FI121289B - Menetelmä ja laite liikkujan etenemisen mittaamiseksi - Google Patents

Menetelmä ja laite liikkujan etenemisen mittaamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI121289B
FI121289B FI20075805A FI20075805A FI121289B FI 121289 B FI121289 B FI 121289B FI 20075805 A FI20075805 A FI 20075805A FI 20075805 A FI20075805 A FI 20075805A FI 121289 B FI121289 B FI 121289B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
acceleration
cycle
accelerations
characteristic
moving person
Prior art date
Application number
FI20075805A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20075805A (fi
FI20075805A0 (fi
Inventor
Juha Lahtinen
Ulf Meriheinae
Original Assignee
Vti Technologies Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FI20075254A external-priority patent/FI20075254A0/fi
Publication of FI20075805A0 publication Critical patent/FI20075805A0/fi
Priority to FI20075805A priority Critical patent/FI121289B/fi
Application filed by Vti Technologies Oy filed Critical Vti Technologies Oy
Priority to CA2615211A priority patent/CA2615211C/en
Priority to US12/000,997 priority patent/US9518828B2/en
Priority to EP08736829.6A priority patent/EP2137493B1/en
Priority to JP2010502537A priority patent/JP2010525304A/ja
Priority to PCT/FI2008/050180 priority patent/WO2008125730A1/en
Publication of FI20075805A publication Critical patent/FI20075805A/fi
Publication of FI121289B publication Critical patent/FI121289B/fi
Application granted granted Critical
Priority to JP2014010633A priority patent/JP5801426B2/ja

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/165—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation combined with non-inertial navigation instruments
    • G01C21/1654—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation combined with non-inertial navigation instruments with electromagnetic compass
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B69/00—Training appliances or apparatus for special sports
    • A63B69/0028—Training appliances or apparatus for special sports for running, jogging or speed-walking
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/183—Compensation of inertial measurements, e.g. for temperature effects
    • G01C21/185—Compensation of inertial measurements, e.g. for temperature effects for gravity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C22/00—Measuring distance traversed on the ground by vehicles, persons, animals or other moving solid bodies, e.g. using odometers, using pedometers
    • G01C22/006—Pedometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C22/00—Measuring distance traversed on the ground by vehicles, persons, animals or other moving solid bodies, e.g. using odometers, using pedometers
    • G01C22/02—Measuring distance traversed on the ground by vehicles, persons, animals or other moving solid bodies, e.g. using odometers, using pedometers by conversion into electric waveforms and subsequent integration, e.g. using tachometer generator
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/17—Counting, e.g. counting periodical movements, revolutions or cycles, or including further data processing to determine distances or speed
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/40—Acceleration
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80—Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/803—Motion sensors

Description

MENETELMÄ JA LAITE LIIKKUJAN ETENEMISEN MITTAAMISEKSI
Keksinnön ala 5
Keksintö liittyy fysikaalisessa mittauksessa käytettäviin mittalaitteisiin, ja tarkemmin sanottuna menetelmään ja laitteeseen liikkujan etenemisen mittaamiseksi. Keksinnön avulla pyritään tarjoamaan aikaisempia ratkaisuja parempi 10 ja yksinkertaisempi ratkaisu liikkujan etenemisen mittaamiseksi, joka soveltuu käytettäväksi useissa erityyppisen liikkumisen mittausratkaisuissa.
Keksinnön taustaa 15
Kun tehdään inertia-antureihin, esimerkiksi kiihtyvyys-tai kulmanopeusantureihin, perustuvaa navigointia (iner-tianavigointi) on tärkeää että, jos integroi anturisignaa-lia, integrointiaika ei muodostu liian pitkäksi ja siten 20 anturin mittausvirheestä syntyvä paikan tai suunnan virhe liian suureksi. Tämän estämiseksi liike pyritään usein jakamaan syklisesti toistuviin jaksoihin, joiden pituus on riittävän lyhyt. Menetelmää kutsutaan askelnavigoinniksi. Tällainen askelnavigointi, jossa mitataan esimerkiksi ete-25 nemisnopeus, kuljettu matka, suunta, askeltiheys (kadenssi) ja -aika sekä askelpituus, on tärkeä urheiluvalmennuksessa ja -kilpailuissa sekä kuntoilussa ja muussa ulkoilussa. Kulkutapa voi olla esimerkiksi juoksu, kävely, sau-vakävely, kilpakävely, murtomaahiihto, rullahiihto tai muu 30 vastaava, jossa on syklinen liike.
Inertianavigointi voi toimia itsenäisesti tai sitten sitä voi käyttää yhdistettynä satelliittinavigointiin, satel-liittinavigoinnin tarkkuuden parantamiseksi, etenkin 35 satelliittisignaalien katvealueilla, satelliittipaikannuk- 2 sen diagnostisointiin vikatilanteissa tai satelliittinavi-goinnin virrankulutuksen pienentämiseksi, harvennettujen satelliittisignaalivastaanottojen kautta.
5 On olemassa useita tunnetun tekniikan mukaisia ratkaisuja, joilla pyritään kuljetun matkan mittaamiseen kiihtyvyysanturia käyttämällä. Esimerkiksi inertianavigoinnissa kuljetun matkan mittaamiseen käytetään useimmiten kiihtyvyysanturia. Kiihtyvyysanturin avulla voidaan mitata jalan kos-10 ketusaika, ts. aika jonka jalka on maassa. Tällainen tunnetun tekniikan mukainen ratkaisu on esitetty esimerkiksi US-patenttijulkaisussa US 4,578,769. Edellä mainitussa patenttijulkaisussa kuvattu menetelmä antaa hyviä tuloksia suurissa juoksuvauhdeissa, muttei ole robusti hitaassa 15 juoksussa eikä kävelyssä, missä esimerkiksi jalan irtoaminen maasta on hankala huomata.
Kiihtyvyysanturi voi olla yksinkertainen kytkin tai vastaava, jolla pelkästään mitataan askelten lukumäärä ja 20 arvioidaan matka askelten lukumäärän ja nopeus kadenssin perusteella. Näitä laitteita kutsutaan pedometreiksi.
Yhtenä ratkaisuna hieman kehittyneemmässä tunnetun tekniikan mukaisessa järjestelmässä kiihtyvyysanturilla voidaan 25 mitata kulkijan todellinen liike jalasta. Tällaisia tunnetun tekniikan mukaisia ratkaisuja on esitetty esimerkiksi US-patenttihakemusjulkaisussa US 2002/0040601, US-patent-tijulkaisussa US 5,955,667 sekä kanadalaisessa patenttijulkaisussa CA 2,218,242.
30
Edellä mainitussa patenttijulkaisussa yhdistetään useamman kiihtyvyysanturin ja kulmaliikeanturin mittaussignaalit ja saavutetaan merkittävästi parempi tarkkuus kuin pedomet-reillä tai kontaktiaikamittauksilla. Näiden tunnetun tek-35 nilkan mukaisten ratkaisujen heikkouksia ovat kuitenkin 3 tarvittava antureiden lukumäärä, lineaarikiihtyvyysanturi sekä kulmaliikeanturi, maan vetovoimakentän aiheuttaman virheen, kallistuksen ja sen muutoksen kautta, kompensoimiseksi sekä algoritmin kompleksisuus, jotka näkyvät jär-5 jestelmän koossa, kustannuksissa sekä virrankulutuksessa.
Edellä esitetyn mittausjärjestelyn yksinkertaistamiseksi on esitetty tunnetun tekniikan mukaista ratkaisua kiihtyvyysanturin käyttämiseksi siten, että hyödynnetään tietoa 10 siitä, että jalka on paikallaan, kun se on maassa ja siten autonollaamalla pyritään parantamaan tarkkuutta. Tällainen tunnetun tekniikan mukainen ratkaisu on esitetty esimerkiksi US-patenttijulkaisussa US 6,356,856. Edellä mainitussa patenttijulkaisussa kuvattu menetelmä kärsii kuiten-15 kin epätarkkuudesta, kun kallistus muuttuu liikkeen aikana. Laskenta on tässäkin tapauksessa mutkikasta, vaatien energiaa ja ohjelmamuistikapasiteettia.
Yksi tunnetun tekniikan mukainen ratkaisu liikkeen tunnis-20 tamiseen ja liikkeessä olon ajan mittaamiseen on esitetty kiihtyvyysanturiin perustuva menetelmä. Tällainen tunnetun tekniikan mukainen ratkaisu on esitetty esimerkiksi US-patentti j ulkaisussa US 6,298,314.
25 Edelleen yksi tunnetun tekniikan mukainen ratkaisu yleiseksi laitteistoksi urheilijan liikkeen mittaamiseksi on esitetty esimerkiksi US-patenttijulkaisussa US 7,092,846 sekä kansainvälisessä patenttihakemusjulkaisussa WO 00/20874.
30
Keksinnön yhteenveto
Keksinnön päämääränä on parannettu menetelmä ja laite liikkujan etenemisen mittaamiseksi. Tämän keksinnön mukai-35 sen menetelmän ja laitteen avulla saavutetaan parhaiden 4 yllä esitettyjen menetelmien tarkkuus huomattavasti yksinkertaisemman toteutusratkaisun avulla, käyttäen yhtä kiihtyvyysanturia ilman kallistuskompensointia. Keksinnön mukainen anturiratkaisu soveltuu käytettäväksi useissa eri-5 tyyppisen liikkumisen mittausratkaisuissa.
Keksinnön ensimmäisen piirteen mukaan tarjotaan menetelmä liikkujan etenemisen mittaamiseksi siten, että vähintään yksi seuraavista liikkujan etenemistä kuvaavista suureista: 10 nopeus, askeltiheys, askelten lukumäärä, askelpituus, matka ja etenemistapa, lasketaan kiihtyvyysanturin avulla mitatuista kiihtyvyysarvoista saatavien askeljaksokohtais-ten kiihdytysvaiheen karakterististen kiihtyvyyksien a+ sekä jarrutusvaiheen karakterististen kiihtyvyyksien a— 15 sekä mitatun ajan avulla.
Edullisesti, askeljaksokohtaiset kiihdytysvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a+ saadaan askeljaksokohtaisten mitattujen kiihtyvyysarvojen maksimeina ja jarrutusvaiheen 20 karakteristiset kiihtyvyydet a- saadaan askeljaksokohtaisten mitattujen kiihtyvyysarvojen minimeinä.
Vaihtoehtoisesti, askeljaksokohtaiset kiihdytysvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a+ saadaan analogisesti suo-25 datettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askel j aksokoh-taisina maksimeina ja jarrutusvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a- saadaan analogisesti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askeljaksokohtaisina minimeinä .
30
Edelleen vaihtoehtoisesti, askeljaksokohtaiset kiihdytys-vaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a+ saadaan digitaalisesti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askeljaksokohtaisina maksimeina ja jarrutusvaiheen karak 5 teristiset kiihtyvyydet a- saadaan digitaalisesti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askel j aksokoh-taisina minimeinä.
5 Edelleen vaihtoehtoisesti, askeljaksokohtaiset kiihdytys-vaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a+ saadaan digitaalisesti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askeljaksokohtaisina positiivisen puolijakson aikana valittujen aikojen yli olevina keskiarvoina ja jarrutus-10 vaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a- saadaan digitaalisesti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askeljaksokohtaisina negatiivisen puolijakson aikana valittujen aikojen yli olevina keskiarvoina. Edelleen edullisesti, digitaalisessa suodatuksessa käytettävä funk-15 tio on: «out = «/„ /Vt1 + (///0)2] ' missä f on taajuus ja f0 sopivasti valittu rajataajuus.
Edelleen vaihtoehtoisesti, askeljaksokohtaiset kiihdytys-20 vaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a+ saadaan digitaalisesti painotetusti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askeljaksokohtaisina maksimeina ja jarrutus-vaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a- saadaan digitaalisesti painotetusti suodatettujen kiihtyvyysanturin sig-25 naalien ain askeljaksokohtaisina minimeinä.
Edelleen vaihtoehtoisesti, askeljaksokohtaiset kiihdytys-vaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a+ saadaan digitaalisesti painotetusti suodatettujen kiihtyvyysanturin sig-30 naalien ain askel j aksokohtaisina positiivisen puolijakson aikana valittujen aikojen yli olevina keskiarvoina ja jarrutusvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a- saadaan digitaalisesti painotetusti suodatettujen kiihtyvyysantu 6 rin signaalien ain askeljaksokohtaisina negatiivisen puo-lijakson aikana valittujen aikojen yli olevina keskiarvoina. Edelleen edullisesti, digitaalisessa painotetussa suodatuksessa käytettävä funktio on: 5 aout(n) = (l-*)*aout{n-\)+ain*k , missä n kuvaa n:tä näytettä ja A: on painotuskerroin.
Edullisesti, nopeus v lasketaan karakteristisisten kiihtyvyyksien a+ ja/tai a- avulla seuraavasti: 10 v = f(a+) = k*\a+\, tai v = f(a-) = k*\a-\, missä k on vakio.
Edullisesti, liikkujan etenemistä kuvaavia suureita las-15 kettaessa askelpariin käytetty aika At saadaan mitatuista kiihtyvyysarvoista saadun kiihtyvyyskäyrän kahden ekvi-valenttisen pisteen, kuten maksimin, minimin tai tietyn arvon ylityksen tai alituksen, välisenä aikana.
20 Edullisesti, askeleen askelpituus saskel tai askelparin askelpituus s lasketaan kaavasta:
Saskel =-^*v*Atv tai sap = v*Atap .
Edullisesti, askelparien askeltiheys fap tai askelten 25 askeltiheys faskel lasketaan kaavasta: f = 1 /At tai f ,, = 2/At .
J ap ap J askel ap
Edelleen edullisesti, askelparien lukumäärä n lasketaan mitatuista kiihtyvyysarvoista saatujen kiihtyvyyskäyrän 30 ekvivalenttisten pisteiden, kuten esimerkiksi maksimin, 7 minimin tai tietyn arvon ylityksen tai alituksen, lukumäärän n perusteella.
Edelleen edullisesti, kuljettu matka 5 lasketaan askelten 5 tai askelparien askelpituuksien summana: n n S = 2 * Σ S askel (0 tai S = £ Sap (0 · i=1 /=1
Edullisesti, menetelmässä erotetaan toisistaan etenemis-muodot, kuten kävely, juoksu ja hiihto maksimi- ja minimi-10 kiihtyvyyden, karakterististen kiihtyvyysarvojen a+ ja a- ja/tai askeltiheyden perusteella. Edullisesti, menetelmässä tehdään yksilöllinen kalibrointi kullekin etene-mismuodolle, kuten juoksulle, kävelylle, sauvakävelylle tai murtomaahiihdolle. Edullisesti, menetelmä on sovellet-15 tu käytettäväksi askelnavigoinnissa.
Keksinnön toisen piirteen mukaan tarjotaan laite liikkujan etenemisen mittaamiseksi siten, että laite on sovitettu mittaamaan kiihtyvyyttä ja aikaa siten, että vähintään yksi 20 seuraavista liikkujan etenemistä kuvaavista suureista: nopeus, askeltiheys, askelten lukumäärä, askelpituus, matka j a etenemistapa, lasketaan kiihtyvyysanturin avulla mitatuista kiihtyvyysarvoista saatavien askeljaksokohtais-ten kiihdytysvaiheen karakterististen kiihtyvyyksien a+ 25 sekä jarrutusvaiheen karakterististen kiihtyvyyksien a— sekä mitatun ajan avulla.
Edullisesti, laite on sovitettu määrittämään askeljakso-kohtaiset kiihdytysvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet 30 a+ askeljaksokohtaisten mitattujen kiihtyvyysarvojen maksimeina ja jarrutusvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a- askeljaksokohtaisten mitattujen kiihtyvyysarvojen minimeinä.
8
Vaihtoehtoisesti, laite on sovitettu määrittämään askel-jaksokohtaiset kiihdytysvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a+ analogisesti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askel j aksokohtaisina maksimeina ja jarrutus-5 vaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a- analogisesti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askel j aksokohtaisina minimeinä.
Edelleen vaihtoehtoisesti, laite on sovitettu määrittämään 10 askeljaksokohtaiset kiihdytysvaiheen karakteristiset kiih tyvyydet a+ digitaalisesti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askel j aksokohtaisina maksimeina ja jarrutusvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a- digitaalisesti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain 15 askeljaksokohtaisina minimeinä.
Edelleen vaihtoehtoisesti, laite on sovitettu määrittämään askeljaksokohtaiset kiihdytysvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a+ digitaalisesti suodatettujen kiihtyvyysantu-20 rin signaalien ain askel j aksokohtaisina positiivisen puo- lijakson aikana valittujen aikojen yli olevina keskiarvoina ja jarrutusvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a— digitaalisesti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askeljaksokohtaisina negatiivisen puolijakson aikana 25 valittujen aikojen yli olevina keskiarvoina. Edelleen edullisesti, laite on sovitettu käyttämään digitaalisessa suodatuksessa funktiota: ö out = a in/41+ (///0)2] ' missä f on taajuus ja f0 sopivasti valittu rajataajuus.
Edelleen vaihtoehtoisesti, laite on sovitettu määrittämään askeljaksokohtaiset kiihdytysvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a+ digitaalisesti painotetusti suodatettujen 30 9 kiihtyvyysanturin signaalien ain askel j aksokohtaisina maksimeina ja jarrutusvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a- digitaalisesti painotetusti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askel j aksokohtaisina minimeinä.
5
Edelleen vaihtoehtoisesti, laite on sovitettu määrittämään askeljaksokohtaiset kiihdytysvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a+ digitaalisesti painotetusti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askel j aksokohtaisina 10 positiivisen puolijakson aikana valittujen aikojen yli olevina keskiarvoina ja jarrutusvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a- digitaalisesti painotetusti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askel j aksokohtaisina negatiivisen puolijakson aikana valittujen aikojen yli 15 olevina keskiarvoina. Edelleen edullisesti, laite on sovitettu käyttämään digitaalisessa painotetussa suodatuksessa funktiota: aout W = (1 - k)* aout{n -1)+ ain * k , missä n kuvaa n:tä näytettä ja i on painotuskerroin.
20
Edullisesti, laite on sovitettu laskemaan nopeuden v karakteristisisten kiihtyvyyksien a+ ja/tai a- avulla seuraavasti: v = f(a +) = k *\a +|, tai 25 v = f {a -) = k * \a -|, missä k on vakio.
Edullisesti, laite on sovitettu määrittämään askelpariin käytetyn ajan At mitatuista kiihtyvyysarvoista saadun 30 kiihtyvyyskäyrän kahden ekvivalenttisen pisteen, kuten maksimin, minimin tai tietyn arvon ylityksen tai alituksen, välisenä aikana.
10
Edullisesti, laite on sovitettu laskemaan askeleen askel-pituuden saskel tai askelparin askelpituuden sap kaavasta: s askel = -^*ν*Δίψ tai sap=v* Atap .
5 Edullisesti, laite on sovitettu laskemaan askelparien askeltiheyden f tai askelten askeltiheyden faskel kaavasta : f op = J/A^ tai faskel = 2/Atap · 10 Edelleen edullisesti, laite on sovitettu laskemaan askel-parien lukumäärän n mitatuista kiihtyvyysarvoista saatujen kiihtyvyyskäyrän ekvivalenttisten pisteiden, kuten esimerkiksi maksimin, minimin tai tietyn arvon ylityksen tai alituksen, lukumäärän n perusteella.
15
Edelleen edullisesti, laite on sovitettu laskemaan kuljetun matkan s askelten tai askelparien askelpituuksien summana: n n s = 2 * Σsaskel(i) tai 5 = Σ*ap (0 · /=1 /=1 20
Edullisesti, laite laite on sovitettu erottamaan toisistaan etenemismuodot, kuten kävely, juoksu ja hiihto maksimi- ja minimikiihtyvyyden, karakterististen kiihtyvyysar-vojen a+ ja a- ja/tai askeltiheyden perusteella. Edulli-25 sesti, laite on sovitettu tekemään yksilöllisen kalibroinnin kullekin etenemismuodolle, kuten juoksulle, kävelylle, sauvakävelylle tai murtomaahiihdolle.
Edullisesti, laite on sovitettu käytettäväksi askelnavi-30 goinnissa. Edelleen edullisesti, on sovitettu toimimaan yhdessä altimetrin, satelliittinavigointilaitteiden ja/tai magnetometrin kanssa. Edelleen edullisesti, laite on sovi 11 tettu vastaanottamaan ja/tai hyödyntämään karttatietokan-tatietoja ja/tai maaston kaltevuustietoja.
Keksinnön kolmannen piirteen mukaan tarjotaan jalkine 5 siten, että jalkine käsittää edellä kuvatun laitteen liikkujan etenemisen mittaamiseksi.
Keksinnön neljännen piirteen mukaan tarjotaan liikkujan keskivartaloon sijoitettava laite siten, että laite käsitit) tää edellä kuvatun laitteen liikkujan etenemisen mittaamiseksi .
Keksinnön viidennen piirteen mukaan tarjotaan liikkujan käsivarteen sijoitettava laite siten, että laite käsittää 15 edellä kuvatun laitteen liikkujan etenemisen mittaamiseksi .
Keksinnön kuudennen piirteen mukaan tarjotaan liikkujan näyttölaite siten, että liikkujan näyttölaite on sovitettu 20 toimimaan yhdessä edellä kuvatun liikkujan etenemistä mit-taavan laitteen kanssa.
Keksinnön seitsemännen piirteen mukaan tarjotaan järjestelmä liikkujan etenemisen mittaamiseksi siten, että jär-25 jestelmä käsittää edellä kuvatun laitteen liikkujan etenemisen mittaamiseksi sekä yhdessä tämän laitteen kanssa toimimaan sovitetun liikkujan näyttölaitteen.
Edullisesti, mainittu laite liikkujan etenemisen mittaami-30 seksi sekä mainittu liikkujan näyttölaite on integroitu yhdeksi laitteeksi.
Piirustusten lyhyt selitys 12
Seuraavassa keksintöä ja sen edullisia toteutustapoja selostetaan yksityiskohtaisesti viitaten esimerkinomaisesti oheisiin kuviin, joista: kuva 1 esittää kaavakuvaa keksinnön mukaisesta mittaus-5 laitteistosta, kuva 2 esittää kuvaa keksinnön mukaisesta mittausyksiköstä, kuva 3 esittää kaavakuvaa keksinnön mukaisen mittausyksikön sijoittamisesta jalkineeseen, 10 kuva 4 esittää kuvaa keksinnön mukaisesta vaihtoehtoisesta mittausyksiköstä, ja kuva 5 esittää kaaviokuvaa keksinnön mukaisesta kiihtyvyyden mittauksesta.
15 Keksinnön yksityiskohtainen selitys
Kuvassa 1 on esitetty kaavakuva keksinnön mukaisesta mittauslaitteistosta. Laitteisto voi koostua mittaus- 1, tallennus- 2 ja näyttöyksiköstä 3. Nämä kommunikoivat tois-20 tensa kanssa langattomasti tai langallisesti. Osa yksiköistä tai kaikki voivat olla integroituneina samaan koteloon tai yksikköön. Mittausyksikkö kiinnitetään ihmiskehoon esim. raajaan tai keskivartaloon. Tyypillisesti mittausyksikkö on jalassa, integroituna kenkään tai kiinni-25 tettynä nauhoihin. Näyttöyksikkö on tyypillisesti hyvin näkyvällä paikalla. Se voi olla esim. integroituna mittaus- tai tallennusyksikköön tai olla erillisenä. Se voi myös olla osana kelloa, satelliittinavigaattoria, mobiili-terminaalia, radiovastaanotinta, soitinta tai vastaavaa.
30 Mittauslaitteiston mahdolliset kalibrointitiedot tallennetaan yhdessä tai useammassa yksikössä.
Kuvassa 2 on esitetty kuva keksinnön mukaisesta mittausyksiköstä. Mittausyksikkö 1 voi käsittää 1-...3-akselisen 35 kiihtyvyysanturin 4, kiihtyvyystiedon analyysi- ja drag- 13 nostiikkayksikön 5, haihtuvan ja haihtumattoman muistin 6, kommunikointiyksikön 7 ja tehonsyöttöyksikön 8, esim. pariston, akun, harvesterin tai vastaavan. Analyysiyksikkö voi esimerkiksi olla mikroprosessori- tai DSP-pohjainen 5 (DSP, Digital Signal Processor). Muistiin tallennetaan esimerkiksi käyttäjä-, kalibrointi-, mittaus- ja muut lokitiedot. Kommunikointiyksikkö käsittää esimerkiksi siirtoprotokollan generoijan, tarvittavan liittimen tai radiolähettimen, vastaanottimen ja antennin.
10
Kuvassa 3 on esitetty kaavakuva keksinnön mukaisen mittausyksikön sijoittamisesta jalkineeseen. Mittausyksikkö voidaan sijoittaa esim. kengännauhoihin kiinnitettynä 9 tai pienen kokonsa ansiosta jalkineen sisälle tai pohjaan 15 10.
Kuvassa 4 on esitetty kuva keksinnön mukaisesta vaihtoehtoisesta mittausyksiköstä. Jos vauhdin ja kuljetun matkan lisäksi halutaan tietää kuljettu reitti, voidaan vaihtoeh-20 toiseen mittausyksikköön lisätä 2- tai 3-akselinen magnetometri 11 jokaisen askeleen tai silloin tällöin tapahtuvaan kompassisuunnan määrittämiseen.
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa mitataan yhdessä tai 25 useammassa suunnassa etenemisen syklisen liikkeen kiihtyvyyttä. Kunkin askeljakson aikana mitatuista kiihtyvyysar-voista määrätään positiiviselle puolijakson ajalle sijoittuva kiihdytysvaiheen karakteristinen kiihtyvyys a+ sekä vastaavasti negatiiviselle puolijakson ajalle sijoittuva 30 jarrutusvaiheen karakteristinen kiihtyvyys a-.
Kiihdytysvaiheen karakteristisen kiihtyvyyden a+ sekä jarrutusvaiheen karakteristisen kiihtyvyyden a— arvoiksi määrätään nollasta selvästi poikkeavat kiihtyvyydet, jol-35 loin kiihtyvyysanturin nollapistevirheellä tai kallistuk- 14 sen aiheuttamalla gravitaation kytkeytymisellä mittaussignaaliin on minimaalinen vaikutus, koska ne ovat arvoja a+ ja a- selvästi pienempiä.
5 Keksinnön mukaisessa ratkaisussa kiihdytysvaiheen karakteristinen kiihtyvyys a+ sekä jarrutusvaiheen karakteristisen kiihtyvyys a- voidaan määrätä esimerkiksi suoraan kiihtyvyysanturin raakadatasta mitatun kiihtyvyysarvon maksimina ja/tai miniminä. Vaihtoehtoisesti keksinnön 10 mukaisessa ratkaisussa arvot a+ ja a- voidaan määrätä suodattamalla kiihtyvyysanturin signaali ain analogisesti esimerkiksi signaalia ain mekaanisesti vaimentamalla.
Edelleen vaihtoehtoisesti keksinnön mukaisessa ratkaisussa 15 arvot a+ ja a— voidaan määrätä suodattamalla kiihtyvyysanturin signaali ain digitaalisesti esimerkiksi RC-suodat-timen avulla. Tällöin digitaalisessa suodatuksessa käytettävä funktio ensimmäisen asteen suodatuksessa voisi olla esimerkiksi: 20 a„,=a,./l/[1 + (///o)2].
missä /= taajuus ja f0= -3dB:n rajataajuus ja tästä suodatetusta signaalista arvot a+ ja a- voidaan määrätä esimerkiksi suodatetun kiihtyvyysarvon maksimina ja/tai miniminä.
25
Edelleen vaihtoehtoisesti keksinnön mukaisessa ratkaisussa arvot a+ ja a— voidaan määrätä suodattamalla kiihtyvyysanturin signaali ain digitaalisesti painottamalla. Tällöin digitaalisessa painotetussa suodatuksessa käytettävä funk-30 tio voisi olla esimerkiksi: a0ut(n)=^-k)*aout(n-\)+ ain*k , 15 missä n kuvaa n: tä näytettä ja k on painotuskerroin.
Edelleen vaihtoehtoisesti keksinnön mukaisessa ratkaisussa arvot a+ ja a— voidaan määrätä käyttämällä mitatusta 5 kiihtyvyysarvosta laskettua positiivisen ja/tai negatiivisen puolijakson aikana valittujen aikojen yli olevaa keskiarvoa .
Kuvassa 5 on esitetty kaaviokuva keksinnön mukaisesta 10 kiihtyvyyden mittauksesta. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa mitataan yhdessä tai useammassa suunnassa etenemisen syklisen liikkeen kiihtyvyyttä. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa kiihdytysvaiheen karakteristisen kiihtyvyyden a+ sekä jarrutusvaiheen karakteristisen kiihtyvyyden a— 15 avulla voidaan laskea etenemisnopeus. Kiihtyvyyssignaalia voidaan suodattaan mekaanisesti, elektronisesti analogisesti ja/tai digitaalisesti sopivasti luotettavan ja tarkan nopeustiedon saamiseksi. Kuvassa 5 kuvatussa esimerkissä jalan tai muun kehonosan karakteristisia kiihtyvyys-20 arvoja a+ ja a- voidaan käyttää mittarina etenemisnopeudelle .
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa nopeus voidaan laskea yksinkertaisella aritmetiikalla karakteristisista kiihty-25 vyyksistä a+ ja/tai a- esimerkiksi seuraavasti: v = f(a+), tai v = f(a~), tai v = f(a+,a~).
30 Keksinnön mukaisessa ratkaisussa nopeuden laskennassa käytettävä polynomi voi yksikertaisimmillaan olla esimerkiksi : 16 f (a+) = £*|α+|, tai f(a-) = k*\a-\, missä k on vakio.
5 Askeleeseen tai toisesta jalasta mitattuna askelpariin käytetty aika At saadaan mitatuista kiihtyvyysarvoista saadun kiihtyvyyskäyrän kahden ekvivalenttisen pisteen, kuten esimerkiksi maksimin, minimin tai tietyn arvon ylityksen tai alituksen, välisenä aikana.
10
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa askeleen askelpituus saskel tai askelparin askelpituus s voidaankin laskea kaavasta: saskei=^*v*Atap tai sap=v*Atap, ja vastaavasti askelparien askeltiheys / tai askelten 15 askeltiheys voidaan laskea kaavasta: faP=Vteap tai f^ = 2/Atap .
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa askelten tai askelparien lukumäärä n voidaan laskea mitatuista kiihtyvyysarvoista 20 saatujen kiihtyvyyskäyrän ekvivalenttisten pisteiden, kuten esimerkiksi maksimin, minimin tai tietyn arvon ylityksen tai alituksen, lukumäärän n perusteella. Edelleen keksinnön mukaisessa ratkaisussa kuljettu matka s voidaan laskea askelten tai askelparien askelpituuksien summana: n n 25 S = 2 * Σ ^askel (0 tal A’ = Σ ‘V (0 · i=1 /=1
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa kiihtyvyysanturin nolla-pistevirheellä tai kallistuksen aiheuttamalla gravitaation 17 kytkeytymisellä mittaussignaaliin on minimaalinen vaikutus nopeusestimaattiin. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa käytetään karakteristisia kiihtyvyysarvoja a+ ja a-, jotka verrattuna edellä mainittuihin häiriöihin ovat suuria 5 lukuja. Edelleen etenemismuodot, esimerkiksi kävely, juoksu ja hiihto voidaan erottaa toisistaan maksimi- ja mini-mikiihtyvyyden, karakterististen kiihtyvyysarvojen a+ ja a— ja/tai askeltiheyden perusteella.
10 Keksinnön mukaisessa ratkaisussa askeljaksojen aikana mitatuista kiihtyvyysarvoista määrätään kullekin askeljak-solle karakteristiset kiihtyvyysarvot a+ ja a-, joiden avulla yksinkertaisella aritmetiikalla voidaan pienellä tehonkulutuksella laskea nopeus, askeliheys, askelpituus 15 ja matka.
Järjestelmä antaa jo kalibroimattomana hyvän tarkkuuden. Tarkkuuden parantamiseksi voidaan tehdä yksilöllinen kalibrointi eri liikuntamuodoille, esimerkiksi juoksulle, 20 kävelylle, sauvakävelylle tai murtomaahiihdolle. Tämä voidaan tehdä tunnetulla matkalla yhtä tai useampaa nopeutta käyttäen. Toistamalla kalibrointi pienenee satunnaisten virheiden tuottama nopeus ja matkavirhe, jolloin tarkkuus kasvaa entisestään. Uusi kalibrointitieto voidaan lisätä 25 vanhaan sopivasti digitaalisesti suodattamalla. Lisäksi voidaan maksimi- ja/tai minimikiihtyvyystieto yhdistää kontaktiaikatietoon, altimetristä saatavaan korkeuden muutos ja maaston kaltevuustietoon ja/tai satelliittinavi-gointiin tarkkuuden edelleen parantamiseksi.
30
Lisäämällä askeltietoon magnetometristä saatava kompassi-suunta, saadaan täydellinen askelnavigointiyksikkö. Magnetometri voidaan kalibroida esim. kiertymällä pystyakselin ympäri. Asennuksen suuntavirhe voidaan kalibroida pois 35 esimerkiksi kulkemalla valittu kalibrointireitti edestä- 18 kaisin. Yhdistämällä tämä navigointiyksikkö satelliittina-vigointiin saadaan absoluuttikoordinaattitieto. Yhdistämällä navigointiyksikkö karttatietokantaan ja altimetriin tarkkuus paranee entisestään, koska korkeuden ja sen muu-5 toksen perusteella voidaan tehdä koordinaattien ja liikkeen plausibiliteettitarkastuksia.
Varsinaista mittaussuuntaa vastaan kohtisuoraan olevaa kiihtyvyysanturisignaalia käyttäen saadaan mittari etene-10 misen tehokkuudelle.
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa yksi- tai moniakselisen kiihtyvyysanturin antamia karakteristisia kiihtyvyysarvoja a+ ja a- ja/tai maksimi- ja/tai minimikiihtyvyysarvoja 15 voidaan käyttää henkilön etenemisnopeuden estimoimiseksi. Kiihtyvyysanturin signaalin voidaan suodattaa sopivasti mekaanisen, elektronisen, analogisen ja/tai digitaalisen suodattamisen avulla niin, että nopeuden estimaatti on mahdollisimman tarkka ja luotettava. Keksinnön mukaisessa 20 ratkaisussa nopeudesta ja toisiaan seuraavien maksimien-tai minimien aikaerosta voidaan laskea askelaika, askel-tiheys, askelpituus ja askelista kumuloitunut matka.
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa kävely, juoksu ja hiihto 25 tai muu etenemistapa voidaan erottaa toisistaan jalan maksimi- ja minimikiihtyvyyden, karakterististen kiihtyvyys-arvojen a+ ja a— ja/tai askeltiheyden perusteella.
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa keskivertoihmisen juoksun 30 ja kävelyn parametreja vaoidaan hyödyntää ilman yksilöllistä mittausjärjestelmän kalibrointia. Mittausjärjestelmä voidaan kalibroida yhdellä tai useammalla nopeudella tapahtuvan yksilöllisen kalibroinnin avulla tietylle etenemistavalle, kuten esimerkiksi juoksulle ja kävelylle.
35 Keksinnön mukaisessa ratkaisussa mittausjärjestelmän 19 kalibrointi voidaan toistaa siten, että uusi tieto yhdistetään vanhaan digitaalisesti suodattamalla. Mittausjärjestelmän tarkkuutta voidaan lisätä yhdistämällä maksimi-ja minimikiihtyvyystietoon kontaktiaikatieto.
5
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa jokaisen askeleen tai silloin tällöin tapahtuva kuljetun matkan suunta voidaan määrittää yhdistämällä nopeuden estimaattiin 2- tai 3-akselisesta magnetometristä saatava kompassisuunta. Magne-10 tometrin ja asennussuuntavirhe voidaan kompensoida kiertymällä pystyakselin ympäri sekä kulkemalla valittu kalib-rointireitti edestakaisin.
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa etenemisen tehokkuus voi-15 daan arvioida yhdistämällä karakterististe kiihtyvyysarvo-jen a+ ja a— ja/tai maksimi- ja/tai minimikiihtyvyysar-vojen tietoon niitä vastaan kohtisuoraan mitattujen kiihtyvyyksien arvot.
20 Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen avulla saavutetaan parhaiden yllä esitettyjen menetelmien tarkkuus huomattavasti yksinkertaisemman toteutusratkaisun avulla, käyttäen yhtä kiihtyvyysanturia ilman kallistuskompensoin-tia.
25
Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen avulla vältetään aikaisempien järjestelmien mutkikkaat algoritmit ja päästään alhaisiin kustannuksiin ja virrankulutukseen sekä pieneen kokoon.
30
Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen alhainen virran-kulutus mahdollistaa pienen pariston ja sen pitkän käyttöajan tai jopa paristottoman ratkaisun, joka perustuu mittausyksikössä tapahtuvaan esim. liike-energian talteenot-35 toon (eng. harvesting).
20
Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen yksinkertainen mittausalgoritmi mahdollistaa laskennan tekemisen kokonaisuudessaan mittausyksikössä, mikä vähentää tiedonsiirron 5 tarvetta mittausyksiköstä ja siten radioliikennettä hyödyntävän tiedonsiirron tehonkulutusta.
Keksinnön mukaisen ratkaisun mittausyksikön pieni koko mahdollistaa sen sijoittamisen esim. jalkineen sisään, 10 kengännauhoihin kiinnittäen tai johonkin muuhun paikkaan tai menetelmällä joka vaatii pientä kokoa tai painoa.
Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu esim. sekä nopeaan ja hitaaseen juoksuun, erivauhtiseen kävelyyn sekä sauva-15 kävelyyn.

Claims (34)

21
1. Menetelmä liikkujan etenemisen mittaamiseksi, tunnettu siitä, että vähintään yksi seuraavista 5 liikkujan etenemistä kuvaavista suureista: nopeus, askel-tiheys, askelten lukumäärä, askelpituus, matka ja etenemistapa, lasketaan kiihtyvyysanturin avulla mitatuista kiihtyvyysarvoista saatavien askeljaksokohtaisten kiihdy-tysvaiheen karakterististen kiihtyvyyksien a+ sekä jarru-10 tusvaiheen karakterististen kiihtyvyyksien a- sekä mitatun ajan avulla niin, että mainitut askeljaksokohtaiset kiihdytysvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a+ saadaan digitaalisesti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askel j aksokohtaisina positiivisen puolijakson aikana 15 valittujen aikojen yli olevina keskiarvoina ja jarrutus-vaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a- saadaan digitaalisesti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askeljaksokohtaisina negatiivisen puolijakson aikana valittujen aikojen yli olevina keskiarvoina. 20
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että digitaalisessa suodatuksessa käytettävä funktio on: aom = am /Vt+ (///())2]' 25 missä f on taajuus ja /0 sopivasti valittu rajataajuus.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että askeljaksokohtaiset kiihdytysvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a+ saadaan digitaali- 30 sesti painotetusti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askeljaksokohtaisina maksimeina ja jarrutusvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a- saadaan digitaalisesti painotetusti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaa- 22 lien ain askeljaksokohtaisina minimeinä siten, että digitaalisessa painotetussa suodatuksessa käytettävä funktio on: aout M = (1 - k)*aout (« -!)+ ain * k , 5 missä n kuvaa n: tä näytettä ja k on painotuskerroin.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että askeljaksokohtaiset kiihdytysvai-heen karakteristiset kiihtyvyydet a+ saadaan digitaali- 10 sesti painotetusti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askel j aksokohtaisina positiivisen puolijakson aikana valittujen aikojen yli olevina keskiarvoina ja jarrutusvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a- saadaan digitaalisesti painotetusti suodatettujen kiihtyvyysantu-15 rin signaalien ain askel j aksokohtaisina negatiivisen puolijakson aikana valittujen aikojen yli olevina keskiarvoina siten, että digitaalisessa painotetussa suodatuksessa käytettävä funktio on: a0ut{n)=^-k)*aout{n-\)+ain *k , 20 missä n kuvaa n·, tä näytettä ja k on painotuskerroin.
5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nopeus v lasketaan karakteristisisten kiihtyvyyksien a+ ja/tai a- 25 avulla seuraavasti: v = f(a +) = & *|a +|, tai v = f(a-) = k*\a-\, missä k on vakio.
6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liikkujan etenemistä kuvaavia suureita laskettaessa askelpariin käytetty aika At saadaan mitatuista kiihtyvyysarvoista saadun 23 kiihtyvyyskäyrän kahden ekvivalenttisen pisteen, kuten maksimin, minimin tai tietyn arvon ylityksen tai alituksen, välisenä aikana.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että askeleen askelpituus saskel tai askelparin askelpituus s lasketaan kaavasta: saskel = ^*v*Atap tai sap=v*Atap.
8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että askelparien askeltiheys f tai askelten askeltiheys faskel lasketaan kaavasta: fap=\lktap tai =2/ Atap .
9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että askelparien lukumäärä n lasketaan mitatuista kiihtyvyysarvoista saatujen kiihtyvyys-käyrän ekvivalenttisten pisteiden, kuten esimerkiksi maksimin, minimin tai tietyn arvon ylityksen tai alituksen, 20 lukumäärän n perusteella.
10. Patenttivaatimuksen 7, 8 tai 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuljettu matka s lasketaan askelten tai askelparien askelpituuksien summana: n n 2. s = 2*2X^(0 tai s = ^sap(i). z=l i-1
11. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä erotetaan toisistaan etenemismuodot, kuten kävely, juoksu 30 ja hiihto maksimi- ja minimikiihtyvyyden, karakterististen kiihtyvyysarvojen a+ ja a- ja/tai askeltiheyden perusteella . 24
12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä tehdään yksilöllinen kalibrointi kullekin etenemismuodolle, kuten juoksulle, 5 kävelylle, sauvakävelylle tai murtomaahiihdolle.
13. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä on sovellettu käytettäväksi askelnavigoinnissa. 10
14. Laite liikkujan etenemisen mittaamiseksi, tunnettu siitä, että laite on sovitettu mittaamaan kiihtyvyyttä ja aikaa siten, että vähintään yksi seuraavista liikkujan etenemistä kuvaavista suureista: nopeus, askel- 15 tiheys, askelten lukumäärä, askelpituus, matka ja etenemistapa, lasketaan kiihtyvyysanturin avulla mitatuista kiihtyvyysarvoista saatavien askeljaksokohtaisten kiihdy-tysvaiheen karakterististen kiihtyvyyksien a+ sekä jarrutusvaiheen karakterististen kiihtyvyyksien a- sekä mita-20 tun ajan avulla niin, että laite on sovitettu määrittämään mainitut askeljaksokohtaiset kiihdytysvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a+ digitaalisesti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askel j aksokohtaisina positiivisen puolijakson aikana valittujen aikojen yli olevina 25 keskiarvoina ja jarrutusvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a— digitaalisesti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askeljaksokohtaisina negatiivisen puolijakson aikana valittujen aikojen yli olevina keskiarvoina.
15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laite, tunnet- t u siitä, että laite on sovitettu käyttämään digitaalisessa suodatuksessa funktiota: missä f on taajuus ja /0 sopivasti valittu rajataajuus. 25
16. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että laite on sovitettu määrittämään askeljak-sokohtaiset kiihdytysvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet tr a+ digitaalisesti painotetusti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askeljaksokohtaisina maksimeina ja jarrutusvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a- digitaalisesti painotetusti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askel j aksokohtaisina minimeinä siten, että 10 laite on sovitettu käyttämään digitaalisessa painotetussa suodatuksessa funktiota: a0u,{n)=^-k)*aout(n-\)+ ain *k , missä n kuvaa n: tä näytettä ja k on painotuskerroin.
17. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laite, tunnet- t u siitä, että laite on sovitettu määrittämään askeljak-sokohtaiset kiihdytysvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a+ digitaalisesti painotetusti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askeljaksokohtaisina positiivisen 20 puolijakson aikana valittujen aikojen yli olevina keskiarvoina ja jarrutusvaiheen karakteristiset kiihtyvyydet a— digitaalisesti painotetusti suodatettujen kiihtyvyysanturin signaalien ain askeljaksokohtaisina negatiivisen puolijakson aikana valittujen aikojen yli olevina keskiarvoi-25 na siten, että laite on sovitettu käyttämään digitaalisessa painotetussa suodatuksessa funktiota: aou, M = (l - k)*aout {n -1)+ ain * k , missä n kuvaa n: tä näytettä ja i on painotuskerroin.
18. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 14-17 mukai nen laite, tunnettu siitä, että laite on sovitettu laskemaan nopeuden v karakteristisisten kiihtyvyyksien a+ ja/tai a— avulla seuraavasti: 26 ν = /(α+) = &*|α+|, tai ν = f(a-) = k*\a-\, missä k on vakio.
19. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 14-18 mukai nen laite, tunnettu siitä, että laite on sovitettu määrittämään askelpariin käytetyn ajan At mitatuista kiihtyvyysarvoista saadun kiihtyvyyskäyrän kahden ekviva-lenttisen pisteen, kuten maksimin, minimin tai tietyn 10 arvon ylityksen tai alituksen, välisenä aikana.
20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että laite on sovitettu laskemaan askeleen askelpituuden stai askelparin askelpituuden sap kaavas- 15 ta: tai sap=v*Atap .
21. Patenttivaatimuksen 19 tai 20 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite on sovitettu laskemaan 20 askelparien askeltiheyden / tai askelten askeltiheyden f askel kaavasta: /Ψ =1 / AtaP t a.i fasM = 2 / Atap .
22. Patenttivaatimuksen 20 tai 21 mukainen laite, 25 tunnettu siitä, että laite on sovitettu laskemaan askelparien lukumäärän n mitatuista kiihtyvyysarvoista saatujen kiihtyvyyskäyrän ekvivalenttisten pisteiden, kuten esimerkiksi maksimin, minimin tai tietyn arvon ylityksen tai alituksen, lukumäärän n perusteella. 30
23. Patenttivaatimuksen 20, 21 tai 22 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite on sovitettu laskemaan 27 kuljetun matkan s askelten tai askelparien askelpituuk-sien summana: n n * = 2*Σ^ω(0 tai s = ^sv(i). z=l z=l
24. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 14-23 mukai nen laite, tunnettu siitä, että laite on sovitettu erottamaan toisistaan etenemismuodot, kuten kävely, juoksu ja hiihto maksimi- ja minimikiihtyvyyden, karakterististen kiihtyvyysarvojen a+ ja a- ja/tai askeltihey-10 den perusteella.
25. Patenttivaatimuksen 24 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että laite on sovitettu tekemään yksilöllisen kalibroinnin kullekin etenemismuodolle, kuten juoksulle, 15 kävelylle, sauvakävelylle tai murtomaahiihdolle.
26. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 14-25 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite on sovitettu käytettäväksi askelnavigoinnissa. 20
27. Patenttivaatimuksen 26 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että laite on sovitettu toimimaan yhdessä altimetrin, satelliittinavigointilaitteiden ja/tai magnetometrin kanssa. 25
28. Patenttivaatimuksen 26 tai 27 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite on sovitettu vastaanottamaan ja/tai hyödyntämään karttatietokantatietoja ja/tai maaston kaltevuustietoja. 30
29. Jalkine, tunnettu siitä, että jalkine käsittää jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 14-28 mukaisen laitteen liikkujan etenemisen mittaamiseksi. 28
30. Liikkujan keskivartaloon sijoitettava laite, tunnettu siitä, että laite käsittää jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 14-28 mukaisen laitteen liikkujan etenemisen mittaamiseksi. 5
31. Liikkujan käsivarteen sijoitettava laite, tunnettu siitä, että laite käsittää jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 14-28 mukaisen laitteen liikkujan etenemisen mittaamiseksi. 10
32. Liikkujan näyttölaite, tunnettu siitä, että liikkujan näyttölaite on sovitettu toimimaan yhdessä jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 14-28 mukaisen liikkujan etenemistä mittaavan laitteen kanssa. 15
33. Järjestelmä liikkujan etenemisen mittaamiseksi, tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 14-28 mukaisen laitteen liikkujan etenemisen mittaamiseksi sekä yhdessä tämän lait- 20 teen kanssa toimimaan sovitetun liikkujan näyttölaitteen.
34. Patenttivaatimuksen 33 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainittu laite liikkujan etenemisen mittaamiseksi sekä mainittu liikkujan näyttölaite on integ- 25 roitu yhdeksi laitteeksi. 29
FI20075805A 2007-04-13 2007-11-14 Menetelmä ja laite liikkujan etenemisen mittaamiseksi FI121289B (fi)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20075805A FI121289B (fi) 2007-04-13 2007-11-14 Menetelmä ja laite liikkujan etenemisen mittaamiseksi
CA2615211A CA2615211C (en) 2007-04-13 2007-12-18 Method and device for measuring the progress of a moving person
US12/000,997 US9518828B2 (en) 2007-04-13 2007-12-19 Method and device for measuring the progress of a moving person
EP08736829.6A EP2137493B1 (en) 2007-04-13 2008-04-11 Method and device for measuring the progress of a moving person
JP2010502537A JP2010525304A (ja) 2007-04-13 2008-04-11 移動中の人の推移を測定する方法および装置
PCT/FI2008/050180 WO2008125730A1 (en) 2007-04-13 2008-04-11 Method and device for measuring the progress of a moving person
JP2014010633A JP5801426B2 (ja) 2007-04-13 2014-01-23 移動中の人の推移を測定する方法および装置

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20075254A FI20075254A0 (fi) 2007-04-13 2007-04-13 Menetelmä ja laite liikkujan etenemisen mittaamiseksi
FI20075254 2007-04-13
FI20075805 2007-11-14
FI20075805A FI121289B (fi) 2007-04-13 2007-11-14 Menetelmä ja laite liikkujan etenemisen mittaamiseksi

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20075805A0 FI20075805A0 (fi) 2007-11-14
FI20075805A FI20075805A (fi) 2008-10-14
FI121289B true FI121289B (fi) 2010-09-15

Family

ID=38786736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20075805A FI121289B (fi) 2007-04-13 2007-11-14 Menetelmä ja laite liikkujan etenemisen mittaamiseksi

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9518828B2 (fi)
EP (1) EP2137493B1 (fi)
JP (2) JP2010525304A (fi)
CA (1) CA2615211C (fi)
FI (1) FI121289B (fi)
WO (1) WO2008125730A1 (fi)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI122712B (fi) * 2007-07-11 2012-06-15 Vti Technologies Oy Menetelmä ja laite liikkujan etenemisen mittaamiseksi
EP2284493A1 (en) * 2009-08-10 2011-02-16 Cairos technologies AG Sensor-based tracking of variable locomotion
US20110035185A1 (en) * 2009-08-10 2011-02-10 Thorsten Habel Sensor-based Tracking of Variable Locomotion
US20120296603A1 (en) * 2011-05-16 2012-11-22 Qualcomm Incorporated Sensor orientation measurement with respect to pedestrian motion direction
US8914037B2 (en) 2011-08-11 2014-12-16 Qualcomm Incorporated Numerically stable computation of heading without a reference axis
US8660786B2 (en) 2011-08-17 2014-02-25 Raytheon Company Positioning module
WO2014090263A1 (de) * 2012-12-12 2014-06-19 Puma SE Verfahren zur bestimmung des von einer person zurückgelegten weges
US8951165B2 (en) 2013-03-05 2015-02-10 Microsoft Corporation Personal training with physical activity monitoring device
US9174084B2 (en) 2013-03-05 2015-11-03 Microsoft Technology Licensing, Llc Automatic exercise segmentation and recognition
US8951164B2 (en) * 2013-03-05 2015-02-10 Microsoft Corporation Extending gameplay with physical activity monitoring device
CN104102749B (zh) * 2013-04-11 2019-04-23 华为技术有限公司 终端设备
CN104864886B (zh) * 2015-05-20 2018-09-25 华南师范大学 基于微纳米级的三轴加速度传感器的运动监测方法及系统
US10041800B2 (en) 2016-09-23 2018-08-07 Qualcomm Incorporated Pedestrian sensor assistance in a mobile device during typical device motions
JP7173673B2 (ja) * 2018-06-25 2022-11-16 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置、携帯端末装置、歩幅導出方法及びプログラム

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4510944A (en) * 1982-12-30 1985-04-16 Porges Stephen W Method and apparatus for evaluating rhythmic oscillations in aperiodic physiological response systems
US4578769A (en) 1983-02-09 1986-03-25 Nike, Inc. Device for determining the speed, distance traversed, elapsed time and calories expended by a person while running
JP2675842B2 (ja) 1988-12-15 1997-11-12 松下電工株式会社 歩数計
JPH0780115A (ja) 1993-09-10 1995-03-28 Matsushita Electric Works Ltd 運動量表示システム
JPH07144039A (ja) 1993-11-25 1995-06-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 運動測定装置
EP1302162A3 (en) * 1994-09-07 2004-05-26 Omron Healthcare Co., Ltd. Exercise amount measuring device capable of displaying the amount of exercise to be performed further
US6539336B1 (en) * 1996-12-12 2003-03-25 Phatrat Technologies, Inc. Sport monitoring system for determining airtime, speed, power absorbed and other factors such as drop distance
US6266623B1 (en) * 1994-11-21 2001-07-24 Phatrat Technology, Inc. Sport monitoring apparatus for determining loft time, speed, power absorbed and other factors such as height
US6122960A (en) * 1995-12-12 2000-09-26 Acceleron Technologies, Llc. System and method for measuring movement of objects
US5724265A (en) * 1995-12-12 1998-03-03 Hutchings; Lawrence J. System and method for measuring movement of objects
CA2218242C (en) 1996-10-11 2005-12-06 Kenneth R. Fyfe Motion analysis system
JP3484043B2 (ja) * 1997-06-02 2004-01-06 ジヤトコ株式会社 加速度計算装置
JPH10332418A (ja) * 1997-06-05 1998-12-18 Sekisui Chem Co Ltd 歩行距離計
US6122340A (en) 1998-10-01 2000-09-19 Personal Electronic Devices, Inc. Detachable foot mount for electronic device
US6298314B1 (en) 1997-10-02 2001-10-02 Personal Electronic Devices, Inc. Detecting the starting and stopping of movement of a person on foot
US6301964B1 (en) 1997-10-14 2001-10-16 Dyhastream Innovations Inc. Motion analysis system
JP4286328B2 (ja) * 1998-02-25 2009-06-24 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 運動中の性能を測定する方法及びシステムと、このシステムにおいて使用する運動靴
JP3775779B2 (ja) * 2000-10-30 2006-05-17 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 歩行航行装置およびそれを用いたナビゲーションシステム
JP2002306628A (ja) 2001-04-17 2002-10-22 Hitachi Ltd 歩行機能検査装置
US6826477B2 (en) * 2001-04-23 2004-11-30 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Pedestrian navigation method and apparatus operative in a dead reckoning mode
JP4126388B2 (ja) 2002-04-08 2008-07-30 カシオ計算機株式会社 歩行方向検出装置及びプログラム
JP4205930B2 (ja) * 2002-11-11 2009-01-07 住友精密工業株式会社 携帯用自律航法装置
FI118745B (fi) 2003-07-09 2008-02-29 Newtest Oy Automaattinen liikuntalajien tunnistusmenetelmä ja liikuntalajitunnistin
JP4477962B2 (ja) 2003-07-28 2010-06-09 浜松ホトニクス株式会社 歩幅測定装置
JP2005078416A (ja) 2003-09-01 2005-03-24 Toray Ind Inc 解析モデル生成方法および装置ならびにプログラムおよびその記憶媒体
JP4243684B2 (ja) 2003-10-07 2009-03-25 独立行政法人産業技術総合研究所 歩行動作検出処理装置および歩行動作検出処理方法
JP4504043B2 (ja) * 2004-02-19 2010-07-14 セイコーインスツル株式会社 歩行速度算出装置及び歩行速度算出方法
JP2005237926A (ja) 2004-02-26 2005-09-08 Mikio Uehara 歩行距離と時刻を記録する機能付の靴
JP2006118909A (ja) 2004-10-20 2006-05-11 Matsushita Electric Works Ltd 歩行計
JP4030995B2 (ja) * 2004-12-01 2008-01-09 株式会社ナビタイムジャパン 携帯型経路案内装置
ITMO20050166A1 (it) 2005-06-29 2006-12-30 Infriccioli Amedeo Procedimento per l'acquisizione,il trattamento e la trasmissione di dati legati al consumo energetico umano durante l'attivita'quotidiana e o la pretica sportiva e relativo dispositivo.
CH699042B1 (fr) 2005-08-08 2010-01-15 Suisse Electronique Microtech Procédé et dispositif de détermination de la vitesse d'un coureur.
KR100630156B1 (ko) 2005-09-16 2006-10-02 삼성전자주식회사 개인 항법 기기에서 걸음 검출 장치 및 방법
KR100703451B1 (ko) * 2005-09-16 2007-04-03 삼성전자주식회사 개인 항법 기기에서 걸음 검출 장치 및 방법
US7237446B2 (en) * 2005-09-16 2007-07-03 Raymond Chan System and method for measuring gait kinematics information
DE602005014641D1 (de) * 2005-10-03 2009-07-09 St Microelectronics Srl Schrittmesservorrichtung und Schrittdetektionsverfahren mittels Algorithmus für selbstadaptive Berechnung von Beschleunigungsgrenzwerten
FI120133B (fi) * 2006-05-29 2009-07-15 Polar Electro Oy Rannelaite ja menetelmä liikeinformaation määrittämiseksi
JP4229146B2 (ja) 2006-06-30 2009-02-25 カシオ計算機株式会社 ナビゲート装置及びプログラム
US7771320B2 (en) * 2006-09-07 2010-08-10 Nike, Inc. Athletic performance sensing and/or tracking systems and methods
US7457719B1 (en) * 2006-11-21 2008-11-25 Fullpower Technologies, Inc. Rotational insensitivity using gravity-based adjustment
FI122712B (fi) * 2007-07-11 2012-06-15 Vti Technologies Oy Menetelmä ja laite liikkujan etenemisen mittaamiseksi

Also Published As

Publication number Publication date
US20080255800A1 (en) 2008-10-16
WO2008125730A1 (en) 2008-10-23
US9518828B2 (en) 2016-12-13
CA2615211C (en) 2012-10-30
CA2615211A1 (en) 2008-10-13
JP2014145765A (ja) 2014-08-14
EP2137493A1 (en) 2009-12-30
FI20075805A (fi) 2008-10-14
JP2010525304A (ja) 2010-07-22
EP2137493A4 (en) 2012-05-30
JP5801426B2 (ja) 2015-10-28
FI20075805A0 (fi) 2007-11-14
EP2137493B1 (en) 2017-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI121289B (fi) Menetelmä ja laite liikkujan etenemisen mittaamiseksi
FI122712B (fi) Menetelmä ja laite liikkujan etenemisen mittaamiseksi
EP1066793B1 (en) Motion analysis system
US5955667A (en) Motion analysis system
US6826477B2 (en) Pedestrian navigation method and apparatus operative in a dead reckoning mode
US7561960B2 (en) Motion classification methods for personal navigation
US6305221B1 (en) Rotational sensor system
Cavallo et al. A step toward GPS/INS personal navigation systems: real-time assessment of gait by foot inertial sensing
US7715982B2 (en) Monitoring sports
US20160100801A1 (en) Detachable Wireless Motion System for Human Kinematic Analysis
CN106767790B (zh) 人体下肢运动模型与卡尔曼滤波融合估计行人移动跟踪的方法
JP2008544782A (ja) 日常生活および／またはスポーツの練習中の人間のエネルギ消費にリンクされるデータの捕捉、処理、伝送の手順およびその装置
AU2006222732A1 (en) Monitoring Sports
US20090115618A1 (en) Method of Generating Graphical Data and Electronic Device
CA2329368C (en) System and method for measuring movement of objects
CN115645884A (zh) 一种人体运动姿态测量系统

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 121289

Country of ref document: FI

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: MURATA ELECTRONICS OY

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: MURATA MANUFACTURING CO., LTD.