And a jerk determination unit 122 for determining that the walking velocity is a moment when the motion index at a certain point is the closest to the minimum value of the motion index in a certain interval when the walking / 126).

상기 운동지수는 아래의 식으로 정의된다.The motion index is defined by the following equation.

Figure 112013098379699-pat00005
Figure 112013098379699-pat00005

여기서,

Figure 112013098379699-pat00006
는 어느 시점 t에서의 운동지수, Κω와 Κα는 계수,
Figure 112013098379699-pat00007
는 어느 시점 t에서의 각속도 벡터값 크기,
Figure 112013098379699-pat00008
는 어느 시점 t에서의 가속도에서 중력가속도를 뺀 백터값 크기를 나타낸다.here,
Figure 112013098379699-pat00006
Is the kinematic exponent at a time t, κω and κα are the coefficients,
Figure 112013098379699-pat00007
Is the magnitude of the angular velocity vector value at a certain point t,
Figure 112013098379699-pat00008
Represents the magnitude of the vector value obtained by subtracting the gravitational acceleration from the acceleration at a certain point in time t.

상기 걸음/뜀 판단부(122)는, 아래 식을 만족할 때 걷는 것으로 판단하게 된다.The stepping / skipping determining unit 122 determines that walking is performed when the following equation is satisfied.

Figure 112013098379699-pat00009
Figure 112013098379699-pat00009

여기서,

Figure 112013098379699-pat00010
는 일정구간(
Figure 112013098379699-pat00011
)에서의 운동지수의 최대값,
Figure 112013098379699-pat00012
는 걸음 임계값을 나타낸다.here,
Figure 112013098379699-pat00010
(
Figure 112013098379699-pat00011
), The maximum value of the motion index,
Figure 112013098379699-pat00012
Represents a step threshold value.

상기 걸음 영속도 검지부(124)는, 상기 걸음/뜀 판단부(122)에 의해 걷는 것으로 판단된 경우, 아래 식을 만족할 때 영속도 순간으로 검지하게 된다.When it is determined that the walking / leap determining unit 122 is walking by the walking / speed determining unit 124, the walking permanent speed detecting unit 124 detects the zero speed at a moment when the following equation is satisfied.

Figure 112013098379699-pat00013
Figure 112013098379699-pat00013

여기서, γω 는 각속도 임계값, γα 는 가속도 임계값을 나타낸다.Here ,? Is the angular velocity threshold value , and ? Is the acceleration threshold value.

상기 뜀 영속도 검지부(126)는, 상기 걸음/뜀 판단부(122)에 의해 뛰는 것으로 판단된 경우, 아래 식을 만족할 때 영속도 순간으로 검지하게 된다.When the jump / jump determination unit 126 determines that the jump / jump determination unit 122 jumps, the jump / speed detection unit 126 detects the zero speed at a moment when the following equation is satisfied.

Figure 112013098379699-pat00014
Figure 112013098379699-pat00014

여기서,

Figure 112013098379699-pat00015
는 어느 시점 t에서의 운동지수,
Figure 112013098379699-pat00016
는 일정구간(
Figure 112013098379699-pat00017
)에서의 운동지수 최소값, γε는 임계값을 나타낸다.here,
Figure 112013098379699-pat00015
Is the motion index at time t,
Figure 112013098379699-pat00016
(
Figure 112013098379699-pat00017
), And γ ε represents the threshold value.

한편 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치는, a) 보행자 발의 가속도와 각속도를 측정하는 단계; b) 상기 측정된 가속도와 각속도의 값을 동시에 이용한 운동지수를 이용하여 걷는 것인지 뛰는 것인지 여부를 판단하는 단계; 및, c) 걷는 경우와 뛰는 경우일 때를 구분하여 각각의 영속도를 검지하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for detecting a zero velocity of a pedestrian's foot, comprising: a) measuring an acceleration and an angular velocity of a pedestrian's foot; b) determining whether to walk or jump using the measured motion index using the acceleration and angular velocity values at the same time; And c) detecting the respective zero velocities by dividing the time of walking and the time of jumping.

본 발명에 의하면, 가속도와 각속도를 동시에 고려한 운동지수를 이용하여 영속도 순간을 검지하기 때문에, 기존에 영속도 구간을 감지함으로 인해 발생한 미세한 움직임에 의한 위치추정 오차를 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명에 의하면 걸을 때와 뛸 때 각각을 구분하여 영속도 순간을 검지하므로, 기존에 뛸 때의 영속도를 검지하지 못하는 문제점을 해결하고, 걸을 때와 뛸 때의 모두 위치추정 오차를 줄이는 효과가 있다. According to the present invention, since the zero-speed instant is detected by using the motion index that simultaneously considers the acceleration and the angular velocity, there is an effect that the position estimation error due to the minute motion generated by sensing the zero speed section can be drastically reduced . According to the present invention, since the instantaneous velocity is detected by distinguishing each of the walking and the running, the present invention solves the problem of not detecting the zero velocity at the time of running and reduces the estimation error in both walking and running .

도 1은 영속도보정의 개념을 설명하는 도면,
도 2는 종래의 영속도보정을 위한 영속도 판단방법을 설명하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치 및 이를 포함하는 보행자 관성항법시스템의 블록 구성도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치에 의해 걸을 때의 영속도 판단방법을 설명하는 도면,
도 5는 발명의 실시예에 따른 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치에 의해 뛸 때의 영속도 판단방법을 설명하는 도면,
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 보행자 발의 영속도 상태 검지 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치를 적용한 보행자 관성항법시스템에서 실제 보행자의 실내공간(Indoor)에서의 위치추적 테스트 결과를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치를 적용한 보행자 관성항법시스템에서 실제 보행자의 계단을 포함한 건물(Office Building including stairs)에서의 위치추적 테스트 결과를 나타낸 도면,
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치를 적용한 보행자 관성항법시스템에서 실제 보행자의 지하공간(Underground parking lot)에서의 위치추적 테스트 결과를 나타낸 도면이다.
1 is a view for explaining the concept of zero speed correction,
2 is a view for explaining a conventional method of determining a zero speed for zero speed correction,
3 is a block diagram of an apparatus for detecting the state of zero speed of a pedestrian's foot according to an embodiment of the present invention and a pedestrian inertial navigation system including the same,
4 is a view for explaining a method for determining a zero speed when a walking object is walked by a zero speed state detecting device of a pedestrian's foot according to an embodiment of the present invention;
5 is a view for explaining a method of determining a zero speed when running by a device for detecting a zero speed state of a pedestrian's foot according to an embodiment of the present invention,
FIG. 6 is a flowchart for explaining a method of detecting a zero speed state of a pedestrian's foot according to an embodiment of the present invention;
7 is a view illustrating a result of a position tracking test in an indoor space (Indoor) of an actual pedestrian in a pedestrian inertial navigation system using a device for detecting the state of speed of a pedestrian according to an embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a view illustrating a result of a location tracking test in a building including stairs of an actual pedestrian in a pedestrian inertial navigation system using a device for detecting the state of speed of a pedestrian's foot according to an embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a diagram illustrating a result of a location tracking test in an underground parking lot of an actual pedestrian in a pedestrian inertial navigation system using a device for detecting the state of speed of a pedestrian's foot according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치 및 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.These and other objects, features and other advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an apparatus and method for detecting a state of zero speed of a pedestrian's foot according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치(100)는 센서부(110) 및 영속도 순간 검지부(120)를 포함한다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 보행자 관성항법시스템(300)은 상기 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치(100)와, 위치/속도 계산부(310), 위치/속도 오차추정부(320) 및 오차 보정부(330)을 포함한다. Referring to FIG. 3, the apparatus 100 for detecting the zero velocity of the pedestrian's foot according to the embodiment of the present invention includes a sensor unit 110 and a zero velocity instantaneous detection unit 120. In addition, the pedestrian inertial navigation system 300 according to the embodiment of the present invention includes the pedestrian's zero speed state detection apparatus 100, a position / velocity calculation unit 310, a position / velocity error estimation unit 320, (330).

센서부(110)는 보행자의 신발에 설치되어 보행자의 3축의 가속도 및 각속도를 측정하는 것으로써, 3차원 공간에서 보행자의 X축, Y축, Z축의 회전 각속도를 감지하는 3축 자이로센서(112)와, 3차원 관성 공간에서 보행자의 X축, Y축, Z축의 선형가속도를 감지하는 3축 가속도센서(113)를 포함한다.The sensor unit 110 is installed in the shoe of the pedestrian and measures three axes acceleration and angular velocity of the pedestrian so as to measure the angular velocity of the pedestrian in the X, Y and Z axes in the three-dimensional space, Axis acceleration sensor 113 for detecting the linear acceleration of the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis of the pedestrian in the three-dimensional inertial space.

영속도 순간 검지부(120)는 센서부(110)에서 출력된 가속도 및 각속도 값을 동시에 적용한 운동지수를 이용하여 보행자가 걷는 것인지 뛰는 것인지 여부를 판단하고, 걷는 경우와 뛰는 경우일 때를 구분하여 각각의 발의 영속도를 검지하게 된다. 영속도 순간 검지부(120)는 구체적으로, 보행자가 걷는 것인지 뛰는 것인지 여부를 판단하는 걸음/뜀 판단부(122)와, 걸음/뜀 판단부(122)에서 보행자가 걷는 것이라고 판단된 경우 걸을 때의 영속도 순간을 검지하는 걸음 영속도 검지부(124), 및 걸음/뜀 판단부(122)에서 보행자가 뛰는 것이라고 판단된 경우 뛸 때의 영속도 순간을 검지하는 뜀 영속도 검지부(126)를 포함한다. The instantaneous speed detection unit 120 determines whether or not the pedestrian is walking or jumping using the motion index obtained by simultaneously applying the acceleration and the angular velocity value output from the sensor unit 110, The zero velocity of the foot of the user. Specifically, the instantaneous speed detection unit 120 includes a pedometer / leap judging unit 122 for judging whether the pedestrian is walking or not, and a walking / leap judging unit 122 for judging whether the pedestrian is walking or not A yaw rate detection unit 124 for detecting a yaw rate instant, and a yaw rate detection unit 126 for detecting a yaw rate instant when the yaw rate is judged to be running by a foot / jump judgment unit 122 .

걸음/뜀 판단부(122)는 센서부(110)에서 출력된 가속도 및 각속도 값을 동시에 적용한 운동지수를 이용하여 보행자가 걷는 것인지 뛰는 것인지 여부를 판단하는데, 구체적으로 수학식 1에 정의된 운동지수

Figure 112013098379699-pat00018
를 이용한다. The walking / leap judging unit 122 judges whether the pedestrian walks or jumps by using the motion index applied simultaneously with the acceleration and angular velocity values outputted from the sensor unit 110. Specifically, the walking /
Figure 112013098379699-pat00018
.

Figure 112013098379699-pat00019
Figure 112013098379699-pat00019

여기서,

Figure 112013098379699-pat00020
는 어느 시점 t에서의 운동지수, Κω와 Κα는 계수,
Figure 112013098379699-pat00021
는 어느 시점 t에서의 각속도 벡터값 크기,
Figure 112013098379699-pat00022
는 어느 시점 t에서의 가속도에서 중력가속도를 뺀 백터값 크기를 나타낸 것이다. 여기서 계수 Κω와 Κα는 센서의 노이즈 성분과 측정범위를 고려하여 실험에 의해서 결정한다.here,
Figure 112013098379699-pat00020
Is the kinematic exponent at a time t, κω and κα are the coefficients,
Figure 112013098379699-pat00021
Is the magnitude of the angular velocity vector value at a certain point t,
Figure 112013098379699-pat00022
Represents the magnitude of the vector value obtained by subtracting the gravitational acceleration from the acceleration at a certain point in time t. The coefficients Κω and Κα are determined experimentally by taking into account the noise components of the sensor and the measurement range.

위 운동지수는 각속도의 백터값 크기와, 가속도에서 중력가속도 성분을 뺀 값의 백터값 크기에 각각에 계수를 곱한 값의 합을 나타낸 것으로써, 미세한 발의 움직임을 영속도 판단에 반영하고, 영속도 순간만 영속도로 판단하게 해준다. 즉 운동지수는 가속도와 각속도의 값을 동시에 적용하므로, 영속도 보정의 정확도를 높여주게 된다. 위 운동지수 식은 여러 가지 수식을 실제 각속도, 가속도를 측정하고 시험하여, 위치오차가 가장 작은 것으로 도출된 수식이다. The stomach motion index represents the sum of the vector magnitude of angular velocity and the vector magnitude of the acceleration minus the gravitational acceleration component multiplied by the coefficients, so that the motion of the minute foot is reflected in the determination of the perpetual velocity, Only the moment lets you judge the perpetual speed. That is, since the motion index simultaneously applies the acceleration and the angular velocity, the accuracy of the zero velocity correction is increased. The stomatal motion exponent equation is a formula obtained by measuring and testing various angular velocities and accelerations, and finding the smallest position error.

걸음/뜀 판단부(122)는 일정구간(

Figure 112013098379699-pat00023
)에서 운동지수의 최대값(
Figure 112013098379699-pat00024
)이 설정된 걸음 임계값(
Figure 112013098379699-pat00025
)보다 작으면 걷는 것으로 판단한다. 즉, 하기 수학식 2를 만족할 경우 걷는 것으로 판단하고, 그 이외의 경우는 뛰는 것으로 판단하게 된다.The walking / leap judging unit 122 judges whether a predetermined period
Figure 112013098379699-pat00023
), The maximum value of the motion index
Figure 112013098379699-pat00024
) Is the set step threshold (
Figure 112013098379699-pat00025
), It is judged to walk. That is, when it is determined that the following equation (2) is satisfied, it is determined that the user is walking; otherwise, the user is judged to be running.

Figure 112013098379699-pat00026
Figure 112013098379699-pat00026

상기 걸음 임계값(

Figure 112013098379699-pat00027
)은 실험을 통하여 미리 설정될 수 있다. The step threshold value (
Figure 112013098379699-pat00027
) Can be preset through experiments.

걸음 영속도 검지부(124)는 보행자가 일정 구간에서 걷는 것이라고 판단된 경우 걸을 때의 영속도 순간을 검지하게 되는데, 구체적으로 어느 시점(t)에서의 각속도의 크기 및 가속도의 크기가 각각의 설정된 임계값보다 모두 작은 경우 영속도 순간으로 판단하게 된다. 즉 걸음 영속도 검지부(124)는 하기의 수학식 3을 만족할 때 영속도 순간으로 판단하게 된다.Specifically, when the magnitude of the angular velocity at a certain time t and the magnitude of the acceleration at the time t are smaller than a predetermined threshold value, If the value is smaller than the value, the perpetual speed is judged as an instant. That is, when the following expression (3) is satisfied, the speed / speed / speed / speed / speed / speed / speed / speed / speed /

Figure 112013098379699-pat00028
Figure 112013098379699-pat00028

이와 같이 걸음 영속도 검지부(124)는 각속도와 가속도의 크기를 동시에 고려하여 영속도로 판단하게 되는데, 즉, 어느 시점(t)에서의 각속도의 크기(

Figure 112013098379699-pat00029
)가 설정된 각속도의 임계값(γω)보다 작고, 동시에 어느 시점(t)에서 측정된 가속도에서 중력 가속도를 뺀 백터값의 크기(
Figure 112013098379699-pat00030
)가 설정된 가속도 임계값(γα)보다 작을 때를 영속도 순간으로 판단하게 된다. 이와 같이 각속도와 가속도의 크기를 동시에 고려하여 영속도 순간을 판단하게 되므로 영속도 순간의 측정 정확성을 높일 수 있게 된다. In this way, the step-and-hold velocity detection unit 124 determines the velocity at the same time considering the angular velocity and the magnitude of the acceleration, that is, the magnitude of the angular velocity at a certain time t
Figure 112013098379699-pat00029
) The threshold value set angular velocity γ) smaller and, at the same time, the vector value obtained by subtracting the gravitational acceleration from the acceleration measured at any point in time (t) in size (
Figure 112013098379699-pat00030
) Is smaller than the set acceleration threshold value gamma alpha , it is determined as the zero velocity instant. Since the magnitude of the angular velocity and the magnitude of the acceleration are considered at the same time, it is possible to increase the accuracy of the measurement of the magnitude of the zero velocity.

도 4는 본 발명에 의해 걸을 때의 영속도 판단 방법을 도시한 것으로써, X축 시간 대비 Y축에 각속도와 가속도의 크기를 표시한 것이다. 도 2를 참조하면 기존의 경우 일정 구간인 영속도 구간을 영속도로 판단하게 되나, 본 발명에 의하면 도 4에 도시된 바와 같이 실제 영속도 순간을 영속도로 판단하게 된다. 참고로 도 4에서 설명의 편의를 위해 영속도 순간을 Y축에 '10'이 되게 설정한 것으로써(실제로는 '0'에 가까운 값임)가 X축 '1600' , '1800'근처에서 영속도 순간이 각각 5번 검지되었다. FIG. 4 is a graph showing a method of determining a zero velocity when a walk is performed according to the present invention, wherein the magnitude of the angular velocity and the acceleration is plotted on the Y axis versus the X axis time. Referring to FIG. 2, in the conventional case, the persistence interval, which is a constant interval, is determined as the persistence rate. However, according to the present invention, the actual persistence rate is determined as the persistence rate as shown in FIG. For convenience of explanation in FIG. 4, it is assumed that the zero-speed instant is set to '10' on the Y axis (actually, a value close to '0' Moments were detected five times each.

뜀 영속도 검지부(126)는 보행자가 뛰는 것이라고 판단된 경우 뛸 때의 영속도 순간을 검지하게 되는데, 구체적으로 어느 시점에서의 운동지수가 일정구간에서의 운동지수 최소값에 가장 가까울 때 영속도 순간으로 판단하게 된다. 뜀 영속도 검지부(126)는 하기의 수학식 4를 만족할 때 영속도 순간으로 판단하게 된다. When the jump index detection unit 126 determines that the pedestrian is leaning, it detects the moment of persistence at the time of running. Specifically, when the movement index at a certain point is closest to the movement index minimum value at a certain interval, . When the following expression (4) is satisfied, the jump permanent velocity detecting unit 126 determines the zero velocity at the instant of time.

Figure 112013098379699-pat00031
Figure 112013098379699-pat00031

즉 일정구간(

Figure 112013098379699-pat00032
)에서 운동지수의 최소값(
Figure 112013098379699-pat00033
)을 계산하고, 시간 t의 운동지수값(
Figure 112013098379699-pat00034
)과 구간 최소 운동지수값(
Figure 112013098379699-pat00035
)의 차이가 임계값(γε)보다 작으면 영속도로 판단하게 된다. 여기서 임계값(γε)은 실험을 통하여 결정하게 된다. 즉 뜀 영속도 검지부(126)는 영속도 검지를 위하여 일정구간에서의 운동지수 최소값을 계산하고, 어느 지점에서의 운동지수가 구간의 최소운동지수에 가까운 값을 때 영속도 순간으로 판단하게 되는 것이다. That is,
Figure 112013098379699-pat00032
), The minimum value of the exercise index (
Figure 112013098379699-pat00033
), And the motion index value at time t (
Figure 112013098379699-pat00034
) And the interval minimum exercise index value
Figure 112013098379699-pat00035
) Is small, the road is determined persistence than the threshold value γ) difference. Here, the threshold value γε is determined through experiments. In other words, the jerk permanent velocity detector 126 calculates the minimum value of the motion index at a predetermined interval for detecting the zero velocity, and determines the zero velocity when the motion index at a certain point is close to the minimum motion index of the interval .

도 5는 본 발명에 의해 뛸 때의 영속도 판단 방법을 도시한 것으로써, 실제 가속도와 각속도를 측정하여 운동지수로 변환하여 나타낸 그래프를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이 실제 영속도 지점(순간)에서 운동지수의 값이 최소 값임을 알 수 있으며, 이는 본 발명에 의해 영속도 검지 방법이 매우 정확한 것임을 알 수 있다. FIG. 5 is a graph showing a method of determining the velocity at the time of running according to the present invention, in which actual acceleration and angular velocity are measured and converted into a motion index. As shown in the figure, it can be seen that the value of the motion index is the minimum value at the actual zero speed point (instantaneous), which means that the method of detecting the zero speed is very accurate.

걸음 영속도 검지부(124)와 뜀 영속도 검지부(126)는 각각의 경우에서 영속도 순간을 검지할 경우 위치/속도 오차추정부(320)에 영속도 순간 검지신호를 보내게 된다.The yaw rate detection unit 124 and the jump yaw rate detection unit 126 respectively transmit an instantaneous velocity detection signal to the position / velocity error estimation unit 320 when detecting the zero velocity instant in each case.

위치/속도 계산부(310)는 센서부(110)로부터 각속도 및 가속도의 값을 수신하여, 각속도를 적분하여 자세각을 계산하고, 자세각에 의하여 가속도를 좌표변환한 후 적분하여 속도와 위치를 계산하게 된다. The position / speed calculation unit 310 receives the angular velocity and the acceleration value from the sensor unit 110, calculates the position angle by integrating the angular velocity, coordinates the acceleration by the orientation angle, integrates the velocity, .

위치/속도 오차추정부(320)는 영속도 순간 검지부(120)에서 영속도 순간으로 검지될 경우, 영속도 순간(지점)에서의 위치/속도 계산부(310)에서 계산된 속도와 영속도를 비교하여 속도 오차를 계산하고 위치오차를 추정하게 된다.The position / velocity error estimating unit 320 estimates the velocity and the zero velocity calculated at the position / velocity calculating unit 310 at the zero velocity instant (point) when the zero velocity detecting unit 120 detects the zero velocity instant The velocity error is calculated and the position error is estimated.

오차 보정부(330)는 위치/속도 오차추정부(320)에서 추정된 속도/위치 오차를 이용하여 위치/속도 계산부(310)에서 계산된 속도/위치 오차를 보정하게 된다. The error corrector 330 corrects the velocity / position error calculated by the position / velocity calculator 310 using the velocity / position error estimated by the position / velocity error estimator 320.

위치/속도 계산부(310), 위치/속도 오차추정부(320), 오차 보정부(330)의 기능, 속도/위치 계산, 오차 추정의 방법 등은 기존의 보행자 관성항법시스템에서 사용되는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.The functions of the position / velocity calculator 310, the position / velocity error estimator 320, and the error corrector 330, the velocity / position calculations, and the error estimation methods can be used in the known arts used in the existing pedestrian inertial navigation system The detailed description thereof will be omitted.

도 6은 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치를 이용한 보행자 발의 영속도 상태 검지 방법을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 보행자 발의 영속도 상태 검지 방법은, a) 보행자 발의 가속도와 각속도를 측정하는 단계, b) 상기 측정된 가속도와 각속도의 값을 동시에 적용한 운동지수를 이용하여 걷는 것인지 뛰는 것인지 여부를 판단하는 단계, c) 걷는 경우와 뛰는 경우일 때를 구분하여 각각의 영속도를 검지하는 단계를 포함한다. 6 shows a method of detecting the zero speed state of a pedestrian's foot using a device for detecting the state of speed of the pedestrian's foot. As shown in the figure, the method for detecting the zero velocity state of a pedestrian's foot according to an embodiment of the present invention includes the steps of: a) measuring the acceleration and the angular velocity of the pedestrian's foot; b) using the measured acceleration and angular velocity, Determining whether or not to walk or jump, and c) detecting the respective zero velocities by dividing the walking and jumping cases.

먼저 센서부(110)는 보행자 발의 가속도와 각속도를 측정하게 된다(S210).First, the sensor unit 110 measures acceleration and angular velocity of the pedestrian's foot (S210).

영속도 순간 검지부(120)는 측정된 가속도와 각속도의 값을 동시에 적용한 운동지수를 이용하여 걷는 것인지 뛰는 것인지 여부를 판단하는데(S220), 일정구간에서의 운동지수 최대값이 걸음 임계값보다 작은 경우 걷는 것으로 판단하는 것은 앞에서 구체적으로 살펴보았으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.The continuous velocity detecting unit 120 determines whether to walk or not to jump using the measured motion index and the angular velocity value simultaneously (S220). If the motion index maximum value in a certain interval is smaller than the step threshold Since we have specifically examined the judgment of walking, detailed description thereof will be omitted.

그 후 보행자가 걷는 경우일 때와 뛰는 경우일 때 각각의 영속도 순간을 판단하게 되는데(S220, S230), 걷는 것으로 판단될 경우 어느 시점에서의 각속도의 크기 및 가속도의 크기가 각각의 설정된 임계값보다 모두 작은 경우 영속도 순간으로 판단하고, 뛰는 것으로 판단될 경우 어느 시점에서의 운동지수가 일정구간에서의 운동지수 최소값에 가장 가까운 값일 때 영속도 순간으로 판단하는 것은 앞에서 구체적으로 살펴보았으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.Then, when the pedestrian walks and jumps, the respective persistent velocities are determined (S220, S230). If it is determined that the walking is performed, the magnitude of the angular velocity and the magnitude of the acceleration at any time are set to respective set threshold values The determination of the perpetual velocity as an instant is made when the motion index at a certain point is the closest to the minimum value of the motion index at a certain interval as it is judged to be an instant. A description thereof will be omitted.

영속도 순간 검지부(120)는 걸을 때와 뛸 때 각각의 영속도 순간으로 검지될 경우 영속도 신호를 발생하게 된다(S250).The zero speed detection unit 120 generates a zero speed signal when the zero speed is detected at the moment of each of the walking and skating (S250).

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 가속도와 각속도를 동시에 고려한 운동지수를 이용하여 걸을 때와 뛸 때를 구분하고 각각의 영속도 순간을 검지하므로, 기존에 영속도 구간을 감지함으로 인해 발생한 미세한 움직임에 의한 위치추정 오차를 획기적으로 줄이고, 또한 기존에 뛸 때의 영속도를 검지하지 못하는 문제점을 해결하는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, by using the motion index that considers the acceleration and the angular velocity at the same time, the walking and the skating are distinguished from each other, and the respective zero speeds are detected. Therefore, The present invention has the effect of solving the problem that the positioning error caused by the position error can be significantly reduced and the zero speed at the time of running can not be detected.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치 및 방법을 적용한 보행자 관성항법시스템에서 실제 다양한 보행자의 위치추적 테스트결과를 나타낸 도면이다. FIGS. 7 to 9 are views showing the results of actual position tracking tests of various pedestrians in a pedestrian inertial navigation system using an apparatus and method for detecting the state of the standing velocity of a pedestrian according to an embodiment of the present invention.

도 7은 보행자가 실내공간(Indoor)에서 빨리 걸었을 때의 위치추적 테스트 결과를 나타낸 도면이다. 이동시간은 183.5초, 이동거리는 222.8m일 때의 결과를 나타낸 것인데, 실제 보행자가 정지하였을 때의 마지막 위치 측정시 위치 오차가 대략 15cm(0.1492m)로 나타났다. FIG. 7 is a view showing a result of a position tracking test when a pedestrian is fast in an indoor space (Indoor). The moving time is 183.5 seconds and the moving distance is 222.8m. The position error is about 15cm (0.1492m) when measuring the last position when the actual pedestrian stopped.

도 8은 보행자가 계단을 포함한 건물(Office Building including stairs)에서 약간 느리게 걸었을 때의 위치추적 테스트 결과를 나타낸 도면이다. 이동시간은 123.1초, 이동거리는 118.6m일 때의 결과를 나타낸 것인데, 실제 보행자가 정지하였을 때의 마지막 위치 측정시 위치 오차가 대략 79cm(0.7914m)로 나타났다. 8 is a view showing a result of a location tracking test when a pedestrian walked a little slowly in a building including a stair (Office Building including stairs). The moving time is 123.1 seconds and the moving distance is 118.6m. When the actual position of the pedestrian stopped, the position error is about 79cm (0.7914m).

도 9은 보행자가 지하공간(Underground parking lot)에서 걸을 후 뛰었을 때의 위치추적 테스트 결과를 나타낸 도면이다. 이동시간은 129.3초, 이동거리는 187.5m일 때의 결과를 나타낸 것인데, 실제 보행자가 정지하였을 때의 마지막 위치 측정시 위치 오차가 대략 47cm(0.4756m)로 나타났다. 9 is a view showing a result of a position tracking test when a pedestrian jumps after walking in an underground parking lot. The moving time is 129.3 seconds and the moving distance is 187.5m. The position error when measuring the last position when the actual pedestrian stopped is about 47cm (0.4756m).

이와 같이 본 발명에 의하면 실제 위치추정 테스트결과 위치추정 오차가 기존에 비해 현저하게 줄어들게 된다. As described above, according to the present invention, an actual position estimation test results in a significantly reduced position error.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the specific embodiments described above. It will be apparent to those skilled in the art that numerous modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the appended claims. And equivalents should also be considered to be within the scope of the present invention.

100. 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치 110. 센서부
120. 영속도 순간 검지부 122. 걸음/뜀 판단부
124. 걸음 영속도 검지부 126. 뜀 영속도 검지부
300. 보행자 관성항법시스템 310. 위치/속도 계산부
320. 위치/속도 오차추정부 330. 오차 보정부
100. A device for detecting the zero speed state of a pedestrian's foot 110. [
120. Instantaneous velocity detection unit 122. Step /
124. Step velocity detection unit 126. Jump detection velocity detection unit
300. Pedestrian inertial navigation system 310. Position / speed calculation unit
320. Position / velocity error estimation unit 330. Error correction unit

Claims (12)

보행자의 신발에 설치되는 3축 자이로센서(112) 및 3축 가속도센서(113)를 구비하는 센서부(110); 및,
상기 센서부(110)에서 출력된 가속도 및 각속도 값을 동시에 적용한 운동지수를 이용하여 걷는 것인지 뛰는 것인지 여부를 판단하고, 걷는 경우와 뛰는 경우일 때를 구분하여 각각의 발의 영속도 순간을 검지하는 영속도 순간 검지부(120) 를 포함하며,
상기 영속도 순간 검지부(120)는,
일정구간에서의 운동지수 최대값이 걸음 임계값보다 작은 경우 걷는 것으로 판단하는 걸음/뜀 판단부(122);
상기 걸음/뜀 판단부(122)에서 보행자가 걷는 것으로 판단될 경우, 어느 시점에서의 각속도의 크기 및 가속도의 크기가 각각의 설정된 임계값보다 모두 작은 경우 영속도 순간으로 판단하는 걸음 영속도 검지부(124); 및,
상기 걸음/뜀 판단부(122)에서 보행자가 뛰는 것으로 판단될 경우, 어느 시점에서의 운동지수가 일정구간에서의 운동지수 최소값에 가장 가까운 값일 때 영속도 순간으로 판단하는 뜀 영속도 검지부(126)를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치.
A sensor unit 110 having a three-axis gyro sensor 112 and a three-axis acceleration sensor 113 installed on a footwear of a pedestrian; And
The control unit 120 determines whether to walk or not by using the motion index that simultaneously applies the acceleration and the angular velocity value output from the sensor unit 110, and determines whether or not to walk and when to jump, And an instantaneous detection unit 120,
The zero-speed instantaneous detection unit 120,
A stepping / skipping determining unit (122) for determining that walking is performed when the motion index maximum value in the predetermined section is smaller than the step threshold value;
When the pedestrian is judged to be walking by the walking / leap judging unit 122, when the magnitude of the angular velocity and the magnitude of the acceleration at a certain point are smaller than the set threshold values, 124); And
When the walking / leap judging unit 122 judges that the pedestrian is running, the leaping velocity detecting unit 126 judges that the motion index is the closest to the minimum value of the motion index at a certain time, Wherein the pedestrian's foot speed is detected by the pedestrian detection device.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 운동지수는 아래의 식으로 정의되는 것을 특징으로 하는 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치.
Figure 112015005215878-pat00036

여기서,
Figure 112015005215878-pat00037
는 어느 시점 t에서의 운동지수, Κω와 Κα는 계수,
Figure 112015005215878-pat00038
는 어느 시점 t에서의 각속도 벡터값 크기,
Figure 112015005215878-pat00039
는 어느 시점 t에서의 가속도에서 중력가속도를 뺀 백터값 크기임.
The method according to claim 1,
Wherein the motion index is defined by the following equation.
Figure 112015005215878-pat00036

here,
Figure 112015005215878-pat00037
Is the kinematic exponent at a time t, κω and κα are the coefficients,
Figure 112015005215878-pat00038
Is the magnitude of the angular velocity vector value at a certain point t,
Figure 112015005215878-pat00039
Is the magnitude of the vector value obtained by subtracting the gravitational acceleration from the acceleration at a certain time t.
제 3 항에 있어서, 상기 걸음/뜀 판단부(122)는,
아래 식을 만족할 때 걷는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치.
Figure 112013098379699-pat00040

여기서,
Figure 112013098379699-pat00041
는 일정구간(
Figure 112013098379699-pat00042
)에서의 운동지수의 최대값,
Figure 112013098379699-pat00043
는 걸음 임계값임.
4. The method of claim 3, wherein the stepping / skipping determining unit (122)
And judging that walking when the following expression is satisfied.
Figure 112013098379699-pat00040

here,
Figure 112013098379699-pat00041
(
Figure 112013098379699-pat00042
), The maximum value of the motion index,
Figure 112013098379699-pat00043
Is the step threshold.
제 3 항에 있어서, 상기 걸음 영속도 검지부(124)는,
상기 걸음/뜀 판단부(122)에 의해 걷는 것으로 판단된 경우, 아래 식을 만족할 때 영속도 순간으로 검지하는 것을 특징으로 하는 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치.
Figure 112013098379699-pat00044

여기서, γω 는 각속도 임계값, γα 는 가속도 임계값임.
4. The apparatus as claimed in claim 3,
When the walking / leap judging unit (122) judges that walking is to be performed, the zero speed is detected instantaneously when the following equation is satisfied.
Figure 112013098379699-pat00044

Here ,? Is the angular velocity threshold value , and ? Is the acceleration threshold value.
제 3 항에 있어서, 상기 뜀 영속도 검지부(126)는,
상기 걸음/뜀 판단부(122)에 의해 뛰는 것으로 판단된 경우, 아래 식을 만족할 때 영속도 순간으로 검지하는 것을 특징으로 하는 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치.
Figure 112013098379699-pat00045

여기서,
Figure 112013098379699-pat00046
는 어느 시점 t에서의 운동지수,
Figure 112013098379699-pat00047
는 일정구간(
Figure 112013098379699-pat00048
)에서의 운동지수 최소값, γε는 임계값임.
4. The apparatus according to claim 3, wherein the jump permanent-velocity detecting unit (126)
When the step / jump judging unit (122) judges that it is jumping, the zero speed is detected at the moment when the following equation is satisfied.
Figure 112013098379699-pat00045

here,
Figure 112013098379699-pat00046
Is the motion index at time t,
Figure 112013098379699-pat00047
(
Figure 112013098379699-pat00048
), And γ ε is the threshold value.
a) 보행자 발의 가속도와 각속도를 측정하는 단계;
b) 상기 측정된 가속도와 각속도의 값을 동시에 이용한 운동지수를 이용하여 걷는 것인지 뛰는 것인지 여부를 판단하는 단계; 및,
c) 걷는 경우와 뛰는 경우일 때를 구분하여 각각의 영속도를 검지하는 단계를 포함하며,
상기 b) 단계는, 일정구간에서의 운동지수 최대값이 걸음 임계값보다 작은 경우 걷는 것으로 판단하고,
상기 c) 단계는, 보행자가 걷는 것으로 판단될 경우 어느 시점에서의 각속도의 크기 및 가속도의 크기가 각각의 설정된 임계값보다 모두 작은 경우 영속도 순간으로 판단하며, 보행자가 뛰는 것으로 판단될 경우 어느 시점에서의 운동지수가 일정구간에서의 운동지수 최소값에 가장 가까운 값일 때 영속도 순간으로 판단하는 것을 특징으로 하는 보행자 발의 영속도 상태 검지 방법.
a) measuring an acceleration and an angular velocity of a pedestrian's foot;
b) determining whether to walk or jump using the measured motion index using the acceleration and angular velocity values at the same time; And
c) detecting the respective zero velocities by dividing the walking time and the jumping time,
In the step b), if it is determined that the maximum exercise index in a certain interval is less than the threshold,
In the step c), when the pedestrian is judged to be walking, when the magnitude of the angular velocity at a certain point and the magnitude of the acceleration are smaller than the set threshold value, the perpetual velocity is determined as an instant. When the motion index of the pedestrian's foot is the closest to the minimum value of the motion index in a certain section, the perpetual velocity is determined as the moment.
제 7 항에 있어서,
상기 운동지수는 아래의 식으로 정의되는 것을 특징으로 하는 보행자 발의 영속도 상태 검지 방법.
Figure 112013098379699-pat00049

여기서,
Figure 112013098379699-pat00050
는 어느 시점 t에서의 운동지수, Κω와 Κα는 계수,
Figure 112013098379699-pat00051
는 어느 시점 t에서의 각속도 벡터값 크기,
Figure 112013098379699-pat00052
는 어느 시점 t에서의 가속도에서 중력가속도를 뺀 백터값 크기임.
8. The method of claim 7,
Wherein the motion index is defined by the following equation.
Figure 112013098379699-pat00049

here,
Figure 112013098379699-pat00050
Is the kinematic exponent at a time t, κω and κα are the coefficients,
Figure 112013098379699-pat00051
Is the magnitude of the angular velocity vector value at a certain point t,
Figure 112013098379699-pat00052
Is the magnitude of the vector value obtained by subtracting the gravitational acceleration from the acceleration at a certain time t.
제 8 항에 있어서, 상기 b) 단계는,
아래 식을 만족할 때 걷는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 보행자 발의 영속도 상태 검지 방법.
Figure 112013098379699-pat00053

여기서,
Figure 112013098379699-pat00054
는 일정구간(
Figure 112013098379699-pat00055
)에서의 운동지수의 최대값,
Figure 112013098379699-pat00056
는 걸음 임계값임.
9. The method of claim 8, wherein step b)
And judging that walking when the following expression is satisfied.
Figure 112013098379699-pat00053

here,
Figure 112013098379699-pat00054
(
Figure 112013098379699-pat00055
), The maximum value of the motion index,
Figure 112013098379699-pat00056
Is the step threshold.
제 8 항에 있어서, 상기 c) 단계는,
걷는 것으로 판단된 경우, 아래 식을 만족할 때 영속도 순간으로 검지하는 것을 특징으로 하는 보행자 발의 영속도 상태 검지 방법.
Figure 112013098379699-pat00057

여기서, γω 는 각속도 임계값, γα 는 가속도 임계값임.
9. The method of claim 8, wherein step c)
And when the pedestrian's foot is judged to be walking, the perpetual velocity is detected instantaneously when the following expression is satisfied.
Figure 112013098379699-pat00057

Here ,? Is the angular velocity threshold value , and ? Is the acceleration threshold value.
제 8 항에 있어서, 상기 c) 단계는,
뛰는 것으로 판단된 경우, 아래 식을 만족할 때 영속도 순간으로 검지하는 것을 특징으로 하는 보행자 발의 영속도 상태 검지 방법.
Figure 112013098379699-pat00058

여기서,
Figure 112013098379699-pat00059
는 어느 시점 t에서의 운동지수,
Figure 112013098379699-pat00060
는 일정구간(
Figure 112013098379699-pat00061
)에서의 운동지수 최소값, γε는 임계값임.
9. The method of claim 8, wherein step c)
And when it is judged that the vehicle is leaning, the zero speed is detected instantaneously when the following equation is satisfied.
Figure 112013098379699-pat00058

here,
Figure 112013098379699-pat00059
Is the motion index at time t,
Figure 112013098379699-pat00060
(
Figure 112013098379699-pat00061
), And γ ε is the threshold value.
제 1 항, 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 보행자 발의 영속도 상태 검지 장치를 포함하는 보행자 관성항법시스템.
A pedestrian inertial navigation system comprising a device for detecting the state of zero speed of a pedestrian foot according to any one of claims 1 to 6.
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