FMCW 레이더 기반 실내 환경에서의 보행 분석 시스템

Abstract

현대사회의 1인 가구의 비중 증가와 고령화의 지속 현상은 가정 내에서 보호자 없이도 건강 모니터링이 가능하게 하는 시스템의 개발 필요성을 증가시켜왔다. 그 중 보행 분석은 노인들에게 자주 발생하는 낙상 사고를 예방하기 위한 지표로서 사용되며, 가정 내 사용을 위해 기존 의학 분야에서 사용되는 접촉식 센서가 아닌, 사생활 침해로부터 자유롭고 안전성이 보장된 FMCW 레이더를 사용하여 보행 분석을 통한 낙상 위험성 분석 시스템을 만든다. 보행 분석은 FMCW 레이더로부터 수집된 데이터에서 보행 파라미터들을 가지고 행해지며, 본 연구에서는 걸음 당 소요시간 및 이동거리, 보행 속도와 보행 중 정지 상태 비율의 지표들을 가지고 이를 분석한다. 실내 가정에서 사용되기 위한 시스템은 사용자가 침대에서 화장실로 향하는 등의 시나리오를 가정하며, 때문에 본 연구에서의 보행 분석은 4m이내의 거리에서 6~8걸음 이내의 보행 데이터를 가지고 행해진다. 보행 분석은 피실험자의 양 발등에 부착된 IMU(Inertial Measurement Units)를 기준 센서로 하여 레이더로 얻은 데이터의 보행 분석 결과와 비교했을 때, 보행 파라미터 값의 평균 일치도는 90% 이상이며 Bland-Altman 결과에 의한 신뢰도는 0.95 이상으로 집계된다. 목표로 하는 낙상 위험성 조기 진단을 위해 본 연구에서 제시한 낙상 위험성 판단 지표를 4가지의 서로 다른 보행 시나리오에 적용하였고, 그 결과 걸음이 느리고 보행 파라미터의 좌우 오차가 클수록 낙상 위험성이 높게 나오는 것으로 확인되었다.