JP6382775B2 - 歩数計測装置、歩数計測方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
すなわち、上記式(1)によって算出された加速度の合成値は、接地期間において凸となり、無接地期間において凹となるような特性になる。したがって、この加速度の合成値のピークの発生を検出することで、歩数をカウントすることができる。
図10には、人の歩行時または走行時の動作(以下、「歩行動作」と称する。)の一例として、着用者の体動が大きい歩行動作時における3軸の加速度の合成値の特性1001と、その合成値に基づいて計測された歩数1002とが示されている。
〈実施の形態1に係る歩数計測装置1の構成〉
図1は、実施の形態1に係る歩数計測装置の構成を示す図である。
同図に示される歩数計測装置1は、例えば人に代表される生体に装着され、加速度センサによる加速度の検出結果に基づいて、装着した生体(着用者)の歩行または走行による歩数を計測する装置である。歩数計測装置1は、着用者の歩行動作時の地面に対して垂直方向の加速度振動を考慮して適切な歩数検出を行う機能を有している。
以下、歩数計測装置1の具体的な構成について説明する。
次に、歩数計測装置1による歩数計測処理について説明する。
図2は、実施の形態1に係る歩数計測装置による歩数計測処理の概要を示す図である。
ステップS1では、合成値算出部12が、記憶部11に記憶された加速度の計測値(ax[n]、ay[n]、およびaz[n])に基づいて、3軸の加速度の合成値a[n]を算出する。具体的には、合成値算出部12は、上述した式(1)の演算を行うことにより、3軸の加速度の合成値a[n]を算出する。
ステップS2では、傾斜算出部13が、加速度センサ101の鉛直方向に対する傾斜を算出する。
図3に示すように、傾斜算出部13は、先ず、3軸の加速度の合成値a[n]から高周波成分を除去することにより、重力加速度に基づくベクトル量を抽出する(S31)。次に、傾斜算出部13は、抽出した重力加速度に基づくベクトル量に基づいて、重力加速度に対する加速度センサ101の各計測軸の傾斜を算出する(S32)。以下、ステップS31、S32の処理について詳細に説明する。
図4に示されるように、傾斜算出部13は、ローパスフィルタ131と、角度算出部132とを含む。
本実施の形態では、ローパスフィルタ131として、式(2)で示される帯域制限処理を行うフィルタを例にとり、説明する。
図5において、Z軸は、地面に対して垂直な方向(鉛直方向)の軸である。X軸およびY軸は、互いに直交し、且つZ軸に対しても直交する軸である。また、xa軸、ya軸、およびza軸は、加速度センサ101の計測軸である。
ステップS3では、振動方向判定部14が、ステップS2で算出した傾斜に基づいて、加速度センサ101の着用者の鉛直方向の振動の向きを判定する。
図6に示すように、先ず、振動方向判定部14が、加速度センサ101の各計測軸xa、ya、およびzaのうち、鉛直方向の軸(Z軸)に最も近い最垂直軸を決定する(S31)。具体的には、振動方向判定部14は、角度算出部132によって上記式(3)乃至(5)に基づいて算出された角度の情報sinθx[n],sinθy[n],sinθz[n]を夫々比較し、最も小さい上記角度の情報を有する計測軸を最垂直軸とする。
ステップS4では、合成値補正部15が、ステップS3で判定した着用者の鉛直方向の振動の向きに基づいて、各計測軸の加速度の合成値を補正する。
具体的には、ステップS3において、着用者の鉛直方向の振動が鉛直上向きであると判定された場合には、合成値算出部12によって算出された合成値a[n]の符号を“正”とし、着用者の鉛直方向の振動が鉛直下向きであると判定された場合には、合成値算出部12によって算出された合成値a[n]の符号を“負”とする。
ステップS5では、歩数算出部16が、ステップS4で算出された補正後の加速度の合成値A[n]の時間経過に伴う変動が歩数検出条件を満たした回数をカウントし、その回数を歩数として算出する。
図7は、実施の形態1に係る歩数計測装置1による歩数計測結果を示す図である。
図7には、歩数計測装置1による補正後の合成値A[n]の特性2001と、補正後の合成値A[n]に基づいて得られた歩数2002が示されている。
図8は、実施の形態2に係る歩数計測装置の構成を示す図である。
実施の形態2に係る歩数計測装置2は、加速度センサ101を含むセンサ部10と、合成値補正部15等の歩数を算出するための信号処理部とが別個の端末に形成されている点において、実施の形態1に係る歩数計測装置1と相違する。
センサ端末3は、センサ部10と、センサ部10によって計測された各計測軸の加速度の計測値(ax[n]、ay[n]、およびaz[n])を出力する出力部103とを有するウェアラブル装置である。
図9に示すように、センサ端末3は、ユーザ(生体)が身に着けることが可能な衣類5等に装着される。図9では、衣類5としてシャツを例示しているが、衣類5はユーザが身に着けることができるものであればよく、例えば、パンツ、腹まき、サポータ、バンド等であってもよい。
Claims (8)
- 複数の計測軸を有する加速度センサによって計測された、夫々の前記計測軸の加速度の計測値を合成して合成値を算出する合成値算出部と、
夫々の前記計測軸の加速度の計測値に基づいて、鉛直方向に対する前記加速度センサの傾斜を算出する傾斜算出部と、
前記傾斜に基づいて、前記加速度センサを着用した着用者の鉛直方向の振動の向きを判定する振動方向判定部と、
前記振動方向判定部によって判定された前記振動の向きに基づいて、前記合成値を補正する合成値補正部と、
前記合成値補正部によって補正された前記合成値に基づいて、前記加速度センサの着用者による歩行または走行による歩数を算出する歩数算出部と
を有する歩数計測装置。 - 請求項1に記載の歩数計測装置において、
前記傾斜算出部は、
前記合成値算出部によって算出された前記合成値を入力し、重力加速度に基づくベクトル量を抽出するローパスフィルタと、
前記重力加速度に基づくベクトル量と前記加速度センサの夫々の前記計測軸との角度を算出する角度算出部と、
を含む
ことを特徴とする歩数計測装置。 - 請求項2に記載の歩数計測装置において、
前記振動方向判定部は、
前記角度算出部によって算出された角度が最も小さい前記計測軸の加速度の計測値の符号に基づいて、前記加速度センサを着用した着用者の鉛直方向の振動の向きを判定する
ことを特徴とする歩数計測装置。 - 請求項3に記載の歩数計測装置において、
前記合成値補正部は、前記振動方向判定部によって前記加速度センサを着用した着用者の振動が鉛直上向きと判定された場合には、前記合成値算出部によって算出された前記合成値の符号を正にし、前記振動方向判定部によって前記加速度センサを着用した着用者の振動が鉛直下向きと判定された場合には、前記合成値算出部によって算出された前記合成値の符号を負にする、
ことを特徴とする歩数計測装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の歩数計測装置において、
前記加速度センサを有するセンサ部と、
前記加速度センサによって計測された前記計測軸毎の加速度の計測値を出力する出力部と、
前記出力部から出力された前記計測軸毎の加速度の計測値を記憶する記憶部と、を更に有し、
前記センサ部および前記出力部は、第1端末に形成され、
前記記憶部、前記合成値算出部、前記傾斜算出部、前記振動方向判定部、前記合成値補正部、および前記歩数算出部は、前記第1端末とは異なる第2端末に形成されている
ことを特徴とする歩数計測装置。 - 複数の計測軸を有する加速度センサによって計測された、前記計測軸毎の加速度の計測値を合成して合成値を算出する第1ステップと、
前記計測軸の加速度の計測値に基づいて、鉛直方向に対する前記加速度センサの傾斜を算出する第2ステップと、
前記第2ステップで算出された前記傾斜に基づいて、前記加速度センサを着用した着用者の鉛直方向の振動の向きを判定する第3ステップと、
前記第3ステップにおいて判定した前記振動の向きに基づいて、前記第1ステップにおいて前記合成値を補正する第4ステップと、
前記第4ステップにおいて補正された前記合成値に基づいて、着用者による歩行または走行による歩数の算出する第5ステップと、
を含む歩数計測方法。 - 請求項6に記載の歩数計測方法において、
前記第2ステップは、
前記第1ステップにおいて算出された前記合成値から重力加速度に基づくベクトル量を抽出する第6ステップと、
前記第6ステップにおいて抽出された前記重力加速度に基づくベクトル量と前記加速度センサの夫々の前記計測軸との角度を算出する第7ステップとを含み、
前記第3ステップは、
前記第7ステップにおいて算出された角度が最も小さい前記計測軸の加速度の計測値の符号に基づいて、前記加速度センサを着用した着用者の鉛直方向の振動の向きを判定するステップを含み、
前記第4ステップは、
前記第3ステップによって前記加速度センサを着用した着用者の振動が鉛直上向きと判定された場合には、前記第1ステップにおいて算出された前記合成値の符号を正にし、前記第3ステップによって前記加速度センサを着用した着用者の振動が鉛直下向きと判定された場合には、前記第1ステップにおいて算出された前記合成値の符号を負にするステップを含む
ことを特徴とする歩数計測方法。 - コンピュータに、請求項6または7に記載の歩数計測方法における各ステップを実行させるためのプログラム。
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