WO2020202437A1 - 判別装置、判別方法、およびプログラム記録媒体 - Google Patents

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WO2020202437A1
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threshold value
acceleration
discrimination
walking
data
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晨暉 黄
和紀 井原
規之 殿内
謙一郎 福司
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日本電気株式会社
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    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/112—Gait analysis

Definitions

  • the present invention relates to a discrimination device, a discrimination method, and a program for discriminating a walking state.
  • Patent Document 1 discloses a walking-linked communication device that communicates in conjunction with the walking of a user.
  • the device of Patent Document 1 includes a pressure-sensitive unit that detects foot pressure during walking or running of a user, a communication unit that transmits data, a pressure-sensitive unit, and a control unit that controls the communication unit.
  • the control unit of the device of Patent Document 1 monitors the output of the pressure-sensitive unit and controls the on / off of data transmission by the communication unit according to the relationship between the output and the threshold value.
  • the method of Patent Document 1 power consumption at the time of data transmission by the communication unit can be suppressed.
  • the method of Patent Document 1 has a problem that since the threshold value set for the output of the pressure-sensitive part is fixed, it may not be possible to cope with the change in the usage environment of the user. For example, the device of Patent Document 1 may not be started or may be erroneously started depending on the setting of the threshold value. Further, the method of Patent Document 1 has a problem that the threshold value is too high and the measurement efficiency is deteriorated due to the change in the walking state, and the threshold value is too low and the electric power is excessively consumed.
  • An object of the present invention is to provide a discrimination device that solves the above-mentioned problems and realizes high efficiency and low power consumption of walking measurement while flexibly responding to changes in walking state.
  • the discriminating device has a log acquisition unit that acquires sensor data including acceleration acquired by a sensor installed on a shoe, and a storage that stores log data of the sensor data acquired by the log acquisition unit.
  • a unit a log calling unit that calls the log data stored in the storage unit, a discriminating unit that determines the walking state from the waveform of the log data called by the log calling unit, a first threshold value for acceleration in the gravity direction, and progress. It includes a threshold value setting unit that holds a second threshold value for acceleration in a direction and sets a first threshold value and a second threshold value based on the discrimination result by the discrimination unit, and a transmission unit that transmits the discrimination result by the discrimination unit.
  • the discrimination unit If the acceleration included in the log data does not exceed the second threshold value within the discrimination time, the discrimination unit outputs a discrimination result indicating that the start is erroneous.
  • the threshold value setting unit updates the first threshold value based on the value of the acceleration in the traveling direction included in the log data according to the determination result that the start is erroneous.
  • sensor data including acceleration acquired by a sensor installed on a shoe is acquired, log data of the acquired sensor data is stored in a storage unit, and is stored in the storage unit.
  • the log data is called, the walking state is discriminated from the waveform of the called log data, and the first threshold value for acceleration in the gravity direction and the second threshold value for acceleration in the traveling direction are set based on the discrimination result of the walking state.
  • the acceleration included in the log data does not exceed the second threshold within the discrimination time, the judgment result that it is a erroneous start is output, and the progress included in the log data is output according to the judgment result that it is a erroneous start.
  • the first threshold is updated based on the value of the acceleration in the direction.
  • the program of one aspect of the present invention includes a process of acquiring sensor data including acceleration acquired by a sensor installed on a shoe, a process of storing log data of the acquired sensor data in a storage unit, and a storage unit.
  • the computer is made to execute the process of updating the first threshold value based on the value of the acceleration in the traveling direction included in the log data.
  • the present invention it is possible to provide a gait discrimination device that realizes high efficiency of gait measurement and low power consumption while flexibly responding to changes in walking state.
  • the walking measurement system of the present embodiment calculates the posture angle using the sensor data acquired by the acceleration sensor and the angular velocity sensor arranged on the shoes, and measures the walking based on the time-series data of the posture angle. For example, the walking measurement system of the present embodiment calculates an attitude angle using acceleration data and angular velocity data acquired by an IMU (Inertial Measurement Unit) arranged in a shoe insole (also referred to as an insole). The walking measurement system of the present embodiment discriminates the walking state using the acceleration data acquired by the acceleration sensor when switching the operation mode using the sensor data, and performs walking measurement according to the discrimination result.
  • IMU Inertial Measurement Unit
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the walking measurement system 1 of the present embodiment.
  • the gait measurement system 1 includes a data acquisition device 11, a discrimination device 12, and a gait measurement device 13.
  • the data acquisition device 11 and the discrimination device 12 constitute the walking discrimination device 10.
  • the data acquisition device 11 and the discrimination device 12 may be connected by wire or wirelessly. Further, the discrimination device 12 and the walking measurement device 13 may be connected by wire or wirelessly.
  • a display device (not shown) that displays the discrimination result of the discrimination device 12 and the measurement result of the walking measurement device 13 may be added to the walking measurement device 13.
  • the discrimination result of the discrimination device 12 and the measurement result of the walking measurement device 13 may be displayed on the display unit of the walking measurement device 13.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example in which the walking discrimination device 10 is installed in the shoes 100.
  • the walking discrimination device 10 is installed at a position corresponding to the back side of the arch of the foot.
  • the position where the walking discrimination device 10 is installed may be a position other than the back side of the arch of the foot as long as it is inside or on the surface of the shoe.
  • the gait determination device 10 is installed on an insole inserted into the shoe 100. Further, the walking determination device 10 may be installed on footwear or socks other than shoes as long as the walking state can be detected.
  • the data acquisition device 11 is connected to the discrimination device 12.
  • the data acquisition device 11 includes at least an acceleration sensor and an angular velocity sensor.
  • the data acquisition device 11 converts the data acquired by the acceleration sensor and the angular velocity sensor into digital data (also referred to as sensor data), and transmits the converted sensor data to the discrimination device 12.
  • the data acquisition device 11 and the walking measurement device 13 may be directly connected to each other without going through the discrimination device 12.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the coordinate system of the sensor data acquired by the data acquisition device 11.
  • the lateral direction of the pedestrian is set to the X-axis direction (rightward is positive)
  • the pedestrian's traveling direction is set to the Y-axis direction (forwardward is positive)
  • the gravity direction is set to the Z-axis direction (vertical upward is positive).
  • the data acquisition device 11 is realized by, for example, an inertial measurement unit including an acceleration sensor and an angular velocity sensor.
  • IMU is an example of an inertial measurement unit.
  • the IMU includes a 3-axis accelerometer and an angular velocity sensor.
  • VG Vertical Gyro
  • the VG has the same configuration as the IMU, and can output the roll angle and the pitch angle with reference to the direction of gravity by a technique called strap-down.
  • AHRS Altitude Heading Reference System
  • the AHRS has a configuration in which an electronic compass is added to the VG.
  • the AHRS can output the yaw angle in addition to the roll angle and pitch angle.
  • GPS / INS Global Positioning System / Inertial Navigation System
  • GPS / INS has a configuration in which GPS is added to AHRS. Since GPS / INS can calculate the position in the three-dimensional space in addition to the attitude angle (roll angle, pitch angle, yaw angle), the position can be estimated with high accuracy.
  • the posture angle can be calculated from the magnitude of acceleration applied in each of the pitch axis and roll axis directions.
  • the attitude angles around those axes can be calculated by integrating the values of the angular velocities with each of the pitch axis, the roll axis, and the yaw axis as the central axis.
  • the sensor data from the foot where noise is likely to ride can be obtained.
  • improve accuracy Further, the accuracy of the sensor data can be improved by applying a complementary filter to each of the acceleration data and the angular velocity data and taking a weighted average.
  • the discrimination device 12 is connected to the data acquisition device 11 and the gait measurement device 13.
  • the discrimination device 12 acquires sensor data from the data acquisition device 11.
  • the discrimination device 12 is realized by a microcomputer.
  • the discrimination device 12 switches the operation mode of the walking measurement system 1 according to the value of the acceleration data included in the sensor data from the data acquisition device 11.
  • the gait measurement system 1 operates in at least two operation modes including a power saving mode and a normal mode.
  • the power saving mode is a mode in which the discrimination device 12 operates and the walking measurement device 13 stops.
  • the normal mode is a mode in which the discrimination device 12 operates in the walking discrimination phase and the walking measurement device 13 normally operates. For example, in order to reduce the power consumption of the walking discrimination device 10, data acquisition frequency and discrimination frequency are reduced in the power saving mode, and data acquisition frequency and discrimination frequency are increased in the walking discrimination phase in the normal mode.
  • the device 12 may be configured.
  • the discrimination device 12 switches the operation mode using two threshold values.
  • the first threshold of the two thresholds is a threshold set in the acceleration in the gravity direction (Z direction in FIG. 3) when the operation mode is switched from the power saving mode to the normal mode.
  • the second threshold value out of the two threshold values is a threshold value set in the acceleration in the traveling direction (Y direction in FIG. 3) during the walking discrimination phase for several seconds after switching the operation mode to the normal mode.
  • the discrimination device 12 switches from the power saving mode to the normal mode.
  • the discrimination device 12 transmits the sensor data to the walking measurement device 13.
  • the gait measuring device 13 that has received the sensor data from the discriminating device 12 transitions to the normal mode using the sensor data as a trigger.
  • the discrimination device 12 transmits a trigger signal to the walking measurement device 13, and the walking measurement device 13 corresponding to the trigger signal directly receives the sensor signal from the data acquisition device 11. It may be configured to do so.
  • the discrimination device 12 verifies whether or not the acceleration in the traveling direction exceeds the second threshold value by using the log data of the sensor data (hereinafter, also referred to as a log) in the walking discrimination phase immediately after switching to the normal mode. To do.
  • the discriminating device 12 discriminates whether the walking is stable, stopped, or erroneously started according to the verification result of whether or not the acceleration in the traveling direction exceeds the second threshold value.
  • the discrimination device 12 determines that the walking is stable, the discrimination device 12 continues to transmit the sensor data to the walking discrimination device 10. By continuing the transmission of the sensor data from the discrimination device 12 to the gait measurement device 13, the gait measurement by the gait measurement device 13 is performed in the normal mode.
  • the walking measurement device 13 is configured to directly receive the sensor signal from the data acquisition device 11, the discrimination device 12 transmits a trigger signal indicating the determination result of stable walking to the walking measurement device 13. It may be configured as. In that case, the walking measurement by the walking measuring device 13 is continued according to the trigger signal. Further, as long as the trigger signal is not received from the discriminating device 12, the walking measurement by the walking measuring device 13 may be continued.
  • the discrimination device 12 determines that the walking is stopped, the discrimination device 12 stops the transmission of the sensor data to the walking measurement device 13. By stopping the transmission of the sensor data from the discrimination device 12 to the walking measurement device 13, the walking measurement by the walking measurement device 13 is stopped.
  • the walking measurement device 13 is configured to directly receive the sensor signal from the data acquisition device 11, the discrimination device 12 transmits a trigger signal indicating the determination result that the walking is stopped to the walking measurement device 13. It may be configured as. In that case, the walking measurement by the walking measuring device 13 is stopped according to the trigger signal.
  • the discriminating device 12 determines that it has been erroneously activated, it updates the first threshold value based on the maximum value of the acceleration in the traveling direction (Y direction in FIG. 3), and stops transmitting the sensor data to the gait measuring device 13. By stopping the transmission of the sensor data from the discrimination device 12 to the walking measurement device 13, the walking measurement by the walking measurement device 13 is stopped. If the first threshold value is updated with a value that is too large, the discrimination device 12 may not start after that. Therefore, if the discriminating device 12 is not activated even once under certain conditions (for example, several hours), the value of the first threshold value is returned to the value at the time of the previous normal activation.
  • the discrimination device 12 transmits a signal indicating the determination result that the start is erroneous to the walking measurement device 13. It may be configured. In that case, the walking measurement by the walking measuring device 13 is stopped according to the signal indicating the determination result that the start is erroneous.
  • the gait measuring device 13 receives sensor data from the data acquisition device 11 via the discriminating device 12.
  • the gait measurement device 13 executes gait measurement using the received sensor data.
  • the configuration and operation of the walking measurement device 13 are not particularly limited as long as the walking measurement is performed using the sensor data.
  • the walking measurement device 13 may be configured to directly receive the sensor signal from the data acquisition device 11 in response to the trigger signal output when the discrimination device 12 shifts to the normal mode.
  • the gait measuring device 13 calculates the posture angle using the received sensor data.
  • the posture angle is the angle of the back surface of the foot with respect to the horizontal plane (ground).
  • the gait measuring device 13 generates time-series data of the posture angle.
  • the gait measuring device 13 generates time-series data of the posture angle at a predetermined timing and a predetermined time interval set according to a general walking cycle and a walking cycle peculiar to the user.
  • the gait measurement device 13 executes gait measurement using time-series data of posture angles.
  • the gait measuring device 13 outputs the analysis of the gait phase and the measurement results such as the stride length, the walking speed, and the height of the sensor to a display device or another system (not shown).
  • the walking measurement device 13 acquires the discrimination result by the discrimination device 12.
  • the walking measurement device 13 continues or stops the walking measurement based on the discrimination result from the discrimination device 12.
  • the gait measuring device 13 continues to generate time-series data of the posture angle during the period during which the user's walking is continued (stable walking period).
  • the gait measurement device 13 performs gait measurement using the generated time series data.
  • the timing for generating the time-series data of the posture angle and the content of the walking measurement can be arbitrarily set.
  • the gait measuring device 13 is realized by software (application) or a circuit installed in a portable terminal device such as a smartphone, a mobile phone, a tablet, or a notebook personal computer. Further, when the gait measurement device 13 is used for research data analysis or the like, it may be realized by software or a circuit installed in an information processing device such as a stationary computer or a server.
  • the above is the explanation of the configuration of the walking measurement system 1.
  • the configuration of the walking measurement system 1 in FIG. 1 is an example, and the configuration of the walking measurement system 1 of the present embodiment is not limited to the same configuration.
  • the discrimination device 12 includes a log acquisition unit 121, a storage unit 122, a log calling unit 123, a discrimination unit 125, a threshold value setting unit 126, and a transmission unit 127.
  • the components of the discriminant device 12 may be realized by a microcomputer having a dedicated circuit, or may be realized by software implemented in the microcomputer.
  • the log acquisition unit 121 is connected to the data acquisition device 11, the storage unit 122, and the log calling unit 123.
  • the log acquisition unit 121 receives the log data of the sensor data from the data acquisition device 11.
  • the log acquisition unit 121 stores the received log data in the storage unit 122.
  • the log acquisition unit 121 outputs a log data call instruction to the log call unit 123.
  • the log acquisition unit 121 outputs a log data call instruction to the log call unit 123 each time the log data is acquired.
  • the log acquisition unit 121 outputs a log data call instruction to the log call unit 123 when a predetermined time has elapsed since the log data was acquired.
  • the timing at which the log acquisition unit 121 outputs a log data call instruction to the log call unit 123 can be arbitrarily set.
  • the log calling unit 123 may be configured so that the log acquiring unit 121 does not instruct the log calling unit 123 to call the log data.
  • the storage unit 122 is connected to the log acquisition unit 121 and the log calling unit 123.
  • the log data of the sensor data is stored in the storage unit 122 by the log acquisition unit 121. Further, the storage unit 122 receives access by the log calling unit 123, and the log data of the sensor data stored in itself is read out by the log calling unit 123.
  • the log calling unit 123 is connected to the log acquisition unit 121, the storage unit 122, and the discriminating unit 125.
  • the log calling unit 123 reads the log data of the sensor data from the storage unit 122 in response to the log calling instruction from the log acquisition unit 121.
  • the log calling unit 123 outputs the called log data to the determining unit 125. If the log calling unit 123 is configured to control the calling of the log data, the timing for calling the log data may be set in the log calling unit 123. In that case, the log calling unit 123 may be configured to read the log data at a predetermined timing set in advance or at a predetermined time interval.
  • the discrimination unit 125 is connected to the log calling unit 123, the threshold value setting unit 126, and the transmission unit 127.
  • the determination unit 125 acquires the log data of the sensor data from the log calling unit 123.
  • the discrimination unit 125 switches the operation mode using the two threshold values.
  • the first threshold of the two thresholds is a threshold set in the acceleration in the gravity direction (Z direction in FIG. 3) when switching from the power saving mode to the normal mode.
  • the second threshold value is a threshold value set in the acceleration in the traveling direction (Y direction in FIG. 3) during the walking discrimination phase for several seconds after switching from the power saving mode to the normal mode.
  • the discrimination unit 125 switches the operation mode from the power saving mode to the normal mode. After switching the operation mode to the normal mode, the discriminating unit 125 verifies whether the acceleration in the traveling direction exceeds the second threshold value by using the log data of the sensor data to determine whether the walking is stable or the walking is stopped. Determine if it is a erroneous start or not.
  • the discrimination unit 125 causes the acceleration in the traveling direction to exceed the second threshold value a predetermined number of times in the period until the discrimination time elapses. Verify whether it has been exceeded.
  • the discrimination time is set to the elapsed time (about 5 seconds) of several steps in general walking.
  • the specified number of times is set according to the number of steps in the elapsed time of about several steps in general walking. If the elapsed time is set to 5 seconds and it is estimated that the walking is stable if the number of steps of about 3 to 5 steps is measured, the specified number of times may be set to about 3 times.
  • the discrimination time and the specified number of times may be set to initial setting values based on actual measured values, or may be set individually for each user.
  • the discrimination unit 125 determines that the walking is stable. In that case, the discrimination unit 125 outputs the discrimination result that the walking is stable to the transmission unit 127. On the other hand, when the acceleration in the traveling direction does not exceed the second threshold value more than a predetermined number of times in the period until the discrimination time elapses, the discrimination unit 125 determines that the walking is stopped. In this case, the discrimination unit 125 outputs the determination result that the walking is stopped to the transmission unit 127.
  • the discrimination unit 125 determines that the start is erroneous.
  • the determination unit 125 determines that the start is erroneous, the determination unit 125 outputs the determination result of the erroneous start to the transmission unit and outputs the log data of the acceleration in the traveling direction to the threshold value setting unit 126.
  • the threshold setting unit 126 is connected to the discrimination unit 125.
  • the threshold value setting unit 126 holds a first threshold value for acceleration in the gravity direction (Z direction in FIG. 3) and a second threshold value for acceleration in the traveling direction (Y direction in FIG. 3).
  • the threshold value setting unit 126 calculates the maximum value P0 of the acceleration in the traveling direction when the log data of the acceleration in the traveling direction is acquired from the discriminating unit 125 when the threshold value is initially set for the user.
  • the threshold value setting unit 126 sets the first threshold value and the second threshold value using the acquired maximum value P0.
  • the threshold value setting unit 126 sets the first threshold value A using the following equation 1 (0 ⁇ q ⁇ 1).
  • the first threshold value A is a threshold value that is updated based on the acceleration in the traveling direction (Y direction in FIG. 3) after the initial setting.
  • the coefficient q also referred to as the first coefficient
  • the first threshold value A is set to such an extent that it immediately responds to a light movement.
  • the first threshold value A may be calculated using an equation other than the equation 1 as long as it is set to such that it immediately responds to a light movement.
  • A q ⁇ P0 ... (1)
  • the threshold value setting unit 126 sets the second threshold value B using the following equation 2 (0 ⁇ q ⁇ s ⁇ 1).
  • the second threshold value B is a value larger than the first threshold value A, and is a threshold value fixed after the initial setting.
  • the coefficient s also referred to as the first coefficient
  • the second threshold value B is larger than the first threshold value A, and is set to, for example, about 2.5 times the gravitational acceleration.
  • the second threshold value B may be calculated using an equation other than the equation 2 as long as it is set to be larger than the first threshold value A.
  • B s ⁇ P0 ... (2)
  • the same value maximum value P0 of acceleration in the traveling direction
  • the first threshold value A is used.
  • the second threshold B is set.
  • the first threshold value A and the second threshold value B may be set using acceleration values in different directions as long as the second threshold value B can be set to a larger value than the first threshold value A.
  • the threshold value setting unit 126 acquires a log of the acceleration in the traveling direction from the discrimination unit 125 when the acceleration in the traveling direction does not exceed the second threshold value in the period until the predetermined determination time elapses.
  • the threshold value setting unit 126 determines the state from the characteristics of the waveform of the log data of the acceleration in the traveling direction, and adjusts the threshold value based on the determined state.
  • the threshold setting unit 126 When the threshold setting unit 126 acquires the log data of the acceleration in the traveling direction from the discrimination unit 125 in the walking discrimination phase, the threshold setting unit 126 calculates the maximum value of the acceleration in the traveling direction. The threshold value setting unit 126 updates the first threshold value based on the calculated maximum value. The threshold value setting unit 126 outputs the updated first threshold value to the determination unit 125.
  • the transmission unit 127 is connected to the discrimination unit 125 and the walking measurement device 13.
  • the transmission unit 127 acquires the discrimination result from the discrimination unit 125.
  • the transmission unit 127 transmits the acquired determination result to the walking measurement device 13. For example, when the transmission unit 127 transmits the determination result that the walking is stable to the walking measuring device 13, the walking measurement by the walking measuring device 13 is continued. Further, when the transmission unit 127 transmits the determination result that the walking is stopped or erroneously started to the walking measuring device 13, the walking measurement by the walking measuring device 13 is stopped.
  • the above is the description of the configuration of the discrimination device 12.
  • the configuration of the discriminating device 12 in FIG. 1 is an example, and the configuration of the discriminating device 12 of the present embodiment is not limited to the same configuration.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the data acquisition device 11.
  • the data acquisition device 11 includes an acceleration sensor 111, an angular velocity sensor 112, a signal processing unit 113, and a data output unit 114.
  • the acceleration sensor 111 and the angular velocity sensor 112 constitute the sensor 110.
  • the data acquisition device 11 is realized by the IMU.
  • the acceleration sensor 111 is a sensor that measures acceleration in three axial directions.
  • the acceleration sensor 111 outputs the measured acceleration to the signal processing unit 113.
  • the angular velocity sensor 112 is a sensor that measures the angular velocity.
  • the angular velocity sensor 112 outputs the measured angular velocity to the signal processing unit 113.
  • the signal processing unit 113 acquires the acceleration and the angular velocity from each of the acceleration sensor 111 and the angular velocity sensor 112, respectively.
  • the signal processing unit 113 converts the acquired acceleration and angular velocity into digital data, and outputs the converted digital data (sensor data) to the data output unit 114.
  • the sensor data includes at least acceleration data obtained by converting the acceleration of analog data into digital data and angular velocity data obtained by converting the angular velocity of analog data into digital data.
  • the sensor data may include the acquisition time of raw data of acceleration and angular velocity.
  • the signal processing unit may be configured to output sensor data obtained by correcting the acquired raw data of acceleration and angular velocity, such as mounting error, temperature correction, and linearity correction.
  • the data output unit 114 acquires sensor data from the signal processing unit 113.
  • the data output unit 114 transmits the acquired sensor data to the discrimination device 12.
  • the data output unit 114 may transmit the sensor data to the discrimination device 12 via a wire such as a cable or a conducting wire, or may transmit the sensor data to the discrimination device 12 via wireless communication.
  • the data output unit 114 can be configured to transmit sensor data to the discrimination device 12 via a wireless communication function (not shown) conforming to standards such as Bluetooth (registered trademark) and WiFi (registered trademark).
  • Bluetooth registered trademark
  • WiFi registered trademark
  • the above is an explanation of an example of the configuration of the data acquisition device 11.
  • the configuration of FIG. 4 is an example, and the configuration of the data acquisition device 11 included in the walking measurement system 1 of the present embodiment is not limited to the same configuration.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining an example of switching the operation mode by the discriminating device 12.
  • the discriminating device 12 operating in the power saving mode (A) detects that the acceleration in the gravity direction (Z direction in FIG. 3) exceeds the first threshold value
  • the normal mode normal mode
  • An example of switching to B is illustrated.
  • the discrimination device 12 verifies whether or not the acceleration in the traveling direction (Y direction in FIG. 3) exceeds the second threshold value.
  • the discrimination device 12 transmits the discrimination result that the walking is stable to the walking measurement device 13. Further, when the acceleration in the traveling direction exceeds the second threshold value within the discrimination time but does not exceed the second threshold value more than the specified number of times, the discrimination device 12 determines that the walking is stopped, and the walking measurement device 13 determines. Send to.
  • the example of FIG. 5 is an example in which the acceleration in the traveling direction does not exceed the second threshold value within the discrimination time.
  • the discriminant device 12 transmits the discriminant result indicating that the start is erroneous to the gait measuring device 13, and updates the first threshold value.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining an example of updating the first threshold value by the threshold value setting unit 126.
  • the waveform of the log data of the acceleration in the traveling direction (Y direction in FIG. 3) is recorded (C)
  • the maximum value Mn is calculated from the waveform (D)
  • the maximum value Mn is calculated based on the calculated maximum value Mn.
  • the state of updating the first threshold value A to the first threshold value Ac (E) is illustrated.
  • the threshold value setting unit 126 acquires the log data of the acceleration in the traveling direction from the discriminating unit 125, calculates the maximum value Mn of the acceleration in the traveling direction. The threshold value setting unit 126 updates the first threshold value based on the calculated maximum value Mn.
  • the threshold value setting unit 126 updates the first threshold value A to the first threshold value Ac by using the following equation 3.
  • the maximum value of acceleration in the traveling direction is described as Mn
  • the correction coefficient for updating the first threshold value is described as r
  • the updated first threshold value is described as Ac.
  • Ac r ⁇ Mn ... (3)
  • the correction coefficient r is set to about 1.05 to 1.1 in order to increase the first threshold value by about 5 to 10%. If the correction coefficient r is too small, erroneous activation is not efficiently suppressed and occurs frequently. Further, if the correction coefficient r is too large, the operation mode does not shift to the normal mode. Therefore, the correction coefficient r is set to an appropriate value that is neither too small nor too large.
  • the correction coefficient r may be set to an initial setting value based on an actual measured value, or may be set individually for each user.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining an operation in which the walking measurement system 1 initially sets the first threshold value A for the user by using the initial value of the first threshold value (first threshold value A0).
  • first threshold value A0 is set at the time of production or factory shipment of the walking discrimination device 10.
  • the walking measurement system 1 can give an instruction to the user via a display device, a voice device, or the like (not shown).
  • a display device such as a smartphone
  • instructions can be issued via a display device, a voice device, or the like mounted on the terminal device.
  • the walking measurement system 1 will be described as the main body of operation.
  • the gait measurement system 1 acquires the initial value (first threshold value A0) of the first threshold value when the initial setting operation is performed by the user (step S101).
  • the first threshold value A0 is stored in a storage area (not shown) of the discrimination device 12 or the gait measurement device 13.
  • the initial setting operation by the user is an operation performed when the user uses the walking measurement system 1 for the first time or when the first threshold value is reset.
  • the gait measurement system 1 instructs the user to take an action in which the acceleration in the gravity direction (Z direction in FIG. 3) exceeds the first threshold value A0 (step S102).
  • the gait measurement system 1 outputs display information and voice information for the user to perform an action such that the acceleration in the gravity direction exceeds the first threshold value A0 from the gait measurement device 13.
  • step S104 when the acceleration in the gravity direction exceeds the first threshold value A0 (Yes in step S103), the gait measurement system 1 instructs the user to walk stably (step S104). For example, the gait measurement system 1 outputs display information and voice information for the user to walk stably from the gait measurement device 13. On the other hand, when the acceleration in the gravity direction does not exceed the first threshold value A0 (No in step S103), the process returns to step S102.
  • the gait measurement system 1 acquires a gait waveform obtained by the user walking stably (step S105). At this time, the walking measurement system 1 acquires the walking waveform of the acceleration in the traveling direction (Y direction in FIG. 3).
  • the gait measurement system 1 sets the first threshold value A for the user based on the acquired peak value of the gait waveform (step S106).
  • the gait measurement system 1 stores the first threshold value A in the threshold value setting unit 126 of the discrimination device 12.
  • the above is the description of the operation in which the gait measurement system 1 initially sets the first threshold value A for the user by using the first threshold value A0.
  • the flowchart of FIG. 7 is an example, and the operation of the initial setting of the first threshold value A by the walking measurement system 1 of the present embodiment is not limited to the procedure as it is.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining an example of switching the operation mode from the power saving mode to the normal mode according to the operation of the user.
  • the discriminating device 12 will be described as the main body of operation.
  • the discrimination device 12 measures the acceleration in the power saving mode (step S111).
  • step S112 when the acceleration in the gravity direction (Z direction in FIG. 3) exceeds the first threshold value A (Yes in step S112), the discriminating device 12 switches the operation mode to the normal mode (step S113).
  • step S114 the discrimination device 12 reduces the value of the first threshold value A (step S114).
  • the process returns to step S112.
  • the value of the first threshold value A is returned to the value at the time of the previous normal startup.
  • the value of the first threshold value A may be reduced by a predetermined value.
  • the discrimination device 12 shifts to the walking discrimination phase and discriminates the walking state (step S115).
  • the determination device 12 determines whether the user's walking state is stable walking, walking stop, or erroneous activation.
  • step S116 When the discrimination result is stable walking (Yes in step S116), the discrimination device 12 outputs an instruction to continue the normal mode to the walking measurement device 13 (step S117). In step S117, the gait determination phase of FIG. 8 is completed. The walking discrimination phase of FIG. 8 may be stopped at the stage of switching from the power saving mode to the normal mode, may be executed periodically, or may be continued as it is. On the other hand, when the discrimination result is not stable walking (No in step S116), the discrimination device 12 executes a different process depending on whether or not the walking is erroneous (step S118).
  • step S118 If the start is erroneous (Yes in step S118), the discrimination device 12 increases the value of the first threshold value A (step S119). After step S119, the process returns to step S112. On the other hand, if it is not an erroneous start (No in step S118), the discrimination device 12 returns to step S112 without updating the value of the first threshold value A.
  • the walking measurement device 13 may be configured to notify that the walking is stopped or erroneously started. When notifying the walking measurement device 13 that the walking is stopped or erroneously started, the walking measuring device 13 may be configured to output an instruction to stop the normal mode.
  • the above is an explanation of an example of switching the operation mode from the power saving mode to the normal mode according to the user's operation.
  • the flowchart of FIG. 8 is an example, and the switching of the operation mode from the power saving mode to the normal mode by the discriminating device 12 of the present embodiment is not limited to the procedure as it is.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation in the walking discrimination phase executed when the operation mode is switched from the power saving mode to the normal mode.
  • the discriminating device 12 will be described as the main body of operation.
  • the discrimination device 12 determines whether the acceleration in the traveling direction (Y direction in FIG. 3) exceeds the second threshold value B within the discrimination time H (step S121).
  • the discrimination device 12 determines that the malfunction has occurred (step S122), and determines the waveform of the acceleration in the traveling direction. Record (step S123). Next, the discriminating device 12 calculates the maximum value Mn of the waveform of the acceleration in the traveling direction (step S124). Then, the discrimination device 12 applies the calculated maximum value Mn to the above equation 3 to reset the first threshold value Ac (step S125). After step S125, the process proceeds to step S116 of FIG.
  • the discrimination device 12 sets the second threshold value B or more a predetermined number of times within the discrimination time H. It is determined whether the value has been exceeded (step S126).
  • step S126 When the acceleration in the traveling direction exceeds the second threshold value B by a predetermined number of times or more within the discrimination time H (Yes in step S126), the discrimination device 12 determines that the walking is stable (step S127). On the other hand, when the acceleration in the traveling direction does not exceed the second threshold value B more than a predetermined number of times within the determination time H (No in step S126), the determination device 12 determines that walking is stopped (step S128). After step S127 and step S128, the process proceeds to step S116 of FIG.
  • the walking measurement system of the present embodiment includes a data acquisition device, a discrimination device, and a walking measurement device.
  • the data acquisition device of one aspect of the present embodiment is installed on a shoe, detects acceleration and angular velocity, generates sensor data including the detected acceleration and angular velocity, and transmits the generated sensor data to the discrimination device.
  • the walking measurement device of one aspect of the present embodiment acquires the sensor data generated by the data acquisition device and the discrimination result from the discrimination device, is started and stopped according to the discrimination result, and walks using the sensor data. measure.
  • the discrimination device of one aspect of the present embodiment includes a log acquisition unit, a storage unit, a calling unit, a discrimination unit, a threshold value setting unit, and a transmission unit.
  • the log acquisition unit acquires sensor data including acceleration acquired by a sensor installed on the shoe.
  • the log data of the sensor data acquired by the log acquisition unit is stored in the storage unit.
  • the log calling unit calls the log data stored in the storage unit.
  • the discriminating unit discriminates the walking state from the waveform of the log data called by the log calling unit. If the acceleration included in the log data does not exceed the second threshold value within the discrimination time, the discrimination unit outputs a discrimination result indicating that the start is erroneous.
  • the threshold value setting unit holds a first threshold value for acceleration in the gravity direction and a second threshold value for acceleration in the traveling direction, and sets the first threshold value and the second threshold value based on the discrimination result by the discrimination unit.
  • the threshold value setting unit updates the first threshold value based on the value of the acceleration in the traveling direction included in the log data according to the determination result that the start is erroneous.
  • the transmitting unit transmits the discrimination result by the discriminating unit.
  • the threshold value setting unit sets a value obtained by multiplying the maximum value of acceleration in the traveling direction included in the log data by a correction coefficient as the first threshold value according to the determination result that the start is erroneous. ..
  • the discrimination unit outputs a discrimination result indicating that the walking is stable when the acceleration included in the log data exceeds the second threshold value more than a specified number of times within the discrimination time.
  • the discrimination unit outputs the discrimination result that the walking is stopped.
  • the discriminating unit outputs an instruction to lower the first threshold value to the threshold value setting unit when the acceleration included in the log data does not exceed the first threshold value under certain conditions.
  • the threshold value setting unit lowers the first threshold value in response to an instruction from the discrimination unit to lower the first threshold value. For example, the threshold value setting unit sets the first threshold value to the value of the first threshold value when it is determined that the walking is stable last time in response to the instruction to lower the first threshold value by the discrimination unit.
  • the threshold value setting unit acquires log data of sensor data acquired by a sensor installed in the shoes of a user who walks stably at the time of initial setting.
  • the threshold setting unit sets the value obtained by multiplying the maximum value of the acceleration in the traveling direction by the first coefficient as the first threshold value, and multiplies the second coefficient smaller than the first coefficient by the maximum value of the acceleration in the traveling direction. Set to the second threshold.
  • the walking measurement system of the present embodiment can flexibly set a threshold value for switching the operation mode based on the log data of the sensor data.
  • the gait measurement system of the present embodiment flexibly sets the first threshold value of the acceleration in the gravity direction based on the acceleration in the traveling direction. Therefore, according to the walking measurement system of the present embodiment, it is possible to realize high efficiency and low power consumption of walking measurement while flexibly responding to changes in the walking state.
  • the information processing device 90 of FIG. 10 is a configuration example for executing the processing of the walking measurement device of the first embodiment, and does not limit the scope of the present invention.
  • the information processing device 90 includes a processor 91, a main storage device 92, an auxiliary storage device 93, an input / output interface 95, and a communication interface 96.
  • the interface is abbreviated as I / F (Interface).
  • the processor 91, the main storage device 92, the auxiliary storage device 93, the input / output interface 95, and the communication interface 96 are connected to each other via a bus 99 so as to be capable of data communication. Further, the processor 91, the main storage device 92, the auxiliary storage device 93, and the input / output interface 95 are connected to a network such as the Internet or an intranet via the communication interface 96.
  • the processor 91 expands the program stored in the auxiliary storage device 93 or the like into the main storage device 92, and executes the expanded program.
  • the software program installed in the information processing apparatus 90 may be used.
  • the processor 91 executes the process by the gait measuring device according to the present embodiment.
  • the main storage device 92 has an area in which the program is expanded.
  • the main storage device 92 may be, for example, a volatile memory such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory). Further, a non-volatile memory such as MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory) may be configured / added as the main storage device 92.
  • a volatile memory such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory).
  • a non-volatile memory such as MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory) may be configured / added as the main storage device 92.
  • the auxiliary storage device 93 stores various data.
  • the auxiliary storage device 93 is composed of a local disk such as a hard disk or a flash memory. It is also possible to store various data in the main storage device 92 and omit the auxiliary storage device 93.
  • the input / output interface 95 is an interface for connecting the information processing device 90 and peripheral devices.
  • the communication interface 96 is an interface for connecting to an external system or device through a network such as the Internet or an intranet based on a standard or a specification.
  • the input / output interface 95 and the communication interface 96 may be shared as an interface for connecting to an external device.
  • the information processing device 90 may be configured to connect an input device such as a keyboard, a mouse, or a touch panel, if necessary. These input devices are used to input information and settings. When the touch panel is used as an input device, the display screen of the display device may also serve as an interface of the input device. Data communication between the processor 91 and the input device may be mediated by the input / output interface 95.
  • the information processing device 90 may be equipped with a display device for displaying information.
  • a display device it is preferable that the information processing device 90 is provided with a display control device (not shown) for controlling the display of the display device.
  • the display device may be connected to the information processing device 90 via the input / output interface 95.
  • the information processing device 90 may be provided with a disk drive, if necessary.
  • the disk drive is connected to bus 99.
  • the disk drive mediates between the processor 91 and a recording medium (program recording medium) (not shown), reading a data program from the recording medium, writing the processing result of the information processing apparatus 90 to the recording medium, and the like.
  • the recording medium can be realized by, for example, an optical recording medium such as a CD (Compact Disc) or a DVD (Digital Versatile Disc).
  • the recording medium may be realized by a semiconductor recording medium such as a USB (Universal Serial Bus) memory or an SD (Secure Digital) card, a magnetic recording medium such as a flexible disk, or another recording medium.
  • USB Universal Serial Bus
  • SD Secure Digital
  • the above is an example of the hardware configuration for enabling the walking measurement device according to the first embodiment of the present invention.
  • the hardware configuration of FIG. 10 is an example of the hardware configuration for executing the arithmetic processing of the walking measurement device according to the first embodiment, and does not limit the scope of the present invention.
  • the scope of the present invention also includes a program for causing a computer to execute a process related to the gait measuring device according to the first embodiment. Further, a program recording medium on which the program according to the first embodiment is recorded is also included in the scope of the present invention.
  • the components of the walking measurement device of the first embodiment can be arbitrarily combined. Further, the components of the walking measurement device of the first embodiment may be realized by software or by a circuit.
  • Walk measurement system 10
  • Walk discrimination device 11
  • Data acquisition device 12
  • Discrimination device 13
  • Walk measurement device 110
  • Sensor 111
  • Acceleration sensor 112
  • Angle speed sensor 113
  • Signal processing unit 114
  • Data output unit 121
  • Log acquisition unit 122
  • Storage unit 123
  • Log calling unit 125
  • Discrimination unit 126
  • Threshold setting unit 127 Transmission unit

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Abstract

歩行状態の変化に柔軟に対応しながら、歩行測定の高効率化と低消費電力化を実現するために、センサデータを取得するログ取得部と、センサデータのログデータが記憶される記憶部と、ログデータを呼び出すログ呼出部と、ログデータの波形から歩行状態を判別する判別部と、重力方向の加速度に関する第１閾値と、進行方向の加速度に関する第２閾値とを保持し、判別部による判別結果に基づいて第１閾値および第２閾値を設定する閾値設定部と、判別部による判別結果を送信する送信部と、を備える。判別部は、ログデータに含まれる加速度が判別時間以内に第２閾値を超えなかった場合、誤起動であるという判別結果を出力する。閾値設定部は、誤起動であるという判別結果に応じて、ログデータに含まれる進行方向の加速度の値に基づいて第１閾値を更新する判別装置とする。

Description

判別装置、判別方法、およびプログラム記録媒体
　本発明は、歩行状態を判別する判別装置、判別方法、およびプログラムに関する。
　体調管理を行うヘルスケアへの関心の高まりから、体に取り付けられたセンサによって取得されたセンサデータを用いて歩行計測する技術が開発されている。歩行計測を長時間安定して使用するためには、センサデータを取得するセンサや、そのセンサデータを用いて歩行計測を行う計測装置の省電力化が求められる。
　特許文献１には、ユーザの歩行と連動して通信を行う歩行連動通信装置について開示されている。特許文献１の装置は、ユーザの歩行時や走行時の足圧を検知する感圧部、データの送信を行う通信部、感圧部および通信部を制御する制御部を備える。特許文献１の装置の制御部は、感圧部の出力を監視し、当該出力と閾値との関係に応じて通信部によるデータの送信のオンオフを制御する。
特開２０１７－２１７２１３号公報
　特許文献１の手法によれば、通信部によるデータの送信時における消費電力を抑制できる。しかしながら、特許文献１の手法では、感圧部の出力に設定される閾値が固定されているため、ユーザの使用環境が変わった際に対応しきれないことがあるという問題点があった。例えば、特許文献１の装置は、閾値の設定によっては、起動しなかったり、誤起動したりする可能性がある。また、特許文献１の手法では、歩行状態の変化によって、閾値が高すぎて測定効率が悪くなり、閾値が低すぎて電力が過剰に消耗されてしまうという問題点があった。
　本発明の目的は、上述した課題を解決し、歩行状態の変化に柔軟に対応しながら、歩行測定の高効率化と低消費電力化を実現する判別装置を提供することにある。
　本発明の一態様の判別装置は、靴に設置されたセンサによって取得される加速度を含むセンサデータを取得するログ取得部と、ログ取得部によって取得されるセンサデータのログデータが記憶される記憶部と、記憶部に記憶されたログデータを呼び出すログ呼出部と、ログ呼出部によって呼び出されたログデータの波形から歩行状態を判別する判別部と、重力方向の加速度に関する第１閾値と、進行方向の加速度に関する第２閾値とを保持し、判別部による判別結果に基づいて第１閾値および第２閾値を設定する閾値設定部と、判別部による判別結果を送信する送信部と、を備える。判別部は、ログデータに含まれる加速度が判別時間以内に第２閾値を超えなかった場合、誤起動であるという判別結果を出力する。閾値設定部は、誤起動であるという判別結果に応じて、ログデータに含まれる進行方向の加速度の値に基づいて第１閾値を更新する。
　本発明の一態様の判別方法においては、靴に設置されたセンサによって取得される加速度を含むセンサデータを取得し、取得されたセンサデータのログデータを記憶部に記憶させ、記憶部に記憶されたログデータを呼び出し、呼び出されたログデータの波形から歩行状態を判別し、歩行状態の判別結果に基づいて、重力方向の加速度に関する第１閾値と、進行方向の加速度に関する第２閾値とを設定し、ログデータに含まれる加速度が判別時間以内に第２閾値を超えなかった場合、誤起動であるという判別結果を出力し、誤起動であるという判別結果に応じて、ログデータに含まれる進行方向の加速度の値に基づいて第１閾値を更新する。
　本発明の一態様のプログラムは、靴に設置されたセンサによって取得される加速度を含むセンサデータを取得する処理と、取得されたセンサデータのログデータを記憶部に記憶させる処理と、記憶部に記憶されたログデータを呼び出す処理と、呼び出されたログデータの波形から歩行状態を判別する処理と、歩行状態の判別結果に基づいて、重力方向の加速度に関する第１閾値と、進行方向の加速度に関する第２閾値とを設定する処理と、ログデータに含まれる加速度が判別時間以内に第２閾値を超えなかった場合、誤起動であるという判別結果を出力する処理と、誤起動であるという判別結果に応じて、ログデータに含まれる進行方向の加速度の値に基づいて第１閾値を更新する処理とをコンピュータに実行させる。
　本発明によれば、歩行状態の変化に柔軟に対応しながら、歩行測定の高効率化と低消費電力化を実現する歩行判別装置を提供することが可能になる。
本発明の第１の実施形態に係る歩行計測システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る歩行計測システムの歩行判別装置の配置例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る歩行計測システムが取得するセンサデータの座標系について説明するための概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る歩行計測システムのデータ取得装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る判別装置の動作モードについて説明するための概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る判別装置による第１閾値の更新について説明するための概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る判別装置による第１閾値の初期設定について説明するためのフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る判別装置の動作について説明するためのフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る判別装置による歩行判別フェーズについて説明するためのフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る判別装置および歩行計測装置を実現するためのハードウェア構成を示す概念図である。
　以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。また、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。また、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号や処理の向きを限定するものではない。
　（第１の実施形態）
　まず、本発明の第１の実施形態に係る歩行計測システムについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の歩行計測システムは、靴に配置された加速度センサおよび角速度センサによって取得されるセンサデータを用いて姿勢角を算出し、姿勢角の時系列データに基づいて歩行を計測する。例えば、本実施形態の歩行計測システムは、靴の中敷き（インソールとも呼ぶ）に配置されたＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）によって取得された加速度データおよび角速度データを用いて姿勢角を算出する。本実施形態の歩行計測システムは、センサデータを用いて動作モードを切り替える際に、加速度センサによって取得される加速度データを用いて歩行状態を判別し、判別結果に応じて歩行計測を行う。
　（構成）
　図１は、本実施形態の歩行計測システム１の構成の一例を示すブロック図である。歩行計測システム１は、データ取得装置１１、判別装置１２、および歩行計測装置１３を備える。データ取得装置１１と判別装置１２は、歩行判別装置１０を構成する。データ取得装置１１と判別装置１２とは、有線で接続されてもよいし、無線で接続されてもよい。また、判別装置１２と歩行計測装置１３とは、有線で接続されてもよいし、無線で接続されてもよい。なお、判別装置１２の判別結果や、歩行計測装置１３の計測結果を表示する表示装置（図示しない）を歩行計測装置１３に追加してもよい。歩行計測装置１３が表示部を有する場合は、判別装置１２の判別結果や、歩行計測装置１３の計測結果を歩行計測装置１３の表示部に表示させてもよい。
　図２は、歩行判別装置１０を靴１００の中に設置する一例を示す概念図である。図２の例では、歩行判別装置１０は、足の土踏まずの裏側に当たる位置に設置される。なお、歩行判別装置１０を設置する位置は、靴の中や表面であれば、足の土踏まずの裏側ではない位置であってもよい。例えば、歩行判別装置１０は、靴１００の中に挿入されるインソールに設置する。また、歩行判別装置１０は、歩行状態を検出できさえすれば、靴以外の履物や靴下などに設置されてもよい。
　データ取得装置１１は、判別装置１２に接続される。データ取得装置１１は、加速度センサと角速度センサを少なくとも含む。データ取得装置１１は、加速度センサおよび角速度センサによって取得されたデータをデジタルデータ（センサデータとも呼ぶ）に変換し、変換後のセンサデータを判別装置１２に送信する。なお、判別装置１２を介さずに、データ取得装置１１と歩行計測装置１３とを直に接続するように構成してもよい。
　図３は、データ取得装置１１によって取得されるセンサデータの座標系について説明するための概念図である。図３の例では、歩行者の横方向がＸ軸方向（右向きが正）、歩行者の進行方向がＹ軸方向（前向きが正）、重力方向がＺ軸方向（鉛直上向きが正）に設定される。
　データ取得装置１１は、例えば、加速度センサと角速度センサを含む慣性計測装置によって実現される。慣性計測装置の一例として、ＩＭＵが挙げられる。ＩＭＵは、３軸の加速度センサと角速度センサを含む。また、慣性計測装置の一例として、ＶＧ（Vertical Gyro）が挙げられる。ＶＧは、ＩＭＵと同様の構成であり、ストラップダウンという手法によって重力方向を基準としてロール角とピッチ角を出力できる。また、慣性計測装置の一例として、ＡＨＲＳ（Attitude Heading Reference System）が挙げられる。ＡＨＲＳは、ＶＧに電子コンパスを追加した構成を有する。ＡＨＲＳは、ロール角およびピッチ角に加えて、ヨー角を出力できる。また、慣性計測装置の一例として、ＧＰＳ／ＩＮＳ（Global Positioning System/Inertial Navigation System）が挙げられる。ＧＰＳ／ＩＮＳは、ＡＨＲＳにＧＰＳを追加した構成を有する。ＧＰＳ／ＩＮＳは、姿勢角（ロール角、ピッチ角、ヨー角）に加えて、３次元空間における位置を計算できるため、高精度で位置を推定できる。
　加速度データを用いる場合、ピッチ軸とロール軸の各々の軸方向にかかる加速度の大きさから姿勢角を計算できる。また、角速度データを用いる場合、ピッチ軸、ロール軸、およびヨー軸の各々を中心軸とする角速度の値を積分することによって、それらの軸周りの姿勢角を計算できる。ところで、加速度データには色々な方向に変化する高周波数のノイズが入り、角速度データには常に同じ方向への低周波数ノイズが入る。そのため、加速度データにローパスフィルタをかけて高周波成分を除去し、角速度データにハイパスフィルタをかけて低周波成分を除去してそれらの出力を合せることで、ノイズが乗りやすい足部からのセンサデータの精度を向上する。また、加速度データおよび角速度データの各々に相補フィルタをかけて重み付き平均を取ることによってセンサデータの精度を向上することもできる。
　判別装置１２は、データ取得装置１１および歩行計測装置１３に接続される。判別装置１２は、データ取得装置１１からセンサデータを取得する。例えば、判別装置１２は、マイクロコンピュータによって実現される。
　判別装置１２は、データ取得装置１１からのセンサデータに含まれる加速度データの値に応じて、歩行計測システム１の動作モードを切り替える。歩行計測システム１は、省電力モードと通常モードを含む少なくとも二つの動作モードで動作する。省電力モードは、判別装置１２が動作し、歩行計測装置１３が停止するモードである。通常モードは、判別装置１２が歩行判別フェーズで動作し、歩行計測装置１３が通常動作するモードである。例えば、歩行判別装置１０を低消費電力化するために、省電力モードではデータの取得頻度や判別頻度を小さくし、通常モードの歩行判別フェーズではデータの取得頻度や判別頻度を大きくするように判別装置１２を構成してもよい。
　判別装置１２は、二つの閾値を用いて、動作モードを切り替える。二つの閾値のうち第１閾値は、省電力モードから通常モードに動作モードを切り替える際に、重力方向の加速度（図３のＺ方向）に設定される閾値である。二つの閾値のうち第２閾値は、通常モードに動作モードを切り替えた後の数秒間の歩行判別フェーズの間に、進行方向の加速度（図３のＹ方向）に設定される閾値である。
　判別装置１２は、重力方向の加速度（図３のＺ方向）が第１閾値を超えると、省電力モードから通常モードに切り替える。判別装置１２は、省電力モードから通常モードに切り替えると、歩行計測装置１３にセンサデータを送信する。判別装置１２からセンサデータを受信した歩行計測装置１３は、そのセンサデータをトリガーとして通常モードに遷移する。なお、省電力モードから通常モードに切り替える際に、判別装置１２から歩行計測装置１３にトリガ信号を送信し、そのトリガ信号に応じた歩行計測装置１３がデータ取得装置１１からセンサ信号を直に受信するように構成してもよい。
　また、判別装置１２は、通常モードに切り替えた直後の歩行判別フェーズにおいて、センサデータのログデータ（以下、ログとも呼ぶ）を用いて、進行方向の加速度が第２閾値を超えるか否かを検証する。判別装置１２は、進行方向の加速度が第２閾値を超えるか否かの検証結果に応じて、安定歩行なのか、歩行停止なのか、誤起動なのかを判別する。
　判別装置１２は、安定歩行と判別すると、歩行判別装置１０へのセンサデータの送信を継続する。判別装置１２から歩行計測装置１３へのセンサデータの送信が継続されることにより、歩行計測装置１３による歩行計測が通常モードで行われる。なお、歩行計測装置１３がデータ取得装置１１からセンサ信号を直に受信するように構成する場合は、安定歩行であるという判別結果を示すトリガ信号を判別装置１２から歩行計測装置１３に送信するように構成すればよい。その場合、トリガ信号に応じて、歩行計測装置１３による歩行計測は継続される。また、判別装置１２からトリガ信号が受信されない限り、歩行計測装置１３による歩行計測が継続されるように構成してもよい。
　判別装置１２は、歩行停止と判別すると、歩行計測装置１３へのセンサデータの送信を停止する。判別装置１２から歩行計測装置１３へのセンサデータの送信が停止されることにより、歩行計測装置１３による歩行計測が停止される。なお、歩行計測装置１３がデータ取得装置１１からセンサ信号を直に受信するように構成する場合は、歩行停止であるという判別結果を示すトリガ信号を判別装置１２から歩行計測装置１３に送信するように構成すればよい。その場合、トリガ信号に応じて、歩行計測装置１３による歩行計測は停止される。
　判別装置１２は、誤起動と判別すると、進行方向の加速度（図３のＹ方向）の最大値に基づいて第１閾値を更新し、歩行計測装置１３へのセンサデータの送信を停止する。判別装置１２から歩行計測装置１３へのセンサデータの送信が停止されることにより、歩行計測装置１３による歩行計測が停止される。なお、第１閾値を大きすぎる値で更新してしまうと、その後に判別装置１２が起動しなくなってしまう可能性がある。そのため、判別装置１２は、一定条件下（例えば、数時間）で一回も起動しない場合は、第１閾値の値を前回正常起動した際の値に戻す。また、歩行計測装置１３がデータ取得装置１１からセンサ信号を直に受信するように構成する場合は、誤起動であるという判別結果を示す信号を判別装置１２から歩行計測装置１３に送信するように構成すればよい。その場合、誤起動であるという判別結果を示す信号に応じて、歩行計測装置１３による歩行計測は停止される。
　歩行計測装置１３は、判別装置１２を介して、データ取得装置１１からセンサデータを受信する。歩行計測装置１３は、受信したセンサデータを用いて歩行計測を実行する。なお、本実施形態においては、センサデータを用いて歩行計測を実行しさえすれば、歩行計測装置１３の構成や動作については特に限定を加えない。また、判別装置１２が通常モードに移行した際に出力されるトリガ信号に応じて、歩行計測装置１３がデータ取得装置１１からセンサ信号を直に受信するように構成してもよい。
　例えば、歩行計測装置１３は、受信したセンサデータを用いて姿勢角を計算する。本実施形態において、姿勢角とは、水平面（地面）に対する足裏面の角度のことである。歩行計測装置１３は、姿勢角の時系列データを生成する。歩行計測装置１３は、一般的な歩行周期や、ユーザに固有の歩行周期に合わせて設定された所定のタイミングや所定の時間間隔で姿勢角の時系列データを生成する。歩行計測装置１３は、姿勢角の時系列データを用いて歩行計測を実行する。歩行計測装置１３は、歩行相の分析や、歩幅、歩行速度、センサの高さなどの計測結果を図示しない表示装置や他のシステムに出力する。
　また、歩行計測装置１３は、判別装置１２による判別結果を取得する。歩行計測装置１３は、判別装置１２からの判別結果に基づいて、歩行計測を継続させたり、停止させたりする。例えば、歩行計測装置１３は、ユーザの歩行が継続されている期間（安定歩行期間）、姿勢角の時系列データを生成し続ける。歩行計測装置１３は、生成した時系列データを用いて歩行計測を行う。なお、姿勢角の時系列データを生成するタイミングや、歩行計測の内容については任意に設定できる。
　例えば、歩行計測装置１３は、スマートフォンや携帯電話、タブレット、ノート型パーソナルコンピュータなどの携帯型の端末装置にインストールされたソフトウェア（アプリケーション）や、回路によって実現される。また、歩行計測装置１３は、研究のデータ解析等に用いられる場合は、例えば、据え置き型のコンピュータやサーバなどの情報処理装置にインストールされたソフトウェアや、回路によって実現されてもよい。
　以上が、歩行計測システム１の構成についての説明である。なお、図１の歩行計測システム１の構成は一例であって、本実施形態の歩行計測システム１の構成をそのままの形態に限定するものではない。
　〔判別装置〕
　次に、判別装置１２の構成について図面を参照しながら説明する。図１のように、判別装置１２は、ログ取得部１２１、記憶部１２２、ログ呼出部１２３、判別部１２５、閾値設定部１２６、および送信部１２７を有する。例えば、判別装置１２の構成要素は、専用回路を有するマイクロコンピュータによって実現されてもよいし、マイクロコンピュータに実装されたソフトウェアによって実現されてもよい。
　ログ取得部１２１は、データ取得装置１１、記憶部１２２、およびログ呼出部１２３に接続される。ログ取得部１２１は、データ取得装置１１からセンサデータのログデータを受信する。ログ取得部１２１は、受信したログデータを記憶部１２２に記憶させる。また、ログ取得部１２１は、ログデータの呼出指示をログ呼出部１２３に出力する。例えば、ログ取得部１２１は、ログデータを取得するたびに、ログデータの呼出指示をログ呼出部１２３に出力する。また、例えば、ログ取得部１２１は、ログデータを取得してから所定の時間が経過した際に、ログデータの呼出指示をログ呼出部１２３に出力する。ログ取得部１２１がログ呼出部１２３にログデータの呼出指示を出力するタイミングは任意に設定できる。なお、ログ呼出部１２３がログデータの呼出を制御するように構成する場合は、ログ取得部１２１からログ呼出部１２３へのログデータの呼出指示を行わないように構成すればよい。
　記憶部１２２は、ログ取得部１２１およびログ呼出部１２３に接続される。記憶部１２２には、ログ取得部１２１によって、センサデータのログデータが記憶される。また、記憶部１２２は、ログ呼出部１２３によるアクセスを受け付け、自身に記憶されたセンサデータのログデータがログ呼出部１２３によって読み出される。
　ログ呼出部１２３は、ログ取得部１２１、記憶部１２２、および判別部１２５に接続される。ログ呼出部１２３は、ログ取得部１２１からのログの呼出指示に応じて、記憶部１２２からセンサデータのログデータを読み出す。ログ呼出部１２３は、呼び出したログデータを判別部１２５に出力する。なお、ログ呼出部１２３がログデータの呼び出しを制御するように構成する場合は、ログデータの呼び出しを行うタイミングをログ呼出部１２３に設定しておけばよい。その場合、ログ呼出部１２３は、予め設定された所定のタイミングや、所定の時間間隔でログデータを読み出すように構成すればよい。
　判別部１２５は、ログ呼出部１２３、閾値設定部１２６、および送信部１２７に接続される。判別部１２５は、ログ呼出部１２３からセンサデータのログデータを取得する。判別部１２５は、二つの閾値を用いて、動作モードを切り替える。二つの閾値のうち第１閾値は、省電力モードから通常モードに切り替える際に、重力方向の加速度（図３のＺ方向）に設定される閾値である。二つの閾値のうち第２閾値は、省電力モードから通常モードに切り替えた後の数秒間の歩行判別フェーズの際に、進行方向の加速度（図３のＹ方向）に設定される閾値である。
　判別部１２５は、重力方向の加速度が第１閾値を超えると、省電力モードから通常モードに動作モードを切り替える。判別部１２５は、通常モードに動作モードを切り替えた後、センサデータのログデータを用いて、進行方向の加速度が第２閾値を超えるか否かを検証することによって、安定歩行なのか、歩行停止なのか、誤起動なのかを判別する。
　判別部１２５は、所定の判別時間が経過するまでの期間に進行方向の加速度が第２閾値を超えた場合、判別時間が経過するまでの期間に進行方向の加速度が第２閾値を規定回数以上超えたか否かを検証する。例えば、判別時間は、一般的な歩行における数歩程度の経過時間（５秒程度）に設定される。例えば、規定回数は、一般的な歩行における数歩程度の経過時間における歩数に合わせて設定される。経過時間が５秒に設定され、３～５歩程度の歩数が計測されれば安定歩行であると推定されるのであれば、規定回数は３回程度に設定すればよい。なお、判別時間や規定回数は、実際の計測値に基づいた初期設定値に設定されてもよいし、ユーザごとに個別に設定されてもよい。
　判別時間が経過するまでの期間に進行方向の加速度が第２閾値を規定回数以上超えた場合、判別部１２５は、安定歩行であると判別する。その場合、判別部１２５は、安定歩行であるという判別結果を送信部１２７に出力する。一方、判別時間が経過するまでの期間に進行方向の加速度が第２閾値を規定回数以上超えなかった場合、判別部１２５は、歩行停止であると判別する。この場合、判別部１２５は、歩行停止であるという判別結果を送信部１２７に出力する。
　また、判別部１２５は、所定の判別時間が経過するまでの期間に進行方向の加速度が第２閾値を超えなかった場合、誤起動であると判別する。判別部１２５は、誤起動であると判別すると、誤起動であるという判別結果を送信部に出力すると共に、進行方向の加速度のログデータを閾値設定部１２６に出力する。
　閾値設定部１２６は、判別部１２５に接続される。閾値設定部１２６は、重力方向の加速度（図３のＺ方向）に関する第１閾値と、進行方向の加速度（図３のＹ方向）に関する第２閾値とを保持する。
　閾値設定部１２６は、ユーザ向けに閾値を初期設定する際に、進行方向の加速度のログデータを判別部１２５から取得すると、進行方向の加速度の最大値Ｐ０を算出する。閾値設定部１２６は、取得した最大値Ｐ０を用いて第１閾値および第２閾値を設定する。
　例えば、閾値設定部１２６は、以下の式１を用いて第１閾値Ａを設定する（０＜ｑ＜１）。第１閾値Ａは、初期設定後、進行方向の加速度（図３のＹ方向）に基づいて更新される閾値である。例えば、係数ｑ（第１係数とも呼ぶ）は０．５程度に設定される。第１閾値Ａは、軽い動きにすぐに反応する程度に設定される。なお、第１閾値Ａは、軽い動きにすぐに反応する程度に設定されれば、式１以外の式を用いて算出されてもよい。
Ａ＝ｑ×Ｐ０・・・（１）
　また、例えば、閾値設定部１２６は、以下の式２を用いて第２閾値Ｂを設定する（０＜ｑ＜ｓ＜１）。第２閾値Ｂは、第１閾値Ａよりも大きな値であり、初期設定後において固定される閾値である。例えば、係数ｓ（第１係数とも呼ぶ）は０．６程度に設定される。第２閾値Ｂは、第１閾値Ａよりも大きく、例えば重力加速度の２．５倍程度に設定される。なお、第２閾値Ｂは、第１閾値Ａよりも大きく設定されれば、式２以外の式を用いて算出されてもよい。
Ｂ＝ｓ×Ｐ０・・・（２）
　上記の式１および式２を用いる例では、第１閾値Ａよりも第２閾値Ｂを大きな値に設定するために、同じ値（進行方向の加速度の最大値Ｐ０）を用いて第１閾値Ａおよび第２閾値Ｂを設定する。なお、第１閾値Ａおよび第２閾値Ｂは、第１閾値Ａよりも第２閾値Ｂを大きな値に設定できさえすれば、異なる方向の加速度の値を用いて設定されてもよい。
　閾値設定部１２６は、所定の判別時間が経過するまでの期間に進行方向の加速度が第２閾値を超えなかった際に、進行方向の加速度のログを判別部１２５から取得する。閾値設定部１２６は、進行方向の加速度のログデータの波形の特徴から状態判別を行い、判別した状態に基づいて閾値を調整する。
　閾値設定部１２６は、歩行判別フェーズにおいて、進行方向の加速度のログデータを判別部１２５から取得すると、進行方向の加速度の最大値を算出する。閾値設定部１２６は、算出した最大値に基づいて第１閾値を更新する。閾値設定部１２６は、更新した第１閾値を判別部１２５に出力する。
　送信部１２７は、判別部１２５および歩行計測装置１３に接続される。送信部１２７は、判別部１２５から判別結果を取得する。送信部１２７は、取得した判別結果を歩行計測装置１３に送信する。例えば、送信部１２７から歩行計測装置１３に安定歩行であるとの判別結果が送信されると、歩行計測装置１３による歩行計測は継続される。また、送信部１２７から歩行計測装置１３に歩行停止または誤起動であるとの判別結果が送信されると、歩行計測装置１３による歩行計測は停止される。
　以上が、判別装置１２の構成についての説明である。なお、図１の判別装置１２の構成は一例であって、本実施形態の判別装置１２の構成をそのままの形態に限定するものではない。
　〔データ取得装置〕
　次に、歩行計測システム１が備えるデータ取得装置１１について図面を参照しながら説明する。図４は、データ取得装置１１の構成の一例を示すブロック図である。データ取得装置１１は、加速度センサ１１１、角速度センサ１１２、信号処理部１１３、およびデータ出力部１１４を有する。加速度センサ１１１および角速度センサ１１２は、センサ１１０を構成する。例えば、データ取得装置１１はＩＭＵによって実現される。
　加速度センサ１１１は、３軸方向の加速度を計測するセンサである。加速度センサ１１１は、計測した加速度を信号処理部１１３に出力する。
　角速度センサ１１２は、角速度を計測するセンサである。角速度センサ１１２は、計測した角速度を信号処理部１１３に出力する。
　信号処理部１１３は、加速度センサ１１１および角速度センサ１１２のそれぞれから、加速度および角速度のそれぞれを取得する。信号処理部１１３は、取得した、加速度および角速度をデジタルデータに変換し、変換後のデジタルデータ（センサデータ）をデータ出力部１１４に出力する。センサデータには、アナログデータの加速度をデジタルデータに変換した加速度データと、アナログデータの角速度をデジタルデータに変換した角速度データとが少なくとも含まれる。なお、センサデータには、加速度および角速度の生データの取得時間が含まれてもよい。また、信号処理部は、取得した加速度や角速度の生データに対して、実装誤差や温度補正、直線性補正などの補正を行ったセンサデータを出力するように構成してもよい。
　データ出力部１１４は、信号処理部１１３からセンサデータを取得する。データ出力部１１４は、取得したセンサデータを判別装置１２に送信する。データ出力部１１４は、ケーブルや導線などの有線を介してセンサデータを判別装置１２に送信してもよいし、無線通信を介してセンサデータを判別装置１２に送信してもよい。例えば、データ出力部１１４は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷｉＦｉ（登録商標）などの規格に即した無線通信機能（図示しない）を介して、センサデータを判別装置１２に送信するように構成できる。なお、データ出力部１１４から歩行計測装置１３へ直にセンサデータを送信する場合、有線通信や無線通信によって、データ出力部１１４から歩行計測装置１３にセンサデータを送信するように構成すればよい。
　以上が、データ取得装置１１の構成の一例についての説明である。なお、図４の構成は一例であって、本実施形態の歩行計測システム１が備えるデータ取得装置１１の構成をそのままの形態に限定するものではない。
　〔動作モード〕
　次に、判別装置１２による動作モードの切り替えについて図面を参照しながら説明する。図５は、判別装置１２による動作モードの切り替えの一例について説明するための概念図である。図５の例では、省電力モード（Ａ）で動作していた判別装置１２が、重力方向の加速度（図３のＺ方向）が第１閾値を超えたことを検出した際に、通常モード（Ｂ）に切り替わる例を図示する。
　通常モード（Ｂ）への切り替え初期（歩行判別フェーズ）において、判別装置１２は、進行方向の加速度（図３のＹ方向）が第２閾値を超えるか否かを検証する。進行方向の加速度が、判別時間以内に規定回数以上第２閾値を超えた場合、判別装置１２は、安定歩行であるという判別結果を歩行計測装置１３に送信する。また、進行方向の加速度が、判別時間以内に第２閾値を超えたものの、規定回数以上は第２閾値を超えなかった場合、判別装置１２は、歩行停止であるという判別結果を歩行計測装置１３に送信する。
　図５の例は、進行方向の加速度が判別時間以内に第２閾値を超えなかった例である。この場合、判別装置１２は、誤起動であるという判別結果を歩行計測装置１３に送信すると共に、第１閾値を更新する。
　〔第１閾値の更新〕
　次に、判別装置１２の閾値設定部１２６による第１閾値の更新について図面を参照しながら説明する。図６は、閾値設定部１２６による第１閾値の更新の一例について説明するための概念図である。図６の例では、進行方向の加速度（図３のＹ方向）のログデータの波形を記録し（Ｃ）、その波形から最大値Ｍｎを算出し（Ｄ）、算出された最大値Ｍｎに基づいて第１閾値Ａを第１閾値Ａｃに更新する（Ｅ）様子を図示する。
　閾値設定部１２６は、進行方向の加速度のログデータを判別部１２５から取得すると、進行方向の加速度の最大値Ｍｎを算出する。閾値設定部１２６は、算出した最大値Ｍｎに基づいて第１閾値を更新する。
　例えば、閾値設定部１２６は、以下の式３を用いて第１閾値Ａを第１閾値Ａｃに更新する。なお、以下の式３においては、進行方向の加速度の最大値をＭｎ、第１閾値を更新するための補正係数をｒ、更新後の第１閾値をＡｃと記載する。
Ａｃ＝ｒ×Ｍｎ・・・（３）
　例えば、補正係数ｒは、第１閾値を５～１０パーセント程度大きくするために１．０５～１．１程度に設定される。補正係数ｒが小さすぎると、誤起動が効率的に抑制されずに頻発してしまう。また、補正係数ｒが大きすぎると、動作モードが通常モードに移行しなくなってしまう。そのため、補正係数ｒは、小さすぎず、大きすぎない適度な値に設定される。補正係数ｒは、実際の計測値に基づいた初期設定値に設定されてもよいし、ユーザごとに個別に設定されてもよい。
　（動作）
　次に、本実施形態の歩行計測システム１の動作について図面を参照しながら説明する。以下においては、ユーザ向けに第１閾値を初期設定する例から説明を始める。そして、歩行計測システム１が、加速度を用いた低負荷の省電力モードで歩行の開始を検出し、加速度および角速度を用いて歩行計測する通常モードに切り替える際に歩行判別を行う一連の動作について説明する。
　〔初期設定〕
　図７は、歩行計測システム１が、第１閾値の初期値（第１閾値Ａ０）を用いて、ユーザ向けの第１閾値Ａを初期設定する動作について説明するためのフローチャートである。例えば、第１閾値Ａ０は、歩行判別装置１０の生産時や工場出荷時において設定される。なお、図７の例では、図示しない表示装置や音声装置などを介して、歩行計測システム１からユーザに指示を出すことができるものとする。例えば、スマートフォンなどの端末装置に歩行計測装置１３の機能を有するアプリケーションをインストールしておけば、端末装置に実装された表示装置や音声装置などを介して指示を出すことができる。図７のフローチャートに沿った説明においては、歩行計測システム１を動作の主体として説明する。
　図７において、まず、歩行計測システム１は、ユーザによる初期設定操作が行われると、第１閾値の初期値（第１閾値Ａ０）を取得する（ステップＳ１０１）。例えば、第１閾値Ａ０は、判別装置１２や歩行計測装置１３の図示しない記憶領域に記憶させておく。ユーザによる初期設定操作は、ユーザが初めて歩行計測システム１を使用する際や、第１閾値を再設定する際に行われる操作である。
　次に、歩行計測システム１は、重力方向の加速度（図３のＺ方向）が第１閾値Ａ０を超える行動をすることをユーザに指示する（ステップＳ１０２）。例えば、歩行計測システム１は、重力方向の加速度が第１閾値Ａ０を超えるような行動をユーザがするための表示情報や音声情報を歩行計測装置１３から出力する。
　ここで、重力方向の加速度が第１閾値Ａ０を超えた場合（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、歩行計測システム１は、安定歩行することをユーザに指示する（ステップＳ１０４）。例えば、歩行計測システム１は、ユーザが安定歩行をするための表示情報や音声情報を歩行計測装置１３から出力する。一方、重力方向の加速度が第１閾値Ａ０を超えなかった場合（ステップＳ１０３でＮｏ）、ステップＳ１０２に戻る。
　次に、歩行計測システム１は、ユーザが安定歩行したことによって得られた歩行波形を取得する（ステップＳ１０５）。このとき、歩行計測システム１は、進行方向の加速度（図３のＹ方向）の歩行波形を取得する。
　次に、歩行計測システム１は、取得した歩行波形のピーク値に基づいて、ユーザ向けの第１閾値Ａを設定する（ステップＳ１０６）。歩行計測システム１は、判別装置１２の閾値設定部１２６に第１閾値Ａを記憶させる。
　以上が、歩行計測システム１が、第１閾値Ａ０を用いて、ユーザ向けの第１閾値Ａを初期設定する動作についての説明である。なお、図７のフローチャートは一例であって、本実施形態の歩行計測システム１による第１閾値Ａの初期設定の動作をそのままの手順に限定するものではない。
　〔動作モードの切り替え〕
　図８は、ユーザの動作に応じて、省電力モードから通常モードに動作モードを切り替える例について説明するためのフローチャートである。図８のフローチャートに沿った説明においては、判別装置１２を動作の主体として説明する。
　図８において、まず、判別装置１２は、省電力モードで加速度を計測する（ステップＳ１１１）。
　一定条件下において、重力方向の加速度（図３のＺ方向）が第１閾値Ａを超えると（ステップＳ１１２でＹｅｓ）、判別装置１２は、動作モードを通常モードに切り替える（ステップＳ１１３）。
　一方、一定条件下において、重力方向の加速度が第１閾値Ａを超えなかった場合（ステップＳ１１２でＮｏ）、判別装置１２は、第１閾値Ａの値を小さくする（ステップＳ１１４）。ステップＳ１１４の後は、ステップＳ１１２に戻る。例えば、ステップＳ１１４においては、第１閾値Ａの値を前回正常起動したときの値に戻す。また、ステップＳ１１４において、第１閾値Ａの値を所定値ずつ下げるように構成してもよい。
　ステップＳ１１３の後、判別装置１２は、歩行判別フェーズに移行し、歩行状態を判別する（ステップＳ１１５）。歩行判別フェーズ（ステップＳ１１５）において、判別装置１２は、ユーザの歩行状態が安定歩行か、歩行停止か、または誤起動であったのかを判別する。
　判別結果が安定歩行の場合（ステップＳ１１６でＹｅｓ）、判別装置１２は、通常モードを継続する指示を歩行計測装置１３に出力する（ステップＳ１１７）。ステップＳ１１７において、図８の歩行判別フェーズは終了である。なお、図８の歩行判別フェーズは、省電力モードから通常モードに切り替わった段階で停止させてもよいし、定期的に実行されてもよいし、そのまま継続されてもよい。一方、判別結果が安定歩行ではなかった場合（ステップＳ１１６でＮｏ）、判別装置１２は、誤起動であるか否かによって異なる処理を実行する（ステップＳ１１８）。
　誤起動であった場合（ステップＳ１１８でＹｅｓ）、判別装置１２は、第１閾値Ａの値を大きくする（ステップＳ１１９）。ステップＳ１１９の後は、ステップＳ１１２に戻る。一方、誤起動でなかった場合（ステップＳ１１８でＮｏ）、判別装置１２は、第１閾値Ａの値を更新せずに、ステップＳ１１２に戻る。なお、ステップＳ１１８やステップＳ１１９の後に、歩行停止や誤起動であることを歩行計測装置１３に通知するように構成してもよい。歩行停止や誤起動であることを歩行計測装置１３に通知する場合は、通常モードを停止する指示を歩行計測装置１３に出力するように構成すればよい。
　以上が、ユーザの動作に応じて、省電力モードから通常モードに動作モードを切り替える例についての説明である。なお、図８のフローチャートは一例であって、本実施形態の判別装置１２による省電力モードから通常モードへの動作モードの切り替えをそのままの手順に限定するものではない。
　〔歩行判別フェーズ〕
　図９は、省電力モードから通常モードに動作モードを切り替えた際に実行される歩行判別フェーズにおける動作について説明するためのフローチャートである。図９のフローチャートに沿った説明においては、判別装置１２を動作の主体として説明する。
　図９において、まず、判別装置１２は、進行方向の加速度（図３のＹ方向）が判別時間Ｈ以内に第２閾値Ｂを超えたか判定する（ステップＳ１２１）。
　進行方向の加速度が判別時間Ｈ以内に第２閾値Ｂを超えなかった場合（ステップＳ１２１でＮｏ）、判別装置１２は、誤起動であると判別し（ステップＳ１２２）、進行方向の加速度の波形を記録する（ステップＳ１２３）。次に、判別装置１２は、進行方向の加速度の波形の最大値Ｍｎを算出する（ステップＳ１２４）。そして、判別装置１２は、算出した最大値Ｍｎを上記の式３に当てはめて第１閾値Ａｃを再設定する（ステップＳ１２５）。ステップＳ１２５の後は、図８のステップＳ１１６に進む。
　一方、進行方向の加速度が判別時間Ｈ以内に第２閾値Ｂを超えた場合（ステップＳ１２１でＹｅｓ）、判別装置１２は、進行方向の加速度が判別時間Ｈ以内に第２閾値Ｂを規定回数以上超えたか判定する（ステップＳ１２６）。
　進行方向の加速度が判別時間Ｈ以内に第２閾値Ｂを規定回数以上超えた場合（ステップＳ１２６でＹｅｓ）、判別装置１２は、安定歩行であると判別する（ステップＳ１２７）。一方、進行方向の加速度が判別時間Ｈ以内に第２閾値Ｂを規定回数以上超えなかった場合（ステップＳ１２６でＮｏ）、判別装置１２は、歩行停止であると判別する（ステップＳ１２８）。ステップＳ１２７およびステップＳ１２８の後は、図８のステップＳ１１６に進む。
　以上が、歩行判別フェーズにおける動作についての説明である。なお、図９のフローチャートに沿った処理は一例であって、判別装置１２による歩行判別フェーズにおける動作をそのままの手順に限定するものではない。
　以上のように、本実施形態の歩行計測システムは、データ取得装置、判別装置、および歩行計測装置を備える。本実施形態の一態様のデータ取得装置は、靴に設置され、加速度および角速度を検出し、検出した加速度および角速度を含むセンサデータを生成し、生成した前記センサデータを判別装置に送信する。本実施形態の一態様の歩行計測装置は、データ取得装置によって生成されるセンサデータと、判別装置から判別結果とを取得し、判別結果に応じて起動および停止され、センサデータを用いて歩行を計測する。
　本実施形態の一態様の判別装置は、ログ取得部、記憶部、呼出部、判別部、閾値設定部、および送信部を備える。ログ取得部は、靴に設置されたセンサによって取得される加速度を含むセンサデータを取得する。記憶部には、ログ取得部によって取得されるセンサデータのログデータが記憶される。ログ呼出部は、記憶部に記憶されたログデータを呼び出す。判別部は、ログ呼出部によって呼び出されたログデータの波形から歩行状態を判別する。判別部は、ログデータに含まれる加速度が判別時間以内に第２閾値を超えなかった場合、誤起動であるという判別結果を出力する。閾値設定部は、重力方向の加速度に関する第１閾値と、進行方向の加速度に関する第２閾値とを保持し、判別部による判別結果に基づいて第１閾値および第２閾値を設定する。閾値設定部は、誤起動であるという判別結果に応じて、ログデータに含まれる進行方向の加速度の値に基づいて第１閾値を更新する。送信部は、判別部による判別結果を送信する。
　本実施形態の一態様において、閾値設定部は、誤起動であるという判別結果に応じて、ログデータに含まれる進行方向の加速度の最大値に補正係数を乗じた値を第１閾値に設定する。
　本実施形態の一態様において、判別部は、ログデータに含まれる加速度が判別時間以内に規定回数以上第２閾値を超えた場合、安定歩行であるという判別結果を出力する。一方、ログデータに含まれる加速度が判別時間以内に規定回数以上第２閾値を超えなかった場合、判別部は、歩行停止であるという判別結果を出力する。
　本実施形態の一態様において、判別部は、一定条件下においてログデータに含まれる加速度が第１閾値を超えなかった場合、第１閾値を下げる指示を閾値設定部に出力する。閾値設定部は、判別部による第１閾値を下げる指示に応じて、第１閾値を下げる。例えば、閾値設定部は、判別部による第１閾値を下げる指示に応じて、前回安定歩行であると判定された際の第１閾値の値に第１閾値を設定する。
　また、本実施形態の一態様において、閾値設定部は、初期設定時において、安定歩行するユーザの靴に設置されたセンサによって取得されるセンサデータのログデータを取得する。閾値設定部は、進行方向の加速度の最大値に第１係数を乗じた値を第１閾値に設定し、第１係数よりも小さい第２係数に進行方向の加速度の最大値を乗じた値を第２閾値に設定する。
　本実施形態の歩行計測システムは、センサデータのログデータに基づいて、動作モードを切り替えるための閾値を柔軟に設定することができる。特に、本実施形態の歩行計測システムは、進行方向の加速度に基づいて、重力方向の加速度の第１閾値を柔軟に設定する。そのため、本実施形態の歩行計測システムによれば、歩行状態の変化に柔軟に対応しながら、歩行測定の高効率化と低消費電力化を実現できる。
　（ハードウェア）
　ここで、本発明の第１の実施形態に係る歩行計測装置の処理を実行するハードウェア構成について、図１０の情報処理装置９０を一例として挙げて説明する。なお、図１０の情報処理装置９０は、第１の実施形態の歩行計測装置の処理を実行するための構成例であって、本発明の範囲を限定するものではない。
　図１０のように、情報処理装置９０は、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６を備える。図１０においては、インターフェースをＩ／Ｆ（Interface）と略して表記する。プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、バス９９を介して互いにデータ通信可能に接続される。また、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３および入出力インターフェース９５は、通信インターフェース９６を介して、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続される。
　プロセッサ９１は、補助記憶装置９３等に格納されたプログラムを主記憶装置９２に展開し、展開されたプログラムを実行する。本実施形態においては、情報処理装置９０にインストールされたソフトウェアプログラムを用いる構成とすればよい。プロセッサ９１は、本実施形態に係る歩行計測装置による処理を実行する。
　主記憶装置９２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置９２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリとすればよい。また、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリを主記憶装置９２として構成・追加してもよい。
　補助記憶装置９３は、種々のデータを記憶する。補助記憶装置９３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどのローカルディスクによって構成される。なお、種々のデータを主記憶装置９２に記憶させる構成とし、補助記憶装置９３を省略することも可能である。
　入出力インターフェース９５は、情報処理装置９０と周辺機器とを接続するためのインターフェースである。通信インターフェース９６は、規格や仕様に基づいて、インターネットやイントラネットなどのネットワークを通じて、外部のシステムや装置に接続するためのインターフェースである。入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、外部機器と接続するインターフェースとして共通化してもよい。
　情報処理装置９０には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどの入力機器を接続するように構成してもよい。それらの入力機器は、情報や設定の入力に使用される。なお、タッチパネルを入力機器として用いる場合は、表示機器の表示画面が入力機器のインターフェースを兼ねる構成とすればよい。プロセッサ９１と入力機器との間のデータ通信は、入出力インターフェース９５に仲介させればよい。
　また、情報処理装置９０には、情報を表示するための表示機器を備え付けてもよい。表示機器を備え付ける場合、情報処理装置９０には、表示機器の表示を制御するための表示制御装置（図示しない）が備えられていることが好ましい。表示機器は、入出力インターフェース９５を介して情報処理装置９０に接続すればよい。
　また、情報処理装置９０には、必要に応じて、ディスクドライブを備え付けてもよい。ディスクドライブは、バス９９に接続される。ディスクドライブは、プロセッサ９１と図示しない記録媒体（プログラム記録媒体）との間で、記録媒体からのデータ・プログラムの読み出し、情報処理装置９０の処理結果の記録媒体への書き込みなどを仲介する。記録媒体は、例えば、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記録媒体で実現できる。また、記録媒体は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやＳＤ（Secure Digital）カードなどの半導体記録媒体や、フレキシブルディスクなどの磁気記録媒体、その他の記録媒体によって実現してもよい。
　以上が、本発明の第１の実施形態に係る歩行計測装置を可能とするためのハードウェア構成の一例である。なお、図１０のハードウェア構成は、第１の実施形態に係る歩行計測装置の演算処理を実行するためのハードウェア構成の一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。また、第１の実施形態に係る歩行計測装置に関する処理をコンピュータに実行させるプログラムも本発明の範囲に含まれる。さらに、第１の実施形態に係るプログラムを記録したプログラム記録媒体も本発明の範囲に含まれる。
　第１の実施形態の歩行計測装置の構成要素は、任意に組み合わせることができる。また、第１の実施形態の歩行計測装置の構成要素は、ソフトウェアによって実現してもよいし、回路によって実現してもよい。
　以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　１　　歩行計測システム
　１０　　歩行判別装置
　１１　　データ取得装置
　１２　　判別装置
　１３　　歩行計測装置
　１１０　　センサ
　１１１　　加速度センサ
　１１２　　角速度センサ
　１１３　　信号処理部
　１１４　　データ出力部
　１２１　　ログ取得部
　１２２　　記憶部
　１２３　　ログ呼出部
　１２５　　判別部
　１２６　　閾値設定部
　１２７　　送信部

Claims (10)

  1. 　靴に設置されたセンサによって取得される加速度を含むセンサデータを取得するログ取得手段と、
    　前記ログ取得手段によって取得される前記センサデータのログデータが記憶される記憶手段と、
    　前記記憶手段に記憶された前記ログデータを呼び出すログ呼出手段と、
    　前記ログ呼出手段によって呼び出された前記ログデータの波形から歩行状態を判別する判別手段と、
    　重力方向の加速度に関する第１閾値と、進行方向の加速度に関する第２閾値とを保持し、前記判別手段による判別結果に基づいて前記第１閾値および前記第２閾値を設定する閾値設定手段と、
    　前記判別手段による判別結果を送信する送信手段と、を備え、
    　前記判別手段は、
    　前記ログデータに含まれる加速度が判別時間以内に前記第２閾値を超えなかった場合、誤起動であるという判別結果を出力し、
    　前記閾値設定手段は、
    　誤起動であるという前記判別結果に応じて、前記ログデータに含まれる前記進行方向の加速度の値に基づいて前記第１閾値を更新する判別装置。
  2. 　前記閾値設定手段は、
    　誤起動であるという前記判別結果に応じて、前記ログデータに含まれる前記進行方向の加速度の最大値に補正係数を乗じた値を前記第１閾値に設定する請求項１に記載の判別装置。
  3. 　前記判別手段は、
    　前記ログデータに含まれる加速度が判別時間以内に規定回数以上前記第２閾値を超えた場合、安定歩行であるという前記判別結果を出力し、
    　前記ログデータに含まれる加速度が判別時間以内に規定回数以上前記第２閾値を超えなかった場合、歩行停止であるという前記判別結果を出力する請求項１または２に記載の判別装置。
  4. 　前記判別手段は、
    　一定条件下において前記ログデータに含まれる加速度が前記第１閾値を超えなかった場合、前記第１閾値を下げる指示を前記閾値設定手段に出力し、
    　前記閾値設定手段は、
    　前記判別手段による前記第１閾値を下げる指示に応じて、前記第１閾値を下げる請求項１乃至３のいずれか一項に記載の判別装置。
  5. 　前記閾値設定手段は、
    　前記判別手段による前記第１閾値を下げる指示に応じて、前回安定歩行であると判定された際の前記第１閾値の値に前記第１閾値を設定する請求項４に記載の判別装置。
  6. 　前記閾値設定手段は、
    　初期設定時において、安定歩行するユーザの靴に設置された前記センサによって取得される前記センサデータの前記ログデータを取得し、前記進行方向の加速度の最大値に第１係数を乗じた値を前記第１閾値に設定し、前記第１係数よりも小さい第２係数に前記進行方向の加速度の最大値を乗じた値を前記第２閾値に設定する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の判別装置。
  7. 　請求項１乃至６のいずれか一項に記載の判別装置と、
    　靴に設置され、加速度および角速度を検出し、検出した加速度および角速度を含むセンサデータを生成し、生成した前記センサデータを前記判別装置に送信するデータ取得装置と、を備える歩行計測システム。
  8. 　前記データ取得装置によって生成される前記センサデータと、前記判別装置から前記判別結果とを取得し、前記判別結果に応じて起動および停止され、前記センサデータを用いて歩行を計測する歩行計測装置を備える請求項７に記載の歩行計測システム。
  9. 　靴に設置されたセンサによって取得される加速度を含むセンサデータを取得し、
    　取得された前記センサデータのログデータを記憶手段に記憶させ、
    　前記記憶手段に記憶された前記ログデータを呼び出し、
    　呼び出された前記ログデータの波形から歩行状態を判別し、
    　歩行状態の判別結果に基づいて、重力方向の加速度に関する第１閾値と、進行方向の加速度に関する第２閾値とを設定し、
    　前記ログデータに含まれる加速度が判別時間以内に前記第２閾値を超えなかった場合、誤起動であるという判別結果を出力し、
    　誤起動であるという前記判別結果に応じて、前記ログデータに含まれる前記進行方向の加速度の値に基づいて前記第１閾値を更新する判別方法。
  10. 　靴に設置されたセンサによって取得される加速度を含むセンサデータを取得する処理と、
    　取得された前記センサデータのログデータを記憶手段に記憶させる処理と、
    　前記記憶手段に記憶された前記ログデータを呼び出す処理と、
    　呼び出された前記ログデータの波形から歩行状態を判別する処理と、
    　歩行状態の判別結果に基づいて、重力方向の加速度に関する第１閾値と、進行方向の加速度に関する第２閾値とを設定する処理と、
    　前記ログデータに含まれる加速度が判別時間以内に前記第２閾値を超えなかった場合、誤起動であるという判別結果を出力する処理と、
    　誤起動であるという前記判別結果に応じて、前記ログデータに含まれる前記進行方向の加速度の値に基づいて前記第１閾値を更新する処理とをコンピュータに実行させるプログラムを記録させたプログラム記録媒体。
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