JP6707653B2 - 移動体情報検出用端末 - Google Patents

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Description

本発明は、生体に装着されて、その生体情報を得る場合等に用いて好適な移動体情報検出用端末に関する。
従来においては、犬や競走馬等の被験体に装着され、被験体の生体情報を取得して、取得した生体情報を送信する生体情報送信端末と、生体情報送信端末から送信された生体情報を受信する生体情報計測装置とを備えた生体情報モニターシステムに関する技術が開示されている(特許文献1を参照)。
この特許文献1の生体情報モニターシステムの段落[0050]〜[0054]には、被験体の生体情報を検出するとともに、被験体にGPS受信部を装着して、現在位置と生体情報とを対応させて蓄積して送信することが開示されている。
また、段落[0059]には、生体モニタ機器が生体情報と位置情報とを対応付けて表示することが開示されている。
特開2008−272163号公報
一般に、GPS受信器による位置情報の検出は1sec間隔である。これに対し、移動速度が速い被験体では、1sec間に数m〜十数mも移動する。
しかしながら、特許文献1に記載の生体情報モニターシステムの生体情報送信端末は、単に現在位置と生体情報とを対応付けて送信するものであるので、1sec経過した時点の位置情報と生体情報とを対応付けて送信することしかできない。
すなわち、移動速度が速い被験体の位置を取得して送信したとしても、その位置は、すでに数m〜十数mも移動した位置であるので、移動速度の速い被験体の位置検出には不向きであるという課題があった。
また、生体情報というのは、様々な種類があり、その取得タイミングも異なる。ところが、特許文献1は、1sec経過した時点の位置情報と生体情報とを対応付けるだけであるので、様々な種類の生体情報を同時刻で対応付けることができない。
つまり、特許文献1の生体情報送信端末に使用される生体情報検出用のセンサは、種類が決まってしまうという課題があった。
したがって、特許文献1に記載の生体情報モニターシステムの生体情報送信端末は、固定種類のセンサが検出した生体情報に1sec間隔の位置情報を対応付けて送信することしかできないという課題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、移動速度の速い移動体であっても、その微細な位置を検出できるとともに、複数種のセンサを内蔵させて、各種センサの出力と微細な位置との関連を把握させることができる情報を取得できる移動体情報検出用端末を得ることを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の移動体情報検出用端末は、
移動体に装着される移動体情報検出用端末であって、
通信モジュールと、
GNSS衛星からのGNSSデータを受信し、前記GNSSデータから位置データを求めるためのRawデータを抽出する位置センサモジュールと、
前記Rawデータに同期した前記位置データの出力タイミング以下のシステム時刻を出力する内部タイマと、
前記移動体に関する各種の情報を、それぞれ固有のタイミングで検出し、移動体状況検出データとして出力する、各種センサを有する移動体状況検出センサモジュールと、
前記各種センサの前記移動体状況検出データが記憶される記憶領域と、
一定時刻ごとに、前記各種センサからの前記移動体状況検出データを前記記憶領域の所定のメモリ領域に上書き保存する手段と、
前記Rawデータに基づいて前記位置データを算出する手段と、
前記システム時刻および前記位置データをヘッダ情報として、前記メモリ領域に現時点で保存されている前記移動体状況検出データを関連付けた移動体情報を作成し、前記通信モジュールより外部装置に送信させる手段と
を備えることを特徴とする。
本発明によれば、GNSS位置情報の元データであるRawデータの出力間隔以下のシステム時刻で、各種センサが検出した移動体状況検出情報をサンプリングするので、取得タイミングが異なる複数種のセンサを内蔵可能であり、各種センサの出力である移動体状況検出情報をシステム時刻と同時刻で、できる限り多く取得することができる。
また、取得した移動体状況検出情報にシステム時刻を関連付け、かつ位置情報を関連付けて外部装置に送信するので、外部装置側では移動体が速く移動しても、その微細位置を算出することができるとともに、この微細位置にそれぞれの移動体状況検出情報を関連付けて表示させることができる。
このため、外部装置では、現時点において、移動体がどこで、どのような状況にあるかを、細かく把握することができる。
例えば、移動体がサッカー選手であった場合には、外部装置のユーザ(監督やコーチ等)は、その選手が、ある地点でどのような動きをしていたか、そのときの状況はどうであったかを、検出位置単位で把握できる。
図1は、本実施の形態1に係る移動体情報検出用端末(ウェアラブルデバイス)の概略構成を示す図である。 図2は、図1に示したウェアラブルデバイスの、外部装置(表示装置および解析装置)の概要を説明するために示す図である。 図3は、表示装置におけるデバイス管理の説明図である。 図4は、ウェアラブルデバイスと表示装置との関連付けの説明図である。 図5は、ウェアラブルデバイスの初期動作を示すフローチャートである。 図6は、ウェアラブルデバイスにおいて、初期動作の後に実行される処理のフローチャートである。 図7は、表示装置が受信できなかった移動体情報をウェアラブルデバイスに再送信させる際のフローチャートである。 図8は、ウェアラブルデバイスの記憶部内で管理される移動体情報を模式的に示す図である。 図9は、本実施の形態1の変形例に係り、ウェアラブルデバイスが移動体情報を表示装置に送信する際のフローチャートである。 図10は、変形例に係る、移動体情報の一例を示す図である。 図11は、ウェアラブルデバイスのメイン制御モジュールでの処理(時刻同期)の概略について説明するために示す図である。 図12は、メイン制御モジュールでの初期動作の概念を説明するために示す図である。 図13は、本実施の形態2に係る移動体情報検出用端末(ウェアラブルデバイス)の装着例を示す図である。 図14は、ウェアラブルデバイスの概略構成を示す図である。 図15は、ウェアラブルデバイスのメイン制御モジュールを構成する制御部の機能ブロック図である。 図16(a)は、ウェアラブルデバイスの初期時取込フォーマット作成部で作成される送信フォーマットの一例を示す図であり、図16(b)は、そのフォーマット領域の一例を示す図である。 図17は、ウェアラブルデバイスにおいて、移動体情報を得るまでの過程を説明するために示すタイミングチャートである。 図18は、ウェアラブルデバイスからの移動体情報の、表示装置での表示例を示す図である。 図19は、本実施の形態3に係る移動体情報検出用端末(ウェアラブルデバイス)における、RTK補正技術について示す図である。 図20は、ウェアラブルデバイスにおけるRTK補正処理を説明するために示す、ウェアラブルデバイスのメイン制御モジュールを構成する制御部の機能ブロック図である。 図21は、本実施の形態4に係る移動体情報検出用端末(ウェアラブルデバイス)の構成例を示す概略図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、以下に示す実施の形態は、発明の技術的思想(構造、配置)を具体化するための装置や方法を例示したものであって、本発明の技術的思想は、下記のものに特定されるものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において、種々の変更を加えることができる。
特に、図面は模式的なものであり、装置やシステムの構成等は現実のものとは異なることに留意すべきである。
本実施の形態は、人間や動物等の移動する生体(移動体)に装着されるものの他、ドローンやロボット又は農機(農業機械)や建機(建設機械)等の重機のような移動する非生体(移動体)に装着される移動体情報検出用端末であって、例えば、移動体の現状を取得し、それをリアルタイムで遠隔地点に送信する場合等に適用される。
以下に、移動体情報検出用端末について具体的に説明するが、移動体は生体とし、この生体はマラソン選手やラグビー選手、サッカー選手、卓球選手、自転車競技等の競技者、又は動物等でもかまわないが、実施の形態1では、移動体をスポーツの競技者SPiとして説明する。すなわち、本実施の形態1に係る移動体情報検出用端末は、競技者SPiの心拍数、脈拍数、体温等の移動体生体情報(単に、生体情報ともいう)と、競技者SPiの姿勢値、加速度等の移動体状態情報(単に、状態情報ともいう)に、高感度受信器(以下、「GNSSモジュール」ともいう)の位置情報を関連付けた移動体情報を送信するウェアラブルデバイスとした場合の例である。また、競技者SPiの周囲の気圧や気温(温度)等の移動体周囲情報(単に、周囲情報又は環境情報ともいう)や、競技者SPiを識別するためのユーザID又は競技者SPiに装着された該端末を識別するためのデバイスID等を移動体情報に関連付けるようにしても良い。
以下の説明において、実施の形態1では、移動体情報検出用端末の概要を説明し、実施の形態2、3、4では、移動体情報検出用端末の具体例(適用例)について説明する。
(実施の形態1)
<移動体情報検出用端末の概要>
図1は、本実施の形態1に係る移動体情報検出用端末(以下、「ウェアラブルデバイス1」という)の概要を説明する概略構成図である。このウェアラブルデバイス1は、例えば、競技者SPi(生体)の手首に装着する腕時計型のウェアラブルコンピュータである。
また、図1においては、外部装置の一例として、通信装置(以下、「表示装置」ともいう)と、インターネットN上のクラウド等に接続された解析装置3と、を例示して説明する。表示装置は、例えば、タブレット端末(単に、「タブレット2」とも称する)からなる。
タブレット2は、例えば、競技者SPiが所属するチームの監督MG(カントク)が所持するのが好ましい。タブレット2に限らず、スマートフォンや携帯型のノートパソコン(ノートPC)等であっても良い。
ここで、ウェアラブルデバイス1は、複数の競技者SPiのそれぞれが装着するようにしても良い。
図2に示すように、ウェアラブルデバイス1は、近距離無線通信モジュール11(以下、無線モジュールともいう)、電池モジュール12、メイン制御モジュール13、出力モジュール14、および複数の移動体状況検出センサモジュールを備える。
メイン制御モジュール13は、例えばプロセッサを搭載したシングルボードコンピュータ(マイクロコントローラ又は単にマイコンともいう)であって、記憶部131、制御部132、および両者を繋ぐインタフェース(図示せず)等を備える。
また、複数の移動体状況検出センサモジュールは、位置センサモジュール15(高感度位置検出モジュール又はGNSSモジュールともいう)と、生体情報検出センサモジュール16と、競技者SPiの周囲の気圧や気温等の環境情報(周囲情報)を取得する周囲情報取得センサモジュール17と、競技者SPiがどんな姿勢か、どんな速度か等を検出するための状態情報検出センサモジュール18等からなる。
位置センサモジュール15は、例えば、後述する人工衛星を用いて測位する、GPS(Global Positioning System)等の衛星測位システムモジュールである。位置センサモジュール15としては、例えば、GNSS衛星からのGNSSデータを受信し、位置データを求めるためのRawデータを抽出するものであっても良い。
生体情報検出センサモジュール16としては、競技者SPiの心拍数や脈拍数等の生体情報(移動体生体情報)を取得する心拍センサ16A、脈拍センサ16B等である。周囲情報取得センサモジュール17としては、競技場の気圧や気温等の周囲情報(移動体周囲情報)を取得する気圧センサ17A、温度センサ17B等である。状態情報検出センサモジュール18としては、競技者SPiの姿勢値や加速度等の状態情報(移動体状態情報)を取得する、例えばジャイロセンサ(3軸)、加速度センサ(3軸)、地磁気センサ(3軸)を含む9軸センサ等である。
出力モジュール14は、例えば、LEDランプ、バイブレータ、音声再生装置(スピーカやブザー)等により構成される。電池モジュール12は、バッテリや電池を含んで構成される。
<通信装置の概要>
次に、タブレット2の構成を簡単に述べる。
図2に示すタブレット2は、無線モジュール21、収集解析アプリケーション部22、およびモバイルデータ通信部23等を備える。
このタブレット2は、例えば試合中や練習時において、競技者SPiの位置と疲れ具合との関係等を把握したい監督MGにより使用される。
タブレット2は、モバイルデータ通信部23により、通信事業者が設置したアンテナを介して、インターネットNに接続可能である。一方、解析装置3も、インターネットNに接続可能である。これにより、タブレット2と解析装置3は互いに通信可能である。
<解析装置の概要>
次に、解析装置3の構成を簡単に述べる。
解析装置3は、図2に示すように、競技者SPiのパフォーマンス計測、センサ補正、SNS(ソーシャルネットワーキングサービス)、人材マッチング、医療、およびトレーニング等を担うアプリケーションサービス部31と、競技者SPiのプロフィールや身体能力といった個人データ、チームデータ、環境データ、解析データ等を記憶するデータベース32とを備える。
この解析装置3は、例えば試合前に、監督室やスタッフルーム等において、競技者SPiのコンデション等を把握したい監督MGにより使用されるものであっても良い。
ここで、ウェアラブルデバイス1の識別情報の事前登録について説明する。
(ウェアラブルデバイス1の識別情報の事前登録)
図3は、タブレット2におけるデバイス管理の説明図である。
ウェアラブルデバイス1の近距離無線通信モジュール11とタブレット2の無線モジュール21とが接続すると、タブレット2では、無線モジュール21を介してウェアラブルデバイス1を探知し(ステップS1)、ウェアラブルデバイス1のユーザインタフェース(UI)に対し、タブレット2と接続中であることを通知する(ステップS3)。
次に、タブレット2は、ウェアラブルデバイス1に付された固有の情報(例えば、Bluetooth(登録商標)の場合はデバイスアドレス、Wi−Fiの場合はMACアドレス、通信モジュールに固有の情報がない場合は、ウェアラブルデバイス1のソフトウェアに固有のプロファイル等の送信デバイス識別情報(いわゆる、デバイスID))を取得する(ステップS5)。
次に、その固有の送信デバイス識別情報を画面にリスト表示(図示省略)するとともに(ステップS7)、ウェアラブルデバイス1のユーザインタフェース(UI)に対し、ウェアラブルデバイス1が登録候補として選択中であることを通知する(ステップS9)。
次に、タブレット2のユーザ(例えば、監督MG)はリストを目視確認し(ステップS11)、登録するか否かのユーザ判断を入力する(ステップS13)。登録することが入力された場合は(ステップS15:YES)、タブレット2とつながるウェアラブルデバイス1として、そのウェアラブルデバイス1を登録する(ステップS17)。その際、ウェアラブルデバイス1の情報として、固有の送信デバイス識別情報とデバイス名(任意の名前)とをインターネットNを介してクラウド(解析装置3)等に登録するとともに(ステップS19)、ウェアラブルデバイス1のユーザインタフェース(UI)に登録完了を通知する(ステップS21)。
(ウェアラブルデバイス1とタブレット2との関連付け)
図4は、ウェアラブルデバイス1とタブレット2との関連付けの説明図である。
まず、タブレット2は、インターネットNに接続されたクラウド(解析装置3)等からユーザ情報リスト(例えば、当チームに所属する競技者SPiの名簿)とデバイス情報リスト(例えば、デバイスIDの一覧)とを取得する(ステップS31)。
次に、ユーザ情報リストとデバイス情報リストを画面に表示(図示省略)し(ステップS33)、タブレット2のユーザ(例えば、監督MG)が目視確認し(ステップS35)、競技者SPiとウェアラブルデバイス1との関連付けを行うか否かのユーザ判断を入力する(ステップS37)。
関連付けを行うとのユーザ判断が入力された場合(ステップS39:YES)、競技者SPiとウェアラブルデバイス1とを関連付ける関連付け処理を行う(ステップS41)。その際、関連付け情報として、競技者SPiのユーザ情報リストに登録されたユーザID(例えば、登録背番号)とウェアラブルデバイス1のデバイス情報リストに登録されたデバイスIDとをクラウドに登録し(ステップS43)、そのウェアラブルデバイス1とタブレット2とが接続中の場合は、ウェアラブルデバイス1のユーザインタフェース(UI)に対し、関連付け完了を通知する(ステップS45)。
次に、ウェアラブルデバイス1の初期動作および送信動作について説明する。
(ウェアラブルデバイス1の初期動作)
図5は、ウェアラブルデバイス1の初期動作(時刻同期処理)を示すフローチャートである。
制御部132は、ウェアラブルデバイス1が起動されると位置センサモジュール15に日時情報を要求する(ステップS51)。これにより、位置センサモジュール15は、制御部132に対し、例えばRawデータ若しくはNMEA(National Marine Electronics Association)形式のGNSSデータで応答を出力する(T1)。
制御部132は、応答を受信したら(ステップS53)、応答内の日時情報の有無を判定し(ステップS55)、日時情報がなければ、位置センサモジュール15が次に出力する応答を待ち、これを受信する(ステップS53)。
制御部132は、応答内に日時情報があれば、GNSSデータ形式のチェックサムを実施し(ステップS57)、チェックサムがNGなら、次の応答を待ち、受信する(ステップS53)。
制御部132は、チェックサムがOKなら、GNSSデータの構文をチェックし(ステップS59)、構文のチェックがNGなら、次の応答を待ち、受信する(ステップS53)。
制御部132は、構文のチェックがOKなら、応答から日時情報を抽出し(ステップS61)、日時情報がGNSS時刻(1980年でない日時、すなわち現在の日時)か否かを判定する(ステップS63)。GNSS時刻でないなら、次の応答を待ち、受信する(ステップS53)。
制御部132は、GNSS時刻なら、いわゆる「0ミリ秒確認」を行って、そのGNSS時刻の少数点以下(1sec以下)の3桁が000又は100の整数倍か否かを判定する(ステップS65)。GNSS時刻の少数点以下の3桁が000でもなく、100の整数倍でもない場合は、次の応答を待ち、受信する(ステップS53)。
GNSS時刻の少数点以下の3桁が000又は100の整数倍の場合、制御部132は、自身がもつ、不図示の内部タイマの時刻(システム時刻という)をGNSS時刻に一致させる(ステップS67)。
なお、上記したステップS53〜S67までの処理時間は、10数msec程度である。
次に、制御部132は、位置センサモジュール15が出力する信号(例えば、1secに1回のクロック波形を有する1PPS信号を含むフレームヘッダ)を受信(T2)し(ステップS71)、1PPS信号があるか否かを判定する(ステップS73)。1PPS信号がない場合は、次のヘッダを待ち、受信する(ステップS71)。
制御部132は、ヘッダが1PPS信号を含むなら、システム時刻の少数点以下(1sec以下)を全てゼロにし、そのシステム時刻に1secを加算し(ステップS75)、初期動作を終える。
なお、上記したステップS71〜S75の処理時間は、1msec未満程度である。
以上の初期動作により、以降、位置センサモジュール15から位置データとともに送信されるGNSS時刻は、その受信時のシステム時刻に常に一致することとなる。
図6は、ウェアラブルデバイス1が移動体情報をタブレット2に送信する際のフローチャートである。
初期動作(時刻同期)後、メイン制御モジュール13の制御部132は、位置センサモジュール15に位置データ(日時情報)を要求する(ステップS81)。これにより、位置センサモジュール15は、制御部132に対し、位置データとGNSS時刻とを定期的(所定時間ごと)に送信する。
制御部132は、位置データとGNSS時刻とを受信したら(ステップS83)、GNSS時刻を位置取得時刻として、これと位置データとを含む位置情報を生成し、記憶部131に記憶させる(ステップS85)。
一方、位置センサモジュール15以外の生体情報検出センサモジュール16からは、各種センサ(心拍数、脈拍数、…)に特有のタイミングで、センシング結果(センサデータESJi)が制御部132に送信される。同様に、周囲情報取得センサモジュール17からは、各種センサ(気圧、気温、…)に特有のタイミングで、センシング結果(センサデータTSJi)が制御部132に送信されるようにしても良いし、状態情報検出センサモジュール18からは、各種センサ(ジャイロ、加速度、…)に特有のタイミングで、センシング結果(センサデータDSJi)が制御部132に送信されるようにしても良い。
なお、生体情報検出センサモジュール16のセンサデータESJi、周囲情報取得センサモジュール17のセンサデータTSJi、および、状態情報検出センサモジュール18のセンサデータDSJiを、総称して移動体状況検出データSJiと称する。
制御部132は、位置データとその取得時刻とに基づいて位置情報を生成し、記憶部131に記憶させたなら、予め、システム時刻を取得しておく(ステップS91)。
次に、制御部132は、例えば、周囲情報取得センサモジュール17から気圧を受信したなら(ステップS101)、この気圧とステップS91で取得したシステム時刻とを移動体周囲情報(STJi)として生成し、その移動体周囲情報に対して、直前のステップS85で生成した位置情報、並びにウェアラブルデバイス1を付けた競技者SPiを示すID(ユーザID又はデバイスID)を関連付けて、移動体情報(PJi)として記憶部131に記憶させる(ステップS102)。
次に、制御部132は、例えば、状態情報検出センサモジュール18から姿勢値を受信したなら(ステップS103)、この姿勢値とステップS91で取得したシステム時刻とを移動体状態情報(SDJi)として生成し、その移動体状態情報に対して、直前のステップS85で生成した位置情報並びにIDを関連付けて、移動体情報(PJi)として記憶部131に記憶させる(ステップS104)。
次に、制御部132は、例えば、状態情報検出センサモジュール18から加速度を受信したなら(ステップS105)、この加速度とステップS91で取得したシステム時刻とを移動体状態情報(SDJi)として生成し、その移動体状態情報に対して、直前のステップS85で生成した位置情報並びにIDを関連付けて、移動体情報(PJi)として記憶部131に記憶させる(ステップS106)。
次に、制御部132は、例えば、生体情報検出センサモジュール16から心拍数を受信したなら(ステップS107)、この心拍数とステップS91で取得したシステム時刻とを移動体生体情報(SEJi)として生成し、その移動体生体情報に対して、直前のステップS85で生成した位置情報並びにIDを関連付けて、移動体情報(PJi)として記憶部131に記憶させる(ステップS108)。
次に、制御部132は、例えば、周囲情報取得センサモジュール17から気温を受信したなら(ステップS109)、この気温とステップS91で取得したシステム時刻とを移動体周囲情報(STJi)として生成し、その移動体周囲情報に対して、直前のステップS85で生成した位置情報並びにIDを関連付けて、移動体情報(PJi)として記憶部131に記憶させる(ステップS110)。
次に、制御部132は、例えば、生体情報検出センサモジュール16から脈拍数を受信したなら(ステップS111)、この脈拍数とステップS91で取得したシステム時刻とを移動体生体情報(SEJi)として生成し、その移動体生体情報に対して、直前のステップS85で生成した位置情報並びにIDを関連付けて、移動体情報(PJi)として記憶部131に記憶させる(ステップS112)。
次に、制御部132は、直前のステップS83で位置データとGNSS時刻とを受信してから1secが経過したか否かを判定し(ステップS121)、1secが経過してない場合にはステップS91に戻る。これにより、心拍数、脈拍数、…等の移動体生体情報SEJi、姿勢値、加速度、…等の移動体状態情報SDJi、気圧、気温、…等の移動体周囲情報STJiが再び生成され、それぞれに対して、直前のステップS85で生成された位置情報並びにIDが関連付けられて、移動体情報PJiとして記憶部131に記憶される。
また、制御部132は、1secが経過していた場合には、まだタブレット2に送信していない移動体情報PJiを記憶部131から読み出してタブレット2に送信し(ステップS123)、ステップS83に戻る。
このように、制御部132は、例えば位置情報を生成する時間間隔(例えば、1sec)よりも短い時間間隔で移動体情報(移動体生体情報SEJi、移動体状態情報SDJi、移動体周囲情報STJi)を逐次生成し、2つの位置情報を生成する間に生成した移動体情報に対しては、2つの位置情報のいずれか一方と関連付ける。これにより、取得した移動体生体情報SEJi、移動体状態情報SDJi、移動体周囲情報STJiを、常に位置情報と関連付けてタブレット2に送信することが可能となる。
図7は、タブレット2が受信できなかった移動体情報を、再度、ウェアラブルデバイス1がタブレット2に送信する際のフローチャートである。
タブレット2は、移動体情報PJi(移動体生体情報、移動体状態情報、移動体周囲情報、+位置情報、+ID)を受信できなかった特定の期間を指定したリクエストを、ウェアラブルデバイス1に送信する(T10)。特定の期間の長さ(例えば、1sec間)が予め定められている場合は、期間の開始時刻が指定される。
ウェアラブルデバイス1の制御部132は、タブレット2からのリクエストを受信したなら(ステップS131:YES)、リクエストに指定された期間に含まれるシステム時刻を含む移動体情報PJiを記憶部131から読み出し(ステップS133)、タブレット2に送信し(ステップS135)、ステップS131に戻る。
これにより、タブレット2は、通信障害等の理由で受信できなかった移動体情報PJiの移動体情報(移動体生体情報SEJi、移動体状態情報SDJi、移動体周囲情報STJi)を、位置情報やIDとともに、確実に受信可能となる。
図8は、記憶部131の様子を模式的に示す図である。
記憶部131には、1sec間隔の位置取得時刻を含む位置情報が記憶される。また、記憶部131には、それよりも短い間隔(例えば、数百msec間隔)のセンサデータとその取得時刻を含む移動体情報が記憶される。移動体情報には、直前に生成された位置情報並びにID(図示省略)が関連付けられる。
なお、移動体情報には、直後に生成された位置情報並びにIDを関連付けても良い。この場合、移動体情報を生成しても記憶部131に記憶しないでおき、1secが経過し、次に位置情報が生成されたなら、この位置情報とIDとを取得済みの移動体情報に関連付けて記憶部131に記憶させ、タブレット2に送信すれば良い。この場合でも、2つの位置情報を生成する間に生成した移動体情報に対し、その前後における、2つの位置情報のいずれか一方と関連付けたことになる。
こうして得られた移動体情報において、移動体生体情報SEJiには、移動体状況検出データ(心拍数、脈拍数、…)としてのセンサデータESJiとセンサデータ取得時刻が含まれ、該移動体生体情報SEJiには位置情報が関連付けられ、位置情報は位置データを含む。位置データは、センサデータ取得時刻とほぼ同時刻に生成されたものなので、実質的に同時刻の位置データとセンサデータESJiとが得られたことになる。同様に、移動体状態情報SDJiには、移動体状況検出データ(姿勢値、加速度、…)としてのセンサデータDSJiとセンサデータ取得時刻が含まれ、該移動体状態情報SDJiには位置情報が関連付けられ、位置情報は位置データを含む。位置データは、センサデータ取得時刻とほぼ同時刻に生成されたものなので、実質的に同時刻の位置データとセンサデータDJiとが得られたことになる。同様に、移動体周囲情報STJiには、移動体状況検出データ(気圧、温度、…)としてのセンサデータTSJiとセンサデータ取得時刻が含まれ、該移動体周囲情報STJiには位置情報が関連付けられ、位置情報は位置データを含む。位置データは、センサデータ取得時刻とほぼ同時刻に生成されたものなので、実質的に同時刻の位置データとセンサデータTSJiとが得られたことになる。
そして、この移動体情報と位置情報とIDとを含む移動体情報PJiを受信したタブレット2の収集解析アプリケーション部22は、例えば、受信した内容を適宜処理して画面上に表示(図示省略)したり、解析装置3に送信する。これを見た監督MGは、競技者SPiのコンデションや競技場の環境等の現状を容易に把握することが可能となる。
一方、解析装置3のアプリケーションサービス部31は、タブレット2からの移動体情報PJi(移動体生体情報(心拍数、脈拍数、…)、移動体状態情報(姿勢値、加速度、…)、移動体周囲情報(気圧、気温、…)、+位置情報、+ID)を受信し、様々な情報解析を行う。
例えば、競技者SPiをサッカー選手SPaiとした場合において、ある同一のID(同一のサッカー選手)について、同時刻の位置データと加速度とが得られたとする。特定の位置データ(例えば、敵陣ゴール前の位置)に対して比較的高い加速度が多く関連付けられている場合は、そのサッカー選手SPaiは、敵陣ゴール前の位置での瞬発力に優れ、フォワードのポジションに向いている等と判断できる。
また、IDに関わらず、特定の位置データ(例えば、自陣ゴール前の位置)に対して比較的高い心拍数や脈拍数が多く関連付けられている場合は、そのチームは、自陣ゴール前では必要以上に動揺している可能性がある等と判断できる。
また、ある同一のID(同一のサッカー選手SPai)について、特定の位置データ(例えば、サイドライン付近の位置)に関連付けられた姿勢値の変化が少ない場合は、そのサッカー選手SPaiは、サイドライン付近で敵チームのサッカー選手との接触が少なく、サイドバックのポジションに向いている等と判断できる。
解析装置3のアプリケーションサービス部31は、こうして解析した結果をデータベース32に保存する。また、解析装置3は、解析の結果を画面上に表示(図示省略)したり、タブレット2に送信する。例えば、解析結果をタブレット2の画面上に表示(図示省略)させて、監督MG又はトレーナー等のスタッフが利用できるようにしても良い。
なお、上記した実施の形態1では、競技者SPiを区別するためにIDを用いたが、区別不要な場合はIDも不要である。例えば、トラック競技を行う唯一の自国選手(生体)の移動体情報を得る場合にはIDは不要である。
また、コンピュータをウェアラブルデバイス1として機能させるためのコンピュータプログラムは、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ等のコンピュータによる読み取りが可能な記録媒体に記録でき、また、インターネット等の通信網を介して伝送させて、広く流通させることができる。
ここで、ウェアラブルデバイス1が移動体情報PJiをタブレット2に送信する際の、別例について説明する。
(本実施の形態1の変形例)
図9は、本実施の形態1の変形例に係り、ウェアラブルデバイス1が移動体情報PJiをタブレット2に送信する際のフローチャートである。
初期動作(時刻同期)後、メイン制御モジュール13の制御部132は、位置センサモジュール15に位置データを要求する(ステップS151)。これにより、位置センサモジュール15は、制御部132に対し、位置データとGNSS時刻とを所定時間(例えば、1sec)ごとに送信する。
制御部132は、位置データとGNSS時刻とを受信したら(ステップS152)、GNSS時刻を位置取得時刻として、これと位置データとを含む位置情報を生成するとともに、それをID(例えば、ウェアラブルデバイス1のデバイスID)に関連付けて記憶部131に記憶させる(ステップS153)。
そして、その記憶させた位置情報とIDとを、移動体情報としてタブレット2に送信する(ステップS154)。
次に、制御部132は、位置情報とIDとをタブレット2に送信したなら、システム時刻を取得する(ステップS155)。
次に、制御部132は、例えば、周囲情報取得センサモジュール17から気圧を受信したなら(ステップS156)、この気圧とステップS155で取得したシステム時刻とを移動体周囲情報として生成し、その移動体周囲情報に対して、直前のステップS153で得た位置情報とIDとを関連付けて、記憶部131に記憶させる(ステップS157)。
そして、その記憶させた移動体周囲情報と位置情報とIDとを、移動体情報としてタブレット2に送信する(ステップS158)。
次に、制御部132は、移動体周囲情報と位置情報とIDとをタブレット2に送信したなら、システム時刻を取得する(ステップS159)。
次に、制御部132は、例えば、状態情報検出センサモジュール18の姿勢値を受信したなら(ステップS160)、この姿勢値とステップS159で取得したシステム時刻とを移動体状態情報として生成し、その移動体状態情報に対して、直前のステップS153で得た位置情報とIDとを関連付けて、記憶部131に記憶させる(ステップS161)。
そして、その記憶させた移動体状態情報と位置情報とIDとを、移動体情報としてタブレット2に送信する(ステップS162)。
次に、制御部132は、移動体状態情報と位置情報とIDとをタブレット2に送信したなら、システム時刻を取得する(ステップS163)。
次に、制御部132は、例えば、状態情報検出センサモジュール18から加速度を受信したなら(ステップS164)、この加速度とステップS163で取得したシステム時刻とを移動体状態情報として生成し、その移動体状態情報に対して、直前のステップS153で得た位置情報とIDとを関連付けて、記憶部131に記憶させる(ステップS165)。
そして、その記憶させた移動体状態情報と位置情報とIDとを、移動体情報としてタブレット2に送信する(ステップS166)。
次に、制御部132は、移動体状態情報と位置情報とIDとをタブレット2に送信したなら、システム時刻を取得する(ステップS167)。
次に、制御部132は、例えば、生体情報検出センサモジュール16から心拍数を受信したなら(ステップS168)、この心拍数とステップS167で取得したシステム時刻とを移動体状態情報として生成し、その移動体状態情報に対して、直前のステップS153で得た位置情報とIDとを関連付けて、記憶部131に記憶させる(ステップS169)。
そして、その記憶させた移動体状態情報と位置情報とIDとを、移動体情報としてタブレット2に送信する(ステップS170)。
次に、制御部132は、移動体状態情報と位置情報とIDとをタブレット2に送信したなら、システム時刻を取得する(ステップS171)。
次に、制御部132は、例えば、周囲情報取得センサモジュール17から気温を受信したなら(ステップS172)、この気温とステップS171で取得したシステム時刻とを移動体周囲情報として生成し、その移動体周囲情報に対して、直前のステップS153で得た位置情報とIDとを関連付けて、記憶部131に記憶させる(ステップS173)。
そして、その記憶させた移動体周囲情報と位置情報とIDとを、移動体情報としてタブレット2に送信する(ステップS174)。
次に、制御部132は、移動体周囲情報と位置情報とIDとをタブレット2に送信したなら、システム時刻を取得する(ステップS175)。
次に、制御部132は、例えば、生体情報検出センサモジュール16から脈拍数を受信したなら(ステップS176)、この脈拍数とステップS175で取得したシステム時刻とを移動体生体情報として生成し、その移動体生体情報に対して、直前のステップS153で得た位置情報とIDとを関連付けて、記憶部131に記憶させる(ステップS177)。
そして、その記憶させた移動体生体情報と位置情報とIDとを、移動体情報としてタブレット2に送信した後(ステップS178)、処理をステップS152に戻す。
なお、上述の移動体情報は、例えば図10に示すように、位置データ(緯度E1、経度N1)と、システム時刻(YYYY/MM/DD:HH:MM:01.100、「100」は100msecを示す)とを含む。そして、移動体生体情報のセンサデータが心拍数である場合は、その心拍数が関連付けられた移動体情報となる。
ここで、上記したウェアラブルデバイス1における時刻同期の概念は、例えば図11に示すように表わされる。
図11に示すように、ウェアラブルデバイス1は、起動時に、位置センサモジュール15のGNSS時刻と、メイン制御モジュール13の内部タイマ132iのシステム時刻とで、初期同期合わせ(時刻同期)を行う。
そして、この初期同期合わせ後に、ウェアラブルデバイス1のメイン制御モジュール13は、センサモジュール16、17、18のセンシング結果である移動体状況検出データSJiを読み込む。その際、センサモジュール16、17、18内の各種センサは、時刻同期後において、各々が特有の異なるタイミングで、移動体状況検出データSJiを出力する。
すなわち、メイン制御モジュール13は、初期同期合わせ後のシステム時刻STiになるごとに、センサモジュール16、17、18のセンシング結果(移動体状況検出データSJi)を読み込む。そして、この読み込んだ時点のシステム時刻STiと移動体状況検出データSJiとの組を移動体情報とし、さらに、その移動体情報を位置情報と関連付けした後(移動体情報PJiの生成後)に、近距離無線通信モジュール11から送信させる。
また、メイン制御モジュール13の初期動作(初期同期合わせ)の概念を、図12を用いて説明する。
図12に示すように、初期同期合わせ時、メイン制御モジュール13は、まず、位置センサモジュール15からのRawデータ若しくはNMEAデータ(NMEAプロトコル)に含まれている日時データを受信する(M1)。
そして、メイン制御モジュール13が、この日時データのチェックサムを確認し(M2)、構文解析を行って(M3)、日時を抽出する(M4)。
この後、「0ミリ秒」確認を行って(M5)、システム時刻STiを更新する(M6)。
そして、位置センサモジュール15からの1PPS信号(基準)を受信し(M7)、この1PPS信号を用いて、さらにシステム時刻STiを更新する(M8)。
一般的に、GNSSモジュールが出力するGNSS時刻は、最終的には「0ミリ秒」に落ち着くので、「0ミリ秒」のGNSS時刻を受信した場合のみ、後続の時刻更新処理(M6)を進める。すなわち、システム時刻は、通常、GNSS時刻よりも十数msec程度遅れるが、その遅れは、少なくとも1sec未満である。したがって、M6の時点でシステム時刻を更新することにより、1PPS信号(1sec間隔で送信される、協定世界時(UTC)と同期したタイムパルス)を受信した際(M7)には、システム時刻に1secを足すことで(M8)、システム時刻をmsecレベルでGNSS時刻と同一時刻とすることができる状態が作れる。
(実施の形態2)
次に、上記移動体情報検出用端末としてのウェアラブルデバイス1の具体例を、実施の形態2として説明する。
本実施の形態2では、図13に示すように、移動体(生体)であるサッカー選手SPaiのユニフォームUFにウェアラブルデバイス1を装着した例として説明する。また、ウェアラブルデバイス1は、立位状態のサッカー選手SPaiに対し、頭により近い側に、位置センサモジュール15がくるように装着される。
図14は、ウェアラブルデバイス1の具体的構成図である。ウェアラブルデバイス1は、集積化(IC化)しているが、理解を容易にするために、ブロック図を用いて説明する。なお、図14(a)は、ウェアラブルデバイス1の平面構成を、図14(b)は、ウェアラブルデバイス1の図示AA方向の側面構成を、図14(c)は、ウェアラブルデバイス1の図示BB方向の側面構成を、それぞれ概略的に示す。
但し、図14(a)〜図14(c)においては、センサモジュールとして、位置センサモジュール15と、生体情報検出センサモジュール16と、周囲情報取得センサモジュール17と、状態情報検出センサモジュール18とを例に説明する。
図14(a)〜図14(c)において、ウェアラブルデバイス1は、実装基板(ベースともいう)101に搭載された近距離無線通信モジュール11と、電池モジュール12と、メイン制御モジュール13と、出力モジュール14と、位置センサモジュール15と、生体情報検出センサモジュール16と、周囲情報取得センサモジュール17と、状態情報検出センサモジュール18と、USB(Universal Serial Bus)ハブ118と、充電および外部接続用のUSB端子19等を備える。
また、近距離無線通信モジュール11は、例えば、BLE(Bluetooth(登録商標) Low Energy)モジュール11aとWi−Fiモジュール11bとを備え、タブレット2との通信時には、メイン制御モジュール13によって設定された初期接続設定情報(後述する)を用いて回線を接続し、通信を継続させる。
位置センサモジュール15は、高感度位置検出モジュール(GNSSモジュール)であって、例えば、GNSS受信アンテナ15aとGNSS受信モジュール15bとを備える。また、生体情報検出センサモジュール16は、サッカー選手SPaiの移動体生体情報SEJi、例えば心拍数を取得する心拍センサ16Aや脈拍数を取得する脈拍センサ16B等であって、各々が特有のタイミングで取得したセンシング結果を、センサデータESJiとして出力する。また、周囲情報取得センサモジュール17は、サッカー選手SPaiの周囲の移動体周囲情報STJi、例えばサッカー場の気圧や気温等の環境情報を取得する気圧センサ17Aや温度センサ17B等であり、各々が特有のタイミングで取得したセンシング結果を、センサデータTSJiとして出力する。各センサモジュール15、16、17は、USBハブ118を介して、メイン制御モジュール13の制御部132と接続されている。
これに対し、状態情報検出センサモジュール18は、サッカー選手SPaiの姿勢や速度等の移動体状態情報SDJiを取得するための9軸センサであって、例えば100msec単位でセンサデータDSJiを検出するために、信号ライン(IC(Inter-Integrated Circuit)/SPI(Serial Peripheral Interface)等)161を介して、直接、メイン制御モジュール13に接続されている。つまり、状態情報検出センサモジュール18は、サッカー選手SPaiの姿勢値、加速度、方向(地磁気)等のセンシング結果を、各々が特有のタイミングで取得して出力する。
ここで、ウェアラブルデバイス1のメイン制御モジュール13としては、制御部132および記憶部131等を備える。
制御部132は、詳細については後述するが、例えば、動作周波数が1ギガヘルツ(GHz)のCPU(Central Processing Unit)や、容量が512メガバイト(MB)のRAM(Random Access Memory)等を有する。RAM(以下、「メモリ」という)は、CPUの作業用メモリとして機能するものであって、例えば、生成した位置情報や移動体生体情報等を一時的に記憶する。例えば、このメモリには、各種のセンサモジュールからの移動体状況検出データSJiを記憶するためのメモリ領域(以下、「センサデータ用記憶領域131c」という)等が予め確保されている。
記憶部131(SDメモリカード等でも良い)は、例えば容量が16ギガバイト(GB)とされ、起動プログラムやデータ保存用のストレージとして利用される。この記憶部131を、RAMに代えて、メモリとして使用するようにしても良い。
メイン制御モジュール13には、USBバス(信号ケーブル)118gを介して、USBハブ118が接続されている。
USBハブ118の各ポート(図示省略)に対しては、USBバス118aを介して位置センサモジュール15のGNSS受信モジュール15bが、USBバス118bを介して近距離無線通信モジュール11のBLEモジュール11aが、USBバス118cを介して近距離無線通信モジュール11のWi−Fiモジュール11bが、USBバス118dを介して電池モジュール12が、USBバス118eを介して生体情報検出センサモジュール16や周囲情報取得センサモジュール17が、USBバス118fを介して出力モジュール14が、USBバス118hを介してUSB端子19が、それぞれ接続されている。
USBハブ118は、定期的(例えば、数msec単位)に、入力ポート(図示せず)を監視し、信号を入力した入力ポートがあれば、その信号をメイン制御モジュール13に出力する。また、メイン制御モジュール13からの信号を、例えば、該当のBLEモジュール11a又はWi−Fiモジュール11bに出力する。
GNSS受信モジュール15bは、GNSS受信アンテナ15aと接続されており、1secごとに、フレームヘッダに含まれる1PPS信号を発生するとともに、GNSS受信アンテナ15aを介して受け取ったGNSS衛星AS1からのGNSSデータのRawデータを、USBハブ118を介してメイン制御モジュール13に出力する。また、GNSS受信モジュール15bは、全地球無線測位システム(GPS)、衛星航法補強システム(SBAS)、QZSS(Quasi-Zenith Satellite System)を使用し、更新レート(update rate)が1〜20Hz、位置精度(Position accuracy)が2.5mCEP、速度精度(Velocity accuracy)が0.1m/sec、オープンスカイ時のウォームスタートTTFFが平均29sec、オープンスカイ時のコールドスタートTTFFが平均30secとされている。さらに、GNSS受信モジュール15bは、コールドスタート感度が−148dBm、トラッキング感度が−165dbmとされ、10nsec(+/−)の精度で図示していないGNSS時計(内部タイマ)が1PPS信号(時間基準P1PPS)に同期する。
BLEモジュール11aは、Bluetooth(登録商標)プロトコルでデータの送受信を行う近距離無線通信モジュールである。
Wi−Fiモジュール11bは、Wi−Fi Allianceによって認定された無線LAN(Local Area Network)用の近距離無線通信モジュールである。
電池モジュール12は、例えば、充電量が2500mAh程度とされたリチウムポリマー電池パックやリチウムイオンポリマー電池等であって、5〜6時間の使用が可能とされている。
出力モジュール14としては、充電中や残量等を報知するための、例えばLEDランプ、バイブレータ、ブザー等を備えていても良い(図示省略)。
USB端子19は、電池モジュール12の充電や図示せぬ外部機器(例えば、パソコン)との接続等に用いられる。
生体情報検出センサモジュール16は、Heart Rate Sensor等の心拍センサ16Aや脈拍センサ16Bであって、例えば、心拍センサ16Aは一定のセンシング周期の心拍数データをセンサデータESJi(SJi)として取得し、この取得時点での心拍数データを、USBバス118eを介してUSBハブ118に出力する。
図15は、ウェアラブルデバイス1のメイン制御モジュール13における制御部132の概略プログラム構成(機能ブロック)を示すものである。
制御部132は、内部タイマ132iのシステム時刻STiをGNSS時刻、位置データの元データであるRawデータに同期(初期同期)させるとともに、サッカー場でのサッカー選手SPaiの心拍数や脈拍数等の移動体生体情報SEJiと、サッカー選手SPaiの姿勢や速度等の移動体状態情報SDJiと、サッカー選手SPaiの周囲の移動体周囲情報STJi等に、位置センサモジュール15の位置情報を関連付けた移動体情報PJiを生成し、タブレット2に送信させる。
このシステム時刻STiは任意であるが、例えば、GNSS時刻以下で、最も検出タイミングが早いセンサの出力タイミングに一致されているのが好ましい。
このシステム時刻STiは、近距離無線通信モジュール11でタブレット2と通信接続を開始したときに、お互いの初期時刻を設定するのが好ましい。
制御部132は、例えば、USB用入力部132aと、USB用出力部132bと、無線モジュール初期設定部132dと、センサ情報取込部132fと、初期時取込フォーマット作成部132gと、内部タイマ132iと、初期時刻合部132jと、関連付部132kと、出力制御部132mと、コピー部132nと、再送部132pと、シリアル用入力部132rと、位置データ算出部132s等を備える。
内部タイマ132iは、位置データ(Pi)の出力タイミング以下のシステム時刻STiを出力することが可能とされている。
USB用入力部132aは、USBハブ118を介して、近距離無線通信モジュール11からの出力、位置センサモジュール15のGNSS受信モジュール15bのRawデータ、生体情報検出センサモジュール16のセンシング結果(心拍数、…)であるセンサデータESJi(SJi)等を取り込むもので、例えば、その入力の種類を判定できる機能を備える。すなわち、USB用入力部132aは、入力した信号(情報)を受け取って、その内容を判定し、判定の結果に応じて、その信号(情報)を各部に渡す。
例えば、入力がタブレット2からの送信フォーマットパターンPTiの場合には、これを初期時取込フォーマット作成部132gに提供する(詳細は、後述する)。また、USB用入力部132aは、例えば、入力がタブレット2からの近距離無線通信モジュール11の初期設定に関する指示命令の場合(初期動作時)には、これを無線モジュール初期設定部132dに提供する。
また、USB用入力部132aは、例えば、入力がGNSS受信モジュール15bからの1PPS信号又はGNSS時刻に関するものの場合(初期動作時)には、それを初期時刻合部132jに提供する。
また、USB用入力部132aは、例えば、入力がGNSS受信モジュール15bからのRawデータの場合や生体情報検出センサモジュール16からの心拍数、…等のセンサデータESJi(SJi)の場合には、それをセンサ情報取込部132fに提供する。
また、USB用入力部132aは、例えば、入力がタブレット2からの再送リクエストの場合には、それを再送部132pに提供する。
また、詳細は後述するが、USB用入力部132aには、タブレット2から取り込み可能なセンサ取得種別kiが通知されるようになっている。
これに対し、シリアル用入力部132rは、状態情報検出センサモジュール18から姿勢値、加速度、…等のセンサデータDSJi(SJi)を取り込むものであり、このセンサデータDSJi(SJi)をセンサ情報取込部132fに出力する。
無線モジュール初期設定部132dは、電源投入に伴って、近距離無線通信モジュール11を起動状態にする。そして、近距離無線通信モジュール11からのタブレット2のデバイスIDを含む接続要求を、USBハブ118を介して受信するごとに、例えば記憶部131に予め登録されている、ウェアラブルデバイス1のデバイスIDを含む情報を近距離無線通信モジュール11より送信し、回線接続状態にする。
この回線接続状態時点での初期設定情報は、予めメモリ内に設定される初期設定情報格納メモリ領域131aに記憶される。また、この初期設定情報は、接続断にされるまで初期設定情報格納メモリ領域131aで記憶される。
初期時取込フォーマット作成部132gは、USB用入力部132aよりタブレット2からの送信フォーマットパターンPTiを受け取るごとに、この送信フォーマットパターンPTiに基づく送信フォーマットKSRi(送信フォーム)を、予めメモリ内に設定される送信フォーマットパターンメモリ領域131b内に生成する。
初期時取込フォーマット作成部132gは、例えば図16(a)に示すように、先頭部分を位置用とシステム時刻用、後続部分をセンサデータ用とした、送信フォーマットKSRiを生成する。そして、タブレット2からのセンサ取得種別kiの待ち状態となる。
センサ取得種別kiを受信した場合は、そのセンサ取得種別ki、例えば気圧、9軸(姿勢値)、9軸(加速度)、心拍数、温度、脈拍数、又は、いずれかの組み合わせにしたがって、図16(b)に示すように、送信フォーマットKSRiの後続部分に、センサ取得種別kiに対応する個数分のセンサデータ送信用領域(フォーマット領域ともいう)を生成する。つまり、タブレット2からのセンサ取得種別kiに応じて、送信フォーマットKSRiの全体長が変化する。したがって、タブレット2からのセンサ取得種別kiが少ない程、送信するデータが軽量になる。
初期時刻合部132jは、USB用入力部132aを介しての位置センサモジュール15からの1PPS信号と、GNSS時刻および位置データの元となるRawデータ、およびシステム時刻STiを入力して、システム時刻STiをRawデータに同期させる。
センサ情報取込部132fは、USB用入力部132aから生体情報検出センサモジュール16のセンサデータESJi(SJi)が出力されたかどうかを判断する。出力された場合は、そのセンサ取得種別kiを判断する。つまり、センサデータESJi(SJi)を出力するセンサが存在すると判断する。
存在する場合は、そのセンサデータESJi(SJi)を、メモリの該当するセンサデータ用記憶領域131cに上書き保存する。つまり、心拍数、脈拍数、…等の移動体生体情報SEJiが入力するごと(一定時刻ごとに、異なるタイミングで出力される)に、これを取り込んでメモリの該当のセンサデータ用記憶領域131cに上書き保存する。
また、センサ情報取込部132fは、シリアル用入力部132rを介しての9軸センサのセンサデータDSJi(SJi)を、順次、該当のセンサデータ用記憶領域131cに上書き保存する。
つまり、複数の移動体状況検出センサモジュールの各種センサが異なるタイミングで移動体状況検出データSJiを出力したとしても、次の移動体状況検出データSJiが出力されるまで、保存された移動体状況検出データSJiは保持されることになる。すなわち、実施の形態1で説明したように、実質的に同時刻の位置データと移動体状況検出データSJiとを関連付けたことになる。
位置データ算出部132sは、Rawデータと、1PPS信号と、初期時刻合部132jからのシステム時刻STiとが入力するごとに、これらと予め設定されている基準データとの差分でウェアラブルデバイス1の位置データとしての検出位置Pi(緯度Ei、経度Ni)を求める。
関連付部132kは、タブレット2からの移動体情報PJiを要求する移動体情報要求信号YPJiを、近距離無線通信モジュール11およびUSB用入力部132aを介して受信したときに、検出位置Piと、1PPS信号の間に入力したシステム時刻STiとを送信フォーマットパターンメモリ領域131bの送信フォーマットKSRiの先頭部分にヘッダ情報として書き込むとともに、このシステム時刻STiを入力した時点の、センサデータ用記憶領域131cの現時点の移動体状況検出データSJi(タイミングが異なる)を後続部分の所定の領域(フォーマット領域)に書き込む関連付け処理を行う(図16(b)参照)。このとき、関連付部132kは、送信フォーマットKSRiにおいて、システム時刻STiおよび検出位置Pi等の各データを全て数字列にしている。つまり、送信フォーマットKSRiの各フォーマット領域を予めセンサ取得種別kiで定義しているので、この送信フォーマットKSRiで送信しても、タブレット2又は解析装置3は解読ができる。
送信フォーマットKSRiの各データを全て数字列にすることで、送信フォーマットKSRiによる送信可能なデータ量を増加できる。
また、数字列の並び替えや、センサ取得種別kiによって定義される、送信フォーマットKSRiのフォーマット領域の順番を入れ替えることにより、タブレット2又は解析装置3以外での解読を困難にできる。
出力制御部132mは、関連付け処理が終了するごとに、送信フォーマットパターンメモリ領域131bの送信フォーマットKSRiの各センサデータSJi(センサデータ送信用領域)を一方側に詰め、これを移動体情報PJiとして、USB用出力部132bを介して、近距離無線通信モジュール11よりタブレット2に送信させる。
すなわち、出力制御部132mは、送信フォーマットKSRiにおいて、移動体状況検出データSJiがフォーマットされていないセンサデータ送信用領域を廃棄(削除)し、移動体状況検出データSJiがフォーマットされているセンサデータ送信用領域だけで移動体情報PJiを形成する。
コピー部132nは、移動体情報PJiをコピーして、予めメモリ内に規定される所定の移動体情報格納用コピー領域131dに記憶する。
再送部132pは、タブレット2からの移動体情報要求信号YPJiに再送要求が含まれている場合に、この移動体情報要求信号YPJiに該当する移動体情報PJiを移動体情報格納用コピー領域131dから読み出し、USB用出力部132bを介してタブレット2に再送する。
次に、ウェアラブルデバイス1が移動体情報PJiを得るまでの過程の説明を、図17のタイミングチャートを用いて補充する。
図17(a)はメイン制御モジュール13の起動を示し、図17(b)は位置センサモジュール15の起動を示し、図17(c)は検出位置Pi(GNSS時刻を含む)の出力タイミングを示す。また、図17(d)は内部タイマ132iのシステム時刻STiの出力タイミングを示し、図17(e)は位置センサモジュール15の1PPS信号の出力タイミングを示す。さらに、図17(f)は心拍数のセンサデータESJi(SJi)の出力タイミングを示し、図17(g)は9軸センサ(例えば、姿勢)のセンサデータDSJi(SJi)の出力タイミングを示し、図17(h)は温度のセンサデータTSJi(SJi)の出力タイミングを示す。
図17に示すように、メイン制御モジュール13の起動に伴って、位置センサモジュール15、内部タイマ132i、各種センサは起動する。
すなわち、関連付部132kは、検出位置Piの基準となるRawデータとシステム時刻STiとの同期がなされた後に、システム時刻STiが出力された時点での移動体状況検出データSJiをセンサデータ用記憶領域131cから読み込んで、送信フォーマットパターンメモリ領域131bの送信フォーマットKSRiの所定の領域に書き込む(上書き)。
図17(i)には、移動体情報PJiとして、検出位置Piが出力した時点において、心拍数のセンサデータESJi(SJi)と9軸センサのセンサデータDSJi(SJi)と温度のセンサデータTSJi(SJi)とがタイミング的に一致しているので、これらを取り出して送信フォーマットKSRiにフォーマットした例を示している。また、図17(j)には、検出位置Piが出力した時点において、心拍数のセンサデータESJi(SJi)と9軸センサのセンサデータDSJi(SJi)とがタイミング的に一致しており、それらを取り出して送信フォーマットKSRiにフォーマットした例を示している。
すなわち、移動体状況検出センサモジュールの各種センサが異なるタイミングで移動体状況検出データSJiを出力したとしても、最もシステム時刻STiに近い時刻(又は、同時刻)において、現時点で保持している全種類の移動体状況検出データSJiを送信フォーマットKSRi上にフォーマットできる(関連付け処理)。
そして、出力制御部132mは、この関連付け処理の終了に伴って、送信フォーマットKSRiの各データを詰めて移動体情報PJiとした後、USB用出力部132bを介して、近距離無線通信モジュール11よりタブレット2に送信させる。
したがって、タブレット2では、図18に示すように、サッカー選手SPaiの検出位置Piに対して、心拍数、加速度、姿勢値等を関連付けた移動体情報PJiの表示が可能となる。このため、どのサッカー選手SPa1、SPa2、SPa3、…が、どの場所で、どのような動きをしていたか、そのときの移動体生体情報SEJiはどうであったか等を、リアルタイムにより検出位置Pi単位で把握できる。
また、解析装置3の解析結果を利用して、タブレット2の画面上に、同一のサッカー選手SPaiの、現在の移動体情報と過去の移動体情報等を比較させて表示させることも可能である。
(実施の形態3)
図19に、実施の形態3の概念を示す。
本実施の形態3は、RTK(Realtime Kinematic)測位技術の採用により、ウェアラブルデバイス1による検出位置Piの測位の精度を常に高精度に維持するようにした場合の例である。
図19に示すように、ウェアラブルデバイス1が検出位置Piを求めるごとに、無線通信によって、この検出位置Piの補正データを基準位置提供局に送信させる。基準位置提供局は、例えば、基準局5又は基準位置サービスセンタ6からなる。
すなわち、基準局5又は基準位置サービスセンタ6は、例えば、GNSS衛星AS1からのGNSSデータに基づいた測位の結果と実際の基準位置との差である補正データを求め、これをウェアラブルデバイス1に送信する。そして、この補正データを受信したウェアラブルデバイス1が、受信した補正データに基づいて、そのサッカー選手SPaiの検出位置Piを補正するとともに、補正した検出位置Piに応じて上述の関連付け処理を実行する。これによって、常に精度の高い検出位置Piを維持する。
図20は、実施の形態3に係るウェアラブルデバイス1のメイン制御モジュール13の具体的な構成図である。本図において、実施の形態2と同一部分には同一又は類似の符号を付し、詳しい説明は省略する。
実施の形態3において、メイン制御モジュール13における制御部132は、位置補正部132tをさらに備える。この位置補正部132tは、例えば、近距離無線通信モジュール11のWi−Fiモジュール11bが、基準位置提供局からの補正データを受信するごとに、その補正データを、USB用入力部132aを介して取り込む。そして、位置データ算出部132sにおいて、算出されたウェアラブルデバイス1の検出位置Piを、位置補正部132tが受信した補正データによって補正する。
後は、実施の形態2で説明したように、送信フォーマットKSRiの作成において、補正された検出位置Piを利用することにより、検出位置Piの測位の精度を常に高精度に維持できる。
(実施の形態4)
実施の形態4としては、例えば図21に示すように、サッカー選手SPaiのユニフォームUFの背中部分の内側に背中用ウェアラブルデバイス1A(移動体情報検出用端末)を装着するとともに、ユニフォームUFのストッキングUSTの内側(シンガード内)に、脚用ウェアラブルデバイス1B(移動体情報検出用端末)を装着するようにしても良い。
本実施の形態4に係る背中用ウェアラブルデバイス1Aや脚用ウェアラブルデバイス1Bとしては、いずれも上述のウェアラブルデバイス1と同様の構成を備えたものであっても良いし、例えば、背中用ウェアラブルデバイス1Aによって位置データや心拍数等を、脚用ウェアラブルデバイス1Bによって加速度等を、それぞれセンシングするようにしても良い。すなわち、背中用ウェアラブルデバイス1Aは、位置センサモジュール15と、サッカー選手SPaiの心拍数等をセンシングする生体情報検出センサモジュール16とを備え、脚用ウェアラブルデバイス1Bは、サッカー選手SPaiの姿勢値や加速度等の移動体状態情報を取得する状態情報検出センサモジュール18を備え、脚用ウェアラブルデバイス1Bは、背中用ウェアラブルデバイス1Aを介して、タブレット2との通信を行うように構成することもできる。
<送信フォーマットKSRiの補充説明>
サッカーの競技中や練習中には、競技者の情報を外部の人間(例えば、サポータ等)が取得しようとする場合がある。
このような場合にも安全に通信ができるように、上述の送信フォーマットKSRiは以下の手法によって暗号化するのが好ましい。
一般に暗号化すると、データ量が多くなり、通信速度の低下を招くことがある。このため、初期時取込フォーマット作成部132gは、例えば図16(a)に示したように、先頭部分を位置用とシステム時刻用、後続部分をセンサデータ用とした、送信フォーマットKSRiを生成する。そして、タブレット2からのセンサ取得種別kiの待ち状態となる。
センサ取得種別kiを受信した場合は、そのセンサ取得種別ki、例えば気圧、9軸(姿勢値)、9軸(加速度)、心拍数、温度、脈拍数、又は、いずれかの組み合わせにしたがって、図16(b)に示したように、送信フォーマットKSRiの後続部分(センサデータ用の領域)に、センサ取得種別kiに対応する個数のセンサデータ送信用領域を生成する。つまり、タブレット2からのセンサ取得種別kiに応じて、送信フォーマットKSRiの全体長が変化する。したがって、タブレット2からのセンサ取得種別kiが少ない程、送信するデータが軽量になる。
また、一度に送信できるデータ量を32バイトと仮定した場合において、送信するデータをできるだけ数字のみとし、1文字(1数字)辺りが使用するビット数を、例えば4ビットとすることにより、仮想的に64バイトまで送信可能となる。しかも、送信用のデータをできるだけ数字のみとすることによって、内容を推測し難いものとすることができる。
また、送信用のデータ(例えば、64バイトの数字列)の配置パターンに規則性を持たせる、つまり、データを送信するたびに数字の並び替えによる暗号化を行うようにしても良い。
さらには、システム時刻として実時刻を送信する場合に限らず、例えば、ウェアラブルデバイス1とタブレット2との時刻差等を送信するようにしても良い。
なお、移動体状況検出センサモジュールの各種センサとしては、心拍センサや9軸センサ等に限らず、例えば、体温や発汗量等の生体情報、照度、光度、湿度、風速、風向、雨量等の環境情報、又は、移動体がドローン等の非生体の場合には、振動等をセンシングするセンサも適用できる。市販のセンサ類の流用(転用)により各種センサを構成可能とすることで、ウェアラブルデバイスは低廉化できる。
また、移動体(生体)は競技者に限らず、例えば、子供や老人等であっても良く、例えば、遊園地等のレジャーランドや公園のようなジオフェンス内での子供の見守り、若しくは施設や院内等での介護者の介護等にも適用できる。
また、競技者や動物といった生体に限らず、農機や建機等の重機、災害現場等に投入されるドローンやロボット等の非生体の振動や音、高度、水圧、深度、重量等のモニタリング、又は、人間が立ち入れないような場所での水質やガス濃度等のセンシングに用いても好適である。
記載された機能や処理の各々は、一つ以上の処理回路によって実装されうる。処理回路には、プログラムされたプロセッサや電気回路等が含まれ、さらには、特定用途向けの集積回路(ASIC)のような装置や、記載された機能を実行するように配置された回路構成要素等も含まれる。
上記のように、本発明を上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
本出願は、2016年 9月30日に出願された日本国特許願第2016−193860号に基づく優先権、及び2017年 8月 9日に出願された日本国特許願第2017−154125号に基づく優先権を主張しており、この2つの出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
本発明によれば、GNSS位置情報の元データであるRawデータの出力間隔以下のシステム時刻で、各種センサが検出した移動体状況検出情報をサンプリングするので、取得タイミングが異なる複数種のセンサを内蔵可能であり、各種センサの出力である移動体状況検出情報をシステム時刻と同時刻で、できる限り多く取得することができる。また、取得した移動体状況検出情報にシステム時刻を関連付け、かつ位置情報を関連付けて外部装置に送信するので、外部装置側では移動体が速く移動しても、その微細位置を算出することができるとともに、この微細位置にそれぞれの移動体状況検出情報を関連付けて表示させることができる。このため、外部装置では、現時点において、移動体がどこで、どのような状況にあるかを、細かく把握することができる。例えば、移動体がサッカー選手であった場合には、外部装置のユーザ(監督やコーチ等)は、その選手が、ある地点でどのような動きをしていたか、そのときの状況はどうであったかを、検出位置単位で把握できる。
1 ウェアラブルデバイス
1A 背中用ウェアラブルデバイス
1B 脚用ウェアラブルデバイス
2 タブレット
3 解析装置
5 基準局
6 基準位置サービスセンタ
11 近距離無線通信モジュール
11a BLEモジュール
11b Wi−Fiモジュール
13 メイン制御モジュール
15 位置センサモジュール
15b GNSS受信モジュール
16 生体情報検出センサモジュール
16A 心拍センサ
16B 脈拍センサ
17 周囲情報取得センサモジュール
17A 気圧センサ
17B 温度センサ
18 状態情報検出センサモジュール
131 記憶部
131b 送信フォーマットパターンメモリ領域
131c センサデータ用記憶領域
132 制御部
132f センサ情報取込部
132g 初期時取込フォーマット作成部
132i 内部タイマ
132j 初期時刻合部
132k 関連付部
132s 位置データ算出部
AS1 GNSS衛星
SPi 競技者
SPai サッカー選手

Claims (11)

  1. 移動体に装着される移動体情報検出用端末であって、
    通信モジュールと、
    GNSS衛星からのGNSSデータを受信し、前記GNSSデータから位置データを求めるためのRawデータを抽出する位置センサモジュールと、
    前記Rawデータに同期した前記位置データの出力タイミング以下のシステム時刻を出力する内部タイマと、
    前記移動体に関する各種の情報を、それぞれ固有のタイミングで検出し、移動体状況検出データとして出力する、各種センサを有する移動体状況検出センサモジュールと、
    前記各種センサの前記移動体状況検出データが記憶される記憶領域と、
    一定時刻ごとに、前記各種センサからの前記移動体状況検出データを前記記憶領域の所定のメモリ領域に上書き保存する手段と、
    前記Rawデータに基づいて前記位置データを算出する手段と、
    前記システム時刻および前記位置データをヘッダ情報として、前記メモリ領域に現時点で保存されている前記移動体状況検出データを関連付けた移動体情報を作成し、前記通信モジュールより外部装置に送信させる手段と
    を備えることを特徴とする移動体情報検出用端末。
  2. 前記移動体情報を作成し、前記外部装置に送信させる手段は、
    前記外部装置からの、前記移動体情報を要求する要求信号を、前記通信モジュールを介して受信したときに、前記要求信号に該当する前記移動体状況検出データを前記メモリ領域から抽出して前記関連付けを行うことを特徴とする請求項1記載の移動体情報検出用端末。
  3. コピー領域と、
    前記コピー領域に、前記移動体情報をコピーするコピー部と、
    前記要求信号が再送を示している場合は、前記要求信号に該当する前記移動体情報を前記コピー領域から読み込んで、前記外部装置に送信する再送部と
    をさらに備えることを特徴とする請求項2記載の移動体情報検出用端末。
  4. パターンメモリ領域と、
    前記パターンメモリ領域内に、前記各種センサに応じた個数分のフォーマット領域を有し、該当する各フォーマット領域に前記移動体状況検出データが格納される送信フォームを生成する手段と
    をさらに備え、
    前記移動体情報を作成し、前記外部装置に送信させる手段は、
    前記送信フォームの各フォーマット領域に格納されている前記移動体状況検出データだけで、前記移動体情報を形成することを特徴とする請求項2記載の移動体情報検出用端末。
  5. 前記位置データの、基準位置との差分である補正データを求める基準位置提供局と、
    前記位置データを求めるごとに、前記基準位置提供局からの前記補正データに基づいて、前記位置データを補正する補正部と
    をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の移動体情報検出用端末。
  6. 前記移動体状況検出センサモジュールは、前記移動体の姿勢、加速度、方向を検出する状態情報検出センサモジュールを含むことを特徴とする請求項1記載の移動体情報検出用端末。
  7. 前記移動体は生体であり、
    前記移動体状況検出センサモジュールは、前記生体の生体情報を検出する生体情報検出センサモジュールを含むことを特徴とする請求項1記載の移動体情報検出用端末。
  8. 前記移動体状況検出センサモジュールは、前記移動体の周囲の環境情報を取得する周囲情報取得センサモジュールを含むことを特徴とする請求項1記載の移動体情報検出用端末。
  9. 同期後の前記システム時刻を前記ヘッダ情報に含ませることを特徴とする請求項1記載の移動体情報検出用端末。
  10. 前記移動体状況検出データの前記位置データとの関連付けは、前記システム時刻をさらに関連付けることを特徴とする請求項1記載の移動体情報検出用端末。
  11. 前記通信モジュール、前記位置センサモジュール、前記移動体状況検出センサモジュール、および、前記内部タイマは、ベース上に集積化されていることを特徴とする請求項1記載の移動体情報検出用端末。
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