JP2024079791A - 変位計測装置及び表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被計測物の所定の部位の座標を検出可能な変位計測装置を提供すること。【解決手段】被計測物の所定の部位の第１の部分に配置されている第１の慣性センサーから出力される信号に基づく第１の信号と、前記所定の部位の第２の部分に配置されている第２の慣性センサーから出力される信号に基づく第２の信号と、を取得するセンサー信号取得部と、前記第１の慣性センサーの変位及び前記第２の慣性センサーの変位を算出する変位算出部と、前記第１の慣性センサーの方位及び前記第２の慣性センサーの方位を算出する方位算出部と、前記第１の慣性センサーの前記変位及び前記方位に基づいて、前記第１の部分の座標を算出し、前記第２の慣性センサーの前記変位及び前記方位に基づいて、前記第２の部分の座標を算出する座標算出部と、を含む、変位計測装置。【選択図】図４

Description

本発明は、変位計測装置及び表示方法に関する。

特許文献１には、走行中の競技車両の速度、エンジン回転数、スロットル開度、加速度等のデータを時系列に測定する機能と、これ等のデータを時系列に表示する機能を備えた競技車両用データロガーにおいて、ラップ別のデータを比較するデータ比較手段と、サーキットの走行位置におけるデータを表示する表示手段と、車体の傾斜角とコーナリング半径を検出するデータ検出手段と、を有するデータロガーが記載されている。特許文献１に記載のデータロガーによれば、競技車両の周回別の各種情報を重ね合わせて表示することができ、且つ、距離系列のデータ表示を可能にして、サーキット上での走行位置の特定を可能にすると共に、車体傾斜角とコーナリング半径を正確に検出することができる。

特開２００４－３１８２１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のデータロガーでは、競技車両の各部位の座標を検出することはできない。

本発明に係る変位計測装置の一態様は、
被計測物の所定の部位の第１の部分に配置されている第１の慣性センサーから出力される信号に基づく第１の信号と、前記所定の部位の前記第１の部分とは異なる第２の部分に配置されている第２の慣性センサーから出力される信号に基づく第２の信号と、を取得するセンサー信号取得部と、
前記第１の信号に基づく第３の信号に基づいて前記第１の慣性センサーの変位を算出し、前記第２の信号に基づく第４の信号に基づいて前記第２の慣性センサーの変位を算出する変位算出部と、
前記第３の信号に基づいて前記第１の慣性センサーの方位を算出し、前記第４の信号に基づいて前記第２の慣性センサーの方位を算出する方位算出部と、
前記第１の慣性センサーの前記変位と前記第１の慣性センサーの前記方位とに基づいて、前記第１の部分の座標を算出し、前記第２の慣性センサーの前記変位と前記第２の慣性センサーの前記方位とに基づいて、前記第２の部分の座標を算出する座標算出部と、
を含む。

本発明に係る表示方法の一態様は、
被計測物の所定の部位の第１の部分に配置されている第１の慣性センサーから出力される信号に基づく第１の信号と、前記所定の部位の前記第１の部分とは異なる第２の部分に配置されている第２の慣性センサーから出力される信号に基づく第２の信号と、を取得するセンサー信号取得工程と、
前記第１の信号に基づく第３の信号に基づいて前記第１の慣性センサーの変位を算出し、前記第２の信号に基づく第４の信号に基づいて前記第２の慣性センサーの変位を算出する変位算出工程と、
前記第３の信号に基づいて前記第１の慣性センサーの方位を算出し、前記第４の信号に
基づいて前記第２の慣性センサーの方位を算出する方位算出工程と、
前記第１の慣性センサーの前記変位と前記第１の慣性センサーの前記方位とに基づいて、前記第１の部分の座標を算出し、前記第２の慣性センサーの前記変位と前記第２の慣性センサーの前記方位とに基づいて、前記第２の部分の座標を算出する座標算出工程と、
前記第１の部分の前記座標と、前記第２の部分の前記座標と、に基づいて、前記第１の部分に対する前記第２の部分の相対変位量を算出する相対変位量算出工程と、
前記相対変位量に基づくオブジェクトを表示する表示工程と、
を含む。

被計測物の変位計測システムの概要を説明するための図。 複数の慣性センサー３の配置例を示す図。 複数の慣性センサー３の配置例を示す図。 第１実施形態の変位計測装置の構成例を示す図。 慣性センサーのローカル座標系、仮想センサーのローカル座標系及びシステム座標系の関係を示す図。 基準座標データの一例を示す図。 回転行列データの一例を示す図。 センサーデータの一例を示す図。 仮想センサーデータの一例を示す図。 変位データの一例を示す図。 方位データの一例を示す図。 座標データの一例を示す図。 第１実施形態の変位計測装置による変位計測の手順を示すフローチャート図。 第１実施形態の変位計測装置による変位計測の他の手順を示すフローチャート図。 オフライン解析の手順を示すフローチャート図。 第２実施形態の変位計測装置による変位計測の手順を示すフローチャート図。 オンライン解析の手順を示すフローチャート図。 表示システムの構成例を示す図。 表示システムに含まれる変位計測装置の構成を示す図。 本実施形態の表示方法の手順を示すフローチャート図。 表示情報生成工程の手順を示すフローチャート図。 車両に搭載される変位計測装置、複数の慣性センサー、撮像部及び車両情報収集装置の配置例を示す図。 表示情報の一例を示す図。 表示情報の一例を示す図。 表示情報の一例を示す図。 表示情報の一例を示す図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．変位計測装置
１－１．第１実施形態
１－１－１．変位計測装置を用いた変位計測システムの概要
図１は、本実施形態の変位計測装置１を用いた被計測物の変位計測システムの概要を説明するための図である。

図１では、被計測物４である車両４ａは、レーシングカーである。ただし、被計測物４は、車両４ａ以外の移動体、例えば、航空機や船舶等であってもよいし、橋梁やビル等の静止構造物であってもよい。

図１に示すように、車両４ａには、変位計測装置１及び複数の慣性センサー３が搭載されている。

本実施形態では、慣性センサー３は、加速度センサー及び角速度センサーを有する慣性計測ユニット（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）である。ただし、慣性センサー３は、例えば、加速度センサーであってもよいし、角速度センサーであってもよい。

変位計測装置１は、複数の慣性センサー３のうちの車両４ａの所定の部位の第１の部分に配置されている第１の慣性センサーから出力される信号に基づく第１の信号と、複数の慣性センサー３のうちの当該所定部位の第１の部分とは異なる第２の部分に配置されている第２の慣性センサーから出力される信号に基づく第２の信号と、を取得する。例えば、第１の信号は、第１の慣性センサーから出力されるデジタル信号であってもよいし、第１の慣性センサーから出力されるアナログ信号が増幅処理やＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換処理されたデジタル信号であってもよい。同様に、例えば、第２の信号は、第２の慣性センサーから出力されるデジタル信号であってもよいし、第２の慣性センサーから出力されるアナログ信号が増幅処理やＡ／Ｄ変換処理されたデジタル信号であってもよい。

所定の部位は、例えば、フロントサスペンションＦＳ、リアサスペンションＲＳ、フロントウィングＦＷ、リアウィングＲＷ等であってもよい。また、所定の部位は、図１では不図示のフロアパネル、パワーユニット、トランスミッション等であってもよい。

また、変位計測装置１は、取得した第１の信号に基づいて第１の慣性センサーの変位を算出し、取得した第２の信号に基づいて第２の慣性センサーの変位を算出する。また、変位計測装置１は、第１の信号に基づいて第１の慣性センサーの方位を算出し、第２の信号に基づいて第２の慣性センサーの方位を算出する。そして、変位計測装置１は、第１の慣性センサーの変位と前記第１の慣性センサーの方位とに基づいて、第１の部分の座標を算出し、第２の慣性センサーの変位と第２の慣性センサーの方位とに基づいて、第２の部分の座標を算出する。

特に、本実施形態では、変位計測装置１は、車両４ａの走行中の所定の期間に第１の信号及び第２の信号を取得し、当該所定の期間が終了した後に、第１の慣性センサーの変位及び第２の慣性センサーの変位を算出し、また、第１の慣性センサーの方位及び第２の慣性センサーの方位を算出し、さらに、第１の部分の座標及び第２の部分の座標を算出する。

また、変位計測装置１は、第１の部分の座標と、第２の部分の座標と、に基づいて、第１の部分に対する第２の部分の相対変位量を算出してもよい。この相対変位量は、車両４ａの所定の部位の変形量に相当する。

さらに、変位計測装置１は、算出した車両４ａの各部位の相対変位量に基づいて、車両４ａの走行状況に関する情報である走行状況情報を生成してもよい。走行状況情報は、例えば、車両４ａの各部位の変形量の分布を示す変形量ヒストグラムや車両４ａの各部位の累積疲労度等の情報を含んでもよい。

図２は、フロントサスペンションＦＳに対する複数の慣性センサー３の配置例を示す図であり、フロントサスペンションＦＳを上方から視た斜視図である。図２の例では、フロントサスペンションＦＳには、１２個の慣性センサー３である慣性センサー３ａ～３ｌが配置されている。

慣性センサー３ａは、フロントサスペンションＦＳの右側アッパーアームの根元付近の部分に配置され、慣性センサー３ｂ，３ｃは、右側アッパーアームの２つの先端付近の部分にそれぞれ配置されている。

慣性センサー３ｄは、フロントサスペンションＦＳの右側ロアアームの根元付近の部分に配置され、慣性センサー３ｅ，３ｆは、右側ロアアームの２つの先端付近の部分にそれぞれ配置されている。

慣性センサー３ｇは、フロントサスペンションＦＳの左側アッパーアームの根元付近の部分に配置され、慣性センサー３ｈ，３ｉは、左側アッパーアームの２つの先端付近の部分にそれぞれ配置されている。

慣性センサー３ｊは、フロントサスペンションＦＳの左側ロアアームの根元付近の部分に配置され、慣性センサー３ｋ，３ｌは、左側ロアアームの２つの先端付近の部分にそれぞれ配置されている。

変位計測装置１は、所定の期間に１２個の慣性センサー３ａ～３ｌの各々から出力される信号を取得する。そして、変位計測装置１は、所定の期間が終了した後に、１２個の慣性センサー３ａ～３ｌの各々の座標を算出する。例えば、変位計測装置１は、慣性センサー３ａから出力される信号に基づいて、慣性センサー３ａの変位及び方位を算出し、算出した慣性センサー３ａの変位及び方位に基づいて、慣性センサー３ａが配置されている部分の座標を算出する。同様に、変位計測装置１は、慣性センサー３ｂから出力される信号に基づいて、慣性センサー３ｂの変位及び方位を算出し、算出した慣性センサー３ｂの変位及び方位に基づいて、慣性センサー３ｂが配置されている部分の座標を算出する。同様に、変位計測装置１は、慣性センサー３ｃから出力される信号に基づいて、慣性センサー３ｃの変位及び方位を算出し、算出した慣性センサー３ｃの変位及び方位に基づいて、慣性センサー３ｃが配置されている部分の座標を算出する。

同様に、変位計測装置１は、慣性センサー３ｄ～３ｌの各々から出力される信号に基づいて、慣性センサー３ｄ～３ｌの各々の変位及び方位を算出し、算出した慣性センサー３ｄ～３ｌの各々の変位及び方位に基づいて、慣性センサー３ｄ～３ｌの各々が配置されている部分の座標を算出する。

さらに、変位計測装置１は、慣性センサー３ａが配置されている部分の座標と、慣性センサー３ｂが配置されている部分の座標と、に基づいて、基準となる慣性センサー３ａが配置されている部分に対する慣性センサー３ｂが配置されている部分の相対変位量を算出してもよい。この相対変位量は、右側アッパーアームの前側のアームの変形量に相当する。同様に、変位計測装置１は、慣性センサー３ａが配置されている部分の座標と、慣性センサー３ｃが配置されている部分の座標と、に基づいて、基準となる慣性センサー３ａが配置されている部分に対する慣性センサー３ｃが配置されている部分の相対変位量を算出してもよい。この相対変位量は、右側アッパーアームの後側のアームの変形量に相当する。

同様に、変位計測装置１は、慣性センサー３ｄが配置されている部分の座標と、慣性セ
ンサー３ｅ，３ｆの各々が配置されている部分の座標と、に基づいて、基準となる慣性センサー３ｄが配置されている部分に対する慣性センサー３ｅ，３ｆの各々が配置されている部分の相対変位量を算出してもよい。これらの相対変位量は、右側ロアアームの前側のアームの変形量及び後側のアームの変形量に相当する。

同様に、変位計測装置１は、慣性センサー３ｇが配置されている部分の座標と、慣性センサー３ｈ，３ｉの各々が配置されている部分の座標と、に基づいて、基準となる慣性センサー３ｇが配置されている部分に対する慣性センサー３ｈ，３ｉの各々が配置されている部分の相対変位量を算出してもよい。これらの相対変位量は、左側アッパーアームの前側のアームの変形量及び後側のアームの変形量に相当する。

同様に、変位計測装置１は、慣性センサー３ｊが配置されている部分の座標と、慣性センサー３ｋ，３ｌの各々が配置されている部分の座標と、に基づいて、基準となる慣性センサー３ｊが配置されている部分に対する慣性センサー３ｋ，３ｌの各々が配置されている部分の相対変位量を算出してもよい。これらの相対変位量は、左側ロアアームの前側のアームの変形量及び後側のアームの変形量に相当する。

なお、フロントサスペンションＦＳは「所定の部位」の一例である。また、慣性センサー３ａは「第１の慣性センサー」の一例であり、２つの慣性センサー３ｂ，３ｃはそれぞれ「第２の慣性センサー」の一例である。また、慣性センサー３ａが配置されている部分は「第１の部分」の一例であり、２つの慣性センサー３ｂ，３ｃがそれぞれ配置されている部分は「第２の部分」の一例である。

また、慣性センサー３ｄは「第１の慣性センサー」の他の一例であり、２つの慣性センサー３ｅ，３ｆはそれぞれ「第２の慣性センサー」の他の一例である。また、慣性センサー３ｄが配置されている部分は「第１の部分」の他の一例であり、２つの慣性センサー３ｅ，３ｆがそれぞれ配置されている部分は「第２の部分」の他の一例である。

また、慣性センサー３ｇは「第１の慣性センサー」の他の一例であり、２つの慣性センサー３ｈ，３ｉはそれぞれ「第２の慣性センサー」の他の一例である。また、慣性センサー３ｇが配置されている部分は「第１の部分」の他の一例であり、２つの慣性センサー３ｈ，３ｉがそれぞれ配置されている部分は「第２の部分」の他の一例である。

また、慣性センサー３ｊは「第１の慣性センサー」の他の一例であり、２つの慣性センサー３ｋ，３ｌはそれぞれ「第２の慣性センサー」の他の一例である。また、慣性センサー３ｊが配置されている部分は「第１の部分」の他の一例であり、２つの慣性センサー３ｋ，３ｌがそれぞれ配置されている部分は「第２の部分」の他の一例である。

図３は、リアサスペンションＲＳに対する複数の慣性センサー３の配置例を示す図であり、リアサスペンションＲＳを下方から視た平面図である。図３の例では、リアサスペンションＲＳには、１２個の慣性センサー３である慣性センサー３ｍ～３ｘが配置されている。

慣性センサー３ｍは、リアサスペンションＲＳの右側アッパーアームの根元付近の部分に配置され、慣性センサー３ｎ，３ｏは、右側アッパーアームの２つの先端付近の部分にそれぞれ配置されている。

慣性センサー３ｐは、リアサスペンションＲＳの右側ロアアームの根元付近の部分に配置され、慣性センサー３ｑ，３ｒは、右側ロアアームの２つの先端付近の部分にそれぞれ配置されている。

慣性センサー３ｓは、リアサスペンションＲＳの左側アッパーアームの根元付近の部分に配置され、慣性センサー３ｔ，３ｕは、左側アッパーアームの２つの先端付近の部分にそれぞれ配置されている。

慣性センサー３ｖは、リアサスペンションＲＳの左側ロアアームの根元付近の部分に配置され、慣性センサー３ｗ，３ｘは、左側ロアアームの２つの先端付近の部分にそれぞれ配置されている。

図２で説明したのと同様であるため、説明を省略するが、変位計測装置１は、慣性センサー３ｍ～３ｘの各々が配置されている部分の座標を算出する。

さらに、変位計測装置１は、慣性センサー３ｍが配置されている部分の座標と、慣性センサー３ｎが配置されている部分の座標と、に基づいて、基準となる慣性センサー３ｍが配置されている部分に対する慣性センサー３ｎが配置されている部分の相対変位量を算出してもよい。この相対変位量は、右側アッパーアームの前側のアームの変形量に相当する。同様に、変位計測装置１は、慣性センサー３ｍが配置されている部分の座標と、慣性センサー３ｏが配置されている部分の座標と、に基づいて、基準となる慣性センサー３ｍが配置されている部分に対する慣性センサー３ｏが配置されている部分の相対変位量を算出してもよい。この相対変位量は、右側アッパーアームの後側のアームの変形量に相当する。

同様に、変位計測装置１は、慣性センサー３ｐが配置されている部分の座標と、慣性センサー３ｑ，３ｒの各々が配置されている部分の座標と、に基づいて、基準となる慣性センサー３ｐが配置されている部分に対する慣性センサー３ｑ，３ｒの各々が配置されている部分の相対変位量を算出してもよい。これらの相対変位量は、右側ロアアームの前側のアームの変形量及び後側のアームの変形量に相当する。

同様に、変位計測装置１は、慣性センサー３ｓが配置されている部分の座標と、慣性センサー３ｔ，３ｕの各々が配置されている部分の座標と、に基づいて、基準となる慣性センサー３ｓが配置されている部分に対する慣性センサー３ｔ，３ｕの各々が配置されている部分の相対変位量を算出してもよい。これらの相対変位量は、左側アッパーアームの前側のアームの変形量及び後側のアームの変形量に相当する。

同様に、変位計測装置１は、慣性センサー３ｖが配置されている部分の座標と、慣性センサー３ｗ，３ｘの各々が配置されている部分の座標と、に基づいて、基準となる慣性センサー３ｖが配置されている部分に対する慣性センサー３ｗ，３ｘの各々が配置されている部分の相対変位量を算出してもよい。これらの相対変位量は、左側ロアアームの前側のアームの変形量及び後側のアームの変形量に相当する。

なお、リアサスペンションＲＳは「所定の部位」の一例である。また、慣性センサー３ｍは「第１の慣性センサー」の一例であり、２つの慣性センサー３ｎ，３ｏはそれぞれ「第２の慣性センサー」の一例である。また、慣性センサー３ｍが配置されている部分は「第１の部分」の一例であり、２つの慣性センサー３ｎ，３ｏがそれぞれ配置されている部分は「第２の部分」の一例である。

また、慣性センサー３ｐは「第１の慣性センサー」の他の一例であり、２つの慣性センサー３ｑ，３ｒはそれぞれ「第２の慣性センサー」の他の一例である。また、慣性センサー３ｐが配置されている部分は「第１の部分」の他の一例であり、２つの慣性センサー３ｑ，３ｒがそれぞれ配置されている部分は「第２の部分」の他の一例である。

また、慣性センサー３ｓは「第１の慣性センサー」の他の一例であり、２つの慣性センサー３ｔ，３ｕはそれぞれ「第２の慣性センサー」の他の一例である。また、慣性センサー３ｓが配置されている部分は「第１の部分」の他の一例であり、２つの慣性センサー３ｔ，３ｕがそれぞれ配置されている部分は「第２の部分」の他の一例である。

また、慣性センサー３ｖは「第１の慣性センサー」の他の一例であり、２つの慣性センサー３ｗ，３ｘはそれぞれ「第２の慣性センサー」の他の一例である。また、慣性センサー３ｖが配置されている部分は「第１の部分」の他の一例であり、２つの慣性センサー３ｗ，３ｘがそれぞれ配置されている部分は「第２の部分」の他の一例である。

１－１－２．変位計測装置の構成
図４は、第１実施形態の変位計測装置１の構成例を示す図である。図４に示すように、変位計測装置１は、処理回路１００、記憶回路１１０、Ｎ個のアナログフロントエンド（ＡＦＥ：Analog Front End）１２０、操作部１３０、及び通信部１４０を含む。Ｎは２以上の所定の整数である。なお、変位計測装置１は、図４の構成要素の一部を省略又は変更し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。

Ｎ個の慣性センサー３の各々から出力される信号は、Ｎ個のアナログフロントエンド１２０の各々に入力される。アナログフロントエンド１２０は、慣性センサー３から出力される信号に対して増幅処理やＡ／Ｄ変換処理を行ってデジタル信号を出力する。

処理回路１００は、記憶回路１１０に記憶されている変位計測プログラム１１１を実行し、Ｎ個のアナログフロントエンド１２０の各々から出力されるデジタル信号を取得し、取得したデジタル信号に基づいて被計測物４の各部位の第１の部分及び第２の部分の各座標や第１の部分に対する第２の部分の相対変位量を算出する処理を行う。また、処理回路１００は、各部位の相対変位量に基づいて、車両４ａの走行状況に関する走行状況情報を生成してもよい。その他、処理回路１００は、操作部１３０からの操作信号に応じた各種の処理、外部装置５とデータ通信を行うために通信部１４０を制御する処理等を行う。処理回路１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）によって実現される。

処理回路１００は、変位計測プログラム１１１を実行することにより、センサー信号取得部１０１、キャリブレーション部１０２、変位算出部１０３、方位算出部１０４、座標算出部１０５、相対変位量算出部１０６及び走行状況情報生成部１０７として機能する。すなわち、変位計測装置１は、センサー信号取得部１０１、キャリブレーション部１０２、変位算出部１０３、方位算出部１０４、座標算出部１０５、相対変位量算出部１０６及び走行状況情報生成部１０７を含む。

センサー信号取得部１０１は、Ｎ個のアナログフロントエンド１２０から出力されるＮ個のデジタル信号を取得する。

キャリブレーション部１０２は、Ｎ個の回転行列Ｒ_１～Ｒ_Ｎを用いて、センサー信号取得部１０１が取得したＮ個のデジタル信号の各々を、Ｎ個の仮想センサーの各々から出力される信号に換算する。

図５は、第ｎの慣性センサー３のローカル座標系、第ｎの仮想センサーのローカル座標系及びシステム座標系の関係を示す図である。ｎは、１以上Ｎ以下の任意の整数である。図５に示すように、第ｎの慣性センサー３のローカル座標系はｘ軸、ｙ軸及びｚ軸で定義される。また、第ｎの仮想センサーのローカル座標系は、ｘ_ｉｍｇ軸、ｙ_ｉｍｇ軸及びｚ
_ｉｍｇ軸で定義される。また、システム座標系は、地表に対して向きが変わらない絶対座標系であり、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸で定義される。そして、変位計測装置１の初期状態において、すなわち計測開始時である時刻ｔ＝０において、第ｎの仮想センサーの位置は第ｎの慣性センサー３の位置と一致する。換言すれば、時刻ｔ＝０において、システム座標系での第ｎの慣性センサー３及び第ｎの仮想センサーの座標は一致し、ともに（Ｘｎ（０），Ｙｎ（０），Ｚｎ（０））である。また、時刻ｔ＝０において、第ｎの仮想センサーのローカル座量系はシステム座標系と一致する。すなわち、ｘ_ｉｍｇ軸の方向はＸ軸の方向と一致し、ｙ_ｉｍｇ軸の方向はＹ軸の方向と一致し、ｚ_ｉｍｇ軸の方向はＺ軸の方向と一致する。

時刻ｔの経過によって第ｎの慣性センサー３の座標や方位が変化すると、第ｎの仮想センサーのローカル座量系の座標や方位も変化するが、時刻ｔによらず、第ｎの慣性センサー３のローカル座標と第ｎの仮想センサーのローカル座標との関係は一定の回転行列Ｒ_ｎによって規定される。すなわち、キャリブレーション部１０２は、任意の時刻ｔにおいて第ｎの慣性センサー３から出力される信号に基づくデジタル信号を、当該デジタル信号に回転行列Ｒ_ｎを掛けることで、時刻ｔにおいて第ｎの仮想センサーから出力される信号に基づくデジタル信号に変換する。

図４に戻り、変位算出部１０３は、キャリブレーション部１０２によって換算されたＮ個のデジタル信号の各々に基づいて、Ｎ個の慣性センサー３の各々の変位を算出する。具体的には、１以上Ｎ以下の任意の整数ｎに対して、変位算出部１０３は、第ｎのデジタル信号に含まれる加速度信号を２重積分して第ｎの慣性センサー３の変位である第ｎの変位ベクトルを算出する。

方位算出部１０４は、キャリブレーション部１０２によって換算されたＮ個のデジタル信号の各々に基づいて、Ｎ個の慣性センサー３の各々の方位を算出する。具体的には、１以上Ｎ以下の任意の整数ｎに対して、方位算出部１０４は、第ｎのデジタル信号に含まれる角速度信号を積分して第ｎの慣性センサー３の方位の差分である第ｎの方位差分ベクトルを算出し、第ｎの方位差分ベクトルに基づいて第ｎの慣性センサー３の方位である第ｎの方位ベクトルを算出する。例えば、方位算出部１０４は、時刻ｔにおける第ｎの方位ベクトルと時刻ｔ＋Δｔにおける第ｎの方位差分ベクトルとを用いて、時刻ｔ＋Δｔにおける第ｎの方位ベクトルを算出する。第ｎの方位ベクトルは、システム座標系における第ｎの仮想センサーの方位を示す単位ベクトルである。

座標算出部１０５は、１以上Ｎ以下の任意の整数ｎに対して、変位算出部１０３が算出した第ｎの変位ベクトルと、方位算出部１０４が算出した第ｎの方位ベクトルとに基づいて、システム座標系における第ｎの慣性センサー３が配置されている部分の座標を算出する。

相対変位量算出部１０６は、座標算出部１０５が算出したＮ個の慣性センサー３が配置されている部分の座標に基づいて、車両４ａの１又は複数の所定の部位の第１の部分に対する第２の部分の相対変位量を算出する。例えば、相対変位量算出部１０６は、時刻ｔにおける第２の部分の座標と時刻ｔ＋Δｔにおける第２の部分の座標との差と、時刻ｔにおける第１の部分の座標と時刻ｔ＋Δｔにおける第１の部分の座標との差との差分又は比を、第１の部分に対する第２の部分の相対変位量としても算出してもよい。

例えば、車両４ａの所定の部位の第１の部分に第１の慣性センサー３が配置され、当該所定の部位の第１の部分とは異なる第２の部分に第２の慣性センサー３が配置されている場合において、処理回路１００は、第１の部分に対する第２の部分の相対変位量を次のように算出する。

まず、センサー信号取得部１０１が、第１の慣性センサー３から出力される信号に基づく第１の信号と、第２の部分に配置されている第２の慣性センサー３から出力される信号に基づく第２の信号と、を取得する。第１の信号は第１のアナログフロントエンド１２０から出力されるデジタル信号であり、第２の信号は第２のアナログフロントエンド１２０から出力されるデジタル信号である。

次に、キャリブレーション部１０２が、第１の回転行列Ｒ_１を用いて、第１の信号を第１の仮想センサーから出力される第３の信号に換算し、第２の回転行列Ｒ_２を用いて、第２の信号を第２の仮想センサーから出力される第４の信号に換算する。第３の信号は第１の信号に基づく信号であり、第４の信号は第２の信号に基づく信号である。変位計測装置１の初期状態において、第１の仮想センサーの位置は第１の慣性センサー３の位置と一致し、かつ、第１の仮想センサーのローカル座量系はシステム座標系と一致する。また、変位計測装置１の初期状態において、第２の仮想センサーの位置は第２の慣性センサー３の位置と一致し、かつ、第２の仮想センサーのローカル座量系はシステム座標系と一致する。

次に、変位算出部１０３が、第３の信号に基づいて第１の慣性センサー３の変位を算出し、第４の信号に基づいて第２の慣性センサー３の変位を算出する。具体的には、変位算出部１０３は、第３の信号に含まれる加速度信号を２重積分して第１の慣性センサー３の変位である第１の変位ベクトルを算出する。また、変位算出部１０３は、第４の信号に含まれる加速度信号を２重積分して第２の慣性センサー３の変位である第２の変位ベクトルを算出する。

次に、方位算出部１０４が、第３の信号に基づいて第１の慣性センサー３の方位を算出し、第４の信号に基づいて第２の慣性センサー３の方位を算出する。具体的には、方位算出部１０４は、第３の信号に含まれる角速度信号を積分して第１の慣性センサー３の方位の差分である第１の方位差分ベクトルを算出し、当該方位の差分である第１の方位差分ベクトルに基づいて第１の慣性センサー３の方位である第１の方位ベクトルを算出する。また、方位算出部１０４は、第４の信号に含まれる角速度信号を積分して第２の慣性センサー３の方位の差分である第２の方位差分ベクトルを算出し、当該方位の差分である第２の方位差分ベクトルに基づいて第２の慣性センサー３の方位である第２の方位ベクトルを算出する。

次に、座標算出部１０５は、第１の慣性センサー３の変位である第１の変位ベクトルと第１の慣性センサー３の方位である第１の方位ベクトルとに基づいて、所定の部位の第１の部分の座標を算出する。また、座標算出部１０５は、第２の慣性センサー３の変位である第２の変位ベクトルと第２の慣性センサー３の方位である第２の方位ベクトルとに基づいて、所定の部位の第２の部分の座標を算出する。

最後に、相対変位量算出部１０６が、第１の部分の座標と、第２の部分の座標と、に基づいて、所定の部位の第１の部分に対する第２の部分の相対変位量を算出する。

特に、本実施形態では、センサー信号取得部１０１は、所定の期間に第１の信号及び第２の信号を取得する。そして、当該所定の期間が終了した後に、キャリブレーション部１０２が、第１の信号を第３の信号に換算し、第２の信号を第４の信号に換算し、変位算出部１０３が、第１の慣性センサー３の変位及び第２の慣性センサー３の変位を算出し、方位算出部１０４が、第１の慣性センサー３の方位及び第２の慣性センサー３の方位を算出し、座標算出部１０５が第１の部分の座標及び第２の部分の座標を算出し、相対変位量算出部１０６が第１の部分に対する第２の部分の相対変位量を算出する。

走行状況情報生成部１０７は、相対変位量算出部１０６が算出した車両４ａの各部位の相対変位量に基づいて、車両４ａの走行状況に関する情報である走行状況情報を生成してもよい。走行状況情報は、例えば、車両４ａの各部位の変形量の分布を示す変形量ヒストグラムや車両４ａの各部位の累積疲労度等の情報を含んでもよい。

走行状況情報生成部１０７は、例えば、車両４ａの各部位に対して、複数の慣性センサー３の位置をメッシュの格子点とする弾性体モデルを定義し、メッシュの各格子点の相対変位量を示す変形量ヒストグラムを生成してもよい。各格子点の相対変位量は、例えば、相対変位量算出部１０６が算出した各部位の相対変位量である。また、走行状況情報生成部１０７は、各格子点の相対変位量から変位エネルギーを求め、変位エネルギーをｋ乗した値を積分することで、各部位の累積疲労度を計算してもよい。

記憶回路１１０は、不図示のＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有している。ＲＯＭは、変位計測プログラム１１１等の各種プログラムやあらかじめ決められたデータを記憶し、ＲＡＭは、処理回路１００の作業領域として用いられ、ＲＯＭから読み出されたプログラムやデータ、操作部１３０から入力されたデータ、処理回路１００が生成したデータ等を記憶する。

本実施形態では、記憶回路１１０には、変位計測プログラム１１１、基準座標データ１１２、回転行列データ１１３、センサーデータ１１４、仮想センサーデータ１１５、変位データ１１６、方位データ１１７、座標データ１１８等が記憶される。

基準座標データ１１２は、Ｎ個の慣性センサー３が配置されている車両４ａの部分の初期座標を有するデータである。図６に、基準座標データ１１２の一例を示す。図６に示すように、基準座標データ１１２は、１以上Ｎ以下の各整数ｎに対して、第ｎの慣性センサー３が配置されている車両４ａの部分の時刻ｔ＝０におけるＸ座標Ｘ_ｎ（０）、Ｙ座標Ｙ_ｎ（０）及びＺ座標Ｚ_ｎ（０）を有する。

回転行列データ１１３は、Ｎ個の慣性センサー３のローカル座標系をＮ個の仮想センサーのローカル座標系に変換するＮ個の回転行列Ｒ_１～Ｒ_Ｎを有するデータである。図７に、回転行列データ１１３の一例を示す。図７に示すように、回転行列データ１１３は、１以上Ｎ以下の各整数ｎに対して、第ｎの慣性センサー３のローカル座標系を第ｎの仮想センサーのローカル座標系に変換する回転行列Ｒ_ｎを有する。

センサーデータ１１４は、センサー信号取得部１０１によって取得された、Ｎ個のアナログフロントエンド１２０から出力されるＮ個のデジタル信号の時系列データである。図８に、センサーデータ１１４の一例を示す。図８に示すように、センサーデータ１１４は、１以上Ｎ以下の各整数ｎに対して、第ｎのデジタル信号に含まれる加速度データａ’_ｎ（ｔ）及び角速度データｇ’_ｎ（ｔ）の時刻ｔ＝０～ｔ_ｅｎｄの時系列データを含む。時刻ｔにおける加速度データａ’_ｎ（ｔ）は、ｘ軸加速度値ａｘ’_ｎ（ｔ）、ｙ軸加速度値ａｙ’_ｎ（ｔ）、ｚ軸加速度値ａｚ’_ｎ（ｔ）を有し、時刻ｔにおける角速度データｇ’_ｎ（ｔ）は、ｘ軸角速度値ｇｘ’_ｎ（ｔ）、ｙ軸角速度値ｇｙ’_ｎ（ｔ）及びｚ軸角速度値ｇｚ’_ｎ（ｔ）を有する。

仮想センサーデータ１１５は、キャリブレーション部１０２によって換算されたＮ個のデジタル信号の時系列データである。図９に、仮想センサーデータ１１５の一例を示す。図９に示すように、仮想センサーデータ１１５は、１以上Ｎ以下の各整数ｎに対して、換算された第ｎのデジタル信号に含まれる加速度データａ_ｎ（ｔ）及び角速度データｇ_ｎ（ｔ）の時刻ｔ＝０～ｔ_ｅｎｄの時系列データを含む。時刻ｔにおける加速度データａ_ｎ（
ｔ）は、ｘ軸加速度値ａｘ_ｎ（ｔ）、ｙ軸加速度値ａｙ_ｎ（ｔ）、ｚ軸加速度値ａｚ_ｎ（ｔ）を有し、時刻ｔにおける角速度データｇ_ｎ（ｔ）は、ｘ軸角速度値ｇｘ_ｎ（ｔ）、ｙ軸角速度値ｇｙ_ｎ（ｔ）及びｚ軸角速度値ｇｚ_ｎ（ｔ）を有する。

変位データ１１６は、変位算出部１０３によって算出された、Ｎ個の慣性センサー３の変位の時系列データである。図１０に、変位データ１１６の一例を示す。図１０に示すように、変位データ１１６は、１以上Ｎ以下の各整数ｎに対して、第ｎの慣性センサー３の変位である変位ベクトルｄ_ｎ（ｔ）の時刻ｔ＝０～ｔ_ｅｎｄ＋Δｔの時系列データを含む。時刻ｔにおける変位ベクトルｄ_ｎ（ｔ）は、ｘ_ｉｍｇ軸方向の変位ｄｘ_ｎ（ｔ）、ｙ_ｉｍｇ軸方向の変位ｄｙ_ｎ（ｔ）、ｚ_ｉｍｇ軸方向の変位ｄｚ_ｎ（ｔ）を有する。

方位データ１１７は、方位算出部１０４によって算出された、Ｎ個の慣性センサー３の方位の時系列データである。図１１に、方位データ１１７の一例を示す。図１１に示すように、方位データ１１７は、１以上Ｎ以下の各整数ｎに対して、第ｎの慣性センサー３の方位である方位ベクトルｒ_ｎ（ｔ）の時刻ｔ＝０～ｔ_ｅｎｄ＋Δｔの時系列データを含む。時刻ｔにおける方位ベクトルｒ_ｎ（ｔ）は、Ｘ軸方向の方位ｒＸ_ｎ（ｔ）、Ｙ軸方向の方位ｒＹ_ｎ（ｔ）、Ｚ軸方向の方位ｒＺ_ｎ（ｔ）を有する。

座標データ１１８は、座標算出部１０５によって算出された、Ｎ個の慣性センサー３が配置されている車両４ａの部分の座標の時系列データである。図１２に、座標データ１１８の一例を示す。図１２に示すように、座標データ１１８は、１以上Ｎ以下の各整数ｎに対して、第ｎの慣性センサー３が配置されている車両４ａの部分のＸ座標Ｘ_ｎ（ｔ）、Ｙ座標Ｙ_ｎ（ｔ）及びＺ座標Ｚ_ｎ（ｔ）の時刻ｔ＝０～ｔ_ｅｎｄ＋Δｔの時系列データを含む。

操作部１３０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号を処理回路１００に出力する。

通信部１４０は、処理回路１００と外部装置５との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。例えば、通信部１４０は、処理回路１００が生成した走行状況情報を外部装置５に送信し、外部装置５は、走行状況情報を受信して表示部に表示してもよい。

なお、処理回路１００の少なくとも一部が、専用のハードウエアで実現されてもよい。また、変位計測装置１は、単体の装置であってもよいし、複数の装置によって構成されてもよい。

１－１－３．変位計測の手順
図１３は、第１実施形態の変位計測装置１による変位計測の手順を示すフローチャート図である。

図１３に示すように、まず、工程Ｓ１において、変位計測装置１は、基準座標データ１１２を取得し、記憶回路１１０に記憶させる。例えば、変位計測装置１は、所望の計測機器がＮ個の慣性センサー３の位置を実測して生成した基準座標データ１１２を取得してもよい。

また、工程Ｓ２において、変位計測装置１は、回転行列データ１１３を取得し、記憶回路１１０に記憶させる。例えば、変位計測装置１は、所望の計測機器がＮ個の慣性センサー３の方位を実測して生成した回転行列データ１１３を取得してもよい。

次に、工程Ｓ３において、変位計測装置１は、時刻ｔ＝０に設定する。

次に、センサー信号取得工程Ｓ４において、センサー信号取得部１０１が、Ｎ個の慣性センサー３から信号を取得し、センサーデータ１１４の一部として記憶回路１１０に記憶させる。

時刻ｔがｔ_ｅｎｄ以上になるまで（工程Ｓ５のＮ）、変位計測装置１は、時刻ｔ＝ｔ＋Δｔに設定し（工程Ｓ６）、工程Ｓ３，Ｓ４を繰り返し行う。

そして、時刻ｔがｔ_ｅｎｄ以上になると（工程Ｓ５のＹ）、工程Ｓ７において、変位計測装置１は、時刻ｔ＝０～ｔ_ｅｎｄの期間に取得したＮ個の慣性センサー３のデータを有するセンサーデータ１１４を用いてオフライン解析を行う。

図１４は、第１実施形態の変位計測装置１による変位計測の他の手順を示すフローチャート図である。図１４において、図１３と同じ工程には同じ符号が付されている。図１３に示す手順では、変位計測装置１は、Ｎ個の慣性センサー３のデータを取得する時刻ｔ＝０～ｔ_ｅｎｄの期間の前に工程Ｓ１，Ｓ２を行うのに対して、図１４に示す手順では、変位計測装置１は、Ｎ個の慣性センサー３のデータを取得する時刻ｔ＝０～ｔ_ｅｎｄの期間の後に工程Ｓ１，Ｓ２を行う。図１４に示す手順の工程Ｓ１～Ｓ７の各処理は、図１３に示す手順の工程Ｓ１～Ｓ７の各処理と同じであるため、その説明を省略する。

図１５は、図１３又は図１４の工程Ｓ７のオフライン解析の手順を示すフローチャート図である。図１５に示すように、まず、工程Ｓ１０１において、変位計測装置１は、時刻ｔ＝０、番号ｎ＝１に設定する。

次に、工程Ｓ１０２において、方位算出部１０４は、方位ベクトルｒ_ｎ（０）を初期化する。例えば、方位算出部１０４は、方位ベクトルｒ_ｎ（０）＝（ｒＸ_ｎ（０），ｒＹ_ｎ（０），ｒＺ_ｎ（０））をＸ軸方向の単位ベクトル（１，０，０）に初期化し、方位データ１１７を更新する。

次に、キャリブレーショ工程Ｓ１０３において、キャリブレーション部１０２は、回転行列Ｒ_ｎを用いて、加速度データａ’_ｎ（ｔ）及び角速度データｇ’_ｎ（ｔ）を加速度データａ_ｎ（ｔ）及び角速度データｇ_ｎ（ｔ）に変換する。

次に、変位算出工程Ｓ１０４において、変位算出部１０３は、加速度データａ_ｎ（ｔ）を２重積分して変位ベクトルｄ_ｎ（ｔ＋Δｔ）を算出する。

次に、方位算出工程Ｓ１０５において、方位算出部１０４は、角速度データｇ_ｎ（ｔ）を積分して方位差分ベクトルΔｒ_ｎ（ｔ＋Δｔ）を算出し、方位ベクトルｒ_ｎ（ｔ）に方位差分ベクトルΔｒ_ｎ（ｔ＋Δｔ）を加算して方位ベクトルｒ_ｎ（ｔ＋Δｔ）を算出する。

次に、座標算出工程Ｓ１０６において、座標算出部１０５は、座標（Ｘ_ｎ（ｔ），Ｙ_ｎ（ｔ），Ｚ_ｎ（ｔ））、変位ベクトルｄ_ｎ（ｔ＋Δｔ）及び方位ベクトルｒ_ｎ（ｔ＋Δｔ）を用いて、座標（Ｘ_ｎ（ｔ＋Δｔ），Ｙ_ｎ（ｔ＋Δｔ），Ｚ_ｎ（ｔ＋Δｔ））を算出する。

時刻ｔがｔ_ｅｎｄ以上になるまで（工程Ｓ１０７のＮ）、変位計測装置１は、時刻ｔ＝ｔ＋Δｔに設定し（工程Ｓ１０８）、工程Ｓ１０３～Ｓ１０６を繰り返し行う。

時刻ｔがｔ_ｅｎｄ以上になると（工程Ｓ１０７のＹ）、番号ｎがＮでなければ（工程Ｓ
１０９のＮ）、工程Ｓ１１０において、変位計測装置１は、時刻ｔ＝０、番号ｎ＝ｎ＋１に設定し、工程Ｓ１０２～Ｓ１０８を再び行う。

そして、番号ｎがＮになると（工程Ｓ１０９のＹ）、相対変位量算出工程Ｓ１１１において、相対変位量算出部１０６は、座標データ１１８を用いて車両４ａの各部位の第１の部分に対する第２の部分の相対変位量を算出する。

最後に、走行状況情報生成工程Ｓ１１２において、走行状況情報生成部１０７は、車両４ａの各部位の相対変位量を用いて走行状況情報を生成する。

１－１－４．作用効果
以上に説明したように、第１実施形態の変位計測装置１は、第１の慣性センサー３から出力される信号に基づいて、第１の慣性センサー３の変位及び方位を算出し、第２の慣性センサー３から出力される信号に基づいて、第２の慣性センサー３の変位及び方位を算出する。そして、第１の慣性センサー３は車両４ａの所定の部位の第１の部分に配置され、第２の慣性センサー３は当該所定の部位の第２の部分に配置されている。したがって、第１実施形態の変位計測装置１によれば、第１の慣性センサー３の変位及び方位に基づいて当該所定の部位の第１の部分の座標を算出し、第２の慣性センサー３の変位及び方位に基づいて当該所定の部位の第２の部分の座標を算出することができる。さらに、第１実施形態の変位計測装置１によれば、当該所定の部位の第１の部分の座標だけでなく第２の部分の座標も算出するので、当該所定の部位の位置を精度よく算出することができる。

また、第１実施形態の変位計測装置１によれば、車両４ａの所定の部位の第１の部分に対する第２の部分の相対変位量を算出することにより、当該所定の部位の変形量を算出することができる。

また、第１実施形態の変位計測装置１によれば、初期状態において各慣性センサー３のローカル座標系を仮想的にシステム座標系と一致させることにより、システム座標系における座標を算出することができる。

また、第１実施形態の変位計測装置１によれば、各慣性センサー３の出力信号を取得する所定の期間が終了した後に座標を算出するので、座標の算出に必要な演算をバッチ処理することができ、計測時の演算負荷を軽減することができる。

１－２．第２実施形態
以下、第２実施形態の変位計測装置１について、第１実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、第１実施形態と重複する説明は省略または簡略し、主に第１実施形態と異なる内容について説明する。

第２実施形態の変位計測装置１の構成は、図４と同様であるため、その図示を省略する。

第２実施形態の変位計測装置１は、車両４ａの走行中の所定の期間に、第１の信号及び第２の信号を取得し、当該所定の期間が終了する前に、第１の慣性センサーの変位及び第２の慣性センサーの変位を算出し、また、第１の慣性センサーの方位及び第２の慣性センサーの方位を算出し、さらに、車両４ａの所定の部位の第１の部分の座標及び第２の部分の座標を算出する。

具体的には、センサー信号取得部１０１は、所定の期間に第１の信号及び第２の信号を取得する。そして、当該所定の期間が終了する前に、キャリブレーション部１０２が、第
１の信号を第３の信号に換算し、第２の信号を第４の信号に換算し、変位算出部１０３が、第１の慣性センサー３の変位及び第２の慣性センサー３の変位を算出し、方位算出部１０４が、第１の慣性センサー３の方位及び第２の慣性センサー３の方位を算出し、座標算出部１０５が第１の部分の座標及び第２の部分の座標を算出し、相対変位量算出部１０６が第１の部分に対する第２の部分の相対変位量を算出する。

第２実施形態の変位計測装置１のその他の構成及び機能は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

図１６は、第２実施形態の変位計測装置１による変位計測の手順を示すフローチャート図である。

図１６に示すように、まず、工程Ｓ１１において、変位計測装置１は、基準座標データ１１２を取得し、記憶回路１１０に記憶させる。例えば、変位計測装置１は、所望の計測機器がＮ個の慣性センサー３の位置を実測して生成した基準座標データ１１２を取得してもよい。

また、工程Ｓ１２において、変位計測装置１は、回転行列データ１１３を取得し、記憶回路１１０に記憶させる。例えば、変位計測装置１は、所望の計測機器がＮ個の慣性センサー３の方位を実測して生成した回転行列データ１１３を取得してもよい。

次に、工程Ｓ１３において、変位計測装置１は、時刻ｔ＝０に設定する。

次に、工程Ｓ１４において、方位算出部１０４は、方位ベクトルｒ_ｎ（０）を初期化する。例えば、方位算出部１０４は、方位ベクトルｒ_ｎ（０）＝（ｒＸ_ｎ（０），ｒＹ_ｎ（０），ｒＺ_ｎ（０））をＸ軸方向の単位ベクトル（１，０，０）に初期化し、方位データ１１７を更新する。

次に、センサー信号取得工程Ｓ１５において、センサー信号取得部１０１が、Ｎ個の慣性センサー３から信号を取得し、センサーデータ１１４の一部として記憶回路１１０に記憶させる。

次に、工程Ｓ１６において、変位計測装置１は、工程Ｓ１５で取得したＮ個の慣性センサー３のデータを用いてオンライン解析を行う。

時刻ｔがｔ_ｅｎｄ以上になるまで（工程Ｓ１７のＮ）、変位計測装置１は、時刻ｔ＝ｔ＋Δｔに設定し（工程Ｓ１８）、工程Ｓ１５，Ｓ１６を繰り返し行う。

図１７は、図１６の工程Ｓ１６のオンライン解析の手順を示すフローチャート図である。図１７に示すように、まず、工程Ｓ２０１において、変位計測装置１は、番号ｎ＝１に設定する。

次に、キャリブレーショ工程Ｓ２０２において、キャリブレーション部１０２は、回転行列Ｒ_ｎを用いて、加速度データａ’_ｎ（ｔ）及び角速度データｇ’_ｎ（ｔ）を加速度データａ_ｎ（ｔ）及び角速度データｇ_ｎ（ｔ）に変換する。

次に、変位算出工程Ｓ２０３において、変位算出部１０３は、加速度データａ_ｎ（ｔ）を２重積分して変位ベクトルｄ_ｎ（ｔ＋Δｔ）を算出する。

次に、方位算出工程Ｓ２０４において、方位算出部１０４は、角速度データｇ_ｎ（ｔ）
を積分して方位差分ベクトルΔｒ_ｎ（ｔ＋Δｔ）を算出し、方位ベクトルｒ_ｎ（ｔ）に方位差分ベクトルΔｒ_ｎ（ｔ＋Δｔ）を加算して方位ベクトルｒ_ｎ（ｔ＋Δｔ）を算出する。

次に、座標算出工程Ｓ２０５において、座標算出部１０５は、座標（Ｘ_ｎ（ｔ），Ｙ_ｎ（ｔ），Ｚ_ｎ（ｔ））、変位ベクトルｄ_ｎ（ｔ＋Δｔ）及び方位ベクトルｒ_ｎ（ｔ＋Δｔ）を用いて、座標（Ｘ_ｎ（ｔ＋Δｔ），Ｙ_ｎ（ｔ＋Δｔ），Ｚ_ｎ（ｔ＋Δｔ））を算出する。

番号ｎがＮでなければ（工程Ｓ２０６のＮ）、工程Ｓ２０７において、変位計測装置１は、番号ｎ＝ｎ＋１に設定し、工程Ｓ２０２～Ｓ２０５を再び行う。

そして、番号ｎがＮになると（工程Ｓ２０６のＹ）、相対変位量算出工程Ｓ２０８において、相対変位量算出部１０６は、座標データ１１８を用いて車両４ａの各部位の第１の部分に対する第２の部分の相対変位量を算出する。

最後に、走行状況情報生成工程Ｓ２０９において、走行状況情報生成部１０７は、車両４ａの各部位の相対変位量を用いて走行状況情報を生成する。

以上に説明した第２実施形態の変位計測装置１によれば、各慣性センサー３の出力信号を取得する所定の期間に、リアルタイムに座標を算出することができる。第２実施形態の変位計測装置１は、その他、第１実施形態の変位計測装置１と同様の効果を奏する。

２．表示方法
以下、本実施形態の表示方法について、上記の各実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付して説明する。

２－１．表示システムの構成
図１８は、本実施形態の表示方法を行うための表示システムの構成例を示す図である。図１８の例では、表示システム２００では、複数の被計測物４である車両４ａの各々に、変位計測装置１、複数の慣性センサー３及び撮像部７が搭載されている。また、複数の車両４ａの各々に、車両情報収集装置８が搭載されていてもよい。

変位計測装置１は、車両４ａの走行中に、複数の慣性センサー３から出力される信号を取得する。そして、変位計測装置１は、取得した信号に基づいて車両４ａの各部位の第１の部位の第２の部分の相対変位量を算出し、車両４ａの各部位の相対変位量に基づいて各種の指標の値を算出する。また、変位計測装置１は、車両情報収集装置８が車両４ａの走行中に収集した車両情報に基づいて指標値を算出してもよい。また、変位計測装置１は、車両４ａの走行中に、撮像部７が撮影した映像を取得してもよい。そして、変位計測装置１は、算出した各種の指標値や取得した映像を表示情報生成装置２１０に送信する。

表示情報生成装置２１０は、各車両４ａに搭載された変位計測装置１から各種の指標値や映像を取得し、少なくとも１つの指標値を示すオブジェクトを含む表示情報を生成する。指標値は車両４ａの変位量に基づいて算出されるので、指標値を示すオブジェクトは、車両４ａの所定の部位の相対変位量に基づくオブジェクトである。

また、表示情報生成装置２１０は、当該オブジェクトを、いずれかの車両４ａに搭載された変位計測装置１から取得した映像に重ねた表示情報を生成してもよい。そして、表示情報生成装置２１０は、生成した表示情報を表示装置２２０に送信する。表示装置２２０は、表示情報を受信して不図示の表示部に表示する。

なお、各車両４ａに搭載される変位計測装置１、複数の慣性センサー３、撮像部７及び車両情報収集装置８のそれぞれの数は特に限定されない。

図１９は、表示システム２００に含まれる変位計測装置１の構成を示す図である。図１９において、図４と同様の構成要素には同じ符号が付されている。図１９に示すように、前述の第１実施形態又は第２実施形態と同様、変位計測装置１は、処理回路１００、記憶回路１１０、複数のアナログフロントエンド１２０、操作部１３０及び通信部１４０を含む。なお、変位計測装置１は、図１９の構成要素の一部を省略又は変更し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。

本実施形態では、処理回路１００は、記憶回路１１０に記憶されている変位計測プログラム１１１を実行することにより、センサー信号取得部１０１、キャリブレーション部１０２、変位算出部１０３、方位算出部１０４、座標算出部１０５、相対変位量算出部１０６、走行状況情報生成部１０７、映像取得部１５１、車両情報取得部１５２及び指標値算出部１５３として機能する。すなわち、変位計測装置１は、センサー信号取得部１０１、キャリブレーション部１０２、変位算出部１０３、方位算出部１０４、座標算出部１０５、相対変位量算出部１０６、走行状況情報生成部１０７、映像取得部１５１、車両情報取得部１５２及び指標値算出部１５３を含む。

センサー信号取得部１０１、キャリブレーション部１０２、変位算出部１０３、方位算出部１０４、座標算出部１０５、相対変位量算出部１０６及び走行状況情報生成部１０７の機能は、第１実施形態又は第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

映像取得部１５１は、撮像部７から映像を取得する。

車両情報取得部１５２は、車両情報収集装置８から車両４ａの走行速度やエンジンの回転数等の車両情報を取得する。

指標値算出部１５３は、相対変位量算出部１０６が算出した車両４ａの各部位の相対変位量に基づいて各種の指標の値を算出する。また、指標値算出部１５３は、車両情報取得部１５２が取得した車両情報に基づいて指標値を算出してもよい。

記憶回路１１０、複数のアナログフロントエンド１２０、操作部１３０及び通信部１４０の機能は、前述の第１実施形態又は第２実施形態と同様であるため、その説明を省略する。特に、本実施形態では、通信部１４０は、指標値算出部１５３が生成した各種の指標値を表示情報生成装置２１０に送信する。

なお、処理回路１００の少なくとも一部が、専用のハードウエアで実現されてもよい。また、変位計測装置１は、単体の装置であってもよいし、複数の装置によって構成されてもよい。

２－２．表示方法の手順
図２０は、本実施形態の表示方法の手順を示すフローチャート図である。

図２０に示すように、まず、工程Ｓ２１において、各車両４ａに搭載された変位計測装置１が、基準座標データ１１２を取得し、記憶回路１１０に記憶させる。例えば、変位計測装置１は、所望の計測機器がＮ個の慣性センサー３の位置を実測して生成した基準座標データ１１２を取得してもよい。

また、工程Ｓ２２において、各車両４ａに搭載された変位計測装置１が、回転行列データ１１３を取得し、記憶回路１１０に記憶させる。例えば、変位計測装置１は、所望の計測機器がＮ個の慣性センサー３の方位を実測して生成した回転行列データ１１３を取得してもよい。

次に、工程Ｓ２３において、各車両４ａに搭載された変位計測装置１が、時刻ｔ＝０に設定する。

次に、工程Ｓ２４において、各車両４ａに搭載された変位計測装置１の方位算出部１０４が、方位ベクトルｒ_ｎ（０）を初期化する。例えば、方位算出部１０４は、方位ベクトルｒ_ｎ（０）＝（ｒＸ_ｎ（０），ｒＹ_ｎ（０），ｒＺ_ｎ（０））をＸ軸方向の単位ベクトル（１，０，０）に初期化し、方位データ１１７を更新する。

次に、センサー信号取得工程Ｓ２５において、各車両４ａに搭載された変位計測装置１のセンサー信号取得部１０１が、Ｎ個の慣性センサー３から信号を取得し、センサーデータ１１４の一部として記憶回路１１０に記憶させる。

次に、工程Ｓ２６において、各車両４ａに搭載された変位計測装置１の変位計測装置１が、工程Ｓ２５で取得したＮ個の慣性センサー３のデータを用いてオンライン解析を行う。オンライン解析の手順は、図１７と同様である。

次に、映像取得工程Ｓ２７において、各車両４ａに搭載された変位計測装置１の映像取得部１５１が、撮像部７が撮影した映像を取得する。

次に、車両情報取得工程Ｓ２８において、各車両４ａに搭載された変位計測装置１の車両情報取得部１５２が、車両情報収集装置８が収集した車両情報を取得する。

次に、指標値算出工程Ｓ２９において、各車両４ａに搭載された変位計測装置１の指標値算出部１５３が、工程Ｓ２６において相対変位量算出部１０６が算出した各部位の相対変位量及び工程Ｓ２８において車両情報取得部１５２が収集した車両情報に基づいて、各種の指標の値を算出する。

次に、表示情報生成工程Ｓ３０において、表示情報生成装置２１０が、各車両４ａに搭載された変位計測装置１から各種の指標値及び映像を取得し、各指標値を示すオブジェクトを含む表示情報や各指標値を示すオブジェクトを映像に重ねた表示情報を生成し、生成した表示情報を表示装置２２０に送信する。

次に、表示工程Ｓ３１において、表示装置２２０が表示情報を受信して表示部に表示する。

時刻ｔがｔ_ｅｎｄ以上になるまで（工程Ｓ３２のＮ）、各車両４ａに搭載された変位計測装置１は、時刻ｔ＝ｔ＋Δｔに設定し（工程Ｓ３３）、工程Ｓ２５～Ｓ２９を繰り返し行い、表示情報生成装置２１０は工程Ｓ３０を繰り返し行い、表示装置２２０は工程Ｓ３１を繰り返し行う。

図２１は、図２０の表示情報生成工程Ｓ１８０の手順を示すフローチャート図である。図２１に示すように、まず、工程Ｓ３０１において、表示情報生成装置２１０は、各車両４ａに搭載された変位計測装置１から各種の指標値及び映像を取得する。

次に、工程Ｓ３０２において、表示情報生成装置２１０は、工程Ｓ３０１で取得した少
なくとも１つの指標値を示すオブジェクトを含む表示情報を生成する。工程Ｓ３０２において、対象となる指標値は、表示情報生成装置２１０の不図示の操作部から入力される信号に基づいて選択されてもよいし、表示装置２２０からの選択信号に基づいて選択されてもよい。

また、工程Ｓ３０３において、表示情報生成装置２１０は、工程Ｓ３０１で取得した少なくとも１つの指標値と工程Ｓ３０１で取得したいずれかの映像を同期させ、当該指標値を当該映像に重ねた表示情報を生成する。例えば、指標値は車両４ａの変位量に基づいて算出されるので、工程Ｓ３０３は、車両４ａの変位量と映像とを同期させる同期工程である。工程Ｓ３０３において、対象となる指標値及び映像は、表示情報生成装置２１０の不図示の操作部から入力される信号に基づいて選択されてもよいし、表示装置２２０からの選択信号に基づいて選択されてもよい。

最後に、工程Ｓ３０４において、表示情報生成装置２１０は、工程Ｓ３０２，Ｓ３０３で生成した表示情報を表示装置２２０に送信する。

２－３．具体例
以下に示すように、本実施形態の表示方法としては、例えば、複数の車両４ａによるレースにおいて視聴者やピットのクルーに各種の情報を表示する表示方法が挙げられる。

図２２は、車両４ａに搭載される変位計測装置１、複数の慣性センサー３、撮像部７及び車両情報収集装置８の配置例を示す図である。

図２２の例では、被計測物４である車両４ａは、レーシングカーであり、変位計測装置１、複数の慣性センサー３、撮像部７及び車両情報収集装置８が車両４ａに搭載されている。複数の慣性センサー３の配置は図１と同じであるため、その説明を省略する。

撮像部７は、オンボードカメラであり、例えば、エンジンカバーＥＣの右側面に設置され、車両４ａの前方を撮影する。したがって、車両４ａの走行中は、撮像部７は、車両４ａの前方のコースの映像を生成する。なお、撮像部７は、車両４ａの前方及び後方を撮影してもよい。撮像部７は、撮影して生成した映像を変位計測装置１に送信する。

車両情報収集装置８は、走行中の車両４ａの速度やエンジン回転数等の各種の情報である車両情報を収集し、変位計測装置１に送信する。

変位計測装置１は、複数の慣性センサー３の各々から出力される信号を取得し、取得した信号に基づいて、前述の変位計測方法により、複数の慣性センサー３の各々が配置された車両４ａの部位の相対変位量を算出する。すなわち、変位計測装置１は、フロントウィングＦＷ、リアウィングＲＷ、フロントサスペンションＦＳ及びリアサスペンションＲＳの各部位の相対変位量を算出する。

そして、変位計測装置１は、車両４ａの各部位の相対変位量に基づいて、各種の指標の値を算出し、時刻情報を付して各種の指標値を表示情報生成装置２１０に送信する。例えば、変位計測装置１の指標値算出部１５３は、フロントウィングＦＷ及びリアウィングＲＷの相対変位量から推定されるダウンフォースに基づいて、指標値として車両４ａの重心の変位量を算出することができる。また、指標値算出部１５３は、フロントサスペンションＦＳ及びリアサスペンションＲＳの相対変位量の時系列から、指標値として、右フロントタイヤＲＦＴ、左フロントタイヤＬＦＴ、右リアタイヤＲＲＴ及び左リアタイヤＬＲＴの摩耗状況を算出することができる。

指標値算出部１５３は、タイヤの摩耗状況をより正確に算出するために、車両４ａの各部位の相対変位量とともに、他の情報を用いてもよい。例えば、指標値算出部１５３は、タイヤの摩耗状況をより正確に算出するために、車両４ａの各部位の相対変位量と、各タイヤの温度、各タイヤの内圧、路面温度、各タイヤのスリップ回数、ブレーキロック回数、及び各タイヤを装着している間の車両４ａの移動距離のうち少なくとも何れかと、に基づいて、タイヤの摩耗状況を算出してもよい。

例えば、各タイヤの内側のカーカスに搭載されている赤外線温度センサーが各タイヤの温度を検出し、各タイヤの温度を車両情報収集装置８に送信する。また、各タイヤの内側のカーカスに搭載されている空気圧センサーが各タイヤの内圧を検出し、各タイヤの内圧を車両情報収集装置８に送信する。また、車両４ａのフロアパネルの下面等に搭載されている赤外線温度センサーが路面温度を検出し、路面温度を車両情報収集装置８に送信する。指標値算出部１５３は、車両情報収集装置８から各タイヤの温度、各タイヤの内圧及び路面温度を取得する。

スリップ率＝（車体速度－車輪速度）／車体速度×１００（％）であり、タイヤロックは、スリップ率が100%、すなわち、車輪速が0の状態で発生し、このとき操舵性に寄与するコーナリングフォースはほぼ0である。各リアタイヤがロックした場合は車両４ａが不安定なり、各フロントタイヤがロックした場合には操舵が効かなくなる。タイヤの横滑り、すなわち、横方向スリップは、車両４ａが進行方向に動いている時に横方向にスライドする状態である。各サスペンションに搭載された慣性センサー３ａが横方向の加速度を検出し、指標値算出部１５３は、各慣性センサー３ａが検出した横方向の加速度に基づいて、各タイヤのスリップを検出することができる。

また、車輪速センサーがブレーキローターの回転速度を計測し、ブレーキローターの回転速度を車両情報収集装置８に送信する。車輪速センサーは、各タイヤとともに回転するブレーキローターの磁界の変化を検出する非接触型センサーである。指標値算出部１５３は、車両情報収集装置８から取得したブレーキローターの回転速度に基づいて、ブレーキロックを検出することができる。

変位計測装置１は、車両情報収集装置８から車両情報を取得し、取得した車両情報に基づいて各種の指標の値を算出し、時刻情報を付して各種の指標値を表示情報生成装置２１０に送信してもよい。例えば、変位計測装置１の指標値算出部１５３は、車両情報に含まれるエンジンの回転数等の情報から、指標値として、車両４ａのエンジンモードの情報を算出することができる。エンジンモードは、例えば、クルージングモード、ローパワーモード、エコモード、ハイパワーモード、オーバーレブモードの５つのモードのいずれかであってもよい。

また、変位計測装置１は、撮像部７から映像を取得し、時刻情報を付して映像を表示情報生成装置２１０に送信してもよい。例えば、映像は、車両４ａが走行するコースを含む映像であってもよい。

表示情報生成装置２１０は、各車両４ａに搭載された変位計測装置１から各種の指標値を取得し、車両４ａの所定の部位の相対変位量に基づくオブジェクトや車両情報に基づくオブジェクトとしての各種の指標値を示すオブジェクトを含む表示情報を生成する。

表示情報は、車両４ａのフロントウィングＦＷ及びリアウィングＲＷの相対変位量に基づくオブジェクトとして、指標値である車両４ａの重心の変位量を示すオブジェクトを含んでもよい。

また、表示情報は、車両４ａのフロントサスペンションＦＳ及びリアサスペンションＲＳの相対変位量に基づくオブジェクトとして、指標値である車両４ａの４つのタイヤの摩耗状況を示すオブジェクトを含んでもよい。

また、表示情報は、車両４ａの車両情報に基づくオブジェクトとして、指標値であるエンジンモードを示すオブジェクトを含んでもよい。

また、表示情報生成装置２１０は、各車両４ａに搭載された変位計測装置１から映像を取得し、時刻情報に基づいて、いずれかの指標値といずれかの映像とを同期させ、各指標値を示すオブジェクトを当該映像に重ねた表示情報を生成してもよい。例えば、映像は、車両４ａが走行するコースを含む映像であってもよい。図２３は、指標値に映像を重ねた表示情報の一例を示す図である。図２３に示す表示情報では、車両４ａが走行するコースを含む映像ＶＤに２つの車両４ａの重心の変位量を示すオブジェクトＯＢ１，ＯＢ２が重なっている。映像ＶＤは、左車線を走行する車両４ａに搭載された撮像部７が撮影した映像である。

また、表示情報は、車両４ａの所定の部位の相対変位量に基づくオブジェクトとして、車両４ａの変位量に基づく複数の指標値を有するレーダーチャートを含んでもよい。図２４は、レーダーチャートを含む表示情報の一例を示す図である。図２４に示す表示情報では、レーダーチャートのオブジェクトＯＢ３は、車両４ａの変位量に基づく指標値として、車両４ａの重心の変位量、右フロントタイヤＲＦＴの摩耗状況、左フロントタイヤＬＦＴの摩耗状況、右リアタイヤＲＲＴの摩耗状況及び左リアタイヤＬＲＴの摩耗状況を有する。また、オブジェクトＯＢ３は、車両情報に基づく指標値として、車両４ａのエンジンモードを有している。

また、表示情報は、各車両４ａのドライバーを示すオブジェクトと、当該車両４ａに関するレーダーチャートのオブジェクトと、を含んでもよい。図２５は、ドライバーを示すオブジェクトとレーダーチャートのオブジェクトとを含む表示情報の一例を示す図である。図２５に示す表示情報は、車両４ａのドライバーを示すオブジェクトＯＢ４と、その右側に配置された当該車両４ａに関するレーダーチャートのオブジェクトＯＢ７とを含む。また、当該表示情報は、他の車両４ａのドライバーを示すオブジェクトＯＢ５と、その右側に配置された当該車両４ａに関するレーダーチャートのオブジェクトＯＢ８とを含む。また、当該表示情報は、他の車両４ａのドライバーを示すオブジェクトＯＢ６と、その右側に配置された当該車両４ａに関するレーダーチャートのオブジェクトＯＢ９とを含む。例えば、図２６に示すように、図２５に示す表示情報において、６つの指標値を有するレーダーチャートのオブジェクトＯＢ７，ＯＢ８，ＯＢ９を、６つの指標値を示すレベルメーターのオブジェクトＯＢ１０，ＯＢ１１，ＯＢ１２に置き換えてもよい。

表示情報生成装置２１０は、生成した表示情報を表示装置２２０に送信し、表示装置２２０は、表示情報を不図示の表示部に表示する。表示装置２２０は、例えば、レースの放送業者のパーソナルコンピューターであってもよいし、各車両４ａのチームのピットに設置されたパーソナルコンピューターであってもよい。また、表示装置２２０は、レースの放送を受信する機器であってもよいし、ピットに設置されたスクリーンであってもよい。表示装置２２０の表示部には、例えば、図２３～図２６の表示情報が表示される。視聴者やピットクルーは、図２３の表示情報によって、例えば、各車両４ａの性能や各ドライバーの技量を把握しながらレースの観戦や分析を行うことができる。また、視聴者やピットクルーは、図２４の表示情報によって、例えば、車両４ａの安定度や性能を把握し、あるいは、ピットインの時期を予想しながら、レースの観戦や分析を行うことができる。また、視聴者やピットクルーは、図２５又は図２６の表示情報によって、例えば、各車両４ａの性能や各ドライバーの技量を比較してレース展開を予想しながら、レースの観戦や分析
を行うことができる。

なお、表示情報生成装置２１０は表示装置２２０と兼用されてもよい。例えば、各車両４ａのチームのピットに設置されたパーソナルコンピューターが、表示情報生成装置２１０及び表示装置２２０として兼用されてもよい。

また、車両４ａがレーシングカーである例を挙げたが、車両４ａの種類は特に限定されない。例えば、車両４ａは乗用車やバイク等の車両であってもよい。また、被計測物４が車両４ａである例を挙げたが、被計測物４は車両４ａ以外の移動体、例えば、航空機や船舶等であってもよいし、橋梁やビル等の静止構造物であってもよい。

以上に説明した本実施形態の表示方法では、変位計測装置１が、第１の慣性センサー３から出力される信号に基づいて、第１の慣性センサー３の変位及び方位を算出し、第２の慣性センサー３から出力される信号に基づいて、第２の慣性センサー３の変位及び方位を算出する。そして、第１の慣性センサー３は車両４ａの所定の部位の第１の部分に配置され、第２の慣性センサー３は当該所定の部位の第２の部分に配置されている。したがって、この表示方法によれば、変位計測装置１が、第１の慣性センサー３の変位及び方位に基づいて当該所定の部位の第１の部分の座標を算出し、第２の慣性センサー３の変位及び方位に基づいて当該所定の部位の第２の部分の座標を算出することができる。さらに、この表示方法によれば、変位計測装置１が、当該所定の部位の第１の部分の座標だけでなく第２の部分の座標も算出するので、当該所定の部位の位置を精度よく算出することができる。また、この表示方法によれば、変位計測装置１が、車両４ａ所定の部位の第１の部分に対する第２の部分の相対変位量を算出することにより、当該所定の部位の変形量を算出することができる。そして、この表示方法では、表示情報生成装置２１０が、車両４ａの各部位の相対変位量に基づくオブジェクトを含む表示情報を生成し、表示装置２２０が表示情報を表示するので、視聴者は走行中の車両４ａの状態を視覚的に把握することができる。

また、本実施形態の表示方法では、表示情報生成装置２１０が、車両４ａの各部位の相対変位量と車両４ａが走行するコースを含む映像とを同期させて、当該映像に車両４ａの各部位の相対変位量に基づくオブジェクトを重ねて表示する表示情報を生成し、表示装置２２０が表示情報を表示するので、視聴者は、走行中の車両４ａの映像とともに車両４ａの状態を視覚的に把握することができる。

また、本実施形態の表示方法によれば、視聴者は、例えば、車両４ａの性能やドライバーの技量を視覚的に把握することができる。

本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

上述した実施形態および変形例から以下の内容が導き出される。

変位計測装置の一態様は、
被計測物の所定の部位の第１の部分に配置されている第１の慣性センサーから出力される信号に基づく第１の信号と、前記所定の部位の前記第１の部分とは異なる第２の部分に配置されている第２の慣性センサーから出力される信号に基づく第２の信号と、を取得するセンサー信号取得部と、
前記第１の信号に基づく第３の信号に基づいて前記第１の慣性センサーの変位を算出し、前記第２の信号に基づく第４の信号に基づいて前記第２の慣性センサーの変位を算出する変位算出部と、
前記第３の信号に基づいて前記第１の慣性センサーの方位を算出し、前記第４の信号に基づいて前記第２の慣性センサーの方位を算出する方位算出部と、
前記第１の慣性センサーの前記変位と前記第１の慣性センサーの前記方位とに基づいて、前記第１の部分の座標を算出し、前記第２の慣性センサーの前記変位と前記第２の慣性センサーの前記方位とに基づいて、前記第２の部分の座標を算出する座標算出部と、
を含む。

この変位計測装置は、第１の慣性センサーから出力される信号に基づいて、第１の慣性センサーの変位及び方位を算出し、第２の慣性センサーから出力される信号に基づいて、第２の慣性センサーの変位及び方位を算出する。そして、第１の慣性センサーは被計測物の所定の部位の第１の部分に配置され、第２の慣性センサーは当該所定の部位の第２の部分に配置されている。したがって、この変位計測装置によれば、第１の慣性センサーの変位及び方位に基づいて当該所定の部位の第１の部分の座標を算出し、第２の慣性センサーの変位及び方位に基づいて当該所定の部位の第２の部分の座標を算出することができる。さらに、この変位計測装置によれば、当該所定の部位の第１の部分の座標だけでなく第２の部分の座標も算出するので、当該所定の部位の位置を精度よく算出することができる。

前記変位計測装置の一態様は、
前記第１の部分の前記座標と、前記第２の部分の前記座標と、に基づいて、前記第１の部分に対する前記第２の部分の相対変位量を算出する相対変位量算出部を含んでもよい。

この変位計測装置によれば、被計測物の所定の部位の第１の部分に対する第２の部分の相対変位量を算出することにより、当該所定の部位の変形量を算出することができる。

前記変位計測装置の一態様において、
第１の回転行列を用いて、前記第１の信号を第１の仮想センサーから出力される前記第３の信号に換算し、第２の回転行列を用いて、前記第２の信号を第２の仮想センサーから出力される前記第４の信号に換算するキャリブレーション部を含み、
初期状態において、
前記第１の仮想センサーの位置は前記第１の慣性センサーの位置と一致し、かつ、前記第１の仮想センサーのローカル座量系はシステム座標系と一致し、
前記第２の仮想センサーの位置は前記第２の慣性センサーの位置と一致し、かつ、前記第２の仮想センサーのローカル座量系は前記システム座標系と一致し、
前記変位算出部は、
前記第３の信号に含まれる加速度信号を２重積分して前記第１の慣性センサーの前記変位を算出し、
前記第４の信号に含まれる加速度信号を２重積分して前記第２の慣性センサーの前記変位を算出し、
前記方位算出部は、
前記第３の信号に含まれる角速度信号を積分して前記第１の慣性センサーの方位の差分
を算出し、当該方位の差分に基づいて前記第１の慣性センサーの前記方位を算出し、
前記第４の信号に含まれる角速度信号を積分して前記第２の慣性センサーの方位の差分を算出し、当該方位の差分に基づいて前記第２の慣性センサーの前記方位を算出してもよい。

この変位計測装置によれば、初期状態において各慣性センサーのローカル座標系を仮想的にシステム座標系と一致させることにより、システム座標系における座標を算出することができる。

前記変位計測装置の一態様において、
前記センサー信号取得部は、
所定の期間に前記第１の信号及び前記第２の信号を取得し、
前記所定の期間が終了した後に、
前記変位算出部が、前記第１の慣性センサーの前記変位及び前記第２の慣性センサーの前記変位を算出し、
前記方位算出部が、前記第１の慣性センサーの前記方位及び前記第２の慣性センサーの前記方位を算出し、
前記座標算出部が前記第１の部分の前記座標及び前記第２の部分の前記座標を算出してもよい。

この変位計測装置によれば、座標の算出に必要な演算をバッチ処理することができ、計測時の演算負荷を軽減することができる。

前記変位計測装置の一態様において、
前記センサー信号取得部は、
所定の期間に前記第１の信号及び前記第２の信号を取得し、
前記所定の期間が終了する前に、
前記変位算出部が、前記第１の慣性センサーの前記変位及び前記第２の慣性センサーの前記変位を算出し、
前記方位算出部が、前記第１の慣性センサーの前記方位及び前記第２の慣性センサーの前記方位を算出し、
前記座標算出部が前記第１の部分の前記座標及び前記第２の部分の前記座標を算出してもよい。

この変位計測装置によれば、リアルタイムに座標を算出することができる。

表示方法の一態様は、
被計測物の所定の部位の第１の部分に配置されている第１の慣性センサーから出力される信号に基づく第１の信号と、前記所定の部位の前記第１の部分とは異なる第２の部分に配置されている第２の慣性センサーから出力される信号に基づく第２の信号と、を取得するセンサー信号取得工程と、
前記第１の信号に基づく第３の信号に基づいて前記第１の慣性センサーの変位を算出し、前記第２の信号に基づく第４の信号に基づいて前記第２の慣性センサーの変位を算出する変位算出工程と、
前記第３の信号に基づいて前記第１の慣性センサーの方位を算出し、前記第４の信号に基づいて前記第２の慣性センサーの方位を算出する方位算出工程と、
前記第１の慣性センサーの前記変位と前記第１の慣性センサーの前記方位とに基づいて、前記第１の部分の座標を算出し、前記第２の慣性センサーの前記変位と前記第２の慣性センサーの前記方位とに基づいて、前記第２の部分の座標を算出する座標算出工程と、
前記第１の部分の前記座標と、前記第２の部分の前記座標と、に基づいて、前記第１の
部分に対する前記第２の部分の相対変位量を算出する相対変位量算出工程と、
前記相対変位量に基づくオブジェクトを表示する表示工程と、
を含む。

この表示方法では、第１の慣性センサーから出力される信号に基づいて、第１の慣性センサーの変位及び方位を算出し、第２の慣性センサーから出力される信号に基づいて、第２の慣性センサーの変位及び方位を算出する。そして、第１の慣性センサーは被計測物の所定の部位の第１の部分に配置され、第２の慣性センサーは当該所定の部位の第２の部分に配置されている。したがって、この表示方法によれば、第１の慣性センサーの変位及び方位に基づいて当該所定の部位の第１の部分の座標を算出し、第２の慣性センサーの変位及び方位に基づいて当該所定の部位の第２の部分の座標を算出することができる。さらに、この表示方法によれば、当該所定の部位の第１の部分の座標だけでなく第２の部分の座標も算出するので、当該所定の部位の位置を精度よく算出することができる。また、この表示方法によれば、被計測物の所定の部位の第１の部分に対する第２の部分の相対変位量を算出することにより、当該所定の部位の変形量を算出することができる。そして、この表示方法では、被計測物の所定の部位の相対変位量に基づくオブジェクトを表示するので、視聴者は被計測物の状態を視覚的に把握することができる。

前記表示方法の一態様は、
前記被計測物に搭載されている第２の撮像部が撮影した前記被計測物が走行するコースを含む映像を取得する映像取得工程と、
前記相対変位量と前記映像とを同期させる同期工程と、
を含み、
前記表示工程において、
前記映像に前記オブジェクトを重ねて表示してもよい。

この表示方法によれば、視聴者は、走行中の被計測物の映像とともに被計測物の状態を視覚的に把握することができる。

前記表示方法の一態様において、
前記オブジェクトは、前記被計測物の重心の変位量の情報を含んでもよい。

前記表示方法の一態様において、
前記相対変位量は、前記被計測物のサスペンションの変位量を含んでもよい。

前記表示方法の一態様において、
前記相対変位量は、前記被計測物のフロントウィングの変位量を含んでもよい。

前記表示方法の一態様において、
前記相対変位量は、前記被計測物のリアウィングの変位量を含んでもよい。

前記表示方法の一態様において、
前記オブジェクトは、前記被計測物のタイヤの摩耗の情報を含んでもよい。

前記表示方法の一態様において、
前記オブジェクトは、前記相対変位量に基づく複数の指標値を有するレーダーチャートを含んでもよい。

これらの表示方法によれば、視聴者は、例えば、被計測物の性能等を視覚的に把握することができる。

１…変位計測装置、３，３ａ～３ｘ…慣性センサー、４…被計測物、４ａ…車両、５…外部装置、７…撮像部、８…車両情報収集装置、１００…処理回路、１０１…センサー信号取得部、１０２…キャリブレーション部、１０３…変位算出部、１０４…方位算出部、１０５…座標算出部、１０６…相対変位量算出部、１０７…走行状況情報生成部、１１０…記憶回路、１１１…変位計測プログラム、１１２…基準座標データ、１１３…回転行列データ、１１４…センサーデータ、１１５…仮想センサーデータ、１１６…変位データ、１１７…方位データ、１１８…座標データ、１２０…アナログフロントエンド、１３０…操作部、１４０…通信部、１５１…映像取得部、１５２…車両情報取得部、１５３…指標値算出部、２００…表示システム、２１０…表示情報生成装置、２２０…表示装置

Claims (13)

1. 被計測物の所定の部位の第１の部分に配置されている第１の慣性センサーから出力される信号に基づく第１の信号と、前記所定の部位の前記第１の部分とは異なる第２の部分に配置されている第２の慣性センサーから出力される信号に基づく第２の信号と、を取得するセンサー信号取得部と、
   前記第１の信号に基づく第３の信号に基づいて前記第１の慣性センサーの変位を算出し、前記第２の信号に基づく第４の信号に基づいて前記第２の慣性センサーの変位を算出する変位算出部と、
   前記第３の信号に基づいて前記第１の慣性センサーの方位を算出し、前記第４の信号に基づいて前記第２の慣性センサーの方位を算出する方位算出部と、
   前記第１の慣性センサーの前記変位と前記第１の慣性センサーの前記方位とに基づいて、前記第１の部分の座標を算出し、前記第２の慣性センサーの前記変位と前記第２の慣性センサーの前記方位とに基づいて、前記第２の部分の座標を算出する座標算出部と、
   を含む、変位計測装置。
2. 請求項１において、
   前記第１の部分の前記座標と、前記第２の部分の前記座標と、に基づいて、前記第１の部分に対する前記第２の部分の相対変位量を算出する相対変位量算出部を含む、変位計測装置。
3. 請求項１又は２において、
   第１の回転行列を用いて、前記第１の信号を第１の仮想センサーから出力される前記第３の信号に換算し、第２の回転行列を用いて、前記第２の信号を第２の仮想センサーから出力される前記第４の信号に換算するキャリブレーション部を含み、
   初期状態において、
   前記第１の仮想センサーの位置は前記第１の慣性センサーの位置と一致し、かつ、前記第１の仮想センサーのローカル座量系はシステム座標系と一致し、
   前記第２の仮想センサーの位置は前記第２の慣性センサーの位置と一致し、かつ、前記第２の仮想センサーのローカル座量系は前記システム座標系と一致し、
   前記変位算出部は、
   前記第３の信号に含まれる加速度信号を２重積分して前記第１の慣性センサーの前記変位を算出し、
   前記第４の信号に含まれる加速度信号を２重積分して前記第２の慣性センサーの前記変位を算出し、
   前記方位算出部は、
   前記第３の信号に含まれる角速度信号を積分して前記第１の慣性センサーの方位の差分を算出し、当該方位の差分に基づいて前記第１の慣性センサーの前記方位を算出し、
   前記第４の信号に含まれる角速度信号を積分して前記第２の慣性センサーの方位の差分を算出し、当該方位の差分に基づいて前記第２の慣性センサーの前記方位を算出する、変位計測装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項において、
   前記センサー信号取得部は、
   所定の期間に前記第１の信号及び前記第２の信号を取得し、
   前記所定の期間が終了した後に、
   前記変位算出部が、前記第１の慣性センサーの前記変位及び前記第２の慣性センサーの前記変位を算出し、
   前記方位算出部が、前記第１の慣性センサーの前記方位及び前記第２の慣性センサーの前記方位を算出し、
   前記座標算出部が前記第１の部分の前記座標及び前記第２の部分の前記座標を算出する、変位計測装置。
5. 請求項１乃至３のいずれか一項において、
   前記センサー信号取得部は、
   所定の期間に前記第１の信号及び前記第２の信号を取得し、
   前記所定の期間が終了する前に、
   前記変位算出部が、前記第１の慣性センサーの前記変位及び前記第２の慣性センサーの前記変位を算出し、
   前記方位算出部が、前記第１の慣性センサーの前記方位及び前記第２の慣性センサーの前記方位を算出し、
   前記座標算出部が前記第１の部分の前記座標及び前記第２の部分の前記座標を算出する、変位計測装置。
6. 被計測物の所定の部位の第１の部分に配置されている第１の慣性センサーから出力される信号に基づく第１の信号と、前記所定の部位の前記第１の部分とは異なる第２の部分に配置されている第２の慣性センサーから出力される信号に基づく第２の信号と、を取得するセンサー信号取得工程と、
   前記第１の信号に基づく第３の信号に基づいて前記第１の慣性センサーの変位を算出し、前記第２の信号に基づく第４の信号に基づいて前記第２の慣性センサーの変位を算出する変位算出工程と、
   前記第３の信号に基づいて前記第１の慣性センサーの方位を算出し、前記第４の信号に基づいて前記第２の慣性センサーの方位を算出する方位算出工程と、
   前記第１の慣性センサーの前記変位と前記第１の慣性センサーの前記方位とに基づいて、前記第１の部分の座標を算出し、前記第２の慣性センサーの前記変位と前記第２の慣性センサーの前記方位とに基づいて、前記第２の部分の座標を算出する座標算出工程と、
   前記第１の部分の前記座標と、前記第２の部分の前記座標と、に基づいて、前記第１の部分に対する前記第２の部分の相対変位量を算出する相対変位量算出工程と、
   前記相対変位量に基づくオブジェクトを表示する表示工程と、
   を含む、表示方法。
7. 請求項６において、
   前記被計測物に搭載されている第２の撮像部が撮影した前記被計測物が走行するコースを含む映像を取得する映像取得工程と、
   前記相対変位量と前記映像とを同期させる同期工程と、
   を含み、
   前記表示工程において、
   前記映像に前記オブジェクトを重ねて表示する、表示方法。
8. 請求項６又は７において、
   前記オブジェクトは、前記被計測物の重心の変位量の情報を含む、表示方法。
9. 請求項６乃至８のいずれか一項において、
   前記相対変位量は、前記被計測物のサスペンションの変位量を含む、表示方法。
10. 請求項６乃至９のいずれか一項において、
    前記相対変位量は、前記被計測物のフロントウィングの変位量を含む、表示方法。
11. 請求項６乃至１０のいずれか一項において、
    前記相対変位量は、前記被計測物のリアウィングの変位量を含む、表示方法。
12. 請求項６乃至１１のいずれか一項において、
    前記オブジェクトは、前記被計測物のタイヤの摩耗の情報を含む、表示方法。
13. 請求項６乃至１２のいずれか一項において、
    前記オブジェクトは、前記相対変位量に基づく複数の指標値を有するレーダーチャートを含む、表示方法。

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