FI117887B - The step length calibration method and device arrangement utilize the method - Google Patents
The step length calibration method and device arrangement utilize the method Download PDFInfo
- Publication number
- FI117887B FI117887B FI20040215A FI20040215A FI117887B FI 117887 B FI117887 B FI 117887B FI 20040215 A FI20040215 A FI 20040215A FI 20040215 A FI20040215 A FI 20040215A FI 117887 B FI117887 B FI 117887B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- sound
- measurement
- audio
- pulse
- pulses
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
- G01S11/14—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
- A61B5/1123—Discriminating type of movement, e.g. walking or running
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
- A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
- A61B2562/0204—Acoustic sensors
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
- A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
- A61B2562/0219—Inertial sensors, e.g. accelerometers, gyroscopes, tilt switches
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
Description
117887117887
Askelpituuden kalibrointimenetelmä ja menetelmää hyödyntävä laite-järjestelyStep length calibration method and device arrangement utilizing the method
Keksinnön kohteena on menetelmä henkilön askelpituuden mittaamiseksi, jossa menetelmässä mitataan kuljettu matka ja käytettyjen askelten lukumäärä. Keksin-5 nön kohteena on myös menetelmää soveltava mittausjärjestely sekä mittausjärjestelyssä käytettävät äänilähetin ja äänivastaanotin.The invention relates to a method for measuring a person's stride length, which method measures the distance traveled and the number of steps used. The invention also relates to a measuring arrangement applying the method as well as an audio transmitter and a voice receiver used in the measuring arrangement.
Henkilön suorittaman liikunnan määrällä ja laadulla on suuri vaikutus liikunnan suorittajan terveydentilaan. Esimerkiksi sydänsairauksien todennäköisyyttä voi-10 daan vähentää sopivasti sydäntä kuormittavalla liikunnalla. Tunnetaan myös yhteys osteoporoosin ja erilaisten liikuntalajien harrastuksen välillä. Liikunnan avulla aikaansaatava kehoon varastoituneen ylimääräisen energian kuluttaminen on kasvava kiinnostuksen kohde painonhallinnassa. Liikunnan kuormittavuuden mittaaminen tai laskeminen on siten terveysvaikutusten analysoinnin kannalta tärkeä 15 osatekijä.The amount and quality of a person's physical activity has a major impact on the health of the person performing the physical activity. For example, the likelihood of heart disease can be suitably reduced by cardio-intensive exercise. There is also a known connection between osteoporosis and various sports activities. Consuming extra energy stored in the body through exercise is a growing interest in weight management. Measuring or calculating exercise capacity is thus an important component in analyzing health effects.
Liikuntaa voidaan havainnoida hyvin monenlaisilla menetelmillä ja järjestelyillä. Eräs tunnettu tapa on mitata sydämen sykettä liikunnan/rasituksen aikana ns. sykemittarilla, jonka lukemia voidaan tarkastella joko tosiaikaisesti tai johonkin tie-20 donkeruulaitteeseen kerättävän tiedon avulla. Sykemittarilla voidaan luotettavasti : .·. todeta esimerkiksi se, onko liikunta sydäntä vahvistavaa. Sykemittarin tietojen avulla voidaan myös laskea arvio liikunnan aikana kulutetusta energiamäärästä.Exercise can be observed by a great variety of methods and arrangements. One known method is to measure the heart rate during exercise / exertion. with a heart rate monitor whose readings can be viewed either in real-time or through data collected on a road-20 donor device. The heart rate monitor can reliably:. for example, determine whether exercise is cardiac. The heart rate monitor data can also be used to calculate the amount of energy consumed during exercise.
• « * ·• «* ·
Toisaalta tunnetaan patenttihakemuksesta FI20012547, että liikunnan aikana hen- • · '••f 25 kilon luustoon syntyviä kiihtyvyyksiä mittaamalla voidaan ennakoida luumassan • · · kehityssuunta. Erilaisissa liikuntalajeissa luustoon vaikuttavat kiihtyvyydet vaihte-levät. Esimerkiksi juoksussa ja hyppelyssä syntyy suurempia kiihtyvyyspiikkejä kuin rauhallisessa kävelyssä.On the other hand, it is known from patent application FI20012547 that by measuring the accelerations in the body of 25 kg of bone during exercise, the development of bone mass can be predicted. In various sports, the accelerations that affect the skeleton are alternating. For example, in running and jumping, acceleration peaks are greater than in quiet walking.
• « • · • · * 30 Painonhallinta on myös eräs keskeisimpiä terveyteen vaikuttavia tekijöitä. Mikäli henkilö varastoi kudoksiinsa energiaa syömästään ruuasta enemmän kuin hän "" keskimäärin päivittäin kuluttaa, johtaa se vääjäämättä painonnousuun. Tarve • · ’·;** eräänlaisen helppokäyttöisen kalorimetrin, joka mittaa henkilön energian kulutusta !.·.*! jatkuvasti ja vaivattomasti, käyttöön on ilmeinen.Weight management is also one of the most important health determinants. If a person stores more energy in their tissues from the food they eat than they "" consume on an average daily basis, this will inevitably lead to weight gain. Need • · '·; ** a kind of easy-to-use calorimeter that measures a person's energy consumption!. ·. *! constantly and effortlessly, the use is obvious.
• ·• ·
Kuitenkin pelkän keskiarvoisen mittaustiedon hyväksikäyttö voi olla ongelmallista. Samakin liikuntamuoto voi henkilöstä toiseen olla varsin erilaista. Käyttämällä pel- 35 2 117887 kästään suuresta massasta kerättyä keskimääräistä liikuntaa kuvaavaa tietoa, voidaan joidenkin henkilöiden kohdalla päätyä virhepäätelmiin.However, exploiting average measurement data alone can be problematic. The same form of exercise can be quite different from person to person. By using only average physical activity data collected from a large mass, some individuals may reach erroneous conclusions.
Henkilön kuluttamaan energiamäärään vaikuttavat sekä hänen painonsa että käy-5 tetty liikuntamuoto ja sen intensiteetti. Kävelyssä tai juoksussa energiankulutusta voidaan ennustaa liikkujan nopeuden perusteella. Nopeus saadaan määritettyä esimerkiksi askelpituuden ja askelnopeuden avulla. Jos tunnetaan henkilön käyttämä askelpituus esimerkiksi kävelyssä, voidaan sitä hyväksikäyttäen laskea ennuste hänen energiankulutuksestaan tietyn harjoitteen kuluessa. Askelpituus voi-10 daan luonnollisesti mitata ja laskea täysin manuaalisesti. Saatava laskentatulos on sitten vain tallennettava johonkin tiedonkeruujärjestelmään myöhempää käyttöä varten. Manuaalinen järjestelmä on kuitenkin kankea. Se vaatii ennakkovalmisteluja matkanmittauksineen. Askelpituuden laskenta täytyy tehdä erillisenä toimintona ja saatu laskentatulos pitää myös tallentaa erikseen johonkin 15 tiedontallennusvälineeseen.The amount of energy a person consumes is influenced by both their weight and the type of exercise and their intensity. When walking or running, energy consumption can be predicted based on the speed of the person moving. The speed can be determined, for example, by the step length and step speed. If the walking distance used by a person, for example, while walking, is known, it can be used to calculate a prediction of their energy consumption during a certain exercise. Of course, the step length can be measured and calculated completely manually. The resulting calculation result then only needs to be stored in a data acquisition system for later use. However, the manual system is cumbersome. It requires advance preparation with distance measurement. The step length calculation must be performed as a separate operation and the result of the calculation must also be stored separately on one of the 15 data storage media.
Askelpituuden määritys voidaan tehdä myös käyttäen optisia välineitä. Optisissa mittausmenetelmissä infrapuna-alueen käyttö on tavallista. Valon nopeus on kuitenkin niin suuri, että se asettaa suuret vaatimukset käytettävälle mittauslaitteistol-20 le. Pienikin ajoitusvirhe valopulssin vastaanoton määrityksessä aiheuttaa suuren virheen valopulssin lähetyspaikan määrityksessä. Johtuen suuresta ajoituksen tarkkuusvaatimuksesta on optinen askelpituuden mittauslaitteisto kallis valmistaa.The determination of the step length can also be performed using optical means. In optical measuring methods, the use of the infrared range is common. However, the speed of light is so high that it places high demands on the measuring apparatus used. Even a small timing error in determining the light pulse reception causes a large error in determining the light pulse transmission location. Due to the high requirement for timing accuracy, optical step length measuring equipment is expensive to manufacture.
• « ·*·.: Askelpituuden mittauksessa voidaan hyödyntää myös GPS-tekniikkaa (Global Po- • · .···. 25 sitioning System). Tarkkuus vaihtelee vastaanottolaitteista ja palveluntarjoajan sal- limasta tarkkuudesta riippuen. Vastaanottopisteen määritystarkkuudessa voidaan kuitenkin päästä metrin murto-osiin. GPS-paikanninlaitteisto on varsin kallis, joten • ♦ *** sen avulla toteutettava askelmittausjärjestelmä tulisi kalliiksi.• «· * ·: GPS technology (Global Poisitioning System • •. ···. 25 partitioning system) can also be used to measure the step length. The accuracy varies depending on the reception equipment and the accuracy allowed by the service provider. However, in the determination of the reception point, fractions of a meter can be reached. GPS tracking equipment is quite expensive, so the • ♦ *** step-by-step metering system would be expensive.
* · • ♦ · :·* · 30 Esillä olevan keksinnön tavoitteena on esittää menetelmä ja laitejärjestely, jonka • •f avulla voidaan suorittaa henkilön askelpituuden mittaus ilman manuaalisia mitta- .·· uksia, laskutoimituksia ja tiedontallennuksia yksinkertaisella ja edullisella laitejär- • · · · jestelyllä.It is an object of the present invention to provide a method and a device arrangement which allows a person to measure a step length without manual measurements, calculations, and data storage in a simple and inexpensive device system. · Talking.
• « · ’”·* 35 Keksinnön tavoitteet saavutetaan menettelyllä ja laitejärjestelyllä, jossa henkilön :.**i kulkema matka mitataan kiinteässä paikassa vastaanotettujen ajoitettujen ääni- pulssien avulla. Henkilö kantaa mukanaan äänilähetintä, joka lähettää ajoitetut ää-nipulssit. Äänipulssien vastaanottoajasta on laskettavissa pulssin kulkuaika ja sen 3 117887 perusteella on määritettävissä lähetintä kantavan henkilön etäisyys tietyn ääni-pulssin vastaanottohetkellä. Perättäisten pulssien vastaanottoajoista voidaan tehdä arvio myös henkilön kulkunopeudesta. Henkilön askelmäärä mitataan edullisesti äänilähettimen yhteydessä olevan kiihtyvyysanturin avulla.The objects of the invention are achieved by a method and an arrangement whereby the distance traveled by a person:. ** i is measured by means of timed voice pulses received at a fixed location. The person carries an audio transmitter which transmits the timed audio pulses. From the time of reception of the sound pulses, the pulse passage time can be calculated and based on it, the distance of the person carrying the transmitter at the moment of reception of a certain pulse of voice can be determined. The time taken to receive successive pulses can also be used to estimate the person's velocity. Preferably, the person's number of steps is measured by means of an accelerometer in connection with the audio transmitter.
55
Keksinnön mukaisen menetelmän etuna on se, että askelpituuden määritys saadaan suoritettua ilman manuaalisia mittaus- ja laskentaoperaatioita.An advantage of the method according to the invention is that the determination of the step length can be carried out without manual measurement and calculation operations.
Lisäksi keksinnön etuna on se, että hyödynnettävä laitejärjestelmä on yksinkertai-10 nen ja halpa valmistaa.A further advantage of the invention is that the apparatus system utilized is simple and inexpensive to manufacture.
Edelleen keksinnön etuna on se, että askelpituuden määrityksen tulos tallentuu suoraan äänipulssien vastaanottimena toimivaan laitteeseen, joka voi olla jonkin solukkoverkon päätelaite.A further advantage of the invention is that the result of the step length determination is directly stored in a device acting as a receiver for voice pulses, which may be a terminal of a cellular network.
1515
Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että ; - kuljettu matka mitataan äänitaajuisten pulssien kulkuajanmittauksella, jossa kul-kuaika mitataan liikkuvan henkilön ja kiinteän pisteen väliltä -jossa menetelmässä ennen askelpituuden mittauksen aloittamista määrite-20 tään askelpituuden mittaamisessa käytettävä mittausaika sekä - synkronoidaan äänipulssien lähetysvälineiden ja äänipulssien vastaanotto- # · · välineiden kellot, jolloin äänipulssien vastaanottovälineet tietävät sekä ääni- ·:··: pulssien vastaanottohetket että kunkin äänipulssin lähetyshetken ja että -mittauksen aikana otettujen askelten lukumäärä mitataan henkilön mukanaan * · ;***. 25 kantamalla kiihtyvyysanturilla.The process according to the invention is characterized in that; - the distance traveled is measured by the acoustic pulse travel time measurement, which measures the travel time between a moving person and a fixed point, whereby the method used before the start of the step length measurement determines the measurement time used for the step length measurement, and - the synchronization of the the sound pulse receiving means knows both the momentum of the sound ·: ··: pulse and the moment of transmission of each sound pulse and that the number of steps taken during the measurement is measured with the person * ·; ***. 25 with the accelerometer.
• · · • · · "··. Keksinnön mukaiselle askelpituuden mittausjärjestelylle on tunnusomaista, että * * mittausjärjestelyssä , . - kuljettu matka on järjestetty mitattavaksi äänitaajuisten pulssien kulkuaikamitta- • · 30 uksella, joka on järjestetty mitattavaksi liikkuvan henkilön ja kiinteän pisteen väliltä ’···** ja jossa ··· -järjestelyssä ennen askelpituuden mittauksen aloittamista on määritetty * * * * käytettävä mittausaika sekä • * · ·. - äänipulssien lähetysvälineiden ja äänipulssien vastaanottovälineiden kellot » · · '·/·] 35 on synkronoitu, jolloin äänipulssien vastaanottovälineillä on tiedossa sekä *♦ *: äänipulssien vastaanottohetket että kunkin äänipulssin lähetyshetket ja jossa 4 117887 - askelpituuden mittauksen aikana otettujen askelten lukumäärä on järjestetty laskettavaksi askelten aiheuttamista kiihtyvyyspulsseista, jotka on mitattu henkilön mukanaan kantamalla kiihtyvyysanturilla.The step length measurement arrangement according to the invention is characterized by the fact that * * in the measuring arrangement, - the distance traveled is arranged to be measured by the travel time measurement of sound pulses arranged between a moving person and a fixed point. ·· ** and in which the ··· arrangement sets the * * * * measurement time to be used before the step length measurement is started and the * * · ·. - audio pulse transmitting and audio pulse receiving equipment clocks »· · '· / ·] 35 are synchronized, the receiving means are known for both * ♦ *: the moment of reception of the sound pulses and the time of transmission of each sound pulse, wherein the number of steps taken during the 4 117887 step length measurement is arranged to be calculated from the acceleration pulses generated by the step.
5 Keksinnön mukaiselle, askelpituuden määrityksessä käytettävälle äänivastaanot-timelle on tunnusomaista, että se käsittää - käyttöliittymän askelpituuden mittauksen lähtötietojen syöttämiseksi ja lasketun askelpituuden mittaustuloksen esittämiseksi - äänitaajuusvastaanottimen oleellisesti 1 000-2 000 Hz taajuisen äänisignaalin 10 vastaanottamiseksi ja ilmaisemiseksi - keskusyksikön, muistin ja kellotoiminnon vastaanotetun äänipulssin kulkuajan laskemiseksi sekä sen perustella tehtävän etäisyyden laskennan suorittamiseksi sekä -energialähteen.The audio receiver for use in the pitch determination according to the invention, characterized in that it comprises: to calculate the travel time and to calculate the distance based on it, and the energy source.
1515
Keksinnön mukaiselle, askelpituuden määrityksessä käytettävälle äänilähettimelle on tunnusomaista, että se käsittää - käyttöliittymän askelpituuden mittauksen käynnistämiseksi - äänitaajuuslähettimen oleellisesti 1 000-2 000 Hz taajuisen äänisignaalin lähet-20 tämiseksi - keskusyksikön, muistin ja kellotoiminnon !.: · - mittauksessa käytettävän äänipulssin lähettämiseksi määrätyn viiveen vä- lein - mittaukseen määritellyn ajan umpeutumisen havaitsemiseksi 25 - mittauksen lopetuspulssin lähettämiseksi ··· -välineet askeleen aiheuttaman kiihtyvyyspiikin havaitsemiseksi ja havaittujen .·1·. kiihtyvyyspiikkien lukumäärän tallentamiseksi sekä -energialähteen.The audio transmitter used in the step determination according to the invention is characterized in that it comprises: - an interface for initiating the step length measurement - an audio frequency transmitter for transmitting an audio signal of substantially 1000-2000 Hz frequency; intervals - for detecting the expiry of a specified time for measurement 25 - for transmitting a measuring end pulse ··· means for detecting the acceleration peak caused by the step and for detecting · 1 ·. to record the number of acceleration peaks and the energy source.
• · • · · 30 Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaa- • 1 *···1 timuksissa.Certain preferred embodiments of the invention are set forth in the dependent claims.
· · · ·1·. Keksinnön perusajatus on seuraava: Henkilön kulkema matka mitataan jotain kiin- • · · ·. topistettä vastaan. Mainitussa kiintopisteessä on edullisesti vastaanotin, joka vas- • · · 5 117887 käessä kannettavan äänilähettimen ja äänivastaanottimen kellot synkronoidaan. Kannettava äänilähetin antaa ensimmäisen äänimerkin, joka käynnistää sekä kannettavan äänilähettimen että äänivastaanottimen kellot. Käynnistysäänimerkki annetaan edullisesti painamalla äänilähettimessä olevaa painonappia henkilön seis-5 tessä paikallaan. Tämän jälkeen henkilö etenee tasaisella vauhdilla poispäin kiinteästä vastaanottopisteestä. Koko ajan äänilähetin antaa tasaisin, ennalta määrätyin väliajoin aina uuden äänipulssin. Äänipulssien väli voi olla edullisesti noin 200 ms. Koska äänilähettimen ja -vastaanottimen kellot on synkronoitu, voidaan ääni-pulssin vastaanottohetken ja vastaanotetun pulssin järjestysnumeron avulla laskea 10 se, miten kaukana henkilön kantama äänilähetin on tietyn pulssin vastaanottohet-kellä, koska äänennopeus ilmassa tunnetaan. Henkilön kantama äänilähetin käsittää edullisesti lisäksi ainakin yhden kiihtyvyysanturin. Sen avulla voidaan rekisteröidä askeleet ja niiden tarkat ajankohdat mittausjakson aikana. Keskimääräinen askelpituus saadaan jakamalla mittausjakson kaikkien perättäisten askelten aika-15 na edetty matka askelten määrällä. Saatu laskentatulos tallentuu edullisesti ääni-vastaanottimeen. Äänivastaanotin on edullisesti osa jonkin solukkoverkon päätelaitetta.· · · · 1 ·. The basic idea of the invention is as follows: The distance traveled by a person is measured by something fixed • · · ·. against the stuffing box. Preferably, said fixed point has a receiver which, in the hand, • synchronizes the clocks of the portable audio transmitter and the audio receiver. The portable audio transmitter gives the first beep that triggers the clocks of both the portable audio transmitter and the audio receiver. Preferably, the start-up tone is issued by pressing a push button on the audio transmitter when the person is stationary. The person then proceeds at a steady rate away from the fixed reception point. At all times, the audio transmitter always gives a new pulse of sound at predetermined intervals. The interval between the audio pulses may preferably be about 200 ms. Since the clocks of the audio transmitter and the receiver are synchronized, the distance between the person carrying the audio transmitter and the time of reception of a given pulse can be calculated by using the pulse reception time and the received pulse sequence number, since the speed of sound is known. Preferably, the person-transmitted audio transmitter further comprises at least one accelerometer. It allows you to record the steps and their exact times during the measurement period. The average step length is obtained by dividing the distance traveled for each successive step of the measurement period by the number of steps. The resulting calculation result is preferably stored in the audio receiver. Preferably, the voice receiver is part of a terminal in a cellular network.
Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan 20 oheisiin kuviin, joissa : kuva 1 esittää esimerkinomaisesti erästä keksinnön mukaista mittausjärjestelyä »:··· askelpituuden mittaamiseksi, ··· * · · • · .···. 25 kuva 2 esittää tuulen vaikutusta mittausjärjestelyyn, • * · * * • · · ".V. kuva 3 esittää esimerkinomaisena vuokaaviona keksinnön mukaisen menetel- * · *·*·* män päävaiheita, • · : 30 kuva 4a esittää esimerkinomaisesti keksinnön mukaisen äänivastaanottimen ·»* pääosia sekä • · · « • · · · .···. kuva 4b esittää esimerkinomaisesti keksinnön mukaisen äänilähettimen käsittä- • · *♦* miä toiminnallisia pääosia.The invention will now be described in detail. Reference is made to the accompanying drawings, in which: Figure 1 illustrates, by way of example, a measuring arrangement according to the invention »: ··· for step length measurement, ··· * · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·. Fig. 2 illustrates the effect of wind on the measuring arrangement, Fig. 3 illustrates, by way of example, a flow chart of the main steps of the method of the invention, Fig. 4a illustrates an audio receiver according to the invention. Figures 4b and 4b illustrate, by way of example, the functional parts of the audio transmitter of the invention.
\:V 35 • ·\: V 35 • ·
Kuvassa 1 on esimerkinomaisesti esitetty keksinnön mukainen askelpituuden mittausjärjestely. Viitteellä 1 on merkitty henkilöä, joka suorittaa askelpituutensa määritystä. Askelpituuden mittaus voi koskea joko kävelyä tai juoksua. Molempia liik- 6 117887 kumismuotoja voi luonnollisesti olla useampia erilaisia kuten esimerkiksi hidas kävely, normaali kävely tai nopea kävely. Askelpituuden mittaus voidaan keksinnön mukaisella menetelmällä edullisesti suorittaa kullekin mainituista liikuntamuodoista erikseen. Kuvan 1 esimerkissä mittausta suorittava henkilö 1 on liikkunut tasaisella 5 nopeudella pisteestä A pisteeseen B. Pisteiden A ja B välistä etäisyyttä on kuvattu viitteellä S. Kun henkilön suorittama etenemä S tiedetään, voidaan etenemään käytettyjen askelten avulla laskea käytetyn liikuntamuodon askelpituus.Figure 1 illustrates by way of example a step length measurement arrangement according to the invention. Reference 1 denotes the person performing the determination of their stride length. The step length measurement can apply to either walking or running. Of course, there can be many different types of both types of exercise such as slow walking, normal walking or fast walking. Advantageously, the step length measurement by the method of the invention can be performed separately for each of said modes of exercise. In the example of Figure 1, the measuring person 1 has moved at a constant speed 5 from point A to point B. The distance between points A and B is depicted by reference S. When the person's progression S is known, the steps used to proceed can calculate the step length used.
Keksinnön mukaisessa mittausmenetelmässä määritetään liikkujan kulkema mat-10 ka S säännöllisesti lähetettävien äänipulssien avulla. Liikkujan ottamat askeleet havaitaan edullisesti askelien aiheuttamat kiihtyvyydet mittaamalla. Keksinnön mukainen äänipulssien lähetin 11 käsittää välineet sekä äänipulssien lähettämiseksi määrätyin aikavälein että edullisesti ainakin yhden kiihtyvyysanturin.In the measuring method according to the invention, the traveler mat-10 ka S is determined by means of regularly transmitted sound pulses. The steps taken by the rider are preferably detected by measuring the acceleration caused by the steps. The audio pulse transmitter 11 according to the invention comprises means for transmitting audio pulses at specified intervals and preferably at least one acceleration sensor.
15 Lähetettävien äänipulssien äänentaajuus on edullisesti luokkaa 1 000-2 000 Hz. Pulsseja 12a, 12b ja 12c lähetetään muutama kappale sekunnissa. Pulsseja 12a, 12b ja 12c voidaan lähettää esimerkiksi 200 ms välein. Lähetettävän äänipulssin kesto on edullisesti alle 100 ms. Tällaisella pulssisuhteella perättäiset pulssit 12a, 12b ja 12c on helposti erotettavissa toisistaan. Keksinnön mukainen äänilähetin 11 20 lähettää äänipulsseja edullisesti ennalta määritellyn ajan käynnistämisensä jälkeen, minkä jälkeen mittaus lopetetaan. Toiminta-aika voi olla esimerkiksi 10 se-: kuntia. Kun mittauksen käynnistymisestä on kulunut mainitut 10 sekuntia keksin- ·;··; nön mukainen äänilähetin 11 lähettää lopetusäänimerkin, jonka jälkeen äänipuls- ;\j sien lähetys loppuu.Preferably, the audio frequency of the transmitted audio pulses is in the order of 1000-2000 Hz. Pulses 12a, 12b and 12c are transmitted in a few seconds per second. Pulses 12a, 12b and 12c can be transmitted at intervals of, for example, 200 ms. Preferably, the duration of the transmitted audio pulse is less than 100 ms. With such a pulse rate, successive pulses 12a, 12b and 12c can be easily distinguished. Preferably, the audio transmitter 11 20 according to the invention transmits sound pulses after a predetermined period of time, after which the measurement is terminated. The operating time can be, for example, 10 seconds. When 10 seconds have elapsed since the measurement started, the inventor; ·; ··; The audio transmitter 11 according to the present invention transmits a stop tone, after which the transmission of the voice pulses stops.
.·’··! 25 • ·. · '··! 25 • ·
Henkilö 1 kantaa, edullisesti vyötäröllään, äänilähetintä 11. Kirjaimella H on merkit- * Ί** ty äänilähettimen 11 korkeutta maanpinnasta 2. Kuvan 1 esittämässä esimerkissä • · *··*’ äänipulssi 12c on saapumassa äänivastaanottimeen 10. Vastaanotetusta analogi sesta äänipulssista otetaan näytteitä edullisesti 8-16 kHz taajuudella. Tällöin saa- :.·: 30 daan vastaanotettavan äänipulssin, esimerkiksi 12c, etureunan saapumisajankoh- • · · ta määritettyä tarkasti.Person 1 carries, preferably at his waist, the sound transmitter 11. The letter H denotes the height of the sound transmitter 11 from the ground 2. In the example shown in Figure 1, the · · * ·· * 'sound pulse 12c is arriving at the audio receiver 10. Samples are received preferably at a frequency of 8-16 kHz. This allows you to:.:: Accurately determine the time of arrival at the leading edge of the incoming audio pulse, for example 12c.
• 1 • · · ···· .···. Koska äänilähetin 11 ja äänivastaanotin 10 ovat eri korkeudella maanpinnasta 2, • · *·] joutuu ääni kulkemaan pitemmän matkan S’, kuin mikä on se matka S, jonka mit- 35 tausta suorittava henkilö 1 tosiasiassa kulkee. Äänen etenemissuunta äänilähetti- • · V·· mesta 11 äänivastaanottimeen 10 muodostaa muuttuvan kulman a maanpinnan 2 kanssa. Kulman a suuruus määrää sen, kuinka suuri on syntyvä mittauspoik-keama (S’-S) todellisesta kuljetusta matkasta S. Mitä kauempana äänivastaanotin 7 117887 10 on äänilähettimestä 11, sitä pienemmäksi kulma a muodostuu. Liikkuvan henki-I lön etäisyyden S kasvaessa lähestyy äänen kulkema matka S’ todellista etäisyyttä A-B maanpinnan tasolla, viite S kuvassa 1. Taulukossa 1 on esitetty muutamia esimerkkejä siitä, miten äänivastaanottimen 10 etäisyys S äänilähettimestä 11 ja 5 äänilähettimen 11 korkeus H maanpinnasta vaikuttavat syntyvän virheen/poik-, keaman suuruuteen. Syntyvä virhe voidaan kuitenkin ottaa etäisyyden laskennassa huomioon ja tarvittaessa korjata soveliaalla korjausfunktiolla.• 1 • · · ····. ···. Because the audio transmitter 11 and the audio receiver 10 are at different heights from the ground 2, the sound has to travel a longer distance S 'than the distance S that the person performing the measurement in the background actually travels. The direction of sound propagation from the sound transmitter • · V ··· to the audio receiver 10 forms a variable angle α with the ground 2. The magnitude of the angle a determines the resulting measurement offset (S'-S) from the actual transported distance S. The farther away the voice receiver 7 117887 10 is, the smaller the angle a becomes. As the distance S of the mobile person I increases, the distance S 'of the sound approaches the actual distance AB at ground level, reference S in Figure 1. Table 1 shows some examples of how the distance S of the audio receiver 10 and the height H of the sound transmitter / boy, to the size of the crease. However, the resulting error can be taken into account in the distance calculation and, if necessary, corrected by a suitable correction function.
Taulukko 1: Henkilön kantaman äänilähettimen korkeuden H ja kuljetun matkan S 10 vaikutus mittaukseen ____Table 1: Effect of height H and distance S 10 of the person-transmitted sound transmitter on measurement ____
Pituus H 1,50m 1,60m 1,70m 1,80m 1,90mLength H 1,50m 1,60m 1,70m 1,80m 1,90m
Matka S (m) abs (m) suht. (%) abs (m) suht. (%) abs (m) suht. (%) abs (m) suht. (%) abs (m) suht. (%) 1 __0,35 35,5 0,39 38,6 0,43 42,8 0,47 47,2 0,52 51,6 2 __0,19 9,7 0,22 10,9 0,25 12,3 0,27 13,6 0,30 15,1 4 __0,10 2,5 0,11 2,8 0,13 3,2 0,14 3,6 0,16 4,0 5 __0,08 1,6 0,09 1,8 0,10 2,1 0,12 2,3 0,13 2,6 9 __0,04 0,5 0,05 0,6 0,06 0,6 0,06 0,7 0,07 0,8 10 0,04 0,4 0,05 0,5 0.05 0,5 0,06 0,6 0,06 0,6Hike S (m) abs (m) rel. (%) abs (m) rel. (%) abs (m) rel. (%) abs (m) rel. (%) abs (m) rel. (%) 1 __0.35 35.5 0.39 38.6 0.43 42.8 0.47 47.2 0.52 51.6 2 __0.19 9.7 0.22 10.9 0.25 12.3 0.27 13.6 0.30 15.1 4 __0.10 2.5 0.11 2.8 0.13 3.2 0.14 3.6 0.16 4.0 5 __0.08 1.6 0.09 1.8 0.10 2.1 0.12 2.3 0.13 2.6 9 __0.04 0.5 0.05 0.6 0.06 0.6 0.06 0 , 7 0.07 0.8 10 0.04 0.4 0.05 0.5 0.05 0.5 0.06 0.6 0.06 0.6
Taulukosta 1 selviää, että jos askelpituuden mittauksen aikana edetään 10 m tai enemmän poispäin äänivastaanottimesta 10, on mittauksen suhteellinen virhe vain • 9 :.· · prosentin murto-osia. Jos mittausaikana ei edetä kauemmas kuin 5 m äänivas- *:**: 15 taanottimesta 10, on syytä käyttää soveliasta korjausfunktiota. Korjausfunktiota on hyödynnettävä myös siinä tilanteessa, jossa halutaan tietää henkilön paikka ja/tai nopeus jokaisen vastaanotetun äänipulssin vastaanottohetkellä.Table 1 shows that if you walk 10 m or more away from the audio receiver 10 during the step length measurement, the relative measurement error is only • 9: · · ·% fractions. If no more than 5 m of sound receiver *: **: 15 from receiver 10 is traveled during the measurement time, a suitable correction function should be used. The correction function must also be utilized in a situation where one wants to know the position and / or velocity of a person at the time of receiving each pulse received.
a·· * 1 · a · .a ·· * 1 · a ·.
.···. Kuvassa 2 on esitetty tuulen vaikutus keksinnön mukaisessa mittausjärjestelyssä.. ···. Figure 2 shows the effect of wind in a measuring arrangement according to the invention.
• 1 20 Tuulensuunta ja -nopeus vaikuttavat etenevien äänipulssien nopeuteen. Kuvassa . ^ 2 janalla A-B esitetään sitä suuntaa, jonka suunnassa testihenkilö 1 liikkuu. Nuo- ::i.: lella W esitetään vallitsevaa tuulensuuntaa ja -nopeutta. Tuulensuunta W muodos- • « taa kulman β testihenkilön 1 liikkeen kanssa. Tuulennopeus ja -suunta vaikuttavat ’\· ilmassa etenevään äänennopeuteen taulukon 2 mukaisesti.• 1 20 The direction and speed of the wind affect the speed of the sound pulses propagating. In the picture. ^ 2 The line A-B represents the direction in which test subject 1 is moving. No-: i: W represents the prevailing wind direction and velocity. The wind direction W forms an angle β with the movement of the test person 1. The speed and direction of the wind affect the air velocity as shown in Table 2.
• 1 · · ·#·...· *·· • 1 ♦ • · · ··· · • a·--' a·· • · 8 117887• 1 · · · # · ... · * ·· • 1 ♦ • · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ···
Taulukko 2: Tuulennopeuden ja -suunnan vaikutus äänennopeuteen Kulma β Tuulennopeus Tuulennopeus Tuulennopeus __0 m/s__10 m/s__20 m/s 0__331,1____341,3__350,9 15__331,1 330,0__330,0 45__331J__324,7__317,5 75 331,1 321,5__311,5 90__331J__320,5__310,6 115__331,1 321,5__311,5 135____331,1__323,6__315,5 165__331,1__326,8__321,5 180 331,1 320,5 | 310,6Table 2: Effect of wind speed and direction on sound speed Angle β Wind speed Wind speed Wind speed __0 m / s__10 m / s__20 m / s 0__331,1 ____ 341,3__350,9 15__331,1 330,0__330,0 45__331J__324,7__317,5 75 331,1 321, 5__311.5 90__331J__320,5__310.6 115__331.1 321.5__311.5 135 ____ 331.1__323,6__315.5 165__331.1__326,8__321.5 180 331.1 320.5 | 310.6
Taulukon 2 mukaan on selvää, että tuulensuunta ja -nopeus tulee huomioida mit- 5 tauksessa. Tuulennopeudella I0m/s, jota on pidettävä kovana tuulena, voi tuulen-; suunta vaikuttaa yli 6 % havaittavaan äänennopeuteen. Kovalla tuulella on siten tuulensuunta testauksen aikana otettava huomioon.According to Table 2, it is clear that the wind direction and speed must be taken into account in the measurement. At a wind speed of I0m / s, which is to be considered as a strong wind, it can wind; direction affects more than 6% of perceived sound speed. In the case of strong winds, therefore, the wind direction must be taken into account during testing.
Äänen etenemisnopeuteen ilmassa vaikuttavat myös vallitseva ilmankosteus ja 10 lämpötila. Niiden vaikutus on esitetty taulukossa 3.Sound speed in the air is also affected by the prevailing humidity and temperature. Their effect is shown in Table 3.
« · · • · · ··*· *·***·’ Taulukko 3: Ilmankosteuden ja lämpötilan vaikutus äänennopeuteen _ V·: Lämpötila -30 C° -20 C° -10 C° 0 C° +10 C° +20 C° +30 C°Table 3: Effect of Humidity and Temperature on Sound Speed _ V ·: Temperature -30 ° C -20 ° C -10 ° C -10 ° C 20 ° C + 30 ° C
Kosteus m/s m/s m/s m/s m/s m/s m/s * · · ;:· %___________ 0 312,8 319,2 325,4 331,5 337,5 343,4 349,3 15__-__ 325,4 331,5 337,5 343,4 349,4 : 30 - - 325,4 331,5 337,5 343,6 349,8 • · · — . ....... ..— — - j::·! 45__ 325,4 331,5 337,6 343,9 350,3 *·"* 60__ 325,4 331,5 337,8 344,1 350,7 *:;T 75__ 325,4 331,6 337,9 344,4 351,1 90 - - 325,4 331,6 338,0 344,6 351,1 * * * # eMoisture m / sm / sm / sm / sm / sm / sm / sm / s * · ·;: ·% ___________ 0 312.8 319.2 325.4 331.5 337.5 343.4 349.3 15 __-__ 325 , 4,331.5 337.5 343.4 349.4: 30 - - 325.4 331.5 337.5 343.6 349.8 • · · -. ....... ..— - - j :: ·! 45__ 325.4 331.5 337.6 343.9 350.3 * · "* 60__ 325.4 331.5 337.8 344.1 350.7 *:; T 75__ 325.4 331.6 337.9 344.4 351.1 90 - - 325.4 331.6 338.0 344.6 351.1 * * * # e
Taulukosta 3 selviää, että lämpötila on suurempi äänennopeuteen vaikuttava tekijä 15 kuin ilmankosteus. Sen vuoksi mittaustilanteessa on huomioitava myös askelmit- 9 117887 tauksen aikainen vallitseva lämpötila. Kosteuden vaikutus äänennopeuteen on niin pieni, että se voidaan jättää huomioimatta.Table 3 shows that temperature is a greater factor affecting sound speed 15 than humidity. Therefore, the ambient temperature during the step should also be taken into account. The effect of humidity on the speed of sound is so small that it can be neglected.
Mittaustilanteessa on siten huomioitava seuraavat muuttujat mittauksen tarkkuu-5 den parantamiseksi: vallitseva lämpötila, vallitseva tuulensuunta mittauksen aikana, tuulennopeus ja mittausta suorittavan henkilön pituus. Nämä tiedot voidaan edullisesti syöttää äänivastaanottimeen 10, johon on tallennettu sovelias keksinnön mukainen ohjelmallinen sovellus. Sisätiloissa tai muuten tuulettomissa olosuhteissa riittää yleensä lämpötila ja henkilön pituus. Sääolosuhteiden yhteisvaikutus 10 voidaan myös laskea ohjelmallisesti, jos suoritetaan erillinen kalibraatio tunnetulla matkalla vallitsevissa olosuhteissa. Kun tiedot on tallennettu äänivastaanottimeen 10, voidaan askelpituuden mittaus käynnistää. Tallennettuja ympäristö-ja lähtöarvoja käytetään hyväksi laskettaessa henkilön 1 paikka jokaisen äänipulssin vas-taanottohetkellä. Keksinnön mukainen ohjelmallinen sovellus suorittaa askelpituu-15 den mittauksessa tarvittavat laskennat. Tarvittaessa lasketut tulokset esitetään äänivastaanottimen 10 näytöllä. Saatu askelpituuden mittaustulos tallennetaan äänivastaanottimen 10 muistiin myöhempää käyttöä varten.Thus, the following variables must be considered in the measurement situation to improve the accuracy of the measurement: ambient temperature, prevailing wind direction during measurement, wind speed and length of person performing the measurement. This information can advantageously be fed to an audio receiver 10 storing a suitable software application according to the invention. Indoors or in other unventilated conditions, temperature and length of person are usually sufficient. The combined effect 10 of the weather conditions can also be calculated programmatically if a separate calibration is performed under conditions prevailing over a known distance. Once the data has been stored in the audio receiver 10, the step length measurement can be started. The recorded ambient and output values are utilized to calculate a person's 1 position at the time of each voice pulse reception. The software application according to the invention performs the calculations necessary for measuring step lengths. If necessary, the calculated results are displayed on the screen of the audio receiver 10. The resulting step length measurement result is stored in the memory of the audio receiver 10 for later use.
Kuvassa 3 on esitetty esimerkinomaisena vuokaaviona keksinnön mukaisen as-20 kelpituuden mittaukseen kuuluvat päävaiheet. Vaiheessa 300 suoritetaan valmistelevia toimenpiteitä. Tällaisia ovat mm. äänilähettimen 11 ja äänivastaanottimen ·.·*· 10 kellojen synkronointi. Synkronoinnin avulla äänivastaanotin 10 pystyy määrit- *:··: tämään sen, milloin äänilähettimen 11 lähettämä äänipulssi vastaanotetaan. Li- :*·.· saksi äänivastaanotin 10 pystyy synkronoinnin jälkeen määrittämään sen, milloin * · .**·. 25 kyseinen äänipulssi on lähetetty ja monesko mittaukseen kuuluva äänipulssi se • · * on.Figure 3 illustrates, by way of example flow diagram, the main steps involved in measuring the as-20 valid length according to the invention. In step 300, preparatory operations are performed. These include e.g. synchronizing the clocks of the audio transmitter 11 and the audio receiver ·. · * · 10. By means of synchronization, the audio receiver 10 can determine *: ··: when the audio pulse transmitted by the audio transmitter 11 is received. Li-: * ·. · Saxon Audio Receiver 10 can, after synchronization, determine when * ·. ** ·. 25 of these sound pulses have been sent and many of the sound pulses included in the measurement are • · *.
* * * * • # · • « ***' Vaiheessa 300 äänivastaanottimeen 10 syötetään myös äänennopeuteen vaikut- . , tavat ympäristötiedot: lämpötila, tuulensuunta ja -nopeus. Lisäksi syötetään henki- • · * : 30 lön pituus, jotta geometrinen virhe voidaan laskennallisesti korjata.* * * * • # · • «*** 'In step 300, the audio receiver 10 is also supplied with an effect on the audio rate. , the usual environmental information: temperature, wind direction and speed. In addition, a length of • · *: 30 persons is entered so that the geometric error can be computed.
* · • « • · · ··· Vaiheessa 310 askelpituuden mittaus käynnistetään. Käynnistäminen tehdään * * · · .·**. edullisesti painamalla äänilähettimessä 11 olevaa käynnistyspainiketta. Tällöin ää- ·" nilähetin 11 alkaa lähettää äänipulsseja ja siihen edullisesti kuuluva kiihtyvyysan- • · · '·'··’ 35 turi aloittaa kiihtyvyysmittaukset.* In step 310, the step length measurement is started. Booting is done * * · ·. · **. preferably by pressing the start button on the audio transmitter 11. In this case, the sound transmitter 11 starts transmitting sound pulses and preferably includes an acceleration sensor 35 to start acceleration measurements.
« f • »» • *«F •» »• *
Vaihtoehtoisesti käynnistys suoritetaan äänivastaanottimen 10 avulla, jolloin käyn-nistystieto on siirrettävä langattomasi! äänilähettimeen 11, jotta se käynnistyisi.Alternatively, the boot is performed with the audio receiver 10, whereupon the boot information must be transferred to your wireless device! audio transmitter 11 to start it.
10 11788710 117887
Kiihtyvyysanturitiedoista tunnistetaan kunkin askeleen alkamisajankohta. Ensimmäisen äänipulssin lähetyshetki merkitään mittausprosessissa ajanhetkeksi 0 s, jota voidaan kuvata esimerkiksi merkinnällä to. Äänipulssin lähetyksen jälkeen keksinnön mukaisen prosessin toiminta haarautuu kahteen erilliseen laitteeseen: 5 äänivastaanottimeen 10 ja äänilähettimeen 11. Tätä hajautumista on kuvattu kat-koviivanuolella kuvassa 3.The acceleration sensor information identifies the start time of each step. The moment of transmission of the first audio pulse is denoted as 0 s in the measurement process, which can be described, for example, as to. After transmitting the voice pulse, the operation of the process of the invention is branched into two separate devices: 5 to the audio receiver 10 and to the audio transmitter 11. This dispersion is illustrated by the dashed arrow in Figure 3.
Vaiheessa 320 äänivastaanottimessa 10 vastaanotetaan äänipulssi ajanhetkellä t-ι, joka poikkeaa äänipulssin lähetyshetkestä to. Erotus tr t0 vastaa kulkuaikaa, 10 jonka ääni tarvitsi kulkeakseen äänilähettimestä 11 äänivastaanottimeen 10. Vaiheessa 321 lähtötietojen ja mitatun kulkuajan perusteella lasketaan arvio henkilön 1 etäisyydeksi S. Kun arvio etäisyydeksi S lasketaan, niin laskennan aikana huomioidaan vaiheessa 300 tallennetut äänennopeuteen vaikuttavat lähtötiedot ja mittausta suorittavan henkilön kokoon liittyvät lähtötiedot.In step 320, the audio receiver 10 receives an audio pulse at time t-ι that differs from the audio pulse transmission time to. The difference tr t0 corresponds to the travel time 10 required by the voice to pass from the audio transmitter 11 to the voice receiver 10. In step 321, based on the initial data and the measured travel time, an estimate S of person 1 is calculated. size related input data.
1515
Kahden peräkkäisen äänipulssin vastaanottoaikojen avulla voidaan laskea myös, mikä on henkilön 1 nopeus V vastaanotettujen äänipulssien välillä.The reception times of two consecutive audio pulses can also be used to calculate the speed V of a person 1 between received audio pulses.
Vaiheessa 322 laskentatulokset S ja V tallennetaan äänivastaanottimen 10 muis-20 tiin. Tallennuksen jälkeen äänivastaanotin 10 jää odottamaan seuraavaa äänipuls-sia, joka voi olla joko seuraavaa mittauspulssi tai askelmittauksen lopetuksen il- • · ·.: * maiseva äänipulssi.In step 322, the calculation results S and V are stored in the memory 20 of the audio receiver. After recording, the audio receiver 10 will wait for the next audio pulse, which may be either the next measurement pulse or the • · ·: * landscape sound pulse.
• · . Äänilähettimessä 11 toiminta jatkuu ensimmäisen lähetetyn äänipulssin jälkeen • · 25 seuraavalla tavalla. Äänipulssin lähetystä seuraa vaihe 312. Tässä vaiheessa 312 ·*· kasvatetaan äänilähettimessä 11 olevan pulssilaskurin arvoa N yhdellä. Ensim- .’···. maisen pulssin lähetyksen jälkeen pulssilaskurin N arvo on siten 1. Seuraavien lä- • « hetettyjen äänipulssien jälkeen pulssilaskurin arvo N kasvaa aina yhdellä.• ·. In Audio Transmitter 11, operation continues after the first transmitted pulse • · 25 as follows. The transmission of the voice pulse is followed by step 312. In this step 312 · * · the value N of the pulse counter in the voice transmitter 11 is incremented by one. First of all. '···. thus, after transmitting a global pulse, the value of the pulse counter N is 1. After the next transmitted pulses, the value of the pulse counter N always increases by one.
♦ *· ·· ♦ · * :ll.: 30 Vaiheessa 313 suoritetaan vertailu, jossa tutkitaan onko pulssilaskurin N arvo ker- • · *·;·* rottuna viiveellä τ pienempi kuin joku ennalta asetettu mittausaika M. Viive τ vas- ·:· taa lähetettävien äänipulssien aikaväliä, ja se on edullisesti 200 ms. Mittauksen ' »«·· alussa voidaan käytettävä mittausaika M asettaa halutuksi. Se voi olla esimerkiksi • « * *. 10 sekuntia. Jos vertailu vaiheessa 313 antaa tuloksen KYLLÄ, siirrytään vaihee- • · * *l:\ 35 seen 314. Vaiheessa 314 käytetään viive-elintä, josta saadaan signaali ulos mää- • · « *· '· rätyn viiveen τ kuluttua. Tämä viivästetty signaali aikaansaa uuden äänipulssin lä hetyksen hetkellä to + τ. Tämän jälkeen vaiheet 311, 312, 313 ja 314 toistuvat niin 11 117887 kauan, kunnes lopulta vaiheessa 313 saadaan El-tulos. Tällöin ennalta asetettu mittausaika M on kulunut umpeen ja askelpituudenmittaus voidaan päättää.♦ * · ·· ♦ · *: l: 30 In step 313, a comparison is made to determine whether the value of the pulse counter N times multiplied by a delay τ is less than a predetermined measurement time M. The delay τ corresponds to: · Guarantees the interval of the voice pulses to be transmitted, preferably 200 ms. At the beginning of the measurement '»« ··, the measuring time M used can be set as desired. For example, it may be • «* *. 10 seconds. If the comparison at step 313 gives a YES result, the step proceeds to step 314. In step 314, a delay member is used to output the signal after a specified delay τ. This delayed signal causes a new pulse of sound to be transmitted at time t + τ. Thereafter, steps 311, 312, 313 and 314 are repeated until 11 117887 until finally E1 is obtained in step 313. Then the preset measuring time M has expired and the step length measurement can be terminated.
Mittauksen päättyminen ilmaistaan lähettämällä vaiheessa 330 lopetusäänipulssi. 5 Lopetusäänipulssi poikkeaa varsinaisista mittausäänipulsseista tavalla, jonka ää-nivastaanotin 10 pystyy tunnistamaan.The end of the measurement is indicated by sending a stop tone pulse in step 330. The stop tone pulse differs from the actual measurement tone pulses in a manner that the audio receiver 10 can recognize.
Vaiheessa 340 äänivastaanotin 10 vastaanottaa äänilähettimen 11 mittauksen lopetusta kuvaavan äänipulssin. Vastaanotettuaan tämän lopetusäänipulssin ääni-10 vastaanotin 10 tallentaa edullisesti viimeisimmät laskentatulokset muistiinsa, askelten lukumäärä, ajankohta ja niiden aikana kuljettu matka S ja keskimääräinen nopeus V. Kun äänilähetin 11 on lähettänyt lopetuspulssin, niin se edullisesti lähettää heti myös erillisen langattoman linkin kautta mittaamansa askelmäärän ääni-vastaanottimeen 10. Äänilähetin mittaa askelmäärän edullisesti siinä olevan kiihty-15 vyysanturin avulla. Kiihtyvyysanturista saatava kiihtyvyysmaksimien lukumäärä N vastaa otettuja askelia.In step 340, the audio receiver 10 receives an audio pulse indicating the end of the measurement of the audio transmitter 11. Upon receipt of this end tone pulse, the voice 10 receiver preferably stores in its memory the most recent computation results, the number of steps, the time and distance S and the average speed V. During transmitting the end pulse, the audio transmitter 11 also preferably immediately transmits the number of steps it measures over a separate wireless link. The audio transmitter preferably measures the number of steps using an acceleration sensor 15 therein. The number N of accelerometers from the accelerometer corresponds to the increments taken.
Vaiheessa 350 mitattu askelpituus näytetään haluttaessa äänivastaanottimen 10 näyttölaitteella. Keksinnön mukaisella menetelmällä mitattua askelpituutta voidaan 20 välittömästi hyödyntää muissa mahdollisissa liikuntaan liittyvissä sovelluksissa.The step length measured in step 350 is displayed, if desired, on the display device of the audio receiver 10. The step length measured by the method of the invention can be immediately utilized in other possible exercise-related applications.
* · .* ·.
* Kuvassa 4a on esitetty esimerkinomaisesti keksinnön mukaisen äänivastaanotti- *"*: men 10 käsittämiä toiminnallisia osia. Äänivastaanotin 10 sisältää energialähteen 44, joka on edullisesti akku. Energialähteen 44 kapasiteetti on niin suuri, että se 25 pystyy takaamaan äänivastaanottimelle 10 pitkän toiminta-ajan.Fig. 4a shows, by way of example, the functional parts of the audio receiver 10 according to the invention. The audio receiver 10 includes a power source 44, preferably a battery. The power source 44 has a capacity sufficient to provide the audio receiver 10 with a long operating time.
* · * • * * * > · * .···. Käyttäjä voi ohjata äänivastaanotinta 10 käyttöliittymän 43 kautta. Sen avulla voi- • * daan äänivastaanottimeen 10 syöttää keksinnön mukaisessa mittausmenetelmäs-. ^ sä tarvittavat mittauksen tarkkuuteen vaikuttavat ympäristö-ja käyttäjätiedot. Käyt- 30 töliittymään 43 kuluvat edullisesti myös jotkin askelpituuden esitykseen soveltuvat • · *···' välineet. Tällaisia välineitä voivat olla esimerkiksi näyttöyksikkö ja/tai kaiutin.* · * • * * *> · *. ···. The user can control the audio receiver 10 via the user interface 43. It allows the input to the audio receiver 10 in the measuring method according to the invention. ^ the required environmental and user information affecting the accuracy of the measurement. The user interface 43 also preferably includes some means suitable for displaying the step length • · * ··· '. Such means may be, for example, a display unit and / or a speaker.
• · · • * · · Äänivastaanottimen 10 toimintaa ohjaa keskusyksikkö 41. Se käsittää edullisesti • * * prosessoriyksikön (CPU) ja siihen kiinteässä yhteydessä olevan muistin. Keskus- • · · 35 yksikköön 41 kuuluva muisti voidaan toteuttaa tekniikan tason mukaisilla muistiyk- * · · *· “ siköillä. Prosessoriyksikköön 41 kuluu myös kellotoiminto, jota hyödynnetään ää- nipulssien vastaanottoajan määrityksessä.The operation of the audio receiver 10 is controlled by the central processing unit 41. It preferably comprises a * * * processor unit (CPU) and a memory permanently attached thereto. The memory of the central unit 35 · 41 can be implemented with prior art memory units. The processor unit 41 also has a clock function which is utilized in determining the time of reception of the voice pulses.
12 11788712 117887
Keskusyksikössä 41 ajetaan keksinnön mukainen askelpituudenmittauksessa hyödynnettävä sovellusohjelma. Tämä ohjelmallinen sovellus käsittää edullisesti vuokaavion 3 vaiheet 320-350. Keksinnön mukainen ohjelmallinen sovellus on edullisesti tallennettu keskusyksikköön 41 kuuluvaan muistiin. Ympäristö- ja käyt-5 täjätiedot, vaihe 300 kuvassa 3, voidaan tallentaa käyttöliittymän 43 kautta samaan muistiin siten, että keksinnön mukainen sovellusohjelma voi niitä hyödyntää.The central processing unit 41 runs an application program according to the invention for use in step length measurement. Preferably, this software application comprises steps 320-350 of flow diagram 3. The software application according to the invention is preferably stored in the memory of the central processing unit 41. The environmental and user information, step 300 in Figure 3, can be stored in the same memory via the user interface 43 so that it can be utilized by the application program according to the invention.
Äänivastaanottimeen 10 kuuluu myös äänipulssien vastaanottovälineet 42. Ne käsittävät mikrofoniyksikön ja signaalinkäsittelyvälineet, jotka muokkaavat vastaan-10 otetun analogisen äänisignaalin digitaaliseksi signaaliksi. Analogisen signaalin muuntaminen digitaaliseksi tehdään A/D-muuntimella, jonka näytteenottotaajuus on edullisesti luokkaa 8-16 kHz. Vastaanotetut signaalinäytteet viedään keskusyksikköön 41, joka tekee päätöksen äänipulssin vastaanottohetkestä. Keskusyksikkö 41 tietää myös sen, mikä on kunkin vastaanotetun äänipulssin järjestysnu-15 mero laskien ensimmäisestä vastaanotetusta äänimerkistä. Tämän tiedon avulla se voi tehdä päätelmän vastaanottamansa äänipulssin lähetyshetkestä. Äänipulssin käyttämä kulkuaika saadaan vähentämällä vastaanottoajasta äänipulssin lähetysaika.The audio receiver 10 also includes audio pulse reception means 42. They comprise a microphone unit and signal processing means that convert the received analog audio signal into a digital signal. The conversion of the analog signal to digital is done by an A / D converter, which preferably has a sampling rate of the order of 8-16 kHz. The received signal samples are applied to the central unit 41, which decides on the moment of receipt of the voice pulse. The central processing unit 41 also knows the sequence number of each received pulse received from the first received tone. With this information it can infer the moment of transmission of the received voice pulse. The transit time used by the voice pulse is obtained by subtracting the transmission time of the voice pulse from the reception time.
20 Eräässä edullisessa keksinnön suoritusmuodossa äänivastaanotin 10 on jonkin solukkoverkon päätelaite, johon on ladattu keksinnön mukainen • * : askelpituudenmittaukseen soveltuva ohjelmallinen sovellus.In a preferred embodiment of the invention, the voice receiver 10 is a terminal device of a cellular network loaded with a software application suitable for step length measurement according to the invention.
• *• *
Kuvassa 4b on esitetty esimerkinomaisesti mittauksen suorittajan mukanaan kan-25 tavan äänilähettimen 11 toiminnalliset pääosat. Siihen kuluu energialähde 49, jon- * * * ka kapasiteetti mahdollistaa tasoltaan riittävien äänipulssien lähetyksen. Mittauk-.··. sen suorittaja 1 ohjaa äänilähetintä 11 käyttöliittymän 47 avulla. Käyttöliittymä 47 käsittää edullisesti välineet äänilähettimen 11 ja -vastaanottimen 10 kellojen synk-. ronointimenettelyn käynnistämiseksi sekä välineet varsinaisen mittauksen käynnis ti/ 30 tämiseksi.Fig. 4b shows, by way of example, the main functional parts of the audio transmitter 11 carrying the meter. It consumes an energy source 49 with a * * * capacity capable of transmitting sound pulses of sufficient quality. Measurements. ··. its actuator 1 controls the audio transmitter 11 via a user interface 47. The user interface 47 preferably comprises means for synchronizing the clocks of the audio transmitter 11 and the receiver 10. and a means for initiating the actual measurement.
• · • · · * Äänipulssien lähetystä ohjaa keskusyksikkö 45, joka käsittää prosessoriyksikön :***: (CPU), muistin ja kellotoiminnon. Yksi osa keksinnön mukaista sovellusohjelmaa t·· ^ \ askelpituuden määrittämiseksi, vaiheet 310-313 sekä vaihe 330 kuvassa 3, on *;·*.* 35 edullisesti tallennettu keskusyksikköön 45 kuuluvaan muistiin. Nämä keksinnön • · · '· " mukaisen menetelmän vaiheet suoritetaan äänilähettimen 11 keskusyksikössä 45.The transmission of the audio pulses is controlled by the central processing unit 45, which comprises a processor unit: ***: (CPU), memory and a clock function. Part of the application program t ··· \ according to the invention for determining the step length, steps 310-313 and step 330 in Fig. 3, is preferably stored in the memory of the central processing unit 45. These steps of the method of the invention are performed on the central unit 45 of the audio transmitter 11.
13 117887 Äänilähetin 11 käsittää myös välineet 46 pituudeltaan määrättyjen äänipulssien lähettämiseksi, Nämä välineet 46 käsittävät oskillaattorin, edullisesti 1 000-2 000 Hz, äänisignaalin muodostamiseksi. Äänisignaalin taajuus, lähetysaika ja lähetyksen pituus määritetään keskusyksikön 45 antamalla käskyllä. Eräässä edullisessa 5 keksinnön suoritusmuodossa äänipulsseja lähetetään 200 ms välein. Pulssien pituus on luokkaa 100 ms.The audio transmitter 11 also comprises means 46 for transmitting pulses of a certain length, These means 46 comprise an oscillator, preferably 1000-2000 Hz, for generating an audio signal. The frequency, transmission time, and transmission length of the audio signal are determined by a command from the central unit 45. In a preferred embodiment of the invention, audio pulses are transmitted at 200 ms intervals. The pulse length is in the order of 100 ms.
Äänilähetin 11 käsittää edullisesti ainakin yhden kiihtyvyysanturin 48. Kiihtyvyysanturin 48 mittaustiedoista, edullisesti kiihtyvyyden maksimiarvoista, voidaan 10 laskea askelpituuden mittauksen aikana otetut askeleet N. Mittauksen päätyttyä havaittu askelmäärä N ilmaistaan edullisesti joko äänilähettimen 11 käyttöliittymään 47 kuuluvalla näytöllä tai askelmäärä N siirretään jollain tekniikan tason mukaisella langattomalla tiedonsiirtolinkillä äänivastaanottimeen 10. Näitä tiedonsiirrossa tarvittavia välineitä ei ole esitetty kuvissa 4a ja 4b. Esimerkkejä mahdollisista 15 soveltuvista tiedonsiirtotavoista ovat IR-linkki tai Bluetooth-yhteys.Preferably, the sound transmitter 11 comprises at least one accelerometer 48. From the measurement data of the acceleration sensor 48, preferably the maximum values of the acceleration, the steps N taken during the step length measurement can be calculated. communication means to the audio receiver 10. These means for communication are not shown in Figures 4a and 4b. Examples of possible communication methods are IR or Bluetooth.
Eräässä edullisessa keksinnön suoritusmuodossa äänilähetin 11 on jonkin solukkoverkon päätelaite, johon on ladattu keksinnön mukainen askelpituudenmittauk-seen soveltuva ohjelmallinen sovellus.In a preferred embodiment of the invention, the voice transmitter 11 is a terminal device of a cellular network loaded with a software application suitable for step length measurement according to the invention.
2020
Edellä on kuvattu eräitä keksinnön mukaisen menetelmän ja laitejärjestelyn edulli-·.: ♦ siä suoritusmuotoja. Keksintö ei kuitenkaan rajoitu juuri kuvattuihin suoritusmuo- ·:**: töihin. Keksinnöllistä ajatusta voidaan soveltaa esimerkiksi siten, että lähettimen ja vastaanottimen toiminnalliset roolit vaihdetaan. Tällöin askelpituuden mittausta • · 25 suorittava henkilö kantaa vastaanotinta, ja lähetin on paikoillaan. Lisäksi keksin- ··· nollista ajatusta voidaan soveltaa lukuisilla tavoilla patenttivaatimusten asettamis- l·-1 2 3. sa rajoissa.Some of the preferred embodiments of the method and apparatus arrangement of the invention have been described above. However, the invention is not limited to the embodiments just described. The inventive idea can be applied, for example, by changing the functional roles of the transmitter and the receiver. In this case, • · 25 persons performing step length measurement carry the receiver and the transmitter is in place. In addition, the inventive idea can be applied in a number of ways within the scope of the claims.
* · • · a * · • · · * # · .* · • · a * · • · · * # ·.
• 1 · • 1 · * · * 1 • a# * • · · • · 1 1 *·· ♦ · • 1 • · · ♦ ···' ··· ··1 Φ 2 • 1 · 3 * m• 1 · • 1 · * · * 1 • a # * • · · • · 1 1 * ·· ♦ · • 1 • · · ♦ ··· '··· ·· 1 Φ 2 • 1 · 3 * m
Claims (23)
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20040215A FI117887B (en) | 2004-02-12 | 2004-02-12 | The step length calibration method and device arrangement utilize the method |
| EP05708166A EP1713388A1 (en) | 2004-02-12 | 2005-02-10 | Method for calibration of step length and arrangement utilizing the method |
| US10/589,225 US20070173378A1 (en) | 2004-02-12 | 2005-02-10 | Method for calibration of step length and arrangement utilizing the method |
| JP2006552640A JP2007523328A (en) | 2004-02-12 | 2005-02-10 | Method for calibration of stride and apparatus using the method |
| PCT/FI2005/000086 WO2005077273A1 (en) | 2004-02-12 | 2005-02-10 | Method for calibration of step length and arrangement utilizing the method |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20040215 | 2004-02-12 | ||
| FI20040215A FI117887B (en) | 2004-02-12 | 2004-02-12 | The step length calibration method and device arrangement utilize the method |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20040215A0 FI20040215A0 (en) | 2004-02-12 |
| FI20040215A FI20040215A (en) | 2005-08-13 |
| FI117887B true FI117887B (en) | 2007-04-13 |
Family
ID=31725695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20040215A FI117887B (en) | 2004-02-12 | 2004-02-12 | The step length calibration method and device arrangement utilize the method |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20070173378A1 (en) |
| EP (1) | EP1713388A1 (en) |
| JP (1) | JP2007523328A (en) |
| FI (1) | FI117887B (en) |
| WO (1) | WO2005077273A1 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007093433A (en) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Hitachi Ltd | Detector for motion of pedestrian |
| US8131500B2 (en) * | 2007-04-13 | 2012-03-06 | Seiko Instruments Inc. | Pedometer |
| US11317824B1 (en) * | 2012-12-19 | 2022-05-03 | Alert Core, Inc. | System and method for identifying breathing patterns during running and other applications |
| KR101386641B1 (en) * | 2013-12-13 | 2014-04-18 | 국방과학연구소 | Distance estimation device and method using the difference of wave speed between waves |
| DE102014008939A1 (en) * | 2014-06-23 | 2015-12-24 | Martin Daumer | Method and device for determining the movement of a person |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5832667B2 (en) * | 1976-11-30 | 1983-07-14 | 株式会社日立製作所 | Synchronous wireless sound wave signal transmission method |
| JPS57173707A (en) * | 1981-04-17 | 1982-10-26 | Agency Of Ind Science & Technol | Measuring device for step length |
| DE3405081A1 (en) * | 1984-02-13 | 1985-08-14 | Puma-Sportschuhfabriken Rudolf Dassler Kg, 8522 Herzogenaurach | SPORTSHOE FOR RUNNING DISCIPLINES AND METHOD FOR SUBMITTING INFORMATION AND / OR FOR EXCHANGING INFORMATION ON MOTION PROCESSES IN RUNNING DISCIPLINES |
| JPH05240953A (en) * | 1992-02-28 | 1993-09-21 | Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd | Method and device for measuring distance |
| US6266623B1 (en) * | 1994-11-21 | 2001-07-24 | Phatrat Technology, Inc. | Sport monitoring apparatus for determining loft time, speed, power absorbed and other factors such as height |
| WO2002093272A1 (en) * | 2000-12-15 | 2002-11-21 | Phatrat Technology, Inc. | Movement and event systems and associated methods related applications |
| US5583776A (en) * | 1995-03-16 | 1996-12-10 | Point Research Corporation | Dead reckoning navigational system using accelerometer to measure foot impacts |
| US6145389A (en) * | 1996-11-12 | 2000-11-14 | Ebeling; W. H. Carl | Pedometer effective for both walking and running |
| US5831937A (en) * | 1997-04-09 | 1998-11-03 | Northwestern University | Portable ranging system for analyzing gait |
| JP2000046578A (en) * | 1998-07-30 | 2000-02-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Apparatus for measuring walking step |
| JP3532773B2 (en) * | 1998-09-26 | 2004-05-31 | ジヤトコ株式会社 | Portable position detection device and position management system |
| JP2001027545A (en) * | 1999-05-07 | 2001-01-30 | Seiko Instruments Inc | Portable range finder, portable distance/speed meter, and distance/speed measuring method |
| JP2001221853A (en) * | 2000-02-04 | 2001-08-17 | Honda Denshi Giken:Kk | Apparatus for measuring step and pace |
| US7171331B2 (en) * | 2001-12-17 | 2007-01-30 | Phatrat Technology, Llc | Shoes employing monitoring devices, and associated methods |
| JP2002197437A (en) * | 2000-12-27 | 2002-07-12 | Sony Corp | Walking detection system, walking detector, device and walking detecting method |
| FI115605B (en) * | 2001-12-21 | 2005-06-15 | Newtest Oy | Sensor unit, device arrangement and device arrangement method for measuring and estimating forces on the body |
| US6658079B1 (en) * | 2002-07-29 | 2003-12-02 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | System, method and apparatus for measuring walking and running distance |
| CH715792B1 (en) * | 2002-12-06 | 2020-07-31 | Ruag Electronics | Device and method for determining position. |
| JP2004261555A (en) * | 2003-03-03 | 2004-09-24 | Mikio Uehara | Shoe with function recording exercise information |
-
2004
- 2004-02-12 FI FI20040215A patent/FI117887B/en not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-02-10 EP EP05708166A patent/EP1713388A1/en not_active Withdrawn
- 2005-02-10 US US10/589,225 patent/US20070173378A1/en not_active Abandoned
- 2005-02-10 WO PCT/FI2005/000086 patent/WO2005077273A1/en not_active Application Discontinuation
- 2005-02-10 JP JP2006552640A patent/JP2007523328A/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20070173378A1 (en) | 2007-07-26 |
| WO2005077273A1 (en) | 2005-08-25 |
| FI20040215A0 (en) | 2004-02-12 |
| FI20040215A (en) | 2005-08-13 |
| JP2007523328A (en) | 2007-08-16 |
| EP1713388A1 (en) | 2006-10-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7690556B1 (en) | Step counter accounting for incline | |
| US7647196B2 (en) | Human activity monitoring device with distance calculation | |
| US9470705B2 (en) | Method and system for determining the walking or running speed of a person | |
| US9592013B2 (en) | Method for determining an instant velocity of a user and for improving estimation of heart rate | |
| EP2947588A1 (en) | Method for calculating the activity of a user | |
| JP6130914B2 (en) | Biological information calculation system at the time of exercise load, biological information calculation method, and portable information terminal | |
| CN104165637B (en) | Method and apparatus for the attachment position for determining motion sensing apparatus | |
| US7962309B2 (en) | Method and device for measuring the progress of a moving person | |
| JP2003517355A (en) | Apparatus and method for monitoring calorie consumption due to physical activity | |
| JP2010536040A5 (en) | ||
| FI117887B (en) | The step length calibration method and device arrangement utilize the method | |
| JP5826120B2 (en) | Gait measuring device, method and program | |
| CN105973426A (en) | Weight measurement method and system thereof | |
| JP5892305B2 (en) | Activity amount measuring device, activity amount measuring system, program and recording medium | |
| JP2017047207A (en) | Method and system for measuring or predicting time of hurdle race | |
| JP2017127522A (en) | Gait estimation device, method and program | |
| US20170225036A1 (en) | Information processing device, information processing method, and program | |
| JP2016159128A (en) | Wireless spring time measurement system for automatically detecting movement of start of runner | |
| RU2399403C2 (en) | Device for measurement of multi-turn jump duration | |
| CN105974435A (en) | Performance information calculation method, and satellite positioning signal receiver | |
| JP5930154B2 (en) | Activity amount measurement system, activity amount measurement device, and activity amount measurement method | |
| JPS63249012A (en) | Measuring apparatus of walking distance | |
| JPS6373112A (en) | Measuring device for walk distance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 117887 Country of ref document: FI |
|
| MM | Patent lapsed |