WO2011158365A1 - 仕事率計測装置 - Google Patents

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WO2011158365A1
WO2011158365A1 PCT/JP2010/060312 JP2010060312W WO2011158365A1 WO 2011158365 A1 WO2011158365 A1 WO 2011158365A1 JP 2010060312 W JP2010060312 W JP 2010060312W WO 2011158365 A1 WO2011158365 A1 WO 2011158365A1
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WO
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bicycle
driver
work rate
sensor
data
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/060312
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English (en)
French (fr)
Inventor
隆二郎 藤田
泰輝 児玉
Original Assignee
パイオニア株式会社
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Publication date
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Priority to JP2012520222A priority patent/JP5639168B2/ja
Priority to PCT/JP2010/060312 priority patent/WO2011158365A1/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00—Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/20—Cycle computers as cycle accessories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00—Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/40—Sensor arrangements; Mounting thereof
    • B62J45/41—Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by the type of sensor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J50/00—Arrangements specially adapted for use on cycles not provided for in main groups B62J1/00 - B62J45/00
    • B62J50/20—Information-providing devices
    • B62J50/21—Information-providing devices intended to provide information to rider or passenger
    • B62J50/22—Information-providing devices intended to provide information to rider or passenger electronic, e.g. displays
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2503/00—Evaluating a particular growth phase or type of persons or animals
    • A61B2503/10—Athletes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80—Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/803—Motion sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2230/00—Measuring physiological parameters of the user
    • A63B2230/62—Measuring physiological parameters of the user posture
    • A63B2230/625—Measuring physiological parameters of the user posture used as a control parameter for the apparatus

Definitions

  • the present invention relates to a power measurement device.
  • the apparatus for measuring the power described in Patent Document 1 has a function of measuring the power performed on the pedal.
  • the prior art detects the changing speed of the pedal, acceleration in the direction of travel of the bicycle, and wind speed from the direction of travel of the bicycle to calculate the driver's work rate.
  • the air resistance is reflected in the work rate by detecting the wind speed from the direction of travel of the bicycle, but the front projected area of the part that receives the air resistance, which is highly dependent on the air resistance, is the work rate. Not reflected. As a result, the accuracy of the calculated work rate is lowered.
  • An object of the present invention is to provide a work amount measuring apparatus that suppresses a decrease in accuracy in view of the above background.
  • a work rate measuring apparatus is a work rate measuring apparatus for measuring a work rate of work performed on a bicycle, and includes at least a driver of the bicycle, And a calculation unit that detects a change in a projected area that is an area projected on a plane perpendicular to the ground surface of a moving body that moves relative to the ground, and calculates the projected area that reflects the change.
  • a program includes a computer having an area projected on a plane perpendicular to the ground of a moving body that includes at least a bicycle driver and moves relative to the ground. It is characterized by detecting a change in a certain projected area and functioning as calculation means for calculating the projected area reflecting the change.
  • FIG. 1 (A) is a side view of the bicycle to which the work rate measuring device is attached, and (b) is an enlarged view of a portion to which the work rate measuring device is attached in the bicycle of FIG. 1 (a).
  • (A) is a front view of the power measurement device, (b) is a rear view of the power measurement device, (c) is a longitudinal sectional view of the power measurement device, and (d) is an AA of FIG. 2 (c). It is sectional drawing. It is a block diagram which shows the electrical structure of a work rate measuring apparatus.
  • (A) is a side view showing a state where a driver is riding a bicycle with arms extended, and (b) is a front view of FIG. 4 (a).
  • FIG. 5 (a) is a side view showing a state where a driver is riding a bicycle with his arms bent
  • (b) is a front view of FIG. 5 (a).
  • FIG. 1 is an external view showing a state in which a cycle computer S also serving as a work rate measuring device W of the present invention is attached to a bicycle B.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a structural configuration of the cycle computer S, that is, the power measurement device W.
  • the work rate measuring device W includes a wind speed measuring device 1 that measures a wind speed relative to the bicycle B, a display device 2 that displays predetermined information in addition to the work rate of the driver of the bicycle B, and a predetermined operation value.
  • a control device 6 and a main body 7 for housing and integrating a part of these devices and sensor groups are provided.
  • the main body 7 is made of a synthetic resin such as plastic and has a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • An attachment portion 7 ⁇ / b> A for attaching to the bicycle B is provided on one surface of the main body 7.
  • the attachment portion 7A is made of a synthetic resin such as plastic and has a structure that is fixed to the handle B1 in a state where the handle B1 of the bicycle B is gripped.
  • An input unit 31 of the operable input device 3 and a distance measuring sensor 52 constituting the sensor group 5 are provided.
  • the work rate measuring device W When the work rate measuring device W is attached to the handle B1 of the bicycle B by the attachment portion 7A, the back surface of the main body 7 faces the ground, and the surface of the main body 7 faces the atmosphere. Therefore, the driver can easily visually recognize the display unit 21 of the display device 2 and the input unit 31 of the input device 3.
  • the front surface and the back surface of the main body 7 are formed in parallel, and the shape and size thereof are the same, and an approximately oval shape or an approximately rhombus shape with different diagonal lengths is used.
  • the major axis direction of this surface coincides with the moving direction of the bicycle.
  • the display unit 21 and the input unit 31 are juxtaposed in the long axis direction.
  • the display unit 21 is connected to the bicycle B.
  • the input unit is located near the rear of the bicycle B.
  • the wind speed measuring device 1 is provided between the mounting portion 7A, the display portion 21, and the input portion 31.
  • the wind speed measuring device 1 includes a flow passage 11 through which an air flow such as wind flows, a sound pressure sensor 12 that detects sound pressure of sound waves (vibration), and sound waves (vibration) from the air flow upstream of the sound pressure sensor 12. Is provided.
  • the flow passage 11 is configured by a hole that vertically cuts the main body 7 in the long axis direction of the main body 7. That is, the hole which comprises the flow path 11 has penetrated the main body 7 from the one end surface to the other end surface. And the part of the hole currently formed in the front end (traveling direction side) end surface of the bicycle B constitutes the inflow port 11A of the flow passage 11, and is formed in the other rear end (reverse direction side) end surface.
  • the hole portion constitutes the outlet 11 ⁇ / b> B of the flow passage 11. Therefore, an air flow such as wind moving from the front and rear of the bicycle B to the bicycle B flows into the flow passage 11 from the inlet 11A and flows out from the outlet 11B.
  • the flow passage 11 is surrounded by the main body 7 in the entire circumferential direction of the central axis C1 (length direction). Therefore, the inflow path 11 is shielded from an air flow such as a wind that moves toward the bicycle B from the measurement of the bicycle B (direction orthogonal to the central axis C1).
  • a cross section perpendicular to the central axis C1 of the flow passage 11 (hereinafter, abbreviated as “cross section of the flow passage 11”) has a substantially rectangular shape, and gradually expands from the front side to the rear side of the bicycle B. Yes. That is, the outlet 11B is wider than the inlet 11A.
  • the height of the flow passage 11 (the length in the direction perpendicular to the front surface and the back surface) is constant, and only the width of the flow passage 11 (the length in the minor axis direction on the front surface and the back surface) is used. It expands from the front side toward the rear side.
  • the central axis of the flow passage 11 is parallel to the surface of the main body 7 and the like.
  • the cross section of the flow passage 11 has a substantially elliptical shape or a substantially diamond shape, but the cross sectional shape of the flow passage 11 is not particularly limited. Further, only the length in the short axis direction such as the surface is enlarged from the front side toward the rear side, but the cross section of the flow passage 11 only needs to be enlarged in that direction, and the mode of expansion is particularly limited. Not.
  • the central axis C1 of the flow passage 11 is a straight line parallel to the surface or the like, but may be a straight line inclined to the surface or the like or a curved line.
  • a sound pressure sensor 12 is provided at the center of the main body 7 in the long axis direction. That is, the sound pressure sensor 12 is disposed between the surface of the main body 7 and the flow passage 11.
  • the structure and shape of the sound pressure sensor 12 are not particularly limited as long as the sound pressure sensor 12 can detect the sound pressure of sound waves.
  • a MEMS microphone packaged in a flat plate shape is used as the sound pressure sensor 12.
  • a detection port 13 is formed from the hole wall of the flow passage 11 to a mouth portion (not shown, hereinafter referred to as “sound port”) that collects sound waves of the sound pressure sensor 12, and the sound of the flow passage 11 and the sound pressure sensor 12
  • the mouth communicates with the detection port 13. Therefore, when an air flow such as wind flowing into the flow passage 11 passes through the detection port 13, turbulence (so-called “wind noise”) is generated. Since this turbulent flow moves in the detection port 13 toward the sound pressure sensor 12, the sound pressure sensor 12 detects turbulent flow generated by an air flow such as wind as a sound wave (so-called “wind noise”). .
  • the sound pressure sensor 12 converts the detected sound pressure into an electric signal and outputs it to the control device 6 described later.
  • the shape of the detection port 13 is not particularly limited, but if the detection port 13 has a columnar shape, attenuation of sound waves (vibration) due to bending loss can be suppressed, and therefore the detection port 13 has a columnar shape. Is desirable.
  • case 1 When the cross section of the hollow portion of the hollow structure expands along the direction of the air flow (hereinafter referred to as “case 1”), the flow velocity of the air flow rises at the inlet of the hollow structure and moves toward the outlet. Decrease.
  • case 2 when the hollow portion of the hollow structure is contracted along the direction of the air flow (hereinafter referred to as “case 2”), the flow velocity of the air flow decreases at the inlet of the hollow structure and moves toward the outlet. Rise.
  • the directivity of the sound pressure sensor 12 is increased. Is relatively stronger in the direction from the front of the bicycle B toward the bicycle B (reverse direction) than in the direction from the rear of the bicycle B toward the bicycle B (the traveling direction of the bicycle B). The reason for this will be described below.
  • the inflow port 11A is narrower than the outflow port 11B, and therefore the airflow detection port 13 that moves toward the bicycle B at the same flow rate.
  • the airflow flowing into the flow passage 11 from the front of the bicycle B is faster. Therefore, the directivity of the sound pressure sensor 12 is strong in the direction from the front of the bicycle B toward the bicycle B.
  • the wind speed measuring device 1 measures the wind speed based on the sound pressure detected by the sound pressure sensor 12. As will be described later, the wind speed is measured by the control device 6 including a substrate on which the CPU 61 and the memory 62 are mounted.
  • the control device 6 is housed inside the main body 7 (not shown) and is electrically connected to the sound pressure sensor 12 via a predetermined cable.
  • the display part 21 and the input part 31 are also electrically connected to the control apparatus 6, and the control apparatus 6 also performs predetermined display control and input control.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the power measurement device W according to the first embodiment of the present invention.
  • the display device 2 includes a display unit 21 on which preset or selected information is displayed, and a display control circuit 22 that controls display on the display unit 21 according to an instruction from the CPU 61 described later.
  • the display unit 21 and the display control circuit 22 are electrically connected by a predetermined bus.
  • the display unit 21 is constituted by a liquid crystal panel.
  • the input device 3 can be operated to input predetermined information, and performs input control based on the input unit 31 that outputs a predetermined input signal and the input signal from the input unit 31, and displays the input information And an input control circuit 32 for outputting an input information signal.
  • the input unit 31 and the input control circuit 32 are electrically connected by a predetermined bus.
  • the input unit 31 has a composite structure in which a cross key and a button are integrated.
  • the input unit 31 When the input unit 31 is operated, an input signal corresponding to the operation mode is sent from the input unit 31 to the input control circuit, and an input information signal indicating the input information is output to the control device 6 from there.
  • the input unit 31 is composed of three buttons arranged in parallel in the minor axis direction on the surface of the main body 7.
  • the input unit 31 includes a cross key, a trackball, and a joystick. It is also possible to use a pointing device such as Further, the structure of the input unit 31 can be integrated with the display unit 21 using a touch panel.
  • the communication device 4 is a communication interface (I / F) 41 for transmitting / receiving various data to / from an external device (not shown) such as a mobile terminal such as a mobile phone or a fixed terminal such as a personal computer installed at home. And a communication control circuit 42 for controlling the communication interface 41 according to an instruction from the CPU 61 to be described later.
  • the communication interface 41 and the communication control circuit 42 are electrically connected by a predetermined bus.
  • the communication control circuit 42 outputs various data stored in the memory 62 to a predetermined external device (not shown) via the communication interface 41, and from the predetermined external device.
  • the communication interface 41 is realized by various antennas in the case of a wireless communication method, and is realized by a terminal connected to a LAN cable or the like in the case of a wired communication method.
  • the sensor group 5 of the work rate measuring device W includes a speed sensor 51, a distance measuring sensor 52, a tilt sensor 53, an atmospheric pressure sensor 54, a temperature sensor 55, a humidity sensor 56, and a GPS sensor 57.
  • Each sensor is appropriately attached to the inside or the outside of the main body 7 of the power measurement device W according to the use thereof.
  • Each sensor is electrically connected to an A / D converter and a serial I / F mounted on the control device 6 by a wireless communication method or a wired communication method.
  • the sensors 51 to 56 convert the measurement values into electrical signals and output them, and the GPS sensor 57 receives signals transmitted from the satellites and transmits them to the control device 6.
  • the speed sensor 51 is a device that measures the absolute speed of the bicycle B.
  • the speed sensor 51 includes, for example, a magnet fixed to a spoke of the wheel of the bicycle B and a magnet detector attached to a chain stay or the like, and measures the number of times the magnet detector detects the magnet per unit time. Then, the speed data obtained by converting the measured value into an electric signal is output to the control device 6. Then, the CPU 61 of the control device 6 calculates the speed of the bicycle B by multiplying this number by the outer periphery of the tire.
  • the distance measuring sensor 52 measures the distance from the distance measuring sensor 52 to the detection target by emitting infrared light and receiving the infrared light reflected on the detection target.
  • the distance measuring sensor 52 is installed on the front side of the display unit 21 on the surface of the main body 7 so that infrared rays are emitted in a direction in which the infrared rays rise to the rear side of the bicycle B and tilt.
  • the direction of infrared light emitted from the distance measuring sensor 52 is constant, and the attitude of the distance measuring sensor 52 is determined by the driver. Even so, it is installed so that the infrared rays face the driver's moving parts (for example, the head and chest).
  • the inclination sensor 53 detects an inclination angle (°) with respect to the horizontal line of the bicycle B, and converts the measured value into a gradient (%). For example, the control device 6 calculates an average gradient of a route on which the bicycle B travels in a certain time.
  • the atmospheric pressure sensor 54 measures the atmospheric pressure around the bicycle B.
  • the control device 6 calculates the altitude at which the bicycle B is located from the atmospheric pressure measured by the atmospheric pressure sensor 54.
  • the temperature sensor 55 measures the temperature around the bicycle B (for example, the temperature at a stopped position or the temperature during traveling).
  • the humidity sensor 56 measures the humidity around the bicycle B (for example, humidity at a stopped position, humidity during traveling, etc.).
  • the GPS sensor 57 is composed of a GPS chip antenna (not shown), and is incorporated into a predetermined positioning system such as a satellite, whereby the current time is acquired simultaneously with the position information of the bicycle B.
  • the GPS sensor 57 receives a signal transmitted from the satellite and transmits it to the control device 6.
  • the configuration of these sensor groups 5 is an example. Therefore, data acquired by a certain sensor only needs to be finally acquired, and can be calculated and acquired from measurement values measured by other sensors.
  • the movement distance in a certain time is calculated by the GPS sensor 57 or the like, and the difference in altitude in the certain time required for the movement is calculated from the altitude information calculated by the atmospheric pressure sensor 54. It is also possible to calculate an average value of inclination in a predetermined section from the difference (elevation difference).
  • the control device 6 includes a CPU 61 that performs control, a memory 62 that stores data indicating various information, an A / D converter that converts analog electrical signals output from various sensors into digital electrical signals, and a serial I / F. And an oscillation circuit 65 that functions as a cue for performing a timer interrupt process to be described later.
  • the control device 6 is connected to the display control circuit 22, the input control circuit 32, and the communication control circuit 42 through a bus.
  • the memory 62 is realized by an internal storage device such as a flash memory, a RAM, a ROM, a hard disk drive, or a non-volatile external memory such as a USB memory or a flash memory card.
  • the memory 62 temporarily or permanently stores information acquired by the sensor group 5 of the work rate measuring device W, calculation results calculated by the CPU 61, and the like.
  • the work rate measuring apparatus W stores additional information such as map information in the ROM of the memory 62, creates a bicycle map in association with the acquired / calculated data, and displays the map on the display unit 21. be able to.
  • the bandpass filter 14 is a bandpass filter using an operational amplifier, and passes only a frequency band component of 1 to 4 kHz.
  • the frequency of sound waves (sound waves generated by running) generated from an automobile or motorcycle engine is distributed to 1 kHz or less, and the frequency of insect voices such as cicada calls is distributed to 4 kHz or more.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a controllable (or functional) configuration of the power measurement device W according to the first embodiment of the present invention.
  • the work rate measuring device W includes a travel information acquisition unit W11, a driver / bicycle information acquisition unit W12, an information acquisition unit W1 including an environment information acquisition unit W13, a wind speed calculation unit W21, and a variable including a front projection area calculation unit W22.
  • the output unit W4 includes a calculation unit W2, a work rate calculation unit W3, a display output unit W41, and a communication output unit W42.
  • the travel information acquisition unit W11 has a function of acquiring data on information related to bicycle travel (hereinafter referred to as “travel information data”).
  • the travel information acquisition unit W1 stores the sound pressure sensor 12, the speed sensor 51, the sensor for measuring the travel information of the bicycle B such as the GPS sensor 57, and the travel information data acquired by these sensors in the memory 62 in advance. It is comprised by the control apparatus 6 etc. which calculate and memorize
  • the predetermined data stored in the memory 62 includes data stored in advance in the ROM or data acquired by the input device 3 or the communication device 4 and stored in the RAM.
  • the driver / bicycle information acquisition unit W12 has a function of acquiring data on the body of the driver and the body of the bicycle (hereinafter referred to as “driver information information”).
  • the driver / bicycle information acquisition unit W12 includes, for example, an input device 3 that outputs information data such as a driver input by an operation of the input unit 31 as an input information signal, and an input item selected by an operation of the input unit 31.
  • a control device 6 that stores information such as information received from the input device 3 in association with the recognized input items.
  • the distance measuring sensor 52 that measures the distance l between the bicycle B and the driver, which constitutes the relationship between the bicycle B and the driver, also constitutes the driver / bicycle information acquisition unit W12.
  • the environment information acquisition unit W13 has a function of acquiring information data (hereinafter referred to as “environment information data”) related to the environment surrounding the bicycle B such as a natural environment or a geographical environment.
  • the sensor group 5 includes an inclination sensor 53, an atmospheric pressure sensor 54, a temperature sensor 55, and a sensor that measures environmental information of the humidity sensor 56.
  • the wind speed calculation unit W21 calculates the effective value of the sound pressure from the data indicating the sound pressure acquired by the travel information acquisition unit W11 (hereinafter referred to as “sound pressure data”), and calculates the effective sound pressure by a predetermined conversion formula.
  • the relative wind speed with respect to the bicycle B is calculated from the value.
  • the wind speed calculation unit W21 is configured by the control device 6.
  • the front projection area calculation unit S22 stores distance data indicating the distance l acquired by the driver / bicycle information acquisition unit W12, driver height data, type data of the bicycle B, and the ROM stored in the ROM described later. Based on the relational expression between the distance l and the front projection area A, the front projection area A of the moving body (hereinafter referred to as “moving body”) in which the driver and the bicycle B resulting from the driver's posture are integrated is obtained. calculate. As shown in FIGS. 4 and 5, the front projection area A of the moving body is an area projected on the vertical plane of the moving body. Depending on this area, the work rate for resisting the air flow moving from the front of the bicycle B toward the bicycle B is relatively different. That is, as the front projection area A increases, the power for resisting the relative air flow increases.
  • the front projection area calculation unit W22 is configured by the control device 6.
  • the work rate calculation unit W3 includes data on wind speed relative to the bicycle B calculated by the wind speed calculation unit W21 (hereinafter referred to as “wind speed data”), and data on the front projection area calculated by the front projection area calculation unit W22 ( Hereinafter, the air resistance power is calculated using “front projection area data”), the slope resistance power is calculated using the gradient data indicating the ground gradient acquired by the environment information acquisition unit W13, and the like.
  • the rolling resistance power is calculated using speed data indicating the speed of the bicycle B acquired by the travel information acquisition unit W11. Then, the work rate calculation unit W3 calculates the overall work rate of the driver by accumulating these work rates.
  • the power calculation unit W3 is configured by the control device 6.
  • the display output unit W41 has a function of displaying a predetermined measured value or calculated value, or an operation content of the input unit 31, and is configured by the display device 2.
  • the communication output unit W42 has a function of transmitting predetermined data to an external device (not shown), and includes the communication device 4 and the like.
  • the communication output unit W42 includes, for example, an antenna and transmits data to a predetermined external device via the antenna, and also includes a cable terminal and transmits data to the predetermined external device via the cable. You may do it.
  • the communication output unit W42 can include a USB memory terminal, and can transmit data to an external device via the USB memory.
  • step S100 when data relating to predetermined information such as the height / weight of the driver, the type / weight of the bicycle, the type of tire, and the air pressure of the driver is input, the CPU 61 determines the predetermined value in the RAM of the memory 62. Store in the area. When a measurement start key (not shown) provided in the input unit 31 is appropriately operated, the CPU 61 determines that measurement is started and moves the process to step S200.
  • a measurement start key not shown
  • step S200 the CPU 61 acquires various data. That is, the CPU 61 stores various measurement data output from each sensor in a predetermined area of the RAM of the memory 62.
  • the CPU 61 outputs speed data indicating the speed of the bicycle B output from the speed sensor 51, distance data indicating the distance l output from the distance measuring sensor 52, gradient data indicating the gradient of the ground output from the inclination sensor 53, and The sound pressure data indicating the sound pressure output from the sound pressure sensor 12 is sampled, the effective value of the measured value indicated by each data is calculated, and stored in a predetermined area of the RAM of the memory 62.
  • the work rate measuring device W includes speed effective value data indicating the effective value of the speed of the bicycle B, distance effective value data indicating the effective value of the distance l, gradient effective value data indicating the effective value of the ground gradient, and the detection port.
  • Sound pressure effective value data indicating the effective value of the sound pressure of the sound wave generated by 13 is acquired. If necessary, predetermined information may be calculated from the measurement data acquired by the sensor and the condition data acquired in step S100 and stored in a predetermined area of the RAM of the memory 62.
  • step S300 the CPU 61 calculates the flow velocity (relative wind speed) of the air flow (relative wind) moving from the front of the bicycle B to the bicycle B relatively. That is, the CPU 61 stores, for example, a predetermined conversion formula in which the effective value of the sound pressure and the relative wind speed with respect to the bicycle B are associated with each other and the sound pressure effective value data stored in the memory 62. Based on the above, the effective value of the sound pressure is converted into a wind speed relative to the bicycle B and stored.
  • step S400 the CPU 61 calculates the driver of the bicycle B and the front projection area A of the bicycle B.
  • the front projection area calculation process will be described with reference to FIGS.
  • step S401 the CPU 61 selects a front projection area conversion graph from the driver's height data and bicycle type data acquired in step S100.
  • the front projection area conversion graph is a graph in which the distance l from the distance measuring sensor 52 to the driver is associated with the front projection area A of the moving object, and is a combination of the driver's height and the type of bicycle. It is set for each. This is because even if the driver is the same, the posture mode at the time of riding differs depending on the type of bicycle. Moreover, even if the bicycle is the same, the front projection area basically differs depending on the height.
  • a road racer type, a cross bike type, and a time trial type are set as the types of bicycles.
  • the road racer type graph is further divided into a 160 cm tall graph, a 170 cm tall graph, and a 180 cm tall graph. Note that the type of bicycle, the type of height, and the combination thereof are not limited to the present embodiment.
  • the setting range of the distance l is narrower than that of the road racer type, and part of it is missing. This is because it is almost constant. That is, the driver of the cross bike type bicycle hardly takes the forward leaning posture as shown in FIG. 5, while the driver of the time trial type bicycle hardly takes the substantially upright posture as shown in FIG. Absent.
  • the setting range of the distance l can be the same as the setting range of the distance l of the road racer type bicycle.
  • a method for inputting height data a method of directly inputting height or a method of selecting a preset height may be used. Further, in the case of a method of directly inputting height as a method for selecting a graph, the CPU 61 selects a graph for height closest to the input height. In the case of a method for selecting a preset height, if the set height and the height set in the graph are the same, the graph is also selected when the height is input. .
  • step S403 the CPU 61 calculates the front projection area A from the graph selected in step S401 and the distance effective value confirmed in step S402.
  • step S404 the front projection area data indicating the front projection area A is stored in the memory. 62 is stored in a predetermined area of the RAM, and the front projection area calculation process is terminated. In order to calculate the front projection area A, it is possible to use a conversion equation corresponding to a graph instead of a graph.
  • step S500 the CPU 61 calculates the driver's work rate.
  • the CPU 61 calculates the driver's power with respect to the air resistance (hereinafter referred to as “air resistance power”) Wa.
  • the air resistance power Wa is stored in advance in the ROM of the memory 62 and is expressed by the following equation (1).
  • Air resistance power Wa 0.5 ⁇ ⁇ (kg / (m ⁇ 3)) ⁇ Cd ⁇ A (m ⁇ 2) ⁇ (Vw ((m / s)) ⁇ 3
  • ⁇ represents the atmospheric density
  • the atmospheric density data indicating the atmospheric density is stored in advance in a predetermined area of the ROM of the memory 62, and is set to “1.226”, for example.
  • Cd represents an air resistance coefficient. Air resistance coefficient data indicating an air resistance coefficient is stored in advance in a predetermined area of the ROM of the memory 62, and is set to, for example, “0.7”.
  • Vw represents a relative wind speed
  • wind speed data representing the relative wind speed is calculated in step S300 and stored in the RAM of the memory 62.
  • A represents a front projection area
  • front projection area data representing the front projection area is calculated in step S400 and stored in the RAM of the memory 62.
  • step S502 the CPU 61 calculates the driver's power with respect to the gradient resistance (hereinafter referred to as “gradient resistance power”) Ws.
  • the calculation formula of the gradient resistance power Ws is stored in advance in the ROM of the memory 62 and is expressed by the following formula (2).
  • m represents the sum of the mass of the driver and the mass of the bicycle B, and is stored in the RAM of the memory 62 by operating the input unit 31 in step S100.
  • g represents a gravitational acceleration and is stored in advance in the ROM of the memory 62.
  • the gravity acceleration is set to “9.8”.
  • ⁇ represents the ground gradient, which is measured in step S200 and stored in the RAM of the memory 62.
  • Vb represents the speed of the bicycle B, which is acquired in step S200 and stored in the RAM of the memory 62.
  • step S503 the CPU 61 calculates the driver's power with respect to rolling resistance (hereinafter referred to as “rolling resistance power”) Wr.
  • the calculation formula of the rolling resistance work rate Wr is stored in advance in the ROM of the memory 62 and is expressed by the following formula (3).
  • Crr represents a rolling resistance coefficient, which is set in advance and stored in the ROM of the memory 62, and m, g, and Vb are as described above.
  • the coefficients and variables constituting the calculation formula (3) of the rolling resistance power are stored in the memory 62 as data, and the CPU 61 applies these data to the formula (3) to determine the rolling resistance power. Calculate and store in the RAM of the memory 62.
  • step S504 the CPU 61 adds the work rates calculated in steps S501 to S503 to calculate the total work rate W of the driver, and in step S505, the work rate data indicating the total work rate W is obtained.
  • the data is stored in a predetermined area of the RAM of the memory 62, and the power calculation process is terminated.
  • the CPU 61 performs predetermined data output processing in step S600 of the main processing. That is, the CPU 61 outputs predetermined predetermined data (for example, work rate data, speed data, and travel distance data) to the display device 2, and displays the work rate, the speed of the bicycle B, and the travel distance on the display unit 21.
  • predetermined predetermined data for example, work rate data, speed data, and travel distance data
  • the output target is not limited to the display device 2.
  • predetermined data set in advance may be relayed to the communication device 4 and output to an external device such as a PC installed at home, for example.
  • step S700 the CPU 61 determines whether or not to end the power measurement process. That is, for example, it is determined whether or not a measurement end signal instructing the end of the measurement is output from the input unit 31. If CPU 61 determines “Yes” in step S700, it ends the power calculation process. If CPU 61 determines “No”, it returns the process to step S200 and repeats steps S200 to S700.
  • the work rate measuring device W reflects the change in the front projection area of the moving body, which is a component of the work rate for the driver of the bicycle B, in the work rate.
  • the decrease in accuracy can be suppressed.
  • the work rate measuring device W reflects the body information such as the type of bicycle, the state of the bicycle, and the height of the driver in the work rate, it is possible to further suppress a decrease in the accuracy of the work rate.
  • the distance between the distance measuring sensor 52 attached to the handle B1 and the driver is measured.
  • the method of calculating the front projection area A is not limited to this.
  • the position of the hand holding the handle, the angle of the elbow, the angle of the helmet, the height of the saddle, the position of the pedal, etc. may be measured.
  • the calculation accuracy of the driver can be improved. it can.
  • the bicycle B and the driver constitute a moving body, but only the bicycle B or the driver may constitute the moving body.
  • the accuracy of the air resistance work rate Wa and the work rate W is improved when the moving body is configured by both, it is preferable that the moving body is configured by the bicycle B and the driver.
  • the air resistance ⁇ Wa is calculated with the air density ⁇ kept constant at 1.293.
  • the air density may be calculated from the temperature and atmospheric pressure. This improves the accuracy of the air resistance power.
  • the air resistance coefficient Cd is set to 0.7, and the air resistance work factor Wa is calculated.
  • the air resistance coefficient Cd is calculated from the type of clothes and humidity. Also good. This is because the frictional resistance coefficient between the atmosphere and the driver changes according to the material and humidity of the clothes.
  • the clothes material can be input in the selection format by operating the input unit 31.
  • the humidity is measured by the humidity sensor 56.
  • the wind speed calculation unit W21, the front projection area calculation unit W22, and the work rate calculation unit W3 are housed in the main body 7. However, for example, they are installed in a mobile terminal such as a mobile phone or at home. It may be accommodated in a fixed terminal or the like. That is, the wind speed calculation unit W21, the front projection area calculation unit W22, and the work rate calculation unit W3 may be configured by application software stored in a ROM such as a mobile terminal.
  • the sensor group 5 that measures data necessary for calculating the work rate W is unitized (hereinafter, the unitized sensor group is referred to as “sensor unit”) and attached to the bicycle B.
  • the measurement data obtained by converting the measurement values measured by the sensors of the sensor unit into electrical signals is immediately transmitted to the mobile terminal or the like, and the mobile terminal or the like transmits the relative wind speed, front projection area, rolling resistance coefficient, and work Calculate the rate.
  • a memory such as a RAM or a ROM may be mounted on the sensor unit so that measurement data can be stored in the memory.
  • wind speed calculation unit W21, the front projection area calculation unit W22, and the work rate calculation unit W3 may be mounted on a server connected to a fixed terminal or the like, and the server may calculate the work rate.
  • the wind speed calculation unit W21, the front projection area calculation unit W22, and the power calculation unit W3 may be installed from a storage medium that stores a program that causes the computer to calculate the front projection area A and the power W.
  • the program may be downloaded from the Internet.
  • the work rate measuring device W is attached to the bicycle B and used in cycling, but the usage target of the work rate measuring device W is not limited to cycling.
  • the work rate measuring device W can be attached to the user himself and used for running and skiing and skating. In running, sound waves that are not detected when landing are periodically generated, but the landing timing is detected by an acceleration sensor or impact sensor, and the sound pressure data (unnecessary component) detected at the landing timing is removed. By doing so, the power can be calculated with high accuracy.
  • the front projection area is calculated by image processing instead of calculating the front projection area from the distance between the distance measuring sensor and the driver as in the first embodiment. It may be.
  • a driver can be photographed with a digital camera attached to a bicycle, and the front projected area of the driver can be calculated via the area on the driver's image based on image data acquired by the photographing.
  • the digital camera can be incorporated in the sensor unit described above.

Landscapes

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Abstract

　精度の低下を抑えることができる仕事率計測装置を提供する。　自転車Ｂに取り付けられた測距センサー５２は、自転車Ｂの運転者の頭までの距離を検出する。この測距センサー５２によって出力された距離を示す距離データに基づいて、地面に垂直な面に投影される前面投影面積を算出する前面投影面積算出部Ｗ２２を備える。

Description

仕事率計測装置
　本発明は、仕事率計測装置に関する。
　近年の健康志向の高まりによって、サイクリングを行う者が増えきている。サイクリングを行う者の中には、適度に趣味として楽しむ者や、トレーニングとして本格的に取り組む者もいる。このようにサイクリングをトレーニングとして行う場合、例えば、自転車の運転者のサイクリングによる消費カロリー、すなわち、運転者が自転車に行う仕事が一つの指標として注目されている。仕事の算出方法は様々あるが、例えば、仕事は、単位時間当たりの仕事である仕事率を積算することで算出することができる。従来、この仕事率を測定する装置は様々存在している（特許文献１参照）。
特開平７－１５１６２０号公報
　特許文献１に記載の仕事率を測定する装置（以下、「先行技術」という）は、ペダルに対して行った仕事率を測定する機能を有する。先行技術は、変化するペダルの回転数、自転車の進行方向の加速度、及び、自転車の進行方向からの風速を検出して、運転者の仕事率を算出している。先行技術では、自転車の進行方向からの風速を検出することによって、空気抵抗が当該仕事率に反映されているが、空気抵抗の依存度が高い空気抵抗を受ける部分の前面投影面積が仕事率に反映されていない。この結果、算出される仕事率の精度が低下している。
　本発明の目的は、上記の背景を鑑みて、精度の低下を抑える仕事量測定装置を提供することである。
　上記課題を解決するために、本発明に係る仕事率計測装置は、自転車に対して行われる仕事の仕事率を計測する仕事率計測装置であって、少なくとも前記自転車の運転者が含まれ、地面に対して移動する移動体の前記地面に垂直な面に投影される面積である投影面積の変化を検知すると共に、当該変化が反映された前記投影面積を算出する算出部を備えることを特徴とする。
　また、上記課題を解決するために、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、少なくとも自転車の運転者が含まれ、地面に対して移動する移動体の前記地面に垂直な面に投影される面積である投影面積の変化を検知すると共に、当該変化が反映された前記投影面積を算出する算出手段として機能させることを特徴とする。
（ａ）は、仕事率計測装置が取り付けられた自転車の側面図、（ｂ）は図１（ａ）の自転車における仕事率計測装置が取り付けられている部分の拡大図である。 （ａ）は仕事率計測装置の正面図、（ｂ）は仕事率計測装置の背面図、（ｃ）は仕事率計測装置の縦断面図、（ｄ）は図２（ｃ）のＡ－Ａ断面図である。 仕事率計測装置の電気的な構成を示すブロック図である。 （ａ）は、運転者が腕を伸ばして自転車に乗車している様子を表す側面図、（ｂ）は図４（ａ）の正面図である。 （ａ）は、運転者が腕を曲げて自転車に乗車している様子を表す側面図、（ｂ）は図５（ａ）の正面図である。 仕事率計測装置の機能的な構成を示すブロック図である。 仕事率計測処理の動作を表すフローチャートである。 前面投影面積算出処理の動作を表すフローチャートである。 仕事率算出処理の動作を表すフローチャートである。 前面投影面積変換グラフを表す図である。
（第１の実施の形態）
　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、本発明の仕事率計測装置Ｗを兼ねたサイクルコンピュータＳが自転車Ｂに取り付けられている様子を表す外観図である。図２は、サイクルコンピュータＳ、すなわち、仕事率計測装置Ｗの構造的な構成の一例を表す図である。仕事率計測装置Ｗは、自転車Ｂに対する相対的な風速を計測する風速計測装置１、自転車Ｂの運転者の仕事率の他に予め設定された所定の情報を表示する表示装置２、操作によって所定の情報を入力させる入力装置３、所定の外部装置（不図示）と通信可能な通信装置４、所定の情報を測定するセンサー群５、各装置の一部を構成し、各装置の制御を担う制御装置６、これらの装置やセンサー群の一部を収容して一体化させる本体７を具備する。
　本体７は、プラスチック等の合成樹脂からなり、略直方体形状を呈している。本体７の一の面には、自転車Ｂに取り付けられるための取付部７Ａが設けられている。取付部７Ａは、プラスチック等の合成樹脂からなり、自転車ＢのハンドルＢ１を掴んだ状態でそのハンドルＢ１に固定される構造を有する。取付部７Ａが設けられている面（以下、「裏面」という）と反対側の面（以下、「表面」という）には、所定の情報が実際に表示される表示装置２の表示部２１、操作可能な入力装置３の入力部３１、及び、センサー群５を構成する測距センサ５２が設けられている。取付部７Ａによって仕事率計測装置Ｗが自転車ＢのハンドルＢ１に取り付けられると、本体７の裏面が地面に臨み、本体７の表面が大気に臨む。よって、運転者は表示装置２の表示部２１及び入力装置３の入力部３１を容易に視認することができる。
　なお、本実施の形態では、本体７の表面と裏面とは平行に形成されており、且つ、これらの形状・大きさは同一であり、略楕円状又は対角線の長さが異なる略菱形状を呈している。仕事率計測装置Ｗが適切に自転車ＢのハンドルＢ１に取り付けられた状態では、この面の長軸方向と自転車の移動方向とが一致している。そして、表示部２１と入力部３１とは、この長軸方向に並設されており、仕事率計測装置Ｗが適切に自転車ＢのハンドルＢ１に取り付けられた状態では、表示部２１が自転車Ｂの前方寄りに、入力部が自転車Ｂの後方寄りに位置する。
　風速計測装置１は、取付部７Ａと表示部２１及び入力部３１との間に設けられている。風速計測装置１は、風等の空気流を流通させる流通路１１、音波（振動）の音圧を検出する音圧センサー１２、及び、音圧センサー１２の上流側で空気流から音波（振動）を発生させる検出口１３を具備する。
　流通路１１は、本体７の長軸方向に本体７を縦断する孔で構成されている。すなわち、流通路１１を構成する孔が、本体７をその一方の端面から他方の端面まで貫通している。そして、自転車Ｂの前方側（進行方向側）の端面に形成されている孔の部分が流通路１１の流入口１１Ａを構成し、他方の後方側（後退方向側）の端面に形成されている孔の部分が流通路１１の流出口１１Ｂを構成する。したがって、自転車Ｂの前方及び後方から自転車Ｂに移動してくる風等の空気流は、流入口１１Ａから流通路１１に流入し、流出口１１Ｂから流出する。
　流通路１１は、その中心軸Ｃ１（長さ方向）の周方向全体を本体７に囲まれている。したがって、流入路１１は、自転車Ｂの測方（中心軸Ｃ１に直交する方向）から自転車Ｂに向かって移動してくる風等の空気流から遮蔽される。
　流通路１１の中心軸Ｃ１に直交する断面（以下、「流通路１１の断面」と略称する）は略矩形状を呈しており、自転車Ｂの前方側から後方側に向かって徐々に拡大している。すなわち、流入口１１Ａより流出口１１Ｂの方が広い。ただし、本実施の形態では、流通路１１の高さ（表面及び裏面に直交する向きの長さ）は一定であり、流通路１１の幅（表面及び裏面の短軸方向の長さ）のみが、前方側から後方側に向かって拡大している。なお、流通路１１の中心軸は、本体７の表面等に平行である。
　なお、第１の実施の形態では、流通路１１の断面は略楕円形状又は略菱形状を呈しているが、流通路１１の断面形状は特に限定されない。また、表面等の短軸方向長さのみが、前方側から後方側に向かって拡大しているが、流通路１１の断面がその方向に拡大していればよく、その拡大の態様は特に限定されない。また、流通路１１の中心軸Ｃ１は、表面等に平行な直線であるが、表面等に傾斜している直線でも、曲線でもよい。
　本体７の長軸方向中央部には、音圧センサー１２が設けられている。すなわち、本体７の表面と流通路１１との間に音圧センサー１２が配設されている。音圧センサー１２は、音波の音圧を検出することができるものであれば、その構造、形状は特に限定されない。本実施の形態では、音圧センサー１２として、平板状にパッケージされたＭＥＭＳマイクが用いられている。
　また、流通路１１の孔壁から音圧センサー１２の音波を収集する口部分（図示なし、以下、「音口」という）まで検出口１３が形成され、流通路１１と音圧センサー１２の音口とが検出口１３によって連通している。よって、流通路１１に流入した風等の空気流が検出口１３を通過すると、乱流（所謂、「風雑音」）が発生する。この乱流は、検出口１３内を音圧センサー１２に向かって移動するので、音圧センサー１２は、風等の空気流によって発生する乱流を音波（所謂、「風雑音」）として検出する。音圧センサー１２は、検出した音圧を電気信号に変換して、後述する制御装置６に出力する。なお、検出口１３の形状は特に限定されないが、検出口１３が柱状を呈していれば、曲がり損失による音波（振動）の減衰を抑えることができるので、検出口１３は柱状を呈していることが望ましい。
　ここで、両端部が開放された出入口を有する中空構造体を大気中に配置した際の、空気流の挙動として、以下のことが実験的に又は経験的に知られている。中空構造体の空洞部の断面が空気流の流れの方向に沿って拡大している場合（以下、「ケース１」という）、空気流の流速が中空構造体の入口で上昇し、出口に向かって減少する。一方、中空構造体の空洞部が空気流の流れの方向に沿って縮小している場合（以下、「ケース２」という）、空気流の流速が中空構造体の入口で減少し、出口に向かって上昇する。
　ここで、中空構造体の空洞部の出入口付近であっても、入口直前及び出口直後は大気中であり、同一の大気圧下にある。したがって、ケース１の場合であってもケース２の場合であっても、空気流が中空構造体の空洞部へ流入する直前の風速も、中空構造体の空洞部から流出する直後の風速も同一となり、しかも両風速は同一となる。すなわち、空洞部の断面が、空気流の流れの方向に沿って、拡大するか縮小するかで、空洞部における空気流の流速の傾向が異なる。
　この傾向からすれば、例えば、本実施の形態のように、流通路１１の中心線Ｃ１に直交する断面が自転車Ｂの前方側から後方側に向かって拡大する場合、音圧センサー１２の指向性は、相対的に自転車Ｂの後方から自転車Ｂに向かう方向（自転車Ｂの進行方向）より、自転車Ｂの前方から自転車Ｂに向かう方向（後退方向）に強くなる。この理由を以下に説明する。
　上記の中空構造体の例では、いずれのケース（ケース１及びケース２）においても、空洞部の出口直後の圧力は大気圧と同一になるので、空洞部における圧力は出口に向かって大気圧に漸近し、出口で大気圧に収束する。よって、出口直前における空気流の流速も同一となる。一方、入口直前の圧力も大気圧と同一であるが、入口直後における空気流の流速は、ケース１の場合、空気流が入口直後で加速されるので、大気中（空洞部の外部）における空気流の流速より速くなり、ケース２の場合、空気流が入口直後で減速されるので、大気中における空気流の流速より遅くなる。
　このことを本実施の形態における流通路１１を流れる空気流に適用すると、流入口１１Ａの方が流出口１１Ｂより狭いことから、同一の流速で自転車Ｂに向かって移動する空気流の検出口１３での流速を比較すると、自転車Ｂの前方から流通路１１に流入する空気流の方が速い。よって、音圧センサー１２の指向性は、自転車Ｂの前方から自転車Ｂに向かう方向に強い。
　なお、風速計測装置１は、音圧センサー１２によって検出された音圧に基づいて風速を計測する。後述するように、風速の計測は、ＣＰＵ６１やメモリ６２が搭載された基板で構成される制御装置６が行う。この制御装置６は、本体７の内部に収容されており（図示せず）、音圧センサー１２と所定のケーブルで電気的に接続されている。また、本実施の形態では、表示部２１及び入力部３１も制御装置６に電気的に接続されており、制御装置６は、所定の表示制御及び入力制御も行う。
　図３は、本発明の第１の実施の形態に係る仕事率計測装置Ｗの電気的な構成を示すブロック図である。
　表示装置２は、予め設定された又は選択された情報が表示される表示部２１と、後述するＣＰＵ６１の指示により表示部２１における表示の制御を行う表示制御回路２２とを具備する。なお、表示部２１と表示制御回路２２とは、所定のバスによって電気的に接続されている。また、本実施の形態では、表示部２１は液晶パネルで構成されている。
　入力装置３は、所定の情報を入力するための操作が可能であり、所定の入力信号を出力する入力部３１と、入力部３１からの入力信号に基づいて入力制御を行い、入力情報を示す入力情報信号を出力する入力制御回路３２とを具備する。なお、入力部３１と入力制御回路３２とは、所定のバスによって電気的に接続されている。また、本実施の形態では、入力部３１は十字キーとボタンとが一体化された複合的な構造を有する。入力部３１の操作によって、センサー群５による所定の情報の測定や制御装置６による仕事率の計測の開始の指示／終了の指示、ユーザＩＤ、当該ユーザの身体に関する情報、自転車に関する情報等の所定の条件を示すデータが入力される。入力部３１が操作されると、入力部３１から操作態様に対応する入力信号が入力制御回路に送られ、そこから入力情報を示す入力情報信号が制御装置６に出力される。なお、本実施の形態では、入力部３１は、本体７の表面の短軸方向に３つ並設されたボタンで構成されているが、その構成として、ボタン以外に十字キー、トラックボールやジョイスティック等のポインティングデバイスとすることも可能である。また、入力部３１の構造をタッチパネルにして、表示部２１と一体化することも可能である。
　通信装置４は、携帯電話等の移動端末や自宅に設置されたパーソナルコンピュータ等の固定端末といった外部装置（図示せず）との間で各種データを送受信するための通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）４１と、後述するＣＰＵ６１の指示により通信インターフェイス４１の制御を行う通信制御回路４２とを具備する。通信インターフェイス４１と通信制御回路４２とは所定のバスによって電気的に接続されている。通信制御回路４２は、ＣＰＵ６１からの指示に応じて、メモリ６２に記憶されている各種データ等を通信インターフェイス４１を介して所定の外部装置（不図示）に出力し、又、所定の外部装置からのデータを通信インターフェイス４１を介して入力させる。なお、通信インターフェイス４１は、無線通信方式である場合、各種アンテナで実現され、有線通信方式である場合、ＬＡＮケーブル等に接続する端子で実現される。
　図３に示すように、仕事率計測装置Ｗのセンサー群５は、速度センサー５１、測距センサー５２、傾斜センサー５３、気圧センサー５４、温度センサー５５、湿度センサー５６、及び、ＧＰＳセンサー５７からなる。各センサーは、それぞれの使用に応じて、仕事率計測装置Ｗの本体７の内部或いは外部に適宜に取り付けられている。また、各センサーは、無線通信方式又は有線通信方式によって制御装置６に搭載されているＡ／Ｄ変換器やシリアルＩ／Ｆに電気的に接続されている。センサー５１～センサー５６は、測定値を電気信号に変換して出力し、ＧＰＳセンサー５７は、衛星から送信される信号を受信し、制御装置６に送信する。
　速度センサー５１は、自転車Ｂの絶対的な速度を測定する装置である。速度センサー５１は、例えば、自転車Ｂの車輪のスポーク等に固定されたマグネットと、チェーンステー等に装着されたマグネット検出器からなり、マグネット検出器が単位時間当たりにマグネットを検出する回数を測定して、測定値を電気信号に変換した速度データを制御装置６に出力する。そして、制御装置６のＣＰＵ６１がこの回数にタイヤの外周を乗算して、自転車Ｂの速度を算出する。
　測距センサー５２は、赤外線を発光し、検出対象に反射した当該赤外線を受光することによって、測距センサー５２から検知対象までの距離を測定する。測距センサー５２は、本体７の表面の表示部２１より前方側で、赤外線が自転車Ｂの後方側に上昇して傾斜する向きに発光されるように設置されている。ここで、図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、測距センサー５２から発光される赤外線の向きは一定であり、測距センサー５２は運転者がどのような姿勢をとっていても赤外線が運転者の可動部分（例えば、頭や胸）を向くように設置されている。
　傾斜センサー５３は、自転車Ｂの水平線に対する傾斜角度（°）を検出し、その測定値を勾配（％）に変換する。制御装置６は、例えば自転車Ｂが一定時間で走行した経路の平均勾配を算出する。気圧センサー５４は、自転車Ｂの周囲の大気圧を測定する。制御装置６は、気圧センサー５４によって測定された気圧から自転車Ｂが位置する標高を算出する。温度センサー５５は、自転車Ｂの周りの気温（例えば、停止している位置での気温や走行中の気温等）を測定する。湿度センサー５６は、自転車Ｂの周りの湿度（例えば、停止している位置での湿度や走行中の湿度等）を測定する。
　ＧＰＳセンサー５７は、ＧＰＳ用チップアンテナ（図示せず）で構成されており、衛星等による所定の測位システムに組み込まれることで、当該自転車Ｂの位置情報と同時に現在の時刻が取得される。ＧＰＳセンサー５７は、衛星から送信される信号を受信して、制御装置６に送信する。
　なお、これらのセンサー群５の構成は一例である。したがって、あるセンサーによって取得するデータは、最終的に取得されればよいので、他のセンサーによって測定された測定値から算出して取得されるようにすることもできる。例えば、傾斜センサー５３を用いずに、ＧＰＳセンサー５７等で一定時間における移動距離を算出し、気圧センサー５４で算出した高度情報から移動に要した一定時間における高度差を算出して、距離と高度差（標高差）から所定区間における傾斜の平均値を算出するようにすることも可能である。また、気圧センサー５４に代えてＧＰＳセンサー５７で標高に関する情報を取得したり、地図情報としての高度情報を有する３次元地図情報を使用してもよい。
　制御装置６は、制御を司るＣＰＵ６１、様々な情報を示すデータを記憶するメモリ６２、各種センサーから出力されるアナログの電気信号をデジタルの電気信号に変換するＡ／Ｄ変換器やシリアルＩ／Ｆの集まりであるＩ／Ｆ６３、現在時刻を刻み続けるＲＴＣ６４、及び、水晶振動子を具備し、後述するタイマー割込処理を行うための合図として機能する発振回路６５を有する。なお、制御装置６はバスを介して、表示制御回路２２、入力制御回路３２、及び、通信制御回路４２に接続されている。
　メモリ６２は、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ等の内部記憶装置、又は、ＵＳＢメモリ、フラッシュメモリカード等の不揮発性外部メモリ等で実現される。メモリ６２には、仕事率計測装置Ｗのセンサー群５によって取得された情報や、ＣＰＵ６１によって演算された演算結果等が一時的又は永続的に記憶される。また、仕事率計測装置Ｗでは、メモリ６２のＲＯＭ等で地図情報等の付加情報を記憶しておき、取得・演算等されたデータと関連付けて自転車用地図を作成し、表示部２１に表示することができる。
　図３に示すバンドパスフィルタ１４は、風速計測装置１を構成しており、音圧センサー１２とそれに対応するＡ／Ｄ変換器との間に介在している。本実施の形態では、バンドパスフィルタ１４は、オペアンプによるバンドパスフィルタとなっており、１～４ｋＨｚの周波数帯域成分のみを通す。一般的に、自動車やバイクのエンジンから発生する音波（走行によって発生する音波）の周波数は１ｋＨｚ以下に分布し、セミの鳴き声等の虫の声の周波数は４ｋＨｚ以上に分布している。このように、自動車等のエンジン音や虫の声は、音圧センサー１２によって検出されたとしても、バンドパスフィルタ１４によって除去される。
　図６は、本発明の第１の実施の形態に係る仕事率計測装置Ｗの制御的な（又は、機能的な）構成を示すブロック図である。仕事率計測装置Ｗは、走行情報取得部Ｗ１１、運転者・自転車情報取得部Ｗ１２、並びに、環境情報取得部Ｗ１３からなる情報取得部Ｗ１、風速算出部Ｗ２１並びに前面投影面積算出部Ｗ２２からなる変数算出部Ｗ２、仕事率算出部Ｗ３、及び、表示出力部Ｗ４１並びに通信出力部Ｗ４２からなる出力部Ｗ４を有する。
　走行情報取得部Ｗ１１は、自転車の走行に関する情報のデータ（以下、「走行情報データ」という）を取得する機能を有する。走行情報取得部Ｗ１は、音圧センサー１２、速度センサー５１、及び、ＧＰＳセンサー５７等の自転車Ｂの走行情報を測定するセンサー、及び、これらのセンサーによって取得された走行情報データと予めメモリ６２に記憶されている所定のデータとに基づいて走行情報を算出・記憶する制御装置６等によって構成される。なお、メモリ６２に記憶されている所定のデータは、予めＲＯＭに記憶されているデータや入力装置３又は通信装置４によって取得されてＲＡＭに記憶されているデータで構成される。
　運転者・自転車情報取得部Ｗ１２は、運転者の身体及び自転車の車体に関する情報のデータ（以下、「運転者等情報データ」という）を取得する機能を有する。運転者・自転車情報取得部Ｗ１２は、例えば、入力部３１の操作によって入力された運転者等情報データを入力情報信号として出力する入力装置３と、入力部３１の操作によって選択される入力の項目を認識し、入力装置３から受け取る運転者等情報データを、その認識している入力項目に関連付けて記憶する制御装置６とで構成される。また、自転車Ｂと運転者との関係である双方間の距離ｌを測定する測距センサー５２も運転者・自転車情報取得部Ｗ１２を構成する。
　環境情報取得部Ｗ１３は、自然環境や地理的環境等の自転車Ｂを取り巻く環境に関する情報のデータ（以下、「環境情報データ」という）を取得する機能を有する。センサー群５の傾斜センサー５３、気圧センサー５４、温度センサー５５、並びに、湿度センサー５６の環境情報を測定するセンサーで構成される。
　風速算出部Ｗ２１は、走行情報取得部Ｗ１１によって取得された音圧を示すデータ（以下、「音圧データ」という）から、音圧の実効値を算出し、所定の変換式によって音圧の実効値から自転車Ｂに対する相対的な風速を算出する。なお、風速算出部Ｗ２１は、制御装置６によって構成されている。
　前面投影面積算出部Ｓ２２は、運転者・自転車情報取得部Ｗ１２によって取得された距離ｌを示す距離データ、運転者の身長データ、自転車Ｂの種類データ、及び、後述するＲＯＭに格納されている当該距離ｌと前面投影面積Ａとの関係式に基づいて、運転者の姿勢に起因する運転者と自転車Ｂとが一体化された移動体（以下、「移動体」という）の前面投影面積Ａを算出する。移動体の前面投影面積Ａとは、図４及び図５に示すように、移動体の鉛直面に投影される面積のことである。この面積によって、相対的に自転車Ｂの前方から自転車Ｂに向かって移動する空気流に抵抗するための仕事率が異なる。すなわち、前面投影面積Ａが大きくなるにつれて、その相対的な空気流に抵抗するための仕事率が大きくなる。なお、前面投影面積算出部Ｗ２２は、制御装置６によって構成されている。
　仕事率算出部Ｗ３は、風速算出部Ｗ２１によって算出された自転車Ｂに対する相対的な風速のデータ（以下、「風速データ」という）、前面投影面積算出部Ｗ２２によって算出された前面投影面積のデータ（以下、「前面投影面積データ」という）等を用いて空気抵抗仕事率を算出し、環境情報取得部Ｗ１３によって取得された地面の勾配を示す勾配データ等を用いて勾配抵抗仕事率を算出し、走行情報取得部Ｗ１１によって取得された自転車Ｂの速度を示す速度データ等を用いて転がり抵抗仕事率を算出する。そして、仕事率算出部Ｗ３は、これらの仕事率を積算して、運転者の全体的な仕事率を算出する。なお、仕事率算出部Ｗ３は制御装置６によって構成される。
　表示出力部Ｗ４１は、所定の測定値や算出値、又は入力部３１の操作内容を表示する機能を有し、表示装置２で構成される。一方、通信出力部Ｗ４２は、外部装置（図示せず）に所定のデータの送信する機能を有し、通信装置４等で構成される。通信出力部Ｗ４２は、例えば、アンテナを具備し、アンテナを介して所定の外部装置にデータを送信し、又、ケーブル用の端子を具備し、ケーブルを介して所定の外部装置にデータを送信するようにしてもよい。さらに、通信出力部Ｗ４２は、ＵＳＢメモリ用の端子を具備し、ＵＳＢメモリを介して外部装置にデータを送信するようにすることもできる。
　次に、図７～図１０を用いて、仕事率計測装置Ｗが取り付けられた自転車Ｂの運転者の仕事率を計測する処理について説明する。
　仕事率計測装置Ｗの入力部３１に設けられているＯＮ／ＯＦＦキー（図示せず）によって、仕事率計測装置Ｗの電源がＯＮされると、制御装置６によって図７に示すフローチャートに基づく処理が開始される。
　まず、ステップＳ１００において、ＣＰＵ６１は、運転者の身長・体重、自転車の種類・重量、タイヤの種類並びに空気圧等の予め定められた所定の情報に関するデータが入力されると、メモリ６２のＲＡＭの所定領域に記憶する。そして、入力部３１に設けられている計測開始キー（図示せず）が適切に操作されると、ＣＰＵ６１は、計測開始と判断し、ステップＳ２００に処理を移す。
　ステップＳ２００において、ＣＰＵ６１は、各種データを取得する。すなわち、ＣＰＵ６１は、各センサーから出力された各種測定データをメモリ６２のＲＡＭの所定領域に記憶する。例えば、ＣＰＵ６１は、速度センサー５１が出力した自転車Ｂの速度を示す速度データ、測距センサ５２が出力した距離ｌを示す距離データ、傾斜センサー５３が出力した地面の勾配を示す勾配データ、及び、音圧センサー１２が出力した音圧を示す音圧データをサンプリングし、各データが示す測定値の実効値を算出し、メモリ６２のＲＡＭの所定領域に記憶する。つまり、仕事率計測装置Ｗは、自転車Ｂの速度の実効値を示す速度実効値データ、距離ｌの実効値を示す距離実効値データ、地面の勾配の実効値を示す勾配実効値データ及び検出口１３によって発生した音波の音圧の実効値を示す音圧実効値データを取得する。なお、必要に応じて、センサーによって取得された測定データとステップＳ１００によって取得した条件データとから所定の情報を算出してメモリ６２のＲＡＭの所定領域に記憶するようにしてもよい。
　ステップＳ３００において、ＣＰＵ６１は、相対的に自転車Ｂの前方から自転車Ｂに移動してくる空気流（相対的な風）の流速（相対的な風速）を算出する。すなわち、ＣＰＵ６１は、例えば、メモリ６２のＲＯＭに予め格納され、音圧の実効値と自転車Ｂに対する相対的な風速とが関連付けられた所定の変換式及びメモリ６２に記憶された音圧実効値データに基づいて、音圧の実効値を自転車Ｂに対する相対的な風速に変換し、記憶する。
　ステップＳ４００において、ＣＰＵ６１は、自転車Ｂの運転者と自転車Ｂの前面投影面積Ａを算出する。ここで、当該前面投影面積算出処理について図８及び図１０を用いて説明する。ＣＰＵ６１は、まず、ステップＳ４０１において、ステップＳ１００において取得した、運転者の身長データ及び自転車の種類データから前面投影面積変換グラフを選択する。前面投影面積変換グラフとは、測距センサ５２から運転者までの距離ｌと移動体の前面投影面積Ａとが対応付けられたグラフのことであり、運転者の身長と自転車の種類との組み合わせ毎に設定されている。これは、運転者が同一であっても、自転車の種類によって乗車時の姿勢態様が異なるからである。また、自転車が同一であっても、基本的には身長によって前面投影面積が異なるからである。
　例えば、図１０に示すように、自転車の種類として、ロードレーサータイプ、クロスバイクタイプ及びタイムトライアルタイプが設定されている。そして、ロードレーサータイプ用のグラフは、さらに、身長１６０ｃｍ用グラフ、身長１７０ｃｍ用グラフ、及び、身長１８０ｃｍグラフに分けられている。なお、自転車の種類と身長の種類及びこれらの組み合わせ方は、本実施の形態に限定されない。
　また、図１０に示すように、クロスバイクタイプ及びタイムトライアルタイプについて、距離ｌの設定範囲がロードレーサータイプに比べて狭く、一部欠落しているのは、これらのタイプにおいては運転者の姿勢はほとんど一定であるからである。すなわち、クロスバイクタイプの自転車の運転者が図５のような前傾姿勢になることはほとんど無く、一方、タイムトライアルタイプの自転車の運転者が図４のような略直立姿勢になることはほとんどない。しかしながら、これらのタイプの自転車についても距離ｌの設定範囲をロードレーサータイプの自転車の距離ｌの設定範囲と同一にすることも可能である。
　なお、身長データの入力方法として、身長を直接入力する方法でも、予め設定されている身長を選択する方法でもよい。また、グラフの選択方法として、身長を直接入力する方法の場合、ＣＰＵ６１は、入力された身長に最も近い身長用のグラフを選択する。また、予め設定されている身長を選択する方法の場合、その設定されている身長と、グラフに設定されている身長とを同一にすれば、身長を入力した時点でグラフも選択したこととなる。
　ＣＰＵ６１は、ステップＳ４０２において、メモリ６２に記憶されている距離実効値データを確認する。そして、ＣＰＵ６１は、ステップＳ４０３において、ステップＳ４０１で選択したグラフとステップＳ４０２で確認した距離実効値とから前面投影面積Ａを算出し、ステップＳ４０４において、前面投影面積Ａを示す前面投影面積データをメモリ６２のＲＡＭの所定領域に記憶し、当該前面投影面積算出処理を終了する。なお、前面投影面積Ａを算出するために、グラフではなくて、グラフに相当する変換式を用いることも可能である。
　ステップＳ５００において、ＣＰＵ６１は、運転者の仕事率を算出する。ここで、当該処理について図１０を用いて説明する。ＣＰＵ６１は、まず、ステップＳ５０１において、空気抵抗に対する運転者の仕事率（以下、「空気抵抗仕事率」という）Ｗａを計算する。空気抵抗仕事率Ｗａは、予めメモリ６２のＲＯＭに格納されており、次式（１）で表される。
（式１）
　空気抵抗仕事率Ｗａ＝０．５×ρ（ｋｇ／（ｍ＾３））×Ｃｄ×Ａ（ｍ＾２）×（Ｖｗ（（ｍ／ｓ））＾３
　ここで、ρは大気密度を表し、大気密度を示す大気密度データは予めメモリ６２のＲＯＭの所定領域に格納されおり、例えば「１．２２６」に設定されている。Ｃｄは空気抵抗係数を表している。空気抵抗係数を示す空気抵抗係数データは予めメモリ６２のＲＯＭの所定領域に格納されており、例えば「０．７」に設定されている。Ｖｗは相対的な風速を表しており、相対的な風速を表す風速データはステップＳ３００において算出されてメモリ６２のＲＡＭに記憶されている。また、Ａは前面投影面積を表しており、前面投影面積を表す前面投影面積データは、ステップＳ４００において算出されてメモリ６２のＲＡＭに記憶されている。このように、空気抵抗仕事率Ｗａの計算式（１）を構成する係数及び変数はデータとしてメモリ６２に記憶されており、ＣＰＵ６１がこれらのデータを式（１）に当て嵌めて空気抵抗仕事率Ｗａを計算し、メモリ６２のＲＡＭに記憶する。
　次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ５０２において、勾配抵抗に対する運転者の仕事率（以下、「勾配抵抗仕事率」という）Ｗｓを計算する。勾配抵抗仕事率Ｗｓの計算式は、予めメモリ６２のＲＯＭに格納されており、次式（２）で表される。
（式２）
　勾配抵抗仕事率Ｗｓ＝ｍ（ｋｇ）×ｇ（ｍ／（ｓ＾２））×ｓｉｎ（ａｒｃｔａｎ（θ（％）／１００））×Ｖｂ（ｍ／ｓ）
　ここで、ｍは運転者の質量と自転車Ｂの質量との合計を表し、それぞれステップＳ１００において入力部３１の操作によってメモリ６２のＲＡＭに記憶されている。ｇは重力加速度を表し、予めメモリ６２のＲＯＭに格納されている。重力加速度は例えば「９．８」に設定される。θは地面の勾配を表し、ステップＳ２００において測定されてメモリ６２のＲＡＭに記憶されている。また、Ｖｂは自転車Ｂの速度を表しており、ステップＳ２００において取得されてメモリ６２のＲＡＭに記憶されている。このように、勾配抵抗仕事率Ｗｓの計算式（２）を構成する係数及び変数はデータとしてメモリ６２に記憶されており、ＣＰＵ６１がこれらのデータを式（２）に当て嵌めて勾配抵抗仕事率Ｗｓを計算し、メモリ６２のＲＡＭに記憶する。
　次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ５０３において、転がり抵抗に対する運転者の仕事率（以下、「転がり抵抗仕事率」という）Ｗｒを計算する。転がり抵抗仕事率Ｗｒの計算式は、予めメモリ６２のＲＯＭに格納されており、次式（３）で表される。
（式３）
　転がり抵抗仕事率Ｗｒ＝ｍ（ｋｇ）×ｇ（（ｍ／（ｓ＾２））×転がり抵抗係数Ｃｒｒ×Ｖｂ（ｍ／ｓ）
　ここで、Ｃｒｒは転がり抵抗係数を表し、予め設定されてメモリ６２のＲＯＭに格納されており、ｍ、ｇ及びＶｂについては上述した通りである。このように、転がり抵抗仕事率の計算式（３）を構成する係数及び変数はデータとしてメモリ６２に記憶されており、ＣＰＵ６１がこれらのデータを式（３）に当て嵌めて転がり抵抗仕事率を計算し、メモリ６２のＲＡＭに記憶する。
　ＣＰＵ６１は、ステップＳ５０４において、ステップＳ５０１～ステップＳ５０３で算出した仕事率を積算して、運転者の仕事率の合計Ｗを算出し、ステップＳ５０５において、当該仕事率の合計Ｗを示す仕事率データをメモリ６２のＲＡＭの所定領域に記憶し、当該仕事率算出処理を終了する。
　ＣＰＵ６１は、メイン処理のステップＳ６００において所定のデータの出力処理を行う。すなわち、ＣＰＵ６１は、予め定められた所定のデータ（例えば、仕事率データ、速度データ及び移動距離データ）を表示装置２に出力し、表示部２１に仕事率、自転車Ｂの速度及び移動距離を表示させる。なお、出力の対象は、表示装置２に限定されない。例えば、予め設定された所定のデータを通信装置４に中継させて、例えば、自宅に設置されたＰＣ等の外部装置に出力するようにしても良い。
　ＣＰＵ６１は、ステップＳ７００において当該仕事率の計測処理を終了するか否かを判定する。すなわち、例えば、当該計測の終了を指示する計測終了信号が、入力部３１から出力されたか否かを判定する。ＣＰＵ６１は、ステップＳ７００において「Ｙｅｓ」と判定すると当該仕事率算出処理を終了し、「Ｎｏ」と判定するとステップＳ２００に処理を戻し、ステップＳ２００～ステップＳ７００を繰り返す。
　以上のように、仕事率計測装置Ｗは、自転車Ｂの運転者に対する仕事率の構成要素となる、移動体の前面投影面積の変化を仕事率に反映しているので、算出値である仕事率の精度の低下を抑えることができる。また、仕事率計測装置Ｗは、自転車の種類・自転車の状態や運転者の身長等の身体情報を仕事率に反映しているので、さらに仕事率の精度の低下を抑えることができる。
（その他の実施の形態）
　第１の実施の形態では、姿勢が大きく変化し得る運転者が含まれる移動体の前面投影面積Ａを算出するにあたり、ハンドルＢ１に取り付けられた測距センサー５２と運転者との距離を測定しているが、前面投影面積Ａを算出する方法はこれに限られない。例えば、ハンドルを握る手の位置、肘の角度、ヘルメットの角度、サドルの高さ、ペダルの位置等を測定するようにしてもよい。このように、運転者の姿勢、すなわち、前面投影面積Ａを変化させる構成要素を測定し、前面投影面積Ａの精度を向上させることで、運転者の仕事率の算出の精度も向上させることができる。例えば、ペダルの位置を測定すると運転者の脚の前面投影面積の変化を測定すると共に、自転車Ｂのペダルの前面投影面積の変化を測定することができる。また、測距センサー５２による測定がエラーとなる場合、すなわち、赤外線が運転者に反射していないと推測できる場合、運転者がペダルに立っていると判断して、前面投影面積Ａを同一条件下における最大値にしてもよい。なお、第１の実施の形態では、自転車Ｂ及び運転者が移動体を構成しているが、移動体を構成するのは自転車Ｂ又は運転者のいずれか一方のみでも良い。しかしながら、移動体が双方で構成される方が空気抵抗仕事率Ｗａ及び仕事率Ｗの精度が向上するので、移動体が自転車Ｂ及び運転者で構成される方が望ましい。
　また、第１の実施の形態では、空気密度ρを１．２９３と一定にして空気抵抗仕事率Ｗａを算出しているが、気温及び大気圧から大気密度を算出するようにしても良い。これにより、空気抵抗仕事率の精度が向上する。なおこの場合の大気密度ρの計算式は例えば次式（４）で表される。
（式４）
　大気密度ρ（ｍ）＝１．２９３×大気圧÷１０１３×（１＋（気温／２７３））
　さらに、第１の実施の形態では、空気抵抗係数Ｃｄを０．７と一定にして空気抵抗仕事率Ｗａを算出しているが、服装の種類や湿度から空気抵抗係数Ｃｄを算出するようにしても良い。これは、服の素材や湿度に応じて大気と運転者との間の摩擦抵抗係数が変化するからである。この場合、例えば、ステップＳ１００の条件データ入力処理において、入力部３１の操作によって選択形式で服の素材を入力させるようにすることができる。なお、湿度は湿度センサー５６によって測定されている。このように、大気と運転者との間の摩擦抵抗係数を算出することで、空気抵抗仕事率Ｗａの精度、すなわち、運転者の仕事率Ｗの合計Ｗの精度をさらに向上させることができる。
　また、第１の実施の形態では、風速算出部Ｗ２１、前面投影面積算出部Ｗ２２及び仕事率算出部Ｗ３は、本体７に収容されているが、例えば、携帯電話等の移動端末や自宅に設置されている固定端末等に収容されていてもよい。すなわち、風速算出部Ｗ２１、前面投影面積算出部Ｗ２２及び仕事率算出部Ｗ３が移動端末等のＲＯＭに格納されているアプリケーションソフトウェアで構成されるようにすることもできる。この場合、例えば、仕事率Ｗの算出に必要なデータを測定するセンサー群５をユニット化（以下、ユニット化されたセンサー群を「センサーユニット」という）して、自転車Ｂに取り付ける。そして、センサーユニットの各センサーによって測定された測定値が電気信号に変換された測定データが即時に移動端末等に送信され、移動端末等が相対的な風速、前面投影面積、転がり抵抗係数及び仕事率を算出する。この場合、センサーユニットにＲＡＭやＲＯＭ等のメモリが搭載され、測定データをメモリに保存できるようにしてもよい。
　また、風速算出部Ｗ２１、前面投影面積算出部Ｗ２２及び仕事率算出部Ｗ３が固定端末等に接続されたサーバに搭載され、サーバが仕事率を算出するようにしてもよい。なお、風速算出部Ｗ２１、前面投影面積算出部Ｗ２２及び仕事率算出部Ｗ３は、前面投影面積Ａ及び仕事率Ｗをコンピュータに算出させるプログラムが記憶された記憶媒体からインストールするようにしても、そのプログラムをインターネット上からダウンロードするようにしてもよい。
　第１の実施の形態では、仕事率計測装置Ｗは、自転車Ｂに取り付けられ、サイクリングにおいて利用されているが、仕事率計測装置Ｗの利用対象はサイクリングに限られない。例えば、仕事率計測装置Ｗを利用者本人に取り付け、ランニングやスキー・スケートにおいても利用することができる。ランニングの場合、着地する際に検出目的外となる音波が周期的に発生するが、加速度センサーや衝撃センサーで着地タイミングを検出し、その着地タイミングにおいて検出された音圧データ（不要成分）を除去することで、精度よく仕事率を算出することができる。一方、スキーやスケートの場合、進行方向を変更させる際に検出目的外となる音波が発生するが、進行方向の変化を加速度センサーで検出することができるので、進行方向が変化するときの加速度データ（不要成分）を除去することで、精度よく仕事率を算出することができる。
　また、前面投影面積の算出方法として、第１の実施の形態のように、測距センサーと運転者との距離から前面投影面積を算出するのではなく、画像処理によって前面投影面積を算出するようにしてもよい。例えば、自転車に取り付けられたデジタルカメラで運転者を撮影し、その撮影によって取得された画像データに基づいて、運転者の画像上の面積を介して運転者の前面投影面積を算出することができる。なお、この場合、デジタルカメラを、上述したセンサーユニットに組み込むことができる。
１　　　　風速検出装置
２　　　　表示装置
３　　　　入力装置
４　　　　通信装置
５　　　　センサー群
６　　　　制御装置
７　　　　本体
１１Ａ　　流入口
１１Ｂ　　流出口
１２　　　音圧センサー
１３　　　検出口
２１　　　表示部
２２　　　表示制御回路
３１　　　入力部
３２　　　入力制御回路
４１　　　通信インターフェイス
４２　　　通信制御回路
６１　　　ＣＰＵ
６２　　　メモリ
６３　　　Ａ／Ｄ変換器群
６４　　　ＲＴＣ
６５　　　発振回路
Ｂ　　　　自転車
Ｂ１　　　ハンドル
Ｗ　　　　仕事率計測装置
Ｗ１　　　情報取得部
Ｗ２　　　変数算出部
Ｗ３　　　仕事率算出部
Ｗ４　　　出力部
Ｗ１１　　走行情報取得部
Ｗ１２　　運転者・自転車情報取得部
Ｗ１３　　環境情報取得部
Ｗ２１　　風速算出部
Ｗ２２　　前面投影面積算出部
Ｗ４１　　表示出力部
Ｗ４２　　通信出力部

Claims (6)

  1. 　自転車に対して行われる仕事の仕事率を計測する仕事率計測装置であって、
    　少なくとも前記自転車の運転者が含まれ、地面に対して移動する移動体の前記地面に垂直な面に投影される面積である投影面積の変化を検知すると共に、当該変化が反映された前記投影面積を算出する算出部を備えることを特徴とする仕事率計測装置。
  2. 　前記運転者の身体状態を検出する検出部を備え、
    　前記算出部は、前記検出部によって検出された前記運転者の身体状態に基づいて前記投影面積を算出することを特徴とする請求項１に記載の仕事率計測装置。
  3. 　前記検出部は、所定方向における前記自転車の所定位置から前記運転者までの距離を測定することで前記運転者の身体状態を検出することを特徴とする請求項２に記載の仕事率計測装置。
  4. 　コンピュータを、
    　少なくとも自転車の運転者が含まれ、地面に対して移動する移動体の前記地面に垂直な面に投影される面積である投影面積の変化を検知すると共に、当該変化が反映された前記投影面積を算出する算出手段として機能させるためのプログラム。
  5. 　前記運転者の身体状態を検出する検出装置によって出力された前記運転手の身体状態を示す身体状態データに基づいて、前記コンピュータを前記算出手段として機能させることを特徴とする請求項４に記載のプログラム。
  6. 　請求項４又は５に記載のプログラムを記録した、コンピュータが読み取り可能な記録媒体。
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