JP6187735B2 - 解析制御装置、運動解析システム、プログラム、記録媒体および運動解析方法 - Google Patents

Description

本発明は、運動解析システム、計測ユニット、プログラム、記録媒体および運動解析方法等に関する。

様々な分野において運動を解析するシステムが必要とされている。例えば、ゴルフクラブやテニスラケットのスイング軌道、野球のピッチングやバッティング等の運動フォーム等を解析し、解析結果から改善点を明らかにすることで競技力の向上につなげることができる。

運動解析システムとしては、従来から光学式モーションキャプチャーが知られている。これは、マーカーが取り付けられた対象を赤外線カメラ等で連続撮影し、撮影された連続画像を用いてマーカーの移動軌跡を算出することで、運動を解析するシステムである（特許文献１）。

これに対して、近年、被検査体に小型の慣性センサーを取り付け、センサーの出力データから被検査体の運動を解析する手法が提案されている（特許文献２）。この手法では、赤外線カメラが不要であるため取り扱いが容易であるという利点がある。

特開２０１０−１１０３８２号公報 特開２００８−０７３２１０号公報

ここで、特許文献２の発明は、第１、第２のジャイロセンサーがそれぞれゴルフクラブのヘッド部、グリップ部に固定されている。そのため、ジャイロセンサーを制御する制御部や、ジャイロセンサーからのデータを記憶する記憶部を、ゴルフクラブ内に設けて有線で接続することが可能である。このとき、主制御部は、第１のジャイロセンサーからのデータも、第２のジャイロセンサーからのデータもほぼリアルタイムに取得し、記録することができる。

つまり、特許文献２の発明は、第１、第２のジャイロセンサーからのデータを時間的なずれを生じることなく対応させることが可能であり、２つのデータ間で同期がとれないという問題は生じにくい。ここで、「同期をとる」とは複数のセンサーからのデータを１つの時間軸上で互いに関連付けることをいう。

しかし、例えば計測に用いる複数のセンサーが離れて配置されている場合や、センサー内のバッファーに一時記憶されたデータをまとめて受け取る場合には、データを受け取る側が複数のセンサーのデータ間の同期をとる必要が生じる。

ここで、計測に用いる複数のセンサーが離れて配置され、無線でデータを取得する運動解析システムを考える。このとき、特許文献２に記載の手法では、スイッチがオン状態となってからの経過時間に基づいて、複数のセンサーのデータ間で同期をとることになる。しかし、このようなシステムでは、無線を使って順番に各センサーのスイッチをオン状態
する。そのため、スイッチがオン状態になるまでの時間は各センサーで異なっている。したがって、特許文献２に記載の手法では、複数のセンサーからのデータ間で同期をとることができない。

運動解析システムとしては、計測に用いられる複数のセンサーの配置の自由度が高いことが好ましい。しかし、異なるセンサーからのデータ間で正しく同期をとることができなければ、運動解析を正しく行うことができない。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、運動に基づく物理量を計測する計測ユニットの取り付け位置の自由度を高めながら、複数の計測ユニットからの計測データ間で同期をとることにより正確な運動解析を実行する運動解析システム、計測ユニットおよび運動解析方法を提供することができる。ここで、運動解析とは例えば被計測体の運動による特定部位の位置、速度、加速度等を解析することである。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例に係る運動解析システムは、被計測体に取り付けられ、前記被計測体の運動に基づく物理量を計測して第１のデータを生成する計測ユニットと、前記計測ユニットに同期用情報の発生を指示する解析制御装置と、前記同期用情報を検出して、少なくとも検出の有無を表す検出情報を生成する同期用情報検出部と、を含み、前記計測ユニットは、前記同期用情報の発生の有無を表す第２のデータと前記第１のデータとを含む計測データを生成し、前記解析制御装置は、前記検出情報と前記計測データとを受け取り、前記検出情報に基づいて、前記同期用情報検出部が前記同期用情報を検出したタイミングである検出タイミングを判断し、前記第２のデータに基づいて、前記計測ユニットが前記同期用情報を発生したタイミングである発生タイミングを判断し、前記検出タイミングと前記発生タイミングとを比較した結果に基づいて、複数の前記計測ユニットが生成する前記計測データの間で同期をとり、前記被計測体の運動を解析する。

本適用例に係る運動解析システムは、計測ユニットと解析制御装置と同期用情報検出部とを含む。計測ユニットは、被計測体に取り付けられ、被計測体の運動に基づく物理量を計測して第１のデータを生成する。計測ユニットは、例えば加速度センサー、角速度センサー、速度センサー等の物理量センサーを含んでおり、物理量センサーからの出力データが第１のデータに対応する。

そして、計測ユニットは、解析制御装置の指示によって同期用情報を発生し、発生の有無を表す第２のデータも生成する。同期用情報として例えば、電波、光、音等を用いることができる。このとき、計測ユニットは、例えば電波送信器、発光素子（発光装置）、スピーカー等を含むことで同期用情報を発生し、第２のデータを生成できる。そして、計測ユニットは第１のデータと第２のデータとを含む計測データを解析制御装置に出力する。

同期用情報検出部は、計測ユニットからの同期用情報を検出して、少なくとも検出の有無を表す検出情報を生成する。同期用情報検出部は、例えば電波受信器、受光素子（受光装置）、マイク等であって、同期用情報である電波、光、音等を検出する。検出情報は、例えば同期用情報の検出の有無を表すデジタル信号を含み、同期用情報が検出された場合には“１”（ハイレベル）に、検出されなかった場合には“０”（ローレベル）に変化してもよい。検出情報としては、例えばどの計測ユニットからの同期用情報を検出したかを
示すデータをさらに含んでいてもよい。

なお、同期用情報検出部は解析制御装置に含まれていてもよいが、解析制御装置から独立して存在することが好ましい。このとき、同期用情報検出部の配置の自由度が高まり、運動解析システムにおける配置上の制約をさらに小さくすることができる。

解析制御装置は、検出情報および計測データを受け取る。そして、解析制御装置は、検出情報に基づいて、同期用情報検出部が同期用情報を検出したタイミングである検出タイミングを判断する。また、解析制御装置は、第２のデータに基づいて、計測ユニットが同期用情報を発生したタイミングである発生タイミングを判断する。

解析制御装置は、検出タイミングと発生タイミングとを比較した結果に基づいて、検出タイミングを基準として、複数の計測ユニットが生成する計測データの間で同期をとることができる。ここで、検出タイミングは複数であって、計測ユニットの数以上に存在する。解析制御装置は、計測ユニットに同期用情報の発生を指示しているので、例えば計測ユニットが同期用情報を発生させる順番を把握している。そのため、検出タイミングのそれぞれが、どの計測ユニットからの同期用情報であるかを容易に対応させることができる。

このように、解析制御装置は計測データ間で同期をとり、複数の計測データに含まれる第１のデータ（被計測体の運動に基づく物理量）を正確に対応させて、被計測体の正確な運動解析を実行できる。

このとき、計測ユニットは、同期用情報検出部が同期用情報を検出できれば、同期用情報検出部から離れていても構わない。同期用情報として例えば電波を用いた場合、かなり広範な範囲で計測ユニットを配置することが可能である。すなわち、本適用例に係る運動解析システムは、計測ユニットの取り付け位置の自由度を高めながら、複数の計測ユニットからの計測データ間で同期をとることにより正確な運動解析を実行できる。

［適用例２］
前記適用例に係る運動解析システムにおいて、前記計測ユニットは、前記物理量を計測して前記第１のデータを生成するセンサー部と、前記同期用情報を発生して前記第２のデータを生成する同期用情報発生部と、を含んでもよい。

本適用例に係る運動解析システムの計測ユニットは、センサー部と同期用情報発生部と、を含む。センサー部は、被計測体の運動に基づく物理量を検出して、検出した物理量に応じて第１のデータを生成する。センサー部は、例えば加速度センサー、角速度センサー、速度センサー等であって、物理量として加速度、角速度、速度等を計測してもよい。さらに、２軸以上で物理量を計測するセンサーであってもよい。例えばセンサー部が３軸の加速度センサーである場合、第１のデータはｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれの加速度を含んでいてもよい。

同期用情報発生部は、同期用情報を発生して、発生の有無を表す第２のデータを生成する。同期用情報発生部は、例えば電波送信器、発光素子（発光装置）、スピーカー等であって、同期用情報である電波、光、音等を発生できる。そして、発生の有無に応じて、第２のデータを生成する。第２のデータは例えばデジタル信号であり、同期用情報が発生した場合には“１”（ハイレベル）に、発生しなかった場合には“０”（ローレベル）に変化してもよい。

なお、本適用例に係る運動解析システムの計測ユニットが生成する計測データは、第１のデータと第２のデータとを含むが、計測データは離散的なデータであってもよい。つま
り、第１のデータと第２のデータが所定のサンプリング周期（例えば０．００１秒）でサンプリングされて計測データが生成されてもよい。

［適用例３］
前記適用例に係る運動解析システムにおいて、前記同期用情報発生部は、前記同期用情報として電波を発生してもよい。

［適用例４］
前記適用例に係る運動解析システムにおいて、前記同期用情報発生部は、前記計測ユニットのそれぞれに固有の周波数をもつ電波を発生し、前記同期用情報検出部は、前記周波数に基づいて前記計測ユニットを識別し、識別された前記計測ユニットを表す前記検出情報を生成してもよい。

［適用例５］
前記適用例に係る運動解析システムにおいて、前記同期用情報発生部は、前記同期用情報として光を発生するようにしてもよい。

計測ユニットの同期用情報発生部は、例えばビーコンといった電波送信器であって、同期用情報である電波を発生してもよい。計測ユニットと同期用情報検出部との間に障害物があっても、回折によって同期用情報検出部に電波が届く可能性がある。そのため、計測ユニットの取り付け位置の自由度が高い。

このとき、同期用情報発生部は、計測ユニットのそれぞれに固有の周波数をもつ電波を発生してもよい。同期用情報検出部は、受け取った電波の周波数に基づいて計測ユニットを識別し、検出情報に識別された計測ユニットの情報を含める。

解析制御装置は、検出情報にどの計測ユニットからの同期用情報であるかが含まれているため、検出タイミングと発生タイミングとを比較する際の演算処理の負担が軽減される。

また、計測ユニットの同期用情報発生部は、例えば発光素子（発光装置）、電球、フラッシュ等であって、同期用情報である光を発生してもよい。計測ユニットと同期用情報検出部との間に光を遮る物がなければ、同期用情報である光が届く範囲で自由に計測ユニットを配置できるので、計測ユニットの取り付け位置の自由度が高い。

なお、いずれの場合でも、同期用情報である電波、光は例えばラジオ、自然光等の電波と区別されるように、特定波長帯域の光、電波を用いることが好ましい。

［適用例６］
前記適用例に係る運動解析システムにおいて、前記解析制御装置は、前記計測ユニットに前記同期用情報を複数回発生させてもよい。

［適用例７］
前記適用例に係る運動解析システムにおいて、前記解析制御装置は、前記同期用情報が発生する期間をランダムに変化させてもよい。

これらの適用例によれば、解析制御装置は、同期用情報を複数回発生させる。そのため、障害物の存在や通信状態の悪化により、計測ユニットからの同期用情報の一部を検出できない場合でも、他の同期用情報を同期用情報検出部が検出できていれば、解析制御装置は計測データの間で同期をとることが可能である。

そのため、これらの適用例によれば、送信指示に対するエラーの発生に強く、信頼性の高い運動解析システムを実現することができる。

ここで、解析制御装置は、同期用情報が発生する期間をランダムに変化させてもよい。このとき、同期用情報が発生している期間がランダムに変化するので、期間を同一にする場合に比べて誤って対応させること、すなわち計測データ間の同期を失敗するおそれが少ない。そのため、解析制御装置はより正確に計測データの間で同期をとることが可能であり、さらに信頼性の高い運動解析システムを実現することができる。

［適用例８］
前記適用例に係る運動解析システムにおいて、前記計測ユニットは、前記計測データを記憶する記憶部を含み、前記解析制御装置は、前記記憶部に記憶された前記計測データを受け取ってもよい。

本適用例に係る運動解析システムの計測ユニットは、計測データを記憶する記憶部を含む。そのため、解析制御装置は、記憶部に記憶された前記計測データをまとめて受け取ることができ、計測ユニットへのアクセスの頻度が少なくなり、通信制御にかかる負担を軽減することができる。

［適用例９］
前記適用例に係る運動解析システムにおいて、前記計測ユニットは、前記被計測体の運動に基づく加速度および角速度を計測する慣性センサーを含んでもよい。

本適用例に係る運動解析システムによれば、計測ユニットは、被計測体の運動に基づく加速度および角速度を計測する慣性センサーを含んでもよい。慣性センサーは、例えば３軸の加速度センサーと３軸の角速度センサーを含むので、被計測体の運動を正確に検出することができる。なお、慣性センサーはさらに地磁気センサーを含んでいてもよい。

［適用例１０］
本適用例に係る計測ユニットは、前記の運動解析システムで使用される。

［適用例１１］
本適用例に係る運動解析方法は、被計測体に取り付けられ、前記被計測体の運動に基づく物理量を計測して第１のデータを生成し、同期用情報の発生の有無を表す第２のデータと前記第１のデータとを含む計測データを生成する計測ユニットと、前記同期用情報を検出して、少なくとも検出の有無を表す検出情報を生成する同期用情報検出部と、を含む運動解析システムの運動解析方法であって、前記計測ユニットに前記同期用情報の発生を指示するステップと、前記検出情報と前記計測データとを受け取るステップと、前記検出情報に基づいて、前記同期用情報検出部が前記同期用情報を検出したタイミングである検出タイミングを判断するステップと、前記第２のデータに基づいて、前記計測ユニットが前記同期用情報を発生したタイミングである発生タイミングを判断するステップと、前記検出タイミングと前記発生タイミングとを比較した結果に基づいて、複数の前記計測ユニットが生成する前記計測データの間で同期をとり、前記被計測体の運動を解析するステップと、を含む。

［適用例１２］
本適用例に係るプログラムは、被計測体に取り付けられ、前記被計測体の運動に基づく物理量を計測して第１のデータを生成し、同期用情報の発生の有無を表す第２のデータと前記第１のデータとを含む計測データを生成する計測ユニットと、前記同期用情報を検出
して、少なくとも検出の有無を表す検出情報を生成する同期用情報検出部と、を含む運動解析システムに用いられるプログラムであって、コンピューターに、前記計測ユニットに前記同期用情報の発生を指示するステップと、前記検出情報と前記計測データとを受け取るステップと、前記検出情報に基づいて、前記同期用情報検出部が前記同期用情報を検出したタイミングである検出タイミングを判断するステップと、前記第２のデータに基づいて、前記計測ユニットが前記同期用情報を発生したタイミングである発生タイミングを判断するステップと、前記検出タイミングと前記発生タイミングとを比較した結果に基づいて、複数の前記計測ユニットが生成する前記計測データの間で同期をとり、前記被計測体の運動を解析するステップと、を実行させる。

［適用例１３］
本適用例に係る記録媒体は、前記のプログラムを記録した、コンピューター読み取り可能な記録媒体である。

第１実施形態の運動解析システムの構成例を示す図。 第１実施形態の運動解析システムでゴルフスイングを計測する例を示す図。 計測されたゴルフクラブ（運動器具）の軌跡の例を示す図。 図１の計測ユニットのブロック図。 図１の解析制御装置のブロック図。 第１実施形態の運動解析システムの構成要素の動作を説明する図。 図７（Ａ）、図７（Ｂ）は計測データの例を示す図。 図７（Ａ）、図７（Ｂ）の計測データ間の同期を説明する図。 解析制御装置が指示を再送する場合の運動解析システムの構成要素の動作を説明する図。 図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は図９の場合の計測データの例を示す図。 図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）の計測データ間の同期を説明する図。 計測ユニットのサンプリング周期が異なる場合の運動解析システムの構成要素の動作を説明する図。 図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は図１２の場合の計測データの例を示す図。 図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）の計測データ間の同期を説明する図。 期間がランダムな複数回の送信を行う場合の運動解析システムの構成要素の動作を説明する図。 図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）は図１５の場合の計測データの例を示す図。 図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）の計測データ間の同期を説明する図。 第１実施形態の運動解析システムの計測ユニットの処理を示すフローチャート図。 第１実施形態の運動解析システムの解析制御装置の処理を示すフローチャート図。 第２実施形態の運動解析システムの構成例を示す図。 第２実施形態の運動解析システムの構成要素の動作を説明する図。

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．第１実施形態
［運動解析システムの構成］
図１は、本実施形態の運動解析システム１の構成例を示す図である。運動解析システム
１は、複数の計測ユニット１０−１、１０−２、解析制御装置２０、電波受信器８０を含んで構成されている。

運動解析システム１は、２つの計測ユニット１０−１、１０−２を含むが３つ以上であってもよい。本実施形態では、解析制御装置２０と計測ユニット１０−１、１０−２は無線接続されており、運動解析システム１における計測ユニット１０−１、１０−２の配置の自由度は高い。解析制御装置２０と計測ユニット１０−１、１０−２の間は、帯域消費を抑えるためにマルチキャストやブロードキャストを行わず、ユニキャストで通信が行われる。計測ユニット１０−１、１０−２から解析制御装置２０へは計測データが無線送信され、解析制御装置２０から計測ユニット１０−１、１０−２へは例えば計測開始指示などの制御信号が無線送信される。

計測ユニット１０−１、１０−２は、運動解析の対象（以下、被計測体）に取り付けられる。被計測体は、運動解析システム１の使用者（以下、ユーザー）および運動器具（例えばゴルフクラブ、テニスラケット）の少なくとも一方である。運動解析システム１は様々な運動の解析に適用可能であるが、本実施形態ではゴルフスイングの解析に用いられる（図２参照）。

計測ユニット１０−１、１０−２は、それぞれ慣性センサー１１１−１、１１１−２（本発明のセンサー部に対応）と電波送信部１１７−１、１１７−２（本発明の同期用情報発生部に対応）とを含む。慣性センサー１１１−１、１１１−２は、ユーザーがゴルフスイングをすることで生じる加速度および角速度（本発明の物理量に対応）を計測して、慣性センサーデータ（本発明の第１のデータに対応）を生成する。

電波送信部１１７−１、１１７−２は、特定波長帯域の電波（本発明の同期用情報に対応、以下単に電波とする）を発生させる。本実施形態では、電波の発生は、電波受信器８０への電波の送信を意味するので、以下において「発生」に代えて「送信」との言葉を用いることがある。

そして、電波送信部１１７−１、１１７−２は、電波の発生、すなわち電波の送信の有無を表す送信フラグ（本発明の第２のデータに対応）を生成する。なお、電波送信部１１７−１、１１７−２は、電波を送信した場合に送信フラグを“１”（ハイレベル）に、送信しなかった場合に送信フラグを“０”（ローレベル）にする。電波送信部１１７−１、１１７−２は、例えばビーコンといった電波送信器であってもよい。

電波受信器８０（本発明の同期用情報検出部に対応）は、計測ユニット１０−１、１０−２からの電波を検出する。本実施形態では、電波受信器８０と解析制御装置２０とは近接しているため有線接続されているが、無線接続されていてもよい。また、電波受信器８０が解析制御装置２０に含まれる構成であってもよい。

電波受信器８０は、計測ユニット１０−１、１０−２からの電波の検出の有無を表す検出情報８２を生成する。検出情報８２は、電波が検出された場合には“１”（ハイレベル）に、検出されなかった場合には“０”（ローレベル）に変化する。

解析制御装置２０は、被計測体の運動解析を実行する運動解析部２０１と、解析制御装置２０だけでなく運動解析システム１の全体の制御を行う主制御部２０３とを含む。本実施形態では、ＰＣ（Personal Computer）によって解析制御装置２０を実現している。そして、プログラムにしたがってＣＰＵ２００が運動解析部２０１、主制御部２０３として機能する。

解析制御装置２０の運動解析部２０１は、検出情報８２と計測ユニット１０−１、１０−２からの計測データとを受け取る。そして、運動解析部２０１は、検出情報８２と計測データに含まれる送信フラグとを利用して計測データ間の同期をとることで、被計測体の運動を正確に解析することができる。

図１を用いて運動解析システム１の構成の概略を説明したが、計測ユニット１０−１、１０−２と解析制御装置２０の詳細なブロック図については後述する。また、計測ユニット１０−１、１０−２の構成は同一である。これらの符号に含まれる「−１」「−２」は複数の計測ユニット１０を個別に区別するためのものであり、構成が異なることを意味するものではない。以下においては、重複説明回避のため特に断ることなく、計測ユニット１０−１、１０−２を計測ユニット１０として説明することがある。また、慣性センサー１１１−１、１１１−２についても慣性センサー１１１として、電波送信部１１７−１、１１７−２についても電波送信部１１７として説明することがある。

なお、本実施形態の運動解析システム１は、同期用信号として電波を用いており、電波受信器８０を含み、計測ユニット１０に電波送信部１１７を含む。しかし、同期用信号として、他に例えば光や音を使用してもよい。

同期用信号を光とした場合、電波受信器８０に代えて受光装置を、電波送信部１１７に代えて例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子、電球、フラッシュ等を用いることができる。同期用信号を音とした場合、電波受信器８０に代えてマイクを、電波送信部１１７に代えてスピーカーを用いることができる。例えば、運動解析システム１が静かな室内で使用される場合等には、同期用信号として光や音を用いることがあり得る。このとき、電波を送受信する部品よりも安価な部品を用いることが可能であり、運動解析システム１のコストを抑えられる可能性がある。

また、本実施形態の運動解析システム１は、解析制御装置２０をＰＣで実現しているが、専用のハードウェアで構成されていてもよい。このとき、運動解析部２０１および主制御部２０３の少なくとも一方が、ＣＰＵ２００ではなく専用のハードウェアで構成されていてもよい。

図２は、運動解析システム１でゴルフスイングを計測する場合を例示する図である。ユーザーはゴルフクラブ３０を持ちスイングをする。このとき、ゴルフクラブ３０には計測ユニット１０−１が取り付けられており、ユーザーの手首には計測ユニット１０−２が取り付けられている。計測ユニット１０−１、１０−２は、それぞれゴルフクラブ３０、ユーザーの手首での、ゴルフスイングによる加速度および角速度を計測する。また、計測ユニット１０−１、１０−２は、計測データを解析制御装置２０に送信し、同期用信号である電波を電波受信器８０に送信する。

電波受信器８０は、解析制御装置２０と有線接続されており、計測ユニット１０−１、１０−２からの電波を検出して、検出情報８２を解析制御装置２０へと出力する。計測ユニット１０−１、１０−２は、電波が届く範囲で電波受信器８０から離れることが可能である。

なお、計測ユニット１０は、３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）加速度センサー、３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）角速度センサーを含む。加速度センサーは、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の加速度をそれぞれ計測し、計測した加速度データを出力する。また、角速度センサーは、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸回りの角速度をそれぞれ計測し、計測した角速度データを出力する。

図３では、ゴルフクラブ３０のクラブヘッドのスイング軌跡Ａを示している。スイング
軌道Ａは、スイング起動位置Ｐ１、トップ位置Ｐ２、インパクト位置Ｐ３およびフォロースルートップ位置Ｐ４を含んでいる。運動解析システム１は、このようなスイング軌跡Ａを表示するだけではなく、スイング軌跡Ａに対して、ユーザーがどのように手首を運動（移動）させているかを解析して改善に役立つ情報を提供する。

例えば、ゴルフスイングの解析においては、手首とゴルフクラブ３０のなす角度(コック)のスイング中の変化や、ダウンスイング前半で保持していた力が緩んで手首とゴルフクラブ３０の間の角度が開き始めるアンコックのタイミングが分析される。アンコックの時点が早すぎるとインパクトに向けてクラブヘッドを十分に加速できないなどの判断ができる。

このような判断を正しく行うために、運動解析システム１は計測データ間で同期をとる必要がある。つまり、計測ユニット１０−１、１０−２は、それぞれゴルフクラブ３０、ユーザーの手首に装着されているため、計測ユニット１０−１、１０−２からの計測データ間で同期がとれないと正確な解析が不可能になる。運動解析システム１は、計測ユニット１０−１、１０−２から電波受信器８０への電波を同期用信号として利用することで、計測データ間で同期をとることができる。以下に、まず計測ユニット１０、解析制御装置２０の詳細な構成を説明してから、計測データ間で同期をとる方法について説明する。

［計測ユニットの構成］
図４は、計測ユニット１０のブロック図である。計測ユニット１０は、図１に示した慣性センサー１１１、電波送信部１１７の他に、記憶部１１５、制御部１１６、通信部１１８を含む。ただし、計測ユニット１０は、図４の構成要素（各部）の一部を省略または変更し、あるいは他の構成要素を付加した構成としてもよい。

慣性センサー１１１は、前記のように３軸加速度センサーと３軸角速度センサーを含む。したがって、慣性センサー１１１は、詳細には加速度センサー１１２ｘ、１１２ｙ、１１２ｚと、角速度センサー１１３ｘ、１１３ｙ、１１３ｚを含む。電波送信部１１７は、図１を参照して説明した通りであり、ここでは説明を省略する。

制御部１１６は、慣性センサー１１１からの慣性センサーデータと、電波送信部１１７からの送信フラグとを所定周期でサンプリングして計測データを生成し、計測データを記憶部１１５に順番に記憶させる。なお、所定周期とは、例えば慣性センサー１１１の応答周波数に基づいて定められ、１０００Ｈｚや５００Ｈｚであってもよい。

制御部１１６は、通信部１１８を介して、解析制御装置２０からの制御信号を受け取る。例えば、解析制御装置２０からの計測開始指示があれば慣性センサー１１１や電波送信部１１７を動作させて、計測データの記憶部１１５への記憶を開始する。また、例えば解析制御装置２０からの計測停止指示があれば計測データの記憶部１１５への記憶を停止して、記憶部１１５に記憶された計測データを、通信部１１８を介して解析制御装置２０へと送信する。なお、制御部１１６はＣＰＵであってもよい。

ここで、通信部１１８と電波送信部１１７は、いずれも無線で電波を発生するものであるが、性質が全く異なる。電波送信部１１７は、例えばビーコンであって、単に決まった周波数の電波を解析制御装置２０からの指示にしたがって電波受信器８０に送信するだけである。つまり、電波送信部１１７は、所定の電波を出す、出さないだけを制御する。一方、通信部１１８は解析制御装置２０と双方向の通信を行うもので、予め定められた通信プロトコルにしたがって指示信号を受信したり、計測データを送信したりする。

計測ユニット１０は、運動解析システム１において解析制御装置２０と無線接続されて
おり、計測ユニット１０の配置の自由度は高い。例えば、運動器具に取り付けることも、ユーザーの体の一部に取り付けることもできる（図２参照）。

［解析制御装置の構成］
図５は、解析制御装置２０のブロック図である。解析制御装置２０は、図１に示した運動解析部２０１、主制御部２０３の他に、通信部２１０、操作部２２０、ＲＯＭ２３０、ＲＡＭ２４０、記録媒体２５０、表示部２６０を含む。また、図１を参照して説明したように、ＣＰＵ２００が運動解析部２０１、主制御部２０３として機能するが、運動解析部２０１は、さらにデータ取得部２０２、演算部２０４、同期補正部２０６を含む。ただし、解析制御装置２０は、図５の構成要素（各部）の一部を省略または変更し、あるいは他の構成要素を付加した構成としてもよい。

通信部２１０は、複数の計測ユニット１０−１、１０−２（図１参照）からの計測データを受信し、運動解析部２０１に送る処理を行う。また、通信部２１０は、主制御部２０３から計測ユニット１０−１、１０−２への制御信号（例えば計測開始指示等）を送信する。

操作部２２０は、ユーザーからの操作データを取得し、運動解析部２０１、主制御部２０３に送る処理を行う。操作データとは、例えば運動解析の対象について指示したり、表示部２６０に表示する内容を指定したりするためのデータである。ユーザーは、操作データによって、例えばトップ位置Ｐ２からフォロースルートップ位置Ｐ４までについてだけ運動解析を実行させて、インパクト位置Ｐ３におけるクラブヘッドのスピードを表示させることができる（図３参照）。

ＲＯＭ２３０は、ＣＰＵ２００が運動解析部２０１、主制御部２０３として機能し、各種の計算処理、制御処理を行うためのプログラム等を記憶している。ＲＯＭ２３０は、他にアプリケーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶していてもよい。

ＲＡＭ２４０は、ＣＰＵ２００の作業領域として用いられ、ＲＯＭ２３０から読み出されたプログラムやデータ、操作部２２０から入力されたデータ、運動解析部２０１が各種プログラムにしたがって実行した演算結果等を一時的に記憶する。

記録媒体２５０は、各種のアプリケーションプログラムやデータを記憶するための、コンピューター読み取り可能な記録用の媒体（メディア）である。例えば、コンピューター（ＰＣ）を解析制御装置２０として機能させるためのアプリケーションプログラム（運動解析システム１に用いられるプログラム）が記憶されていてもよい。また、記録媒体２５０は、運動解析部２０１の処理により生成されたデータのうち、長期的な保存が必要なデータを記録する記録部としても機能するようにしてもよい。記録媒体２５０は、例えば、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、磁気ディスク、ハードディスク、磁気テープ、不揮発性メモリー（ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリーなど）により実現することができる。

表示部２６０は、運動解析部２０１の処理結果を文字やグラフ、その他の画像として表示するものである。表示部２６０は、例えば、ＣＲＴ、ＬＣＤ、タッチパネル型ディスプレイ、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）などである。なお、１つのタッチパネル型ディスプレイで操作部２２０と表示部２６０の機能を実現するようにしてもよい。

ＣＰＵ２００は、ＲＯＭ２３０、記録媒体２５０に記憶されているプログラムにしたがって、運動解析部２０１、主制御部２０３として機能するが、運動解析部２０１は、さら
にデータ取得部２０２、演算部２０４、同期補正部２０６を含む。データ取得部２０２は、検出情報８２と通信部２１０を介して受信した複数の計測データを受け取る。

演算部２０４は、検出情報８２に基づいて、電波受信器８０が各計測ユニットからの電波を検出したタイミングである検出タイミングを演算で求める。また、計測データに含まれる送信フラグに基づいて、各計測ユニットが電波受信器８０に電波を発生したタイミングである発生タイミングを演算で求める。

同期補正部２０６は、演算部２０４が求めた発生タイミングと検出タイミングとの対応関係に基づいて、データ取得部２０２が受け取った複数の計測データの間で同期をとる。そして、運動解析部２０１は、同期のとれた計測データを用いて、被計測体の運動を正確に解析する。

なお、主制御部２０３については、図１を参照して説明した通りであるため、ここでは説明を省略する。

［計測データ間の同期方法］
図６は、運動解析システム１の構成要素である解析制御装置２０、電波受信器８０、計測ユニット１０−１、１０−２の動作を時系列に並べた図である。時刻ｔ_１〜時刻ｔ_ｎ＋５の隣接する時刻の間隔は、計測ユニット１０−１、１０−２に含まれる慣性センサー１１１−１、１１１−２のサンプリング周期（例えば、０．００１秒）に対応する。また、電波受信器８０の欄には、説明をわかりやすくするために、検出情報８２の値も括弧を付して記載している。

時刻ｔ_１で解析制御装置２０は計測ユニット１０−１、１０−２に対して計測開始を指示する。そして、計測ユニット１０−１は時刻ｔ_２で計測開始可能となり、計測ユニット１０−２は時刻ｔ_４で計測開始可能となっている。

ここで、計測ユニット１０−１、１０−２で計測開始可能となるタイミングが異なるのは、解析制御装置２０がユニキャストで計測開始コマンドを送信しているからである。すなわち、解析制御装置２０が最初に計測ユニット１０−１を指定して計測開始を指示し、その後に計測ユニット１０−２を指定して計測開始を指示するからである。

もし、運動解析システム１で、ブロードキャストやマルチキャストが使用できる通信方式を採用するならば、計測ユニット１０−１、１０−２が計測開始可能になるタイミングをほぼ同時にすることができる。しかし、計測ユニットの数が増加すると帯域幅の消費が大きくなるという問題が生じる。また、一般的なワイヤレス通信のプロトコルでは、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のようにマルチキャストに対応していないものも多く、マルチキャストが必要になる場合は独自の通信プロトコルを用意する必要がある。すなわち、拡張性の面で問題がある。

また、運動解析システム１で、計測ユニット１０−１、１０−２と解析制御装置２０とを有線接続するならば、計測ユニット１０−１、１０−２が計測開始可能になるタイミングをほぼ同時にすることができる。しかし、計測ユニット１０−１、１０−２の配置の自由度が低くなり実用上の問題が生じる。

そして、運動解析システム１で、解析制御装置２０がユニキャストで計測開始コマンドを送信するとして、一定の時間間隔Ｔ_０で計測開始を指示し、その時間間隔Ｔ_０の分だけ計測データをずらすことで同期をとる手法も考えられる。しかし、無線での通信状態が変化して、１つの計測ユニットに対してだけ計測開始コマンドの再送が生じることもあり得
る。そのため、計測ユニット１０−１、１０−２の計測開始可能となる時間間隔がＴ_０に一致するとは限らない。

そこで、運動解析システム１は、計測ユニット１０−１、１０−２が、解析制御装置２０からの送信指示に応じて送信する電波を同期用信号として利用する。時刻ｔ_５で解析制御装置２０は計測ユニット１０−１に対して送信指示を行う。また、時刻ｔ_７で解析制御装置２０は計測ユニット１０−２に対して送信指示を行う。図６以降の図においては、解析制御装置２０の欄で、計測ユニット１０−１（または計測ユニット１０Ａ）に対しての送信指示を送信指示１と、計測ユニット１０−２（または計測ユニット１０Ｂ）に対しての送信指示を送信指示２と表記する。

このとき、計測ユニット１０−１、１０−２は計測を開始しており、慣性センサーデータを生成するとともに、送信指示に応じて電波を送信し、電波の送信の有無を応じた送信フラグを生成している。つまり、計測ユニット１０−１、１０−２は、慣性センサーデータと送信フラグとを含む計測データを生成している。

図６で丸のついている部分は、計測ユニット１０−１、１０−２が計測データを生成していることを意味する。そして、黒い丸は電波の発生が無いこと（送信フラグ＝“０”）を、白い丸は電波を送信したこと（送信フラグ＝“１”）を示す。計測ユニット１０−１、１０−２はそれぞれ時刻ｔ_５、時刻ｔ_７において電波受信器８０へ電波を送信している。

その後、計測ユニット１０−１、１０−２はしばらく計測を続ける。そして、時刻ｔ_ｎ＋２で解析制御装置２０は計測ユニット１０−１、１０−２に対して計測停止を指示する。計測ユニット１０−１は時刻ｔ_ｎ＋３で計測を停止し、計測ユニット１０−２は時刻ｔ_ｎ＋５で計測を停止する。

電波受信器８０は、時刻ｔ_１で解析制御装置２０が計測ユニット１０−１、１０−２に対して計測開始を指示するのと同時に受信を開始する。そして、電波受信器８０は、時刻ｔ_ｎ＋２で解析制御装置２０が計測ユニット１０−１、１０−２に対して計測停止を指示するのと同時に受信を停止する。この間に、電波受信器８０は、それぞれ時刻ｔ_５、時刻ｔ_７においてそれぞれ計測ユニット１０−１、１０−２からの電波を受信する。したがって、検出情報８２は時刻ｔ_５、時刻ｔ_７において“１”に変化する。なお、検出情報８２は時刻ｔ_５、時刻ｔ_７以外では“０”であるとする。

この例において、解析制御装置２０は送信指示をする対象をＩＤの番号の小さい方から指定するとする。すなわち、解析制御装置２０は、計測ユニット１０−１に送信指示を出してから、計測ユニット１０−２に送信指示を出す。このとき、解析制御装置２０は、計測ユニット１０−２に先に送信指示を出すことはない。

図７（Ａ）は、このときの計測ユニット１０−１の計測データを示し、図７（Ｂ）は計測ユニット１０−２の計測データを示す。解析制御装置２０は計測停止指示の後、図７（Ａ）、図７（Ｂ）のようなデータを受け取ることになる。しかし、計測ユニット１０−１と計測ユニット１０−２の計測開始時刻と計測停止時刻とは異なるため、図７（Ａ）と図７（Ｂ）の計測データを並んでいる順番で単純に対応させることはできず、送信フラグに基づいて同期をとる必要がある。

なお、図７（Ａ）、図７（Ｂ）では慣性センサーデータをＤＡ_ｎ、ＤＢ_ｎのように簡略に表記しているが、それぞれのデータは加速度センサー１１２ｘ、１１２ｙ、１１２ｚおよび角速度センサー１１３ｘ、１１３ｙ、１１３ｚ（図４参照）からのデータを全て含ん
でいる。

図８は、解析制御装置２０が検出情報８２と送信フラグに基づいて計測データの同期をとり、計測ユニット１０−１、１０−２からの慣性センサーデータを時間軸に沿って適切に配置した様子を示している。

解析制御装置２０は、検出情報８２に基づいて、電波受信器８０が電波を検出したタイミングである検出タイミングを判断する。この例では、検出情報８２が“１”である時刻ｔ_５および時刻ｔ_７が検出タイミングである。そして、送信指示をする順番がＩＤの番号の小さい順であるとの規則から、解析制御装置２０は、時刻ｔ_５は計測ユニット１０−１についての検出タイミング、時刻ｔ_７は計測ユニット１０−２についての検出タイミングであると判断できる。

また、解析制御装置２０は、送信フラグに基づいて、計測ユニット１０−１、１０−２が電波を送信したタイミング（すなわち、電波を発生したタイミング）である発生タイミングを判断する。この例では、解析制御装置２０は、計測ユニット１０−１、１０−２の発生タイミングは、それぞれ慣性センサーデータのＤＡ_３、ＤＢ_３に対応すると判断する。

そして、解析制御装置２０は検出タイミングと発生タイミングとを、計測ユニット１０−１、１０−２のそれぞれについて対応させることで、図８のように計測ユニット１０−１、１０−２の慣性センサーデータを正しく同期させることができる。そして、解析制御装置２０は正確な運動解析を行うことができる。

なお、検出情報８２が“１”である２つの検出タイミングを区別するために、説明の都合上、図８は時刻を示している。しかし、解析制御装置２０は、検出タイミングに対応する時刻を知らなくても、検出タイミングと発生したタイミングだけから複数の計測データ間で同期をとることが可能である。

ここで、解析制御装置２０は、計測ユニット１０−１、１０−２に送信指示を出したタイミングを把握しているので、検出情報８２がなくても複数の計測データ間で同期をとることが可能であるとも思える。しかし、解析制御装置２０は、検出情報８２を用いることで、送信指示に対するエラーが発生した時でもエラーの影響なく複数の計測データ間で同期をとることができる。このことを図９〜図１１を参照して以下に説明する。

図９は、解析制御装置２０、電波受信器８０、計測ユニット１０−１、１０−２の動作を時系列に並べた図である。なお、図１〜図８と同じ要素については同じ符号を付しており説明を省略する。また、重複説明を回避するため、図６〜図８と異なる部分についてのみ説明する。

図９の例でも、図６と同様に、時刻ｔ_７で解析制御装置２０は計測ユニット１０−２に対して送信指示を行っている。しかし、計測ユニット１０−２は、図６の例とは異なり、時刻ｔ_７において電波受信器８０へ電波を送信することができなかったとする。

このとき、解析制御装置２０は検出情報８２を受け取ることで、送信指示に対するエラーが発生したことを把握できる。つまり、解析制御装置２０は時刻ｔ_７の検出情報８２が“０”であることからエラー発生を知ることができる。そして、解析制御装置２０は、時刻ｔ_８で再び計測ユニット１０−２に対して送信指示を行うことが可能である。

図１０（Ａ）は、このときの計測ユニット１０−１の計測データを示し、図１０（Ｂ）
は送信指示が再送された計測ユニット１０−２の計測データを示す。解析制御装置２０は計測停止指示の後、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）のようなデータを受け取ることになる。つまり、図１０（Ｂ）に示す計測ユニット１０−２の計測データは、エラーが発生しなかった図７（Ｂ）の計測データに比べて、送信フラグが“１”となるタイミングがずれている。

図１１は、解析制御装置２０が検出情報８２と送信フラグに基づいて計測データの同期をとり、計測ユニット１０−１、１０−２からの慣性センサーデータを時間軸に沿って適切に配置した様子を示している。

ここで、解析制御装置２０は、図８の場合と同様に、計測ユニット１０−１、１０−２の発生タイミングが、それぞれ慣性センサーデータのＤＡ_３、ＤＢ_３に対応すると判断する。

もし、解析制御装置２０が検出情報８２を用いない場合には、解析制御装置２０が把握する送信指示のタイミングは、再送も含めて、時刻ｔ_５、時刻ｔ_７、時刻ｔ_８である。解析制御装置２０は、検出情報８２を用いない場合には、送信指示のタイミングを単純に検出タイミングとすることになる。このとき、この例のように送信指示に対してエラーが発生すると、検出タイミングと発生タイミングとを対応させることができないという問題が生じる。

しかし、解析制御装置２０が検出情報８２に基づいて検出タイミングを判断すれば、時刻ｔ_５および時刻ｔ_８が検出タイミングであると把握できる。そして、送信指示をする順番がＩＤの番号の小さい順であるとの規則から、解析制御装置２０は、時刻ｔ_５は計測ユニット１０−１についての検出タイミング、時刻ｔ_８は計測ユニット１０−２についての検出タイミングであると判断できる。

つまり、この例の解析制御装置２０は、検出情報８２を用いることで、送信指示に対するエラーが発生した時でもエラーの影響なく複数の計測データ間で同期をとることができる。そして、解析制御装置２０は正確な運動解析を行うことができる。つまり、送信指示に対するエラーの発生に強く、信頼性の高い運動解析システム１を実現することができる。

ここで、計測ユニット１０−１、１０−２のサンプリング周期が同一である必要はない。図１２は、解析制御装置２０、電波受信器８０、計測ユニット１０−１、１０−２の動作を時系列に並べた図である。なお、図１〜図１１と同じ要素については同じ符号を付しており説明を省略する。また、重複説明を回避するため、図６〜図１１と異なる部分についてのみ説明する。

図１２では、計測ユニット１０−２の慣性センサー１１１−２のサンプリング周期は、計測ユニット１０−１の慣性センサー１１１−１の２倍であるとする。例えば、慣性センサー１１１−１のサンプリング周期が０．００１秒であるとする。このとき、慣性センサー１１１−２のサンプリング周期は０．００２秒である。なお、図１２における隣接する時刻の間隔は、短い方のサンプリング周期（０．００１秒）に合わせてある。

図１２に示されるように、計測ユニット１０−２の動作は、時刻ｔ_ｉ（ｉは奇数）でのみ変化すると考えることができる。計測ユニット１０−２は時刻ｔ_３で計測開始状態となり、時刻ｔ_７〜時刻ｔ_８で送信フラグが“１”に変化する。その後、計測ユニット１０−２はしばらく計測を続ける。そして、計測ユニット１０−２は時刻ｔ_ｎ＋５で計測を停止する。

電波受信器８０は、時刻ｔ_７〜時刻ｔ_８において計測ユニット１０−２からの電波を受信する。したがって、検出情報８２は時刻ｔ_８においても“１”に変化する。なお、解析制御装置２０、計測ユニット１０−１の動作は、図６と同じであり説明を省略する。

図１３（Ａ）は、このときの計測ユニット１０−１の計測データを示し、図１３（Ｂ）は計測ユニット１０−２の計測データを示す。解析制御装置２０は計測停止指示の後、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）のようなデータを受け取ることになる。しかし、計測ユニット１０−１と計測ユニット１０−２の計測開始時刻と計測停止時刻とは異なり、しかも計測ユニット１０−２の慣性センサー１１１−２のサンプリング周期は２倍である。そのため、図１３（Ａ）と図１３（Ｂ）の計測データを並んでいる順番で単純に対応させることはできず、データ数も異なる。解析制御装置２０は、サンプリング周期の違いを考慮した上で、送信フラグに基づいて同期をとる必要がある。なお、図１３（Ｂ）の計測データ数ｍは、図１３（Ａ）の計測データ数ｎの半分または約半分である。

図１４は、解析制御装置２０が検出情報８２と送信フラグに基づいて計測データの同期をとり、計測ユニット１０−１、１０−２からの慣性センサーデータを時間軸に沿って適切に配置した様子を示している。

解析制御装置２０は、検出情報８２に基づいて検出タイミングを判断する。この例では、検出情報８２が“１”である時刻ｔ_５、時刻ｔ_７〜時刻ｔ_８が検出タイミングである。そして、送信指示をする順番がＩＤの番号の小さい順であるとの規則、および慣性センサー１１１−２のサンプリング周期は２倍であることから、解析制御装置２０は、時刻ｔ_５は計測ユニット１０−１についての検出タイミング、時刻ｔ_７〜時刻ｔ_８は計測ユニット１０−２についての検出タイミングであると判断できる。

また、解析制御装置２０は、送信フラグに基づいて、計測ユニット１０−１、１０−２の発生タイミングは、それぞれ慣性センサーデータのＤＡ_３、ＤＣ_２に対応すると判断する。

そして、解析制御装置２０は検出タイミングと発生タイミングとを、計測ユニット１０−１、１０−２のそれぞれについて対応させることで、図１４のように計測ユニット１０−１、１０−２の慣性センサーデータを正しく同期させることができる。そして、解析制御装置２０は正確な運動解析を行うことができる。

ここで、送信指示の再送を行わずに、エラー耐性を高める方法を説明する。図１５は、解析制御装置２０、電波受信器８０、計測ユニット１０−１、１０−２の動作を時系列に並べた図である。なお、図１〜図１４と同じ要素については同じ符号を付しており説明を省略する。また、重複説明を回避するため、図６〜図１４と異なる部分についてのみ説明する。

図１５では、解析制御装置２０は送信指示を１回だけでなく複数回行い、送信指示には送信期間の指定も含まれている。図１５の例で具体的に述べると、解析制御装置２０は、まず時刻ｔ_５で計測ユニット１０−１に対して送信期間を３とする送信指示を行う。そして、計測ユニット１０−１は、時刻ｔ_５〜時刻ｔ_７で送信を続ける。ここで、送信期間が３であるとは、送信指示を行った時刻を含めて以降の３つの時刻で送信状態となることを意味する。

そして、解析制御装置２０は、時刻ｔ_９で計測ユニット１０−２に対して送信期間を１とする送信指示を行い、時刻ｔ_１１で計測ユニット１０−２に対して送信期間を２とする
送信指示を行う。なお、図１５では省略しているが、解析制御装置２０はこの後も、少なくとも計測ユニット１０−１に対する送信指示を行う。そして、各計測ユニットが複数回、電波の送信を行うようにする。つまり、この例では送信指示をする順番がＩＤの番号の小さい順であるとの規則はない。

ここで、送信期間は計測データ間で同期をとる際に、マッチングのためのパターンとして使用される。そのため、それぞれの送信指示における送信期間は互いに異なっていることが好ましい。

例えば、図１５の例では送信期間は３、１、２、…のように変化しているが、解析制御装置２０は、このように値が変化する数列を予め記憶しておき、数列に基づいて送信期間を指定してもよい。また、解析制御装置２０は乱数発生器を内蔵し、ランダムに送信期間を指定してもよい。なお、図１５の例では、３回の送信の間の期間（非送信期間）が１であるが、非送信期間がランダムに変化してもよく、マッチングのためのパターンとして使用されてもよい。

このとき、計測ユニット１０−１、１０−２は、理想的には図１５のように、解析制御装置２０からの送信指示に対応して送信フラグを“１”にする（図１５の白丸が対応）。すなわち、計測ユニット１０−１、１０−２は、理想的には、時刻ｔ_５〜時刻ｔ_７、時刻ｔ_９および時刻ｔ_１１〜時刻ｔ_１２で送信フラグを“１”にする。そして、電波受信器８０も、理想的には時刻ｔ_５〜時刻ｔ_７、時刻ｔ_９、時刻ｔ_１１〜時刻ｔ_１２で電波を受信して、これらの時刻で検出情報８２を“１”に変化させる。なお、その他の動作については、図６と同じであり説明を省略する。

図１６（Ａ）は、このときの計測ユニット１０−１の計測データを示し、図１６（Ｂ）は計測ユニット１０−２の計測データを示す。ここで、図１６（Ｂ）の計測データは、送信フラグが“１”であるべきところ、通信状態の悪化から電波の検出ができずに、送信フラグが“０”となったデータ（慣性センサーデータのＤＢ_５に対応）を含むとする。

解析制御装置２０は計測停止指示の後、図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）のようなデータを受け取ることになる。しかし、図１６（Ｂ）の計測データは、同期に用いる送信フラグがエラーによって“０”となったデータを含んでいる。そこで、解析制御装置２０は、送信指示が指定した送信期間を用いて、完全一致を要求しないパターンマッチングを行う。

図１７は、解析制御装置２０が検出情報８２と送信フラグに基づいて計測データの同期をとり、計測ユニット１０−１、１０−２からの慣性センサーデータを時間軸に沿って適切に配置した様子を示している。

解析制御装置２０は、検出情報８２に基づいて検出タイミングを判断する。この例では、検出情報８２が“１”である時刻ｔ_５〜時刻ｔ_７、時刻ｔ_１１〜時刻ｔ_１２が検出タイミングである。

また、解析制御装置２０は、送信フラグに基づいて、計測ユニット１０−１、１０−２の発生タイミングは、それぞれ慣性センサーデータのＤＡ_３〜ＤＡ_５、ＤＢ_７〜ＤＢ_８に対応すると判断する。

そして、解析制御装置２０は検出タイミングと発生タイミングとを、計測ユニット１０−１、１０−２のそれぞれについて対応させる。このとき、検出タイミングと発生タイミングの期間に基づいて対応をとる。検出タイミングの期間は、時刻ｔ_５〜時刻ｔ_７、時刻ｔ_１１〜時刻ｔ_１２でそれぞれ３、２である。また、計測ユニット１０−１の発生タイミ
ング（ＤＡ_３〜ＤＡ_５）の期間は３であり、１０−２の発生タイミング（ＤＢ_７〜ＤＢ_８）の期間は２である。

解析制御装置２０は、それぞれの送信指示における送信期間を互いに異なるようにしている。そのため、検出タイミングの期間と発生タイミングの期間とが同じであれば、同じ送信指示に基づくものであり対応をとることができる。すなわち、この例では、慣性センサーデータのＤＡ_３〜ＤＡ_５、ＤＢ_７〜ＤＢ_８に対応する発生タイミングに、それぞれ、時刻ｔ_５〜時刻ｔ_７、時刻ｔ_１１〜時刻ｔ_１２の検出タイミングを対応させることができる。

このとき、図１６（Ｂ）の計測データは、同期に用いる送信フラグがエラーによって“０”となったデータを含んでいたが、解析制御装置２０は、検出情報８２を用いることで、エラーの影響なく複数の計測データ間で同期をとることができる。

また、このエラーに対して、解析制御装置２０は送信指示の再送を行っていない。しかし、計測ユニット１０−２に対して１回だけでなく複数回の送信指示をしているので、エラーの生じなかった送信指示に基づく電波の送受信によって、解析制御装置２０は正しく計測データ間の同期をとることができる。

つまり、解析制御装置２０は、送信指示に対するエラーが発生していても、電波の送信期間がランダムで複数回の送信指示をすることで、慣性センサーデータを正しく同期させることができ、正確な運動解析を行うことができる。このとき、送信指示の再送という処理も不要であるため、定められた時間で解析制御装置２０と計測ユニット１０との通信を完了できる運動解析システム１を実現できる。また、解析制御装置２０は計測ユニット１０のＩＤの小さい順に送信指示を行う必要はなく、計測ユニット１０の数の増減があっても制御の変更が少なくて済む、拡張性の高い運動解析システム１を実現できる。

［フローチャート］
図１８、図１９は、運動解析システム１による運動解析方法の一例を示すフローチャート図である。図１８は計測ユニット１０による処理のフローチャート図であり、図１９は解析制御装置２０による処理のフローチャート図である。計測ユニット１０の制御部１１６、解析制御装置２０の主制御部２０３は、プログラムにしたがって、これらの処理を実行してもよい。

図１８のように、計測ユニット１０の制御部１１６は、計測開始の指示があるまで、すなわち解析制御装置２０から計測開始コマンドを受信するまで待機し（Ｓ１１０のＮ）、計測開始コマンドを受信すると（Ｓ１１０のＹ）、慣性センサー１１１に被計測体の運動に基づく加速度、角速度を計測させて慣性センサーデータを生成させる（Ｓ１２０）。ここで、被計測体は例えばユーザーやゴルフクラブであり（図２参照）、運動とは例えばゴルフスイングである（図３参照）。慣性センサーデータは、加速度センサーが計測したｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の加速度、および角速度センサーが計測したｘ軸、ｙ軸、ｚ軸回りの角速度を含む。

計測ユニット１０の制御部１１６は、解析制御装置２０から送信指示、すなわち電波を発生させて電波受信器８０に送信する指示があった場合には（Ｓ１３０のＹ）、同期用情報である電波を送信して（Ｓ１３２）、送信フラグ“１”を生成する（Ｓ１４０）。制御部１１６は、解析制御装置２０から送信指示がなかった場合には（Ｓ１３０のＮ）、電波を送信しなかったことを示す送信フラグ“０”を生成する（Ｓ１５０）。

そして、制御部１１６は慣性センサーデータと送信フラグを含む計測データを生成して
記憶部１１５に記憶する（Ｓ１６０）。その後、計測停止の指示があった場合、すなわち解析制御装置２０から計測停止コマンドを受信した場合には（Ｓ１７０のＹ）、記憶部１１５に記憶された計測データを解析制御装置２０に送信する（Ｓ１８０）。そして、ステップＳ１１０に戻り、解析制御装置２０から次の計測開始コマンドを受信するまで待機する。

制御部１１６は、計測停止の指示がない場合（Ｓ１７０のＮ）、ステップＳ１２０に戻り、慣性センサー１１１に被計測体の運動に基づく加速度、角速度を計測させて慣性センサーデータを生成させる。

一方、図１９のように、解析制御装置２０の主制御部２０３は、まず計測ユニット１０に計測開始を指示する（Ｓ２１０）。すなわち、主制御部２０３は、計測ユニット１０に計測開始コマンドを送信する。そして、主制御部２０３は、計測ユニット１０に電波の送信を指示する（Ｓ２２０）。

主制御部２０３は、電波受信器８０からの情報（例えば、検出情報８２）に基づいて、電波を受信したか、すなわち直前の送信指示に対するエラーの有無を判断する。主制御部２０３は、送信指示に対する電波を受信していない場合には（Ｓ２２２のＮ）、ステップＳ２２０に戻って送信指示を再送する。

主制御部２０３は、送信指示に対する電波を受信した場合には（Ｓ２２２のＹ）、電波（同期用信号）を所定回数、受信したかを判断する。主制御部２０３は、計測データ間で同期をとるために必要な、予定していた回数の電波を受信していれば（Ｓ２３０のＹ）、計測ユニット１０が十分な計測データを得るまで待機する（Ｓ２４０のＮ）。

主制御部２０３は、計測データ間で同期をとるために必要な所定回数の電波の受信をしていない場合には（Ｓ２３０のＮ）、対象の計測ユニットを変更して（Ｓ２３２）、ステップＳ２２０に戻って送信指示を行う。ここで、１つの計測ユニットに対して複数回の送信指示が行われる場合には、ステップＳ２３２の前に、その計測ユニットへの送信指示の回数を確認するステップがあってもよい。

そして、主制御部２０３は、計測ユニット１０が十分な計測データを得ると（Ｓ２４０のＹ）、主制御部２０３は、計測ユニット１０に計測停止を指示する（Ｓ２５０）。すなわち、主制御部２０３は、計測ユニット１０に計測停止コマンドを送信する。

解析制御装置２０のデータ取得部２０２は、電波受信器８０から検出情報８２と、各計測ユニット１０から計測データを受け取る（Ｓ２６０）。ここで、データ取得部２０２は、検出情報８２を既にステップＳ２２２で受け取っている場合には、例えばＲＡＭ２４０に保存しておき、電波受信器８０からではなくＲＡＭ２４０から検出情報８２を得てもよい。なお、ステップＳ２２２では、現在の検出情報８２だけを利用して電波の受信の有無を判断するのに対し、ステップＳ２６０では全ての検出情報８２が必要になる。

解析制御装置２０の演算部２０４は、検出情報８２に基づいて、電波受信器８０が電波を検出したタイミングである検出タイミングを判断する（Ｓ２６２）。また、解析制御装置２０の演算部２０４は、各計測データについて、送信フラグに基づいて、計測ユニット１０が電波を送信したタイミング（すなわち、電波を発生したタイミング）である発生タイミングを判断する（Ｓ２７０）。

解析制御装置２０の同期補正部２０６は、検出タイミングと発生タイミングとを比較する。そして、計測データ間の同期をとって、被計測体の運動を解析する（Ｓ２８０）。例
えば、手首とゴルフクラブのなす角度(コック)のスイング中の変化や、ダウンスイング前半で保持していた力が緩んで手首とクラブの間の角度が開き始めるアンコックのタイミングを解析してもよい。そして、例えばアドバイスを作成して、表示部２６０に表示してもよい。

以上のように、本実施形態の運動解析システム１、運動解析方法等は、解析制御装置２０と無線で通信するため計測ユニット１０の取り付け位置の自由度を高めることができる。そして、解析制御装置２０は、同期用情報に基づいて、複数の計測ユニット１０からの計測データ間で同期をとることにより正確な運動解析を実行できる。

２．第２実施形態
［運動解析システムの構成］
図２０は、本実施形態の運動解析システム１の構成例を示す図である。運動解析システム１は、複数の計測ユニット１０Ａ、１０Ｂ、解析制御装置２０、電波受信器８０を含んで構成されている。

第１実施形態の運動解析システム１と比較すると、本実施形態の運動解析システム１は発生する電波が異なる計測ユニット１０Ａ、１０Ｂを用いる事が異なる。なお、図１〜図１９と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。

本実施形態の計測ユニット１０Ａ、１０Ｂは、それぞれ固有の周波数Ｆ_ａ、Ｆ_ｂの電波を発生する電波送信部１１７Ａ、１１７Ｂを含む。なお、計測ユニット１０Ａ、１０Ｂの慣性センサー１１１は共通である。

そして、電波受信器８０は、受け取った電波の周波数（Ｆ_ａまたはＦ_ｂ）に基づいて計測ユニット１０Ａ、１０Ｂを識別する。そして、電波受信器８０は、識別された計測ユニットの情報を検出情報８２に含める。

そのため、本実施形態の運動解析システム１では、解析制御装置２０は、検出情報８２に基づいて検出タイミングを求める際に対応する計測ユニット１０まで把握できる。そのため、第１実施形態の運動解析システム１に比べて、解析制御装置２０は計測データの間で同期をとる処理の負担が少なくてすむ。

また、送信指示に対するエラーが発生した時でも、どの計測ユニット１０でエラーが生じたかを把握しているので、直ちに送信指示を再送する必要はない。例えば、解析制御装置２０は、送信指示に対するエラーが発生した計測ユニット１０の情報をＲＡＭ２４０に記憶しておき、計測ユニット１０に順に１回ずつ送信指示を出した後に、エラーがあったが計測ユニット１０についてだけの送信指示をまとめて出すこともできる。つまり、エラー発生時の制御に柔軟性のある運動解析システム１を実現できる。

本実施形態の運動解析システム１も第１実施形態の運動解析システム１と同様にゴルフスイングを計測する（図２参照）。そして、本実施形態の運動解析システム１もゴルフスイングを正確に解析して、クラブヘッドのスイング軌跡などを表示することができる（図３参照）。

また、計測ユニット１０Ａ、１０Ｂの詳細な構成は、図４で電波送信部１１７が固有の周波数Ｆ_ａ、Ｆ_ｂを発生する電波送信部１１７Ａ、１１７Ｂとなっただけであり、その他の要素については第１実施形態と同じである。また、解析制御装置２０は、電波受信器８０から識別した計測ユニットの情報を含む検出情報８２を受け取る点で第１実施形態とは異なるが、構成は図５に示される通りである。

［計測データ間の同期方法］
図２１は、本実施形態の運動解析システム１の構成要素である解析制御装置２０、計測ユニット１０Ａ、１０Ｂの動作を時系列に並べた図である。なお、図１〜図２０と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。

本実施形態の運動解析システム１では、固有の周波数に基づいて電波受信器８０が計測ユニット１０Ａ、１０Ｂを識別する。図２１のように、検出情報８２には電波を検出したことを表す“１”だけでなく、識別した計測ユニット１０の情報が含まれる。識別した計測ユニットの情報は、例えば計測ユニット１０のＩＤである。図２１の例では、ＩＤとして、計測ユニット１０Ａを表す“Ａ”と、計測ユニット１０Ｂを表す“Ｂ”とが含まれている。なお、電波を検出しなかった場合には、検出情報８２は図２１のように“０”だけを含んでいてもよいし、ダミーのＩＤ（例えば“Ｚ”等）を含んでいてもよい。

本実施形態の運動解析システム１では、電波受信器８０が計測ユニット１０Ａ、１０Ｂを正確に識別するので、解析制御装置２０は例えば計測ユニット１０のＩＤの順（例えば、ＩＤが数字ならば小さい順、文字ならばアルファベット順）に送信指示を行うといった規則に従う必要がない。そのため、運動解析システム１は、解析制御装置２０の制御に柔軟性がある。図２１の例では、解析制御装置２０は計測ユニット１０Ｂに対して、最初に送信指示を行っている。

なお、その他の構成要素の動作については、図６を参照して説明した第１実施形態と同じであるため、ここでの説明を省略する。また、計測データ間の同期をとる手法や運動解析方法を示すフローチャートは、第１実施形態と同じであるため説明を省略する。

以上のように、本実施形態の運動解析システム１、運動解析方法等は、解析制御装置２０と無線で通信するため計測ユニット１０の取り付け位置の自由度を高めることができる。そして、解析制御装置２０は、同期用情報に基づいて、複数の計測ユニット１０からの計測データ間で同期をとることにより正確な運動解析を実行できる。

そして、本実施形態の運動解析システム１、運動解析方法等では、電波受信器８０が計測ユニット１０に固有の周波数に基づいて、確実に計測ユニット１０の識別を行って検出情報８２として解析制御装置２０に出力する。そのため、各計測ユニット１０についてエラー発生の有無を確実に把握でき、エラー発生時の対応も含めて解析制御装置２０の制御に柔軟性のある運動解析システム１を実現することができる。

これらの例示に限らず、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施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、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成また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、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１ 運動解析システム、１０ 計測ユニット、１０Ａ 計測ユニット、１０Ｂ 計測ユニット、１０−１ 計測ユニット、１０−２ 計測ユニット、２０ 解析制御装置（ＰＣ）、３０ ゴルフクラブ、８０ 電波受信器、１１１ 慣性センサー、１１１−１ 慣性センサー、１１１−２ 慣性センサー、１１２ｘ 加速度センサー、１１２ｙ 加速度センサー、１１２ｚ 加速度センサー、１１３ｘ 角速度センサー、１１３ｙ 角速度センサー、１１３ｚ 角速度センサー、１１５ 記憶部、１１６ 制御部、１１７ 電波送信部
、１１７Ａ 電波送信部、１１７Ｂ 電波送信部、１１７−１ 電波送信部、１１７−２
電波送信部、１１８ 通信部、２００ ＣＰＵ、２０１ 運動解析部、２０２ データ取得部、２０３ 主制御部、２０４ 演算部、２０６ 同期補正部、２１０ 通信部、２２０ 操作部、２３０ ＲＯＭ、２４０ ＲＡＭ、２５０ 記録媒体、２６０ 表示部、Ａ スイング軌跡、Ｐ１ スイング起動位置、Ｐ２ トップ位置、Ｐ３ インパクト位置、Ｐ４ フォロースルートップ位置

Claims (14)

1. 被計測体の運動に基づく第１のデータを受け取り、同期用情報の発生を指示し、
   前記同期用情報を検出することにより生成される少なくとも検出の有無を表す検出情報、及び前記同期用情報の発生の有無を表す第２のデータを受け取り、
   前記検出情報に基づいて、前記同期用情報を検出したタイミングである検出タイミングを判断し、
   前記第２のデータに基づいて、前記同期用情報の発生したタイミングである発生タイミングを判断し、
   前記検出タイミングと前記発生タイミングとを比較した結果に基づいて、前記第１のデータと前記第２のデータとの間で同期をとり、前記被計測体の運動を解析する解析制御装置。
2. 請求項１に記載の解析制御装置と、
   前記被計測体の前記運動に基づく物理量を計測することにより、前記第１のデータを生成する計測ユニットと、
   を含む運動解析システム。
3. 請求項２において、
   前記計測ユニットは、
   前記第１のデータを生成するセンサー部と、
   前記第２のデータを生成する同期用情報発生部と、
   を含む運動解析システム。
4. 請求項３において、
   前記検出情報を生成する同期用情報検出部を含む運動解析システム。
5. 請求項４において、
   前記同期用情報発生部は、前記同期用情報として電波を発生する運動解析システム。
6. 請求項５において、
   前記同期用情報発生部は、前記計測ユニットのそれぞれに固有の周波数をもつ電波を発生し、
   前記同期用情報検出部は、
   前記周波数に基づいて前記計測ユニットを識別し、
   識別された前記計測ユニットを表す前記検出情報を生成する運動解析システム。
7. 請求項３において、
   前記同期用情報発生部は、前記同期用情報として光を発生する運動解析システム。
8. 請求項２乃至７のいずれか一項において、
   前記解析制御装置は、前記計測ユニットに前記同期用情報を複数回発生させる運動解析システム。
9. 請求項８において、
   前記解析制御装置は、前記同期用情報が発生する期間をランダムに変化させる運動解析システム。
10. 請求項２乃至９のいずれか一項において、
    前記計測ユニットは、前記第１のデータを記憶する記憶部を含み、
    前記解析制御装置は、前記記憶部に記憶されている前記第１のデータを受け取る運動解析システム。
11. 請求項２乃至１０のいずれか一項において、
    前記計測ユニットは、前記被計測体の運動に基づく加速度および角速度の少なくとも何れかを計測する慣性センサーを含む運動解析システム。
12. 被計測体の運動に基づく第１のデータ及び同期用情報の発生の有無を表す第２のデータを生成するステップと、
    前記同期用情報を検出して、少なくとも検出の有無を表す検出情報を生成するステップと、
    前記同期用情報の発生を指示するステップと、
    前記検出情報、前記第１のデータ及び前記第２のデータを受け取るステップと、
    前記検出情報に基づいて、前記検出したタイミングである検出タイミングを判断するステップと、
    前記第２のデータに基づいて、前記発生したタイミングである発生タイミングを判断するステップと、
    前記検出タイミングと前記発生タイミングとを比較した結果に基づいて、前記第１のデータと前記第２のデータとの間で同期をとり、前記被計測体の運動を解析するステップと、
    を含む運動解析方法。
13. 被計測体の運動に基づく第１のデータ及び同期用情報の発生の有無を表す第２のデータを生成するステップと、
    前記同期用情報を検出して、少なくとも検出の有無を表す検出情報を生成するステップと、
    前記同期用情報の発生を指示するステップと、
    前記検出情報、前記第１のデータ及び前記第２のデータを受け取るステップと、
    前記検出情報に基づいて、前記検出したタイミングである検出タイミングを判断するステップと、
    前記第２のデータに基づいて、前記発生したタイミングである発生タイミングを判断するステップと、
    前記検出タイミングと前記発生タイミングとを比較した結果に基づいて、前記第１のデータと前記第２のデータとの間で同期をとり、前記被計測体の運動を解析するステップと、
    をコンピューターに実行させるプログラム。
14. 請求項１３に記載のプログラムを記録した、コンピューター読み取り可能な記録媒体。