JP2012506550A - 移動要素に剛結合された3軸加速度計の連続的な位置により形成された経路の特徴を決定する装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1
Description
− 3軸加速度計の前記第1および第2の静止時点を決定する第1の手段と、
− 3軸加速度計により得られたベクトルに基づいて、または追加センサにより得られたベクトルに基づいて、加速度計または追加センサに結合された移動基準座標系内で、前記第1および第2の静止時点の間における3軸加速度計の実質的に不変である回転軸、および前記実質的に一定である回転軸に直交する平面を決定する第2の手段と、
− 前記連続的な各時点において、前記移動基準座標系内で3軸加速度計により得られたベクトルおよび追加センサにより得られたベクトルの前記平面への第1の正射影を計算する第1の手段と、
− 前記連続的な各時点において、追加センサにより得られたベクトルの前記第1の正射影に基づいて、前記移動基準座標系から前記固定グローバル基準座標系に切り替える回転を決定する第3の手段と、
− 前記連続的な各時点において、3軸加速度計により得られたベクトルの前記平面において、前記第1の計算手段により得られた、前記第1の正射影の前記固定グローバル基準座標系における第2の正射影を計算する第2の手段と、
− 前記固定グローバル基準座標系内で、地球重力および前記装置のドリフトに影響されることなく、前記平面に集中する加速度を得るために、前記固定グローバル基準座標系における各第2の正射影から、前記連続的な各時点の平均ベクトルを減算する第3の計算手段と、
− 集中する加速度に基づいて軌跡の特徴を計算する第4の手段とを含んでいる。
− 3軸加速度計の前記第1および第2の静止時点を決定する第1の手段と、
− 3軸加速度計により得られたベクトルに基づいて、または追加センサにより得られたベクトルに基づいて、3軸加速度計および追加センサに結合された移動基準座標系内で、前記第1および第2の静止時点の間における多くの連続的な各時点において、3軸加速度計の軌跡の平面を決定する第2の手段と、
− 前記連続的な各時点において 前記移動基準座標系内で3軸加速度計により得られたベクトルのおよび追加センサにより得られたベクトルの3軸加速度計の軌跡の前記平面上への正射影を計算する第1の手段と、
− 前記連続的な各時点において、追加センサにより得られたベクトルの前記正射影に基づいて、前記移動基準座標系から前記固定グローバル基準座標系に切り替える回転を決定する第3の手段と、
− 前記連続的な各時点において、前記第1の計算手段により得られた3軸加速度計により得られたベクトルの前記固定グローバル基準座標系内での正射影を計算する第2の手段と、
− 前記固定グローバル基準座標系内で、地球重力および前記装置のドリフトに影響されることなく、3軸加速度計の軌跡の前記平面に集中する加速度を得るために、前記第2の計算手段により得られた前記連続的な各時点における平均ベクトルを減算する第3の計算手段と、
− 前記第1および第2の静止時点の間における前記平面内の3軸加速度計の、前記固定グローバル基準座標系内で表された軌跡を得るために、前記第3の計算手段により得られた集中する加速度の二重時間積分を計算する第4の手段と、
を含んでいる。
− 3軸加速度計の前記第1および第2の静止時点を決定するステップと、
− 3軸加速度計により得られたベクトルに基づいて、または追加センサにより得られたベクトルに基づいて、加速度計または追加センサに結合された移動基準座標系内で、前記第1および第2の静止時点の間における3軸加速度計の実質的に不変である回転軸を決定するステップ、および前記実質的に不変である回転軸に直交する平面を決定するステップと、
− 前記連続的な各時点において、前記移動基準座標系内で3軸加速度計により得られたベクトルおよび追加センサにより得られたベクトルの前記平面への第1の正射影を計算するステップと、
− 前記連続的な各時点において、追加センサにより得られたベクトルの前記第1の正射影に基づいて、前記移動基準座標系から前記固定グローバル基準座標系に切り替える回転を決定するステップと、
− 前記連続的な各時点において、3軸加速度計により得られたベクトルの前記平面において、前記第1の正射影の前記固定グローバル基準座標系における第2の正射影を計算するステップと、
− 前記固定グローバル基準座標系内で、地球重力および前記装置のドリフトに影響されることなく、前記平面に集中する加速度を得るために、前記固定グローバル基準座標系における各第2の正射影から、前記連続的な各時点の平均ベクトルを減算するステップと、
− 集中する加速度に基づいて軌跡の特徴を決定するステップと、
を含んでいる。
垂直線はこの時点で3軸加速度計3Aにより測定された加速度に沿っていて、αは
BGF=Bh+Bv+Bu3
ここで、
dh(t0,tn)=xh(tn)−xh(t0)
一連の歩行の場合、移動距離は各一歩について計算される距離の合計により与えられる。
xD(t)=±xv(t),但し、符号は、下向きである
Claims (25)
- 移動要素(EM)に剛結合された3軸加速度計(3A)の、前記3軸加速度計(3A)の第1の静止時点(t0)と前記第1の静止時点(t0)に後続する第2の静止時点(tn)との間における連続的な位置により形成された軌跡の特徴を決定する装置であって、前記装置が更に、地球基準座標系に結合された固定グローバル基準座標系(GF)内で、前記第1および第2の静止時点(t0,tn)の間で実質的に一定であるベクトル場のベクトルを測定する追加的な3軸センサであって、前記移動要素(EM)に剛結合されていると共に前記加速度計(3A)の前記基準座標系内で固定されている前記追加センサと、制御手段(CMD)とを含んでいて、前記制御手段(CMD)が、
− 前記3軸加速度計(3A)の前記第1および第2の静止時点(t0,tn)を決定する第1の手段(MD1)と、
− 前記3軸加速度計(3A)により得られたベクトルに基づいて、または前記追加センサにより得られた前記ベクトルに基づいて、前記加速度計(3A)または前記追加センサに結合された移動基準座標系(LF)内で、前記第1および第2の静止時点(t0,tn)の間における前記3軸加速度計(3A)の実質的に不変である回転軸、および前記実質的に不変である回転軸に直交する平面を決定する第2の手段(MD2)と、
− 前記連続的な各時点(t0,t1,...,tn)において、前記移動基準座標系(LF)内で前記3軸加速度計(3A)により得られたベクトルおよび前記追加センサにより得られた前記ベクトルの前記平面への第1の正射影を計算する第1の手段(MC1)と、
− 前記連続的な各時点(t0,t1,...,tn)において、前記追加センサにより得られた前記ベクトルの前記第1の正射影に基づいて、前記移動基準座標系(LF)から前記固定グローバル基準座標系(GF)に切り替える回転を決定する第3の手段(MD3)と、
− 前記連続的な各時点(t0,t1,...,tn)において、前記3軸加速度計(3A)により得られた前記ベクトルの前記平面において、前記第1の計算手段(MC1)により得られた、前記第1の正射影の前記固定グローバル基準座標系(GF)における第2の正射影を計算する第2の手段(MC2)と、
− 前記固定グローバル基準座標系(GF)内で、地球重力および前記装置のドリフトに影響されることなく、前記平面に集中する加速度を得るために、前記固定グローバル基準座標系(GF)における各第2の正射影から、前記連続的な各時点(t0,t1,...,tn)の平均ベクトルを減算する第3の計算手段(MC3)と、
− 前記集中する加速度に基づいて前記軌跡の特徴を計算する第4の手段(MC4)と、
を含む装置。 - 前記連続的な位置が実質的に同一平面上にある、請求項1に記載の装置。
- 前記移動要素(EM)が足であり、前記時間間隔が、前記足の歩調に対応して前記3軸加速度計(3A)の前記第1および第2の静止時点(t0,tn)を分離する、請求項1または2に記載の装置。
- 前記制御手段(CMD)が、前記3軸加速度計(3A)の前記固定グローバル基準座標系(GF)で表された各々の位置を前記第1の静止時点(t0)および前記第2の静止時点(tn)に関連付けるべく適合された、方向ベクトルを計算する第1の手段(MEL1)を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の装置。
- 前記軌跡の前記平面が垂直であって、前記制御手段(CMD)が更に、前記追加センサにより測定された前記ベクトル場に関する移動進行方向を計算する第2の手段(MEL2)を含んでいて、前記第2の計算手段(MEL2)が、前記追加センサにより測定された前記ベクトル場ベクトルの、前記軌跡の前記平面に直交する水平面上への正射影を実行すべく適合されている、請求項4に記載の装置。
- 前記軌跡の前記平面が垂直であって、前記3軸加速度計(3A)の前記軌跡の前記平面を決定する前記第2の手段(MD2)が、前記連続的な各時点(t0,t1,...,tn)で前記3軸加速度計(3A)により得られた前記ベクトルにより形成された3列からなる行列である前記自己相関行列を前記移動基準座標系(LF)内で固有値および固有ベクトルに分解すべく、且つ前記より大きい2個の固有値に対応する前記2個の固有ベクトルを抽出すべく適合されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の装置。
- 前記第2の計算手段(MC2)が、前記地球基準座標系に関連付けられていて、前記追加センサにより得られたベクトル、および前記第1のベクトルに直交していて軌跡の前記平面に属している第2のベクトルに基づいて、前記第1の計算手段(MC1)により得られた第1のベクトルにより定義される中間基準座標系(IF)へ切り替える第5の計算手段(MC5)を含んでいる、請求項1〜7のいずれか1項に記載の装置。
- 前記移動基準座標系(LF)から前記固定グローバル基準座標(GF)系に切り替える前記回転を決定する前記第3の手段(MD3)が角度(α))を推定する手段(MEST)を含んでいて、前記切換回転が、前記実質的に一定であるベクトル場への正射影、およびこれに続く前記3軸加速度計(3A)の軌跡の前記平面における前記推定された角度(α)分の回転により定義される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の装置。
- 前記推定手段(MEST)が、前記移動要素(EM)の前記接触面の傾斜(θ)と、前記3軸加速度計(3A)により送信されたベクトルに基づいて前記第5の計算手段(MC5)により送信された前記ベクトルとに基づいて、前記角度(α)を推定すべく適合されている、請求項9に記載の装置。
- 前記推定手段(MEST)が、前記連続的な各時点(t0,t1,...,tn)で前記3軸加速度計(3A)により得られた前記ベクトルにより形成された行列(AIF)に基づいて前記第5の計算手段(MC5)により得られた3列からなる行列の特異値分解に基づいて、前記角度(α)を推定すべく適合されている、請求項9に記載の装置。
- 前記推定手段(MEST)が、前記角度(α)を、前記追加センサにより得られた前記ベクトルに基づいて前記第1の計算手段(MC1)により得られた前記ベクトルと、前記3軸加速度計(3A)により得られた前記ベクトルに基づいて前記第1の計算手段(MC1)により得られた前記ベクトルとの間の、前記第1または第2の静止時点(t0,tn)における角度として推定すべく適合されている、請求項9に記載の装置。
- 前記制御手段(CMD)が、前記第4の計算手段(MC4)により得られたデータに基づいて、前記第1および第2の静止時点(t0,tn)の間に、および/または前記3軸加速度計(3A)の2個の連続的な静止時点(t0,tn)を分離する一組の連続的な時間内に移動する距離を計算する第3の手段(MEL3)を含んでいる、請求項1〜12のいずれか1項に記載の装置。
- 前記制御手段(CMD)が、前記第4の計算手段(MC4)により得られた前記データに基づいて、前記3軸加速度計(3A)の2個の連続的な静止時点(t0,tn)を分離する一組の連続的な時間間隔の軌跡を計算する第4の手段(MEL4)を含んでいる、請求項1〜13のいずれか1項に記載の装置。
- 前記追加センサが、前記第1および第2の静止時点(t0,tn)の間で実質的に一定である地磁界を測定する3軸磁力計(3M)である、請求項1〜14のいずれか1項に記載の装置。
- 前記3軸加速度計(3A)が、前記3軸加速度計(3A)の静止時点において、前記移動要素(EM)の接触面の高さに実質的に置かれるように配置されている、請求項1〜15のいずれか1項に記載の装置。
- 前記追加センサが、前記3軸加速度計(3A)の静止時点において、前記移動要素(EM)の前記接触面からある程度離れて配置されている、請求項1〜16のいずれか1項に記載の装置。
- 前記制御手段(CMD)が、前記移動要素(EM)に結合されているか、または前記移動要素(EM)からある程度離れて配置されていて、実時間または非実時間で動作すべく適合されている請求項1〜17のいずれか1項に記載の装置。
- プレーヤーが進む少なくとも一歩を示す視覚または聴覚インジケータを含み、請求項3〜17のいずれか1項に記載の装置を含むことを特徴とする、ビデオゲームシステム。
- 請求項3〜17のいずれか1項に記載の装置を少なくとも1つ含むことを特徴とする、跳躍解析システム。
- 請求項3〜17のいずれか1項に記載の装置を含むことを特徴とする、屋外または屋内の地理位置情報システム。
- 請求項3〜17のいずれか1項に記載の装置を少なくとも1つ含むことを特徴とする、ユーザーのエネルギー消費を計算するシステム。
- 前記3軸加速度計(3A)の前記軌跡の特徴が、前記3軸加速度計(3A)の速度を含んでいる、請求項1〜22のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記3軸加速度計(3A)の前記軌跡の特徴が、前記3軸加速度計(3A)の軌跡を含んでいる、請求項1〜23のいずれか1項に記載のシステム。
- 移動要素(EM)に剛結合された3軸加速度計(3A)の、前記3軸加速度計(3A)の第1の静止時点(t0)と前記第1の静止時点(t0)に後続する第2の静止時点(tn)との間における連続的な位置により形成された軌跡の特徴を、更に、地球基準座標系に結合された固定グローバル基準座標系(GF)内で、前記第1および第2の静止時点(t0,tn)の間で実質的に一定であるベクトル場のベクトルを測定する追加的な3軸センサであって前記移動要素(EM)に剛結合されていると共に前記加速度計(3A)の前記基準座標系内で固定されている追加センサにより決定する方法であって、
− 前記3軸加速度計(3A)の前記第1および第2の静止時点(t0,tn)を決定するステップと、
− 前記3軸加速度計(3A)により得られたベクトルに基づいて、または前記追加センサにより得られたベクトルに基づいて、前記加速度計(3A)または前記追加センサに結合された移動基準座標系(LF)内で、前記第1および第2の静止時点の間における前記3軸加速度計の実質的に不変である回転軸を決定するステップ、および前記実質的に不変である回転軸に直交する平面を決定するステップと、
− 前記連続的な各時点(t0,t1,...,tn)において、前記移動基準座標系内で前記3軸加速度計(3A)により得られたベクトルおよび前記追加センサにより得られたベクトルの前記平面への第1の正射影を計算するステップと、
− 前記連続的な各時点(t0,t1,...,tn)において、前記追加センサにより得られたベクトルの前記第1の正射影に基づいて、前記移動基準座標系(LF)から前記固定グローバル基準座標系(GF)に切り替える回転を決定するステップと、
− 前記連続的な各時点(t0,t1,...,tn)において、前記3軸加速度計(3A)により得られたベクトルの前記平面において、前記第1の正射影の前記固定グローバル基準座標系における第2の正射影を計算するステップと、
− 前記固定グローバル基準座標系内で、地球重力および前記装置のドリフトに影響されることなく、前記平面に集中する加速度を得るために、前記固定グローバル基準座標系(GF)における各第2の正射影から、前記連続的な各時点(t0,t1,...,tn)の平均ベクトルを減算するステップと、
− 前記集中する加速度に基づいて前記軌跡の特徴を計算するステップとを含む方法。
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