JPH09152355A - 歩幅測定方法及びその装置 - Google Patents
歩幅測定方法及びその装置Info
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- JPH09152355A JPH09152355A JP7337867A JP33786795A JPH09152355A JP H09152355 A JPH09152355 A JP H09152355A JP 7337867 A JP7337867 A JP 7337867A JP 33786795 A JP33786795 A JP 33786795A JP H09152355 A JPH09152355 A JP H09152355A
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Abstract
法及びその装置を提供する。 【解決手段】 加速度センサ30の出力を増幅部20に
て増幅し、フーリエ変換部22でフーリエ変換し、フィ
ルター部24にて歩行による加速度成分のみを取り出
し、A/D変換部26がデェジタル値に変換してCPU
12へ出力する。そして、CPU12が、この加速度か
ら、対応する歩幅をROM18に保持されているテーブ
ルを検索して求め、表示部14に表示する。
Description
その装置に関し、特に、歩幅・歩行距離を正確に検出・
表示できる歩幅測定方法及びその装置に関するものであ
る。
積極的に歩行を行う必要が認識され、歩行数を表示する
ための歩行計が種々提供されている。ここで、歩行計に
は、歩数のみでなく歩行距離を表示するものがある。こ
の歩行距離は、歩行時の歩幅に歩数を乗算することによ
って求められている。ここで、歩行時の歩幅は、各人で
異なり、また、同一人でも体調等により変わってくる
が、歩行距離を正確に表示するためには、歩幅を正確に
計測する必要がある。
て、歩行訓練が取り入れられることがあるが、膝等を故
障した場合には、一定の歩幅で歩く指導が成されること
がある。係る際にも歩幅が正確に計り得る装置が必要と
なる。
距離計として、特開昭58−189509号公報の技術
が提案されている。この歩行距離計では、加速度センサ
を用い、検出した加速度を2回積分することにより1回
の歩行時の進行距離、即ち、歩幅を算出している。
取り付けられた加速度センサによる出力を図3を参照し
て説明する。この加速度センサには、圧電素子に加わる
荷重・捩じれ等を電圧の値に変えるものを用いている。
らの出力は、実際の歩行に関係するA部分と、実際の歩
行とは直接関係しないB部分とから成ることが判明し
た。このB部分は、足を着地させた際の衝撃による加速
度変化等に基づく出力であると考えられる。ここで、特
開昭58−189509号の歩行距離計では、図3に示
す実際の歩行に関係するA部分と、実際の歩行とは直接
関係しないB部分とを併せて2回積分しているため、正
確に歩幅を検出することができなかった。
なされたものであり、その目的とするところは、歩幅を
正確に求めることができる歩幅測定方法及びその装置を
提供することにある。
め、請求項1の歩幅測定方法では、人体に取り付けられ
た加速度センサからの出力中の人の移動に伴う(進行方
向への)加速度以外の成分を取り除くステップと、上記
ステップにより成分の除かれた加速度に対応する歩幅
を、加速度と歩幅との対応テーブルから検索するステッ
プと、から成ることを技術的特徴とする。
項1において、前記加速度中の人の移動に伴う(進行方
向への)加速度以外の成分を取り除くステップが、加速
度をフーリエ変換するステップと、フーリエ変換された
値中の人の移動に伴う(進行方向への)加速度に関する
周波数成分を特定して取り出すステップと、該周波数成
分を加速度に比例する値に変換するステップとからなる
ことを技術的特徴とする。
項1又は2において、加速度に対応する歩幅を加速度と
歩幅との対応テーブルから検索するステップが、歩幅の
変化分を、加速度の変化分に基づき加速度の変化分と歩
幅の変化分との対応テーブルから検索するステップから
なることを技術的特徴とする。
幅測定装置では、人体に取り付けられる加速度センサ
と、前記加速度センサの出力から人の移動に伴う(進行
方向への)加速度以外の成分を取り除くフィルタ手段
と、加速度と歩幅との対応テーブルと、前記フィルタ手
段の出力に基づき、前記対応テーブルを検索して歩幅を
検索する歩幅検索手段と、を有することを技術的特徴と
する。
項4において、前記フィルタ手段が、加速度をフーリエ
変換するフーリエ変換手段と、前記フーリエ変換手段に
てフーリエ変換された値中の人の移動に伴う(進行方向
への)加速度に関する周波数成分を特定して取り出す周
波数フィルタと、前記周波数フィルタによる周波数成分
を加速度に比例する値に変換する変換手段と、からなる
ことを技術的特徴とする。
項4又は5において、前記歩幅検索手段が、歩幅の変化
分を、加速度の変化分に基づき加速度の変化分と歩幅の
変化分との対応テーブルから検索することを技術的特徴
とする
速度センサからの出力中の人の移動に伴う(進行方向へ
の)加速度以外の成分を取り除くため、歩行中の加速度
成分のみを抽出できる。また、加速度以外の成分の除か
れた加速度に対応する歩幅を、加速度と歩幅との対応テ
ーブルから検索するため、正確に歩幅を検索できる。
換することにより、フーリエ変換された値中の人の移動
に伴う(進行方向への)加速度に関する周波数成分を特
定して取り出すことが可能となる。
速度の変化分に基づき加速度の変化分と歩幅の変化分と
の対応テーブルから検索する。
体に取り付けられた加速度センサからの出力中の人の移
動に伴う(進行方向への)加速度以外の成分を取り除く
ため、歩行中の加速度成分のみを抽出できる。また、歩
幅検索手段が、加速度以外の成分の除かれた加速度に対
応する歩幅を、加速度と歩幅との対応テーブルから検索
するため、正確に歩幅を検索できる。
速度をフーリエ変換することにより、フーリエ変換され
た値中の人の移動に伴う(進行方向への)加速度に関す
る周波数成分を特定して取り出すことが可能となる。
幅の変化分を、加速度の変化分に基づき加速度の変化分
と歩幅の変化分との対応テーブルから検索する。
様について図を参照して説明する。図1は、本発明の第
1実施態様に係る歩幅測定装置10の構成を示すブロッ
ク図である。歩幅測定装置10には、圧電素子に加わる
荷重に基づき加速度を電圧値として出力する加速度セン
サ30と、携帯した者の歩行毎に振り子が振れて信号を
出力する歩数計測センサ32と、地磁気を検出するため
の地磁気検出センサ34とが接続されている。
数の積算等の処理を行うCPU12と、CPU12の演
算した歩幅、歩数等を表示する表示部14と、制御用の
プログラム等の保持されているRAM16と、CPU1
2の作業領域として用いられるROM18とを有し、加
速度センサ30の出力は、当該出力を増幅する増幅部2
0と、増幅された出力をフーリエ変換するフーリエ変換
部22と、フーリエ変換された出力中の特定の周波数線
分のみを取り出すフィルター部24と、該フィルター部
24の出力(アナログ値)をデェジタル値に変換するA
/D変換器26とを介して、CPU12へ入力されるよ
うになっている。
ルター部24は、加速度センサ30により検出された加
速度中の、人の移動に伴う(進行方向への)加速度以外
の成分を除去する動作を行う。この処理について、図3
及び図4を参照して説明する。図3は、歩幅測定装置1
0を携帯した人の歩行時の加速度を加速度センサ30に
より検出した値を図3に示す。この図3では一歩分の加
速度値の変化が表されている。加速度は、上述したよう
に歩行に関係する0〜数10Hz程度の周波数成分(A部
分)と、実際の歩行とは直接関係しない数100Hz程度
の周波数成分(B部分)とから成る。このB部分は、足
を着地させた際の衝撃による加速度変化等に基づく出力
と考えられる。このA部分は、歩幅が変わるのに従い変
化する。また、B部分は、歩幅よりも歩き方により変化
する。例えば、摺り足で歩けば、B部分のピーク値は下
がり持続時間も短くなり、着地時の衝撃が大きければピ
ーク値が上がり持続時間も長くなる。
は、歩行により発生する人の移動に伴う(進行方向へ
の)加速度とは直接関係しない成分(B部分)が含まれ
る。このため、第1実施態様では、フーリエ変換を行い
特定の周波数成分のみを取り出す。即ち、図3に示す加
速度センサの出力を、フーリエ変換部22でフーリエ変
換して図4に示すような周波数成分の値を得る。ここ
で、高い方のピークが図3に示すA部に相当し、低い方
のピークがB部に相当している。このため、フィルター
部24にて、A部に相当する高い方のピークに相当する
周波数成分のみを通過させる。そして、この周波数成分
の値(アナログ値)をA/D変換器26にてデェジタル
値に変換して、CPU12へ入力する。
携帯した者が歩行した際の、CPU12による歩幅の検
出処理について、図2のフローチャートを参照して説明
する。ここで、加速度センサ30は、該歩行者が進行す
る方向に対して水平な加速度成分が検出できるよう、ベ
ルトの留金の位置に取り付けられているものとする。先
ず、CPU12は、初期化の指示がなされたかを判断す
る(S10)、ここで、初期化がなされないときは(S
10がNo)、歩幅測定装置10のスイッチがオンされ
たかを判断する(S14)。ここで、スイッチがオンさ
れると(S14がYes)、ステップ16以下の歩幅検
出処理を開始する。
力を送出する歩数計測センサ32からの出力が有った
か、即ち、一歩ぶん歩いたかを判断する。ここで、歩数
計測センサ32からの出力があると(S16がYe
s)、図3及び図4を参照して上述したように加速度セ
ンサ30からの歩行による加速度成分のみを抽出した加
速度信号を入力する(S18)。そして、今回入力した
加速度が、一歩前の加速度から変化したかを判断する
(S20)。ここで、変化のない場合には(S20がN
o)、歩幅として一歩前の歩幅を採用し(S22)、そ
して、今回の歩行時の歩幅を加えることにより歩行した
距離を演算する(S32)。その後、図1に示す表示部
14に、歩幅、歩数、歩行距離を表示する(S34)。
最後に、スイッチがオフされたかを判断し(S36)、
スイッチがオフされない限り(S36がNo)、ステッ
プ16に戻り歩幅検出処理を繰り返す。
幅が変化したかの判断において、歩幅が変化している
際、例えば、一歩前の加速度の値が“50”で、今回の
加速度の値が“49”のとき(S20がYes)、この
加速度値“49”を記憶した後(S24)、加速度の変
化量を歩幅の変化量に換算する(S26)。この換算用
のテーブルについて、図5を参照して説明する。この換
算用のテーブルは、加速度の変化量に対応する歩幅の変
化量から成る。例えば、一歩前の加速度の値が“50”
で、今回の加速度の値が“49”のときには、加速度の
変化量“−1”に対応する−1cmの歩幅変化量を得れる
よう構成されている。CPU12は、このテーブルを参
照して歩幅変化量を求め、そして、前回の歩幅が45cm
であったとすれば、この歩幅45cmから歩幅変化量であ
る1cmを減算して今回の歩幅を得る(S28)。その
後、この歩幅44cmを記憶する(S30)。
4からの出力に基づき歩行時の進行方向を求め、表示部
14に出発地点からの移動方向(例えば、北北東に4.
12Km)も併せて表示するようになっている。
使用者の歩幅を測定させ、当該使用者に合わせて歩幅が
測定できるようにする初期化処理について説明する。初
期化が行われる際には、図2に示すステップ10の初期
化かの判断がYesとなり、初期化処理に進む(S1
2)。この初期化処理について、当該処理のサブルーチ
ンを示す図6を参照して説明する。
際に、予め設定された距離(ここでは10mとする)を
実際に歩行した際の加速度及び歩行数から、一歩当たり
の加速度及び歩幅を測定する。この測定は、使用者が、
図示しないリセットボタンを押してから歩行を開始し、
10m地点を通過した際に、再びリセットボタンを押す
ことにより行う。
されたかを判断する(S52)。ここで、使用者が、歩
行を開始する際にリセットボタンを押すと(S52がY
es)、CPU12は、歩数計測センサ32からの出力
が有ったかを判断し、歩数計測センサ32からの出力が
あると(S54がYes)、加速度センサ30からの歩
行時の人の移動に伴う(進行方向への)加速度成分のみ
を抽出した加速度信号を入力する(S56)。そして、
入力した加速度を記憶する(S58)とともに、歩数
(現時点では1)を保持した後(S60)、リセットボ
タンが押されたかを判断する(S62)。ここで、リセ
ットボタンの押されない限り(S62がNo)、ステッ
プ54に戻り次の1歩分の測定を行う。そして、10m
地点に到達し、使用者が再びリセットボタンを押すと
(S62がYes)、算出した加速度の平均値を求める
と共に、この10mの距離に基づき歩幅を算出する(S
64)。そして、この算出した加速度の平均値と歩幅と
に基づき基準値(基準加速度に対応する基準歩幅)を更
新する(S66)。
平均値と、算出した歩幅とに基づき基準値を更新する。
そして、歩幅は、測定した加速度値と基準値の加速度と
の差に基づき、図5を参照して上述したテーブルの値を
参照して補正する。なお、上述した例では、初期化時に
測定した値に基づき、基準値のみを更新するようにした
が、基準値の更新のみでなく、測定した値に基づき図5
に示す補正用のテーブル値も併せて更新するようにもで
きる。
30の出力中から歩行による加速度成分以外を取り除い
ているため、一人一人で異なる足の着地時の衝撃に基づ
く偏差が無くなり、正確に歩幅を測定することができ
る。更に、この第1実施態様では、実際に歩行を行いデ
ータを収集し、この歩行時のデータに基づき歩幅を算出
することにより、一人一人の歩き方に合わせて正確な値
を測定することができる。なお、この実施態様の歩幅測
定装置10には、標準的な加速度に対応する歩幅が基準
値として予め設定されており、装置の初期化を行う以前
にも歩幅を算出できるようになっている。
30の出力をフーリエ変換した後、所定の周波数成分の
みを抽出することで、歩行時の加速度成分以外の成分を
取り除いた。ここで、不要分を除くという概念には、加
速度の特徴的部分のみをフィルターにより抽出し、この
抽出した成分と対応するように予め設定したテーブル値
に基づき加速度を歩幅へ換算する方法も含まれる点に注
意されたい。
幅測定装置10について図7乃至図9を参照して説明す
る。図7は、第2実施態様の歩幅測定装置10の構成を
示している。この歩幅測定装置10には、加速度センサ
30と、人工衛星からの電波をアンテナ36aを介して
受信して現在位置を算出するGPS受信機36とが接続
されている。そして、加速度センサ30からの出力は、
増幅部20を介して、ゲート部25及び高周波成分検出
部23に入力されるようになっている。ゲート部25を
通過した加速度信号は、A/D変換器26に加えられる
よう構成されている。
部25による信号処理について説明する。高周波成分検
出部23は、図3に示すB部、即ち、使用者が足を踏み
降ろした際に発生する高周波(100〜300Hz)の成
分を時刻t2にて検出すると、この検出信号をCPU1
2及びゲート部25へ出力する。即ち、第1実施態様で
は、歩数計測センサ32を設けて、1歩の歩行を検出し
たが、この第2実施態様では、1歩の歩行を高周波成分
検出部23を設けることにより、歩数計測センサ32を
用いることなく検出している。
3からの検出信号に基づき、図3中のt1からt2まで
の期間において加速度センサ側からの出力を通過させ
る。即ち、歩行時の加速度であるA部のみを通過させ、
歩行時の加速度とは無関係なB部を通過させないように
する。これにより第1実施態様と同様にして、歩行時の
加速度ではない成分を除去している。
0のCPU12による歩幅検出処理について図8のフロ
ーチャートを参照して説明する。先ず、CPU12は、
歩幅測定装置10のスイッチがオンされたかを判断する
(S11)。ここで、スイッチがオンされると(S11
がYes)、ステップ17以下の歩幅検出処理を開始す
る。
検出部23からの検出信号が有ったか、即ち、一歩ぶん
歩いたかを判断する。ここで、高周波成分検出部23か
らの検出信号があると(S17がYes)、歩行時の加
速度成分のみを抽出した加速度信号を入力する(S1
8)。そして、初期化のタイミングかを判断する(S1
9)、ここで、初期化が開始されないときは(S19が
No)、図9に示す加速度値と歩幅との対応テーブルを
参照して歩幅を検索する(S21)。そして、今回の歩
行時の歩幅を加えることにより、歩行した距離を演算す
る(S32)。その後、図7に示す表示部14に、歩
幅、歩数、歩行距離を表示する(S34)。最後に、ス
イッチがオフされたかを判断し(S36)、スイッチが
オフされない限り(S36)、ステップ17に戻り歩幅
検出処理を繰り返す。
の歩幅を測定させる初期化処理について説明する。な
お、上述した第1実施態様では、使用者がリセットボタ
ンを押し、所定距離を歩行することにより初期化を行っ
たが、この第2実施態様では、使用中、即ち、歩幅の測
定中に自動的に初期化が行われるように構成されてい
る。ここでは、歩幅の測定開始後、1分が経過し歩幅が
安定した時点で(S19がYes)、初期化が開始され
るものとする。この初期化処理について引き続き図8を
参照して説明する。
に初期化を開始する。即ち、加速度を入力した後に(S
18)、初期化開始のタイミングかを判断し(S1
9)、このタイミング(測定開始から1分経過)から
(S19がYes)、前述した測定と並行して初期化処
理を進める。まず、初期化開始時の現在位置を計測した
かを判断し(S70)、現在位置が未計測である初期化
処理開始時には(S70がYes)、GPS受信機36
からの信号に基づき現在位置を計測する(S72)。そ
して、上記ステップ18にて入力した加速度を記憶する
(S74)と共に、歩行数(現時点では1)を保持した
後(S76)、所定歩数(ここでは100歩)歩いたか
を判断する(S78)。ここで100歩あるくまでは
(S78がNo)、この時点でステップ21側の処理に
戻る。ステップ74、76の処理を100回繰り返し、
100歩分のデータを収集すると(S78がYes)、
初期化完了時の現在位置を求め(S80)、上記ステッ
プ72で初期化を開始した時の位置と、100歩あるい
たステップ80の時点で計測した位置との差から、10
0歩の歩行により進んだ距離を求め、併せて加速度の平
均値を求め、そして、100歩分の距離に基づき歩幅を
算出する(S82)。その後、この算出した加速度の平
均値と歩幅とに基づき図9に示す加速度と歩幅のテーブ
ルを更新する(S84)。
取り付け方により異なる。即ち、進行方向に対して水平
に加速度が検出できるように正しく取り付けられるか、
或いは、進行方向に対して偏位した方向に取り付けられ
るかで加速度センサの出力は異なってくる。このため初
期化を行った位置と異なる位置に加速度センサを取り付
けた際には、歩幅を正確に測定できなくなる。これに対
して、この第2実施態様の歩幅測定装置10では、実際
に加速度センサ30が使用者に取り付けられた状態で初
期化を行うと共に、この状態で歩幅を計測するため、加
速度センサ30の取り付け位置に係わらず、正確に歩幅
を求めることができる。
その装置によれば、正確に歩幅を検出することが可能と
なる。
成を示すブロック図である。
示すフローチャートである。
ある。
る。
ブルである。
フローチャートである。
成を示すブロック図である。
示すフローチャートである。
Claims (6)
- 【請求項1】 人体に取り付けられた加速度センサから
の出力中の人の移動に伴う加速度以外の成分を取り除く
ステップと、 上記ステップにより成分の除かれた加速度に対応する歩
幅を、加速度と歩幅との対応テーブルから検索するステ
ップと、から成ることを特徴とする歩幅測定方法。 - 【請求項2】 前記加速度中の人の移動に伴う加速度以
外の成分を取り除くステップが、 加速度をフーリエ変換するステップと、 フーリエ変換された値中の人の移動に伴う加速度に関す
る周波数成分を特定して取り出すステップと、 該周波数成分を加速度に比例する値に変換するステップ
とからなることを特徴とする請求項1の歩幅測定方法 - 【請求項3】 加速度に対応する歩幅を加速度と歩幅と
の対応テーブルから検索するステップが、 歩幅の変化分を、加速度の変化分に基づき加速度の変化
分と歩幅の変化分との対応テーブルから検索するステッ
プからなることを特徴とする請求項1又は2の歩幅測定
方法。 - 【請求項4】 人体に取り付けられる加速度センサと、 前記加速度センサの出力から人の移動に伴う加速度以外
の成分を取り除くフィルタ手段と、 加速度と歩幅との対応テーブルと、 前記フィルタ手段の出力に基づき、前記対応テーブルを
検索して歩幅を検索する歩幅検索手段と、を有すること
を特徴とする歩幅測定装置。 - 【請求項5】 前記フィルタ手段が、 加速度をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、 前記フーリエ変換手段にてフーリエ変換された値中の人
の移動に伴う加速度に関する周波数成分を特定して取り
出す周波数フィルタと、 前記周波数フィルタによる周波数成分を加速度に比例す
る値に変換する変換手段と、からなることを特徴とする
請求項4の歩幅測定装置。 - 【請求項6】 前記歩幅検索手段が、 歩幅の変化分を、加速度の変化分に基づき加速度の変化
分と歩幅の変化分との対応テーブルから検索することを
特徴とする請求項4又は5の歩幅測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP33786795A JP3834855B2 (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 歩幅測定方法及びその装置 |
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JPH09152355A true JPH09152355A (ja) | 1997-06-10 |
JP3834855B2 JP3834855B2 (ja) | 2006-10-18 |
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ID=18312739
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JP33786795A Expired - Lifetime JP3834855B2 (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 歩幅測定方法及びその装置 |
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