JP6056045B2 - 歩数計及び感度調整方法 - Google Patents

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Description

本発明は、歩数計及び感度調整方法に係り、例えば加速度センサーを用いて歩数をカウントする歩数計及びその感度調整方法に関する。
一般に、歩数計ではユーザーが歩行又は走行したことを検知するためのセンサーが搭載されている。そして、センサーが適切に機能することで、歩行等のカウントを確実に行うことができる。したがって、センサーの機能を適切に維持することが重要となり、各種の技術が提案されている。
例えば、振り子式のセンサーを用いた歩数計において、おもりのコイルバネの調整することでセンサーの感度を適正に保持する技術がある(例えば特許文献1参照)。さらに、実際に一定歩数を歩いた後にその結果をもとにして、感度の調整を手動で行う技術が知られている。さらにまた、例えば、製造時の加速度センサー毎の出力ばらつきを適正に補正する技術がある(例えば特許文献2参照)。
特開昭63−159108号公報 特開2002−306456号公報
ところで、近年の製品には歩行を検出するセンサーとして加速度センサーが用いられ、精度の高い歩数カウントが実現されている。また、製品の差別化の観点から、さらに精度の高い歩数カウントが求められている。ユーザーの歩き方や走り方の歩行状態等は様々であって、場合によっては適切なカウントが出来ないことがあるという課題があった。
特許文献1に開示の技術では、近年の製品に用いられている加速度センサーを用いた歩数計には適用することができず別の技術が必要とされていた。また、特許文献2に開示の技術では、センサーの出力値のばらつきを補正するものであって、ユーザーの歩行状態等を反映させる技術ではなく、別の技術が求められていた。
本発明は以上のような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決する技術を提供することを目的とする。
本発明の歩数計は、加速度センサーの検出した加速度を取得する加速度取得部と、ピッチ毎又は速度毎に関連づけられた閾値を記憶する記憶部と、前記加速度取得部により取得した前記加速度からピッチ又は速度を算出し、前記加速度の波形の所定周期における上限値及び下限値を特定し、前記特定した前記上限値及び前記下限値を基に歩数カウントをするためのデータを生成し、前記記憶部に記憶する前記閾値と前記データとを比較して歩数カウントするか否かを決定する歩数カウント部と、前記歩数カウント部により生成された前記データが前記記憶部に記憶する前記閾値から所定範囲にある場合には、前記データと前記閾値との差分又は差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として記憶し、前記データが前記閾値から所定範囲にない場合には、前記データと前記閾値との差分又は差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として前記記憶部に記憶しない閾値調整部と、を有する。
また、前記閾値調整部は、前記歩数カウント部により生成された前記データと前記記憶部に記憶する前記閾値との差分又は差分の絶対値が所定値より小さい場合には、前記データと前記閾値との差分又は差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として記憶し、前記データと前記閾値との差分又は差分の絶対値が所定値以上の場合には、前記データと前記閾値との差分又は差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として前記記憶部に記憶しない。
また、前記データは、前記加速度の前記上限値及び前記下限値から得られるP−P値であって、前記閾値調整部は、前記P−P値と前記閾値との差分が所定値より小さい場合には、前記P−P値と前記閾値との差分を前記記憶部に記憶する閾値として記憶し、前記P−P値と前記閾値との差分の絶対値が所定値より小さい場合には、前記P−P値と前記閾値との差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として記憶し、前記P−P値と前記閾値との差分が所定値以上の場合には、前記P−P値と前記閾値との差分を前記記憶部に記憶する閾値として記憶せず、前記P−P値と前記閾値との差分の絶対値が所定値以上の場合には、前記P−P値と前記閾値との差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として記憶しなくともよい。
また、前記データは、前記加速度の前記上限値及び前記下限値の絶対値であって、前記閾値調整部は、前記上限値と前記閾値との差分が所定値より小さい場合には、前記上限値と前記閾値との差分を前記記憶部に記憶する閾値として記憶し、前記上限値と前記閾値との差分の絶対値が所定値より小さい場合には、前記上限値と前記閾値との差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として記憶し、前記上限値と前記閾値との差分が所定値以上の場合には、前記上限値と前記閾値との差分を前記記憶部に記憶する閾値として記憶せず、前記上限値と前記閾値との差分の絶対値が所定値以上の場合には、前記上限値と前記閾値との差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として記憶せず、前記下限値の絶対値と前記閾値との差分が所定値より小さい場合には、前記下限値の絶対値と前記閾値との差分を前記記憶部に記憶する閾値として記憶し、前記下限値の絶対値と前記閾値との差分の絶対値が所定値より小さい場合には、前記下限値の絶対値と前記閾値との差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として記憶し、前記下限値の絶対値と前記閾値との差分が所定値以上の場合には、前記下限値の絶対値と前記閾値との差分を前記記憶部に記憶する閾値として記憶せず、前記下限値の絶対値と前記閾値との差分の絶対値が所定値以上の場合には、前記下限値の絶対値と前記閾値との差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として記憶しなくともよい。
本発明の感度調整方法は、加速度センサーの取得した加速度からピッチ又は速度を算出するピッチ/速度算出工程と、前記加速度の波形の所定周期の上限値及び下限値を特定し、前記特定した前記上限値及び前記下限値を基に歩数カウントをするためのデータを生成するデータ生成工程と、記憶部にされる閾値と前記データをもとに、歩数カウントする閾値を決定する閾値決定工程と、前記データ生成工程により生成された前記データが前記記憶部に記憶される前記閾値から所定範囲にある場合には、前記データと前記閾値との差分又は差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として記憶し、前記データが前記閾値から所定範囲にない場合には、前記データと前記閾値との差分又は差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として前記記憶部に記憶しない閾値反映工程とを有する。
本発明によれば、実際に使用した値(加速度値等)を用いて感度調整がなされるので、ユーザー毎に最適化されたピッチ毎の感度を設定することができ、歩数の計数精度を向上させる技術を提供できる。
実施形態に係る、歩数計の機能ブロック図である。 実施形態に係る、歩行(走行)ピッチと感度との対応を示すテーブルある。 実施形態に係る、歩行カウント処理を示すフローチャートである。 実施形態の変形例に係る、歩行カウント処理を示すフローチャートである。
次に、本発明を実施するための形態(以下、単に「実施形態」という)を、図面を参照して具体的に説明する。
図1は、本実施形態に係る歩数計10の概略構成を示す機能ブロック図であって、主に、歩数カウント機能に着目して示している。歩数計10は、表示部12と、加速度センサー14と、操作部16と、演算部20と、記憶部30とを備える。
表示部12は、液晶表示器等によって構成されており、計測した歩数や時間、各種の設定等の情報を表示する。
加速度センサー14は、3軸加速度センサーであって、XYZ軸の3方向の加速度を1デバイスで測定できる。検出値は演算部20に出力される。
操作部16は、ユーザーの操作を受け付けるスイッチやボタン等であって、操作結果は演算部20に通知される。
演算部20は、CPUを備えて構成されており、歩数計10を統括的に制御するとともに、本実施形態に特徴的な機能を実現する構成として、加速度取得部22と、歩数カウント部24と、感度調整部26とを備える。
加速度取得部22は、加速度センサー14からの信号(検出値)を取得する。加速度センサー14からの信号がアナログ信号であれば、AD変換して検出値をサンプリングする。
歩数カウント部24は、加速度取得部22で取得した信号をもとに歩数を計数するとともにピッチを計算する。具体的には、歩数カウント部24は、取得した加速度の波形の所定周期(ここでは1周期)の上限値及び下限値を特定し、それらをもとにP−P(Peak to Peak)値を算出する。そして、歩数カウント部24は、P−P値が所定の閾値より大きい場合に、1歩としてカウントする。より具体的な計数処理については図3のフローチャートで後述する。また、歩数カウント部24は、取得した加速度とP−P値の計測時間とからピッチを計算する。なお、上限値及び下限値は、2周期以上の平均値等が用いられてもよい。
感度調整部26は、歩数を計数する場合に用いる上記の閾値を決定する。具体的には、感度調整部26は、歩行(走行)ピッチに応じて感度となる閾値を決定する。閾値の決定の手順は、図3のフローチャートで後述する。
記憶部30は各種設定情報等を記憶する。さらに、記憶部30は、ピッチ感度対応データテーブル32を備える。
ピッチ感度対応データテーブル32は、加速度センサー14の測定結果を記憶する。具体的には、ピッチ感度対応データテーブル32には、P−P値と閾値との差分が所定範囲の時にその差分値がピッチと関連づけて記憶される。つまり、所定範囲(ここでは10単位)のピッチ毎のテーブルデータが形成されることになる。
ここで、図2は、歩行(走行)ピッチとそれに応じた感度となる閾値との対応を示している。実際には、感度a〜sは加速度センサー14の出力特性に応じた数字となる。なお、図中のピッチ60とは、計測したピッチが60〜69の場合を示している。例えば、歩行(走行)ピッチが60の場合、感度はaである。また、ピッチが180の場合、感度はmとなる。この閾値は、各ピッチに関連づけられて記憶された差分値の中央値が用いられる。なお、閾値として中央値でなく平均値が用いられても良いし、異常値と想定される値を除いた中央値や平均値が用いられてもよい。なお、歩数計10の使用初期には差分値が蓄積されていないので、予め設定された初期値が用いられる。また、閾値を特定するための差分値の母集団は、過去の所定期間におけるものであって、例えば、過去1分間や10分間などの期間におけるものである。この期間は、ユーザーが操作部16を操作して設定可能であってもよい。また、図2のテーブルが記憶部30に別途作成され、歩数カウントの度に更新されてもよい。
図3は、歩数計10における歩行カウント処理を示すフローチャートであって、概略処理は次の通りである。つまり、歩数カウント部24は、加速度からピッチを算出し、ピッチに応じた閾値を用いて、そのピッチを1歩として歩カウントする否かを決定する。また、感度調整部26は、使用する閾値をピッチ感度対応データテーブル32を参照して決定する。以下、詳細に説明する。
歩数の計数処理が開始されると、加速度取得部22は加速度センサー14から加速度を取得する(S10)。加速度を所得できない場合は(S10のN)、加速度取得部22は、加速度取得処理を継続する。
加速度取得部22で加速度の値を取得できた場合に(S10のY)、歩数カウント部24は、一周期におけるP−P値を算出する(S12)。P−P値を算出できない場合、つまり一周期に満たない場合には(S12のN)、加速度取得処理(S10)に戻る。
一周期におけるP−P値を算出することができると(S12のY)、歩数カウント部24は、ピッチを算出する(S14)。
つぎに、感度調整部26は、ピッチ感度対応データテーブル32を参照し、ピッチ毎のテーブルデータをもとに閾値Thを決定する(S16)。閾値として中央値を用いる設定であれば、感度調整部26は、テーブルデータから中央値を抽出する。
そして、歩数カウント部24は、P−P値と閾値とを比較して、P−P値が閾値より大きいか否かを判断する(S18)。
P−P値が閾値より大きい場合(S18のY)、歩数カウント部24は歩数カウントを1だけインクリメントする(S20)。その場合、表示部12における歩数表示は更新される。P−P値が閾値以下の場合(S18のN)、歩数カウント部24は歩数カウントを行わない。
つづいて、感度調整部26は、P−P値と使用した閾値Thとの差分X(=(p−p)−Th)を算出し(S22)、差分Xが正であるか否かを判断する(S24)。
差分Xが正の場合(S24のY)、感度調整部26は差分Xが所定値aより小さいか否かを判断する(S26)。差分Xがあまりにも大きい場合はP−P値が異常値であった可能性が高いため、ピッチ感度対応データテーブル32に記憶するデータから除外するための処理である。したがって、差分Xが所定値aより小さい場合(S26のY)、感度調整部26は差分Xをピッチ感度対応データテーブル32にピッチと対応づけて記憶し(S28)、フローはS10の処理に戻る。差分Xが所定値a以上の場合(S26のN)、感度調整部26は差分Xをピッチ感度対応データテーブル32に記録せず、処理が終了し、フローはS10の処理に戻る。
差分Xが0以下の場合(S24のN)、感度調整部26は差分Xの絶対値が所定値bより小さいか否かを判断する(S30)。本処理も異常値を除外するための処理である。したがって、差分Xの絶対値が所定値bより小さい場合(S30のY)、感度調整部26は差分Xの絶対値をピッチ感度対応データテーブル32にピッチと対応づけて記憶し(S32)、フローはS10の処理に戻る。差分Xの絶対値が所定値b以上の場合(S30のN)、感度調整部26は差分Xをピッチ感度対応データテーブル32に記録せず、処理が終了し、フローはS10の処理に戻る。
以上、本実施形態によると、歩数計10が自動で感動調整を行うので、原則としてユーザーはなんら調整をする必要が無く、感度調整のユーザー負担を回避することができる。また、実際に使用した値(加速度値等)を用いて感度調整がなされるので、ユーザー毎に最適化されたピッチ毎の感度を設定することができる。その結果、歩数の計数精度が向上する。特に、ユーザーの歩行状態や、路面状態、使用する靴等によって得られる加速度が異なることがあるため、そのような状況を反映させ、様々なユーザーや使用態様に適切に感度調整、つまり歩数計数を行うことができる。
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
図4は、変形例に係る歩数計10における歩行カウント処理を示すフローチャートであって、概略処理は次の通りである。本変形例の処理は、加速度のP−P値ではなく、上限値及び下限値をそれぞれ用いる点で上述の実施形態の処理と異なる。また、したがって、用いる閾値が上限値の閾値Thaと下限値の閾値Thbの2つになり、さらに、ピッチ感度対応データテーブル32には、上限値差分X1と下限値差分X2の2種類がピッチと関連づけて記憶される。以下、処理をフローチャートにもとづいて説明する。
歩数の計数処理が開始されると、加速度取得部22は加速度センサー14から加速度を取得する(S110)。加速度を所得できない場合は(S110のN)、加速度取得部22は、加速度取得処理を継続する。
加速度取得部22で加速度の値を取得できた場合に(S110のY)、歩数カウント部24は、一周期における上限値と下限値とを算出する(S112)。上限値と下限値を算出できない場合(S112のN)、加速度取得処理(S110)に戻る。
上限値と下限値とを算出できた場合(S112のY)、歩数カウント部24は、ピッチを算出する(S114)。
つぎに、感度調整部26は、ピッチ感度対応データテーブル32を参照し、ピッチ毎のテーブルデータをもとに上限値の閾値Thaと下限値の閾値Thbとを決定する(S116)。どのような基準で閾値を決定するかは上述の実施形態同様に中央値が用いられてもよいし、平均値が用いられてもよい。
そして、歩数カウント部24は、上限値と上限値の閾値Thaとを比較する(S118)。上限値が閾値Tha以下なら(S118のN)、歩数カウント部24は歩数カウントをしない。
上限値が閾値Thaより大きい場合(S118のY)、歩数カウント部24は、下限値の絶対値と下限値の閾値Thbとを比較する(S120)。下限値の絶対値が閾値Thb以下なら(S120のN)、歩数カウント部24は歩数カウントをしない。
下限値の絶対値が閾値Thbより大きい場合(S120のY)、歩数カウント部24は歩数カウント部24は歩数カウントを1だけインクリメントする(S122)。
つづいて、感度調整部26は、上限値と使用した閾値Thaとの差分X1(=上限値−Tha)を算出し(S124)、差分X1が正であるか否かを判断する(S126)。
差分X1が正の場合(S126のY)、感度調整部26は差分X1が所定値a1より小さいか否かを判断する(S128)。差分X1が所定値a1より小さい場合(S128のY)、感度調整部26は差分X1をピッチ感度対応データテーブル32にピッチと対応づけて記憶し(S130)、次の処理(S136)に移る。差分X1が所定値a1以上の場合(S128のN)、感度調整部26は差分X1をピッチ感度対応データテーブル32に記録せず、次の処理(S136)に移る。
差分X1が0以下の場合(S126のN)、感度調整部26は差分X1の絶対値が所定値b1より小さいか否かを判断する(S132)。差分X1の絶対値が所定値b1より小さい場合(S132のY)、感度調整部26は差分X1の絶対値をピッチ感度対応データテーブル32にピッチと対応づけて記憶し(S134)、次の処理(S136)に移る。差分X1の絶対値が所定値b1以上の場合(S132のN)、感度調整部26は差分X1をピッチ感度対応データテーブル32に記録せず、次の処理(S136)に移る。
つづいて、感度調整部26は、下限値の絶対値と使用した閾値Thbとの差分X2(=|下限値|−Thb)を算出し(S136)、差分X2が正であるか否かを判断する(S138)。
差分X2が正の場合(S138のY)、感度調整部26は差分X2が所定値c1より小さいか否かを判断する(S140)。差分X2が所定値c1より小さい場合(S140のY)、感度調整部26は差分X2をピッチ感度対応データテーブル32にピッチと対応づけて記憶し(S142)、最初の加速度取得処理(S110)に戻る。差分X2が所定値c1以上の場合(S140のN)、感度調整部26は差分X2をピッチ感度対応データテーブル32に記録せず、最初の加速度取得処理(S110)に戻る。
差分X2が0以下の場合(S138のN)、感度調整部26は差分X2の絶対値が所定値d1より小さいか否かを判断する(S144)。差分X2の絶対値が所定値d1より小さい場合(S144のY)、感度調整部26は差分X2の絶対値をピッチ感度対応データテーブル32にピッチと対応づけて記憶し(S146)、最初の加速度取得処理(S110)に戻る。差分X2の絶対値が所定値d1以上の場合(S144のN)、感度調整部26は差分X2をピッチ感度対応データテーブル32に記録せず、最初の加速度取得処理(S110)に戻る。
以上、本実施形態によると、加速度の上限値、下限値に分けて閾値等を設定するので、ユーザーの歩行状態を感度調整に細かく反映させることができる。つまり、歩行における蹴り出し、着地のそれぞれの状態を反映させることができる。
なお、上述の実施形態及びその変形例では、歩行(走行)のピッチ毎に歩数カウントする際の感度(閾値)が設定されたが、他に歩行(走行)の速度が用いられてもよい。
10 歩数計
12 表示部
14 加速度センサー
16 操作部
20 演算部
22 加速度取得部
24 歩数カウント部
26 感度調整部
30 記憶部
32 ピッチ感度対応データテーブル

Claims (5)

  1. 加速度センサーの検出した加速度を取得する加速度取得部と、
    ピッチ毎又は速度毎に関連づけられた閾値を記憶する記憶部と、
    前記加速度取得部により取得した前記加速度からピッチ又は速度を算出し、前記加速度の波形の所定周期における上限値及び下限値を特定し、前記特定した前記上限値及び前記下限値を基に歩数カウントをするためのデータを生成し、前記記憶部に記憶する前記閾値と前記データとを比較して歩数カウントするか否かを決定する歩数カウント部と、
    前記歩数カウント部により生成された前記データが前記記憶部に記憶する前記閾値から所定範囲にある場合には、前記データと前記閾値との差分又は差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として記憶し、前記データが前記閾値から所定範囲にない場合には、前記データと前記閾値との差分又は差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として前記記憶部に記憶しない閾値調整部と、
    を有することを特徴とする歩数計。
  2. 前記閾値調整部は、
    前記歩数カウント部により生成された前記データと前記記憶部に記憶する前記閾値との差分又は差分の絶対値が所定値より小さい場合には、前記データと前記閾値との差分又は差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として記憶し、前記データと前記閾値との差分又は差分の絶対値が所定値以上の場合には、前記データと前記閾値との差分又は差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として前記記憶部に記憶しない、
    ことを特徴とする請求項1に記載の歩数計。
  3. 前記データは、前記加速度の前記上限値及び前記下限値から得られるP−P値であって、
    前記閾値調整部は、
    前記P−P値と前記閾値との差分が所定値より小さい場合には、前記P−P値と前記閾値との差分を前記記憶部に記憶する閾値として記憶し、
    前記P−P値と前記閾値との差分の絶対値が所定値より小さい場合には、前記P−P値と前記閾値との差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として記憶し、
    前記P−P値と前記閾値との差分が所定値以上の場合には、前記P−P値と前記閾値との差分を前記記憶部に記憶する閾値として記憶せず、
    前記P−P値と前記閾値との差分の絶対値が所定値以上の場合には、前記P−P値と前記閾値との差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として記憶しない、
    ことを特徴とする請求項2に記載の歩数計。
  4. 前記データは、前記加速度の前記上限値及び前記下限値の絶対値であって、
    前記閾値調整部は、
    前記上限値と前記閾値との差分が所定値より小さい場合には、前記上限値と前記閾値との差分を前記記憶部に記憶する閾値として記憶し、
    前記上限値と前記閾値との差分の絶対値が所定値より小さい場合には、前記上限値と前記閾値との差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として記憶し、
    前記上限値と前記閾値との差分が所定値以上の場合には、前記上限値と前記閾値との差分を前記記憶部に記憶する閾値として記憶せず、
    前記上限値と前記閾値との差分の絶対値が所定値以上の場合には、前記上限値と前記閾値との差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として記憶せず、
    前記下限値の絶対値と前記閾値との差分が所定値より小さい場合には、前記下限値の絶対値と前記閾値との差分を前記記憶部に記憶する閾値として記憶し、
    前記下限値の絶対値と前記閾値との差分の絶対値が所定値より小さい場合には、前記下限値の絶対値と前記閾値との差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として記憶し、
    前記下限値の絶対値と前記閾値との差分が所定値以上の場合には、前記下限値の絶対値と前記閾値との差分を前記記憶部に記憶する閾値として記憶せず、
    前記下限値の絶対値と前記閾値との差分の絶対値が所定値以上の場合には、前記下限値の絶対値と前記閾値との差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として記憶しない、
    ことを特徴とする請求項2に記載の歩数計。
  5. 加速度センサーの取得した加速度からピッチ又は速度を算出するピッチ/速度算出工程と、
    前記加速度の波形の所定周期の上限値及び下限値を特定し、前記特定した前記上限値及び前記下限値を基に歩数カウントをするためのデータを生成するデータ生成工程と、
    記憶部にされる閾値と前記データをもとに、歩数カウントする閾値を決定する閾値決定工程と、
    前記データ生成工程により生成された前記データが前記記憶部に記憶される前記閾値から所定範囲にある場合には、前記データと前記閾値との差分又は差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として記憶し、前記データが前記閾値から所定範囲にない場合には、前記データと前記閾値との差分又は差分の絶対値を前記記憶部に記憶する閾値として前記記憶部に記憶しない閾値反映工程と、
    を有することを特徴とする感度調整方法。
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