JP7173673B2

JP7173673B2 - 半導体装置、携帯端末装置、歩幅導出方法及びプログラム

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Publication number: JP7173673B2
Application number: JP2018120169A
Authority: JP
Inventors: 和則藤原
Original assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2022-11-16
Anticipated expiration: 2038-06-25
Also published as: JP2020003229A

Description

本発明は、半導体装置、携帯端末装置、歩幅導出方法及びプログラムに関する。

加速度センサを用いて、歩行者の歩行を検出して、歩数及び歩行距離等を導出する技術として、以下の技術が知られている。

例えば、特許文献１には、加速度センサから出力された加速度データから導出された周期及び振幅と、歩幅との関係を収容したデータベースを有し、歩行時における加速度データから周期及び振幅を導出し、導出した周期及び振幅に対応する歩幅を、データベースを参照することによって導出する技術が記載されている。

また、特許文献２には、歩行ピッチに応じて、当該歩行ピッチが予め定められた複数のいずれのピッチ区間に入るかによって予め定められた一次式が決まり、当該一次式に当該歩行ピッチを当てはめて得られる値を歩幅補正値とし、身長設定値に所定値を乗じてなる基準歩幅に当該歩幅補正値を乗じて当該単位時間での歩幅とする技術が記載されている。

また、特許文献３には、単位時間における歩数を計数するステップと、計数された単位時間あたりの歩数に基づいて、歩幅補正係数を得るステップと、基準歩幅に歩幅補正係数を乗算し、歩幅を補正するステップと、を含む歩幅補正方法が記載されている。

特開２００６－１１８９０９号公報特開２０１３－２２３６９７号公報国際公開第２００８－０８１５５３号

最近、歩行者の移動距離を正確に測定する技術として、歩行者測位技術（PDR：Pedestrian Dead Reckoning)が用いられている。

歩行者の移動距離は、全地球測位システム（GPS: Global Positioning System, Global Positioning Satellite）を利用することで、ある程度正確に距離を測定できるが、電波の届かない建物内や地下では測定が困難である。また、歩行者の移動距離の測定は、歩行者が携帯する携帯端末装置によって実現されることが想定されるが、ＧＰＳによる測定では、消費電力が大きくなり、バッテリーの問題も有り現実的ではない。

低消費電力で簡便に歩行距離を求める方法として、歩数計によりカウントした歩数に、歩幅を乗算することにより求める方法が知られている。この方法によれば、歩数及び歩幅が正確でれば、ある程度正確に移動距離を算出することができる。

しかし、歩行時とランニング時とでは歩幅が大きく異なるので、例えば、歩幅を歩行時の歩幅に固定した場合には、ランニング時における移動距離の算出精度が低下する。歩行周期から導出される補正係数を用いて歩幅を補正する技術が存在する。しかしながら、この技術は、歩行周期の変化に応じて歩幅補正を行うというものであり、例えば、ランニング時においてピッチ走行を行う者、ストライド走行を行う者、といったように、ユーザ間で歩行周期が異なることから、ユーザによっては正確な歩幅補正を行うことができないという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、従来よりも高精度に歩幅を導出することを目的とする。

本発明に係る半導体装置は、ユーザが携帯する加速度センサから逐次出力される三次元直交座標系の各軸の加速度を合成した合成加速度を逐次導出する合成加速度導出部と、前記合成加速度に基づいて前記合成加速度の基準となる基準合成加速度を導出する基準合成加速度導出部と、前記ユーザの歩幅について、前記合成加速度、前記基準合成加速度、及び補正係数に基づいて導出した補正量を用いて、歩幅初期設定値を補正した値を、補正歩幅として導出する補正部と、を含み、前記補正部は、前記合成加速度の時間平均の平均値と前記基準合成加速度との差分に、前記補正係数を乗じた値を前記補正量として導出し、前記補正量を前記歩幅初期設定値に加算した値を、前記補正歩幅として導出する。

本発明に係る他の半導体装置は、ユーザが携帯する加速度センサから逐次出力される三次元直交座標系の各軸の加速度を合成した合成加速度を逐次取得する合成加速度取得部と、前記合成加速度に基づいて前記合成加速度の基準となる基準合成加速度を導出する基準合成加速度導出部と、前記ユーザの歩幅について、前記合成加速度、前記基準合成加速度、及び補正係数に基づいて導出した補正量を用いて、歩幅初期設定値を補正した値を、補正歩幅として導出する補正部と、を含み、前記補正部は、前記合成加速度の時間平均の平均値と前記基準合成加速度との差分に、前記補正係数を乗じた値を前記補正量として導出し、前記補正量を前記歩幅初期設定値に加算した値を、前記補正歩幅として導出する。

本発明に係る携帯端末装置は、上記のいずれかの半導体装置と、前記補正歩幅及び前記補正歩幅に基づいて導出された情報の少なくとも一方を表示する表示部と、を含む。

本発明に係る歩幅導出方法は、コンピュータにより、ユーザが携帯する加速度センサから逐次出力される三次元直交座標系の各軸の加速度を合成した合成加速度を逐次導出または逐次取得し、前記合成加速度に基づいて前記合成加速度の基準となる基準合成加速度を導出し、前記ユーザの歩幅について、前記合成加速度、前記基準合成加速度、及び補正係数に基づいて導出した補正量を用いて、歩幅初期設定値を補正した値を、補正歩幅として導出し、前記合成加速度の時間平均の平均値と前記基準合成加速度との差分に、前記補正係数を乗じた値を前記補正量として導出し、前記補正量を前記歩幅初期設定値に加算した値を前記補正歩幅として導出することを含む。

本発明に係るプログラムは、ユーザが携帯する加速度センサから逐次出力される三次元直交座標系の各軸の加速度を合成した合成加速度を逐次導出または逐次取得し、前記合成加速度に基づいて前記合成加速度の基準となる基準合成加速度を導出し、前記ユーザの歩幅について、前記合成加速度、前記基準合成加速度、及び補正係数に基づいて導出した補正量を用いて、歩幅初期設定値を補正した値を、補正歩幅として導出し、前記合成加速度の時間平均の平均値と前記基準合成加速度との差分に、前記補正係数を乗じた値を前記補正量として導出し、前記補正量を前記歩幅初期設定値に加算した値を前記補正歩幅として導出する処理をコンピュータに実行させるプログラムである。

本発明によれば、従来よりも高精度に歩幅を導出することが可能となる。

本発明の実施形態に係る半導体装置の構成の一例を示す図である。本発明の実施形態に係るマイクロコンピュータの機能構成の一例を示す機能ブロック図である。本発明の実施形態に係る歩幅導出処理の流れの一例を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る基準合成加速度導出処理の流れの一例を示すフローチャートである。合成加速度及びその平均値の時間推移を実測した結果の一例を示す図である。歩行速度と合成加速度の平均値との関係の一例を示す図である。歩行速度と歩幅との関係の一例を示す図である。合成加速度の平均値と基準合成加速度との差分と、歩幅との関係の一例を示す図である。本発明の実施形態に係る半導体装置によって導出された補正歩幅と歩幅の実測値との誤差を、複数の歩行速度について取得した結果の一例を示すグラフである。合成加速度及びその平均値の時間推移を実測した結果の一例を示す図である。本発明の実施形態に係るマイクロコンピュータの機能構成の一例を示す機能ブロック図である。本発明の実施形態に係る半導体装置の構成の一例を示す図である。本発明の実施形態に係るマイクロコンピュータの機能構成の一例を示す機能ブロック図である。本発明の実施形態に係る移動距離導出処理の流れの一例を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る携帯端末装置の構成の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。尚、各図面において、実質的に同一又は等価な構成要素又は部分には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る半導体装置１の構成の一例を示す図である。半導体装置１は、マイクロコンピュータ１０と、三軸加速度センサ２０とが、単一のパッケージに収容された形態を有する。

三軸加速度センサ２０は、三次元直交座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各々の加速度を検出し、検出した各軸の加速度を示す、各軸の加速度信号Ａｘ、Ａｙ、Ａｚを出力する。三軸加速度センサ２０は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて実現されるピエゾ抵抗方式または静電容量方式を採用するものであってもよい。

マイクロコンピュータ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、一時記憶領域としての主記憶装置１２、不揮発性の補助記憶装置１３、外部からの入力信号を受け付け、またＣＰＵ１１による演算結果を出力する入出力装置（Ｉ／Ｏ）１４を含んで構成されている。ＣＰＵ１１、主記憶装置１２、補助記憶装置１３、入出力装置１４は、それぞれ、バス１６に接続されている。補助記憶装置１３には、歩幅を導出する歩幅導出処理の手順を記述した歩幅導出プログラム１００、及び後述する基準合成加速度を導出する基準合成加速度導出処理の手順を記述した基準合成加速度導出プログラム１０１が格納されている。三軸加速度センサ２０は、マイクロコンピュータ１０の入出力装置１４に接続されており、三軸加速度センサ２０から出力される各軸の加速度信号Ａｘ、Ａｙ、Ａｚは、入出力装置１４を介してマイクロコンピュータ１０に入力される。

図２は、ＣＰＵ１１が、歩幅導出プログラム１００及び基準合成加速度導出プログラム１０１を実行することにより構築される、マイクロコンピュータ１０の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。

加速度信号取得部３１は、三軸加速度センサ２０から逐次（例えば、３０ｍｓｅｃ毎に）出力される加速度信号Ａｘ、Ａｙ、Ａｚを取得する。加速度信号取得部３１によって取得された加速度信号Ａｘ、Ａｙ、Ａｚは、合成加速度導出部３２及び基準合成加速度導出部３４にそれぞれ供給される。

合成加速度導出部３２は、加速度信号Ａｘ、Ａｙ、Ａｚによって示される、各軸の加速度を合成した合成加速度Ａを導出する。合成加速度導出部３２は、例えば、下記の（１）式によって示される演算を行うことで、合成加速度Ａを導出する。合成加速度導出部３２は、逐次供給される加速度信号Ａｘ、Ａｙ、Ａｚに対して、合成加速度Ａを逐次導出する。合成加速度導出部３２は、導出した合成加速度Ａを平均値導出部３３に供給する。

Ａ＝（Ａｘ^２＋Ａｙ^２＋Ａｚ^２）^１／２・・・（１）

平均値導出部３３は、合成加速度導出部３２において逐次導出される合成加速度Ａの複数のサンプルを平均化した平均値Ａａｖｅを導出する。平均値Ａａｖｅは、合成加速度Ａの移動平均値であってもよいし、区間平均値であってもよい。平均値導出部３３は、合成加速度導出部３２から逐次供給される合成加速度Ａに対して、平均値Ａａｖｅを逐次導出する。平均値導出部３３は、導出した合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅを、基準合成加速度導出部３４及び補正部３７にそれぞれ供給する。

設定値取得部３５は、ユーザの身長を示す身長情報Ｈを取得する。歩幅初期設定値導出部は、取得した身長情報Ｈによって示される身長に基づいて、歩幅の初期設定値である歩幅初期設定値Ｗｉを導出する。歩幅初期設定値導出部３６は、例えば、身長と歩幅とを対応付けたテーブルを参照して、身長情報Ｈによって示される身長に対応する歩幅初期設定値Ｗｉを導出してもよい。本実施形態において、ランニングではない通常歩行時における歩幅が、歩幅初期設定値Ｗｉとして導出されるものとする。歩幅初期設定値導出部３６は、導出した歩幅初期設定値Ｗｉを、補正部３７に供給する。

基準合成加速度導出部３４は、各軸の加速度信号Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ及び合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅに基づいて、歩幅初期設定値Ｗｉに対応する歩行状態（本実施形態ではランニングではない通常歩行状態）を検出した場合に、その時点における合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅを、基準合成加速度Ａｓとして導出する。具体的には、基準合成加速度導出部３４は、合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅ及び各軸の加速度信号Ａｘ、Ａｙ、Ａｚが、所定の適合条件を満たす場合、その時点における合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅを、基準合成加速度Ａｓとして導出する。「適合条件を満たす場合」とは、例えば、各軸の加速度信号Ａｘ、Ａｙ、Ａｚに基づいて導出される歩行周期及び合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅが、それぞれ、歩幅初期設定値Ｗｉに対応した所定範囲内にある状態が、所定の歩数分だけ連続した場合である。導出された基準合成加速度Ａｓは、主記憶装置１２に格納され、合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅ及び各軸の加速度信号Ａｘ、Ａｙ、Ａｚが、上記の適合条件を満たす度に更新（上書き）される。なお、起動時においては、基準合成加速度Ａｓの初期設定値が、主記憶装置１２に格納される。

補正部３７は、合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅ、基準合成加速度Ａｓ及び予め定められた補正係数αに基づいて補正量を導出し、この補正量を用いて歩幅初期設定値Ｗｉを補正した値を、補正歩幅Ｗａとして導出する。具体的には、補正部３７は、下記の（２）式によって示される演算を行うことで、補正歩幅Ｗａを導出する。（２）式に示すように、補正部３７は、合成加速度の平均値Ａａｖｅと、基準合成加速度Ａｓとの差分に、補正係数αを乗じた値を補正量として導出し、補正量を歩幅初期設定値Ｗｉに加算した値を補正歩幅Ｗａとして導出する。

Ｗａ＝Ｗｉ＋（Ａａｖｅ－Ａｓ）×α ・・・（２）

図３は、ＣＰＵ１１が、歩幅導出プログラム１００を実行することにより実施される歩幅導出処理の流れの一例を示すフローチャートである。ＣＰＵ１１が、歩幅導出プログラム１００を実行することで、ＣＰＵ１１は、加速度信号取得部３１、合成加速度導出部３２、平均値導出部３３、設定値取得部３５、歩幅初期設定値導出部３６及び補正部３７として機能する。

ステップＳ１において、ＣＰＵ１１は、設定値取得部３５として機能し、ユーザの身長を示す身長情報Ｈを取得する。身長情報Ｈは、例えば、ユーザによる入力操作によって取得することが可能である、また、ＣＰＵ１１は、補助記憶装置１３に予め格納された身長情報Ｈを読み込むことにより身長情報Ｈを取得してもよい。

ステップＳ２において、ＣＰＵ１１は、歩幅初期設定値導出部３６として機能し、取得した身長情報Ｈによって示される身長に対応する歩幅初期設定値Ｗｉを導出する。ＣＰＵ１１は、例えば、身長と歩幅とを対応付けたテーブルを参照して、身長情報Ｈによって示される身長に対応する歩幅初期設定値Ｗｉを導出してもよい。ＣＰＵ１１は、導出した歩幅初期設定値Ｗｉを主記憶装置１２に格納する。

ステップＳ３において、ＣＰＵ１１は、加速度信号取得部３１として機能し、入出力装置１４に入力される各軸の加速度信号Ａｘ、Ａｙ、Ａｚを取得する。

ステップＳ４において、ＣＰＵ１１は、合成加速度導出部３２として機能し、加速度信号Ａｘ、Ａｙ、Ａｚによって示される、各軸の加速度を合成した合成加速度Ａを導出する。合成加速度導出部３２は、（１）式によって示される演算を行うことで、合成加速度Ａを導出し、これを主記憶装置１２に格納する。

ステップＳ５において、ＣＰＵ１１は、平均値導出部３３として機能し、合成加速度Ａの複数のサンプルを平均化した平均値Ａａｖｅを導出する。

ステップＳ６において、ＣＰＵ１１は、後述する基準合成加速度導出処理（図４参照）のステップＳ１５において導出され、主記憶装置１２に格納された基準合成加速度Ａｓを取得する。

ステップＳ７において、ＣＰＵ１１は、補正部３７として機能し、（２）式によって示される演算を行うことで、補正歩幅Ｗａを導出し、これを主記憶装置１２に格納する。その後、処理は、ステップＳ３に戻される。

このように、本実施形態に係る歩幅導出処理によれば、歩幅初期設定値Ｗｉは、歩行状態に応じて逐次変動する合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅに応じた補正量で補正され、現在の歩行状態に応じた歩幅が、補正歩幅Ｗａとしてリアルタイムで導出される。

図４は、ＣＰＵ１１が、基準合成加速度導出プログラム１０１を実行することにより実施される基準合成加速度導出処理の流れの一例を示すフローチャートである。この基準合成加速度導出処理は、上記した歩幅導出処理（図３参照）と並行して実施される。ＣＰＵ１１が、基準合成加速度導出プログラム１０１を実行することで、ＣＰＵ１１は、基準合成加速度導出部３４として機能する。

ステップＳ１１において、ＣＰＵ１１は、上記した歩幅導出処理（図３参照）のステップＳ３において取得した加速度信号Ａｘ、Ａｙ、Ａｚに基づいて、歩行が行われているか否かを判定する。ＣＰＵ１１は、例えば、加速度信号Ａｘ、Ａｙ、Ａｚの時間推移が、歩行状態であることを示す特定のパターンであると判定した場合、歩行が行われているものと判定し、処理をステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２において、ＣＰＵ１１は、加速度信号Ａｘ、Ａｙ、Ａｚに基づいて、検出した歩行における歩行周期を導出する。ＣＰＵ１１は、例えば、加速度信号Ａｘ、Ａｙ、Ａｚの時間推移から歩行周期を導出する。

ステップＳ１３において、ＣＰＵ１１は、上記した歩幅導出処理（図３参照）のステップＳ４において導出され、主記憶装置１２に格納された合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅを取得する。

ステップＳ１４において、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１２において導出した歩行周期、及びステップＳ１３において取得した合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅの大きさが、歩幅初期設定値Ｗｉに対応した適合条件を満たすか否かを判定する。ＣＰＵ１１は、歩行周期が例えば２Ｈｚ以下であり、且つ、合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅが例えば１．２ｇ以下である歩行が、例えば２０歩分連続した場合、上記の適合条件を満たしていると判定し、処理をステップＳ１５に移行する。一方、ＣＰＵ１１は、歩行周期及び合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅが、上記の適合条件を満たしていないと判定した場合、処理をステップＳ１１に戻す。

ステップＳ１５において、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１３において取得した合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅを、基準合成加速度Ａｓとして導出し、これを主記憶装置１２に格納する。既に主記憶装置１２に格納されている基準合成加速度Ａｓは、新たな、基準合成加速度Ａｓに更新（上書き）される。その後、処理はステップＳ１１に戻される。

図５は、通常歩行時（歩行速度４．８ｋｍ／ｈ）及びランニング時（歩行速度８．４ｋｍ／ｈ）における合成加速度Ａ及びその平均値Ａａｖｅの時間推移を実測した結果の一例を示す図である。図５に示すように、合成加速度Ａ及びその平均値Ａａｖｅは、歩行速度が高くなると大きくなる。一般的に、歩幅は歩行速度が高くなる程、広くなり、合成加速度Ａまたはその平均値Ａａｖｅは、歩幅と相関性を有する。

図６Ａは、歩行速度と合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅとの関係の一例を示す図である。互いに身長（すなわち歩幅）が異なる複数の被験者に、ランニングマシーンを用いて歩行速度を段階的に変化させて歩行させたときの、三軸加速度センサの出力のログデータを取得し、歩行速度と合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅとの関係を被験者毎に求めたところ、図６Ａに示すように、歩行速度と合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅとの間には、比例関係が成立することが明らかとなった。

図６Ｂは、歩行速度と歩幅との関係の一例を示す図である。上記の歩行実験において、歩行速度と歩幅との関係を被験者毎に求めたところ、図６Ｂに示すように、歩行速度と歩幅との間には、比例関係が成立することが明らかとなった。

図６Ｃは、合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅと基準合成加速度Ａｓとの差分（Ａａｖｅ－Ａｓ）と、歩幅との関係の一例を示す図である。上記の歩行実験における各被験者が、所定の歩行速度で歩行しているときの、合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅを平均化したものを、各被験者に共通の基準合成加速度Ａｓとし、合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅと基準合成加速度Ａｓとの差分（Ａａｖｅ－Ａｓ）と、歩幅との関係を被験者毎に求めたところ、図６Ｃに示すように、基準合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅと基準合成加速度Ａｓとの差分（Ａａｖｅ－Ａｓ）と、歩幅との間には、比例関係が成立することが明らかとなった。

図６Ｃに示すグラフは、（２）式に対応している。すなわち、図６Ｃに示すグラフの直線の傾きは、（２）式の補正係数αに相当する。図６Ｃに示すグラフにおいて、合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅと基準合成加速度Ａｓとの差分（Ａａｖｅ－Ａｓ）がゼロであるときの歩幅（切片）は、歩幅初期設定値Ｗｉに対応する。歩行実験に基づいて作成された図６Ｃに示すグラフの直線の傾きを、（２）式の補正係数αとして適用することで、（２）式を用いて正確な歩幅を導出することが可能となる。

図７は、本発明の実施形態に係る半導体装置１によって導出された歩幅（補正歩幅Ｗａ）と歩幅の実測値との誤差を、複数の歩行速度について取得した結果の一例を示すグラフである。図７に示すように、本発明の実施形態に係る半導体装置１によれば、各歩行速度について、±５％程度の誤差で、歩幅（補正歩幅Ｗａ）を導出することが可能である。

本実施形態に係る半導体装置１によれば、歩行周期を用いることなく歩幅を導出するので、例えば、ランニング時においてピッチ走行を行う者、ストライド走行を行う者、といったように、ユーザにより歩行周期が異なる場合でも正確な歩幅（補正歩幅Ｗａ）を導出することが可能である。

ここで、図８は、三軸加速度センサを、上着の胸ポケットに入れた場合と、ズボンのポケットに入れた場合の、通常歩行時（歩行速度４．８ｋｍ／ｈ）における合成加速度Ａ及びその平均値Ａａｖｅの時間推移を実測した結果の一例を示す図である。図８に示すように、歩行速度が同じであっても、三軸加速度センサの装着位置が変わると、合成加速度Ａ及びその平均値Ａａｖｅが変動する。従って、合成加速度Ａまたはその平均値Ａａｖｅから、単純に歩幅を導出した場合、三軸加速度センサの装着位置によっては、実際の歩幅との誤差が大きくなる。

本発明の実施形態に係る半導体装置１によれば、実測された合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅを基準合成加速度Ａｓとして適用し、合成加速度の平均値Ａａｖｅと基準合成加速度Ａｓとの差分を用いて、歩幅初期設定値Ｗｉに対する補正量を導出しているので、三軸加速度センサ２０を含む半導体装置１の装着位置による合成加速度Ａの変動要因が吸収される。すなわち、本発明の実施形態に係る半導体装置１によれば、その装着位置によらず、従来よりも高精度に歩幅を導出することが可能となる。

また、基準合成加速度Ａｓは、逐次更新されるので、歩行中に三軸加速度センサ２０を含む半導体装置１の装着位置が変化した場合でも、基準合成加速度Ａｓがこれに追従して変化するので、常に安定した精度で歩幅（補正歩幅Ｗａ）を導出することができる。

なお、本実施形態では、ランニングではない通常歩行時における歩幅を歩幅初期設定値Ｗｉとして適用する場合を例示したが、ランニング時における歩幅を、歩幅初期設定値Ｗｉとして適用してもよい。この場合、ランニング時における合成加速度Ａの平均値Ａａｖｅを基準合成加速度Ａｓとして適用するべく、基準合成加速度Ａｓを導出するときの適合条件を変更する必要がある。

また、本実施形態に係る半導体装置１が、三軸加速度センサ２０とマイクロコンピュータ１０とを単一のパッケージに収容した形態を有する場合を例示したが、半導体装置１が、三軸加速度センサ２０を備えていない構成としてもよい。この場合、半導体装置１とは別のパッケージに収容された三軸加速度センサが、半導体装置１と共に用いられる。

［第２の実施形態］
図９は、本発明の第２の実施形態に係るマイクロコンピュータ１０の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。

本実施形態に係るマイクロコンピュータ１０は、合成加速度取得部３８を備えている。合成加速度取得部３８は、三軸加速度センサ２０から出力される合成加速度Ａを取得し、取得した合成加速度Ａを平均値導出部３３に供給する。

また、本実施形態に係るマイクロコンピュータ１０は、設定値取得部３９が、歩幅初期設定値Ｗｉを取得する。歩幅初期設定値Ｗｉは、例えば、ユーザによる入力操作に応じて取得することが可能である。また、設定値取得部３９は、補助記憶装置１３に格納されている歩幅初期設定値Ｗｉを読み込むことによりこれを取得してもよい。

本実施形態に係るマイクロコンピュータ１０は、三軸加速度センサ２０が、合成加速度Ａを導出する機能を備えており、歩幅初期設定値Ｗｉを直接取得する場合に適用し得る機能構成を有する。

［第３の実施形態］
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置１の構成の一例を示す図である。本実施形態に係る半導体装置１は、補助記憶装置１３に格納された移動距離導出プログラム１０２を含む。

図１１は、ＣＰＵ１１が、歩幅導出プログラム１００、基準合成加速度導出プログラム１０１及び移動距離導出プログラム１０２を実行することにより実現されるマイクロコンピュータ１０の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。本実施形態に係るマイクロコンピュータ１０は、歩数導出部３０及び移動距離導出部４０を含む。

歩数導出部３０は、三軸加速度センサ２０から出力される各軸の加速度信号Ａｘ、Ａｙ、Ａｚに基づいて累積歩数のカウント値Ｃを導出する。

移動距離導出部４０は、歩数導出部３０によって導出された累積歩数のカウント値Ｃと、補正部３７によって導出された補正歩幅Ｗａとに基づいて移動距離Ｌを導出する。具体的には、移動距離導出部４０は、下記の（３）式に示される演算を行うことで、移動距離Ｌを導出する。（３）式に示すように、移動距離導出部４０は、累積歩数のカウント値Ｃに補正歩幅Ｗａを乗じた値を、移動距離Ｌとして導出する。

Ｌ＝Ｃ×Ｗａ・・・（３）

図１２は、ＣＰＵ１１が、移動距離導出プログラム１０２を実行することにより実施される移動距離導出処理の流れの一例を示すフローチャートである。この移動距離導出処理は、上記の歩幅導出処理（図３参照）及び基準合成加速度導出処理（図４参照）と並行して実施される。ＣＰＵ１１が、移動距離導出プログラム１０２を実行することで、ＣＰＵ１１は、歩数導出部３０及び移動距離導出部４０として機能する。

ステップＳ２１において、ＣＰＵ１１は、累積歩数のカウント値Ｃをゼロにリセットする。

ステップＳ２２において、ＣＰＵ１１は、上記した歩幅導出処理（図３参照）のステップＳ３において取得した加速度信号Ａｘ、Ａｙ、Ａｚに基づいて、歩行が行われているか否かを検出する。ＣＰＵ１１は、例えば、加速度信号Ａｘ、Ａｙ、Ａｚの時間推移が、歩行状態であることを示す特定のパターンであると判定した場合、歩行が行われているものと判定し、処理をステップＳ２３に移行する。

ステップＳ２３において、ＣＰＵ１１は、累積歩数のカウント値Ｃを１つ増加させる。

ステップＳ２４において、ＣＰＵ１１は、上記した歩幅導出処理（図３参照）のステップＳ７において導出され、主記憶装置１２に格納された補正歩幅Ｗａを取得する。

ステップＳ２５において、ＣＰＵ１１は、（３）式によって示される演算を行うことで、移動距離Ｌを導出し、これを主記憶装置１２に格納する。その後、処理は、ステップＳ２２に戻される。

以上のように、本実施形態に係る半導体装置１によれば、補正歩幅Ｗａと累積歩数のカウント値Ｃから移動距離Ｌが導出される。本実施形態の半導体装置１によれば、高精度で歩幅（補正歩幅Ｗａ）を導出することができるので、移動距離Ｌについても高い精度で導出することが可能となる。

なお、半導体装置１は、例えば、導出した移動距離Ｌに基づいて、消費カロリーを導出する機能を更に備えていてもよい。この場合、補正歩幅Ｗａ及びその他のデータ（例えば歩行速度等）を消費カロリーの導出に用いてもよい。

［第４の実施形態］
図１３は、本発明の第４の実施形態に係る携帯端末装置２００の構成の一例を示す図である。携帯端末装置２００は、上記した第１～第３の実施形態に係る半導体装置１のいずれか１つを含んで構成されている。携帯端末装置２００は、半導体装置１によって導出された補正歩幅Ｗａ、及びこれに基づいて導出された情報（例えば、移動距離、消費カロリー、移動経路）の少なくとも１つを表示する表示部２０１を有している。携帯端末装置２００は、通信機能を備えたスマートフォンの形態を有するものであってもよい。この場合、ネットワークを介して携帯端末装置２００に接続されたサーバに、半導体装置１によって導出された補正歩幅Ｗａ及びこれに基づいて導出された情報を格納してもよい。

１半導体装置
１０マイクロコンピュータ
１１ＣＰＵ
１２主記憶装置
１３補助記憶装置
１４入出力装置
２０三軸加速度センサ
３０歩数導出部
３１加速度信号取得部
３２合成加速度導出部
３４基準合成加速度導出部
３５、３９設定値取得部
３６歩幅初期設定値導出部
３７補正部
３８合成加速度取得部
４０移動距導出部
１００歩幅導出プログラム
１０１基準合成加速度導出プログラム
１０２移動距離導出プログラム
２００携帯端末装置
２０１表示部

Claims

ユーザが携帯する加速度センサから逐次出力される三次元直交座標系の各軸の加速度を合成した合成加速度を逐次導出する合成加速度導出部と、
前記合成加速度に基づいて前記合成加速度の基準となる基準合成加速度を導出する基準合成加速度導出部と、
前記ユーザの歩幅について、前記合成加速度、前記基準合成加速度、及び補正係数に基づいて導出した補正量を用いて、歩幅初期設定値を補正した値を、補正歩幅として導出する補正部と、
を含み、
前記補正部は、前記合成加速度の時間平均の平均値と前記基準合成加速度との差分に、前記補正係数を乗じた値を前記補正量として導出し、前記補正量を前記歩幅初期設定値に加算した値を、前記補正歩幅として導出する
半導体装置。
ユーザが携帯する加速度センサから逐次出力される三次元直交座標系の各軸の加速度を合成した合成加速度を逐次取得する合成加速度取得部と、
前記合成加速度に基づいて前記合成加速度の基準となる基準合成加速度を導出する基準合成加速度導出部と、
前記ユーザの歩幅について、前記合成加速度、前記基準合成加速度、及び補正係数に基づいて導出した補正量を用いて、歩幅初期設定値を補正した値を、補正歩幅として導出する補正部と、
を含み、
前記補正部は、前記合成加速度の時間平均の平均値と前記基準合成加速度との差分に、前記補正係数を乗じた値を前記補正量として導出し、前記補正量を前記歩幅初期設定値に加算した値を、前記補正歩幅として導出する
半導体装置。
前記基準合成加速度導出部は、前記歩幅初期設定値に対応する歩行状態を検出した場合に、その時点における前記合成加速度の時間平均の平均値を、前記基準合成加速度として導出する
請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
前記基準合成加速度導出部は、前記合成加速度の時間平均の平均値及び前記各軸の加速度信号が、所定の適合条件を満たす場合、その時点における前記合成加速度の時間平均の平均値を、前記基準合成加速度として導出する
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記適合条件を満たす場合は、前記各軸の加速度信号に基づいて導出される歩行周期及び前記合成加速度の時間平均の平均値の大きさが、それぞれ、前記歩幅初期設定値に対応した所定範囲内にある状態が、所定の歩数分だけ連続した場合である
請求項４に記載の半導体装置。
前記歩幅初期設定値を取得する設定値取得部
を更に含む請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
身長を示す身長情報を取得する設定値取得部と、
前記身長情報によって示される身長に基づいて、前記歩幅初期設定値を導出する歩幅初期設定値導出部と、
を更に含む請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記各軸の加速度信号に基づいて累積歩数を導出する歩数導出部と、
前記歩数導出部によって導出された累積歩数と、前記補正歩幅とに基づいて移動距離を導出する移動距離導出部と、
を更に含む
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記加速度センサとして、前記各軸の加速度信号を出力する三軸加速度センサを更に含む
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の半導体装置。
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の半導体装置と、
前記補正歩幅及び前記補正歩幅に基づいて導出された情報の少なくとも１つを表示する表示部と、
を含む携帯端末装置。
コンピュータにより、
ユーザが携帯する加速度センサから逐次出力される三次元直交座標系の各軸の加速度を合成した合成加速度を逐次導出または逐次取得し、
前記合成加速度に基づいて前記合成加速度の基準となる基準合成加速度を導出し、
前記ユーザの歩幅について、前記合成加速度、前記基準合成加速度、及び補正係数に基づいて導出した補正量を用いて、歩幅初期設定値を補正した値を、補正歩幅として導出し、
前記合成加速度の時間平均の平均値と前記基準合成加速度との差分に、前記補正係数を乗じた値を前記補正量として導出し、前記補正量を前記歩幅初期設定値に加算した値を前記補正歩幅として導出する
歩幅導出方法。
前記コンピュータにより、
前記歩幅初期設定値に対応する歩行状態が検出された場合に、その時点における前記合成加速度の時間平均の平均値を、前記基準合成加速度として導出する
請求項１１に記載の歩幅導出方法。
前記コンピュータにより、
前記合成加速度の時間平均の平均値及び前記各軸の加速度信号が、所定の適合条件を満たす場合、その時点における前記合成加速度の時間平均の平均値を、前記基準合成加速度として導出する
請求項１１または請求項１２に記載の歩幅導出方法。
前記コンピュータにより、
前記適合条件を満たす場合は、前記各軸の加速度信号に基づいて導出される歩行周期及び前記合成加速度の時間平均の平均値の大きさが、それぞれ、前記歩幅初期設定値に対応した所定範囲内にある状態が、所定の歩数分だけ連続した場合である
請求項１３に記載の歩幅導出方法。
前記コンピュータにより、
身長を示す身長情報を取得し、
前記身長情報によって示される身長に基づいて、前記歩幅初期設定値を導出する
請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載の歩幅導出方法。
ユーザが携帯する加速度センサから逐次出力される三次元直交座標系の各軸の加速度を合成した合成加速度を逐次導出または逐次取得し、
前記合成加速度に基づいて前記合成加速度の基準となる基準合成加速度を導出し、
前記ユーザの歩幅について、前記合成加速度、前記基準合成加速度、及び補正係数に基づいて導出した補正量を用いて、歩幅初期設定値を補正した値を、補正歩幅として導出し、
前記合成加速度の時間平均の平均値と前記基準合成加速度との差分に、前記補正係数を乗じた値を前記補正量として導出し、前記補正量を前記歩幅初期設定値に加算した値を前記補正歩幅として導出する
処理をコンピュータに実行させるプログラム。
前記合成加速度に基づいて前記合成加速度の基準となる基準合成加速度を導出し、
前記合成加速度の時間平均の平均値と前記基準合成加速度との差分に、前記補正係数を乗じた値を前記補正量として導出し、前記補正量を前記歩幅初期設定値に加算した値を前記補正歩幅として導出する
処理をコンピュータに実行させる請求項１６に記載のプログラム。