Устройство детектирования движений тела, способ детектирования движений тела и программа детектирования движений тела

Устройство детектирования движений тела, способ детектирования движений тела и программа детектирования движений тела

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Таким образомОбласть техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, например, к устройству, способу и программе, которые детектируют и используют движение тела пользователя, например, как в шагомере.

Уровень техники

Чтобы следить за собственным здоровьем или тому подобное, часто определяют количество упражнений человека, используя шагомер. Во многих обычных шагомерах для точного учета количества шагов, в связи с их конструкцией, существуют ограничения в отношении положения установки или направления установки основных модулей. В последние годы, однако, для дополнительного улучшения удобства и простоты использования были предложены устройства детектирования движений тела с произвольным положением установки и направлением установки. Среди них были предложены способ и устройство оценки осанки, в котором используется многоосевой датчик ускорения и выполняется детектирование движения тела с помощью того же датчика. Такой подход является предпочтительным, поскольку возможно его воплощение с незначительными затратами по сравнению со способом использования датчика угла или тому подобное для оценки осанки.

Например, в публикации находящейся на экспертизе заявки на японский патент №2004-141669 раскрыт способ, в котором детектируют ускорение, используя множество датчиков движения тела, имеющих взаимно разные направления детектирования, при этом рабочую ось определяют/выбирают путем анализа структуры сигнала отдельных датчиков, и детектирование ходьбы осуществляют путем анализа сигнала рабочей оси. Кроме того, в публикации, находящейся на экспертизе заявки на японский патент №2005-140533, раскрыт способ, в котором установлен датчик ускорения, имеющий взаимно ортогональные две оси или три оси, при этом направление движений тела в ходе упражнений оценивают по комбинированному вектору сигналов датчика для отдельных осей, и движение тела детектируют путем анализа компонентов сигнала по оцененному направлению упражнения.

Сущность изобретения

Однако в соответствии со способом, раскрытым в публикации находящейся на экспертизе заявки на японский патент №2004-141669, поскольку выбирают только один датчик, пригодный для измерения из множества датчиков в качестве датчика рабочей оси, возникают случаи, когда направление движения тела пользователя, которое требуется детектировать (направление упражнения), не совпадает с выбранной рабочей осью, при этом, по-видимому, существует вероятность ситуации, в которой невозможно точно подсчитывать ряд шагов при выполнении других движений тела, кроме ходьбы. Кроме того, в соответствии со способом, раскрытым в публикации находящейся на экспертизе заявки на японский патент №2005-140533, поскольку свойство колебаний сигнала не учитывают и рассматривают только интенсивность сигнала, по-видимому, существует вероятность того, что также будут подсчитаны другие движения тела, кроме ходьбы.

Здесь другие движения тела, кроме ходьбы, означают другие действия, кроме действий, которые происходят при вертикальном направлении тела пользователя во время ходьбы, и рассматриваются различные действия, такие как действия в случае, когда шагомер, предназначенный для подсчета количества шагов пользователя, удерживают в руке пользователя, и при этом возникает качание в горизонтальном направлении, маятниковые движения, которые возникают в случае, когда, например, шагомер для измерения количества шагов пользователя подвешен на шее пользователя с помощью ремешка для подвески.

Таким образом, желательно, чтобы можно было точно детектировать только движения тела пользователя в вертикальном направлении, возникающие во время ходьбы, и можно было бы подсчитывать их, без влияния других движений тела пользователя, помимо ходьбы, таким образом, чтобы было возможно точно подсчитывать количество шагов пользователя. Кроме того, при детальном изучении движений тела пользователя можно видеть, что в некоторых случаях оно имеет неподвижное состояние или, что также существуют переходные состояния от состояния ходьбы в неподвижное состояние. Кроме того, существуют разные состояния, даже при сравнении состояний действий, таких как состояние ходьбы и состояние бега. Таким образом, возможно точно определять шаг ходьбы пользователя (скорость ходьбы или количество шагов (количество раз) за единицу времени), при этом возможно точно определять состояние действий пользователя, которые используются для более точного измерения количества шагов и т.д.

С учетом описанного выше, цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить возможность точно детектировать движение тела (действие) пользователя в вертикальном направлении без влияния различных типов шумов и также сделать возможным точно детектировать и использовать частоту движений тела (действие) пользователя, в случае необходимости.

Для того чтобы решить описанные выше проблемы, устройство детектирования движений тела в соответствии с изобретением по п.1 формулы изобретения отличается тем, что оно включает в себя датчик ускорения, выполненный с возможностью его установки на теле пользователя;

средство извлечения вертикального компонента, предназначенное для извлечения вертикального компонента ускорения из выходного сигнала детектирования датчика ускорения;

средство разделения, предназначенное для выполнения разделения компонентов вертикального компонента, выделенного средством выделения вертикального компонента, на высокочастотный компонент и низкочастотный компонент;

средство детектирования, предназначенное для детектирования вероятного положения пика на основе низкочастотного компонента вертикального компонента, разделенного средством разделения;

средство идентификации, предназначенное для идентификации вероятного положения пика, детектируемого средством детектирования, в качестве вероятного положения пика, в случае, когда отношение между энергией низкочастотного компонента и энергией высокочастотного компонента в заданном диапазоне, включающем в себя вероятное положение пика, меньше чем заданное значение; и

средство детектирования движений тела, предназначенное для детектирования движений тела пользователя на основе вероятного положения пика, идентифицированного средством идентификации.

В соответствии с устройством детектирования движений тела в соответствии с изобретением по п.1 формулы изобретения, вертикальный компонент движения тела пользователя выделяют с помощью средства выделения вертикального компонента из выходного сигнала детектирования датчика ускорения. Выделенный вертикальный компонент разделяют с помощью средства разделения на высокочастотный компонент и низкочастотный компонент. Низкочастотный компонент, полученный в результате разделения, включает в себя компоненты, соответствующие движению тела пользователя, и средство детектирования использует его для детектирования вероятного положения пика движения тела.

Кроме того, для каждого заданного диапазона, включающего в себя каждое детектируемое возможное положение пика, получают отношение энергии высокочастотного компонента к энергии низкочастотного компонента. Шумы, вероятно, смешиваются с высокочастотным компонентом. Таким образом, в случае, когда отношение энергии высокочастотного компонента к энергии низкочастотного компонента меньше, чем заданное значение, вероятное положение пика в заданном диапазоне идентифицируют как положение пика. И, наоборот, в случае, когда отношение энергии высокочастотного компонента к энергии низкочастотного компонента больше, чем заданное значение, вероятного положения пика в заданном диапазоне исключают из вероятных положений пика. На основе вероятных положений пика, идентифицированных как указано выше, детектируют движение тела пользователя с помощью средства детектирования движений тела.

В соответствии с этим становится возможным точно детектировать движение тела пользователя в вертикальном направлении, без влияния шумов или тому подобное.

Кроме того, устройство детектирования движений тела в соответствии с изобретением по п.2 формулы изобретения настоящей заявки представляет собой устройство детектирования движений тела по п.1 формулы изобретения, отличающееся тем, что оно включает в себя:

средство принятия решения для определения диапазона предмета сравнения и сравнения форм колебаний, относящихся к заданному диапазону, включающему в себя каждого вероятного положения пика, идентифицированного средством идентификации, и определяя вероятного положения пика в качестве положения пика в случае достижения соответствия,

в котором средство детектирования движений тела детектирует движение тела пользователя на основе положения пика, определенного средством принятия решения.

В соответствии с устройством детектирования движений тела в соответствии с изобретением по п.2 формулы изобретения, в отношении заданного сегмента, включающего в себя каждое вероятное положение пика, идентифицированное средством идентификации, определяют сегмент, который используется как пара, и сравнивают формы колебаний, и вероятное положение пика опорного сигнала сравнения определяют как положение пика в случае, когда формы колебаний обоих сегментов совпадают, и вероятное положения пика исключают из положений пика в случае, когда формы колебаний не совпадают.

В соответствии с этим исключают случай, в котором пик случайно возникает в результате смешения шумов, и только положение пика, истинно соответствующее движению тела пользователя в вертикальном направлении, выделяют и идентифицируют таким образом, что становится возможным точно детектировать движение тела пользователя.

Кроме того, устройство детектирования движений тела в соответствии с изобретением по п.3 формулы изобретения представляет собой устройство детектирования движений тела по пп.1 или 2 формулы изобретения, отличающееся тем, что оно включает в себя

средство оценки интервала, предназначенное для оценки интервала шага, в результате выполнения анализа, относящегося к структуре временной последовательности, сформированной из множества вероятных положений пиков, идентифицированных средством идентификации, или к структуре временной последовательности, сформированной из множества положений пиков, определенной средством принятия решения; и

средство разделения, предназначенное для разделения, по меньшей мере, трех состояний, таких как "неподвижное" состояние, "ходьба/бег" и "неопределенное" состояние, в качестве состояний действий пользователя на основе интервала шага, оценку которого выполняют средством оценки интервала.

В соответствии с устройством детектирования движений тела, в соответствии с изобретением по п.3, средство оценки интервала выполняет оценку интервала шага вероятных положений пика, идентифицированных средством идентификации (интервал между идентифицированными вероятными положениями пика) или интервала шага положений пика, определенных средством принятия решения (интервал между определенными положениями пика), и на основе оценки интервала шага средство разделения определяет, является ли состояние действий пользователя "неподвижным" состоянием, состоянием "ходьбы/бега" или "неопределенным" состоянием.

В соответствии с этим становится возможным точно определять состояние действия пользователя и управлять устройством в соответствии с состоянием действий пользователя, и также становится возможным точно определять интервал шага в случае, когда пользователь находится в состоянии "ходьбы/бега".

Кроме того, устройство детектирования движений тела в соответствии с изобретением по п.11 представляет собой устройство детектирования движений тела по п.1, отличающееся тем, что:

датчик ускорения представляет собой датчик многоосевого типа, и

средство выделения вертикального компонента рассчитывает вектор гравитационного ускорения из вектора ускорения, который представляет собой выходной сигнал детектирования многоосевого датчика ускорения, и выделяет вертикальный компонент ускорения, выполняя расчет, используя вектор ускорения, полученный из многоосевого датчика ускорения, и рассчитанный вектор гравитационного ускорения.

В соответствии с устройством детектирования движений тела, в соответствии с изобретением по п.11 формулы изобретения, средство выделения вертикального компонента рассчитывает вектор гравитационного ускорения по выходному сигналу детектирования (вектор ускорения) из многоосевого датчика ускорения, и выделяет вертикальный компонент ускорения, выполняя расчет, используя выходной сигнал детектирования многоосевого датчика ускорения и рассчитанный вектора гравитационного ускорения.

В соответствии с этим, независимо от способа установки многоосевого датчика ускорения на теле пользователя, становится возможным логически и точно выделять вертикальный компонент его выходного сигнала детектирования (вектор ускорения).

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана блок-схема, поясняющая основную конфигурацию устройства детектирования движений тела в соответствии с вариантом воплощения.

На фиг.2 показана схема, поясняющая вектор an ускорения, вектор g гравитационного ускорения и вертикальный компонент vn вектора an ускорения в случае, когда используется трехосевой датчик ускорения.

На фиг.3 показана схема, поясняющая случай, в котором вертикальный компонент vn вектора an ускорения получают, учитывая углы наклона вектора g гравитационного ускорения в случае, когда используется трехосевой датчик ускорения.

На фиг.4 показана схема, поясняющая случай, когда горизонтальный компонент hn вектора an ускорения получают в случае, когда используется трехосевой датчик ускорения.

На фиг.5 показана схема, поясняющая вектор an ускорения, вектор g гравитационного ускорения и вертикальный компонент vn вектора an ускорения в случае, когда используется двухосевой датчик ускорения.

На фиг.6 показана схема, поясняющая пример графика данных (А) ускорения, длины вектора (В) ускорения, вертикального компонента (С) и горизонтального компонента (D).

На фиг.7 показана схема, представляющая графики сигналов ускорения, детектируемых в случае, когда устройство детектирования движений тела в соответствии с вариантом воплощения используется при установке его на части пояса пользователя.

На фиг.8 показана схема, представляющая график сигналов ускорения, детектируемых в случае, когда устройство детектирования движений тела в соответствии с вариантом воплощения используется при размещении его в кармане брюк пользователя.

На фиг.9 показана схема, поясняющая способ расчета для получения отношения d энергии.

На фиг.10 показана схема, представляющая графики в случае, когда сигналы неправильной формы также смешаны с низкочастотным компонентом xl(n) вертикального компонента x(n) вектора ускорения, детектируемого многоосевым датчиком 1 ускорения.

На фиг.11 показана схема, поясняющая переход состояний действия пользователя.

На фиг.12 показана схема, представляющая форму колебаний в случае, когда шаги детектируют (положение пика определяют) по выходу детектирования датчика 1 ускорения в устройстве детектирования движений тела, показанном на фиг.1.

На фиг.13 показана схема, поясняющая пример уравнения для расчета опорного шага Ps.

На фиг.14 показана схема, поясняющая пример случая, в котором возникает потеря детектирования положения пика в состоянии "ходьбы/бега".

На фиг.15 показана блок-схема, поясняющая шагомер, в котором применяется вариант воплощения настоящего изобретения.

На фиг.16 показана блок-схема последовательности операций, предназначенная для пояснения процесса выделения вертикального компонента.

На фиг.17 показана блок-схема последовательности операций, предназначенная для пояснения процесса детектирования и идентификации вероятного положения пика.

На фиг.18 показана блок-схема последовательности операций, предназначенная для пояснения процесса детектирования положения пика из положений, идентифицированных как вероятные положения пика, и подсчета количества шагов пользователя на основе положений пиков.

На фиг.19 показана блок-схема последовательности операций, предназначенная для пояснения процесса предотвращения потери подсчета, в основном, в непосредственной близости к началу.

На фиг.20 показана блок-схема последовательности операций, поясняющая процесс оценки типа движений тела и процесс подсчета количества шагов.

На фиг.21 показана блок-схема последовательности операций, продолжающая фиг.20.

На фиг.22 показана блок-схема, поясняющая устройство 200 воспроизведения звука, в котором применяется вариант воплощения настоящего изобретения.

На фиг.23 показана блок-схема последовательности операций, поясняющая процесс, в случае, когда соответствующий список воспроизведения выбирают в соответствии с состоянием действий пользователя.

Подробное описание изобретения

Далее, со ссылкой на чертежи, будут описаны вариант воплощения устройства, способ и программа в соответствии с настоящим изобретением.

Основная конфигурация устройства детектирования движений тела

На фиг.1 показана блок-схема, поясняющая основную конфигурацию устройства детектирования движений тела в соответствии с данным вариантом воплощения. Как показано на фиг.1, устройство детектирования движений тела в соответствии с данным вариантом воплощения сформировано из датчика 1 ускорения, модуля 2 выделения вертикального компонента, модуля 3 разделения высокой частоты/низкой частоты, модуля 4 обработки детектирования/определения пика и модуля 5 анализа положения шага.

Устройство детектирования движений тела в соответствии с данным вариантом воплощения используется путем установки его на теле пользователя. Датчик 1 ускорения детектирует ускорение, соответствующее движению тела пользователя в каждый постоянный момент времени, и передает выходной сигнал такого детектирования в модуль 2 выделения вертикального компонента. Из выходного сигнала детектирования датчика 1 ускорения, модуль 2 выделения вертикального компонента выделяет вертикальный компонент вектора ускорения, включающий в себя компонент, соответствующий движению тела в вертикальном направлении, в случае, когда пользователь выполнил упражнение, такое как ходьба или бег, и передает его в модуль 3 разделения высокой частоты/низкой частоты. Следует отметить, что может выполняться аналогово-цифровое (А/Ц, A/D) преобразование вектора ускорения, детектируемого датчиком ускорения 1, на стороне датчика 1 ускорения, на стороне модуля 2 выделения вертикального компонента или между датчиком 1 ускорения и модулем 2 выделения вертикального компонента.

Модуль 3 разделения высокой частоты/низкой частоты разделяет вертикальный компонент вектора ускорения, поступающий из модуля 2 выделения вертикального компонента на высокочастотный компонент, в котором, вероятно, примешаны шумы, и низкочастотный компонент, который включает в себя компонент, соответствующий движению тела пользователя в вертикальном направлении, и подает каждый из этих компонентов в модуль 4 обработки детектирования/определения пика. Модуль 4 обработки детектирования/определения пика представляет собой часть, которая выполняет детектирование пика и детектирование движений тела на основе детектируемых пиков, в ответ на подачу высокочастотного компонента и низкочастотного компонента вертикального компонента вектора ускорения из модуля разделения высокой частоты/низкой частоты.

Таким образом, модуль 4 обработки детектирования/определения пика детектирует вероятное положение пика на основе низкочастотного компонента вертикального компонента вектора ускорения, переданного из модуля 3 разделения высокой частоты/низкой частоты, и идентифицирует положение пика в качестве вероятного положения пика вертикального компонента в случае, когда отношение энергии высокочастотного компонента к энергии низкочастотного компонента в заданном диапазоне, включающем в себя вероятного положения пика, меньше, чем заданное значение.

Причина использования отношения энергии высокочастотного компонента к энергии низкочастотного компонента, как описано выше, состоит в том, что, как будет описано ниже, шумы, вероятно, накладываются на высокочастотный компонент, и необходимо удалить пик, который возникает в результате смешения шумов. На основе вероятного положения пика, идентифицированного, как описано выше, становится возможным детектировать движение тела пользователя в вертикальном направлении с относительно хорошей точностью. Однако для детектирования движений тела пользователя в вертикальном направлении с еще лучшей точностью модуль 4 обработки детектирования/определения пика устройства детектирования движений тела в соответствии с настоящим вариантом воплощения также выполняет обработку сопоставления формы колебаний.

Таким образом, для каждого идентифицированного вероятного положения пика модуль 4 обработки детектирования/определения пика устанавливает заданный диапазон, включающий в себя вероятное положения пика, выполняет сопоставление с формой колебаний в другом заданном диапазоне, используя форму колебаний в каждом заданном диапазоне, который установлен как предмет, и определяет вероятное положение пика, включенное в форму колебаний предмета сравнения, в качестве положения пика в случае получения соответствия. Причина выполнения сопоставления, как описано выше, состоит в том, что периодические упражнения пользователя, такие как ходьба или бег, надежно детектируются, и что, если форма колебаний в заданных диапазонах, включающих в себя разные вероятные положения пика, аналогична, становится возможным определять, что вероятные положения пика возникают периодически.

Положение пика, определенное, как описано выше, несомненно, является положением пика, которое возникло в соответствии с движением тела пользователя в вертикальном направлении, таким образом, становится возможным точно детектировать движение тела пользователя в вертикальном направлении в соответствии с определенным положением пика. Кроме того, в устройстве детектирования движений тела в соответствии с данным вариантом воплощения предусмотрен модуль 5 анализа положения шага.

Модуль 5 анализа положения шага выполнен с возможностью приема предоставляемой информации, обозначающей положение пика, определенное модулем 4 обработки детектирования/определения пика и анализа ее таким образом, что можно детектировать частоту движений тела при ходьбе или беге пользователя (темп ходьбы или бега). Кроме того, как будет подробно описано ниже, обеспечивается возможность выполнения управления различным образом в соответствии с детектированной частотой движений тела пользователя.

Следует отметить, что термин "частота движений" означает частоту или количество раз в случае, когда одно и то же движение повторяется, или что-либо выполняется через одинаковые интервалы. Таким образом, термин "частота движений тела" означает частоту или количество раз движений тела, и означает скорость ходьбы (скорость ходьбы) или количество шагов за единицу времени, когда движение тела представляет собой ходьбу.

Кроме того, в данном описании в качестве термина - синонима для "частоты движений" в некоторых случаях также используется термин "темп". Термин "темп" изначально означает частоту, определенную для оценки музыки при выполнении музыкального произведения (частота следования музыкального произведения). Таким образом, когда упоминается "темп игры" музыкального произведения, имеется в виду скорость во время воспроизведения музыкальных данных, и это означает количество тактов в минуту (ВРМ (ТВМ): количество тактов в минуту).

Кроме того, когда упоминается "темп движений тела (темп действий)" пользователя, он представляет собой частоту движений (действий) тела и означает количество единиц (одно действие (движение тела)) подсчитываемого минимального действия пользователя в минуту, например количество шагов в минуту, в случае, когда движение тела (действие) пользователя представляет собой ходьбу или бег, или количество прыжков в минуту, в случае, когда действие представляет собой прыжки. Как описано выше, термин "частота движений" и термин "темп", используемые в отношении движений тела (действий) пользователя, используются как, по существу, термины-синонимы в данной заявке.

Функции и работа отдельных частей устройства детектирования движений тела

Функции и работа отдельных частей, составляющих устройство детектирования движений тела, в соответствии с данным вариантом воплощения, будут более подробно описаны ниже.

Датчик 1 ускорения

Вначале будет описан датчик 1 ускорения. Устройство детектирования движений тела в этом изобретении позволяет точно детектировать движения тела в вертикальном направлении, которые соответствуют ходьбе или бегу пользователя, на основе выходного сигнала детектирования, поступающего из датчика 1 ускорения, который выполнен с возможностью установки его на теле пользователя. В качестве датчика 1 ускорения возможно использовать датчик одноосевого (одна ось) типа или датчик многоосевого типа, такой как датчик двухосевого или трехосевого типа.

В случае, когда одноосевой датчик ускорения используется в качестве датчика 1 ускорения, для того, чтобы обеспечить возможность детектирования движений тела пользователя в вертикальном направлении, накладывается определенная степень ограничения для положения установки и направления установки. Здесь существует возможность того, что эффект проявится в другом направлении, кроме вертикального направления, в зависимости от положения установки, например, в случае, когда одноосевой датчик ускорения будет установлен на руке, ноге или тому подобное, при этом возможно проявление влияния качания рукой или ногой.

Таким образом, в случае, когда одноосевой датчик ускорения используется в качестве датчика 1 ускорения для того, чтобы как можно более точно детектировать движения тела в вертикальном направлении, которые соответствуют, например, ходьбе или бегу пользователя, возникает ограничение, состоящее в том, что одноосевой датчик ускорения должен быть установлен на части пояса пользователя таким образом, чтобы направление детектирования ускорения было вертикальным направлением. Однако в случае, когда соблюдают такое ограничение, выходной сигнал детектирования одноосевого датчика ускорения можно использовать как вертикальный компонент ускорения. В этом случае сам одноосевой датчик ускорения имеет функцию модуля 2 выделения вертикального компонента.

В отличие от этого, при использовании двухосевого или трехосевого датчика ускорения, который составлен датчиком 1 ускорения, установленным с взаимно ортогональными осями, становится возможным обеспечить гибкость в отношении положения установки и направления установки датчика 1 ускорения. Однако в случае, когда многоосевой датчик ускорения используется в качестве датчика 1 ускорения, становится необходимым выделять вертикальный компонент из выходного сигнала многоосевого детектирования. В устройстве детектирования движений тела в соответствии с этим вариантом воплощения используют, например, трехосевой датчик ускорения в качестве датчика 1 ускорения. Таким образом, модуль 2 выделения вертикального компонента предусмотрен в следующем каскаде датчика 1 ускорения.

Модуль 2 выделения вертикального компонента

Модуль 2 выделения вертикального компонента выполняет обработку для (1) оценки, используя выходной сигнал детектирования многоосевого датчика 1 ускорения, вектор гравитационного ускорения в его поле гравитации, и (2) на основе результата оценки вектора гравитационного ускорения, выделяет компонент сигнала в вертикальном направлении из того же выходного сигнала детектирования датчика 1 ускорения.

В результате выделения вертикального компонента путем всестороннего использования выходных сигналов детектирования, относящихся ко всем осям многоосевого датчика 1 ускорения, как описано выше, нет необходимости выполнять оценку рабочей оси, поэтому становится возможным точно детектировать упражнение пользователя в вертикальном направлении, без влияния положения установки и направления установки датчика 1 ускорения относительно пользователя.

Здесь, в частности, будет описан случай, в котором в качестве датчика 1 ускорения используется трехосевой датчик ускорения. Предположим, что датчик 1 ускорения имеет три оси, такие как ось X, ось Y и ось Z, и что вектор an ускорения в определенный момент времени n, полученный датчиком 1 ускорения, выражается как axn (компонент оси X), ayn (компонент оси Y) и azn (компонент оси Z), как показано в уравнении (1-1) на фиг.2. Вектор g гравитационного ускорения оценивают по вектору ускорения (последовательность данных вектора ускорения), как показано в уравнении (1-1) на фиг.2, и также детектируют движение тела.

В частности, для упрощения оценки вектора g гравитационного ускорения существует способ, в котором рассчитывают среднее значение движения по отдельным осям вектора an ускорения, и их средний вектор используют в качестве вектора g гравитационного ускорения. В этом случае для уменьшения влияния компонентов сигнала, связанных с движением тела, требуется, чтобы расчет средних значений движения был выполнен с использованием достаточно длинного сегмента. Кроме того, можно использовать способ, в котором вектор g гравитационного ускорения рассчитывают путем анализа значения отдельных осей вектора an ускорения с помощью способа наименьших квадратов или тому подобное.

Пусть результат оценки вектора G гравитационного ускорения при использовании вектора an ускорения будет выражен как gx (компонент оси X), gy (компонент оси Y) и gz (компонент оси Z), как показано в уравнении (1-2) на фиг.2. В этом случае вертикальный компонент вектора vn ускорения может быть получен путем расчета, показанного в уравнении (1-3) на фиг.2. Таким образом, как показано в уравнении (1-3) на фиг.2, вертикальный компонент vn вектора an ускорения может быть получен путем деления произведения внутреннего произведения вектора g гравитационного ускорения и вектора an ускорения на абсолютное значение (величину) вектора g гравитационного ускорения.

Как отмечено выше, возможно более точно получить вертикальный компонент vn по расчетам на основе вектора an ускорения, детектируемого трехосевым датчиком ускорения 1 и вектора g гравитационного ускорения, полученного из вектора ускорения. Таким образом, настоящее изобретение выполнено на основе концепции, что возможно точно детектировать движение тела пользователя в вертикальном направлении путем всестороннего использования выходных сигналов детектирования трехосевого датчика 1 ускорения и выделения из него только вертикального компонента путем численных расчетов.

Кроме того, аналогичные расчеты также могут быть выполнены путем получения углов наклона вектора g гравитационного ускорения в трехмерном пространстве, и поворота вектора an ускорения. Таким образом, когда углы θ и φ наклона, относящиеся к вектору g гравитационного ускорения, определяются, как показано в позициях (2-1) и (2-2) на фиг.3, компонент a'xn, рассчитанный по уравнению (2-3) на фиг.3, представляет собой вертикальный компонент вектора an ускорения, и компонент a'xn совпадает с вертикальным компонентом vn. Кроме того, внутреннее произведение вектора a'yn и вектора a'zn представляет собой ортогональную проекцию вектора an ускорения на плоскость, для которой вектор g гравитационного ускорения представляет собой нормальный вектор.

Таким образом, поскольку возможно выполнить разделение компонентов вектора an ускорения, полученного по выходным сигналам детектирования трехосевого датчика 1 ускорения, на вертикальный компонент и горизонтальный компонент, также возможно детектировать движение тела в горизонтальном направлении путем анализа также горизонтального компонента, как и вертикального компонента. В частности, длину hn горизонтального вектора можно получить с помощью уравнения (3-1) на фиг.4 или уравнения (3-2) на фиг.4.

В случае, когда для расчетов используют уравнение, в котором рассматривают углы наклона вектора гравитационного ускорения, как описано выше, становится возможным получать относительно просто и также точно движения тела пользователя в вертикальном направлении и в горизонтальном направлении.

Следует отметить, что, хотя здесь было приведено описание случая, в котором в качестве примера используется трехосевой датчик 1 ускорения, в этом отношении не установлены ограничения. Основная концепция настоящего изобретения может применяться для случая, в котором используют двухосевой датчик ускорения, аналогично случаю, в котором используют трехосевой датчик ускорения.

Таким образом, при детектировании с помощью двухосевого датчика ускорения вектора an ускорения и вектора g гравитационного ускорения, выраженным в соответствии с уравнением (4-1) (вектор ускорения) по фиг.5 и уравнением (4-2) (вектор гравитационного ускорения) по фиг.5, аналогично случаю, в котором используется трехосевой датчик ускорения, становится возможным рассчитать вертикальный компонент в соответствии с уравнением (1-3) по фиг.2.

Кроме того, при выражении угла θ наклона вектора g гравитационного ускорения, как показано в уравнении (4-3) на фиг.5, становится возможным выполнить разделение компонента вектора an ускорения на его вертикальный компонент a'xn и его горизонтальный компонент a'yn, перпендикулярный ему, в соответствии с уравнением (4-4) на фиг.5, и при этом a'xn совпадает с вертикальным компонентом vn.

Как отмечено выше, в соответствии с уравнением, показанным на фиг.5 и уравнением (1-3), показанным на фиг.2, даже в случае, когда используется двухосевой датчик ускорения, становится возможным точно детектировать движение тела пользователя в вертикальном направлении. Кроме того, в случае, когда учитывают угол θ наклона вектора g гравитационного ускорения, также становится возможным точно детектировать движение тела пользователя в горизонтальном направлении.

На фиг.6 показаны в форме графиков полученные данные ускорения и данные, полученные в случае, когда данные ускорения разделяют на компоненты в соответствии с основной концепцией настоящего изобретения, описанного выше для случая, когда данные ускорения получают в течение четырех секунд при частоте выборки 50 Гц, используя трехосевой датчик ускорения, выполненный с возможностью его установки на теле пользователя, в то время, как пользователь выполняет упражнение, такое как ходьба. На фиг.6 по горизонтальной оси отмечено время (миллисекунды) и по вертикальной оси отмечено ускорение (G) гравитации. Кроме того, также на фиг.7, фиг.8, фиг.10, фиг.12 и фиг.14, которые будут описаны ниже, по горизонтальной оси отмечено время (миллисекунды) и на вертикальной оси отмечено ускорение (G) гравитации.

Таким образом, на фиг.6А показан график данных ускорения, полученных с помощью трехосевого датчика ускорения, на фиг.6В показан график длины (величины) вектора ускорения, рассчитанной по данным ускорения по трем осям, и на фиг.6С показан график вертикального компонента, полученного в результате расчета данных ускорения по трем осям, с использованием способа, описанного со ссылкой на фиг.2-4. Кроме того, на фиг.6D показан график горизонтального компонента, выведенный путем расчета по данным ускорения, полученным по трем осям, с помощью способа, описанного со ссылкой на фиг.2-4.

Кроме того, на графике, показанном на фиг.6, представлен случай, когда во время детектирования данных ускорения при выполнении пользователем упражнения, в основном в вертикальном направлении, происходит движение в горизонтальном направлении приблизительно на 80-й выборке, приблизительно на 100-й выборке и на 170-й выборке, и он здесь присутствует как компонент шума.

Однако, поскольку компонент шума присутствует в горизонтальном компоненте, в результате выполнения разделения компонентов данных ускор