JP2019028020A - 軌跡推定装置、軌跡推定方法及び軌跡推定プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、本発明は、サイクリングの軌跡を精度良く推定することができる軌跡推定装置、軌跡推定方法及び軌跡推定プログラムを提供することを目的とする。
本実施形態においては、特にサイクリングやトレッキング、トレイルランニング等のアウトドアスポーツに特化したウェアラブルデバイスに適用した場合について説明する。
ここでは、ウェアラブルデバイス10を装着したサイクリストCLが、サイクリングに際して、動作モードを「サイクリング」にセットした上で計測を開始し、サイクリングを終えた時点で計測を終了し、その後に当該サイクリングの行程解析を行なう間での一連の処理について説明する。
図4は、この軸補正の処理を説明する図である。図4(A)には、軸補正前のy軸方向及びz軸方向が示されている。すなわち、図4(A)に示すように、ウェアラブルデバイス10を装着したサイクリストCLの腰部の傾斜角度分だけ、本来鉛直方向と平行となるべきz軸方向、及び、サイクリストCLの進行方向と平行となるべきy軸方向が傾斜している。
・シッティング:自転車BCのサドルに座ってペダルを漕いでいる状態
・ダンシング:サドルから立ってペダルを漕いでいる状態
・慣性走行:ペダルを漕がずに慣性で進んでいる状態
・歩行:自転車を降りて歩いている状態(押し歩きを含む)
・停止:上記以外の行動。主に止まっている状態を想定。
ケイデンスは、上述した如く、随時変化する、サイクリストCLが自転車BCのクランクペダルを漕ぐ回転数を示す値であり、通常は直近の1分間当たりの回転数として単位[rpm]で表す。
積算回転数と最大ケイデンスは、利用するケイデンス値を分けるものとする。これは、積算回転数が各時刻での推定に多少の誤差があった場合でも、トータルでの最終的な積算値に大きな誤差は及ぼさない一方で、最大ケイデンスはある時刻で大きなケイデンス値を出力した場合、その後に修正できないので、安定したケイデンスを利用する必要があることに由来する。
図16は、上記図5のステップS111における第1のケイデンス値のセット(ケイデンスセット(1))のサブルーチンの詳細な処理内容を示すフローチャートである。
図17は、上記図5のステップS118,S123における第2のケイデンス値のセット(ケイデンスセット(2))のサブルーチンの詳細な処理内容を示すフローチャートである。
CPU11は、まずその時点の積算更新用ケイデンスの値を対象ケイデンスとして設定した状態で(ステップS601)、当該ケイデンスの安定化処理を実行する(ステップS602)。
CPU11は、まず対象のケイデンスをメインメモリ12内に設定したFIFO形式のバッファメモリに格納する(ステップS621)。ここでのバッファメモリの容量は、例えばケイデンス値5個分であるものとする。
まずCPU11は、行動推定がシッティングまたはダンシングであるか否かにより、更新する対象がギア値であるかどうかを判断する(ステップS711)。
ギア値[m/rev]=距離[m]/(ケイデンス[rpm]/60)
によりギア値を更新する(ステップS715)。そして、CPU11は、図21の処理を終了すると共に、上記図20の処理も終了する。
歩幅[m/2歩]=距離[m]/(ケイデンス[2歩/分]/60)
により歩幅を更新する(ステップS717)。そして、CPU11は、図21の処理を終了すると共に、上記図20の処理も終了する。
速度[m/秒]=歩幅[m/2歩]×(ケイデンス[2歩/分]/60)
により歩行時の速度を算出する(ステップS732)。
速度[m/秒]=ギア値[m/rev]×(ケイデンス[rev/分]/60)
により自転車走行時の速度を算出する(ステップS733)。なお、慣性走行の場合はケイデンスが0であるが、直前の0ではないケイデンスが維持されているものとして、上記式を用いて自転車走行時の速度算出が行われる。
経緯度=r×GPS+(1−r)×DR
(但し、GPS:GPS測位による経度と緯度、
DR:デッドレコニング測位による経度と緯度。)
により、GPS測位情報とデッドレコニング測位情報を組み合わせる重み付け処理を実行し(ステップS705)、以上でこの図20の軌跡推定の処理を終了する。
速度7.23[km/時]未満で、固定値1.8METs、
速度7.23[km/時]以上、速度36.76[km/時]未満で、
METs=0.47×速度[km/時]−1.63 …(1)
速度36.76[km/時]以上で、固定値15.8METs
となる。
METs=0.55×勾配[%] …(2)
を速度METsと加算する。
行動推定が歩行であると判断した場合(ステップS805のYes)、CPU11は、速度METsと勾配METsとから、METsを算出する(ステップS806)。
速度3.2[km/時]未満で、
METs=0.47×速度[km/時]+1.3 …(3)
速度3.2[km/時]以上、速度8.0[km/時]未満で、
METs=0.24×速度2−1.5×速度+5.2 …(4)
速度8.0[km/時]以上で、固定値8.4METs
となる。
METs=0.42×勾配[%] …(5)
を速度METsと加算する。
行動推定が慣性走行であると判断した場合(ステップS807のYes)、CPU11は、METs値を固定値1.8とする(ステップS808)。
すなわち、慣性走行は静止状態に近いが、自転車の走行によって生じる空気抵抗や路面からの振動に対して主に上半身でバランスをとっている分、カロリー消費が発生するものと仮定して、比較的状況の似通った項目(コード:15408)をMETs表から抽出した結果が、固定値1.8METsである。
これは、METs表から該当する項目(コード:07021)を抽出した結果である。
カロリー=METs値×1.05×単位時間[秒]×体重[kg]
により算出し(ステップS810)、以上で上記図26のカロリー推定を終了する。
・歩行:所定の移動速度以上の速度で進んでいる状態
・走行:歩行よりも早い所定の移動速度以上の速度で進んでいる状態
・乗り物:電車、自動車、ロープウェイ等の乗り物に乗って移動している状態
・停止:上記以外の行動。主に止まっている状態を想定。
空気密度係数=気圧[hPa]/(2.87×(気温[℃]+273.15))/1.293
により算出する(ステップS952)。
ドロップポジション:ポジション係数=1.0
ブラケットポジション:ポジション係数=1.25
アップライトポジション:ポジション係数=1.375
ダンシング:ポジション係数=1.725
を用いる。
空気抵抗[kgf]=0.00007638×身長[cm]0.725×体重[kgf]0.425
×速度[m/秒]2×空気密度係数×ポジション係数
により算出する(ステップS955)。
転がり抵抗係数=タイヤ係数×路面係数
により算出する(ステップS957)。
転がり抵抗[kgf]=重さ[kgf]×cos(asin(勾配[%]×0.01))
×転がり抵抗係数
により算出する(ステップS959)。
登坂抵抗[kgf]=重さ[kgf]×勾配[%]×0.01
により算出する(ステップS960)。
抵抗[kgf]=空気抵抗[kgf]+転がり抵抗[kgf]+登坂抵抗[kgf]
により算出する(ステップS961)。
パワー[W]=抵抗[kgf]×速度[m/秒]×9.81
により算出する(ステップS962)。
[1]サイクリングの軌跡を推定する軌跡推定装置であって、衛星測位情報の信頼度を判定する信頼度判定部と、前記衛星測位情報の信頼度に基づいて、サイクリングの軌跡を推定するためのパラメータを更新するタイミングを判定する更新タイミング判定部と、前記タイミングの判定結果に基づいて前記パラメータを更新する更新部と、前記パラメータを用いて自律航法により前記軌跡を推定する軌跡推定部と、を具備する軌跡推定装置。
[2]前記更新タイミング判定部は、シッティング、ダンシング、慣性走行及び歩行を含む行動推定情報を用いて、前記パラメータを更新するタイミングを判定する、[1]に記載の軌跡推定装置。
[3]前記更新タイミング判定部は、前記信頼度判定部が前記衛星測位情報の信頼度が高いと判定したときに、前記パラメータを更新するタイミングを判定する、[1]又は[2]に記載の軌跡推定装置。
[4]前記更新タイミング判定部は、前記信頼度判定部が前記衛星測位情報の信頼度が低いと判定したときには前記パラメータを更新しない、[1]又は[2]に記載の軌跡推定装置。
[5]前記更新タイミング判定部は、前記行動推定情報がシッティング又はダンシングである場合、自転車のケイデンスが安定していて、且つ経路が下り坂ではなく、且つ路面が所定の粗さ未満であるときに前記パラメータを更新する、[2]に記載の軌跡推定装置。
[6]前記パラメータは、自転車のケイデンスと進む距離との関係を示す、[5]に記載の軌跡推定装置。
[7]前記更新タイミング判定部は、前記行動推定情報が歩行であるときに前記パラメータを更新する、[2]に記載の軌跡推定装置。
[8]前記パラメータは、サイクリストの歩数と距離との関係を示す、[7]に記載の軌跡推定装置。
[9]前記更新タイミング判定部は、前記行動推定情報が慣性走行であるときには前記パラメータを更新しない、[2]に記載の軌跡推定装置。
[10]角速度と地磁気の各々から算出した算出値を用いて、角速度と地磁気のいずれを方向指定として選択するのかを判定する地磁気信頼度判定部をさらに具備し、前記信頼度が低いと判定されたとき、前記軌跡推定部は、前記方向指定で選択した角速度又は地磁気を用いて自律航法により前記軌跡を推定する、[1]乃至[9]のいずれか1に記載の軌跡推定装置。
[11]サイクリングの軌跡を推定する軌跡推定方法であって、衛星測位情報の信頼度を判定することと、前記衛星測位情報の信頼度に基づいて、サイクリングの軌跡を推定するためのパラメータを更新するタイミングを判定することと、前記タイミングの判定結果に基づいて前記パラメータを更新することと、前記パラメータを用いて自律航法により前記軌跡を推定することと、を含む軌跡推定方法。
[12]サイクリングの軌跡を推定するためのプログラムであって、衛星測位情報の信頼度を判定することと、前記衛星測位情報の信頼度に基づいて、サイクリングの軌跡を推定するためのパラメータを更新するタイミングを判定することと、前記タイミングの判定結果に基づいて前記パラメータを更新することと、前記パラメータを用いて自律航法により前記軌跡を推定することと、をコンピュータに実行させる、プログラム。
[13]サイクリングの軌跡を推定する軌跡推定装置であって、角速度と地磁気の各々から算出した算出値を用いて、角速度と地磁気のいずれを方向指定として選択するのかを判定する地磁気信頼度判定部と、前記方向指定で選択した角速度又は地磁気を用いて自律航法により前記軌跡を推定する軌跡推定部と、を具備する軌跡推定装置。
[14]前記算出値は、角速度及び地磁気からそれぞれ算出した相対角の平均絶対誤差と、地磁気3軸ノルムの過去所定時間の平均に対する分散とである、[13]に記載の軌跡推定装置。
[15]前記地磁気信頼度判定部は、前記平均絶対誤差が所定の閾値よりも小さく、且つ前記分散が所定の閾値よりも小さいとき、地磁気を方向指定として選択する、[14]に記載の軌跡推定装置。
[16]サイクリングの軌跡を推定する軌跡推定方法であって、角速度と地磁気の各々から算出した算出値を用いて、角速度と地磁気のいずれを方向指定として選択するのかを判定することと、前記方向指定で選択した角速度又は地磁気を用いて自律航法により前記軌跡を推定することと、を含む軌跡推定方法。
[17]サイクリングの軌跡を推定するためのプログラムであって、角速度と地磁気の各々から算出した算出値を用いて、角速度と地磁気のいずれを方向指定として選択するのかを判定することと、前記方向指定で選択した角速度又は地磁気を用いて自律航法により前記軌跡を推定することと、をコンピュータに実行させる、プログラム。
11…CPU
12…メインメモリ
13…プログラムメモリ
14…通信インタフェイス(I/F)
15…GPS受信部
16…操作部
17…メモリカード
18…センサインタフェイス(I/F)
19…アンテナ
20…GPSアンテナ
21…加速度センサ
22…ジャイロセンサ
23…地磁気センサ
24…気圧センサ
25…温度センサ
26…心拍センサ
30…外部機器
31…CPU
32…メインメモリ
33…プログラムメモリ
34…ディスプレイ
35…通信インタフェイス(I/F)
36…アンテナ
B…バス
BC…自転車
CL…サイクリスト
CNT…コントローラ
CS…カードスロット
を具備する軌跡推定装置である。
Claims (17)
- サイクリングの軌跡を推定する軌跡推定装置であって、
衛星測位情報の信頼度を判定する信頼度判定部と、
前記衛星測位情報の信頼度に基づいて、サイクリングの軌跡を推定するためのパラメータを更新するタイミングを判定する更新タイミング判定部と、
前記タイミングの判定結果に基づいて前記パラメータを更新する更新部と、
前記パラメータを用いて自律航法により前記軌跡を推定する軌跡推定部と、
を具備する軌跡推定装置。 - 前記更新タイミング判定部は、シッティング、ダンシング、慣性走行及び歩行を含む行動推定情報を用いて、前記パラメータを更新するタイミングを判定する、請求項1に記載の軌跡推定装置。
- 前記更新タイミング判定部は、前記信頼度判定部が前記衛星測位情報の信頼度が高いと判定したときに、前記パラメータを更新するタイミングを判定する、請求項1又は2に記載の軌跡推定装置。
- 前記更新タイミング判定部は、前記信頼度判定部が前記衛星測位情報の信頼度が低いと判定したときには前記パラメータを更新しない、請求項1又は2に記載の軌跡推定装置。
- 前記更新タイミング判定部は、前記行動推定情報がシッティング又はダンシングである場合、自転車のケイデンスが安定していて、且つ経路が下り坂ではなく、且つ路面が所定の粗さ未満であるときに前記パラメータを更新する、請求項2に記載の軌跡推定装置。
- 前記パラメータは、自転車のケイデンスと進む距離との関係を示す、請求項5に記載の軌跡推定装置。
- 前記更新タイミング判定部は、前記行動推定情報が歩行であるときに前記パラメータを更新する、請求項2に記載の軌跡推定装置。
- 前記パラメータは、サイクリストの歩数と距離との関係を示す、請求項7に記載の軌跡推定装置。
- 前記更新タイミング判定部は、前記行動推定情報が慣性走行であるときには前記パラメータを更新しない、請求項2に記載の軌跡推定装置。
- 角速度と地磁気の各々から算出した算出値を用いて、角速度と地磁気のいずれを方向指定として選択するのかを判定する地磁気信頼度判定部をさらに具備し、
前記信頼度が低いと判定されたとき、前記軌跡推定部は、前記方向指定で選択した角速度又は地磁気を用いて自律航法により前記軌跡を推定する、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の軌跡推定装置。 - サイクリングの軌跡を推定する軌跡推定方法であって、
衛星測位情報の信頼度を判定することと、
前記衛星測位情報の信頼度に基づいて、サイクリングの軌跡を推定するためのパラメータを更新するタイミングを判定することと、
前記タイミングの判定結果に基づいて前記パラメータを更新することと、
前記パラメータを用いて自律航法により前記軌跡を推定することと、
を含む軌跡推定方法。 - サイクリングの軌跡を推定するためのプログラムであって、
衛星測位情報の信頼度を判定することと、
前記衛星測位情報の信頼度に基づいて、サイクリングの軌跡を推定するためのパラメータを更新するタイミングを判定することと、
前記タイミングの判定結果に基づいて前記パラメータを更新することと、
前記パラメータを用いて自律航法により前記軌跡を推定することと、
をコンピュータに実行させる、プログラム。 - サイクリングの軌跡を推定する軌跡推定装置であって、
角速度と地磁気の各々から算出した算出値を用いて、角速度と地磁気のいずれを方向指定として選択するのかを判定する地磁気信頼度判定部と、
前記方向指定で選択した角速度又は地磁気を用いて自律航法により前記軌跡を推定する軌跡推定部と、
を具備する軌跡推定装置。 - 前記算出値は、角速度及び地磁気からそれぞれ算出した相対角の平均絶対誤差と、地磁気3軸ノルムの過去所定時間の平均に対する分散とである、請求項13に記載の軌跡推定装置。
- 前記地磁気信頼度判定部は、前記平均絶対誤差が所定の閾値よりも小さく、且つ前記分散が所定の閾値よりも小さいとき、地磁気を方向指定として選択する、請求項14に記載の軌跡推定装置。
- サイクリングの軌跡を推定する軌跡推定方法であって、
角速度と地磁気の各々から算出した算出値を用いて、角速度と地磁気のいずれを方向指定として選択するのかを判定することと、
前記方向指定で選択した角速度又は地磁気を用いて自律航法により前記軌跡を推定することと、
を含む軌跡推定方法。 - サイクリングの軌跡を推定するためのプログラムであって、
角速度と地磁気の各々から算出した算出値を用いて、角速度と地磁気のいずれを方向指定として選択するのかを判定することと、
前記方向指定で選択した角速度又は地磁気を用いて自律航法により前記軌跡を推定することと、
をコンピュータに実行させる、プログラム。
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