CN104667508A - 方位角校准方法和运动分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种方位角校准方法和运动分析装置。所述运动分析装置具有：第一计算部，其利用来自被安装于通过拥有多自由度的节点而被连结的两个刚体中的一方上的第一惯性传感器的输出，而对绝对坐标系ΣXYZ中的节点处的第一矢量进行计算；第二计算部，其利用来自被安装于另一方的刚体上的第二惯性传感器的输出，而对绝对坐标系ΣXYZ中的节点处的第二矢量进行计算；第三计算部，其对第一矢量和第二矢量的方向之差进行计算。

Description

方位角校准方法和运动分析装置

技术领域

本发明涉及一种方位角校准方法和运动分析装置。

背景技术

运动分析装置被用于挥摆动作这类的运动的分析中。当在挥摆时运动器具被挥动。在挥动时用手来握持运动器具的握柄。当运动器具被挥摆时，运动器具的姿态将根据时间轴而发生变化。在运动器具上安装有惯性传感器。根据惯性传感器的输出而在视觉上再现挥摆动作。作为这种的运动分析装置的一个具体示例，例如专利文献1所公开的那样，列举出高尔夫球挥杆分析装置。在专利文献1中公开了，在作为刚体的高尔夫球杆的杆身和球杆头等这两个位置处安装有惯性传感器。

例如，在实施高尔夫球挥杆的分析的情况下，有时不仅需要高尔夫球杆的运动分析，也需要操作高尔夫球杆的手腕的运动分析。在该种情况下，将在高尔夫球杆和手腕上分别安装惯性传感器。

如上文所述，在使用两个惯性传感器的情况下，由于各自的惯性传感器被大致地安装在高尔夫球杆和手腕上，因此两个惯性传感器之间检测轴的方向不一致。当在该状态下实施挥杆分析时，存在如下的问题，即，由于通过两个惯性传感器而被测量出的数据的方位不一致，因此由两个惯性传感器所取得的两个轨迹等与实际的变动不同地被再现，从而挥杆分析的精度将会下降。

特别是，存在如下课题，即，由于高尔夫球杆和手腕分别作为不同的刚体而发生姿态变化，因此使高尔夫球杆和手腕的方位难以一致。

专利文献1：日本特开2008-73210号公报

发明内容

本发明的几个方式提供一种如下的方位角校准方法和运动分析装置，其能够使根据分别被安装于通过拥有多自由度的节点而被连结的两个刚体上的两个惯性传感器而求出的矢量的方向一致。

(1)本发明的一个方式涉及一种如下的方位角校准方法，具备：第一矢量计算工序，利用被安装于通过拥有多自由度的节点而连结的两个刚体中的一方上的第一惯性传感器的输出，而对绝对坐标系中的所述节点处的第一矢量进行计算；第二矢量计算工序，利用被安装于所述两个刚体中的另一方上的第二惯性传感器的输出，而对所述绝对坐标系中的所述节点处的第二矢量进行计算；对所述第一矢量和所述第二矢量的方向之差进行计算的计算工序。

当以高尔夫球挥杆作为示例时，能够将手腕和高尔夫球杆视为，被手握持的高尔夫球杆的握柄上具有拥有多自由度的节点、且通过该节点而被连结的两个刚体。如果利用来自被安装于两个刚体中的一方上的第一惯性传感器的输出而被计算出的绝对坐标系中的节点处的第一矢量和、利用来自被安装于两个刚体中的另一方上的第二惯性传感器的输出而被计算出的相同坐标系中的节点处的第二矢量是相同的物理量，则其处于相同的方向是正确的。如果在第一、第二矢量的方向之间存在差分，则该差分将成为两个矢量的方位角之间的校准量。基于该校准量而能够进行多个传感器间的方位角校准。

(2)本发明的一个方式能够包括如下的工序，即，根据所述第一矢量和所述第二矢量的方向之差，对所述第一矢量及所述第二矢量中的至少一方的方向进行补正。

通过基于所取得的校准量而对第一矢量及第二矢量中的至少一方的方向进行补正，从而使节点处的第一、第二矢量的方向一致。

(3)在本发明的一个方式中，所述第一惯性传感器及所述第二惯性传感器中的每一个惯性传感器，包括三轴加速度传感器及三轴角速度传感器，并且能够将所述第一矢量及第二矢量中的每一个矢量设为所述节点的速度矢量。

节点的速度矢量能够利用来自第一、第二惯性传感器的加速度及角速度而进行计算。速度矢量与加速度矢量相比变动或干扰较少，并且与通过对速度矢量进行积分而被计算出的位置矢量相比积分的累积误差较少，从这一点来看，所述速度矢量适合校准量的计算。

(4)在本发明的一个方式中，所述第一矢量计算工序能够包括：第一加速度检测工序，利用根据所述第一惯性传感器的输出而取得的角速度及加速度、和从所述第一惯性传感器至所述节点为止的长度信息，而对所述第一惯性传感器的传感器坐标系中的所述节点的加速度进行计算；第一速度计算工序，对通过所述第一加速度检测工序而取得的所述节点的加速度进行积分，来计算所述第一惯性传感器的传感器坐标系中的所述节点的速度；第一姿态检测工序，利用根据所述第一惯性传感器的输出而取得的所述角速度，而对所述第一刚体的姿态进行检测；第一坐标转换工序，利用通过所述第一姿态检测工序而取得的所述第一刚体的姿态，而将所述第一惯性传感器的传感器坐标系中的所述节点的速度转换为所述绝对坐标系中的所述节点的速度，所述第二矢量计算工序能够包括：第二加速度检测工序，利用根据所述第二惯性传感器的输出而取得的角速度及加速度、和从所述第二惯性传感器至所述节点为止的长度信息，而对所述第二惯性传感器的传感器坐标系中的所述节点的加速度进行计算；第二速度计算工序，对通过所述第二加速度检测工序而取得的所述节点的加速度进行积分，来计算对所述第二惯性传感器的传感器坐标系中的所述节点的速度；第二姿态检测工序，利用根据所述第二惯性传感器的输出而取得的所述角速度，而对所述第二刚体的姿态进行检测；第二坐标转换工序，利用通过所述第二姿态检测工序而取得的所述第二刚体的姿态，而将所述第二惯性传感器的传感器坐标系中的所述节点的速度转换为所述绝对坐标系中的所述节点的速度。

如此，第一惯性传感器的传感器坐标系中的节点的速度能够通过如下的方式求出，即，根据通过来自第一惯性传感器的角速度而求出的刚体的姿态，而在绝对坐标系中进行坐标转换。此外，第二惯性传感器得传感器坐标系中的节点的速度能够通过如下的方式求出，即，根据通过来自第二惯性传感器的角速度而求出的刚体的姿态，而在绝对坐标系中进行坐标转换。

(5)本发明的其他的方式涉及一种运动分析装置，包括：第一计算单元，其利用来自被安装于通过拥有多自由度的节点而被连结的两个刚体中的一方上的第一惯性传感器的输出，而对绝对坐标系中的所述节点处的第一矢量进行计算；第二计算单元，其利用来自被安装于所述两个刚体中的另一方上的第二惯性传感器的输出，而对所述绝对坐标系中的所述节点处的第二矢量进行计算；第三计算单元，其对所述第一矢量和所述第二矢量的方向之差进行计算，所述运动分析装置根据通过所述第三计算单元而被计算出的所述差，来实施所述第一惯性传感器及所述第二惯性传感器的方位角的补正。

由于在本发明的其他的方式中，通过实施本发明的一个方式所涉及的运动分析方法，从而使第一、第二刚体之间的节点的矢量的方向一致，因此能够准确地对第一刚体及第二刚体中的至少一方的姿势进行运动分析。另外，姿态检测单元能够配置在第一计算单元及第二计算单元中的至少一方的内部。

(6)在本发明的其他方式中，所述第一传感器能够被设于运动器具上，所述第二惯性传感器能够被佩带于操作所述运动器具的手腕上。

能够将运动器具和手腕视为，用手握持的运动器具的握柄部上的通过节点而被连结的两个刚体，能够利用被设于运动器具和手腕上的第一、第二惯性传感器的输出来实施运动器具和手腕的挥摆分析等。

(7)在本发明的其他的方式中，能够使所述绝对坐标系的一个轴与静止时的所述运动器具的击球目标方向一致。

当将绝对坐标系的一个轴设为静止时的运动器具的击球目标方向，并将另外的一个轴设为重力方向时，能够将作为绝对坐标系的正交三轴坐标系确定为易于进行挥摆分析的坐标系。

(8)本发明的另外的其他的方式涉及一种使计算机执行如下步骤的方位角校准程序，所述步骤为，利用来自被安装于通过拥有多自由度的节点而被连结的两个刚体中的一方上的第一惯性传感器的输出，而对绝对坐标系中的所述节点处的第一矢量进行计算的步骤；利用被安装于所述两个刚体中的另一方上的第二惯性传感器的输出，而对所述绝对坐标系中的所述节点处的第二矢量进行计算的步骤；对所述第一矢量和所述第二矢量的方向之差进行计算的步骤；根据所述差来实施所述第一惯性传感器及所述第二惯性传感器的方位角的补正的步骤。

该方位角校准程序能够使计算机执行本发明的其他的方式所涉及的运动分析装置的动作。该程序也可以从最初就被存储于运动分析装置中，也可以通过被收纳于存储介质中并安装在运动分析装置上，也可以通过网络而从服务器下载到运动分析装置的通信终端。

附图说明

图1为概要地表示本发明的一个实施方式所涉及的高尔夫挥杆分析装置的结构的概念图。

图2为概要地表示运动分析模型的概念图。

图3为方位角校准方法的概要框图。

图4为用于对绝对坐标系中的节点处的第一、第二矢量的方向的偏差进行说明的图。

图5为方位角校准方法的具体的框图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。另外，以下所说明的本实施方式并不对权利要求书中所记载的本发明的内容进行不适当的限定，在本实施方式中所说明的所有结构未必都是作为本发明的解决手段所必需的。

(1)高尔夫球挥杆分析装置的结构

图1概要地表示本发明的一个实施方式所涉及的高尔夫球挥杆分析装置(运动分析装置)11的结构。在高尔夫球挥杆分析装置11上连接有第一惯性传感器1及第二惯性传感器2。在第一惯性传感器1及第二惯性传感器2中的各自上例如组装有加速度传感器和陀螺传感器(角速度传感器)。加速度传感器能够对在相互正交的三个轴x、y、z中的每个方向上的加速度进行检测。陀螺传感器能够对绕相互正交的三个轴x、y、z中的各个轴的角速度进行检测。第一惯性传感器1及第二惯性传感器2分别输出检测信号。通过各检测信号而针对每一个轴来确定加速度及角速度。

第一惯性传感器1被安装于高尔夫球杆(运动器具)13上。高尔夫球杆13具备杆身13a及握柄13b。握柄13b由手握持。握柄13b以与杆身13a所延伸的长轴的方向同轴的方式被形成。在杆身13a的顶端上结合有球杆头13c。优选为，第一惯性传感器1被安装于高尔夫球杆13的杆身13a或者握柄13b上。第一惯性传感器1只需以无法相对于高尔夫球杆13进行相对移动的方式而被固定于高尔夫球杆13上即可。第二惯性传感器2被佩戴于惯用右手的被测者的右臂上的肘臂与手腕之间的前臂3上。第二惯性传感器2只需以无法相对于前臂3进行相对移动的方式而被固定于前臂3上即可。

在此，当在第一惯性传感器1的安装时将第一惯性传感器1的局部坐标系设为x1、y1、z1时，例如y1轴以与杆身13a所延伸的长轴平行的方式而被设定。作为第一惯性传感器1的检测轴的其他的一个轴的x1轴，例如以平行于与球杆头13c的击球面交叉的目标方向A的方式而被设定。作为第一惯性传感器1的检测轴的其他的一个轴的z1轴，例如以与x1轴及y1轴正交的方式而被设定。

另一方面，当在第二惯性传感器2的安装时将第二惯性传感器2的局部坐标系设为x2、y2、z2时，例如y2轴以与前臂3延伸方向的轴平行的方式而被设定。作为第二惯性传感器2的检测轴的其他的一个轴的x2轴，例如以当y1轴及y2轴为平行时与x1轴平行的方式而被设定。作为第二惯性传感器2的检测轴的其他的一个轴的z2轴，例如以与x2轴及y2轴正交的方式而被设定。

高尔夫球挥杆分析装置11具备运算处理电路14。在运算处理电路14上连接有第一惯性传感器1及第二惯性传感器2。在进行连接时，在运算处理电路14上连接有预定的接口电路15。该接口电路15可以以有线的方式与第一惯性传感器1及第二惯性传感器2连接，也可以以无线的方式与第一惯性传感器1及第二惯性传感器2连接。从第一惯性传感器1及第二惯性传感器2向运算处理电路16供给检测信号。

在运算处理电路14上连接有存储装置16。在存储装置16中，例如能够存储有高尔夫球挥杆分析软件程序(运动分析程序)17以及相关的数据。运算处理电路14执行高尔夫球挥杆分析软件程序17以实现高尔夫球挥杆分析方法。在存储装置16中，能够包括DRAM(Dynamic Random Access Memory：动态随机存取存储器)、大容量存储装置单元、非易失性存储器等。例如，在实施高尔夫球挥杆分析方法时，高尔夫球挥杆分析软件程序17被临时保存在DRAM中。在硬盘驱动装置(HDD)之类的大容量存储装置单元中，保存有高尔夫球挥杆分析软件程序17及数据。在非易失性存储器中存储有BIOS(基部输入输出系统)之类的较小容量的程序和数据。

在运算处理电路14上连接有图像处理电路18。运算处理电路14向图像处理电路18输送预定的图像数据。在图像处理电路18上连接有显示装置19。在进行连接时，在图像处理电路18上连接有预定的接口电路(未图示)。图像处理电路18根据所输入的图像数据而向显示装置19输送图像信号。在显示装置19的画面中，显示有根据图像信号而被确定的图像。显示装置19利用了液晶显示器、其他的平板显示器。在此，运算处理电路14、存储装置16以及图像处理电路18例如作为计算机装置而被提供。

在运算处理电路14上连接有输入装置21。输入装置21至少具备字母键以及数字键。文字信息或数值信息从输入装置21被输入至运算处理电路14。输入装置21例如只需由键盘构成即可。计算机装置以及键盘的组合例如也可以被置换为智能手机、移动电话终端、平板电脑(个人计算机)等。

(2)运动分析模型

运算处理电路14根据图2所示的运动分析模型来实施运算处理。关于运动分析模型在以下进行说明。如图2所示，对绝对基准坐标系(整体坐标系)ΣXYZ进行定义，依据绝对基准坐标系ΣXYZ而构建了运动分析模型26。运动分析模型26作为如下的连杆机构而被模型化，所述连杆机构为，将高尔夫球杆13设为第一刚体27、将前臂3设为第二刚体25，并且第一、第二刚体27、25利用节点(支点)28而以多自由度的方式被连结。第一刚体27以绕节点(支点)28的方式作为振子而进行动作。节点(支点)28的位置能够进行移动。

第一惯性传感器1及第二惯性传感器2中的各自，输出加速度信号以及角速度信号。在第一惯性传感器1的加速度信号中确定包含重力加速度g的加速度αs1(ax1、ay1、az1)，在角速度信号中确定角速度ωs1(ωx1、ωy1、ωz1)。在第二惯性传感器2的加速度信号中，确定包含重力加速度g的加速度αs2(ax2、ay2、az2)，在角速度信号中确定角速度ωs2(ωx2、ωy2、ωz2)确定。

运算处理电路14在第一惯性传感器1上固定以坐标(x1、y1、z1)而被确定的局部坐标系Σs1。局部坐标系Σs1的原点被设定在第一惯性传感器1的各检测轴的原点上。根据该局部坐标系Σs1，通过(0，lsjy，0)来确定节点(支点)28的位置lsj。同样地，通过(0，lshy，0)来确定球杆头13c的位置lsh。

运算处理电路14同样在第二惯性传感器2上固定以坐标(x2、y2、z2)而被确定的局部坐标系Σs2。局部坐标系Σs2的原点被设定在第二惯性传感器2的各检测轴的原点上。根据该局部坐标系Σs2，通过(0，Lsjy，0)来确定节点(支点)28的位置Lsj。

(3)方位角校准装置

参照图3，对被设置于图1所示的运算处理电路14上的方位角校准装置100进行说明。方位角校准装置100具有第一至第三计算部110～130。第一计算部110利用来自被安装于由拥有多自由度的支点28而被连结的两个刚体中的一方的高尔夫球杆13上的第一惯性传感器1的输出，对绝对坐标系ΣXYZ中的节点28处的第一矢量Vec1进行计算。第二计算部120利用来自被佩戴于作为两个刚体中的另一方的前臂3上的第二惯性传感器2的输出，对作为与第一Vec1相同的物理量的第二矢量Vec2、且在绝对坐标系ΣXYZ中的节点28处的第二矢量Vec2进行计算。在此，第一、第二矢量Vec1、Vec2的双方为速度矢量、加速度矢量或者位置矢量中的任意一个。第三计算部130对在图4中模式化地表示的第一矢量Vec1和第二矢量Vec2的方向之差θc进行计算。

在此，能够将前臂3和高尔夫球杆13视为，在由手握持的高尔夫球杆13的握柄13b上具有拥有多自由度的节点28，并且由该节点28而被连结的两个刚体。如果利用来自被安装于两个刚体中的一方上的第一惯性传感器1的输出并通过第一计算部110而被计算出的绝对坐标系ΣXYZ中的节点28处的第一矢量Vec1、和利用来自被安装于两个刚体3、13中的另一方上的第二惯性传感器2的输出并通过第二计算部120而被计算出的相同坐标系中的节点28处的第二矢量Vec2为相同的物理量(速度矢量、加速度矢量或者位置矢量中的任意一个)，则原本处于同一方向是正确的。如果在第一、第二矢量Vec1、Vec2的方向之间存在差分θc，则该差分θc将成为两个矢量的方位角之间的校准量。第三计算部130能够对该校准量θc进行计算。第三计算部130能够将校准量θc输出到方位角校准装置100的外部。能够根据该校准量θc，针对第一、第二惯性传感器1、2中的一方，对绕检测轴的初期位置进行设定，并实施方位角校准。

例如，在第一、第二矢量Vec1、Vec2被用于前臂3和高尔夫球杆13的运动分析的情况下，第三计算部130根据校准量θc，而能够对第一、第二矢量Vec1、Vec2中的一方，例如第二矢量Vec2的方向进行补正。第三计算部130能够从在通过第二计算部120而对第二矢量Vec2进行计算时被设定的初期条件θO(绕各轴的初期位置)变更为θc。由此，通过对第二矢量Vec2的方向进行补正，从而以使节点28处的第一、第二矢量Vec1、Vec2的方向一致的方式实施方位角校准。

在此，能够将第一矢量Vec1及第二矢量Vec2中的各自，设为节点28的速度矢量。节点28的速度矢量，如后文所述能够利用来自第一、第二惯性传感器1、2的加速度及角速度而进行计算。这是因为，速度矢量与加速度矢量相比变动或干扰较少，并且与通过对速度矢量进行积分而被计算出的位置矢量相比积分的累积误差较少，从这一点来看，所述速度矢量适合校准量的计算。

如图5所示，第一计算部110包括第一加速度检测部111、第一速度检测部112、第一姿态检测部113和第一坐标转换部114。如图5所示，第二计算部120包括第二加速度检测部121、第二速度检测部122、第二姿态检测部123和第二坐标转换部124。

第一加速度检测部111利用来自第一惯性传感器1的角速度ωs1及加速度αs1和从第一惯性传感器1至节点28为止的长度信息(l_sjy)，而对第一惯性传感器1的传感器坐标系Σs1中的节点28的加速度αsj1进行计算。同样地，第二加速度检测部121利用来自第二惯性传感器2的角速度ωs2及加速度αs2和从第二惯性传感器2至节点28的长度信息(L_sjy)，而对第二惯性传感器2的传感器坐标系Σs2中的节点28的加速度αsj2进行计算。由第一加速度检测部111计算出的加速度αsj1通过数学式1来求出。由第二加速度检测部121求出的加速度αsj2通过数学式2来求出。

[数学式1]

$a_{\mathrm{sj}1}=a_{s1}+{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_{s1}\×l_{\mathrm{sj}1}+{\mathrm{\ω}}_{s1}\×({\mathrm{\ω}}_{s1}\×l_{\mathrm{sj}1})+g$

[数学式2]

$a_{\mathrm{sj}2}=a_{s2}+{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_{s2}\×l_{\mathrm{sj}2}+{\mathrm{\ω}}_{s2}\×({\mathrm{\ω}}_{s2}\×l_{\mathrm{sj}2})+g$

第一速度检测部112对由第一加速度检测部111计算出的加速度αsj1和、例如基于静止状态的初始条件Vsj1(0)＝0的节点28的移动速度Vsj1(t)进行计算。同样地，第二速度检测部122对由第二加速度检测部121计算出的加速度αsj2和、例如基于静止状态的初始条件Vsj2(0)＝0的节点28的移动速度Vsj2(t)进行计算。在此，根据数学式3以及数学式4，以特定的采样间隔dt对加速度αsj1以及αsj2实施积分处理。

[数学式3]

V_sj1(0)＝0

$V_{\mathrm{sj}1}\left(t\right)=\underset{n=1}{\overset{t}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{sj}1}\left(n\right)\·\mathrm{dt},(t=1,...,N)$

[数学式4]

V_sj2(0)＝0

$V_{\mathrm{sj}2}\left(t\right)=\underset{n=1}{\overset{t}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{sj}2}\left(n\right)\·\mathrm{dt},(t=1,...,N)$

在此，第一姿态检测部113以及第二姿态检测部123中的各自，根据绕三个轴的角速度而在每个采样点对惯性传感器1或者惯性传感器2的姿态进行计算。在进行计算时，例如利用数学式5并根据角速度来确定旋转行列Rs。

[数学式5]

$\mathrm{Rs}=\left(\begin{array}{ccc}{w}^2+x^2-y^2-z^2& 2(\mathrm{xy}-\mathrm{wz})& 2(\mathrm{xz}+\mathrm{wy})\\ 2(\mathrm{xy}+\mathrm{wz})& w^2-x^2+y^2-z^2& 2(\mathrm{yz}-\mathrm{wx})\\ 2(\mathrm{xz}-\mathrm{wy})& 2(\mathrm{yz}+\mathrm{wx})& w^2-x^2-y^2+z^2\end{array}\right)$ 在此，在旋转行列Rs的确定时，四元数Q被确定。

[数学式6]

Q＝(w，x，y，z)

$w=\cos \frac{\mathrm{\θ}}{2}$

$x=\frac{{\mathrm{\ω}}_x}{\left|\stackrel{\→}{\mathrm{\ω}}\right|}\·\sin \frac{\mathrm{\θ}}{2}$

$y=\frac{{\mathrm{\ω}}_y}{\left|\stackrel{\→}{\mathrm{\ω}}\right|}\·\sin \frac{\mathrm{\θ}}{2}$

$z=\frac{{\mathrm{\ω}}_z}{\left|\stackrel{\→}{\mathrm{\ω}}\right|}\·\sin \frac{\mathrm{\θ}}{2}$

在此，角速度的大小通过下式来被计算，

[数学式7]

$\left|\stackrel{\→}{\mathrm{\ω}}\right|=\sqrt{{{\mathrm{\ω}}_x}^2+{{\mathrm{\ω}}_y}^2+{{\mathrm{\ω}}_z}^2}$

但是，计算出的角速度[rad/s]通过下式来被表示，

[数学式8]

$\stackrel{\→}{\mathrm{\ω}}=({\mathrm{\ω}}_x,{\mathrm{\ω}}_y,{\mathrm{\ω}}_z)$

每单位时间△t内的角度θ[rad]通过下式来被计算。

[数学式9]

$\mathrm{\θ}=\left|\stackrel{\→}{\mathrm{\ω}}\right|$

通过向上述ωx，ωy，ωz输入来自第一姿态检测部113的角速度的信息，或者来自第二姿态检测部123的角速度的信息，从而求出第一惯性传感器1及第二惯性传感器2中的各自的旋转行列Rs。

第一坐标转换部114使用旋转行列Rs而将第一惯性传感器1的传感器坐标系Σs1中的节点的速度Vsj1(t)转换为绝对坐标系ΣXYZ中的节点28的速度。第二坐标转换部124使用旋转行列Rs而将第二惯性传感器2的传感器坐标系Σs2中的节点的速度Vsj2(t)转换为绝对坐标系ΣXYZ中的节点28的速度。

通过上述的运算处理，从而将第一惯性传感器1的传感器坐标系中的节点的速度矢量转换为绝对坐标系中的节点的速度矢量，并且将第二惯性传感器2的传感器坐标系中的节点的速度矢量转换为绝对坐标系中的节点的速度矢量。

两个矢量的差分θc成为两个矢量的方位角之间的校准量。第三计算部130对该校准量θc进行计算。第三计算部130能够将校准量θc输出到方位角校准装置100的外部。根据该校准量θc，能够对第一、第二惯性传感器1、2中的一方实施方位角校准，从而使第一惯性传感器1和第二惯性传感器2的方位角一致。

(4)高尔夫球挥杆分析装置的动作

对高尔夫球挥杆分析装置11的动作进行简单说明。首先，对高尔夫球手的高尔夫球挥杆进行计测。在进行计测之前所需的信息从输入装置21被输入到运算处理电路14。在此，根据运动分析模型26，而促进基于局部坐标系Σs1、Σs2而被确定的节点(支点)28的位置lsj、Lsj、和第一、第二惯性传感器1、2的初始姿态的输入。

在执行高尔夫球挥杆之前，开始进行第一、第二惯性传感器1、2的计测。在动作开始时，第一、第二惯性传感器1、2被设定在预定的位置以及被设定为预定的姿态。该位置以及姿态相当于作为初始姿态而被确定的位置以及姿态。第一、第二惯性传感器1、2以特定的采样间隔持续地对加速度以及角速度进行计测。采样间隔规定了计测的分辨率。第一、第二惯性传感器1、2的检测信号以实时地被输入到运算处理电路14。运算处理电路14接收对第一、第二惯性传感器1、2的输出进行确定的信号。

在该最初的阶段，利用方位角校准装置100来实施方位角校准。之后，对运动分析数据进行收集。高尔夫球挥杆始于瞄球，经由后摆杆、上杆至一半、从顶点下挥杆、击球直至送球、收杆。当高尔夫球杆13被挥动时，高尔夫球杆13或被测者的姿态随着时间轴而发生变化。第一惯性传感器1根据高尔夫球杆13或被测者的姿态来输出检测信号。根据挥杆动作时的检测信号并随着时间轴而对高尔夫球杆13或前臂3的姿态、位置、速度、加速度等进行计算。由此，能够收集前臂3或高尔夫球杆13的挥杆分析数据。如将挥杆图像数据显示于显示装置19上，则能够实施挥杆分析。

虽然对本实施方式进行了详细的说明，但是，还能够施以实质上未脱离本发明的创新点以及效果的多种变形，这对于本领域技术人员而言是能够容易理解的。因此，这种改变例全部包含在本发明的范围内。例如，在说明书或者附图中，至少一次与更加广义或者同义的不同用语一起记载的用语，在说明书或者附图的任何地方，均能够被替换为不同的用语。此外，第一、第二惯性传感器1、2和运算处理电路14、运动分析模型26、方位角校准装置100等的结构以及动作并不限定于本实施方式中所说明的结构以及动作，而是能够进行各种改变。此外，本发明所应用的运动分析并不限定于高尔夫球，也可以通过网球、乒乓球等特殊的击球器具来适当地实施。

符号说明

1…第一惯性传感器；2…第二惯性传感器；3、25…第二刚体(前臂)；11…运动分析装置(高尔夫球挥杆分析装置)；13、27…第一刚体(运动器具、高尔夫球杆)；13a…杆身部(杆身)；13b…握柄；13c…球杆头；14…计算机(运算处理电路)；17…运动分析程序(高尔夫球挥杆分析软件程序)；100…方位角校准装置；110…第一计算部；111…第一加速度检测部；112…第一速度检测部；113…第一姿态检测部；114…第一坐标转换部；120…第二计算部；121…第二加速度检测部；122…第二速度检测部；123…第二姿态检测部；124…第二坐标转换部；130…第三计算部；θc…方位角校准量；Vec1…第一矢量；Vec2…第二矢量。

Claims (7)

1.一种方位角校准方法，其特征在于，包括：

第一矢量计算工序，利用被安装于通过节点而被连结的两个刚体中的一方上的第一惯性传感器的输出，对绝对坐标系中的所述节点处的第一矢量进行计算；

第二矢量计算工序，利用被安装于所述两个刚体中的另一方上的第二惯性传感器的输出，对所述绝对坐标系中的所述节点处的第二矢量进行计算；

对所述第一矢量和所述第二矢量的方向之差进行计算的计算工序；

根据所述第一矢量和所述第二矢量的方向之差而对所述第一矢量及所述第二矢量的至少一方的方向进行补正的工序。

2.如权利要求1所述的方位角校准方法，其特征在于，

所述第一矢量及所述第二矢量为速度矢量。

3.如权利要求1所述的方位角校准方法，其特征在于，

所述第一惯性传感器及所述第二惯性传感器对角速度及加速度进行检测。

4.如权利要求3所述的方位角校准方法，其特征在于，

所述第一矢量计算工序包括：

第一加速度检测工序，利用根据所述第一惯性传感器的输出而取得的角速度及加速度、和从所述第一惯性传感器至所述节点为止的长度信息，对所述第一惯性传感器的传感器坐标系中的所述节点的加速度进行计算；

第一速度计算工序，对通过所述第一加速度检测工序而取得的所述节点的加速度进行积分，来计算所述第一惯性传感器的传感器坐标系中的所述节点的速度；

第一姿态检测工序，利用从所述第一惯性传感器的输出而取得的所述角速度，对所述第一刚体的姿态进行检测；

第一坐标转换工序，利用通过所述第一姿态检测工序而取得的所述第一刚体的姿态，而将所述第一惯性传感器的传感器坐标系中的所述节点的速度转换为所述绝对坐标系中的所述节点的速度，并设为第一矢量，

所述第二矢量计算工序包括：

第二加速度检测工序，利用根据所述第二惯性传感器的输出而取得的角速度及加速度、和从所述第二惯性传感器至所述节点为止的长度信息，对所述第二惯性传感器的传感器坐标系中的所述节点的加速度进行计算；

第二速度计算工序，对通过所述第二加速度检测工序而取得的所述节点的加速度进行积分，来计算所述第二惯性传感器的传感器坐标系中的所述节点的速度；

第二姿态检测工序，利用根据所述第二惯性传感器的输出而取得的所述角速度，对所述第二刚体的姿态进行检测；

第二坐标转换工序，利用通过所述第二姿态检测工序而取得的所述第二刚体的姿态，而将所述第二惯性传感器的传感器坐标系中的所述节点的速度转换为所述绝对坐标系中的所述节点的速度，并设为第二矢量。

5.一种运动分析装置，其特征在于，包括：

第一计算单元，其利用来自被安装于通过节点而被连结的两个刚体中的一方上的第一惯性传感器的输出，而对绝对坐标系中的所述节点处的第一矢量进行计算；

第二计算单元，其利用来自被安装于所述两个刚体中的另一方上的第二惯性传感器的输出，而对所述绝对坐标系中的所述节点处的第二矢量进行计算；

第三计算单元，其对所述第一矢量和所述第二矢量的方向之差进行计算，

所述运动分析装置根据通过所述第三计算单元而被计算出的所述差，而对所述第一矢量及所述第二矢量中的至少一方的方向进行补正。

6.如权利要求5所述的运动分析装置，其特征在于，

所述第一惯性传感器被安装于运动器具上，所述第二惯性传感器被佩戴于对所述运动器具进行操作的被测者上。

7.如权利要求6所述的运动分析装置，其特征在于，

构成所述绝对坐标系的正交三轴坐标系之中，第一轴为击球目标方向，第二轴为重力方向。