JP2012048530A

JP2012048530A - 歩数計測装置

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Publication number: JP2012048530A
Application number: JP2010190473A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kawashima; 隆宏川嶋
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2012-03-08
Anticipated expiration: 2030-08-27
Also published as: JP5561028B2

Abstract

【課題】携帯電話機に内蔵される歩数計測装置における歩数の計測の正確性を確保しつつ、その消費電力を抑える。
【解決手段】歩数計測装置４０のＭＣＵ４１は、待機状態と計測状態の２つの状態間を遷移する。待機状態では、ＭＣＵ４１は、加速度センサ４４から出力される加速度値データＤＡと閾値ＴＨ１とを比較することにより計測状態へ遷移するか否かを判定する処理と一定時間の待機とを繰り返す。計測状態では、加速度センサ４４から加速度値データＤＡを取得する処理と、現在までに取得した所定個数の加速度値データＤＡに基づいて、歩数計測装置の携帯者が一歩の歩行を行ったか否かを判定し、判定結果に基づいて歩数の計数を行う処理と、加速度値データＤＡに基づいて待機状態へ遷移するか否かを判定する処理と、一定時間の待機とを繰り返す。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話機などに内蔵される歩数計測装置に関する。

携帯電話機の中には、携帯電話機本来の機能に加えて、携帯電話機の携帯者の歩数を計測する歩数計測装置としての機能を有するものがある。歩数計測装置としての機能を有する携帯電話機には、携帯者の歩行によって当該携帯電話機に発生した加速度を検出する加速度センサやその加速度センサの出力信号を利用して携帯者の歩行を検出する回路などが内蔵される。このため、歩数計測装置としての機能を有する携帯電話機はそうでないものに比べて消費電力が大きくなる。特許文献１及び２には、この種の携帯電話機の消費電力を抑えるための技術が開示されている。

特許文献１に開示された携帯電話機は、当該携帯電話機の制御中枢としての役割を果たす制御部のほかに、加速度センサと計測部とを有する。加速度センサは、当該携帯電話機に発生した加速度を示す加速度値を出力する。計測部は、加速度センサから出力された加速度値の波形を解析して、歩行パターンが所定時間継続したか否かを判定し、判定結果が肯定的である場合に歩数計測を行う通常モードでの動作を開始する。制御部は、計測部からの歩数の通知が所定時間（例えば、５秒間）に亙って止まった場合に、計測部における歩数の計測の処理を停止させる。この技術によると、計測部が常に動作し続ける場合に比べて消費電力が抑えられる。

特許文献２に開示された携帯電話機は、当該携帯電話機の制御中枢としての役割を果たす制御部のほかに、加速度センサを有する。この加速度センサは、カウンタを内蔵している。加速度センサは、自らに発生した加速度が所定の基準値を上回った場合に当該携帯電話機の携帯者が歩行したとみなし、カウンタにおけるカウントデータをカウントアップする。また、制御部は、起動状態及びこの起動状態よりも消費電力の小さいＳｌｅｅｐ状態間を遷移し、起動状態になる度に、加速度センサ内のカウンタにおけるカウントデータを読み出す。そして、制御部は、当該制御部内の記憶部における歩数をこのカウントデータにより更新し、更新後の歩数をメインディスプレイに表示させる。この技術によると、制御部を起動状態としたまま歩数の計測を行う場合に比べて消費電力が抑えられる。

特開２０１０−１５４１４号公報特開２００９−３００３２９号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、Ｓｌｅｅｐ状態から起動状態に遷移すべきか否かの判定を行うために、歩行パターンが所定時間以上継続したか否かの判定を行っているので、Ｓｌｅｅｐ状態での計測部の演算量が多く、Ｓｌｅｅｐ状態での計測部の消費電力を充分に低くするのが困難であるという問題がある。また、特許文献１の技術では、Ｓｌｅｅｐ状態において歩行パターンが所定時間継続した場合に、歩数計測を行う通常モードへ遷移するので、携帯者が歩行を開始してから歩数計測が開始されるまでのレイテンシが長くなり、歩数計測が不正確になるという問題がある。また、特許文献２の技術では、カウンタを内蔵した加速度センサを常時動作させておく必要があるため、制御部を間欠駆動することにより制御部の消費電力を低減することができても、加速度センサおよび制御部全体としての消費電力を低減することができないという問題がある。
本発明は、このような背景の下に案出されたものであり、携帯電話機に内蔵される歩数計測装置における歩数の計測の正確性を確保しつつ、その消費電力を抑えることを目的とする。

本発明は、加速度を示す加速度値を出力する加速度センサと、待機状態と計測状態の２つの状態を有し、待機状態では、前記加速度センサからの加速度値の取得と、取得した加速度値と閾値との大小関係に基づく計測状態への遷移の可否の判定と、一定時間の待機とを繰り返し、計測状態では、前記加速度センサからの加速度値の取得と、現在までに取得した所定個数の加速度値を用いた一歩の歩行の判定及びこの判定結果に応じた歩数の計数と、現在までに取得した所定個数の加速度値に基づく待機状態への遷移の可否の判定と、一定時間の待機とを繰り返す制御手段とを具備する歩数計測装置を提供する。

この発明によれば、待機状態において制御手段は、加速度センサから取得した加速度値が閾値を上回ったか否かの判定のみにより計測状態へ遷移するか否かを決定する。従って、待機状態において、一定時間の待機以外の処理の所要時間が短くて済み、制御手段の消費電力を減らすことができる。また、歩数計測装置の携帯者が一歩の歩行を行っていないのに、加速度値が閾値を越えて計測状態への遷移が発生したとしても、計測状態では、現在までに取得した所定個数の加速度値に基づいて、歩数計測装置の携帯者が一歩の歩行を行ったか否かを判定するので、誤った歩数計測が行われるのを防止することができる。従って、本発明によると、歩数の計測の正確性を確保しつつ、歩数計測装置の消費電力を抑えることができる。

本発明の一実施形態である歩数計測装置を含む携帯電話機の構成を示す図である。同携帯電話機の外観を示す斜視図である。図１に示すホストＣＰＵの状態遷移を示す図である。図１に示すＭＣＵの状態遷移を示す図である。図１に示すＭＣＵの動作を示すフローチャートである。図１に示すＭＣＵおよび加速度センサの動作を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１は、この発明の一実施形態である歩数計測装置４０を含む携帯電話機１０の電気的構成を示すブロック図である。図２は、同電話機１０の外観を示す斜視図である。図２に示すように、この携帯電話機１０は、筐体２１及び筐体２２とこれらを互いに傾動し得るように連結するヒンジ部材２３とを有する。筐体２１の表面２４にはスピーカ２５とディスプレイ２６が設けられている。筐体２２の表面２７には操作キー２８とマイクロホン２９が設けられている。また、筐体２２には、ホストＣＰＵ３１、ＲＡＭ３２、ＲＯＭ３３、開閉センサ３４、無線部３５、キーセンサ３６、音声処理部３７、表示処理部３８、及び歩数計測装置４０を含む制御装置５０と、当該携帯電話機１０における電力の供給源であるバッテリ６０とが内蔵されている。

ホストＣＰＵ３１は、当該携帯電話機１０の制御中枢としての役割を果たす装置である。図３に示すように、ホストＣＰＵ３１は、待受状態と起動状態の２つの状態間を遷移する。ホストＣＰＵ３１は、各状態において次のような処理を行う。待受状態では、ホストＣＰＵ３１は、待受状態から起動状態への遷移の条件となるイベントEV-activeの発生を監視する。待受状態から起動状態への遷移の条件となるイベントEV-activeには、筐体２１における筐体２２から離れる方向（図２のＹ方向）への傾動が開閉センサ３４によって検知されたことを示すイベントや、無線部３５が着呼信号を受信したことを示すイベント、キーセンサ３６が操作キー２８の押下を検知したことを示すベントなどがある。待受状態では、ホストＣＰＵ３１は、イベントEV-activeが発生していない場合は、時間Ｔ１が経過するまで休止してから起動してイベントEV-activeの発生を監視する、という処理を繰り返す。ホストＣＰＵ３１は、イベントEV-activeが発生した場合は、起動状態へと遷移する。

起動状態では、ホストＣＰＵ３１は、操作キー２８の操作に従い、ＲＯＭ３３に記憶されているアプリケーションプログラムをＲＡＭ３２に読み出す。ホストＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３２に読み出したアプリケーションプログラムに従って、音声処理部３７や表示処理部３８を制御する。音声処理部３７は、ホストＣＰＵ３１による制御の下、スピーカ２５及びマイクロホン２９とホストＣＰＵ３１の間の音信号の送受信を仲介する処理を行う。表示処理部３８は、ホストＣＰＵ３１による制御の下、ディスプレイ２６に画像を表示させる処理を行う。ＲＯＭ３３に記憶されているアプリケーションプログラムには、他の携帯電話機１０との通話を行うための通話アプリケーション、ＷＷＷ（World Wide Web）におけるＨＴＭＬ（Hyper Text Markup
Language）データを受信してその内容をディスプレイ２６に表示させるブラウジングアプリケーションのほか、歩数計測装置４０の処理結果である歩数Ｎｕｍを同装置４０から取得してディスプレイ２６に表示させるアプリケーションプログラムである歩数計アプリケーションがある。

また、起動状態では、ホストＣＰＵ３１は、起動状態から待受状態への遷移の条件となるイベントEV-waitの発生を監視する。起動状態から待受状態への遷移の条件となるイベントEV-waitには、筐体２１における筐体２２へ近づく方向（図２のＸ方向）への傾動が開閉センサ３４によって検知されたことを示すイベントや、時間Ｔ２（Ｔ２＜Ｔ１）に亙って何れの操作キー２８も押下されなかったことを示すイベントなどがある。ホストＣＰＵ３１は、イベントEV-waitが発生した場合は、待受状態へと遷移する。

図１において、歩数計測装置４０は、加速度センサ４４、ＭＣＵ（Micro Control Unit）４１、ＲＡＭ４２、及びＲＯＭ４３を有する。加速度センサ４４は、Ｉ^２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）バスによりＭＣＵ４１と接続されている。加速度センサ４４は、ＭＣＵ４１による制御の下、当該加速度センサ４４に発生した加速度を示す加速度値を出力する装置である。より具体的に説明すると、ＭＣＵ４１が加速度センサ４４に対する電源供給を開始させ、Ｉ^２Ｃバスを介して加速度センサ４４に起動指示信号を与えると、加速度センサ４４は、当該加速度センサ４４に発生した加速度を互いに直交する３つの軸方向の成分Ａ_Ｘ，Ａ_Ｙ，Ａ_Ｚに分解してサンプリングし、各成分Ａ_Ｘ，Ａ_Ｙ，Ａ_ＺのサンプルＤＡ_Ｘ，ＤＡ_Ｙ，ＤＡ_Ｚを次式に代入して求まる加速度値データＤＡをＩ^２Ｃバスを介してＭＣＵ４１に供給する。
ＤＡ＝（ＤＡ_Ｘ ^２＋ＤＡ_Ｙ ^２＋ＤＡ_Ｚ ^２）^１／２…（１）

ＭＣＵ４１は、当該歩数計測装置４０の制御中枢である。ＭＣＵ４１は、ＲＡＭ４２をワークエリアとして利用しつつ、ＲＯＭ４３に記憶された歩数計測プログラムを実行する。図４に示すように、ＭＣＵ４１は、歩数計測プログラムに従い、待機状態と計測状態の２つの状態間を遷移する。図５は、ＭＣＵ４１が実行する歩数計測プログラムの処理内容を示すフローチャートである。本実施形態では、ＭＣＵ４１が起動されると、ＭＣＵ４１は、待機状態になる（Ｓ１０１）。待機状態では、ＭＣＵ４１は、加速度センサ４４に対して時間Ｔ３（例えば、Ｔ３＝２００ミリ秒とする）毎に間欠的に電源供給を行わせ、加速度センサ４４から加速度値データＤＡを取得し、この加速度値データＤＡと閾値ＴＨ１（閾値ＴＨ１は、重力加速度（９．８ｍ／ｓ^２）よりも僅かに大きな値とする）との大小関係に基づいて計測状態への遷移の可否を判定する。より具体的には、ＭＣＵ４１は、待機状態では、次のような処理を行う。

まず、ＭＣＵ４１は、加速度センサ４４への電源供給を行わせる（Ｓ１０２）。次にＭＣＵ４１は、加速度センサ４４から加速度値データＤＡを取得する（Ｓ１０３）。

次に、ＭＣＵ４１は、動作判定処理を行う（Ｓ１０４）。動作判定処理は、携帯電話機１０が動いているか否かを判定する処理である。動作判定処理では、ＭＣＵ４１は、ステップＳ１０３において取得した加速度値データＤＡと閾値ＴＨ１とを比較する。そして、加速度値データＤＡが閾値ＴＨ１を上回っている場合は携帯電話機１０が動いているとみなし、閾値ＴＨ１を上回っていない場合は携帯電話機１０が静止しているとみなす。

ＭＣＵ４１は、ステップＳ１０４において、加速度値データＤＡが閾値ＴＨ１を上回っていないと判定した場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、加速度センサ４４に対する電源供給を停止させる（Ｓ１０５）。このように加速度センサ４４への電源供給が停止されることにより、加速度センサ４４によるバッテリ６０の消耗が回避される。ＭＣＵ４１は、加速度センサ４４を停止させた後、時間Ｔ３が経過するまで待機する（Ｓ１０６）。ＭＣＵ４１は、時間Ｔ３が経過した後、歩数の計測の終了を指示する操作が行われたか判定する（Ｓ１０７）。ＭＣＵ４１は、歩数の計測の終了を指示する操作が行われなかった場合には（Ｓ１０７：Ｎｏ）、ステップＳ１０２に戻って加速度センサ４４を起動させ、以降の処理を繰り返す。また、ＭＣＵ４１は、歩数の計測の終了を指示する操作が行われた場合には（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、全ての処理を終了させる。

ＭＣＵ４１は、ステップＳ１０４において、加速度値データＤＡが閾値ＴＨ１を上回っていると判定した場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、計測状態に遷移する（Ｓ２０１）。ＭＣＵ４１は、計測状態では、加速度センサ４４への電源供給を継続させたまま同センサ４４から出力される加速度値データＤＡを取得し、過去所定個数の加速度値データＤＡを用いた一歩の歩行の判定とこの判定結果に応じた歩数Ｎｕｍの計数を行うとともに、待機状態への遷移の可否についての判定である静止判定を行い、この静止判定によって携帯電話機１０が静止していると判定した場合に待機状態に遷移する。より具体的に説明すると、ＭＣＵ４１は、計測状態では、次のような処理を行う。

まず、ＭＣＵ４１は、加速度センサ４４から出力された加速度値データＤＡを取得し（Ｓ２０２）、取得した加速度値データＤＡをＲＡＭ４２内のリングバッファに書き込む。

次に、ＭＣＵ４１は、歩数計測処理を行う（Ｓ２０３）。歩数計測処理は、ＲＡＭ４２内のリングバッファに書き込まれている過去所定個数の加速度値データＤＡを用いて携帯者により一歩の歩行が行われたか否かを判定し、歩行した場合にはＲＡＭ４２における歩数Ｎｕｍをカウントアップする処理である。より具体的に説明すると、歩数計測処理では、ＭＣＵ４１は、リングバッファにおける過去所定個数の加速度値データＤＡを走査し、加速度値データＤＡの波形にピークが現れた場合に（より具体的には、加速度値データＤＡの大きさが上昇から下降に転じた場合に）、携帯者による一歩の歩行が行われたとみなし、ＲＡＭ４２における歩数Ｎｕｍを１つカウントアップする。

ＭＣＵ４１は、静止判定処理を行う（Ｓ２０４）。静止判定処理は、携帯者が静止したか否かを判定する処理である。静止判定処理では、ＭＣＵ４１は、ＲＡＭ４２のリングバッファに書き込まれている最新の所定個数の加速度値データＤＡと閾値ＴＨ１とを比較する。そして、最新の所定個数の加速度値データＤＡの全てが閾値ＴＨ１を下回っている場合は携帯電話機１０が静止しているとみなし、閾値ＴＨ１を下回っていない場合は携帯電話機１０が未だ動いているとみなす。

ＭＣＵ４１は、ステップＳ２０４において、携帯電話機１０が静止していると判定した場合（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、待機状態へと遷移する。一方、ＭＣＵ４１は、ステップＳ２０４において、携帯電話機１０が静止していないと判定した場合（Ｓ２０４：Ｎｏ）、時間Ｔ４（Ｔ４＜Ｔ３：例えば、Ｔ４＝４０ミリ秒とする）が経過するまで待機する（Ｓ２０５）。そして、ＭＣＵ４１は、時間Ｔ４が経過した後、歩数の計測の終了を指示する操作が行われたか判定する（Ｓ２０６）。ＭＣＵ４１は、歩数の計測の終了を指示する操作が行われなかった場合には（Ｓ２０６：Ｎｏ）、ステップＳ２０２に戻って加速度センサ４４から出力された最新の加速度値データＤＡを取得し、以降の処理を繰り返す。また、ＭＣＵ４１は、当該歩数計測装置４０による歩数の計測の終了を指示する操作が行われた場合には（Ｓ２０６：Ｙｅｓ）、全ての処理を終了させる。

ステップＳ２０５における待機時間Ｔ４は、ステップＳ２０２〜Ｓ２０５の全所要時間により決定される加速度値の取得の周期が、歩数計測処理において一歩の歩行が行われたかどうかの判定をするのに支障を来たさない程度の充分な短い周期となるように決定される。すなわち、一歩の歩行が行われたかどうかの判定に支障を来たさない加速度値の取込み周期がＴ２であるとした場合、この周期Ｔ２からステップＳ２０２〜Ｓ２０４の処理の所要時間を差し引いた時間がステップＳ２０５における待機時間Ｔ４となる。一方、待機状態では、一歩の歩行が行われたか否かの判定は行われず、単に加速度値が閾値を越えたか否かの判定を行うのみなので、待機状態における加速度値の取得の周期Ｔ１は、計測状態での加速度値の取得の周期Ｔ２と同じにする必要はない。本実施形態では、待機状態における消費電力を極力減らすため、待機状態における加速度値の取得の周期Ｔ１を計測状態での加速度値の取得の周期Ｔ２よりも長くしている。この待機状態における加速度値の取得の周期Ｔ１からステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理の所要時間を差し引いた時間がステップＳ１０６における待機時間となる。

以上説明した本実施形態では、図６（Ａ）に示すように、ＭＣＵ４１は、待機状態において、加速度センサ４４の起動（Ｓ１０２）、加速度センサ４４における加速度値データＤＡの取得（Ｓ１０３）、動作判定処理（Ｓ１０４）、及び加速度センサ４４の停止（Ｓ１０５）の一連の処理を、時間Ｔ３の休止を挟んで間欠的に行う。また、図６（Ｂ）に示すように、ＭＣＵ４１は、計測状態において、加速度センサ４４における加速度値データＤＡの取得（Ｓ２０２）、歩数計測処理（Ｓ２０３）、及び静止判定処理（Ｓ２０４）の一連の処理を、時間Ｔ４の休止を挟んで間欠的に行う。ここで、計測状態では、歩数計測処理（ステップＳ２０３）は演算量が多いため、ステップＳ２０２〜Ｓ２０４の全体としての所要時間は長くなる。これに対し、待機状態では、加速度センサ４４がその起動の直後に出力する加速度値データＤＡが閾値ＴＨ１を上回っているか否か判定するのみにより、計測状態に遷移するか否かを決定するので、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５までの全処理の所要時間が短くて済む。

従って、待機状態においてＭＣＵ４１が処理を実行している時間Ｔ１−Ｔ３は、計測状態においてＭＣＵ４１が処理を実行している時間Ｔ２−Ｔ４よりも小さくなる。従って、待機状態におけるＭＣＵ４１の消費電力を減らすことができる。しかも、本実施形態では、待機状態における加速度値の取得の周期Ｔ１を計測状態における加速度値の取得の周期Ｔ２よりも長くすることができる。従って、本実施形態によると、歩数計測装置４０の消費電力を抑えることができる。

また、本実施形態では、待機状態において加速度値データＤＡが閾値ＴＨ１を上回った場合に直ちに計測状態に遷移するので、携帯者が歩行を開始してから歩数計測が開始されるまでのレイテンシを短くすることができ、例えば２００ｍｓ程度のレイテンシを実現することができる。そして、加速度値データＤＡが閾値ＴＨ１を上回って計測状態に遷移した場合において、計測状態では、過去所定個数の加速度値データＤＡに基づいて携帯者による一歩の歩行が行われたか否かの判定が行われる。このため、携帯者が実際に歩行を開始した場合には、その歩数のカウントを仕損じることはない。

一方、携帯者が歩行していないにも拘わらず計測状態へ遷移した場合には、計測状態において誤って歩数のカウントが行われることはない。従って、本実施形態によると、歩数計測開始までのレイテンシを十分に短くし、かつ、歩数の計測の正確性を確保しつつ、歩数計測装置４０の消費電力を抑えることができる。

また、本実施形態では、計測状態において加速度センサ４４への電源供給を継続しつつ周期的に加速度センサ４４から加速度値データＤＡを取得するようにしているので、加速度センサ４４の動作を安定させた状態で、測定精度上必要な十分に短い周期で加速度値データＤＡを取得することができ、歩数カウントを正確に行うことができる。

一方、待機状態では、加速度センサ４４に対する電源供給を間欠的に行い、加速度センサ４４に電源が供給されている期間に加速度センサ４４から加速度値データＤＡを取得するようにしているので、加速度センサ４４の消費電力を減らすことができる。この場合、待機状態において加速度センサ４４から取得する加速度値データＤＡは、待機状態から計測状態への遷移を行うか否かの判定に使用されるものであり、歩数のカウントのための加速度波形解析に使用されるものではないので、加速度センサ４４を間欠的に駆動することによって加速度値データＤＡの精度が低下したとしても悪影響はない。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態があり得る。例えば、上記実施形態では、待機状態の動作判定処理（Ｓ１０４）と計測状態の静止判定処理（Ｓ２０４）において加速度値データＤＡを共通の閾値ＴＨ１と比較した。しかし、動作判定処理において加速度値データＤＡと比較する閾値と静止判定処理において加速度値データＤＡと比較する閾値を異なる値としてもよい。

１０…携帯電話機、２１，２２…筐体、２３…ヒンジ、２４，２７…表面、２５…スピーカ、２６…ディスプレイ、２８…操作キー、２９…マイクロホン、３１…ホストＣＰＵ、３２…ＲＡＭ、３３…ＲＯＭ、３４…開閉センサ、３５…無線部、３６…キーセンサ、３７…音声処理部、３８…表示処理部、４０…歩数計測装置、４１…ＭＣＵ、４２…ＲＡＭ、４３…ＲＯＭ、４４…加速度センサ。

Claims

加速度を示す加速度値を出力する加速度センサと、
待機状態と計測状態の２つの状態を有し、待機状態では、前記加速度センサからの加速度値の取得と、取得した加速度値と閾値との大小関係に基づく計測状態への遷移の可否の判定と、一定時間の待機とを繰り返し、計測状態では、前記加速度センサからの加速度値の取得と、現在までに取得した所定個数の加速度値を用いた一歩の歩行の判定及びこの判定結果に応じた歩数の計数と、現在までに取得した所定個数の加速度値に基づく待機状態への遷移の可否の判定と、一定時間の待機とを繰り返す制御手段と
を具備することを特徴とする歩数計測装置。
前記制御手段は、前記待機状態では、前記一定時間の待機の間、前記加速度センサに対する電源供給を停止することを特徴とする請求項１に記載の歩数計測装置。
前記待機状態における加速度値の取得の周期を前記計測状態における加速度値の取得の周期よりも長くしたことを特徴とする請求項１または２に記載の歩数計測装置。