FR3048868A1 - DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING CROWN PARAMETER OF A FOOT RUN. - Google Patents

Abstract

Le dispositif comprend un accéléromètre apte à fournir un signal d'accélération verticale d'une région anatomique supérieure d'un coureur et un circuit de calcul, le circuit de calcul étant configuré pour déterminer un instant de début de vol à partir d'une pente (D2) d'évolution du signal d'accélération verticale et pour déterminer une durée de vol à partir d'une information (PV, P4) obtenue par intégration de l'accélération verticale.The device comprises an accelerometer capable of providing a vertical acceleration signal of an upper anatomical region of a runner and a calculating circuit, the calculation circuit being configured to determine an instant of flight start from a slope. (D2) of evolution of the vertical acceleration signal and to determine a flight duration from an information (PV, P4) obtained by integration of the vertical acceleration.

Description

La présente invention concerne d’une façon générale les systèmes et procédés pour déterminer des paramètres d’exercice sportif.The present invention generally relates to systems and methods for determining sport exercise parameters.

Elle concerne plus précisément un dispositif et un procédé pour déterminer les paramètres d’une foulée d’un coureur.It relates more specifically to a device and a method for determining the parameters of a stride of a runner.

Les fabricants d’équipements de loisirs tels que les casques audio adaptés à la pratique sportive cherchent aujourd’hui à enrichir les fonctionnalités de tels casques au-delà de la simple écoute de musique.Manufacturers of leisure equipment such as headphones adapted to sports practice are now seeking to enhance the functionality of such headphones beyond the mere listening of music.

Ainsi par exemple le casque Zik Sport proposé par la Demanderesse permet de fournir à l’utilisateur, par une interface utilisateur appropriée en communication avec le casque, des paramètres physiologiques et des paramètres relatifs à la couse.Thus, for example, the Zik Sport helmet proposed by the Applicant makes it possible to provide the user with an appropriate user interface in communication with the helmet, physiological parameters and parameters relating to the race.

Il est connu de doter de tels casques de capteurs de mouvement, comprenant typiquement une centrale inertielle dotée d’un accéléromètre et d’un gyromètre, et de moyens de traitement des signaux délivrés par ces capteurs pour en dériver des informations relatives à la course, et en particulier la cadence (nombre de foulées par minute) et l’oscillation verticale (amplitude du rebond). L’obtention d’autres données telles que le temps de contact au sol, ou inversement le temps de vol, sont également souhaitées.It is known to equip such helmets with motion sensors, typically comprising an inertial unit equipped with an accelerometer and a gyrometer, and means for processing the signals delivered by these sensors in order to derive information relating to the stroke, and in particular the rate (number of strides per minute) and the vertical oscillation (amplitude of the rebound). Obtaining other data such as the ground contact time, or conversely the flight time, are also desired.

Dans son principe, la durée de contact au sol DuréeContactSol est définie à partir du temps de vol DuréeVol et de la durée d’une foulée DuréeFoulée par la relation suivante :In principle, the duration of ground contact DurationContactSol is defined from the flight time DurationVol and the duration of a stride DurationFolded by the following relation:

Une difficulté si l’on cherche à déterminer cette durée avec précision réside en ce qu’il est nécessaire de connaître les trajectoires précises de plusieurs points des pieds, de manière à établir les instants de début et de fin du contact des pieds avec le sol, et en déduire la durée de contact. Dans le cas où l’on cherche à effectuer cette détermination avec un équipement unique porté par exemple au niveau de la tête (typiquement un casque audio), sans instrumenter les pieds, il est bien évident que ces informations ne sont pas disponibles.A difficulty in trying to determine this time accurately is that it is necessary to know the precise trajectories of several points of the feet, so as to establish the instants of beginning and end of contact of the feet with the ground , and deduce the duration of contact. In the case where one seeks to make this determination with a single equipment worn for example at the head (typically a headphone), without instrumentation feet, it is obvious that this information is not available.

La présente invention vise ainsi, à partir des seules données de capteurs de mouvement disponibles en un endroit du corps éloigné des pieds, et typiquement la tête de l’utilisateur, de déduire de ces données des informations précises relatives aux instants auxquels les pieds quittent le sol et retrouvent le sol. L’invention propose à cet effet, selon un premier aspect, un dispositif pour la détermination de paramètres de foulée d’une course à pied, comprenant un accéléromètre apte à fournir un signal d’accélération verticale d’une région d’une région anatomique supérieure d’un coureur et un circuit de calcul, le circuit de calcul étant configuré pour déterminer un instant de début de vol à partir d’une pente d’évolution du signal d'accélération verticale et pour déterminer une durée de vol à partir d’une information obtenue par intégration de l’accélération verticale.The present invention thus aims, from the only data of motion sensors available at a location of the body away from the feet, and typically the head of the user, to deduce from these data precise information relating to the moments at which the feet leave the ground and find the ground. To this end, the invention proposes, in a first aspect, a device for determining stride parameters of a run, comprising an accelerometer capable of providing a vertical acceleration signal of a region of an anatomical region. of a rider and a calculation circuit, the calculation circuit being configured to determine a start time of flight from a slope of evolution of the vertical acceleration signal and to determine a flight time from d information obtained by integrating vertical acceleration.

Ce dispositif comprend avantageusement mais facultativement les caractéristiques additionnelles suivantes, prises isolément ou en toutes combinaisons que l’homme du métier appréhendera comme étant techniquement compatibles : - le circuit de calcul est apte à déterminer une durée de vol à partir d’une information de position verticale obtenue par double intégration du signal d’accélération verticale. - le circuit de calcul est apte à déterminer une durée de vol à partir de l’instant de début de vol et d’un instant de position verticale de plus grande altitude. - la durée de vol est déterminée comme étant égale au double de la différence entre les deux instants. - l’instant de début de vol est déterminé en tant qu’intersection entre une droite ayant ladite pente d’évolution du signal d’accélération verticale avec une droite représentative d’une valeur d’accélération prédéterminée. - ladite valeur d’accélération prédéterminée est l’accélération de la pesanteur. - le dispositif est assujetti aux mouvements de la tête du coureur.This device advantageously but optionally comprises the following additional features, taken separately or in any combination that the skilled person will apprehend as being technically compatible: the calculation circuit is able to determine a flight duration from a position information vertical obtained by double integration of the vertical acceleration signal. - The calculation circuit is able to determine a flight time from the moment of flight start and a moment of vertical position of greater altitude. the flight duration is determined to be twice the difference between the two instants. the start time of flight is determined as an intersection between a straight line having said slope of evolution of the vertical acceleration signal with a straight line representative of a predetermined acceleration value. said predetermined acceleration value is the acceleration of gravity. - the device is subject to the movements of the runner's head.

On propose également selon l’invention un casque audio, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif tel que défini ci-dessus.It is also proposed according to the invention an audio headset, characterized in that it comprises a device as defined above.

Selon un autre aspect, il est proposé un procédé mis en œuvre par un circuit de calcul pour la détermination de paramètres de foulée d’une course à pied à partir d’un signal d’accélération verticale d’une région anatomique supérieure d’un coureur fourni par un accéléromètre, procédé caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : - déterminer un instant de début de vol à partir d’une pente d’évolution du signal d’accélération verticale, et - déterminer une durée de vol à partir d’une information obtenue par intégration de l’accélération verticale.In another aspect, there is provided a method implemented by a computing circuit for determining stride parameters of a running from a vertical acceleration signal of an upper anatomical region of a runner provided by an accelerometer, characterized in that it comprises the following steps: determining a start time of flight from a slope of evolution of the vertical acceleration signal, and determining a flight duration at from an information obtained by integration of the vertical acceleration.

Des caractéristiques additionnelles avantageuses mais facultatives de ce procédé sont les homologues de celles du dispositif, exprimées plus haut. 0Additional advantageous but optional features of this method are the counterparts of those of the device, expressed above. 0

On va maintenant décrire un exemple de mise en œuvre de la présente invention, en référence aux dessins annexés où les mêmes références désignent d'une figure à l'autre des éléments identiques ou fonctionnellement semblables.An embodiment of the present invention will now be described with reference to the appended drawings in which the same references designate identical or functionally similar elements from one figure to another.

La Figure 1 est une vue en perspective d'un exemple de casque audio susceptible d’abriter un dispositif selon l’invention et de mettre en œuvre le procédé correspondant.Figure 1 is a perspective view of an exemplary audio headphone capable of housing a device according to the invention and to implement the corresponding method.

La Figure 2 illustre un exemple d’une courbe de l’accélération verticale d’un sujet, recueillie au niveau de la tête du sujet pendant qu’il court.Figure 2 illustrates an example of a vertical acceleration curve of a subject collected at the subject's head as he runs.

La Figure 3 illustre à titre de comparaison une courbe d’accélération verticale pendant la course, recueillie au niveau du buste, et une courbe d’accélération verticale pendant la même course, recueillie au niveau de la tête.Figure 3 illustrates for comparison a vertical acceleration curve during the race, collected at the bust, and a vertical acceleration curve during the same race, collected at the head.

La Figure 4 illustre graphiquement, sur la base de courbes du type de celles des Figures 2 et 3, une approche de base pour estimer un temps de vol avec une information d’accélérométrie recueillie au niveau de la tête.FIG. 4 graphically illustrates, on the basis of curves of the type of those of FIGS. 2 and 3, a basic approach for estimating flight time with accelerometric information collected at the head.

La Figure 5 illustre graphiquement une approche améliorée pour réaliser cette estimation.Figure 5 graphically illustrates an improved approach to making this estimate.

La Figure 6 est un schéma par blocs des différentes étapes d’un procédé de calcul de la durée de vol estimée, réalisé au sein du casque de la Figure 1. 0FIG. 6 is a block diagram of the various steps of a method for calculating the estimated flight time, performed within the helmet of FIG.

On va maintenant décrire un exemple de mode de réalisation de l'invention.An exemplary embodiment of the invention will now be described.

Sur la Figure 1, la référence 10 désigne de façon générale un casque équipé d’un dispositif de traitement pour détermination de durée de vol selon l'invention, casque qui comporte deux écouteurs 12 réunis par un élément de liaison comprenant un arceau central 14 et deux branches 16. Les écouteurs 12 sont par exemple de type intra-auriculaire ou intra-conque. Les deux branches 16 avec leurs écouteurs 12 sont semblables et symétriques. Chacune comporte à son extrémité proximale une liaison 20 articulée à l'arceau central 14. Du côté distal 22, chaque branche 16 porte un écouteur 12. D'autre part, la région médiane de chaque branche 16 supporte un boîtier 40.In FIG. 1, the reference 10 designates in a general manner a helmet equipped with a processing device for determining flight duration according to the invention, a helmet which comprises two earphones 12 joined by a connecting element comprising a central arch 14 and two branches 16. The headphones 12 are for example intra-auricular or intra-conch type. The two branches 16 with their earphones 12 are similar and symmetrical. Each has at its proximal end a link articulated to the central arch 14. On the distal side 22, each branch 16 carries an earpiece 12. On the other hand, the median region of each branch 16 supports a housing 40.

Chaque boîtier 40 contient divers éléments électriques ou électroniques, par exemple une ou plusieurs cartes de circuit imprimé 50 dans l'un des boîtiers, et une batterie rechargeable 52 dans l'autre boîtier, les deux boîtiers étant réunis via une liaison électrique (non représentée) parcourant l'arceau central 14. L’un des boîtiers 40 (ici le boîtier abritant le circuit imprimé 50) contient une centrale inertielle 54 dotée d’un accéléromètre 3-axes et d’un gyro-mètre 3-axes, de façon connue en soi. Le circuit imprimé 50 possède des circuits de traitement des signaux délivrés par la centrale inertielle 54. À propos maintenant de la fonction d’estimation de la durée de vol objet de la présente invention, il est évident que dans le cas d’un objet indéformable, il est relativement facile de détecter les instants de début et de fin de vol à partir des données d’accélération verticale. Ainsi, lorsqu’un tel objet est en vol, c’est-à-dire en chute libre, il n’est soumis à aucune force mécanique autre que la pesanteur (en négligeant ici la résistance de l’air), et un accéléromètre délivre alors un signal nul ; en effet, avec les capteurs connus, la valeur statique de la pesanteur g est en général neutralisée, si bien que l’accéléromètre sur l’axe vertical placé sur un objet en chute libre mesure O.g (on notera ici que, dans le cas où l’accéléromètre 3-axes placé dans un des boîtiers 40 possède - par exemple pour des raisons d’intégration dans l’espace réduit du boîtier - un référentiel qui ne délivre pas directement la composante verticale dans le référentiel terrestre, le circuit de traitement associé pourra assurer le calcul de changement de référentiel permettant d’obtenir cette composante verticale).Each housing 40 contains various electrical or electronic elements, for example one or more printed circuit boards 50 in one of the housings, and a rechargeable battery 52 in the other housing, the two housings being joined via an electrical connection (not shown ) passing through the central arch 14. One of the housings 40 (here the housing housing the printed circuit 50) contains an inertial unit 54 with a 3-axis accelerometer and a 3-axis gyro-meter, so known in itself. The printed circuit 50 has signal processing circuits delivered by the inertial unit 54. Now, in the case of a non-deformable object, it is obvious that in the case of the function of estimating the flight time that is the subject of the present invention. , it is relatively easy to detect the start and end times of flight from the vertical acceleration data. Thus, when such an object is in flight, that is to say in free fall, it is not subjected to any mechanical force other than gravity (neglecting here the resistance of the air), and an accelerometer then delivers a null signal; in fact, with the known sensors, the static value of the gravity g is generally neutralized, so that the accelerometer on the vertical axis placed on a falling object measures Og (note here that, in the case where the 3-axis accelerometer placed in one of the housings 40 has - for example for reasons of integration in the reduced space of the housing - a reference system which does not directly deliver the vertical component in the terrestrial reference system, the associated processing circuit will be able to ensure the calculation of change of reference allowing to obtain this vertical component).

Dans le cas d’un corps humain, qui s’écarte bien entendu significativement du modèle d’un solide indéformable, l’accélération verticale relevée pendant la course dépend largement de l’emplacement de l’accéléromètre sur le corps.In the case of a human body, which of course deviates significantly from the model of an indeformable solid, the vertical acceleration noted during the race largely depends on the location of the accelerometer on the body.

Ainsi la Figure 2 donne un exemple de l’évolution de l’accélération verticale en fonction du temps, relevée au niveau de la tête d’un coureur, tandis que la Figure 3 donne à titre comparatif des courbes d’évolution de l’accélération relevées respectivement avec un accéléromètre situé au niveau du buste, donc au voisinage du centre de gravité du coureur (courbe en pointillés), correspondant par exemple au cas d’une ceinture abdominale instrumentée, et avec un accéléromètre situé au niveau de la tête (courbe en traits tiretés), par exemple dans l’un des boîtiers du casque de la Figure 1.Thus Figure 2 gives an example of the evolution of the vertical acceleration as a function of time, measured at the level of the head of a rider, while Figure 3 gives as a comparison curves of evolution of the acceleration. respectively raised with an accelerometer located at the level of the bust, therefore in the vicinity of the center of gravity of the runner (dashed curve), corresponding for example to the case of an instrumented abdominal belt, and with an accelerometer located at the level of the head (curve in dashed lines), for example in one of the housings of the helmet of Figure 1.

Dans le premier cas, l’approximation des solides indéformables, consistant à déterminer la durée de vol comme étant la période pendant laquelle l’accélération verticale est voisine de la pesanteur, reste viable : dans le cas d’espèce on détecte les instants auxquels la course d’accélération franchit une ligne horizontale correspondant à l’accélération de la pesanteur.In the first case, the approximation of the indeformable solids, consisting of determining the duration of flight as being the period during which the vertical acceleration is close to gravity, remains viable: in the case in point, we detect the instants at which the Acceleration race crosses a horizontal line corresponding to the acceleration of gravity.

Elle devient toutefois impossible à mettre en œuvre dans le cas où le signal d’accélération est établi au niveau de la tête. En effet, l’élasticité du corps humain pendant la course fait que le cours va s’étirer en vol et se comprimer lors de la reprise de contact avec le sol. C’est principalement cette élasticité qui introduit dans la courbe d’accélération des écarts significatifs par rapport à une mesure effectuée au niveau du tronc, et notamment des oscillations et des ruptures de pente comme le montrent les Figures 2 et 3, empêchant une bonne approximation des instants auxquels les pieds quittent et retrouvent le sol.However, it becomes impossible to implement in the case where the acceleration signal is established at the head. Indeed, the elasticity of the human body during the race makes the course will stretch in flight and compress during the resumption of contact with the ground. It is mainly this elasticity that introduces into the acceleration curve significant deviations from a measurement made at the trunk level, including oscillations and slope failures as shown in Figures 2 and 3, preventing a good approximation. moments when the feet leave and find the ground.

En référence maintenant à la Figure 4, on a représenté tout d’abord la courbe CA d’accélération verticale en fonction du temps relevée au niveau de la tête du coureur.Referring now to FIG. 4, the vertical acceleration CA vs. time curve at the runner's head is shown first.

Une première approche de la détermination du temps de vol peut consister à amener le circuit de traitement des signaux d’accélération à déterminer des droites approchant au mieux les pentes du signal d’accélération pendant les phases de décroissance et de croissance de l’accélération, correspondant à la reprise d’appui du pied avec le sol et à l’impulsion du pied. En extrapolant ces droites, on peut obtenir une approximation des instants auxquels le signal atteint un niveau correspondant à l’accélération de la pesanteur. Ainsi, en déterminant les instants auxquels les droites correspondantes, ici D2 et D3 respectivement, coupent la ligne horizontale H correspondant à l’accélération de la pesanteur (ou l’accélération nulle dans le cas où la correction de la pesanteur est intégrée), les points d’intersection correspondants P2 et P3 permettent de déterminer, par calcul de l’intervalle de temps At qui les sépare, une première approximation du temps de vol.A first approach to the determination of the flight time can consist in causing the acceleration signal processing circuit to determine lines approaching at best the slopes of the acceleration signal during the phases of decay and growth of the acceleration, corresponding to the resumption of support of the foot with the ground and the impulse of the foot. By extrapolating these lines, we can obtain an approximation of the moments at which the signal reaches a level corresponding to the acceleration of gravity. Thus, by determining the instants at which the corresponding lines, here D2 and D3 respectively, intersect the horizontal line H corresponding to the gravitational acceleration (or the zero acceleration in the case where the gravity correction is integrated), the Corresponding intersection points P2 and P3 make it possible to determine, by calculating the interval of time At which separates them, a first approximation of the flight time.

Le calcul de la position et de la pente des droites D2 et D3 peut être effectué en se basant sur les régions de la courbe d’accélération CA au niveau desquelles l’évolution est la plus régulière. Dans un exemple particulier, et comme illustré sur la Figure 4, ces zones sont celles comprises dans une gamme d’accélérations comprises entre -0,5g et +0,3g. Les paramètres des droites D2 et D3 peuvent être déterminés par calcul de régression linéaire dans une telle gamme.The calculation of the position and the slope of the straight lines D2 and D3 can be done based on the regions of the acceleration curve CA at which the evolution is the most regular. In a particular example, and as illustrated in FIG. 4, these zones are those included in a range of accelerations comprised between -0.5 g and +0.3 g. The parameters of the straight lines D2 and D3 can be determined by linear regression calculation in such a range.

Pour déterminer la validité de cette approche, on peut comparer le temps de vol ainsi obtenu avec le temps de vol déterminé comme expliqué plus haut à partir d’un accéléromètre placé au niveau du buste. Cette comparaison est bien visible sur la Figure 3, et met en évidence un certain biais sur le point d’intersection entre la pente descendante à partir du point P3, par rapport au véritable instant (point P3’) auquel, d’après le capteur de buste, la pied reprend contact avec le sol. On observe que ce biais peut introduire une erreur relativement importante sur la détermination du temps de vol.To determine the validity of this approach, the flight time thus obtained can be compared with the flight time determined as explained above from an accelerometer placed at the level of the bust. This comparison is clearly visible in Figure 3, and highlights a certain bias on the point of intersection between the downward slope from the point P3, compared to the true moment (point P3 ') to which, according to the sensor bust, the foot resumes contact with the ground. It is observed that this bias can introduce a relatively large error in the determination of flight time.

Plus précisément, on observe sur la Figure 3 qu’il existe entre les points P3’ et P3 une oscillation de la valeur de l’accélération qui perturbe la précision du calcul.More precisely, it is observed in FIG. 3 that there exists between the points P3 'and P3 an oscillation of the value of the acceleration which disturbs the accuracy of the calculation.

Selon une amélioration de l’approche décrite plus haut en référence à la Figure 4, le dispositif est agencé pour se baser non plus l’accélération seule, mais à la fois sur l’accélération et sur une grandeur cinématique dérivée de l’accélération.According to an improvement of the approach described above with reference to FIG. 4, the device is designed to be based not on acceleration alone, but on both the acceleration and on a kinematic variable derived from the acceleration.

Plus particulièrement et maintenant en référence à la Figure 5, pendant la phase de vol, le corps soumis à la seule pesanteur va adopter au niveau de son centre de gravité, mais également en première approximation au niveau de sa tête, une trajectoire parabolique, illustrée par la courbe PV sur la Figure 5, dont la hauteur maximale va être atteinte au milieu de la phase de vol (point P4). Le dispositif est alors conçu pour dériver du signal d’accélération verticale une information de position verticale dont on sait que sa valeur correspondant à une altitude maximale est atteinte après sensiblement la moitié de la durée de vol.More particularly and now with reference to FIG. 5, during the flight phase, the body subjected to gravity alone will adopt at its center of gravity, but also in a first approximation at its head, a parabolic trajectory, illustrated by the PV curve in Figure 5, whose maximum height will be reached in the middle of the flight phase (point P4). The device is then designed to derive from the vertical acceleration signal a vertical position information which is known that its value corresponding to a maximum altitude is reached after substantially half the flight duration.

Ainsi le dispositif peut réaliser une estimation plus fine de la durée de vol en multipliant par deux la durée qui s’écoule entre l’instant TDébutvoi du début de vol (point P2 déterminé à l’aide de la droite D2 comme décrit plus haut) et l’instant TposvertMax auquel la coordonnée verticale est maximale (point P4 déterminé comme indiqué ci-dessus), soit :Thus, the device can make a finer estimate of the flight duration by multiplying by two the time that elapses between the instant TD start of flight (point P2 determined using the line D2 as described above). and the instant TposvertMax at which the vertical coordinate is maximum (point P4 determined as indicated above), ie:

Des essais comparatifs effectués avec différents coureurs équipés d’une part d’un dispositif déterminant la durée de vol comme expliqué ci-dessus et d’un système de captation de mouvements des pieds permettant de déterminer précisément les instants auxquels les pieds quittent et retrouvent le sol ont permis de démontrer que l’approche ci-dessus permettait d’obtenir une précision tout à fait satisfaisante pour permettre à un coureur d’apprécier de façon réaliste les qualités de sa course en relation avec la durée de vol.Comparative tests carried out with different runners equipped on the one hand with a device determining the duration of flight as explained above and with a system for capturing foot movements making it possible to precisely determine the moments at which the feet leave and find the ground showed that the above approach made it possible to obtain a completely satisfactory precision in order to allow a rider to realistically appreciate the qualities of his race in relation to the duration of flight.

On va maintenant décrire en référence à la Figure 6 un procédé 100 de traitement de signaux d’accélérométrie permettant de réaliser une détermination de durée de vol telle qu’expliquée ci-dessus, mis en œuvre dans un calculateur approprié recevant en entrée des signaux d’accélérométrie. À l’étape 102, les signaux bruts de l’accéléromètre 3D sont recueillis. En fonction de l’orientation de l’accéléromètre dans le casque porté par le coureur, un changement de référentiel est réalisé à l’étape 104. À l’étape 106, la composante verticale de l’accélération est isolée et enregistrée. L’étape 108 consiste à déterminer les droites approximant les pentes de l’accélération pendant les phases de décollage et d’atterrissage. À l’étape 110, l’intersection de la droite D2 de pente croissante (phase d’envol) avec l’horizontale H représentative d’une accélération égale à la pesanteur est déterminée, pour obtenir et mémoriser l’instant de début du vol comme expliqué en référence à la Figure 4.FIG. 6 will now describe a method 100 for processing accelerometer signals making it possible to carry out a flight time determination as explained above, implemented in an appropriate computer receiving input signals of the same type. accelerometer. In step 102, the raw signals of the 3D accelerometer are collected. Depending on the orientation of the accelerometer in the helmet worn by the runner, a repository change is made in step 104. In step 106, the vertical component of the acceleration is isolated and recorded. Step 108 consists in determining the straight lines approximating the slopes of the acceleration during the take-off and landing phases. In step 110, the intersection of the straight line D2 of increasing slope (flight phase) with the horizontal H representative of an acceleration equal to gravity is determined, to obtain and memorize the start time of the flight as explained with reference to Figure 4.

Parallèlement, l’information d’accélération verticale enregistrée à l’étape 106 est soumise à une étape 112 de filtrage, typiquement un filtrage passe-bas pour éliminer les oscillations à haute fréquence de la valeur d’accélération, et de double intégration de manière à obtenir la position verticale instantanée à partir des informations d’accélération, valeur de position qui est enregistrée à l’étape 114. L’étape 116 consiste à déterminer la valeur maximale de la position verticale, pour déterminer l’instant de milieu de vol, qui est mémorisé à l’étape 118.In parallel, the vertical acceleration information recorded in step 106 is subjected to a filtering step 112, typically a low-pass filtering to eliminate high frequency oscillations of the acceleration value, and dual integration of to obtain the instantaneous vertical position from the acceleration information, position value which is recorded in step 114. Step 116 consists in determining the maximum value of the vertical position, to determine the moment of flight medium which is stored in step 118.

Par ailleurs l’information d’accélération verticale isolée à l’étape 106 est appliquée à une étape 120 de détermination de la cadence de la foulée, mise en œuvre par exemple par filtrage passe-bas et détermination de la période du signal cyclique résultant. Cette période représente la durée de la foulée est enregistrée à l’étape 122. À l’étape 130 l’instant de début de temps de vol déterminé et enregistré à l’étape 110, l’instant de milieu de temps de vol déterminé et enregistré à l’étape 118 et la durée de la foulée déterminée et enregistrée à l’étape 122 sont combinés pour déterminer la durée de vol et la durée de contact au sol.Moreover, the vertical acceleration information isolated in step 106 is applied to a step 120 for determining the stride rate, implemented for example by low-pass filtering and determining the period of the resulting cyclic signal. This period represents the duration of the stride recorded at step 122. At step 130, the start time of flight time determined and recorded at step 110, the determined flight time mid-point of time and recorded at step 118 and the duration of the stride determined and recorded at step 122 are combined to determine the flight duration and the duration of ground contact.

Plus précisément, si T est la durée de la foulée, t1 est l’instant de début de vol et t2 est l’instant de milieu de vol, alors la durée de vol est égale à :More precisely, if T is the duration of the stride, t1 is the start time of the flight and t2 is the mid-flight moment, then the flight duration is equal to:

et la durée de contact au sol est égale à :and the duration of ground contact is:

Ces informations sont mémorisées à l’étape 132.This information is stored in step 132.

Les traitements ci-dessus sont par exemple mis en œuvre dans un microcontrôleur généraliste ou dédié à cette fonction, prévu dans l’un des boîtiers du casque, les signaux d’accélération fournis par l’accéléromètre 3D faisant l’objet d’une conversion analogique/numérique préalable de façon connue de l’homme du métier.The above treatments are for example implemented in a general purpose microcontroller or dedicated to this function, provided in one of the housings of the headset, the acceleration signals provided by the 3D accelerometer being the subject of a conversion. analog / digital advance in a manner known to those skilled in the art.

Les calculs ci-dessus sont effectués périodiquement, soit à chaque foulée, soit toutes les N foulées, selon que l’information à fournir au coureur doit être plus ou moins détaillée. Par ailleurs, le dispositif calculateur peut effectuer tout post-traitement approprié et intégrer les données calculées à tout fichier ou tout flux de données relatifs à la course (vitesse, tracé de la course par GPS, rythme cardiaque, etc.).The above calculations are carried out periodically, either at each stride, or all the N strides, depending on whether the information to be provided to the rider must be more or less detailed. Furthermore, the calculator device can perform any appropriate post-processing and integrate the calculated data to any file or stream of data related to the race (speed, GPS race track, heart rate, etc.).

Les données peuvent être rendues disponibles en temps réel ou quasi-réel sur un dispositif connecté tel qu’une montre ou un smartphone reliés au casque par câble ou liaison sans fil telle que Bluetooth, et/ou stockées dans les circuits de mémoire du casque pour être chargées en temps différé dans un dispositif tel qu’un ordinateur, une tablette, un smartphone, etc.The data can be made available in real time or near real-time on a connected device such as a watch or a smartphone connected to the headset by cable or wireless link such as Bluetooth, and / or stored in the memory circuits of the headset for to be loaded in deferred time in a device such as a computer, a tablet, a smartphone, etc.

Par ailleurs, l’invention peut faire l’objet de nombreuses variantes, et notamment : - plutôt que de mettre en œuvre une intégration double du signal d'accélération pour en déduire la position verticale, il est possible d’effectuer une intégration simple, qui permet d’obtenir la vitesse, et détecter un changement de signe de l’information de vitesse, l’instant de ce changement de signe étant identique à l’instant auquel la position verticale de plus grande altitude a été atteinte ; - en confrontant les données obtenues avec la présente invention avec des données réelles obtenues avec des capteurs appropriés, il est possible, dans le but d’améliorer la précision du calcul de la durée de vol, d’amener le circuit de calcul à apporter des corrections aux traitements, par exemple en apportant une correction fixe ou proportionnelle à la pente de l’accélération lors de la phase d’envol, une correction au seuil d’accélération (strictement égal à g dans l’exemple qui précède, mais qui peut s’en distinguer dans une certaine mesure), à la détermination du sommet de la parabole, au coefficient multiplicateur (qui peut ne pas être exactement égal à 2) de la demi-durée de vol estimée, etc. - le dispositif de traitement et la centrale inertielle (ou seulement un ac-céléromètre, ou encore seulement un accéléromètre travaillant sur un axe vertical) peuvent être reçus sur ou dans tout autre équipement, par exemple un bandeau, un casque non audio, une paire de lunettes, etc.) destiné à être placé au voisinage de la tête du sujet.Moreover, the invention can be the subject of many variants, and in particular: - rather than implementing a dual integration of the acceleration signal to deduce the vertical position, it is possible to perform a simple integration, which makes it possible to obtain the speed, and detect a change of sign of the speed information, the instant of this change of sign being identical to the moment at which the vertical position of greater altitude has been reached; by comparing the data obtained with the present invention with actual data obtained with appropriate sensors, it is possible, in order to improve the accuracy of the calculation of the flight time, to cause the calculation circuit to provide corrections to the processes, for example by providing a correction fixed or proportional to the slope of the acceleration during the flight phase, a correction at the acceleration threshold (strictly equal to g in the preceding example, but which may to some extent), the determination of the top of the parable, the multiplier (which may not be exactly equal to 2) of the estimated half-flight duration, and so on. the treatment device and the inertial unit (or only an accelerometer, or only an accelerometer working on a vertical axis) can be received on or in any other equipment, for example a headband, a non-audio headset, a pair glasses, etc.) intended to be placed in the vicinity of the subject's head.

Claims (14)

REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la détermination de paramètres de foulée d’une course à pied, comprenant un accéléromètre (54) apte à fournir un signal d'accélération verticale d’une région anatomique supérieure d’un coureur et un circuit de calcul (50), caractérisé en ce que le circuit de calcul est configuré pour déterminer un instant de début de vol à partir d’une pente (D2) d’évolution du signal d’accélération verticale et pour déterminer une durée de vol à partir d’une information (PV, P4) obtenue par intégration de l’accélération verticale.Apparatus for determining stride parameters of a run comprising an accelerometer (54) capable of providing a vertical acceleration signal of a superior anatomical region of a runner and a calculating circuit (50) , characterized in that the calculation circuit is configured to determine an instant of flight start from a slope (D2) of evolution of the vertical acceleration signal and to determine a duration of flight from a piece of information (PV, P4) obtained by integration of the vertical acceleration. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de calcul (50) est apte à déterminer une durée de vol à partir d’une information de position verticale (PV) obtenue par double intégration du signal d’accélération verticale.2. Device according to claim 1, characterized in that the calculation circuit (50) is able to determine a flight duration from a vertical position information (PV) obtained by double integration of the vertical acceleration signal. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de calcul (50) est apte à déterminer une durée de vol à partir de l’instant de début de vol (P2) et d’un instant de position verticale de plus grande altitude (P4).3. Device according to claim 2, characterized in that the calculation circuit (50) is able to determine a flight duration from the start of flight time (P2) and a moment of vertical position of more high altitude (P4). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la durée de vol est déterminée comme étant égale au double de la différence entre les deux instants (P2, P4).4. Device according to claim 3, characterized in that the flight time is determined to be equal to twice the difference between the two instants (P2, P4). 5. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’instant de début de vol (P2) est déterminé en tant qu’intersection entre une droite ayant ladite pente (D2) d’évolution du signal d’accélération verticale avec une droite (H) représentative d’une valeur d’accélération prédéterminée.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the moment of commencement of flight (P2) is determined as an intersection between a straight line having said slope (D2) of the evolution of the signal of vertical acceleration with a straight line (H) representative of a predetermined acceleration value. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite valeur d’accélération prédéterminée est l’accélération de la pesanteur (g).6. Device according to claim 5, characterized in that said predetermined acceleration value is the acceleration of gravity (g). 7. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il est assujetti aux mouvements de la tête du coureur.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that it is subject to the movements of the head of the runner. 8. Casque audio (10), caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif (50, 52, 54) selon la revendication 7.8. Headphone (10), characterized in that it comprises a device (50, 52, 54) according to claim 7. 9. Procédé (100) mis en œuvre par un circuit de calcul pour la détermination de paramètres de foulée d’une course à pied à partir d’un signal d’accélération verticale d’une région anatomique supérieure d’un coureur fourni par un accéléromètre, procédé caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : - déterminer (108, 110) un instant de début de vol (P2) à partir d’une pente d’évolution du signal d’accélération verticale, et - déterminer (130) une durée de vol à partir d’une information (114) obtenue par intégration (112) de l’accélération verticale.A method (100) implemented by a computing circuit for determining stride parameters of a run from a vertical acceleration signal of an upper anatomical region of a runner provided by a runner. accelerometer, characterized in that it comprises the following steps: - determining (108, 110) a start of flight moment (P2) from an evolution slope of the vertical acceleration signal, and - determining ( 130) a flight duration from an information (114) obtained by integration (112) of the vertical acceleration. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce l’étape de détermination (130) de la durée de vol est mise en œuvre à partir d’une information de position verticale (PV) obtenue par double intégration du signal d’accélération verticale (CA).10. Method according to claim 9, characterized in that the step of determining (130) the flight duration is implemented from a vertical position information (PV) obtained by double integration of the vertical acceleration signal. (IT). 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l’étape de détermination de la durée de vol est mise en œuvre à partir de l’instant de début de vol (P2) et d’un instant (P4) de position verticale de plus grande altitude.11. The method of claim 10, characterized in that the step of determining the duration of flight is implemented from the moment of commencement of flight (P2) and a moment (P4) of vertical position higher altitude. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la durée de vol est déterminée comme étant égale au double de la différence entre les deux instants.12. The method of claim 11, characterized in that the flight time is determined to be equal to twice the difference between the two instants. 13. Procédé selon l’une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que l’instant de début de vol (P2) est déterminé en tant qu’intersection entre une droite ayant ladite pente d’évolution (D2) du signal d’accélération verticale avec une droite (H) représentative d’une valeur d’accélération prédéterminée.13. Method according to one of claims 9 to 12, characterized in that the moment of commencement of flight (P2) is determined as an intersection between a line having said slope of evolution (D2) of the signal of vertical acceleration with a straight line (H) representative of a predetermined acceleration value. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite valeur d’accélération prédéterminée est l’accélération de la pesanteur (g).14. The method of claim 13, characterized in that said predetermined acceleration value is the acceleration of gravity (g).