JP2010240158A - Energy consumption calculator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、エネルギー消費量計算機に関し、とくに登山時のエネルギー消費量を計算する用途に適したエネルギー消費量計算機に関する。 The present invention relates to an energy consumption calculator, and more particularly to an energy consumption calculator suitable for use in calculating energy consumption during mountain climbing.
歩数計は、振動センサを用いて歩行に伴う振動を検出するとともに、その振動に基づいて歩数を計数する。歩数に歩幅を乗算して歩行距離を計算する歩数計もある。そして、以下の特許文献1には、その歩数に基づいてさらにエネルギー消費量を計算する装置について記載されている。この特許文献1の装置は、歩行状態の上りと下りを気圧センサを用いて判断している。なお、以下の非特許文献1には、登山におけるエネルギー消費量についての研究論文が記載されている。
The pedometer detects vibrations associated with walking using a vibration sensor and counts the number of steps based on the vibrations. Some pedometers calculate the walking distance by multiplying the number of steps by the step length. And the following
特許文献1に記載の歩数計は、腰などに取り付けられることを想定しており、エネルギー消費量は、基本的には、歩数に歩行状態に応じた係数を乗算することで計算している。係数は、歩速や昇降に応じて設定され、歩速は、加速度センサを用いて判断し、昇降については、サンプリング周期ごとに気圧を計測して、その気圧の増減に基づいて判断している。すなわち、気圧センサは、昇降を判断することにのみ利用されている。なお、気圧は、歩行に伴う上下動に対応するノイズを含んでおり、このノイズ成分を除去するための複雑なフィルタリング処理を必要としている。
The pedometer described in
上記非特許文献1には、登山時のエネルギー消費量を推定するための計算式が記載されている。この計算式は、複数の被験者に、それぞれ携帯型呼吸代謝測定装置を装着させて実際に登山を行わせ、呼吸による酸素摂取量と呼吸交換比との関係をもとにエネルギー消費量を実測値として求めるとともに、その実測値と、登山の行程におけるさまざまなパラメータとの関係を詳細に検討して得られたものである。すなわち、この計算式を用いることで、登山時のエネルギー消費量値を正確に求めることができる。
Non-Patent
なお、この実測値に基づいた極めて正確なエネルギー消費量計算式(推定式)は、登山の消費エネルギー量Q(kcal)、歩行時間T(h)、歩行距離D(km)、上りの累積高度差ΔHu(km)、下りの累積高度差ΔHd(km)、体重Wb(kg)、中身が入ったリュックサックなどの装備重量We(kg)として、以下の式(1)で表される。
Q=(1.8×T)+(0.3×D+10.0×Hu+0.6×Δd)×(Wb+We)・・・式(1)
このように、特許文献1と非特許文献1は、同じように、歩行に伴うエネルギー消費量を計算することを目的としていながら、その計算の基本思想が異なっている。これは、特許文献1に記載の歩数計が、日常生活における歩行、言い換えれば街中(まちなか)でのエネルギー消費量を計算することを想定しているからである。したがって、特許文献1の歩数計を使って登山時のエネルギー消費量を計算させても、その値は実際の値とは大きく異なってしまう。とくに、登山時のエネルギー消費量は、疲労度を推し量り、休憩や食料や水分補給のタイミングを決めるための重要な情報にもなるので、正確な値を利用者に提示できるようにすることが望まれる。
In addition, the extremely accurate energy consumption calculation formula (estimation formula) based on this actual measurement value is the energy consumption Q (kcal) for climbing, walking time T (h), walking distance D (km), and cumulative altitude The difference ΔHu (km), the descending cumulative height difference ΔHd (km), the weight Wb (kg), and the equipment weight We (kg) of the rucksack containing the contents are expressed by the following formula (1).
Q = (1.8 x T) + (0.3 x D + 10.0 x Hu + 0.6 x Δd) x (Wb + We) (1)
As described above,
そこで本発明は、登山に伴うエネルギー消費量を正確に計算できるエネルギー消費量計算機を提供することを目的としている。なお、その他の目的については、以下の記載で明らかにする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an energy consumption calculator that can accurately calculate the energy consumption associated with mountain climbing. Other purposes will be clarified in the following description.
上記目的を達成するための主たる発明は、エネルギー消費量計算機であって、
時計と、
表示器と、
利用者入力を受け付ける操作入力部と、
歩行に伴う振動データをサンプリング周期毎に出力する振動センサ部と、
サンプリング周期毎に気圧データを出力する気圧センサ部と、
利用者入力された重量と歩幅を記憶する記憶部と、
距離測定処理と、歩行時間測定処理と、高度計算処理と、昇降判別処理と、モード切替処理と、累積高度差計算処理と、エネルギー消費量計算処理と、消費カリー表示処理を実行する制御部と、
を備え、
距離測定処理は、振動データに基づいて計数した歩数に前記歩幅を乗算して歩行距離を計算し、
歩行時間測定処理は、所定の操作入力を受け付けた時点を起点として、当該起点からの経過時間を計測し、
高度計算処理は、気圧データを入力して高度を計算し、
昇降判別処理は、高度の計算機会ごとに、直前に計算した高度との差に基づいて上昇状態、あるいは下降状態を判別し、
モード切替処理は、利用者入力によるモード切替操作に応じて、気圧センサ部のサンプリング周期を前記振動センサ部のサンプリング周期よりも長くする登山モードに切り替え、
累積高度差計算処理は、前記登山モードにおいて、前記昇降判別処理による前記起点からの高度計算機会ごとに、上昇と判別したときの高度差を累積加算した累積上昇高度差と、下降と判別したときの高度差を累積加算した累積下降高度差とをそれぞれ計算し、
エネルギー消費量計算処理は、前記重量と、前記起点からの経過時間、前記累積上昇高度差、前記累積下降高度差、前記歩行距離を、それぞれ所定の計算式に代入してエネルギー消費量を計算し、
エネルギー消費量表示処理は、前記エネルギー消費量計算処理の計算結果を前記表示器に表示する
エネルギー消費量計算機としている。
The main invention for achieving the above object is an energy consumption calculator,
Watch and
An indicator,
An operation input unit that accepts user input;
A vibration sensor unit that outputs vibration data associated with walking for each sampling period;
An atmospheric pressure sensor that outputs atmospheric pressure data for each sampling period;
A storage unit for storing weight and stride input by the user;
A control unit that executes a distance measurement process, a walking time measurement process, an altitude calculation process, an elevation determination process, a mode switching process, a cumulative altitude difference calculation process, an energy consumption calculation process, and a consumption curry display process; ,
With
The distance measurement process calculates the walking distance by multiplying the number of steps counted based on the vibration data by the step length,
The walking time measurement process starts from the point in time when a predetermined operation input is received, and measures the elapsed time from the starting point.
The altitude calculation process calculates the altitude by inputting barometric pressure data,
Ascending / descending determination processing determines the rising state or falling state based on the difference from the altitude calculated immediately before every altitude calculation opportunity,
The mode switching process switches to a mountain climbing mode in which the sampling period of the atmospheric pressure sensor unit is longer than the sampling period of the vibration sensor unit, according to the mode switching operation by user input,
Cumulative altitude difference calculation processing is performed in the climbing mode, when the altitude calculation opportunity from the starting point by the ascending / descending determination processing is determined to be the cumulative ascending altitude difference obtained by accumulating the altitude difference when it is determined as rising, and descent Calculate the cumulative descent altitude difference by accumulating the altitude difference of
The energy consumption calculation process calculates the energy consumption by substituting the weight, the elapsed time from the starting point, the accumulated ascent difference, the accumulated descending altitude difference, and the walking distance into predetermined formulas, respectively. ,
The energy consumption display process is an energy consumption calculator that displays the calculation result of the energy consumption calculation process on the display.
===本発明の趣旨・主旨===
本発明のエネルギー消費量計算機は、登山におけるエネルギー消費量を計算する機能に特徴を有している。登山によるエネルギー消費量については、例えば、上記の推定式(1)を用いることで正確に求めることができる。そこで本発明者は、登山時に上記の推定式(1)に基づいてエネルギー消費量を計算するようにエネルギー消費量計算機を構成すれば、正確なエネルギー消費量を利用者に提示できると考えた。しかし、実際に登山用のエネルギー消費量計算機を実現させるためには、様々な問題点があることが分かった。
=== Purpose and spirit of the present invention ===
The energy consumption calculator of the present invention is characterized by the function of calculating energy consumption during mountain climbing. About the energy consumption by mountain climbing, it can obtain | require correctly, for example using said estimation formula (1). Therefore, the present inventor considered that an accurate energy consumption amount can be presented to the user if the energy consumption computer is configured to calculate the energy consumption amount based on the above estimation formula (1) when climbing. However, it has been found that there are various problems in realizing an energy consumption calculator for mountain climbing.
まず、登山の装備は、必用最小限であることが求められる。そのため、エネルギー消費量計算機を別途携行することは、例え、小さな装置であっても、余分な装備となる。また、従来のエネルギー消費量計算機の基本構成は、歩数計であり、身体のほぼ重心に一致する腰に取り付けることを前提としているのが一般的である。上記特許文献1に記載の歩数計も同様であり、腰に取り付けることで、上下動に伴う気圧変化を最小限に抑える効果も得られるはずである。
First, climbing equipment is required to be the minimum necessary. For this reason, carrying an energy consumption calculator separately becomes an extra equipment even for a small device. In addition, the basic configuration of a conventional energy consumption calculator is a pedometer, which is generally premised on being attached to the waist substantially coincident with the center of gravity of the body. The same applies to the pedometer described in the above-mentioned
しかし、登山では、腰に取り付けることが必ずしもよいとは限らない。例えば、腰には、ウエストバッグや、リュックサックのウエストベルトなどが装着されるため、これらの登山用具がエネルギー消費量計算機に緩衝する。また、歩行時に振る腕が腰のエネルギー消費量計算機に当たる可能性もある。登山の服装も問題となる。登山時の着衣は重ね着が基本であり、寒暖によって着衣の数を増減させる。したがって、腰に装置を装着しては、その着替えの際に邪魔になる。なによりも、着衣で装置が隠れる可能性が高く、装置が隠れていては、腰に付けている装置を操作したり、表示されているエネルギー消費量などの情報を確認したりすること自体が面倒な作業となる。 However, it is not always good to attach to the waist when climbing. For example, since a waist bag, a waist belt of a rucksack, or the like is attached to the waist, these climbing tools buffer the energy consumption calculator. There is also a possibility that the arm swinging during walking will hit the waist energy consumption calculator. Climbing clothes are also a problem. Layered clothing is basically used when climbing, and the number of clothing is increased or decreased depending on the temperature. Therefore, wearing a device on the waist is a hindrance when changing clothes. Above all, there is a high possibility that the device will be hidden by clothing, and if the device is hidden, operating the device on the waist or checking the information such as the energy consumption displayed is itself. It becomes a troublesome work.
また、上記のエネルギー消費量推定式(1)に着目すると、特許文献1などの従来のエネルギー消費量計算機では、昇降や歩速などに応じて異なる係数が割り当てられてはいるが、基本的には、歩数に基づいてエネルギー消費量を計算しているのに対し、歩行時間や累積高度差など、従来とは、全く異なるパラメータに基づいてエネルギー消費量を計算している。
Focusing on the above energy consumption estimation formula (1), in the conventional energy consumption calculator such as
ここで、従来のエネルギー消費量計算機と本発明のエネルギー消費量計算機とについて、装着部位に関わる問題や、エネルギー消費量計算に用いるパラメータの違いなどについて考察したところ、現在、各種センサを搭載して、温度、気圧や気圧に基づく高度、方位などを測定できる時計(アウトドア・ウオッチ)がある、ということに着目した。この時計は腕時計型であったり、カラビナなどを備えてリュックサックのショルダーハーネスに装着したりする。 Here, regarding the conventional energy consumption calculator and the energy consumption calculator of the present invention, the problems related to the wearing part and the difference in parameters used for energy consumption calculation were examined. Currently, various sensors are installed. We focused on the fact that there are watches (outdoor watches) that can measure temperature, pressure, altitude based on air pressure, and direction. This watch is a wristwatch type or is equipped with a carabiner or the like and attached to the shoulder harness of a rucksack.
時計であれば、当然のことながら計時機能を備え、登山時のエネルギー消費量計算に特有のパラメータである歩行時間を測定することができる。時計であれば、かならず、登山に携行する装備であり、邪魔になることはない。また、いつでも時間を確認できる場所に装着しておく必要性があることから、表示の確認や操作も楽である。さらに、アウトドア・ウオッチであれば、高度測定機能を備えているため、その高度の経時変化に基づいて上昇状態と下降状態を判別することができる。時計と一体化させればエネルギー消費量計算機を別途携行する必要がないので、登山者にとっては、装備に係るコストを削減することができる。しかも、アウトドア・ウオッチのハードウエア構成はほとんど変更する必要がないため、実質的に製品単体でのコストアップも最小限に抑えることができる。このような利点を考慮し、登山に伴うエネルギー消費量計算機は、アウトドア・ウオッチなどの気圧センサを備えた時計の形態を採用することが望ましい、という結論に至った。 If it is a timepiece, of course, it has a timekeeping function and can measure walking time, which is a parameter peculiar to energy consumption calculation when climbing. If it is a watch, it is always an equipment to carry with you for mountain climbing, and it does not get in the way. In addition, since it is necessary to wear it in a place where the time can be checked at any time, it is easy to check and operate the display. Furthermore, since the outdoor watch has an altitude measuring function, it can discriminate between an ascending state and a descending state based on a change in altitude over time. If it is integrated with the watch, it is not necessary to carry an energy consumption calculator separately, so that it is possible for a climber to reduce the cost of equipment. In addition, since the hardware configuration of the outdoor watch hardly needs to be changed, the cost increase of the single product can be substantially minimized. In view of these advantages, it was concluded that the energy consumption calculator for mountain climbing should preferably adopt the form of a watch equipped with an atmospheric pressure sensor such as an outdoor watch.
次に、時計とエネルギー消費量計算機とを一体化することを前提として、さらに検討を重ねた。その結果、従来のエネルギー消費量計算機では想定できなかった次のような問題が新たに発生した。まず、時計は常時動作状態にあり、単にエネルギー消費量計算機の機能を時計に搭載した場合、その常時動作に必用な電力に加え、長時間におよぶ登山の行程中、カロリー計算のための複雑な情報処理、とくに、気圧センサからの出力を常時監視し、その出力データに基づく高度計算処理のための電力が必要となる。すなわち、低消費電力化が難しい。時計は、登山に必要不可欠な装備なので、登山中のバッテリー切れは、登山者の安全にも関わる重大な問題にもなり得る。 Next, further studies were made on the assumption that the clock and the energy consumption calculator were integrated. As a result, the following problems that could not be assumed by conventional energy consumption calculators have occurred. First of all, the watch is always in an operating state, and if the watch is simply equipped with the function of an energy consumption calculator, in addition to the power necessary for its continuous operation, the complex for calorie calculation during the long climbing process. Power for information processing, in particular, an output from an atmospheric pressure sensor is constantly monitored and advanced calculation processing based on the output data is required. That is, it is difficult to reduce power consumption. Watches are indispensable for mountaineering, so running out of battery during mountaineering can be a serious problem for climbers.
さらに、時計の装着部位は、表示の確認や操作においては理想的であるが、エネルギー消費量計算機としては不具合がある。具体的は、上述した登山時のエネルギー消費量計算式には、上りと下りのそれぞれの標高差に個別の係数を乗算する項が含まれているが、その上りと下りは、単なる標高差ではなく累積標高差である。そして、時計を身体の重心から離れた部位に装着すると、歩行に伴って大きく振られる。とくに腕時計では、その振りが大きくなる。そのため、気圧が短時間で大きく変化する。すなわち、短時間に気圧の変化に伴う大きな高度差が発生し、例えば、実際には上昇のみの歩行であっても、下降の歩行として検出され、不要な下降標高差が累積加算されてしまう。 Further, the wearing part of the watch is ideal for checking and operating the display, but there is a problem as an energy consumption calculator. Specifically, the above formula for calculating energy consumption during mountain climbing includes a term for multiplying the difference in elevation between the uphill and downhill by individual coefficients. It is a cumulative elevation difference. When the watch is mounted on a part away from the center of gravity of the body, the watch is greatly shaken with walking. Especially in wristwatches, the swing becomes larger. Therefore, the atmospheric pressure changes greatly in a short time. That is, a large difference in altitude due to a change in atmospheric pressure occurs in a short time. For example, even if walking is actually only climbing, it is detected as descending walking, and unnecessary descending altitude differences are cumulatively added.
図1(A)は、気圧センサを被験者の腕に取り付けて登坂させた際、その気圧センサが出力する気圧測定値を高度に換算したグラフである。測定される気圧に基づく高度変化曲線10は、実際の高度変化11に対して腕の振りに応じて振動しながら総体的に上昇している。上述したように、登山時のエネルギー消費量推定式(1)には、累積標高差がパラメータとして含まれており、累積標高差は、この振動の振幅をすべて累積することを意味する。図1(B)に上記グラフの一部100を拡大して示した。ある時間Δtにおける上りの標高差は、実際にはΔHである。しかし、このΔtの間に、振動に伴う下りの標高差ΔHdが累積加算されてしまう。また、実際の標高差よりも極めて大きな標高差ΔHuも上昇の標高差として累積加算される。したがって、推定式(1)によって実際の登山におけるエネルギー消費量を正確に求めることができても、その推定式(1)に基づいて機械にエネルギー消費量を計算させると、その計算結果は、実際のエネルギー消費量とは大きくかけ離れたものとなってしまう。
FIG. 1A is a graph obtained by converting a barometric pressure measurement value output from a barometric sensor to a high altitude when the barometric sensor is attached to a subject's arm and climbed up. The
本発明は、このような様々な課題に鑑みてなされたものである。そして、これらの課題を解決することも目的としている。そして本発明は、上記主たる発明に加え、以下の特徴を備えたエネルギー消費量計算機も範囲としている。 The present invention has been made in view of such various problems. And it aims at solving these problems. In addition to the main invention described above, the present invention also includes an energy consumption calculator having the following features.
前記制御部は、前記振動センサ部からの振動データに基づいて歩行状態であるか否かを判別する歩行状態判別処理を実行するとともに、当該歩行状態判別処理により、歩行状態にないと判別している期間、前記歩行時間測定処理による歩行時間の計測と、前記累積高度差計算処理による高低差の累積加算とを停止すること。
人の腕に装着するためのリストバンドを備えたこと。
The control unit performs a walking state determination process for determining whether or not the walking state is based on vibration data from the vibration sensor unit, and determines that the walking state is not determined by the walking state determination process. Stopping the walking time measurement by the walking time measurement process and the cumulative addition of the height difference by the cumulative altitude difference calculation process for a certain period.
Having a wristband for wearing on a person's arm.
===エネルギー消費量計算機の基本的な構成===
図2は、本発明の実施例におけるエネルギー消費量計算機の外観図である。当該エネルギー消費量計算機1は、腕に装着するためのバンド2を備えた腕時計型であり、基本的な構造や構成は、ケース3の前面に液晶表示器(LCD)4を文字盤として備えたデジタル式腕時計と同様である。そして、ケース3の側面には、このエネルギー消費量計算機(以下、リスト・コンピュータ)1を操作するための複数のボタン5が配設されている。
=== Basic configuration of energy consumption calculator ===
FIG. 2 is an external view of the energy consumption calculator in the embodiment of the present invention. The
図3に、LCD4の表示パターンを示した。特定の文字や図形を専用に表示するためのアイコン用パターン41、数字を表示するための7セグメントパターン42、テキストや図形をビットマップ表示するための表示領域の広さが異なる2つのドットマトリクスパターン(主ドットパターン43a,副ドットパターン43b)が配設されている。
FIG. 3 shows a display pattern of the LCD 4.
図4に、上記リスト・コンピュータ1の機能ブロック構成を示した。リスト・コンピュータ1のハードウエア構成は、各種センサ(29〜32)を搭載して、温度、気圧や標高、方位などの情報を表示するアウトドア・ウオッチと同様である。MPU20、RAM21、ROM22からなるコンピュータ本体をコントローラとし、ROM22にはMPU20によって実行される各種プログラムなどが記憶されている。また、外部記憶としてフラッシュメモリ34を内蔵している。
FIG. 4 shows a functional block configuration of the
発振回路23と分周回路24は、各種周波数のクロックを発生させる回路であり、MPU20を動作させるための基準クロックや時刻表示やストップウオッチなどの計時機能に関わるクロックを発生する。表示制御部25は、MPU20からの指示に従って各種情報をLCD4に表示し、操作制御部26は、操作ボタン5からの操作信号をMPU20に入力する。音声制御部28は、MPU20からの指示に従ってスピーカ27を駆動し、アラーム音など音声出力させる。
The
さらに、アウトドアでの用途を想定した様々な情報を利用者に提供するための機能(アウトドア機能)を実現するために、気圧センサ29、温度センサ30、方位センサ31に加え、歩行に伴う振動を検出するためのセンサ32を備えている。本実施例では加速度センサ32を採用している。そして、各センサ(29〜32)が出力する信号は、それぞれのセンサ(29〜32)に対応するA/D変換回路(33a〜33d)にて各種デジタルータ(気圧データ、温度データ、方位データ、振動データ)に変換され、MPU20に入力される。
Furthermore, in addition to the
MPU20は、操作制御部26からの操作信号に応動してROM22に記憶されている所定のプログラムを実行し、そのプログラムの実行結果などをRAM21に書込んだり、その書き込んだデータをRAM21から読み出したりする。MPU20は、各センサ(29〜32)に接続されているA/D変換回路(33a〜33d)からの各種データについても、サンプリング機会ごとに更新しながらRAM21に読み出し可能にして格納する。
The
さらに、格納した各種データ基づいて所用の情報を随時生成してRAM21に格納する。例えば、気圧センサ29からの気圧データと、あらかじめ記憶されている気圧と高度との関係とに基づいて高度を計算し、その計算結果を格納する。
Further, necessary information is generated at any time based on the stored various data and stored in the
また、リスト・コンピュータ1は、歩数計機能を備え、利用者入力された歩幅をフラッシュメモリ34に記憶し、MPU20が、加速度センサ32からの振動データを解析して歩行に伴う振動を抽出するとともに、その振動に基づいて歩数を計数したり、その歩数に歩幅を乗算して歩行距離を計算したりする。そして、利用者が所定の操作入力を行った時点を起点とした歩行距離を計算し、その計算結果を更新しながらRAM21に格納していく。
The
上記構成を備えたリスト・コンピュータ1は、MPU20の制御により、アウトドア機能や時計機能に関わる情報、情報処理の実行結果などをLCD4に表示したり、アラーム音をスピーカ27から出力したりする。
The
さらに、リスト・コンピュータ1は、歩数計機能と連動したエネルギー消費量計算機能を備えている。しかも登山時のエネルギー消費量を計算する際には、消費電力を抑えて長時間に及ぶ行程においてもエネルギー消費量を計算し続け、また、登山時のエネルギー消費量推定式(1)に含まれている累積高度差についても、腕の振りなどによる昇降の誤検出を防止し、正確に上りと下りのそれぞれについての累積高度差を計算することができるようになっている。
Furthermore, the
===動作モード===
上述したように、街中でのエネルギー消費量の計算式は、登山時のエネルギー消費量推定式とは異なっている。上記リスト・コンピュータ1は、所定の利用者入力を受け付けると、エネルギー消費量を計算するためのプログラムを変更することで、街中での行動を想定してエネルギー消費量を計算する街モードと、登山時のエネルギー消費量を計算する登山モードの二つの動作モードで動作する。
=== Operation mode ===
As described above, the energy consumption calculation formula in the city is different from the energy consumption estimation formula when climbing. When the
なお、街モードにおけるエネルギー消費量の計算処理については、上記特許文献1などに記載されているエネルギー消費量計算機と同様であり、基本的には、歩数をエネルギー消費量に換算する。MPU20は、振動データと同じ短いサンプリング周期で気圧センサからの気圧データを入力し、その気圧データ基づく高度の経時変化から昇降状態を判別するととともに、加速度センサからの振動データに基づいて歩速を測定する。本実施例では、振動データと気圧データのサンプリング周波数を8Hzとしている。
Note that the energy consumption calculation processing in the town mode is the same as that of the energy consumption calculator described in
このように、街モードにおいて、気圧データを高い周波数でサンプリングするのは、街中では、階段の昇降など、短時間で上りと下りが入れ替わったり、昇降の状態が短時間しか持続しなかったりするような歩行状態となるため、気圧データを常時監視しておく必要があるからである。なお、街モードでは、累積標高差の計算が不要なので、腕の振りに伴う高度変化があっても、上りか下りかを判断するだけでよいので、サンプリング周期を短くすることによる気圧データの振動は、大きな問題とはならない。 In this way, sampling the atmospheric pressure data at a high frequency in the city mode may cause the up and down to switch in a short time, such as up and down stairs, or the up and down state lasts for a short time in the city. This is because it is necessary to constantly monitor the atmospheric pressure data in order to be in a walking state. Note that in city mode, it is not necessary to calculate the cumulative elevation difference, so even if there is an altitude change due to arm swing, it is only necessary to determine whether it is up or down, so the vibration of the atmospheric pressure data by shortening the sampling period Is not a big problem.
また、サンプリング周期を短くすることによる消費電力の増大についても、街中であれば、バッテリーの交換機会がある。リスト・コンピュータ1が二次電池で動作する場合には、登山時とは異なり、充電機会はいくらでもある。もちろん、街中では、時間を確認できないことによって危険が発生することはほとんどない。
In addition, regarding the increase in power consumption by shortening the sampling period, there is an opportunity to replace the battery in the city. When the
そして、平坦路での歩行状態と昇降を伴う歩行状態、歩足が異なる通常の歩行とジョギング、など、種々の歩行状態に応じて所定の係数を歩数に乗算してエネルギー消費量を計算し、その計算結果をLCD4に表示する。 And, the energy consumption amount is calculated by multiplying the number of steps by a predetermined coefficient according to various walking states, such as a walking state on a flat road and a walking state with raising and lowering, normal walking and jogging with different steps, etc. The calculation result is displayed on the LCD 4.
以上、街モードにおけるエネルギー消費量計算機能について、その概略を説明した。以下では、登山モードによってエネルギー消費量を計算する機能について説明する。 The outline of the energy consumption calculation function in the city mode has been described above. Below, the function which calculates energy consumption by mountain climbing mode is demonstrated.
===登山モード===
ROM22には、所定の利用者入力を受け付けると、登山モードの動作モードを切り換え、上述した登山時のエネルギー消費量推定式(1)に基づいてエネルギー消費量を計算するプログラムが格納されている。MPU20は、登山モードに切り換えると、気圧データのサンプリング周期を振動データのサンプリング周期よりも遅くする。本実施例では、街モードでは、気圧データと振動データのサンプリング周波数が、ともに8Hzで、高い周波数となっている。これは、上述したように、街モードでは、階段の昇降や平坦路での歩行など、利用者の日常行動が頻繁に変化するためであり、常時気圧データを監視しておく必要があるからである。すなわち、街モードでは、気圧データのサンプリング周期を遅くすることができない。また、街中では、上下方向への移動が階段や坂道などの歩行を伴う移動だけではなく、エレベータやエスカレータなど、歩行を伴わない移動もある。歩行状態にあるか否かは、振動データの出力を監視することで判別できるので、歩行を伴う上下移動と、歩行を伴わない上下移動とを判別するためにも、気圧データを振動データと同じ短い周期でサンプリングする必要がある。
=== Climbing mode ===
The
それに対し、登山時の上下移動は常に歩行を伴っているとともに、上りと下りが長時間にわたって継続する。したがって、気圧データのサンプリング周期を長くすることができる。本実施例では、気圧データのサンプリング周期を0.1Hzとしている。すなわち10秒に1回だけ気圧データをサンプリングする。登山においては、10秒程度の間で上りと下りの状態が頻繁に入れ替わることがない。そして、気圧データのサンプリング周期を街モードにおける8Hzに対して80倍長くすることで、気圧データを取得する処理、気圧データに基づいて高度を計算する処理、サンプリング周囲毎の高度差に基づいて昇降を判別する処理、および昇降に応じて標高差を累積加算していく処理を1/80の頻度で実行すればよく、省電力化が達成できる。 On the other hand, the up-and-down movement during mountain climbing is always accompanied by walking, and ascending and descending continues for a long time. Therefore, the sampling period of atmospheric pressure data can be lengthened. In this embodiment, the sampling period of atmospheric pressure data is set to 0.1 Hz. That is, the atmospheric pressure data is sampled only once every 10 seconds. In climbing, the ascending and descending states do not frequently change in about 10 seconds. And by increasing the sampling period of atmospheric pressure data by 80 times compared to 8 Hz in the city mode, the process of acquiring atmospheric pressure data, the process of calculating altitude based on atmospheric pressure data, and ascending / descending based on the altitude difference for each sampling circumference And the process of accumulating elevation differences according to elevation are performed at a frequency of 1/80, and power saving can be achieved.
図5に、気圧センサを被験者の腕に取り付けて登坂させ、気圧データのサンプリング周期を0.1Hzにして、その気圧データを高度に換算したときのグラフを示した。先に図1に示したグラフと比較して、サンプリング周期が長いため、サンプリング毎に計算される高度変化が腕の振りによる高度変化よりも十分に大きく、計算高度の変化曲線11bは、実際の高度変化曲線11に沿った軌跡となる。したがって、サンプリング機会毎に腕の位置に応じて若干の高度誤差が生じたとしても、下りの標高差に累積されてしまうような振幅変動がなく、上り(下り)のときに下り(上り)の標高差が加算されず、正確に登山時のエネルギー消費量を計算することができる。これは、複雑な平滑化処理を行わなくても、腕の振りに伴う高度変化を無視できる、ということも意味している。そして、複雑な処理が不要であれば、敢えて処理能力の高いMPU20を搭載する必用がなく、リスト・コンピュータ1をより安価に提供することも期待できる。
FIG. 5 shows a graph when the barometric pressure sensor is attached to the arm of the subject and the hill is moved up, the barometric pressure data sampling period is set to 0.1 Hz, and the barometric pressure data is converted to high altitude. Compared with the graph shown in FIG. 1 earlier, since the sampling period is longer, the altitude change calculated for each sampling is sufficiently larger than the altitude change due to arm swing, and the calculated altitude change curve 11 b It becomes a locus along the
===エネルギー消費量の計算処理===
図6に登山モード時におけるエネルギー消費量計算処理の流れを示した。利用者入力に従って登山モードに切り換え、気圧データのサンプリング周期を0.1Hzに設定する(s1→s2)。また、利用者が、登山に先だってエネルギー消費量推定式(1)に含まれる体重Wbと装備重量Weとを入力し、MPU20は、それらの数値をフラッシュメモリ34に格納する(s3)。なお、歩幅はそれ以前にすでにフラッシュメモリ34に格納されているものとする。
=== Calculation of energy consumption ===
FIG. 6 shows the flow of energy consumption calculation processing in the mountain climbing mode. According to the user input, the mode is switched to the mountain climbing mode, and the atmospheric pressure data sampling cycle is set to 0.1 Hz (s1 → s2). Further, the user inputs the weight Wb and the equipment weight We included in the energy consumption estimation formula (1) prior to mountain climbing, and the
そして、MPU20は、登山開始の旨の利用者入力を受け付けると、この入力時点を起点として時間を計測するとともに、振動データに基づく歩数を計数し、その係数に歩幅を乗算して歩行距離を計算していく(s4→s5,s6)。また、振動データを40回サンプリングする毎に1度の割合で気圧データに基づく高度を計算し、その高度をRAM21に記憶するなどして取得する(s7→s8)。そして、前回取得した高度との差に応じて上昇と下降のいずれかの状態を判別するとともに、上昇あるいは下降の高度差としてそれ以前の累積高度差に加算し、上昇と下降のそれぞれの高度差の累積値(累積上昇標高差、累積下降標高差)をRAM21などに記憶する(s9,s10→s11、またはs9,s10→s12→s13)。なお、本実施例では、登山途中での休憩を想定し、利用者が所定の操作を行うことで、歩行時間や歩行距離、および高度差の計算を一時中断させることができるようになっている。それによって、不要なエネルギー消費量が加算されてしまうことを防止している。
When the
そして、利用者がエネルギー消費量を確認する旨の操作を行うと、あるいは登山の行程を終えるなどして、測定終了の旨の操作入力を行うと、起点からの歩行時間、歩行距離、累積上昇標高差、累積下降標高差、および先に入力した体重と装備重量とを推定式(1)に代入してエネルギー消費量を計算し、その計算結果をLCD4に表示出力する(s14→s15,s16、あるいはs14→s17→s18,s19)。 When the user performs an operation to confirm the energy consumption or completes the mountain climbing process and inputs an operation to the end of the measurement, the walking time from the starting point, the walking distance, and the cumulative increase The energy consumption is calculated by substituting the altitude difference, the cumulative descending altitude difference, and the previously input body weight and equipment weight into the estimation formula (1), and the calculation result is displayed and output on the LCD 4 (s14 → s15, s16). Or s14 → s17 → s18, s19).
図7に、エネルギー消費量がLCD4に表示されている状態を示した。登山モードで動作している旨を示すアイコン41aが表示されているとともに、時刻表示用の7セグメントパターン42aにエネルギー消費量の数値が表示され、副ドットパターン43bにその単位である「kcal」が表示されている。また、表示されている情報がエネルギー消費量である旨が主ドットパターン43aに表示されている。
FIG. 7 shows a state where the energy consumption is displayed on the LCD 4. An
===その他の実施例===
登山の途中で休憩する場合、上記実施例では、利用者入力に応動して、歩行時間の計測を休止するよういしていた。この例にかぎらず、振動データに基づいて、歩行状態にない状態であることが検出できない場合、起点からの歩行時間の計測と高度差の累積加算処理を一時中断し、歩行状態を検出したならば、これらの計測や処理を再開してもよい。
=== Other Embodiments ===
When taking a break in the middle of climbing, in the above embodiment, the measurement of walking time is paused in response to user input. Not only in this example, but if it is not possible to detect a state that is not in the walking state based on the vibration data, if the walking state is detected by temporarily suspending the measurement of the walking time from the starting point and the cumulative addition of the altitude difference For example, these measurements and processes may be resumed.
なお、歩行状態を検出するためには、振動センサからの振動データが所定の閾値以下であるとき、あるいは、その閾値以下の状態が所定回数分のサンプリング機会に渡って継続したときなど、適宜に判断すればよい。 In order to detect the walking state, when the vibration data from the vibration sensor is below a predetermined threshold or when the state below the threshold continues for a predetermined number of sampling opportunities, etc. Just judge.
1 リスト・コンピュータ、4 液晶表示器、5 操作ボタン、20 MPU、
21 RAM、22 ROM、25 表示制御部、26 操作制御部、
27 スピーカ、28 音声制御部、29 気圧センサ、32 振動センサ、
34 不揮発性メモリ、42,42a 7セグメントパターン
43a 主ドットパターン領域、43b 副ドットパターン領域
1 list computer, 4 liquid crystal display, 5 operation buttons, 20 MPU,
21 RAM, 22 ROM, 25 display control unit, 26 operation control unit,
27 Speaker, 28 Voice control unit, 29 Barometric pressure sensor, 32 Vibration sensor,
34 Nonvolatile memory, 42, 42a 7
Claims (3)
表示器と、
利用者入力を受け付ける操作入力部と、
歩行に伴う振動データをサンプリング周期毎に出力する振動センサ部と、
サンプリング周期毎に気圧データを出力する気圧センサ部と、
利用者入力された重量と歩幅を記憶する記憶部と、
距離測定処理と、歩行時間測定処理と、高度計算処理と、昇降判別処理と、モード切替処理と、累積高度差計算処理と、エネルギー消費量計算処理と、消費カリー表示処理を実行する制御部と、
を備え、
距離測定処理は、振動データに基づいて計数した歩数に前記歩幅を乗算して歩行距離を計算し、
歩行時間測定処理は、所定の操作入力を受け付けた時点を起点として、当該起点からの経過時間を計測し、
高度計算処理は、気圧データを入力して高度を計算し、
昇降判別処理は、高度の計算機会ごとに、直前に計算した高度との差に基づいて上昇状態、あるいは下降状態を判別し、
モード切替処理は、利用者入力によるモード切替操作に応じて、気圧センサ部のサンプリング周期を前記振動センサ部のサンプリング周期よりも長くする登山モードに切り替え、
累積高度差計算処理は、前記登山モードにおいて、前記昇降判別処理による前記起点からの高度計算機会ごとに、上昇と判別したときの高度差を累積加算した累積上昇高度差と、下降と判別したときの高度差を累積加算した累積下降高度差とをそれぞれ計算し、
エネルギー消費量計算処理は、前記重量と、前記起点からの経過時間、前記累積上昇高度差、前記累積下降高度差、前記歩行距離を、それぞれ所定の計算式に代入してエネルギー消費量を計算し、
エネルギー消費量表示処理は、前記エネルギー消費量計算処理の計算結果を前記表示器に表示する
ことを特徴とするエネルギー消費量計算機。 Watch and
An indicator,
An operation input unit that accepts user input;
A vibration sensor unit that outputs vibration data associated with walking for each sampling period;
An atmospheric pressure sensor that outputs atmospheric pressure data for each sampling period;
A storage unit for storing weight and stride input by the user;
A control unit that executes a distance measurement process, a walking time measurement process, an altitude calculation process, an elevation determination process, a mode switching process, a cumulative altitude difference calculation process, an energy consumption calculation process, and a consumption curry display process; ,
With
The distance measurement process calculates the walking distance by multiplying the number of steps counted based on the vibration data by the step length,
The walking time measurement process starts from the point in time when a predetermined operation input is received, and measures the elapsed time from the starting point.
The altitude calculation process calculates the altitude by inputting barometric pressure data,
Ascending / descending determination process determines the rising state or falling state based on the difference from the altitude calculated immediately before every altitude calculation opportunity,
The mode switching process switches to a mountain climbing mode in which the sampling period of the atmospheric pressure sensor unit is longer than the sampling period of the vibration sensor unit, according to the mode switching operation by user input,
Cumulative altitude difference calculation processing is performed in the climbing mode, when the altitude calculation opportunity from the starting point by the ascending / descending determination processing is determined to be the cumulative ascending altitude difference obtained by accumulating the altitude difference when it is determined as rising, and descent Calculate the cumulative descending altitude difference by accumulating the altitude difference of
The energy consumption calculation process calculates the energy consumption by substituting the weight, the elapsed time from the starting point, the accumulated ascent difference, the accumulated descending altitude difference, and the walking distance into predetermined formulas, respectively. ,
In the energy consumption display process, the calculation result of the energy consumption calculation process is displayed on the display. An energy consumption calculator.
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