CN101999131B - 步数计 - Google Patents

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Abstract

本发明的步数计，具有加速度传感器，能够基于从上述加速度传感器得到的波形来对计测模式和学习模式进行切换，上述计测模式用于对用户的步数进行计数，上述学习模式用于学习在上述计测模式中用于判定一步的判定基准；该步数计的特征在于，具有判定基准设定单元，在上述学习模式中，该判定基准设定单元使用户进行学习用的步行动作，并基于基准步数和基准波形来设定上述判定基准，上述基准步数表示上述学习用的步行的步数，上述基准波形是在进行上述学习用的步行动作的期间从上述加速度传感器得到的。

Description

步数计
技术领域
本发明涉及步数计。 
背景技术
以前，就步数计而言，具有加速度传感器的步数计为人们所知。在具有加速度传感器的步数计中，利用加速度传感器检测步行的加速度变动(波形，时序波形)。然后，基于从加速度传感器得到的波形来对用户的步数进行计数(统计)。具体而言，基于从多人得到的样本(sample)波形的振幅、周期等，预先决定阈值(固定阈值)，该阈值用于判定一步(步行时迈出的一步)。因此，存在这样的问题：针对走法特殊人等无法正确统计步数等。所谓的有特殊走法，例如指走路脚擦地皮等。一般而言，走路脚擦地皮具有振幅小、得到的波形周期长的倾向。 
作为鉴于此种问题的现有技术，例如有专利文献1、专利文献2。专利文献1中公开了一种步数计测器，该步数计测器具有配置在鞋类的后跟部分的负载传感器单元、基于负载传感器单元的检测结果对步数进行计测等的计测单元。专利文献2中公开了一种步数计，该步数计基于规定时间内的加速度传感器的输出波形的峰值(peak)，来调整阈值(用于判定一步的判定基准)。 
但是，如果步数计为专利文献1所公开那样的结构，则由于必须将步数计(至少是负载传感器单元)安装在鞋上，因此装卸不方便。另外，由于负载传感器单元的灵敏度必须手动进行调整，因此用户的负担变大。如果步数计为专利文献2所公开那样的结构，则当在规定时间内的波形中混入了噪声时，将会对判定基准进行误调整。 
专利文献1：日本特开2001-143049号公报 
专利文献2：日本特开2007-148702号公报 
发明内容
发明所要解决的课题 
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供能够用简便的方法来高精度设定用于判定一步的判定基准的步数计。 
用于解决课题的手段 
为了达成上述目的，本发明采用以下的结构。 
本发明的步数计，具有加速度传感器，能够基于从上述加速度传感器得到的波形来对计测模式和学习模式进行切换，上述计测模式用于对用户的步数进行计数，上述学习模式用于学习在上述计测模式中用于判定一步的判定基准；该步数计的特征在于，具有判定基准设定单元，在上述学习模式中，该判定基准设定单元使用户进行学习用的步行动作，并基于基准步数和基准波形来设定上述判定基准，上述基准步数表示上述学习用的步行的步数，上述基准波形是在进行上述学习用的步行动作的期间从上述加速度传感器得到的。 
根据该结构，由于基于在学习模式下使用户进行步行的步数(基准步数)和由此从加速度传感器得到的波形(基准波形)来设定判定基准，因此明确了所得到的波形是几步形成的。由此，与基于规定时间内从加速度传感器得到的波形来设定判定基准的方法相比，能够设定精度高的判定基准(在基于规定时间内从加速度传感器得到的波形来设定判定基准时，不能正确判断所得到的波形是几步的波形，因此存在不能得到高精度的判定基准的情况)。另外，因为通过只要用户进行学习用的步行动作这一非常简便的方法就能够设定判定基准，所以与安装在鞋上或手动进行设定的方法相比，能够减轻对用户的负担。另外，基准步数例如可以是步数计内预先设定(存储)的步数，也可以是用户所指定的步数。若能够定义使用户步行的步数，则可以是任何步数。 
优选地，上述判定基准设定单元，以上述基准步数来分割进行上述学习用的步行动作的期间，并且将分割后的各上述期间的波形看作表示一步的波形，从而设定上述判定基准。根据该结构，由于将以基准步数分割后的期间的波形看作表示一步的波形，因此能够容易得到表示一步的波形。由此，能够大幅减少步数计的处理。 
优选地，上述判定基准，包括从上述加速度传感器得到的波形的振幅的阈值；上述判定基准设定单元，基于分割后的各上述期间的波形的振幅值来决定上述阈值。另外，优选地，上述判定基准，包括从上述加速度传感器得到的波形的周期的判定基准；上述判定基准设定单元，基于分割后的各上述期间的波形的周期来决定上述周期的判定基准。根据该结构，由于基于表示一步的多个波形能够决定振幅或周期判定基准，因此能够设定比基于全部波形来决定判定基准的精度高的判定基准(基于全部波形来决定判定基准时，存在无法正确判断该波形是几步的波形的情况。在该情况下，无法得到精度高的判定基准)。另外，由于从加速度传感器得到的波形能够通过波形的振幅或周期来表示步行的特征，因此通过确定与振幅、周期相对应的判定基准，以此能够根据步行状态来设定最佳的判定基准。 
优选地，上述判定基准设定单元，在分割后的上述期间的波形的振幅值为异常值的情况下，将该波形从用于决定上述阈值的波形中除去。噪声波形的振幅值与一般步行时的振幅值大不相同。因此，在分割后的期间的波形的振幅值为异常值时，可以认为该波形是包含噪声的波形。通过将此种波形从用于决定阈值(判定基准)的波形中除去，能够得到无噪声影响的判定基准。 
优选地，具有开关，其用于在上述学习模式中指示上述基准波形的记录开始及结束。由此，用户能够通过自己安排的时间来进行学习用的步行动作，因此与急急忙忙地开始及结束对基准波形的记录相比，能够得到基准步数更正确的波形。 
优选地，具有基准步数设定单元，其用于设定上述基准步数。由此，用户能够预先在步数计内设定只要走几步作为学习用的步行动作即可。因此，能够更有效地进行学习。 
优选地，具有基准步数报知单元，其用于在上述学习模式中报知上述基准步数。由此，用户能够把握从现在起走几步即可，通过走几步来决定判定基准等。 
优选地，具有学习模式报知单元，其用于在上述学习模式中报知当前处于学习模式中。由此，用户能够把握当前的模式是否为学习模式。因此，能够减少学习(判定基准的设定)的差错。通过该结构，至少能够消除将计测模式错认为学习模式并进行学习用的步行动作等差错。 
优选地，具有处理状态报知单元，其用于报知是否已进行上述判定基准设定单元的处理。由此，用户能够把握是否已进行学习(判定基准的设定)。并且，在未进行学习的情况下，会成为使用户进行学习的契机。 
优选地，具有判定基准存储单元，其用于存储多个判定基准；判定基准选择单元，其用于从多个上述判定基准中选择一个。由此，能够适当地利用与多个步行状态中的每个状态相对应的判定基准。例如，在多人利用步数计的情况下，各个人在步数计中存储与自己的步行状态相关的判定基准，在利用时只要选择自己的判定基准即可，因此能够高效地利用。 
优选地，具有传送单元，其用于将上述计测模式时的计测结果和该计测所用的判定基准传送到外部设备。由此，拓宽了计测结果的利用范围。例如，可望利用计测结果、判定基准作为用于把握用户的生活状況等的要素。 
发明的效果 
根据本发明，能够提供用简便的方法就能够高精度地设定用于判定一步的判定基准的步数计。 
附图说明
图1是示出了对于一般性的步行动作从加速度传感器得到的波形的图。 
图2是示出了对于走路脚擦地皮从加速度传感器得到的波形的图。 
图3是示出了本实施方式涉及的步数计的内部结构的框图。 
图4是示出了学习方法的流程的一个例子的流程图。 
图5是示出了一般性的步行的基准波形的图。 
图6是示出了走路脚擦地皮的基准波形的图。 
图7是示出了包含噪声波形的基准波形的图。 
图8是示出了从加速度传感器得到的基准波形的具体例子的图。 
图9时示出了从加速度传感器得到的基准波形的一个例子的图。 
以前，就步数计而言，具有加速度传感器的步数计为人们所知。在具有加速度传感器的步数计中，加速度传感器检测步行引起的加速度的变动(波 形；时序波形)。然后，基于从加速度传感器得到的波形来对用户的步数进行计数。具体而言，基于从多人得到的样本(sample)波形的振幅、周期等，预先决定阈值(固定阈值)，该阈值用于判定一步。 
图1及图2分别示出了对于一般性的步行(走法)而从加速度传感器得到的波形，以及对于走路脚擦地皮而从加速度传感器得到的波形的图。比较图1和图2可知：与一般性的步行的波形相比，走路脚擦地皮的波形具有振幅小、周期变长的倾向。通常，将固定阈值设定针对相对一般性步行的波形最佳值。因此，在如走路脚擦地皮的特殊走法的情况下，无法正确对步数进行计数。 
因此，本发明的实施方式涉及的步数计为以下结构：能够对计测模式和学习模式进行切换，上述计测模式用于对用户的步数进行计数，上述学习模式用于学习在计测模式中判定一步的判定基准，并且通过学习能够设定适合用户走法的判定基准。下面参照附图，举例详细说明本实施方式。 
(步数计的结构) 
图3是示出了本实施方式涉及的步数计1的内部结构的框图。如图3所示，步数计1具有加速度传感器2、控制部3、操作部4、I/F5、存储器6、显示部7、报音部8、电源9等。 
加速度传感器2是检测加速度的传感器。在本实施方式中，加速度传感器2用于检测步行或跑步等的身体运动的加速度。 
控制部3由微型电子计算机(micro computer)等构成，承担着以下功能：按照预先存储的程序，执行步数的计测、判定基准的设定、步行频率(pitch)(周期)或步幅的计算、剩余步数相对于目标步数的计算/更新等各种运算处理以及对显示部7、电源8的控制等。控制部3的功能(判定基准的设定)的详细情况在后面阐述。 
操作部4是用于进行模式(计测模式和学习模式)的切换、步数的重置(reset)、目标步数的设定、各种设定值的输入等操作的用户接口(开关等)。I/F5是用于以无线通信或者有线通信与体成分仪、个人计算机等的外部设备进行数据收发的外部接口。例如向外部设备发送步数的计测结果、用于该计测的判定基准等。存储器6是非易失性的存储介质，存储各种设定值、步数、目标运动量、剩余运动时间、用户相关信息等数据。显示部7是由LCD(液 品显示器)等构成的显示单元，显示所测定的步数、目标步数等信息。报音部8根据控制部3的控制鸣响操作音、步行频率音、警告音等。 
(学习模式) 
下面，参照附图说明在本实施方式涉及的步数计的学习模式下的学习方法的一个例子。在学习模式中，使用户进行学习用的步行动作，基于学习用的步行动作的步数(基准步数)和进行学习用的步行动作期间从加速度传感器2得到的波形(加速度的时间变化；基准波形)，来设定判定基准。图4是示出了学习方法的流程的一个例子的流程图。另外，在本实施方式中，基准步数是预先存储在存储器6中的，并且用户只进行所存储的基准步数那么多的学习用的步行动作。步数计1装戴在用户(例如用户的腰部周围等)身上。 
具体实施方式
首先，用户用操作部4将步数计1的模式切换到学习模式(步骤S41)。 
接着，用户用操作部4指示基准波形的记录开始(步骤S42) 
然后，用户只进行基准步数(例如5步)的步行(步骤S43)。 
接着，用户用操作部4指示基准波形记录结束(步骤S44) 
经过以上的工序，设定与用户的步行相对应的判定基准。 
(判定基准的设定方法一) 
下面参照附图，详细说明本实施方式涉及的步数计1的判定基准的设定方法。图5是示出了一般性的步行的基准波形(图4的步骤S43得到的波形)的图。另外，以5步为基准步数进行说明。 
首先，控制部3以基准步数来分割进行学习用的步行动作的期间(图4的步骤S42至步骤S44期间)。即，将图5的基准波形51分割成整个期间的每个1/5。因为基准波形51是5步的波形，所以分割后的各期间的波形(部分波形)能够看作一步的波形。 
然后，基于分割后的各期间的波形的振幅值及周期来决定判定基准(振幅的阈值、周期的判定基准)。 
振幅的阈值，例如基于各局部波形的最大值的平均值、各局部波形的最小值的平均值等来决定。在本实施方式中，由于最大值的平均值为正值，最小值的平均值为负值，因此以最大值的平均值的80％为第一阈值，以最小值的平均值的80％为第二阈值。 
另外，如上所述，因为能够将分割后的各期间的波形看作一步的波形，所以分割后的期间(分割期间)能够看作一步的周期。因此，在本实施方式中，基于分割期间来决定周期的判定基准。具体而言，以分割期间的±20％的期间为周期的判定基准。 
在本实施方式中，仅对特定波形判定为一步，上述特定波形是指，在计测模式中超过第一阈值，接着低于第二阈值的波形，并且周期为分割期间的+20％的波形。 
这样，在本实施方式涉及的步数计中，通过进行学习，能够设定适合于此人的走法的判定基准。例如，即使是走路脚擦地皮的走法，只要进行学习用的步行动作，并通过与上述方法相同的方法，也能够设定最佳的判定基准(图6)。 
(判定基准的设定方法二) 
接着，详细说明在基准波形记录时混入了噪声时的判定基准的设定方法。图7是示出了包含噪声波形的基准波形的图。基准步数为5步。另外，仅对与上述判定基准的设定方法不同的部分进行说明，除此之外相同，故省略说明。 
噪声波形的振幅值与一般步行时的振幅值大不相同。因此，各局部(部分)波形的振幅值中的包含噪声的局部波形的振幅值，相对于其他部分的波形的振幅值而成为异常值。因此，在本实施方式中，在决定振幅的阈值等时，除去振幅值为异常值的局部波形。在图7的例子中，由于五个局部波形中有两个局部波形的振幅值成为异常值，因此基于三个局部波形来决定阈值。由此，能够设定无噪声影响的判定基准。关于异常值的决定方法，例如只要将各局部波形的振幅值中的方差(Variance)大的局部波形看作异常值即可。 
如上所述，在本实施方式中，基于基准步数和基准波形来设定判定基准，因此明确了所得到的波形是几步产生的。由此，与基于规定时间内从加速度传感器得到的波形来设定判定基准的方法相比，能够设定精度高的判定基准。并且，因为通过用户只进行学习用的步行动作这一非常简便方法，能够设定判定基准，所以与安装在鞋上或手动进行设定的方法相比，能够减轻对用户的负担。另外，在本实施方式中，利用操作部4来指示基准波形的记录开始及结束(图4的步骤S42及步骤S44)，因此用户能够以自己的时间进 行学习用的步行动作。由此，与以紧急的时间进行基准波形的记录开始及结束的方法相比，能够得到基准步数的更正确的波形。 
另外，在实际进行学习时，如图8所示，所记录下的基准波形包含在从记录开始到开始步行为止以及从步行结束开始到记录结束为止的与步行无关的波形。因此，优选地，将从记录开始起到波形超过规定值为止的期间(图8的t1)和从记录结束追溯到波形超过规定值为止的期间(图8的t2)排除在外。由此，由于能够使得到的波形仅为步行的波形，因此能够得到精度更高的判定基准。 
另外，步数计大多装戴在身体的一侧(例如，将步数计装入西服的右口袋中等)，如图9所示，有时右足的一步和左足的一步所得到的波形不同(图9的波形是基准步数为6步时的基准波形)。因此，优选地，对分割后的各期间，基于(从记录开始侧开始数)为第偶数个期间还是第奇数个期间来分别决定判定基准。就一步的判定而言，在满足一个判定基准的波形之后得到了满足另一个判定基准的波形时，将该满足另一个判定基准的波形判定为一步即可。 
另外，振幅的阈值可以仅为第一阈值，也可以仅为第二阈值。第一阈值可以也不是最大值的平均值的80％。可以是任意的百分比。也可以是用户能够设定为任意的百分比的结构。第二阈值也是同样地。并不限于第一阈值和第二阈值，只要是振幅相关的阈值即可。 
另外，周期的判定基准也可以不是分割期间的±20％的期间。可以是任意的百分比。在本实施方式中，以步数来等间隔地分割基准波形的整个期间，但也可以不是等间隔。此时，只要基于各分割期间的平均值等来决定周期的判定基准即可。另外，周期的判定基准也可以不是基于分割期间来决定的。例如，也可以对分割期间内的波形进行波形解析来计算精确的周期，并基于所计算出的周期来决定周期的判定基准。在决定周期的判定基准时，也可以除去通过分割或波形解析而得到的周期中的方差大的波形(分割期间)。只要是周期相关的判定基准即可，可以用任何方式来决定。 
另外，判定一步的方法并不限于本实施方式所述的方法(仅仅对超过第一阈值，接着低于第二阈值的波形，并且周期为分割期间的±20％的波形判定为一步)。例如，可以只判定第一阈值、第二阈值、周期的判定基准中的 任意一个。也可以比较振幅的大小同第一阈值与第二阈值之间的差值来进行判定。只要能判定是否为一步，可以使用任何判定方法。 
另外，在本实施方式中，基准步数预先存储在存储器6中，但也可以是用户在进行学习用的步行动作之前或之后通过手动输入或声音等来指定基准步数。另外，基准步数并不限于五步。基准步数也可以适当设定。用户能够预先设定基准步数，以此能够更有效地进行学习或计测。另外，通过将基准步数设定得多，能够得到精度更高的判定基准。 
另外，优选地，在学习模式中，通过显示部7或报音部8等来报知基准步数。例如，可以在显示部7上显示“基准步数：5步”、“请走5步”等，也可以通过报音部8发出“基准步数为5步”、“请走5步”等的声音。由此，用户能够把握从现在起走几步即可，把握走几步来决定判定基准等。 
另外，优选地，在学习模式中，通过显示部7或报音部8等来报知当前处于学习模式中。例如，可以在学习模式时在显示部7上显示“学习模式”等，并且可以在切换到学习模式时从电源8发出“已转移到学习模式”等声音。另外，可以在计测模式时在显示部7上显示“计测模式”等，并且可以在切换到计测模式时从电源8发出“已转移到计测模式”等的声音。由此，用户能够把握当前的模式是否为学习模式。因此，能够降低学习(判定基准的设定)的差错。通过该结构，至少能够消除将计测模式错认为学习模式并进行学习用的步行动作等差错。 
另外，优选地，报知是否已进行学习(判定基准的设定)。例如，优选地，在显示部7上显示“学习完毕”、“有判定基准”等。由此，用户能够把握是否已进行学习。并且，在未进行学习的情况下，成为使用户进行学习的契机。另外，优选地，也报知进行学习的日期。通过报知进行学习的日期，能够给予用户定期进行学习的契机。 
另外，优选地，在存储器6或其他的存储装置中存储多个判定基准，并能够从多个判定基准中选择一个。由此，能够适当利用与多个步行状态的每个相对应的判定基准。例如，在多人利用步数计的情况下，各个人在步数计中存储自己的步行状态相关的判定基准，在利用时，只要选择自身的判定基准即可，因此能够高效地利用。 
附图标记说明： 
1步数计 
2加速度传感器 
3控制部 
4操作部 
6存储器 
7显示部 
8报音部 
9电源 
51基准波形 

Claims (11)

1.一种步数计，具有加速度传感器，
能够基于从上述加速度传感器得到的波形来对计测模式和学习模式进行切换，上述计测模式用于对用户的步数进行计数，上述学习模式用于学习在上述计测模式中用于判定一步的判定基准；
该步数计的特征在于，
具有判定基准设定单元，在上述学习模式中，该判定基准设定单元使用户进行基准步数的步行动作，并基于上述基准步数和基准波形来设定上述判定基准，上述基准波形是在进行上述基准步数的步行动作的期间从上述加速度传感器得到的；
上述判定基准设定单元，以上述基准步数来分割进行学习用的上述步行动作的期间，并且将分割后的各上述期间的波形看作表示一步的波形，从而设定上述判定基准。
2.根据权利要求1记载的步数计，其特征在于，
上述判定基准，包括从上述加速度传感器得到的波形的振幅的阈值；
上述判定基准设定单元，基于分割后的各上述期间的波形的振幅值来决定上述阈值。
3.根据权利要求2记载的步数计，其特征在于，
上述判定基准设定单元，在分割后的上述期间的波形的振幅值为异常值的情况下，将该波形从用于决定上述阈值的波形中除去。
4.根据权利要求1至3中的任一项记载的步数计，其特征在于，
上述判定基准，包括从上述加速度传感器得到的波形的周期的判定基准；
上述判定基准设定单元，基于分割后的各上述期间的波形的周期来决定上述周期的判定基准。
5.根据权利要求1至3中的任一项记载的步数计，其特征在于，
具有开关，其用于在上述学习模式中指示上述基准波形的记录开始及结束。
6.根据权利要求1至3中的任一项记载的步数计，其特征在于，
具有基准步数设定单元，其用于设定上述基准步数。
7.根据权利要求1至3中的任一项记载的步数计，其特征在于，
具有基准步数报知单元，其用于在上述学习模式中报知上述基准步数。
8.根据权利要求1至3中的任一项记载的步数计，其特征在于，
具有学习模式报知单元，其用于在上述学习模式中报知当前处于学习模式中。
9.根据权利要求1至3中的任一项记载的步数计，其特征在于，
具有处理状态报知单元，其用于报知是否已进行上述判定基准设定单元的处理。
10.根据权利要求1至3中的任一项记载的步数计，其特征在于，
具有：
判定基准存储单元，其用于存储多个判定基准；
判定基准选择单元，其用于从多个上述判定基准中选择一个。
11.根据权利要求1至3中的任一项记载的步数计，其特征在于，
具有传送单元，其用于将上述计测模式时的计测结果和该计测所用的判定基准传送到外部设备。
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