JP6176303B2 - 高度取得装置、高度取得方法、及びプログラム - Google Patents

Description

この発明は、高度を算出する高度取得装置、高度取得方法、及びプログラムに関する。

以前より、気圧を測定して高度を算出する高度計がある。また、このような高度計においては、一般に、測定値の狂いを基準量を用いて補正するために基準高度の設定が行わせるようになっている。基準高度の設定は、例えば、正確な高度が分かっている地点で、ユーザが高度計にその地点の正確な高度値を入力することで行われる。この設定時には、高度計において気圧の測定が並行して行われ、正確な高度値のデータと、それに対応する気圧のデータとが補正用のデータとして内部メモリに記録される。

特許文献１には、基準高度の設定が可能な車載用の高度計について開示されている。

実開昭６１−００００１３号公報

山中の各地点で高度の確認が行われることがある。また、山の中には、その経路途中に高度基準の標識のある地点が存在することがある。

気圧から高度を算出する場合、温度や気象条件の変化によって算出される高度の誤差も変化する。従って、正確な高度を確認したい場合には、正確な高度が分かる多くの地点で基準高度の設定を何度も行う必要がある。

しかしながら、正確な高度が分かる多くの地点で、ユーザが逐一立ち止まって高度値を入力して基準高度の設定を行うのは困難である。

この発明の目的は、ユーザに余計な手間を掛けさせることなく、正確な高度を取得することのできる高度計を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、
ユーザからの操作を受け付ける操作部と、
気圧を取得する気圧取得手段と、
この気圧取得手段により取得された気圧と、所定の基準地点に係る基準気圧の設定データ及び基準高度の設定データに基づき高度を算出する高度算出手段と、
前記操作部が操作されることによって指定された指定地点に係る前記高度算出手段により算出された前記高度を記憶する高度記憶手段と、
前記高度記憶手段に記憶されている前記指定地点に係る前記高度に基づき、前記基準気圧の設定データと前記基準高度の設定データとを更新する基準高度変更手段と、
を備えていることを特徴としている。

本発明に従うと、予め複数のラップ地点又は複数のスプリット地点の高度の値を高度記憶手段に記憶させておくことで、時間の計測中にラップ地点又はスプリット地点に来て、ラップ時間又はスプリット時間を求める操作を行うことで、基準高度の設定が自動的に行われることになる。従って、時間の計測中にユーザに余計な手間を掛けさせることなく、複数の地点で基準高度の設定データの更新がなされて、途中で温度や気象条件が変化しても、常に正確な高度測定を行わせることができる。

本発明の実施形態の高度計機能付きの電子時計の全体構成を示すブロック図である。 ＲＡＭに設けられる時間・高度データテーブルの具体的な一例を示すデータチャートである。 ＣＰＵにより実行される１Ｈｚごとの制御処理の手順を示すフローチャートである。 図３のステップＳ７で実行されるキー処理の制御手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明の実施形態の高度計としての機能を有する電子時計の全体構成を表わしたブロック図を示す。

この実施形態の電子時計１は、高度計とストップウォッチの機能を備えるとともに、ユーザの腕などに装着可能な形態の時計である。この電子時計１は、機器の全体的な制御を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）１０と、ＣＰＵ１０に作業用のメモリ空間を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）１１と、ＣＰＵ１０が実行する制御プログラムや制御データが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）１２と、ＣＰＵ１０に一定周波数の信号を供給するための発振回路１３および分周回路１４と、複数の操作キーを有し外部から操作指令を入力するキー部（スイッチ部）１５と、時間や高度の表示を行う例えば液晶表示器などの表示部（表示手段）１６と、気圧を計測する気圧測定手段としての圧力センサ１７と、圧力センサ１７のセンサ出力をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路１８等を備えている。

圧力センサ１７とＡ／Ｄ変換回路１８とは、ＣＰＵ１０から作動信号が送られた場合に動作して、圧力センサ１７から気圧を表わすセンサ出力がＡ／Ｄ変換回路１８に送られ、Ａ／Ｄ変換回路１８でこのセンサ出力がデジタルデータに変換されてＣＰＵ１０に送られる。

キー部１５には、電子時計１の動作モードや表示モードを切り替えるモード切替キーが設けられている。切り替えられる動作モードまたは表示モードには、現在時刻を表示する時刻表示モード、スタート時からの計測時間やラップ時間の表示を行うストップウォッチモード、高度の計測と表示とを行う高度計モード、ユーザが予めラップ地点の正確な高度データを入力するデータ入力モードなどがある。

また、キー部１５には、ストップウォッチの時間計測を開始させたり停止させたりするスタート・ストップキー、ストップウォッチの時間計測中にラップ時間を求めたり記録したりするためのラップキー、データ入力モードで入力値を昇降させてデータ入力を行うためのアップキー、ダウンキー、入力キーなどが設けられている。上記の各キーは、専用のキーとして設けられていても良いし、一つのキーが異なる操作内容を入力するキーを兼用するようにて設けられていても良い。

図２には、ＲＡＭ１１の時間・高度データテーブル１１ａのデータチャートを示す。

ＲＡＭ１１には、時間・高度データテーブル１１ａが設けられ、このデータテーブル１１ａには、時刻表示、ストップウォッチ、高度測定でそれぞれ使用される各種データが格納されるようになっている。具体的には、時間・高度データテーブル１１ａの各記憶部のうち、現在時刻記憶部ａには、ＣＰＵ１０により常に一定周期でカウントアップされて現在時刻を表わす時刻データが記憶される。ストップウォッチ時間記憶部ｂには、ストップウォッチモードの時間計測中にＣＰＵ１０により一定周期でカウントアップされて経過時間を表わす計時データが記憶される。

測定気圧記憶部ｃには、直近の高度測定の際に圧力センサ１７により測定された気圧データが記憶され、現在高度記憶部ｄには、直近の高度測定の際に算出された高度データが記憶される。基準気圧記憶部ｅには、正確な高度（例えば正確な海抜高度）が分かっている基準地点で測定された気圧データが記憶され、基準高度記憶部ｆには、上記基準地点の正確な高度（例えば正確な海抜高度）を表わすデータが記憶される。

スタート高度記憶部ｇ、ラップ１〜ラップ１０高度記憶部ｋは、高度記憶手段として機能するもので、山岳マラソンやトレイルランニングを行う前にユーザによりデータ入力が行われる記憶部である。これらの記憶部には、ユーザにより予め指定されるスタート地点、ラップタイムを取得する複数のラップ地点の正確な高度の値がデータ入力されて記憶される。

ラップ１〜ラップ１０時間記憶部ｊには、山岳マラソンやトレイルランニングなどでストップウォッチモードの時間計測中にラップキーの操作によって取得されたラップ時間が記憶されていく。

次に、上記構成の電子時計１の動作について説明する。

図３には、ＣＰＵ１０により実行される１Ｈｚごとの制御処理のフローチャートを示す。

この制御処理のプログラムは、ＲＯＭ１２に格納されており、分周回路１４から１秒周期で送られてくる１Ｈｚ信号の入力に基づいてＣＰＵ１０により繰り返し実行される。この制御処理が開始されると、先ず、ＣＰＵ１０は、時間・高度データテーブル１１ａの現在時刻記憶部ａの値を１秒分カウントアップする計時処理（ステップＳ１）を行う。次いで、ストップウォッチの時間計測のスタート中であるか判別し（ステップＳ２）、スタート中であればストップウォッチ時間記憶部ｂの値を１秒分カウントアップする計時処理（ステップＳ３：時間計測手段）を行ってから、次に進む。一方、スタート中でなければ、そのまま次に進む。

次に進んだら、ＣＰＵ１０は、動作モードが高度計モードであるか判別し（ステップＳ４）、高度計モードであれば、先ず、圧力センサ１７とＡ／Ｄ変換回路１８を作動させて気圧を測定してデータテーブル１１ａの測定気圧記憶部ｃに記憶させる（ステップＳ５）。続いて、測定された気圧、データテーブル１１ａの基準気圧記憶部ｅと基準高度記憶部ｆの値から現在の高度を算出して現在高度記憶部ｄに記憶させる（ステップＳ６：高度算出手段）。

ステップＳ６の高度の算出は、詳細には、基準気圧記憶部ｅの値と測定された気圧との差を、気圧差から高度差を求める所定の関数又は変換テーブルを用いて高度差に変換し、基準高度記憶部ｆの値にこの高度差を加算することで行われる。

或いは、一定の誤差を含んだ絶対高度（例えば海抜高度）の値を気圧から求める所定の関数又は変換テーブルを用いて、基準気圧記憶部ｅの値に対応する基準地点の絶対高度を誤差を含めて求めるとともに、基準高度記憶部ｆの正確な高度の値と比較して上記一定の誤差を求める。さらに、ステップＳ５で測定された気圧から、上記の関数又は変換テーブルを用いて一定の誤差を含んだ絶対高度を算出し、この値から先に求めた一定の誤差を差し引いて、誤差を除去した絶対高度を算出するように処理することもできる。

なお、後者の方式で測定地点の高度を算出する場合には、基準高度の情報として、基準地点で測定された気圧のデータと、基準地点の正確な高度のデータとを、ずっと記憶しておく必要はなく、これらのデータから上記一定の誤差を算出したら、この一定の誤差のデータのみを記憶しておくようにしても良い。

そして、ステップＳ６の算出処理で測定地点の高度を算出して記憶させたら、次に進む。一方、ステップＳ４の判別処理で、高度計モードでないと判別された場合には、ステップＳ５，Ｓ６の処理を飛ばして、そのまま次に進む。

次に進んだら、ＣＰＵ１０は、キー部１５からの入力に対応するキー処理を行う（ステップＳ７）。キー処理については後に詳述する。

続いて、ＣＰＵ１０は、現在の動作モードや表示モードに応じた表示内容を表示部１６に出力させる処理を行う（ステップＳ８）。すなわち、時刻表示モード中であれば現在時刻の表示を、ストップウォッチモード中であれば計測時間や操作に応じたラップ時間等の表示を、高度計モード中であれば測定された高度の表示を、それぞれ出力させる。高度計モード中の上記ステップＳ４〜Ｓ６，Ｓ８の制御処理により高度表示制御手段が構成される。そして、図３の制御処理を終了して、次の１Ｈｚ信号の入力で、再び、この制御処理を実行する。

図４には、図３のステップＳ７で実行されるキー処理の詳細なフローチャートを示す。

このキー処理は、１Ｈｚごとの制御処理の中で１秒間隔で繰り返し実行される処理であり、ＣＰＵ１０が、キー部１５からの入力信号を確認して、何れかのキー入力が確認された場合に、このキー入力に対応する処理を実行するものである。このキー処理が１秒間隔で繰り返し実行されることで、電子時計１の動作中にユーザが行ったキー操作に対応する個別の処理や一連の処理が実現される。

キー処理に移行すると、ＣＰＵ１０は、先ず、スタート・ストップキーの入力があったか判別する（ステップＳ１１）。その結果、このキー入力が有りと判別されたら、ＣＰＵ１０は、続いて、このキー入力に対応する処理（ステップＳ１２〜Ｓ１８）を実行する。

すなわち、先ず、ＣＰＵ１０は、このキー入力がスタートキーの入力を意味するものかストップキーの入力を意味するものかを判別するために、現在、ストップウォッチの時間計測がストップ中か否かを判別する（ステップＳ１２）。そして、ストップ中でなければストップキーの入力と見なせるので、時間計測の実行フラグをオフにするなど時間計測を停止させる処理を行う（ステップＳ１３）。

一方、ステップＳ１２の判別処理でストップ中であると判別されたらスタートキーの入力と見なせるので、時間計測の実行フラグをオンにするなど時間計測を開始させる処理を行う（ステップＳ１４）。続いて、ラップ地点の番号を表わす変数ｉをゼロに初期化する（ステップＳ１５）。さらに、ＣＰＵ１０は、圧力センサ１７とＡ／Ｄ変換回路１８を作動させて気圧を測定し（ステップＳ１６）、この測定値を時間・高度データテーブル１１ａの基準気圧記憶部ｅに記憶させ（ステップＳ１７）、時間・高度データテーブル１１ａの基準高度記憶部ｆの値をスタート高度記憶部ｇの値に変更する（ステップＳ１８）。そして、このキー入力に対応する処理（ステップＳ１２〜Ｓ１８）を実行したら、１回のキー処理を終了する。

上記ステップＳ１７，Ｓ１８の処理により、例えば、山岳マラソンやトレイルランニングの際、予め指定されているスタート地点でスタート・ストップキーが操作されて、ストップウォッチの時間計測が開始された場合に、このスタート地点の気圧と高度のデータが、以降の高度算出に使用される基準高度のデータとして登録されるようになっている。この処理により、これ以降の高度計測処理において、現状の気温や気象条件にあった基準高度のデータが用いられることになって、正確な高度が算出されることになる。

なお、上記ステップＳ１６〜Ｓ１８の基準量のデータを更新する処理は、時間・高度データテーブル１１ａのスタート高度記憶部ｇの入力データがある場合にのみ実行され、この入力データがない場合には省略されるようにしても良い。

一方、ステップＳ１１の入力キーの判別処理で、スタート・ストップキーの入力でないと判別された場合には、次に、ＣＰＵ１０は、ラップキーの入力があったか否かを判別する（ステップＳ１９）。その結果、このキー入力が有りと判別されたら、ＣＰＵ１０は、続いて、ラップキーの入力に対応する処理（ステップＳ２０〜Ｓ２５）を実行する。

すなわち、先ず、ＣＰＵ１０は、ラップ地点の番号を表わす変数ｉの値を更新し、前回のラップ地点（１回目のラップ地点である場合はスタート地点）から今回のラップ地点までの所要時間を算出し（ステップＳ２１：途中時間算出手段）、このラップ時間をラップ１〜ラップ１０時間記憶部ｊのｉ番目に記憶させる（ステップＳ２２）。

続いて、圧力センサ１７とＡ／Ｄ変換回路１８を作動させて気圧を測定し（ステップＳ２３）、この測定値を時間・高度データテーブル１１ａの基準気圧記憶部ｅに記憶させ（ステップＳ２４）、時間・高度データテーブル１１ａの基準高度記憶部ｆの値をラップ１〜ラップ１０高度記憶部ｋのｉ番目に記憶されている値に変更する（ステップＳ２５）。上記のステップＳ２３〜Ｓ２５の処理手段により基準高度変更手段が構成される。そして、このラップキーの入力に対応する処理（ステップＳ２０〜Ｓ２５）を実行したら、１回のキー処理を終了する。

上記ステップＳ２４，Ｓ２５の処理により、山岳マラソンやトレイルランニングの際、予めユーザにより指定されているラップ地点でラップキーが操作されて、ラップ時間が取得された際、このラップ地点の気圧と高度のデータが、以降の高度算出に使用される基準高度のデータとして登録されることになる。この登録処理により、これ以降の高度計測処理において、現状の気温や気象条件にあった基準高度のデータが用いられることになって、正確な高度が算出されることになる。

なお、ステップＳ２３〜Ｓ２５の基準量のデータを更新する処理は、時間・高度データテーブル１１ａのラップ１〜ラップ１０高度記憶部ｋのｉ番目に入力データがある場合にのみ実行され、この入力データがない場合には省略されるようにしても良い。

一方、ステップＳ１１，Ｓ１９のキー入力の判別処理で、スタート・ストップキーの入力でもラップキーの入力でもないと判別された場合には、他のキーの入力の判別と他のキー入力に対応する処理を実行する（ステップＳ２６）。そして、他のキー入力も無いか或いは他のキー入力に対応する処理を完了したら、この１回のキー処理を終了する。

ステップＳ２６の他のキー処理では、１秒毎にこの処理が繰り返し実行されることで、ユーザが、電子時計１の動作モードをデータ入力モードに切り替えて、種々のデータの入力を行っていく処理も実現される。例えば、このステップＳ２６の他のキー処理が繰り返し実行されることで、山岳マラソンやトレイルランニングの前日などに、時間・高度データテーブル１１ａのスタート高度記憶部ｇやラップ１〜ラップ１０高度記憶部ｋに、スタート地点やラップ地点の正確な高度データをユーザが入力する処理も実現される。

以上のように、この実施形態の電子時計１によれば、予めラップ地点の正確な高度を時間・高度データテーブル１１ａに記憶させておくことで、ラップ時間を取得するラップキーの操作が行われるごとにラップ地点において基準高度の設定が自動的に行われるようになっている。従って、山岳マラソンやトレイルランニングの競技中でも、ユーザに煩雑な操作を行わせることなく、基準高度の設定が適宜な間隔で行われて、高度測定により常に正確な高度を得ることができる。

具体的には、ラップキーの操作ごとに、ラップ１〜ラップ１０高度記憶部ｋのデータが基準高度記憶部ｆに移されるとともに、気圧の測定が行われてその測定データが基準気圧記憶部ｅに記憶されて基準高度の設定が行われる。従って、これらのデータを用いて、誤差を除去した正確な高度の測定が可能となる。

そして、電子時計１を高度計モードにして高度を周期的に測定させて表示部１６に表示させることで、山岳マラソンやトレイルランニングの競技中などに、各時点の高度を確認しながら走行することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記実施形態では、ラップ時間を取得する操作によって、基準高度の設定が自動的に行われるようになっているが、ラップ時間の替わりにスプリット時間（スタートから所定の途中地点までの所要時間）を取得する操作によって同様の基準高度の自動設定が行われるようにしても良い。

また、ラップ時間やスプリット時間の取得操作に伴って基準高度の自動設定が行われる機能モードと、このような基準高度の自動設定が行われない機能モードとを選択的に切り換えられるように構成しても良い。その他、実施の形態に示した細部等は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
［付記］
＜請求項１＞
気圧を測定する気圧測定手段と、
この気圧測定手段により測定された気圧と基準高度の設定データとに基づき高度を算出する高度算出手段と、
スタートからの時間を計測する時間計測手段と、
ラップ又はスプリット時間を得るためのスイッチ部と、
前記時間計測手段の時間計測中に前記スイッチ部が操作された場合にラップ時間又はスプリット時間を算出する途中時間算出手段と、
を備えた高度計において、
予め指定される複数のラップ地点又は複数のスプリット地点の高度を記憶する高度記憶手段と、
前記スイッチ部が操作されて前記ラップ時間又はスプリット時間が算出される毎に、前記高度記憶手段に記憶されている当該ラップ地点又はスプリット地点に対応する高度に基づき、前記基準高度の設定データを更新する基準高度変更手段と、
を備えていることを特徴とする高度計。
＜請求項２＞
前記基準高度の設定データには、
基準地点となる任意の地点の高度と当該地点の気圧とを表わす設定データが含まれ、
前記基準高度変更手段は、
前記スイッチ部が操作されて前記ラップ時間又はスプリット時間が算出される毎に、前記基準地点の高度の設定データを前記高度記憶手段に記憶されている高度のデータに変更するとともに、前記気圧測定手段に気圧を測定させて、前記基準地点の気圧の設定データを測定された気圧のデータに変更する
ことを特徴とする請求項１記載の高度計。
＜請求項３＞
前記高度算出手段は、
前記基準地点の気圧と前記気圧測定手段により測定地点で測定された気圧との差から前記測定地点と前記基準地点との高度差を算出し、この高度差を前記基準地点の高度に加算することで、前記測定地点の高度を算出することを特徴とする請求項２記載の高度計。
＜請求項４＞
前記高度算出手段は、
前記気圧測定手段により測定地点で測定された気圧値を所定の変換処理により誤差を含む高度値に変換するとともに、前記基準地点の気圧と高度とから前記所定の変換処理の誤差を求め、前記誤差を含む高度値から前記求められた誤差を差し引くことで、前記測定地点の高度を算出することを特徴とする請求項２記載の高度計。
＜請求項５＞
情報を表示する表示手段と、
前記気圧測定手段による気圧の測定と前記高度算出手段による高度の算出とを行わせて算出された高度の情報を前記表示手段に表示させる高度表示制御手段と
を備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の高度計。

１ 電子時計
１０ ＣＰＵ
１１ ＲＡＭ
１１ａ 時間・高度データテーブル
ｅ 基準気圧記憶部
ｆ 基準高度記憶部
ｇ スタート高度記憶部
ｋ ラップ１〜ラップ１０高度記憶部
１２ ＲＯＭ
１３ 発振回路
１４ 分周回路
１５ キー部
１６ 表示部
１７ 圧力センサ
１８ Ａ／Ｄ変換回路

Claims (7)

1. ユーザからの操作を受け付ける操作部と、
   気圧を取得する気圧取得手段と、
   この気圧取得手段により取得された気圧と、所定の基準地点に係る基準気圧の設定データ及び基準高度の設定データに基づき高度を算出する高度算出手段と、
   前記操作部が操作されることによって指定された指定地点に係る前記高度算出手段により算出された前記高度を記憶する高度記憶手段と、
   前記高度記憶手段に記憶されている前記指定地点に係る前記高度に基づき、前記基準気圧の設定データと前記基準高度の設定データとを更新する基準高度変更手段と、
   を備えていることを特徴とする高度取得装置。
2. 前記高度算出手段は、前記気圧取得手段により取得された気圧と前記気圧取得手段による気圧の取得を開始する際に有している基準気圧の設定データと基準高度の設定データとに基づき高度を算出し、
   前記基準高度変更手段による前記基準気圧の設定データと前記基準高度の設定データの更新は、前記操作部が操作された場合に、前記気圧測定手段による気圧の測定を開始する際に有している前記基準気圧の設定データと基準高度の設定データとを前記気圧測定手段による気圧の取得後に行う
   ことを特徴とする請求項１記載の高度取得装置。
3. 前記基準高度変更手段は、
   前記操作部が操作された場合に、前記基準地点の高度の設定データを前記高度記憶手段に記憶されている高度のデータに変更し、前記気圧測定手段に気圧を取得させて、前記基準地点の気圧の設定データを取得された気圧のデータに変更する
   ことを特徴とする請求項２に記載の高度取得装置。
4. 前記高度算出手段は、
   前記基準気圧の設定データと前記気圧測定手段により取得地点で取得された気圧との差から前記取得地点と前記基準地点との高度差を算出し、この高度差を前記基準地点の高度に加算することで、前記取得地点の高度を算出することを特徴とする請求項３記載の高度取得装置。
5. 前記高度算出手段は、
   前記気圧測定手段により取得地点で測定された気圧値を所定の変換処理により誤差を含む高度値に変換するとともに、前記基準気圧の設定データと基準高度の設定データとから前記所定の変換処理の誤差を求め、前記誤差を含む高度値から前記求められた誤差を差し引くことで、前記測定地点の高度を算出することを特徴とする請求項３記載の高度取得装置。
6. ユーザからの操作を受け付ける操作部と、気圧を取得する気圧取得部と、記憶部と、を備える高度取得装置において高度を取得する高度取得方法であって、
   この気圧取得手段により取得された気圧と、所定の基準地点に係る基準気圧の設定データ及び基準高度の設定データに基づき高度を算出する高度算出ステップ、
   前記操作部が操作されることによって指定された指定地点に係る前記高度算出ステップにより算出された前記高度を前記記憶部に記憶する高度記憶ステップと、
   前記記憶部に記憶されている前記指定地点に係る前記高度に基づき、前記基準気圧の設定データと前記基準高度の設定データとを更新する基準高度変更ステップ、
   を含むことを特徴とする高度取得方法。
7. ユーザからの操作を受け付ける操作部と、気圧を取得する気圧取得部と、記憶部と、を備えるコンピュータを、
   この気圧取得手段により取得された気圧と、所定の基準地点に係る基準気圧の設定データ及び基準高度の設定データに基づき高度を算出する高度算出手段、
   前記操作部が操作されることによって指定された指定地点に係る前記高度算出手段により算出された前記高度を前記記憶部に記憶する高度記憶手段、
   前記記憶部に記憶されている前記指定地点に係る前記高度に基づき、前記基準気圧の設定データと前記基準高度の設定データとを更新する基準高度変更手段、
   として機能させることを特徴とするプログラム。

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