CN103245797A - 状态检测装置、电子设备以及状态检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种状态检测装置、电子设备以及状态检测方法，其提高与加速度传感器的安装姿势相关的自由度，且基于由该加速度传感器所检测出的加速度信息来实施高精度的行进方向推断。状态检测装置包括：水平方向分量提取部（100），其求取由加速度传感器（10）所检测出的检测加速度的水平方向分量；行进方向计算部（400），其基于水平方向分量而对行进方向进行计算，行进方向计算部（400）对基于水平方向分量而求得的行进方向信息实施DC分量的提取处理，以对行进方向进行计算。

Description

状态检测装置、电子设备以及状态检测方法

技术领域

本发明涉及一种状态检测装置、电子设备以及状态检测方法等。

背景技术

近年来，使用航位推算（DR：Dead-Reckoning）以作为对走步中的人或行驶中的车辆、飞行中的飞机等的位置以及轨迹进行推断的方法。这与像GPS等这种获取绝对的位置信息的方法不同，这是对相对于已知的初始值的变动（移动量）进行推断的相对位置推断方法。

在以走步中的人作为对象来实施航位推算的情况下，考虑到在此人的给定的部位上安装加速度传感器，并基于该加速度传感器的传感器信息来对变动进行推断。但是，为了实施航位推算，不仅需要推断出所移动的距离，还需要推断出行进方向。

若从较长的跨度来看，人的走步被掌握为接近匀速运动的运动，但是以较短的跨度来观察每一步时，则成为反复进行加速和减速的运动。因此，如果能掌握到该加减速的变化，便能够推断出进行方向，例如在专利文献1中公开了以下方法，即，对水平分量（人的前后左右）的加速度功率的峰值进行检测，并使用峰值时水平分量加速度值，来推断行进方向。另外，水平分量的加速度例如是以NED坐标为基准的加速度，由此能够推断出以北方为基准的行进方向。

在现有的方法中，例如用手持有搭载了加速度传感器的终端，并使固定的轴朝向行进方向等、终端的安装方法（保持方法）被限定，从而对于使用者而言，在便利性方面存在问题。

但是，在缓和对于终端的安装方法的制约的情况下，可以认为终端的姿势并不稳定。例如在用手持有终端（对姿势的维持等不作特别的考虑）而进行走步等的情况下，由于手的左右摇晃等将对传感器信息产生影响，因此所推断出的行进方向不稳定，作为结果，会使每一步的偏差增大。

专利文献1：日本特开2003-302419号公报

发明内容

根据本发明的几个方式，能够提供一种提高与加速度传感器的安装姿势相关的自由度，且基于由该加速传感器所检测出的传感器信息来进行较高精度的行进方向推断的状态检测装置、电子设备以及状态检测方法等。

本发明的一个方式涉及一种状态检测装置，包括：水平方向分量提取部，其求取加速度传感器所检测出的检测加速度的水平方向分量；行进方向计算部，其基于所述水平方向分量而对行进方向进行计算，所述行进方向计算部对基于所述水平方向分量而求得的行进方向信息实施DC分量的提取处理，以对行进方向进行计算。

在本发明的一个方式中，对基于检测加速度的水平方向分量而求得的行进方向信息实施DC分量的提取处理，以对行进方向进行计算。因此，能够抑制所推断出的行进方向受到左右摇晃等的影响而产生偏差的情况，从而实现稳定的行进方向推断。

另外，在本发明的一个方式中，可以采用如下方式，即，所述状态检测装置包括变化信息获取部，所述变化信息获取部获取与所述行进方向的变化相对应的变化信息，所述行进方向计算部基于所述变化信息，而对在所述提取处理中所使用的参数进行调整。

由此，通过DC分量的提取处理，制止了连应当检测出的变化也被抑制的情况等，从而与不实施参数调整的情况相比，能够进行较高精度的行进方向推断等。

另外，在本发明的一个方式中，可以采用如下方式，即，所述行进方向计算部包括DC分量提取滤波处理部，所述DC分量提取滤处理部实施提取所述DC分量的滤波处理，所述行进方向计算部对作为所述提取处理中所使用的所述参数的、于所述直流分量提取滤波处理部中所使用的滤波的增益进行调整。

由此，能够对作为参数的、滤波器的增益进行调整。

另外，在本发明的一个方式中，可以采用如下方式，即，所述DC分量提取滤波处理部对给定的定时处的输入值、与所述给定的定时的前一个定时处的输出值之间的差分实施基于所述增益的处理，从而求取中间值，且通过将所述中间值与所述给定的定时处的所述输入值之间的差分作为所述给定的定时处的所述输出值，从而实施所述DC分量的所述提取处理。

由此能够指定具体的滤波器以作为DC分量提取滤波器。

另外，在本发明的一个方式中，可以采用如下方式，即，由所述变化信息所表示的所述行进方向的所述变化越大，所述行进方向计算部越减小所述增益的值。

由此，由于变化信息越大则越减小增益的值，从而能够实施允许行进方向的变化的滤波处理。

另外，在本发明的一个方式中，可以采用如下方式，即，所述变化信息获取部获取安装有所述加速度传感器的设备的旋转角度的变化，以作为所述变化信息。

由此，能够从设备的旋转角度等姿势信息中获取变化信息。

另外，在本发明的一个方式中，可以采用如下方式，即，所述状态检测装置包括跨步检测部，所述跨步检测部对作为走步或跑步的跨步的、第一～第N（N为2以上的整数）个跨步进行检测，所述变化信息获取部实施对与右脚以及左脚中的一方相对应的第i（1≤i≤N）个跨步中的所述变化信息、和与所述右脚以及所述左脚中不同于所述第i个跨步的脚相对应的第j（1≤j≤N、i≠j）个跨步中的所述变化信息的平均化处理，并输出所述平均化处理后的所述变化信息。

由此，能够抑制每一步的变化信息的偏差，从而获取高精度的变化信息等。

另外，在本发明的一个方式中，可以采用如下方式，即，所述行进方向计算部实施对与所述右脚以及所述左脚中的一方相对应的第m（1≤m≤N）个跨步中的所述行进方向信息、和与所述右脚以及所述左脚中不同于所述第m个跨步的脚相对应的第n（1≤n≤N、m≠n）个跨步中的所述行进方向信息的平均化处理，并对所述平均化处理后的信息实施所述DC分量的所述提取处理，以对所述行进方向进行计算。

由此，能够抑制每一步的行进方向信息的偏差，从而获取高精度的行进方向信息等。

另外，在本发明的一个方式中，可以采用如下方式，即，所述水平方向分量提取部提取作为所述水平方向分量的、第一坐标轴分量和与所述第一坐标轴分量不同的第二坐标轴分量，所述行进方向计算部对基于所述第一坐标轴分量而求得的第一行进方向信息实施所述DC分量的所述提取处理，且对基于所述第二坐标轴分量而求得的所述第二行进方向信息实施所述DC分量的所述提取处理，并且基于所述提取处理后的所述第一行进方向信息以及所述提取处理后的所述第二行进方向信息，来对所述行进方向进行计算。

由此，在使用两个分量以作为水平方向分量的情况下，也能够实施DC分量的提取处理。

另外，在本发明的一个方式中，可以采用如下方式，即，所述状态检测装置包括滤波处理部，所述滤波处理部对所述检测加速度的所述水平方向分量进行去除DC分量的滤波处理，所述行进方向计算部对基于去除所述DC分量的所述滤波处理后的所述水平分量而求得的所述行进方向信息，实施所述DC分量的所述提取处理，以对所述行进方向进行计算。

由此，能够基于DC分量去除后的水平方向分量来计算行进方向信息。

另外，本发明的另一个方式涉及一种电子设备，其包括上述的状态检测装置。

另外，本发明的另一个方式涉及一种状态检测方法，其求取由加速度传感器所检测出的检测加速度的水平方向分量，对基于所述水平方向分量而求得的行进方向信息实施直流分量的提取处理，基于所述直流分量而对状态检测装置的行进方向进行计算。

附图说明

图1为本实施方式所涉及的状态检测装置的系统结构例。

图2为在滤波处理部中所使用的滤波器的示例。

图3为滤波处理前后的合成加速度信息的示例。

图4（A）、图4(B)为滤波处理前后的水平方向分量的示例。

图5为对峰值检测处理进行说明的图。

图6为用于对跨步检测处理进行说明的流程图。

图7为对合成加速度信息与水平方向分量的关系进行说明的图。

图8为对水平方向分量与行进方向之间的关系进行说明的图。

图9为对基于合成加速度信息的累计期间的设定方法进行说明的图。

图10为用于对累计处理进行说明的流程图。

图11为对平均化处理进行说明的图。

图12为用于对平均化处理进行说明的流程图。

图13（A）、图13（B）为对DC分量提取处理以及参数的调整处理进行说明的图。

图14为DC分量提取滤波器的示例。

图15为对姿势信息（Yaw角：偏航角）的平均化处理进行说明的图。

图16为对姿势信息（Yaw角）的平均化处理进行说明的图。

图17为对DC分量提取处理以及参数的调整处理进行说明的流程图。

图18为对根据水平方向分量来推断行进方向的方法进行说明的图。

图19为本实施方式所涉及的电子设备的结构例。

图20为包括存储有本实施方式所涉及的程序的信息存储媒介在内的系统的结构例。

具体实施方式

以下将对于本实施方式进行说明。另外，以下进行说明的本实施方式并非对权利要求书中所记载的本发明的内容进行不当的限定。而且本实施方式所说明的结构并不全是本发明的必要结构要件。

1.本实施方式的方法

首先对本实施方式的方法进行说明。现有技术提出了使用由加速度传感器所检测出的加速度的值，来对走步中的使用者的行进方向进行推断的方法，通过提出的方法所推断出的行进方向被用于航位推算等。

如专利文献1中所公开的方法这样，在使用了加速传感器的行进方向推断中，考虑到使用加速度的水平方向分量（例如与重力方向正交的平面内所包含的分量，且表示北方的N分量和表示东方的E分量等）。但是，现有方法中为了获取加速度的水平方向分量，而对搭载有加速度传感器的终端的安装位置或姿势有所限制。例如，存在维持如下状态等的限制，即，使三轴加速度传感器的一个轴与重力方向相一致、由另外两个轴所表示的平面与水平面相一致的状态。若采用现有方法，由于仅直接使用加速度传感器的传感器信息、或仅进行单纯的坐标转换，便能够获取水平方向分量，因此处理较为容易，但使用者必须总是考虑终端的姿势等，从而在便利性等方面存在问题。

因此，本申请人以对终端的姿势等提高自由度为前提。具体而言，使用四元数等求取与终端姿势相应的坐标转换行列，并根据坐标转换后的值来求取水平方向分量。通过这种方式使得终端的安装部位可以从胸部口袋、裤子口袋、大手提袋、腰部口袋、腰等多个部位中自由地选择，而无论此时的姿势如何。另外，由于只需以某种程度被固定在身体上即可，因此也可以根据情况而用手把持。具体而言，只要稳定地处于观察终端（移动电话等）的显示部的状态，则用手把持该终端也没有问题。

但是，即使能够提取水平方向分量，在据此而求出的行进方向的推断精度上也存留有问题。其原因在于，由走步产生的加速度在铅直方向（重力方向）表现为较大，而水平方向分量的值非常小。因此存在原本想要检测的信号无法与因使用者的左右摇晃（对应于加速度传感器的安装部位的摇晃，其可以是全身的摇晃，在用手持有终端的情况下也可以是手的摇晃）而产生的信号等噪声分量相区别的可能。

因此，本申请人提出三种提高行进方向的推断精度的方法。第一种为，根据检测加速度的累计值来求出用于求取行进方向的信息（以下称为行进方向信息）。虽然在专利文献1等中，将水平方向分量的峰值作为行进方向信息，但在噪声的影响较大的情况下，峰值的检测本身较为困难。关于这一点，若进行累计处理，则不必严格实施峰值检测，因此处理变得容易，且不需要考虑因为峰值检测的误差而造成的精度的下降。另外，由于在实施累计处理的情况下，连偏移等DC分量也会被累计，因此根据情况不同，有时会对行进方向的推断产生影响。因此，在本实施方式中，于累计处理的前阶段，实施从水平方向分量中去除（包括降低）DC分量的滤波处理。

第二种为，实施对所求得的行进方向信息的平均化处理。本实施方式中作为问题的是人的走步或跑步。从人的身体结构来看，在迈出右脚时与迈出左脚时，腰部的旋转方向有所不同。具体而言，在迈出右脚时腰部逆时针旋转，而在迈出左脚时腰部顺时针旋转。因此，对于从较长跨度来观察时的行进方向而言，迈出右脚时的行进方向向左方偏移，而迈出左脚时的行进方向向右方偏移。由于这种较短跨度下的行进方向的偏差并不为优选，因此实施对迈出右脚时和迈出左脚时的行进方向信息的平均化处理，以消除偏差。另外，虽然通过将终端安装在远离腰部的部位上，能够抑制偏差，但由于如上文所述这样，本实施方式中是以缓和对于安装的限制为前提的，因此可以说很有必要考虑平均化处理。

第三种为，对所求得的行进方向信息实施DC分量的提取处理。即使使用第一、第二种方法，也有可能因为左右摇晃等的影响而造成所推断出的行进方向不稳定。特别是在用手把持终端的情况下，难以将手相对于身体的相对位置保持为固定，从而左右摇晃的影响较大。因此通过实施提取DC分量的滤波处理，从而抑制行进方向变得不稳定的现象。但是，若仅单纯地对DC分量进行提取，则会连使用者转换方向的情况等行进方向的变化也被抑制，从而并不为优选。因此，需要对与变化的抑制程度相对应的参数（例如滤波器的增益）进行适当的调整。

以下，在对系统结构例进行说明之后，将对作为处理的前提的跨步检测方法进行说明。之后，对作为行进方向信息的计算处理的、上述第一至第三种方法进行说明。最后对基于行进方向信息而实施的行进方向的计算处理进行阐述。

2、系统结构例

使用图1对本实施方式的状态检测装置的结构例进行说明。如图1所示，状态检测装置包括：水平方向分量提取部100、合成加速度计算部110、滤波处理部200、跨步检测部300、行进方向计算部400以及变化信息获取部500。另外，状态检测装置也可以包括加速度传感器10以及输出部20。但是，状态检测装置并不限定于图1的结构，可以施以将上述结构要素中的一部分省略或追加其他的结构要素等的各种改变。

加速度传感器10例如为三轴加速度传感器。如上所述，由于在本实施方式中，以与加速度传感器的安装位置或姿势相关的自由度较高为前提，因此加速度传感器的坐标系一般与处理所使用的坐标系（例如以重力方向、北方、东方为轴的NED坐标系）不同。

水平方向分量提取部100从加速度传感器的检测加速度中提取水平方向分量。具体而言，只需求出用于实施从加速传感器的坐标系向处理所使用的坐标系的转换的坐标转换行列，并实施基于该坐标转换行列的转换即可。坐标转换行列是基于相对于基准姿势的、加速度传感器（或搭载有加速度传感器的终端）的姿势而求得的。关于姿势的信息只需通过四元数求出即可，而四元数只需根据加速度传感器的传感器信息而求出即可。另外，在求取四元数时，也可以使用其他的传感器（例如地磁传感器或陀螺仪传感器）的传感器信息。另外，通过使用在航位推算等处理中所使用的卡尔曼滤波器（Kalman filter）的输出等，而不直接使用传感器信息，从而能够计算出更高精度的四元数。

合成加速度计算部110根据加速度传感器的检测加速度而对合成加速度信息进行计算。合成加速度的计算方法可以是任意方法，例如只需使用下述式（1）而根据三轴的检测加速度x、y、z来求取合成加速度力（Power）即可。

数学式1

$\mathrm{Power}=\sqrt{x^2+y^2+z^2}\·\·\·\·\·\left(1\right)$

滤波处理部200对由水平方向分量提取部100所输出的水平方向分量、以及由合成加速度计算部110所输出的合成加速度实施滤波处理。此处的滤波处理为去除DC分量的滤波处理，后文将进行详细描述。

跨步检测部300基于滤波处理后的合成加速度而对跨步进行检测。跨步在狭义上相当于使用者的走步或者跑步中的一步。后文将进行详细的描述。

行进方向计算部400对行进方向进行计算。行进方向计算部400包括：累计处理部410、平均化处理部430、DC分量提取滤波处理部450、以及角度计算部470。但是，行进方向计算部400不限定于图1的结构，可以施以将上述结构要素中的一部分省略或者追加其他结构要素等的各种改变。

累计处理部410实施对由滤波处理部200所输出的滤波处理后的水平方向分量的累计处理，以对行进方向信息进行计算。另外，累计处理的开始定时与结束定时可以基于由跨步检测部300所输出的信息（跨步信息）来决定。在这种情况下，由累计处理部401在对应于跨步的定时（例如一步一次）输出信息。但是，也可以基于跨步信息以外的信息来确定累计处理的开始、结束定时。

平均化处理部430对行进方向信息（例如，累计处理部410的输出）实施平均化处理。DC分量提取滤波处理部450对行进方向信息（例如，平均化处理部430的输出）实施滤波处理。DC分量提取滤波处理部所使用的与滤波相关的参数，也可以基于来自变化信息获取部500的变化信息而确定。另外，由DC分量提取滤波处理部450所实施的滤波处理为，行进方向信息的DC分量提取处理，与作为检测加速度的DC分量去除处理的、滤波处理部200中的滤波处理不同。

角度计算部470基于最终的行进方向信息（例如，DC分量提取滤波处理部450的输出）而对表示行进方向的角度信息进行计算。角度信息为相对于基准方向（例如北方）的角度。另外，后文将对行进方向计算部400的各部分中的处理进行详细说明。

变化信息获取部500获取表示行进方向的变化的变化信息。变化信息在狭义上可以为终端的姿势的变化。

输出部20对所计算出的行进方向等信息进行输出。输出部20例如可以为通过液晶显示器或有机EL（电致发光）显示器等所实现的显示部。

3、移动平均以及DC分量去除

对前处理进行说明，所述前处理为，对由水平方向分量提取部100所提取出的水平方向分量、以及由合成加速度计算部110所计算出的合成加速度进行的处理。具体而言，通过取得移动平均，从而实施简易的噪声去除，之后再实施去除DC分量的滤波处理。

对于移动平均而言，例如只需求取使用了8个样本的移动平均即可，由此能够期待跨步检测（峰值检测）、行进方向推断的精度提高。

与此同时，实施去除DC分量的处理。具体而言，只需使用图2所示的滤波器即可。由图2中的虚线所围成的部分相当于如利用图14而在后文中所述这样对DC分量进行提取的滤波器。由于在图2的滤波器整体中，获取了输入值与虚线部分的输出（即，DC分量）之间的差分，因此作为其结果，而能够去除DC分量。

另外，虽然对水平方向分量和合成加速度这两者均实施DC分量的去除，但对于水平方向分量而言，实施DC分量去除是为了抑制在之后的累计处理中连偏移量（bias：偏移）也被累计的情况。与此相对，对于合成加速度而言，实施DC分量去除是用于提高跨步检测的精度。

图2中的增益可以是固定值，例如只需设定为0.9等即可。对于移动平均和DC分量去除处理，图3中图示了处理前和处理后的信号。图3为合成加速度的变化，与处理前相比去除了DC分量，而且波形也变得较为平滑。图4（A）、图4（B）图示了水平方向分量（N分量和E分量）的变化，可以明确，与合成加速度同样地，波形变得较为平滑。

以下各处理中，基本上使用获取移动平均、且实施了DC分量去除处理后的信号，但根据情况并非一定要实施以上处理。

4、跨步检测

接下来对跨步检测部300中的跨步检测处理进行说明。在本实施方式中对信号值的峰值（上峰值以及下峰值）进行检测以作为跨步。而且，为了提高峰值检测的精度，并不使用信号值较小的水平方向分量，而是使用信号值比较大的合成加速度。

峰值的检测方法可以为任意方法，例如只需使用图5所示的方法即可。假定向跨步检测部300的输入是在与加速度传感器中的传感器信息获取率（例如16Hz）相对应的定时所实施的，图5中的T0、T1等相当于一个一个的输入值。在此，将作为判断对象的输入值与其前后三个样本的值进行比较来实施峰值检测。若采用上峰值的检测，则在判断对象大于前后三个样本、且判断对象的值大于给定的阈值（例如0.4等）的情况下，将该判断对象的样本识别为上峰值。对于下峰值则相反，只需在判断对象小于前后三个样本、且判断对象的值小于给定的阈值（例如0.4等）的情况下，将该判断对象的样本识别为下峰值即可。

另外，在下峰值的检测后，未检测到上峰值而再次检测到下峰值（即下峰值连续）的情况下等，由于有可能处于需要进行某些例外处理的状况（例如进行与典型的走步运动不同的运动的、未正常地实施传感器信息的检测等），因此也可以考虑在上述方法的基础上将所对应的上峰值已检测完成作为下峰值的检测条件。这样一来，由于以已检测到下峰值的条件，而能够保证使用者的运动或传感器信息的获取等在某种程度上被正常地进行，因此能够消除或者简化之后的处理中的例外处理。

跨步检测部300将作为通过上述的处理而检测出的上峰值的、与峰值相关的信息，作为跨步信息而输出。跨步信息例如可以为对应于上峰值的检测定时以及下峰值的检测定时而被输出的脉冲信号，也可以为包括与峰值检测定时相对应的时标在内的数据。另外，根据处理也可以包括峰值检测定时处的合成加速度的值等。

另外，由于跨步相当于使用者走步或跑步的一步一步，因此若仅检测跨步，则只需输出上峰值和下峰值中的一方即可，例如，在变化信息获取部500中仅将上峰值和下峰值中的一方用于处理。因此，根据输出目的地，能够使跨步信息简化，跨步信息能够通过多种方式来实现。

使用图6的流程图对以上的跨步检测处理的详细内容进行说明。当开始进行该处理时，首先获取由加速度传感器所检测出的检测加速度（S101）。若为三轴加速度，则获取各个轴的值（x，y，z）。然后基于检测加速度来计算合成加速度。合成的方法为任意方法，此处，使用各个轴的值的二次方之和的平方根以作为最新的合成加速度P₀。以上的处理由合成加速度计算部110实施，该处理结果被输出至跨步检测部300。另外，虽然在图6的流程图中未进行图示，但可以由滤波处理部200对所计算出的合成加速度实施滤波处理。

接下来，使用所获取的最新的合成加速度的值与之前的定时处的合成加速度的值来对峰值进行检测。具体而言，在将n定时前的合成加速度设定为P_n的情况下，使用P₀～P₆的值，而实施P₃与其他的值、以及P₃与给定的阈值之间的比较。若以P3作为基准来考虑，则该过程无非是与前后三个样本的值之间的比较处理。

进行如下判断，即，P₃是否大于P₀～P₂中的各个值以及P₄～P₆中的各个值、且大于给定的阈值（此处为0.4）（S103），在满足该条件时，将P₃检测为上峰值（S104）。在S103中为否的情况下，进行如下判断，即，P3是否小于P₀～P₂中的各个值以及P₄～P₆中的各个值、且小于给定的阈值（此处为0.4）（S105），在满足该条件时，将P₃检测为下峰值（S106）。在S105中为否的情况下，则既未检测出上峰值也未检测出下峰值。

之后在S107中为下一个定时的处理做准备。另外，只需保存比较处理中所必要的、之前的合成加速度的信息即可（此处保存之前的六个样本），S107中的处理并不限于如图6所示这样实施对变量P_n的更新处理。

5、行进方向信息计算

接下来对行进方向信息的计算处理进行说明。另外，此处的行进方向信息为行进方向的计算所使用的信息。因此，只要能计算出行进方向，则并不妨碍行进方向信息为加速度传感器的传感器信息本身，但是如果考虑提高行进方向计算的精度，则优选对该传感器信息进行取舍选择或加工等。例如，将通过后文叙述的累计处理而得到的信息作为行进方向信息。另外，后文叙述的平均化处理、DC分量提取处理相当于对行进方向信息的补正处理（加工处理），这些处理后的信息也被包含在行进方向信息中。

5.1累计处理

首先，对通过累计处理来计算行进方向信息的方法进行说明。图7中图示了走步时的合成加速度与加速度的水平方向分量之间的关系。图7为图示了朝北走步时的、合成加速度力与分解在NED坐标系中的水平方向分量之间的理想的关系的图。由于行进方向为朝北，因此几乎所有的水平方向分量均表现为N分量，E分量基本为零。

在图7中，A1对应于使用者的脚抬起最高的时刻，A2对应于着地的时刻。若使之与跨步检测相对应，则A1为上峰值，A2成为下峰值。另外，可知在即将达到A1之前，在水平方向分量（此处为N分量）中出现成为行进方向的最大加速度的A3，而在即将达到A2之前，出现作为最大减速度（负的最大加速度）的A4。

如专利文献1等中所公开那样，若检测出与A3、A4等相对应的、水平方向分量的最大加速度，则能够推断出行进方向。若使用本实施方式的用语，则将水平方向分量的峰值作为行进方向信息。通过这种方法，如果为例如图7的示例，则由于最大加速度以及最大减速度如图8所示，因此可以明确行进方向为北。虽然在行进方向不为正北、正南的情况下，E分量中也会出现与行进方向相对应的加速度、减速度，但能够通过某种方法对N分量与E分量进行合成，从而计算出行进方向。

但是，由于水平方向分量的信号值非常小，因此难以检测到A3或A4等峰值。虽然也考虑到以合成加速度的峰值检测定时（A1、A2）来代替，但存在如图7所示那样A1与A3、A2与A4不一致的可能性。既然水平方向分量的信号值较小，容易受到噪音的影响，便优选使用信号值相对稍大的峰值（A3，A4），因此当在A1与A3之间产生定时差的情况下，代用合成加速度的峰值检测定时的情况将会出现较大的问题。

因此此处，在基于合成加速度的峰值（A1，A2）而确定的期间内，通过对水平方向分量进行累计，从而对行进方向进行计算。具体示例如图9所示。图9中的B1、B2对应于图8中的A1、A2，分别为合成加速度的上峰值与下峰值。B3对应于B2的一个周期前的下峰值。此时若考虑从B3到B1的期间，则由于合成加速度与水平方向分量之间的峰值检测定时的差，而使该期间内的水平方向分量中，加速（正值）成为主导。相反地，从B1到B2的期间内的水平方向分量中，减速（负值）成为主导。因此，当将B3到B1作为加速区间、B1到B2作为减速区间的情况下，加速区间内的水平方向分量的累计值将成为，具有能够计算出行进方向的程度的大小（绝对值）的正值，减速区间内的水平方向分量的累计值将成为具有能够计算出行进方向的程度的大小的负值。

在本实施方式中，将加速区间中的累计值以及减速区间中的累计值中的至少一方作为行进方向信息。在以下的说明中，虽然将使用减速区间内的累计值的情况作为具体示例，但也可以使用加速区间内的累计值，还可以使用双方（例如以绝对值的和或平均值等的形式）。

若水平方向分量为N分量和E分量，则将N分量的累计值An_sum和E分量的累计值Ae_sum作为行进方向信息。另外，累计处理是以对象期间内所输入的水平方向分量的值作为对象而实施的，其方法既可以为单纯的加法运算，也可以为加权加法运算，还可以为其他的累计方法。

以使用减速区间内的累计值的情况为例，使用图10的流程图对累计处理的详细内容进行说明。当开始实施该处理时，首先获取由加速度传感器所检测出的检测加速度（S201）。若为三轴加速度，则获取各个轴的值（x，y，z）。然后，基于检测加速度而提取水平方向分量（S202）。此处提取NED坐标系中的N分量与E分量。以上处理通过水平方向分量提取部100来实施。然后在滤波处理部200中对所提取出的水平方向分量实施去除DC分量的滤波处理（S203）。如上所述，由于如下的可能，即，通过实施累计处理，使得偏移等不希望在处理中所使用的分量也被累计，而导致精度降低的可能，因此通过去除（或降低）这种分量从而抑制其影响。

接下来，进行对在处理对象定时是否检测到了上峰值的判断（S204）。实际的判断处理是根据图6所示流程图等，而由跨步检测部300所实施的，累计处理部410只需获取来自跨步检测部300的跨步信息即可。当检测到上峰值时，视为减速区间已开始，从而重新开始进行累计。具体而言，对An_sum和Ae_sum进行初始化（S205），将表示已检测到上峰值的标记（flag）设定为1（S206）。然后将S203中去除DC分量后的N分量的值与An_sum相加，且将E分量的值与Ae_sum相加（S209）。S209之后返回到S201中，而实施基于下一个检测加速度的处理。

在S204中为否的情况下，实施对标记的判断（S207）。由于在标记为0的情况（S207中为否的情况）下，处于未检测到上峰值的状态，因此视为处理对象定时未被包含在减速期间内，从而不实施累计处理而返回至S201。在标记为1的情况（S207中为是的情况）下，由于已经检测到上峰值，因此视为处理对象定时被包含于减速期间内，并进入下峰值的判断。

接下来，实施对在处理对象定时是否检测到了下峰值（S208）的判断，由于在未检测到下峰值的情况下，可认为仍处于减速区间的中途的定时，因此在S209中将N分量的值与An_sum相加，且将E分量的值与Ae_sum相加，并返回至S201。

当在S208中已经检测到下峰值时，由于可认为处理对象定时为图9中的B2的定时，因此结束累计处理，并输出该时间点上的累计值An_sum与Ae_sum，以作为行进方向信息（S210）。同时，将表示已检测到上峰值的标记设定为0，然后为下一个跨步中的上峰值检测做准备（S211），并返回至S201。

5.2平均化处理

接下来对行进方向信息的平均化处理进行说明。如上所述，即使是人在较长的跨度中向固定的方向走步的情况，从每一步这种较短的跨度来看，行进方向也会产生偏离。其原因在于，人的走步分为迈出右脚和迈出左脚，在迈出各支脚的运动中，伴随着方向根据所迈出的脚而有所不同的、腰部的旋转。

因此，在将搭载有加速传感器的终端安装于腰部上的情况下等，传感器会检测腰部的旋转。该结果例如图11中的每一步θ所示，根据迈出的脚，所推断出的行进方向大不相同。因此，考虑到如下的影响，即，无论使用者是否正在笔直行走，通过航位推算而描绘出的轨迹均会变为如三角波这样的形状等的影响，从而并不为优选。

因而此处，通过求取两步的平均值来作为行进方向信息。例如只需进行对处理对象跨步中的行进方向信息与前一个跨步中的行进方向信息的平均化处理即可。通过此种方式，从而能够如图11的两步平均θ所示这样，使所推断出的行进方向稳定。但是，平均化处理的方法并不限定于此，不仅可以使用之前的一个跨步，也可以使用之前的n个跨步的行进方向信息来求出平均值，并且不仅可以进行单纯的平均，也可以进行加权平均。但是，既然此处的平均化处理是用于解决右脚与左脚之间的差别的问题，从而即使在迈出右脚时的行进方向信息彼此之间进行平均化处理，也无法得到效果。即，需要使用迈出右脚时的行进方向信息和迈出左脚时的行进方向信息中的至少各一个信息。

以下使用图12的流程图对平均化处理的详细内容进行说明。另外，此处的处理例如以通过累计处理等而计算出了行进方向信息An_sum与Ae_sum为前提。因此，图12的处理为在与行进方向信息算出率相对应的每一个定时被实施一次的处理，在狭义上，为一个跨步实施一次的处理。

当开始进行该处理时，首先获取行进方向信息An_sum与Ae_sum（S301）。然后，使用在前一个跨步中所获取的行进方向信息An_sum_old与Ae_sum_old（平均化处理前的值）来实施平均化处理，并作为平均化处理后的行进方向信息而输出（S302）。另外，虽然在S302中，各个数据没有分别除以2，而是求取单纯的和，但由于只需在行进方向的推断中保持N分量与E分量的比例即可，因此没有特别的问题。当然，也可以将通过各个数据除以2所得到的数据作为平均化处理后的行进方向信息。

然后在S303中为下一个跨步的处理做准备。虽然在该示例中，只需保存前一个跨步的行进方向信息便已足够，但也可以根据平均化处理的内容，而保存前n个跨步的数据。

5.3DC分量提取处理

接下来对DC分量提取处理进行说明。本实施方式中提高了终端的安装部位、姿势的自由度。因此，一方面存在如将终端安装在腰部或胸部口袋中这样，终端的姿势比较稳定，从而能够抑制对水平方向中的行进方向以外的加速度的检测的情况，另一方面也存在如用手把持终端这样，终端姿势不稳定的情况。例如在用手把持终端的情况下，因手的左右摇晃等而造成所推断出的行进方向完全不稳定。具体例如图13（A）中的原始（original）所示。另外，图13（A）、图13（B）的纵轴是角度（radian），本实施方式的角度范围为-π～π。因此+π与-π表示相同的方向，即使数值从+3附近向-3附近大幅变动，实际的推断行进方向的变化也未必很大，从而与在本实施方式中作为所要解决的问题的行进方向的不稳定度无关。

图13（A）、图13（B）为表示从时刻0起向由θ＝3（rad）所表示的方向走步、并在时刻35附近以向由θ＝－2（rad）所表示的方向改变行进路线的方式进行走步时的推断行进方向的变动的图。尽管实际的运动是稳定的，但如图13（A）中的原始（original）所示，在左右摇晃等的影响下，所推断出的行进方向变得不稳定。

因此，在本实施方式中为了使所推断出的行进方向稳定，而使用对变动进行抑制的DC分量提取滤波器。具体而言，为DC分量提取滤波处理部450中的滤波处理。此处所使用的滤波器如图14所示。图14的滤波器对输出值施以一个定时的延迟（也就是说，使用一个定时前的输出值），并获取其与输入值之间的差分，且使差分值乘以增益。然后将乘以了增益的值与输入值之间的差分作为输出值。由于乘以增益的对象为一个定时前的输出与当前的输入之间的差分，因此相当于值的变动。因此，如果将增益设定为1，则成为从输入值中减去变动值的处理，因此输出值成为除去了变动值而得到的值。即，该滤波器的增益为表示变动的抑制程度的值，增益的值越接近1，则越抑制变动，而增益的值越小，则越允许变动。

为了使所推断出的行进方向稳定而将增益固定为0.9时的输出值为，图13（A）中的DC分量提取。虽然与原始（original）相比不稳定度被消除，但也产生了新的问题。虽然该运动为，在时刻35附近以高速进行了方向转换的运动，但提取DC分量时的值在时刻35～60附近却平缓地变动。其原因在于，连在使用者的运动中行进方向发生了变化的情况、或终端的姿势发生了转换的情况等的应当反映在输入值中的变化也被抑制。这样，由于即使在道路的转角处以接近90度的角度进行了方向转换的情况下，也会被识别成转过了平缓的曲线，因此导致通过航位推算所描绘出的轨迹没有反映运动状态，故而不为优选。

因此在本实施方式中，对DC分量提取滤波处理部450中所使用的滤波器的增益进行适应性调整。具体而言，在行进方向发生较大变化的情况下，减小增益而向允许变动的方向进行转移。相反地，在行进方向的变化较小的情况下，增大增益以抑制变动。

虽然可以基于过去的输出值来求取行进方向的变化程度（例如可以使用一个跨步前的输出值与两个跨步前的输出值之间的差分等），但此时实际的处理定时与行进方向的变动定时将不一致。既然输出值本来便为本实施方式的滤波处理后的值，则可以认为根据过去的输出值难以进行对变化程度的准确的计算。

因此在本实施方式中，基于终端姿势的变化来求取行进方向的变化程度。其原因在于，若终端相对于使用者的身体的相对的姿势变动不大，则可认为终端姿势的（绝对的）变动与行进方向的变动相对应。对于终端姿势而言，只需直接使用在检测加速度的水平方向分量的提取处理中，用于求取坐标转换行列所使用的姿势信息即可，例如可根据四元数等而被求取。

姿势信息（例如Yaw角）的变动（例如ΔYaw）越大，越减小增益的值。作为一个示例，只需在ΔYaw>20°的情况下，设定为增益＝0.4，在ΔYaw>10°的情况下，设定为增益＝0.7，除此之外的情况下设定为增益＝0.9即可。另外，对于不能计算出ΔYaw的、走步的第一步与第二步，也可以另行设定增益。例如，由于在走步的第一步中不存在滤波器的积累数据，因此将增益设定为0。在第二步中，由于存在第一步的数据的可靠性降低的倾向，因此将增益设定为0.7。这种施加了增益调整处理的情况下的值对应于如图13（B）中的曲线。从图13（B）中可以明确，能够对应时刻35附近的急剧的方向转换。

另外，虽然在上述平均化处理中，已经对迈出右脚与迈出左脚时行进方向（或者行进方向信息）有所不同的情况进行了说明，但如图15所示，可以说对于姿势信息而言也存在相同的情况。即，即使为朝向固定方向的走步，在迈出右脚时与迈出左脚时Yaw角的值也不同，从而无法计算出准确的ΔYaw。因此，对姿势信息也可以实施平均化处理，并根据平均化处理后的姿势信息的变化来确定增益。

另外，在将过去的Yaw角设定为Yaw_old时，可以将平均化处理后的Yaw角设为Yaw_ave=(Yaw+Yaw_old)/2，但是如上所述，与本实施方式的角度相关的信息具有，＋π与－π表示相同的方向的周期边界条件。因此，当上述的计算结果处于边界附近时，则也可能得到非预期的结果。因此，Yaw角的平均化处理采用图16所示的方法。具体而言，将表示Yaw的矢量分解为N方向和E方向，且将Yaw_old也分解为N方向与E方向。然后，求出N方向上的合成矢量n与E方向上的合成矢量e，并将由n与e的合成矢量的方向（具体而言，为e/n的atan）所表示的角度作为Yaw_ave。

以下使用图17的流程图对DC分量提取处理（以及增益调整处理）的详细内容进行说明。当开始进行该处理时，首先DC分量提取滤波处理部450获取行进方向信息（S401）。例如获取作为平均化处理后的行进方向信息的、An_sum+An_sum_old和Ae_sum+Ae_sum_old。然后变化信息获取部500获取Yaw角的值以作为姿势信息（S402）。接下来实施Yaw角的平均化处理，并求出作为平均化处理后的Yaw角的Yaw_ave（S403）。

然后求出Yaw_ave与之前（狭义上为一个跨步前）的Yaw_ave_old之间的差分值ΔYaw，并基于ΔYaw来设定滤波的增益（S404）。使用设定后的增益来实施DC分量的提取处理，并输出结果（S405）。然后为下一个跨步的处理做准备（S406）。具体而言，对于Yaw角的值以及平均化处理后的Yaw角的值，仅保存与必要的跨步相对应的量。

6.行进方向计算处理

最后对基于行进方向信息来计算行进方向的处理进行说明。在本实施方式的方法中，以N分量和E分量的值的形式来获取行进方向信息。因此，如图18所示，由N分量的矢量与E分量的矢量的合成矢量所表示的方向成为行进方向。在图1中，在角度计算部470中实施该处理。

7.实施方式的具体示例

虽然对由状态检测装置所实施的各项处理进行了详细说明，但是并不一定要实施上述的全部处理。例如，也可以由图1所示的各部分中的一部分来构成状态检测装置等。以下，以第一～第三实施方式的形式示出具体示例。

7.1第一实施方式

如图1所示，状态检测装置可以包括：水平方向分量提取部100，该水平方向分量提取部100求取由加速度传感器10所检测出的检测加速度的水平方向分量；滤波处理器200，该滤波器200对水平方向分量实施去除DC分量的滤波处理；行进方向计算部400，该行进方向计算部400实施对滤波处理后的水平方向分量的累计处理，以对行进方向进行计算。另外，假定由被包含在行进方向计算部400中的累计处理部410来实施累计处理。

此处，水平方向分量是指，以重力方向为基准时的水平方向的分量。狭义上讲，在以与重力方向正交的平面作为水平面的情况下，该水平面中所包含的检测加速度的分量成为水平方向分量。但是，水平方向分量并不一定为与重力方向正交的平面内的分量，也可以是以不同于90°的角度与重力方向交叉的平面内的分量。另外，DC分量（直流分量）表示在信号波形中成为振幅中心的值，例如，如果采用图3中的原始（original）的波形（表示合成加速度的信号值的时间变化的波形），则DC分量具有＋1（G）左右的值。

另外，此处的DC分量去除并不限定于将DC分量设定为零，也包括减小其值的处理。

由此，能够基于检测加速度的水平方向分量的累计值来计算行进方向。在人的走步、跑步中，加速度传感器的信号值主要表现在重力方向，而水平方向分量的信号值较小。因此，水平方向分量容易受到噪声的影响，即使如专利文献1等这样，欲根据水平方向分量的峰值来计算行进方向也是较为困难的，因为原本对于哪里为相当于峰值的定时的判断就是困难的。在本实施方式的方法中，由于实施多个水平方向分量的累计处理，因此无需对水平方向分量的峰值进行检测，从而能够容易地计算出行进方向信息，并且也可以不用考虑峰值检测相关的误差对推断行进方向造成的影响等。

另外，状态检测装置也可以如图1所示这样，包括对走步或跑步的跨步进行检测的跨步检测部300。而且行进方向计算部400在基于跨步检测部300的检测结果而设定的期间内，实施对滤波处理后的水平方向分量的累计处理，并计算行进方向。

此处，跨步对应于加速度传感器10的安装对象的每单位的运动。若考虑人的走步跑步，则对应于该走步跑步的一步。另外，若以车辆为对象，则只需考虑该车辆的推进机构的每单位的动作即可，例如相当于涡轮发动机中的涡轮的一次旋转。另外，走步跑步的跨步中，一个跨步只需对应一步即可，并不限制跨步的开始结束的定时。例如，可以将从脚着地的瞬间到下一次即将着地之前作为一个跨步，也可以将从脚到达最高点的瞬间到下一次即将达到最高点之前作为一个跨步，还可以使用其他的定时作为开始结束。

由此，能够检测出跨步，并基于该跨步而设定实施累计处理的期间。当将跨步如上文所述这样设定为运动的一个单位时，则假定检测加速度的信号波形以一个跨步为单位而具有周期性。因此，由于信号波形的变化在一个跨步内充分显现，因而通过基于跨步（在狭义上为在一个跨步之中）来确定累计期间，从而能够求取足以计算出行进方向的行进方向信息。另外，通过按一个跨步一次的比例来求取行进方向信息，从而能够将行进方向的推断率设定得较高，因而能够期望航位推算等处理的准确性的提高，但这并不妨碍累计期间跨越多个跨步。

另外，如图1所示，状态检测装置也可以包括合成加速度计算部110，该合成加速度计算部110基于由加速度传感器10所检测出的检测加速度而对合成加速度信息进行计算。而且，跨步检测部300基于由合成加速度计算部110所计算出的合成加速度信息来对跨步进行检测。另外，合成加速度信息也可以基于检测加速度的幂方和来进行计算。

此处，假定加速度传感器10为具有多个轴的传感器，由于需要在任意的安装姿势下计算实际空间中的行进方向，因此狭义上可以认为是三轴加速度传感器。即，加速度传感器10在给定的传感器信息输出定时输出与轴的数量相当的数量的值。本实施方式的合成加速度是指，基于上述多个值所计算出的值，例如为多个值的平方和的平方根。但是，合成加速度的计算方法是任意的方法，也可以采用其他方法。另外，若某个值（例如x）为正值而其他值（例如y）为负值，则在使用x＋y或x³＋y³等的值时，成为正值和负值的加法运算，从而值（绝对值）减小。由于在跨步检测中，优选为信号值较大，因此如果使用幂方和，则应当采用偶次方等、在合成处理中各个轴的值不会相互抵销的方法。

由此，能够实现基于合成速度信息的跨步检测。虽然在本实施方式中，对由于实施检测加速度的累计处理，因此可以不使用水平方向分量的峰值的情况进行了说明，但为了确保累计处理后的信息的有效性，需要适当地进行对计算期间的设定。因此，如上所述，需要进行跨步检测等，为此最终需要对信号波形的变化等进行分析。但是，此处需要检测的是相当于一步的跨步的检测，而不是水平方向分量的峰值。因此跨步的检测使用合成加速度信息。由于假定合成加速度信息可获得与水平方向分量相比较大的信号值，因此基于合成加速度信息的跨步检测与水平方向分量的峰值检测相比，能够较容易地实现。

另外，滤波处理部200也可以对由合成加速度计算部110所计算出的合成加速度信息实施去除DC分量的滤波处理。然后，跨步检测部300基于滤波处理后的合成加速度信息来对跨步进行检测。

由此，能够在对合成加速度信息进行DC分量的去除处理的基础上，实施跨步检测。虽然为了检测跨步，需要检测例如特征性的点（峰值点或零点等），但如图3中的原始（original）所示，所计算出的合成加速度本身因为噪音等而存在较大偏差，从而无法实施准确的跨步检测。关于这一点，由于通过对DC分量进行去除，从而可得到如图3中的滤波后的平缓的波形，因此跨步检测处理变得较为容易。

另外，跨步检测部300也可以采用如下方式，即，通过求取合成加速度信息的峰值来对跨步进行检测。

由此，能够通过求取峰值来对跨步进行检测。峰值如图5所示这样，既可以是上峰值，也可以是下峰值，还可以是这两者。如上文中使用图5所叙述这样，能够通过如对作为对象的样本的值、与其前后的样本的值之间的比较处理，或者与给定的阈值之间的比较处理这种简单的处理，来求取峰值。因此，例如与通过FFT等频率分析而求取信号的周期（频率）、并基于该周期等而求取跨步的处理等相比，能够减轻处理负担。

另外，跨步检测部300也可以检测出第一峰值、以及加速度方向与第一峰值不同的第二峰值，以作为合成加速度信息的峰值。而且，行进方向计算部400也可以在从第一峰值的检测定时起到第二峰值的检测定时为止的期间内，实施对滤波处理后的水平方向分量的累计处理，并计算行进方向。

此处，可以认为，加速度方向是指，在合成加速度信息为矢量（不仅具有大小，还具有方向）时，由该矢量所表示的方向，加速度方向不同是指两个矢量所成的角度在给定的阈值以上的情况等。但是，由于在典型的情况下，合成加速度信息为幂方和等标量，因此加速度方向表示的为，与平均值（DC分量）相比是较大还是较小。进一步而言，由于对合成加速度信息实施DC分量去除滤波，因而可以认为平均值接近0，从而假定加速度方向为正方向和负方向两种。

由此，能够对加速度方向不同的两个峰值进行检测，并在从其中一方的峰值检测定时到另一方的峰值检测定时为止的期间内，实施累计处理。即使检测到跨步的开始定时，并在一个跨步的整个期间内实施累计处理，也由于如图4（A）所示这样，水平方向分量具有正值期间和负值期间这两种期间，因此相互抵销。既然水平方向分量的信号值原本较小，容易受到噪声的影响，从而优选为累计值的绝对值较大，因此需要实施在一部分期间内的累计，而不是在一个跨步的整个期间内的累计。在这一点上，由于在使用上峰值与下峰值时，峰值的检测将较为容易，而且从一个峰值到另一个峰值为止，正值或负值中的一种值成为主导，因此能够有效地进行累计处理。另外，可以使用从下峰值到上峰值的加速期间（正值为主导），也可以使用从上峰值到下峰值的减速期间（负值为主导）。另外，在对给定的使用者数据中的、抬脚的期间（对应于加速期间）与落脚的期间（对应于减速期间）进行比较时，有时会发现落脚的期间在时间上缩短的倾向。另外，当考虑到因使用者个人的差别或运动状态的不同等，而使加速期间与减速期间中的一方比另一方长的可能性较高的状况时，从对由于累计处理而产生的噪声的积累进行抑制的观点出发，优选使用加速期间与减速期间中较短的一方。

另外，行进方向计算部400也可以实施作为水平方向的累计处理的、第一坐标分量的累计处理以及与第一坐标分量不同的第二坐标分量的累计处理，以对行进方向进行计算。

由此，能够对水平方向上所包含的两个分量分别实施累计处理，并基于该累计处理的结果来计算行进方向。本实施方式中，由于需要提高加速度传感器的安装姿势的自由度，因此不能进行必须使传感器的一个轴朝向行进方向等的设定。因此，使用给定的两个分量（例如北方的N分量与东方向的E分量）以作为水平方向分量，如图18所示这样，对行进方向进行计算。

另外，水平方向分量提取部100也可以基于安装有加速度传感器的设备的姿势信息，而求取检测加速度的水平方向分量。

由此，能够基于姿势信息而提取水平方向分量。提取处理例如可以是通过坐标转换行列而进行的转换处理。姿势信息例如为四元数等，可以根据加速度传感器的传感器信息来求取。另外，不仅可以使用加速度传感器，也可以通过使用地磁传感器从而获取绝对的方位，还可以追加陀螺仪传感器等。另外，也可以参考之前的传感器信息等来求取姿势信息，例如，可以使用卡尔曼滤波器等的输出。另外，由于在实施行进方向的计算之外另行实施步数计测等的处理的情况下，可以考虑在这些处理中使用卡尔曼滤波器，因此能够将该卡尔曼滤波器转用于姿势信息的计算中。

7.2第二实施方式

另外，如图1所示，状态检测装置也可以包括：行进方向计算部400，该行进方向计算部400基于由加速度传感器10所检测出的检测加速度来计算走步或跑步的行进方向；跨步检测部300，该跨步检测部300对走步或者跑步的跨步进行检测。然后，行进方向计算部400（狭义上为行进方向计算部400中所包括的平均化处理部430）实施对与第一个跨步相对应的行进方向信息、和与不同于第一个跨步的第二个跨步相对应的行进方向信息的平均化处理，以对第一个跨步中的行进方向进行计算。

此处，行进方向信息在狭义上是由累计处理部410实施了累计处理而得到的信息，但并不限于此。例如也可以如现有方法那样将水平方向分量的峰值作为行进方向信息。另外，实施了本实施方式中的平均化处理后的信息也可以被包含在行进方向信息中。

由此，能够实施对给定的跨步的行进方向信息与其他跨步的行进方向信息的平均化处理，以对行进方向进行计算。在人的走步或跑步中，在迈出右脚时与迈出左脚时身体的运动有所不同。例如，若着眼于腰部，则在迈脚时腰部中对应于所迈出的脚的一侧与相反侧相比，相对地向前送出。因此，在将加速度传感器安装在腰部等的给定的条件下，针对于每一跨步所推断出的行进方向都会产生偏差。通过实施本实施方式中的平均化处理，从而能够抑制这种偏差，由此能够如图11所示这样,实现适当的行进方向推断。

另外，也可以采用如下方式，即，第一个跨步为与右脚以及左脚中的一方相对应的跨步，第二个跨步为与右脚以及左脚中不同于第一个跨步的脚相对应的跨步。

由此，能够实现对迈出右脚时的行进方向信息与迈出左脚时的行进方向信息的平均化处理。如上所述，由于本实施方式的平均化处理是用于降低由左右脚运动的差异所引起的偏差的处理，因此根据相同的运动状态所计算出的行进方向信息彼此之间的平均化并没有效果。因此，需要对右脚与左脚的平均化处理。另外，平均化处理不限定于对作为对象的跨步、与前一个跨步进行的处理，例如也可以是与三个之前的跨步之间的平均化处理。另外，也可以是使用作为对象的跨步与其之前三个跨步等的、对三个以上的行进方向信息的平均化处理。另外，在不需要在运动时实时地对行进方向进行推断的情况下（例如预先积存传感器信息，之后再对该传感器信息进行处理的情况等），与作为处理对象的跨步之间的平均化处理，并不限于该处理对象跨步之前的跨步。例如，对于给定定时处的跨步，也可以使用该跨步之后的定时处的跨步中的行进方向信息来实施平均化处理。

另外，如图1所示，状态检测装置也可以包括水平方向分量提取部100，该水平方向分量提取部100用于求取由加速度传感器10所检测出的检测加速度的水平方向分量。然后，行进方向计算部400基于该水平方向分量而求取行进方向信息。

由此，由于能够从由加速度传感器10所检测出的检测加速度中提取出水平方向分量，因此能够在不考虑加速度传感器10的轴与水平方向的条件下确定安装姿势。另外，如图18所示，能够基于水平方向分量而对行进方向信息进行计算。

另外，水平方向分量提取部100可以提取作为水平方向分量的、第一坐标轴分量以及与第一坐标轴分量不同的第二坐标轴分量。然后，行进方向计算部400实施对第一个跨步中的根据第一坐标轴分量而求得的行进方向信息、与第二个跨步中的根据第一坐标轴分量而求得的行进方向信息的平均化处理，从而求出平均化处理后的第一坐标轴分量。与此同时，实施对第一个跨步中的根据第二坐标轴分量而求得的行进方向信息、与第二个跨步中的根据第二坐标轴分量而求得的行进方向信息的平均化处理，从而求出平均化处理后的第二坐标轴分量。而且，基于平均化处理后的第一坐标轴分量与平均化处理后的第二坐标轴分量来计算行进方向。

由此，即使在使用两个分量以作为水平方向分量的情况下，也能够实施平均化处理。当将水平方向分量设定为N分量和E分量时，在第一个跨步中将获取两个值以作为行进方向信息（例如An_sum与Ae_sum），在第二个跨步中也同样（例如An_sum_old与Ae_sum_old）。这种情况下，只需按照各个轴来实施平均化处理即可，例如成为求取An_sum+An_sum_old、与Ae_sum+Ae_sum_old的处理。

另外，如图1所示，状态检测装置也可以包括滤波处理部200，该滤波处理部200对检测加速度的水平方向分量实施去除DC分量的滤波处理。然后，行进方向计算部400（狭义上为行进方向计算部400中所包含的累计处理部410）实施对滤波处理后的水平方向分量的累计处理，从而求出与第一个跨步相对应的行进方向信息、以及与第二个跨步相对应的行进方向信息。

由此，能够使用上述累计处理后的值以作为行进方向信息。关于通过实施累计处理而获得的优点如上文所述。

另外，如图1所示，状态检测装置也可以包括合成加速度计算部110，该合成加速度计算部110基于检测加速度的幂方和来计算合成加速度信息。然后，滤波处理部200对合成加速度信息实施去除DC分量的滤波处理。另外，跨步检测部300基于滤波处理后的合成加速度信息而对跨步进行检测。

由此，能够根据检测加速度而求出合成加速度信息，并对该合成加速度信息实施滤波处理以对跨步进行检测。本实施方式中，为了消除由于左脚和右脚的差异而产生的偏差，从而以走步和跑步的一步一步的形式对跨步进行检测。即，需要适当地实施跨步的检测，为此而实施合成加速度信息的计算和滤波处理。关于能够通过这些处理而适当地实施跨步检测的原因，如上文所述。

7.3第三实施方式

另外，如图1所示，状态检测装置也可以包括水平方向分量提取部100，该水平方向分量提取部100求取由加速度传感器10所检测出的检测加速度的水平方向分量；行进方向计算部400，该行进方向计算部400基于水平方向分量而对行进方向进行计算。然后，行进方向计算部400（狭义上为行进方向计算部400中所包含的DC分量提取滤波处理部450）对基于水平方向分量所求出的行进方向信息进行DC分量的提取处理，以对行进方向进行计算。

此处，虽然行进方向信息狭义上为，在由累计处理部410实施了累计处理之后，实施平均化处理部430的平均化处理而得到的信息，但并不限定于此。例如也可以如现有方法那样以水平方向分量的峰值为行进方向信息，也可以将实施了累计处理但未实施平均化处理的信息作为行进方向信息。另外，实施了本实施方式的DC分量提取处理后的信息也可以被包含在行进方向信息中。

由此，能够对行进方向信息实施DC分量的提取处理。如图13（A）所示，所推断出的行进方向因左右摇晃等（特别是在用手把持终端的情况下，因手的左右摇晃而变得尤为显著）的影响，其值将产生偏差。因此，通过实施对行进方向信息的DC分量的提取处理以抑制变动，从而抑制了偏差。

另外，如图1所示，状态检测装置也可以包括变化信息获取部500，该变化信息获取部500获取表示行进方向变化的变化信息。然后，行进方向计算部400基于该变化信息，对提取处理中所使用的参数进行调整。

由此，能够基于变化信息而对提取处理的参数进行调整。如上所述，由于通过DC分量的提取处理而抑制了变动，因此有可能连应当反映在结果中的行进方向的变动也被抑制。例如图13（A）所示，尽管运动本身在时刻35附近发生了转变，但由于施加了DC分量提取处理，从而导致在时刻35～60左右平滑地变化。因此，当欲改变行进方向时，需要实施使变动的抑制程度减小的参数调整，以接受该变化。相反地，当行进方向的变化较小时，则实施使变动的抑制程度增大的参数调整。

另外，行进方向计算部400也可以包括DC分量提取滤波处理部450，该DC分量提取滤波处理部450实施提取DC分量的滤波处理。然后，行进方向计算部400对作为在提取处理中所使用的参数的、于DC分量提取滤波处理部中所使用的滤波器的增益进行调整。

此处，如图14所示，DC分量提取滤波处理部450也可以通过对给定的定时处的输入值与前一个定时处的输出值之间的差分实施基于增益的处理，从而求得中间值，并通过将该中间值与所述给定的定时处的输入值之间的差分作为输出值，从而实施DC分量的提取处理。

由此，能够对作为提取处理的参数的、DC分量提取滤波器的滤波器增益进行调整。增益例如如图14所示。

另外，也可以采用如下方式，即，由变化信息所表示的行进方向的变化越大，行进方向计算部400越减小增益的值。

由此，能够基于变化信息而适当地对增益进行设定。特别地，若采用图14所示的滤波器，则由于与增益相乘的对象是输入值与前一个输出值之间的差分（即变动值），因此成为当增益为1时（在滤波器理想地动作的条件下），完全去除变动的滤波器。如果行进方向的变化较大，则由于要减小对变动的抑制程度，因此减小增益。

另外，变化信息获取部500也可以获取安装有加速度传感器10的设备的旋转角度的变化，以作为变化信息。

由此，能够基于旋转角度（或者姿势信息）来获取变化信息。虽然在原理上，应当如上所述那样，基于行进方向的变化程度来获取变化信息，但是对于处理定时处的行进方向的变化程度，如果不推断出该定时处的进行方向则无法求出。因此，例如基于之前的推断行进方向来计算行进方向的变化，从而会出现在定时产生偏差等的问题。因此本实施方式中，根据设备的姿势来获得变化信息。其原因在于，由于以设备相对于身体的相对姿势较为稳定的情况为前提，因此设备的姿势变化能够与行进方向的变化相对应。

另外，如图1所示，状态检测装置也可以包括跨步检测部300，该跨步检测部300用于对作为走步或跑步的跨步的、第一～第N（N为2以上的整数）个跨步进行检测。然后，变化信息获取部500也可以实施对与右脚以及左脚中的一方相对应的第i（1≤i≤N）个跨步中的变化信息、和与右脚以及左脚中不同于第i个跨步的脚相对应的第j（1≤j≤N、i≠j）个跨步中的变化信息的平均化处理，并输出平均化处理后的变化信息。

由此，能够消除由左右脚造成的姿势信息的偏差。如行进方向因左右脚的差异而产生偏差这样，姿势信息（例如Yaw角）也如图15所示这样，产生偏差。因此，能够通过实施平均化处理来抑制偏差，从而实现对参数（狭义上为滤波器增益）的适当的调整。

另外，行进方向计算部400也可以实施对与右脚以及左脚中的一方相对应的第m（1≤m≤N）个跨步中的行进方向信息、和与右脚以及左脚中不同于第m个跨步的脚相对应的第n（1≤n≤N、m≠n）个跨步中的行进方向信息的平均化处理，并对平均化处理后的信息实施DC分量的提取处理，以对行进方向进行计算。

由此，对于行进方向信息也能够实施平均化处理。关于优点如上文所述。

另外，水平方向分量提取部100也可以提取作为水平方向分量的、第一坐标轴分量以及与第一坐标分量不同的第二坐标轴分量。然后，行进方向计算部400对基于第一坐标轴分量而求得的第一行进方向信息实施DC分量的提取处理，且对基于第二坐标轴分量而求得的第二行进方向信息实施DC分量提取处理。而且，基于提取处理后的第一行进方向信息以及提取处理后的第二行进方向信息来对行进方向进行计算。

由此，在使用两个分量以作为水平方向分量的情况下，也能够实施DC分量的提取处理。具体而言，只需分别针对第一坐标轴分量和第二坐标轴分量实施DC分量提取处理即可。

另外，如图1所示，状态检测装置也可以包括滤波处理部200，该滤波处理部200对检测加速度的水平方向分量实施去除DC分量的滤波处理。然后，行进方向计算部400对基于滤波处理后的水平方向分量而求得的行进方向信息实施DC分量的所述提取处理，以对行进方向进行计算。

由此，能够基于滤波处理后的水平方向分量来计算行进方向信息。由于能够抑制偏移等的影响，因此能够期待行进方向信息的精确的计算。特别是在实施累计处理的情况下，由于能够抑制连偏移等的噪声也被累计的情况，因此较为有效。

7.4状态检测装置以外的实施方式

另外,以上的本实施方式也可以适用于包括上述的状态检测装置的电子设备中。

例如可以考虑如图19所示的电子设备，其包括加速度传感器10、输出部20、存储部30、通信部40、操作部50、以及状态检测装置60。另外，电子设备不限定于图19的结构，可以施以省略其中一部分结构要素或者追加其他结构要素等的各种改变。另外，虽然在图19中状态检测装置不包括加速度传感器10与输出部20（由从图1中除去这两个部件后的各部分构成），但并不限定于此。

存储部30为各部分的工作区域，其功能够通过RAM等存储器或HDD（HardDisk Drive，硬盘驱动器）等来实现。通信部40实施与外部设备等的通信，既可以通过无线的方式来实现，也可以通过有线的方式来实现。操作部50为供用户实施对电子设备的各种操作的部件，其能够通过各种按钮或GUI（Graphical User Interface，图形用户界面）来实现。

电子设备既可以为腕表型的设备，也可以为智能手机（Smart Phone）等设备。另外，不需要将图19所示的各部件形成为一体，例如，可以单独形成加速度传感器10。这样一来，能够将具有输出部20（狭义上为显示部）的部分设置于使用者容易辨认的部位处，而且能够在考虑到安装的便利性或获取信号的准确性等的条件下，来进行安装。

另外，以上的实施方式也能够适用于程序中。

例如可以为使计算机作为以下部件来发挥功能的程序，即：水平方向分量提取部100，该水平方向分量提取部100求取加由速度传感器10所检测出的检测加速度的水平方向分量；滤波处理部200，该滤波处理部200对检测加速度的水平方向分量实施除去DC分量的滤波处理；行进方向计算部400，该行进方向计算部400实施对滤波处理后的水平方向分量的累计处理，以对行进方向进行计算。

另外，也可以为使计算机作为以下部件而发挥功能的程序，即：行进方向计算部400，该行进方向计算部400基于由加速度传感器10所检测出的检测加速度，来计算走步或者跑步的行进方向；跨步检测部300，该跨步检测部300对走步或者跑步的跨步进行检测。然后，行进方向机算部400实施对与第一个跨步相对应的行进方向信息、和与不同于第一个跨步的第二跨步相对应的行进方向信息的平均化处理，从而对第一跨步中的行进方向进行计算。

另外，也可以为使计算机作为以下部件而发挥功能的程序，即：水平方向分量提取部100，该水平方向分量提取部100求取由加速度传感器10所检测出的检测加速度的水平方向分量；行进方向计算部400，该行进方向计算部400基于水平方向分量而对行进方向进行计算。然后，行进方向计算部400对基于水平方向分量而求得的行进方向信息实施DC分量的提取处理，以对行进方向进行计算。

而且，上述程序被记录在信息存储媒介中。此处，作为信息记录媒介可以假定有：DVD或CD等光盘、光电磁盘、硬盘（HDD）、非易失性存储器或RAM等的存储器等、能够通过系统而进行读取的各种记录媒介。

例如，如图20所示，在包括加速度光感器10、输出部20、存储部30、通信部40、操作部50、处理部70、以及信息存储媒介80的系统中，上述程序被存储在信息存储媒介80中。而且，存储在信息存储媒介80中的程序被处理部70（例如CPU等）读取，从而实施由该程序所指示的处理。作为图20的系统，例如可考虑智能手机。本实施方式所涉及的程序被存储于智能手机的信息存储媒介中，并通过该智能手机的CPU等来执行。

另外，如上所述对本实施方式进行了详细的说明，本领域技术人员可以容易地理解，可能存在多种在实质上不脱离本发明的发明点以及效果的改变。因此，这种改变例全部被包括于本发明的范围中。例如，在说明书或附图中，对于至少一次与更为广义或同义的不同用语同时被记载的用语，无论在说明书或附图的任何地方，均可以被替换为该不同的用语。另外，状态检测装置、电子设备的结构、动作也不限定于本实施方式的说明，可以施以各种改变。

符号说明

10加速度传感器

20输出部

30存储部

40通信部

50操作部

60状态检测装置

70处理部

80信息存储媒介

100水平方向分量提取部

110合成加速度计算部

200滤波处理部

300跨步检测部

400行进方向计算部

410累计处理部

430平均化处理部

450DC分量提取滤波处理部

470角度计算部

500变化信息获取部

Claims (12)

1.一种状态检测装置，其特征在于，包括：

水平方向分量提取部，其求取由加速度传感器所检测出的检测加速度的水平方向分量；

行进方向计算部，其基于所述水平方向分量而对行进方向进行计算，

所述行进方向计算部对基于所述水平方向分量而求得的行进方向信息实施直流分量的提取处理，以对行进方向进行计算。

2.如权利要求1所述的状态检测装置，其特征在于，

包括变化信息获取部，所述变化信息获取部获取与所述行进方向的变化相对应的变化信息，

所述行进方向计算部基于所述变化信息，而对在所述提取处理中所使用的参数进行调整。

3.如权利要求2所述的状态检测装置，其特征在于，

所述行进方向计算部包括直流分量提取滤波处理部，所述直流分量提取滤处理部实施提取所述直流分量的滤波处理，

所述行进方向计算部对作为所述提取处理中所使用的所述参数的、于所述直流分量提取滤波处理部中所使用的滤波的增益进行调整。

4.如权利要求3所述的状态检测装置，其特征在于，

所述直流分量提取滤波处理部通过对给定的定时处的输入值、与所述给定的定时的前一个定时处的输出值之间的差分实施基于所述增益的处理，从而求取中间值，且

通过将所述中间值与所述给定的定时处的所述输入值之间的差分作为所述给定的定时处的所述输出值，从而实施所述直流分量的所述提取处理。

5.如权利要求3或4所述的状态检测装置，其特征在于，

由所述变化信息所表示的所述行进方向的所述变化越大，所述行进方向计算部越减小所述增益的值。

6.如权利要求2至5中任一项所述的状态检测装置，其特征在于，

所述变化信息获取部获取安装有所述加速度传感器的设备的旋转角度的变化，以作为所述变化信息。

7.如权利要求2至6中任一项所述的状态检测装置，其特征在于，

包括跨步检测部，所述跨步检测部对作为走步或跑步的跨步的、第一～第N个跨步进行检测，

所述变化信息获取部实施对与右脚以及左脚中的一方相对应的第i个跨步中的所述变化信息、和与所述右脚以及所述左脚中不同于所述第i个跨步的脚相对应的第j个跨步中的所述变化信息的平均化处理，并输出所述平均化处理后的所述变化信息，

其中，N为2以上的整数，1≤i≤N，1≤j≤N，且i≠j。

8.如权利要求7所述的状态检测装置，其特征在于,

所述行进方向计算部实施对与所述右脚以及所述左脚中的一方相对应的第m个跨步中的所述行进方向信息、和与所述右脚以及所述左脚中不同于所述第m个跨步的脚相对应的第n个跨步中的所述行进方向信息的平均化处理，并对所述平均化处理后的信息实施所述直流分量的所述提取处理，以对所述行进方向进行计算，

其中，1≤m≤N，1≤n≤N，且m≠n。

9.如权利要求1至8中任一项所述的状态检测装置，其特征在于，

所述水平方向分量提取部提取作为所述水平方向分量的、第一坐标轴分量和与所述第一坐标轴分量不同的第二坐标轴分量，

所述行进方向计算部对基于所述第一坐标轴分量而求得的第一行进方向信息实施所述直流分量的所述提取处理，且对基于所述第二坐标轴分量而求得的第二行进方向信息实施所述直流分量的所述提取处理，并且

基于所述提取处理后的所述第一行进方向信息以及所述提取处理后的所述第二行进方向信息，来对所述行进方向进行计算。

10.如权利要求1至9中任一项所述的状态检测装置，其特征在于，

包括滤波处理部，所述滤波处理部对所述检测加速度的所述水平方向分量实施去除直流分量的滤波处理，

所述行进方向计算部对基于去除所述直流分量的所述滤波处理后的所述水平分量而求得的所述行进方向信息，实施所述直流分量的所述提取处理，以对所述行进方向进行计算。

11.一种电子设备，其特征在于，

包括权利要求1至10中任一项所述的状态检测装置。

12.一种状态检测方法，其特征在于，

求取由加速度传感器所检测出的检测加速度的水平方向分量，

对基于所述水平方向分量而求得的行进方向信息实施直流分量的提取处理，

基于所述直流分量而对状态检测装置的行进方向进行计算。

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