JP5059368B2 - 加速度しきい値の自己適応計算のアルゴリズムを使用する歩数計装置および歩数検出方法 - Google Patents
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Description
図1は、線形タイプであり、垂直検出軸zを有する加速度計2 と、この加速度計2 に接続された処理装置3 とを備えている歩数計装置1 の概略図である。加速度計2 と処理装置3 は歩数計装置1 の容器(図示せず)内に収容された同じ印刷配線回路板上に取付けられると便利である。この歩数計装置1 はユーザによって携帯され、例えばユーザのベルトまたはショルダーに取付けられてそれによりユーザの身体に固定され、足の地面との接触による衝撃により生じた歩行ステップ中に発生する垂直加速度を感知することができる。
LPS=LP・f(S+max)
ここで、LPはユーザの背丈の0.4乃至0.5倍に対応する歩行ステップの標準的な長さであり、f(S+max)は例えば最大値S+maxに基づいた線形関数のような補正関数である。この補正関数f(S+max)は実験に基づいて表にされることができ、それは歩行ステップLPの標準の長さに対して行なわれる適切な補正の所定の最大値S+maxに関連させることができる。特に、この関数f(S+max)は処理装置3 中に記憶しておくと便利である。
次にアルゴリズムは、歩行ステップの発生を示す新しい加速度プロフィールを検出するためにブロック11へ戻る。
Accm =Y・Accm +(1−Y)・CalAcc
ここでYは0と1との間の、例えば0.95に等しい定数であり、Accm とCalAccはそれぞれ前の獲得において計算された加速度データの平均値と加速度データである。新しい加速度データCalAccは次の式 CalAcc=Acc−Accm により計算される。
いずれにせよ、歩数計装置1 は、例えば歩行速度の増加による加速度プロフィールの変化に適応することが可能であり、それ故、歩行ステップ検出のために必要な加速度しきい値を再設定するための外部介入は必要ない。
特に、前述のものと同じ参照符号でブロックが指定されている図7に示されている本発明の別の実施形態では、歩行ステップ検出アルゴリズムは簡単にされ、歩行ステップの正の位相の識別(すなわち、正の加速度ピークの識別)だけに基づくことができる。この場合にはアルゴリズムは単一の基準しきい値、特に、正の基準しきい値S+ を使用し、それは正のエンベロープEnv+ の値の関数として前述したものと同様の方法で変更される。この簡単にされたアルゴリズムでは、処理装置3 の計算の負担は小さいが、雑音に対する感度が増加する欠点がある。事実、正の位相の後の負の位相の存在のチェックがないので、誤検出およびカウントエラーの可能性が増加する。
Claims (18)
- ユーザの歩行ステップを検出し、計数し、
歩行ステップ中に発生された加速度(A)を検出するように構成されている加速度センサ(2) と、
前記加速度センサ(2) に接続され、歩行ステップの発生を検出するために加速度(A)に関する加速度信号(CalAcc)を処理するように構成されている処理装置(3) とを具備している歩数計装置において、
前記加速度センサ(2)は線形タイプであり垂直検出軸(z)を有しており、
前記処理装置(3) は前記加速度信号(CalAcc)を第1の基準しきい値(S+)と比較するように構成されている第1の比較処理を行う手段を備え、
前記処理装置(3) はさらに、前記第1の基準しきい値(S+)を変更するように構成されているしきい値適応処理を行う手段と、
前記加速度信号(CalAcc)の振幅の第1のエンベロープの値(Env+)を計算するように構成されているエンベロープの計算処理を行う手段とを具備し、
前記しきい値適応処理を行う手段(38)は前記エンベロープの計算処理を行う手段によって計算された前記第1のエンベロープの値(Env+)に1より小さい定数値を乗算した値に等しくなるように第1の基準しきい値(S+)を設定するように構成されていることを特徴とする歩数計装置。 - 前記しきい値適応処理を行う手段は前記第1のエンベロープの値(Env+)の分数に等しい値を前記第1の基準しきい値(S+)に割当てるように構成され、前記分数の値は1より小さく、好ましくは0.65である請求項2記載の装置。
- 前記処理装置(3) はさらに、第1の基準しきい値(S+)の最大値(S+max)の関数として歩行ステップの各検出において評価された歩行ステップ長(LPS)を決定するように構成されている長さの評価処理を行う手段と、前記評価された歩行ステップ長(LPS)の関数として前記ユーザの移動した距離を計算するように構成されている距離を計算する手段とを備えている請求項2記載の装置。
- 前記第1の基準しきい値(S+)は正の値を有し、前記処理装置(3) はさらに、加速度信号(CalAcc)を負の値を有している第2の基準しきい値(S-)と比較するように構成されている第2の比較処理を行う手段を備え、前記しきい値適応処理を行う手段は加速度信号(CalAcc)の関数として、特に加速度信号(CalAcc)の振幅の第2のエンベロープの値(Env-)に1より小さい定数値を乗算した値に等しくなるように前記第2の基準しきい値(S-)を設定するように構成されている請求項1乃至3のいずれか1項記載の装置。
- 前記第1の基準しきい値(S+)および第2の基準しきい値(S-)は絶対値でそれぞれ下限の値(S1 ,S2 ) を有し、前記処理装置(3) はさらに、前記下限の値(S1 ,S2 ) を設定する手段を備えている請求項4記載の装置。
- 前記処理装置(3) は、加速度信号(CalAcc)が前記第1の基準しきい値(S+)を越えて高くなり、それに続いて所定の時間インターバル(Max Mask)内に前記第2の基準しきい値(S-)を越えて低くなったとき歩行ステップの発生を検出するように構成されている請求項4または5記載の装置。
- 前記処理装置(3) はさらに、前記加速度センサ(2) によって検出された加速度(A)の直流成分(Accm)を計算し、前記加速度(A)から直流成分(Accm)を消去して加速度信号(CalAcc)を生成するように構成されている平均値の計算処理を行う手段を備えている請求項1乃至6のいずれか1項記載の装置。
- 前記加速度センサ(2) はMEM型であり、前記加速度は垂直軸に沿った方向の加速度である請求項1乃至7のいずれか1項記載の装置。
- 前記処理装置(3) は、前記加速度(A)が検出されるべき前記加速度センサ(2) の検出の垂直軸(z)を決定するように構成されている軸の決定処理を行う手段を有している請求項8記載の装置。
- 移動電話機として構成されたポータブルな電子装置である請求項1乃至9のいずれか1項記載の装置。
- 歩行ステップ中に発生された加速度(A)に関する加速度信号(CalAcc)を生成し、
この加速度信号を処理して歩行ステップの発生を検出し、その加速度信号(CalAcc)の処理は加速度信号(CalAcc)を第1の基準しきい値(S+)と比較する処理を含んでいるユーザの歩行ステップの検出方法において、
前記加速度信号の処理段階において、加速度信号(CalAcc)の振幅の第1のエンベロープ(Env+)を計算し、計算されたその加速度信号(CalAcc)の第1のエンベロープの値に1より小さい定数値を乗算した値に等しくなるように前記第1の基準しきい値(S+)を設定することを特徴とする歩行ステップの検出方法。 - 前記加速度信号の処理段階において、前記第1のエンベロープの値(Env+)の分数に等しい値を前記第1の基準しきい値(S+)に割当て、特に前記分数は1より小さく、好ましくは0.65である請求項11記載の方法。
- 前記加速度信号の処理過程においてさらに、第1の基準しきい値(S+)の最大値(S+max)の関数として歩行ステップの各検出において評価された歩行ステップ長(LPS)を決定し、前記評価された歩行ステップ長(LPS)の関数として前記ユーザの移動した距離を計算する請求項12記載の方法。
- 前記第1の基準しきい値(S+)は正の値を有し、前記加速度信号の処理段階においてさらに、加速度信号(CalAcc)を負の値を有している第2の基準しきい値(S-)と比較し、加速度信号(CalAcc)の関数として、特に加速度信号(CalAcc)の第2のエンベロープ(Env-)の値に1より小さい定数値を乗算した値に等しくなるように前記第2の基準しきい値(S-)を設定する請求項11乃至13のいずれか1項記載の方法。
- 前記第1の基準しきい値(S+)および第2の基準しきい値(S-)は絶対値でそれぞれ下限値(S1 ,S2 ) を有し、前記加速度信号の処理過程においてさらに、前記正および負の下限値(S1 ,S2 )として予め定められた値を割当てる請求項14記載の方法。
- 前記加速度信号の処理段階において、加速度信号(CalAcc)が前記第1の基準しきい値(S+)を越えて高くなり、それに続いて所定の時間インターバル(Max Mask)内に前記第2の基準しきい値(S-)を越えて低くなったとき歩行ステップの発生を検出する請求項14または15記載の方法。
- 加速度信号(Acc)の生成においてさらに、加速度(A)の直流成分(Accm)を計算し、前記加速度(A)から直流成分(Accm)を消去して前記加速度信号(CalAcc)を生成する請求項11乃至16のいずれか1項記載の方法。
- 前記加速度信号(Acc)の生成においてさらに、前記加速度(A)が検出されるべき前記加速度センサ(2) の検出の垂直軸(z)を決定する請求項11乃至17のいずれか1項記載の方法。
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