速度算出方法、速度算出装置およびコンピュータプログラム
【課題】簡易な構成により実用的な精度で歩行または走行速度を算出することが可能な方法および装置を提供する。
【解決手段】速度算出装置１００は、加速度センサ１０、Ａｃｃ積算部２０および制御部５０を備えている。加速度センサ１０は、歩行または走行する対象者の加速度を計測する。Ａｃｃ積算部２０は、加速度センサ１０が計測した加速度を、歩行または走行周期よりも長い単位時間ＵＴに亘って積算して合成積算値Ａｃｃを求める。制御部５０は、予め求められた近似式に合成積算値Ａｃｃを適用して対象者の速度ｖを算出する。低負荷の演算により、実用的な精度で対象者の速度ｖが算出される。
【解決手段】速度算出装置１００は、加速度センサ１０、Ａｃｃ積算部２０および制御部５０を備えている。加速度センサ１０は、歩行または走行する対象者の加速度を計測する。Ａｃｃ積算部２０は、加速度センサ１０が計測した加速度を、歩行または走行周期よりも長い単位時間ＵＴに亘って積算して合成積算値Ａｃｃを求める。制御部５０は、予め求められた近似式に合成積算値Ａｃｃを適用して対象者の速度ｖを算出する。低負荷の演算により、実用的な精度で対象者の速度ｖが算出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象者の歩行速度または走行速度を算出する速度算出方法、速度算出装置、および速度算出装置のためのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウォーキングやジョギングをする人にとって、その歩行速度や走行速度をリアルタイムで知ることが重要である。
【０００３】
移動する対象者の速度を計測するための複数通りの手段がこれまで提案されている。人工衛星から送られてくる信号を利用したＧＰＳ（Global Positioning System）速度計や、加速度センサの計測結果から速度を算出する速度計が知られている。ＧＰＳ速度計は、人工衛星との通信機能を必要とするため装置構成が簡易ではない。ＧＰＳ速度計は測位精度が高くないため、ウォーキングやジョギング程度の低速で移動する人間の速度を実用的な精度で測定することは困難である。
【０００４】
加速度センサを用いる速度計を測定原理に基づいて大別すると、歩数のカウント値から速度を算出するもの（特許文献１）と、加速度波形の周波数解析から求めた歩行周期に基づいて速度を算出するもの（特許文献２）とが知られている。
【０００５】
特許文献１の装置は、予め設定しておいた歩幅の長さを歩数のカウント値に乗じて歩行距離を推定し、これを計測時間で割って速度を求める。特許文献２の装置は、計測された加速度波形を周波数解析してパワースペクトルを求め、そのピーク値から統計的に歩幅を算出する。この装置は、パワースペクトルのピーク値をとる周波数から歩行周期を算出して、両者の積により歩行速度を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１６４５７１号公報
【特許文献２】特開２００４−３５８２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の装置は、対象者の歩幅を予め一定値（たとえば６０ｃｍなど）に設定しておく必要があることから、速度の演算精度が低いという問題がある。歩行速度と歩幅との関係は対象者によって様々なためである。すなわち、対象者の中には、速く歩こうとするときに、歩行周期（ピッチ）を変えずに歩幅を広げるタイプの人達と、歩行周期を増やす人達とが存在する。特許文献１の装置ではこの歩幅の変化が無視されてしまうため、歩行速度の変化が算出されない。このため、歩行周期（ピッチ）を変えずに歩行速度を変化させるタイプの人達が対象者である場合には、特許文献１の装置では実用的な精度で歩行速度を算出することは困難である。特許文献１の装置による測定誤差が大きいことは後述する比較例にて説明する。
【０００８】
特許文献２の装置では、加速度波形を周波数解析する必要があるため演算負荷が大きく、歩行速度をリアルタイムで知ることは困難である。特許文献２の装置は、運動する対象者の加速度を記録しておき、運動後にコンピュータを用いて周波数解析するものである。特許文献２の装置を用いて歩行速度をリアルタイムで知るためには、十分な能力の演算処理装置（ＣＰＵ）と消費電力を要することとなり簡便ではない。
【０００９】
これらの課題は、対象者が歩行している場合も走行している場合も共通に発生する。本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成により実用的な精度で歩行または走行速度を算出することが可能な方法および装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の速度算出方法は、歩行または走行する対象者の加速度を計測し、前記加速度を歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求め、予め求められた近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出することを特徴とする。
【００１１】
本発明の速度算出装置は、歩行または走行する対象者の加速度を計測する加速度センサと、前記加速度センサが計測した加速度を、歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求める積算手段と、予め求められた近似式を記憶しておく記憶手段と、前記記憶手段を参照し、予め求められた近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出する速度演算手段と、を備える。
【００１２】
本発明のコンピュータプログラムは、歩行または走行する対象者の加速度を計測する加速度センサを備える速度算出装置に速度算出処理を実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記速度算出処理が、前記加速度センサが計測した前記加速度を、歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求める積算処理と、予め求められた近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出する速度演算処理と、を含むコンピュータプログラムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡易な構成により実用的な精度で歩行または走行速度を算出することが可能な方法および装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態にかかる速度算出装置を示す機能ブロック図である。
【図２】速度算出装置の正面図である。
【図３】合成加速度の波形および合成積算値を表す模式図である。
【図４】実施形態にかかる速度算出方法の全工程を示すフローチャートである。
【図５】速度算出ステップの詳細工程を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は実施例１−１から１−３の結果を示すグラフである。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は実施例２−１から２−３の結果を示すグラフである。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は実施例３−１から３−３の結果を示すグラフである。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は比較例１−１から１−３の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１６】
以下の実施形態を通じて本発明の速度算出方法を説明するにあたり、複数の工程を順番に記載する場合があるが、その記載の順番は必ずしも各工程を実行する順番やタイミングを限定するものではない。本発明の速度算出方法を実施するときには、その複数の工程の順番は、技術的に支障のない範囲で変更することができ、また複数の工程の実行タイミングの一部または全部が互いに重複していてもよい。
【００１７】
本発明の速度算出装置を実現するための各種の構成要素は、それらの機能を実現するものであるかぎり、具体的なハードウェア構成は特に限定されない。たとえば、所定の機能を発揮する専用のハードウェア、所定の機能がコンピュータプログラムにより付与されたデータ処理装置、コンピュータプログラムによりデータ処理装置に実現された所定の機能、これらの任意の組み合わせ、等により本発明の各種の構成要素を実現することができる。より具体的には、コンピュータプログラムを読み取って対応する処理動作を実行できるように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、Ｉ／Ｆ（Interface）ユニット、等の汎用デバイスで構築されたハードウェア、所定の処理動作を実行するように構築された専用の論理回路、これらの組み合わせ、等を用いて本発明を実施することができる。
【００１８】
特に、本発明を構成する速度の近似式は、記憶装置に記憶された係数、入力値と出力値とが当該近似式を満たすテーブル、当該近似式に対応する専用の論理回路、などによって実現することができる。
【００１９】
（速度算出装置）
図１は、本発明の実施形態にかかる速度算出装置１００を示す機能ブロック図である。図２は本実施形態の速度算出装置１００の正面図である。
【００２０】
はじめに、本実施形態の概要について説明する。速度算出装置１００は、加速度センサ１０、Ａｃｃ積算部２０および制御部５０を備えている。
【００２１】
加速度センサ１０は、歩行または走行する対象者の加速度を計測する手段である。加速度センサ１０は、一軸、直交二軸または直交三軸の加速度を計測する。
【００２２】
加速度センサ１０が一軸センサである場合、計測方向が重力方向、すなわち対象者の上下方向に一致するようにして加速度センサ１０を対象者に装着する。加速度センサ１０の二つの計測方向が直交する直交二軸センサである場合は、一方の計測方向を重力方向に一致させて加速度センサ１０を対象者に装着する。そして他方の計測方向を、対象者の歩行（走行）方向の前後または左右方向に一致させるとよい。歩行や走行においては、主に上下方向の振動に起因する加速度が検出されるため、上下方向を計測方向とするとよい。
【００２３】
加速度センサ１０の三つの計測方向が互いに直交する直交三軸センサである場合は、対象者に対して加速度センサ１０を任意の向きに装着することができる。以下、加速度センサ１０が、対象者の直交三軸方向の加速度を計測する場合を例に説明する。
【００２４】
Ａｃｃ積算部２０は、加速度センサ１０が計測した加速度を合成した合成加速度Ａｘｙｚを、歩行または走行周期よりも長い単位時間ＵＴに亘って積算して合成積算値Ａｃｃを求める積算手段である。制御部５０は、予め求められた近似式に合成積算値Ａｃｃを適用して対象者の速度ｖを算出する速度演算手段である。なお、加速度センサ１０が一軸センサである場合、合成積算値Ａｃｃは、加速度センサ１０が計測した加速度を単位時間ＵＴに亘って積算して合成積算値Ａｃｃを求める。
【００２５】
次に、本実施形態について詳細に説明する。ただし、以下に説明する合成加速度Ａｘｙｚの合成方法、合成積算値Ａｃｃの算出方法、歩行判定部２２による歩行の判定方法などの各種の演算方法は例示であり、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２６】
速度算出装置１００は可搬性をもち、対象者（ユーザ）の体もしくは衣服に装着するか、または対象者が鞄に入れて持ち運ぶことが可能である。速度算出装置１００は、歩行または走行する対象者の進行方向の移動速度（歩行速度または走行速度）を近似演算により算出する。以下、歩行と走行とを区別せずに歩行と表現する場合がある。
【００２７】
本実施形態の速度算出装置１００は、算出した速度ｖを表示出力部４０で表示出力する。速度ｖを示す速度データは結果記憶部７２に記録されている。速度データは、データ出力部４４からコンピュータ装置（図示せず）によって読み出される。
【００２８】
本実施形態に代えて、算出した速度ｖを用いて他の物理量（たとえば、歩行距離）を演算し、当該他の物理量を表示出力部４０で表示出力してもよい。言い換えると、本実施形態の速度算出装置１００は、対象者の速度ｖを算出して出力するか、または他の物理量を演算する過程において対象者の速度ｖを算出する。
【００２９】
本実施形態では、算出された速度ｖの数値を表示出力部４０で表示出力する。速度ｖの履歴を速度履歴表示部８２で表示出力する。速度履歴表示部８２は、算出された速度ｖを経時的にグラフ化して表示する表示手段である。
【００３０】
本実施形態の制御部５０は、速度ｖを積分して歩行（走行）距離を算出する。図２に示す距離表示部８０は、この歩行（走行）距離、または残り距離を表示する。残り距離は、予め設定した目標距離ＴＬから歩行（走行）距離を減じた値である。
【００３１】
条件入力部３０は、対象者が各種の条件を入力するためのインタフェースである。条件入力部３０はダイヤル３２やボタン３４（図２を参照）により構成される。
【００３２】
報知出力部４２は、予め設定された目標速度ＴＶと算出された速度ｖとの差分値ＶＤが所定の乖離閾値を超えた場合に報知出力を行う手段である。報知出力の態様は特に限定されず、音声、シグナルまたはパルスが例示される。報知出力部４２としては、スピーカー、シグナル発信機またはパルス加振器が例示される。算出された速度ｖと目標速度ＴＶとの差分値が所定以上となったことを報知出力部４２で報知することにより、対象者は目標のペースを維持することができる。目標速度表示部８４は、予め設定した目標速度ＴＶをグラフ表示する表示手段である。
【００３３】
加速度センサ１０は、互いに直交するＸ軸方向加速度ＡＸ、Ｙ軸方向加速度ＡＹ、Ｚ軸方向加速度ＡＺを、それぞれアナログまたはデジタルデータとして取得する。対象者の天頂方向や歩行方向と、加速度センサ１０の任意の軸とを一致させる必要はない。対象者は速度算出装置１００を任意の向きで装着または保持して歩行すればよい。
【００３４】
Ａ／Ｄ変換部１２は、加速度センサ１０の各軸の出力波形を所定の時間間隔でサンプリングして、加速度データ（デジタルデータ）を取得する。加速度合成部１４は、Ａ／Ｄ変換部１２で取得した直交三軸方向の加速度データを合成して、合成加速度Ａｘｙｚを算出する。合成加速度Ａｘｙｚは、ＡＸ、ＡＹ、ＡＺの二乗和平方根である。
【００３５】
Ａｃｃ積算部２０は、合成加速度Ａｘｙｚを所定の単位時間ＵＴに亘って積算することにより合成積算値Ａｃｃを算出する。
【００３６】
図３は、合成加速度Ａｘｙｚの波形および合成積算値Ａｃｃを表す模式図である。横軸は時刻Ｔ、縦軸は加速度である。加速度センサ１０からの入力が非ゼロの場合、合成加速度Ａｘｙｚは正の値をとる。合成積算値Ａｃｃは、単位時間ＵＴに亘って合成加速度Ａｘｙｚを積算した値であり、言い換えると合成加速度Ａｘｙｚの曲線下面積に相当する。
【００３７】
加速度合成部１４は、アナログまたはデジタルのローパスフィルタを備えている。人間の走行ピッチの上限は２４０歩／分＝４歩／秒＝４Ｈｚ程度である。これよりも十分に高い周波数の加速度ノイズを加速度合成部１４は合成加速度Ａｘｙｚから除去する。これにより、Ａｃｃ積算部２０で算出される合成積算値Ａｃｃの再現性が向上する。
【００３８】
単位時間ＵＴは、対象者の歩行周期Ｃよりも十分に長い。具体的には、単位時間ＵＴは、歩行周期Ｃの１０倍以上、好ましくは５０倍以上に設定されている。単位時間ＵＴが歩行周期Ｃよりも十分に長いことにより、測定因子に基づく合成積算値Ａｃｃの算出誤差が低減される。測定因子としては、単位時間ＵＴの開始時刻の選定、加速度センサ１０の計測ノイズ、対象者の歩行の乱れ、などが挙げられる。
【００３９】
単位時間ＵＴが過大であると歩行開始から速度算出までに長時間を要する。単位時間ＵＴが過大であると、対象者の歩行速度が急激に変化した場合でも合成積算値Ａｃｃの変化が緩和されるため、速度の算出結果が鈍ることとなる。本実施形態の速度算出装置１００では、単位時間ＵＴが６０秒に設定されている。人間の一般的な歩行周期Ｃが１歩／秒（ゆっくりとした歩行時）から４歩／秒（高速走行時）であることから、本実施形態の単位時間ＵＴは歩行周期Ｃの１５倍から６０倍に設定されていることとなる。
【００４０】
図１に戻り、制御部５０はＣＰＵを含む情報処理手段である。制御部５０は、係数記憶部７０を参照して、予め求められた下記の近似式（１）または（２）を取得する。制御部５０は、取得した近似式（１）または（２）に合成積算値Ａｃｃを適用して、対象者の速度ｖを算出する。近似式（１）、（２）がいずれも速度ｖ（歩行速度および走行速度）と高い相関を有していることは、後述する実施例にて説明する。
【００４１】
【数１】
【００４２】
【数２】
【００４３】
近似式（２）の第１項は、切片（γ）を除く他の項（第２項）よりも大きな値となる支配項である。近似式（２）の支配項（第１項）は、合成積算値Ａｃｃの累乗根に比例する項である。累乗根は、底（合成積算値Ａｃｃ）の１／Ｎ乗（ただし、Ｎ＞１）で表される。
【００４４】
近似式（２）は、支配項である第１項と、歩数ＰＤに比例する第２項と、を含む。歩数ＰＤは単位時間ＵＴあたりの歩数値である。
【００４５】
近似式（１）、（２）の末項（切片）は定数項γである。
【００４６】
近似式における支配項は、複数の説明変数をもつ場合、すなわち切片以外の項が複数存在する場合に、説明変数のｔ値の絶対値（｜ｔ値｜）が最大となる項である。本実施形態では近似式（２）がこれに該当する。本発明においては、１つの説明変数からなる近似式の場合、すなわち切片以外の項が１つの場合に、当該説明変数の項を支配項という。本実施形態では近似式（１）および後述する近似式（３）がこれにあたる。
【００４７】
より具体的には、近似式（２）の支配項（第１項）は、合成積算値Ａｃｃと対象者の身長Ｈとの積の累乗根である。言い換えると、近似式（２）の演算は、合成積算値Ａｃｃの二乗根（Ｎ＝２）と、対象者の身長Ｈの二乗根と、を乗じることを含む。すなわち、近似式（２）の支配項は、合成積算値Ａｃｃの二乗根と、対象者の身長Ｈの二乗根との積に比例する。身長Ｈの単位系はセンチメートルでもメートルでもインチでもよい。これらの単位系の相違は、第１項の係数αの設定により調整される。
【００４８】
速度算出装置１００の歩行判定部２２は、合成加速度Ａｘｙｚに基づいて歩行または走行の発生を判定する。歩行判定部２２は、合成加速度Ａｘｙｚの極大値に基づいて歩行と走行とを識別する。ピッチ算出部２４は、所定時間（たとえば単位時間ＵＴ）ごとの歩数ＰＤを計数して、その値を制御部５０に送る。
【００４９】
係数記憶部７０は近似式（１）、（２）を記憶しておく手段である。本実施形態において係数記憶部７０が近似式（１）、（２）を記憶するとは、係数記憶部７０が、近似式（１）、（２）の係数α、β、γ、単位時間ＵＴおよびカウント閾値ＴＨを記憶することをいう。対象者の身長Ｈは、条件入力部３０を通じて対象者から受け付ける。
【００５０】
加速度センサ１０が直交三軸センサである場合の係数α、β、γと、加速度センサ１０が一軸センサである場合の係数α、β、γと、直交二軸センサである場合の係数α、β、γとは、互いに相違する。係数記憶部７０には、加速度センサ１０の計測方向の数（本実施形態の場合は３つ）に対応する係数α、β、γが記憶されている。
【００５１】
速度算出装置１００においては、近似式（１）または（２）のいずれか一方に基づいて速度ｖを算出すればよい。近似式（１）と（２）とが選択可能であって、対象者による条件入力部３０の操作入力その他の条件に応じて近似式（１）または（２）を選択し、当該式に基づいて速度ｖを算出してもよい。
【００５２】
本実施形態においては、対象者の歩行ピッチに応じて、近似式（１）または（２）の第１項の係数αの値を相違させてもよい。実施例を用いて後述するように、歩行時の係数αよりも走行時の係数αを大きく設定することで、速度ｖを更に高い確度で算出することができる。歩行時の合成積算値Ａｃｃは走行時の合成積算値Ａｃｃよりも小さい。合成積算値Ａｃｃの大小に応じて係数αを相違させてもよい。すなわち、合成積算値Ａｃｃが所定の閾値未満である場合に支配項（第１項）に乗じる係数α（第一係数α１）と、合成積算値Ａｃｃが所定の閾値以上である場合に支配項（第１項）に乗じる係数α（第二係数α２）と、を相違させてもよい。第二係数α２は第一係数α１よりも大きいことが好ましい。
【００５３】
本実施形態に代えて、合成積算値Ａｃｃの大小ではなく、歩行判定部２２から制御部５０に送信された判定情報に基づいて、制御部５０は歩行と走行とを識別してもよい。この場合、制御部５０は、歩行時の第一係数α１または走行時の第二係数α２を選択する。
【００５４】
上記実施形態では合成積算値Ａｃｃの累乗根を含む近似式（１）、（２）を例示した。ただし、合成積算値Ａｃｃを含むかぎり、本発明で用いる近似式は上記に限られない。以下の近似式（３）のように合成積算値Ａｃｃの一次関数を用いてもよい。近似式（３）において、Ｗｔは対象者の体重である。この近似式（３）によっても速度ｖが実用的な精度で算出できることを実施例３として後述する。
【００５５】
【数３】
【００５６】
（速度算出方法）
以下、本実施形態の速度算出装置１００を用いて行う速度算出方法（以下、本方法という場合がある）について説明する。図４は、本方法の全工程を示すフローチャートである。図５は、速度算出ステップＳ４０の詳細工程を示すフローチャートである。
【００５７】
はじめに、本方法の概要について説明する。
【００５８】
本方法では、速度算出装置１００は、歩行または走行する対象者の加速度を計測する。具体的には、対象者の直交三軸方向の加速度を計測する（図４：ステップＳ２０＝Ｙ）。なお、重力方向を軸方向とする一軸方向の対象者の加速度を計測するか、または軸方向および当該軸方向と直交する方向からなる直交二軸方向の対象者の加速度を計測してもよい。速度算出装置１００は、これらの三軸方向の加速度計測値に任意でローパスフィルタ処理を施したうえで互いに合成して合成加速度Ａｘｙｚを算出する（図５：ステップＳ４１）。速度算出装置１００は、この合成加速度Ａｘｙｚを、歩行または走行周期よりも長い単位時間ＵＴに亘って積算して合成積算値Ａｃｃを求める（図５：ステップＳ４２）。速度算出装置１００は、予め求められた近似式（１）または（２）に合成積算値Ａｃｃを適用して、対象者の速度ｖを算出する（図５：ステップＳ４６）。
【００５９】
以下、本方法をより具体的に説明する。
【００６０】
条件入力ステップＳ１０では、条件入力部３０は、速度を測定する対象者から各種の入力を受け付ける。対象者は、ダイヤル３２およびボタン３４などの条件入力部３０（図２を参照）を操作して、身長Ｈ、体重Ｗｔ、目標速度ＴＶ、目標距離ＴＬを入力する。
【００６１】
対象者は、速度算出装置１００を装着して所定の速度で歩行または走行する。加速度入力ステップＳ２０では、速度算出装置１００は、加速度センサ１０またはＡ／Ｄ変換部１２から、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度ＡＸ，ＡＹ，ＡＺの計測値が出力されたか否かを判定する。加速度ＡＸ，ＡＹ，ＡＺの計測値が出力された場合には（図４：ステップＳ２０＝Ｙ）、速度算出ステップＳ４０に遷移する。加速度ＡＸ，ＡＹ，ＡＺの計測値が出力されない場合、対象者が静止しているものと推定して速度算出装置１００は休止モードとなる（図４：ステップＳ３０）。休止モードが所定時間に亘って継続した場合は、速度算出装置１００は電源をオフにするなどして一連の処理を終了する。
【００６２】
速度算出ステップＳ４０では、加速度合成部１４は、図５に示すように、直交三軸方向の加速度データを合成して合成加速度Ａｘｙｚを生成する（図５：ステップＳ４１）。加速度合成部１４は、ローパスフィルタを用いて合成加速度Ａｘｙｚから高周波ノイズを除去する。
【００６３】
つぎに、Ａｃｃ積算部２０は、合成加速度Ａｘｙｚを所定の単位時間ＵＴに亘って積算して合成積算値Ａｃｃを算出する（図５：ステップＳ４２）。Ａｃｃ積算部２０は係数記憶部７０を参照して単位時間ＵＴを取得し、所定のサンプリング周期で合成加速度Ａｘｙｚをデジタル化し、これを積算していく。Ａｃｃ積算部２０は、対象者が歩行または走行している間、合成加速度Ａｘｙｚのサンプリングを継続する。任意の時刻における合成積算値Ａｃｃは、単位時間ＵＴだけ遡った過去時点から当該時刻までにサンプリングされた合成加速度Ａｘｙｚの積算値である。Ａｃｃ積算部２０は、合成積算値Ａｃｃを時々刻々更新していく。
【００６４】
歩行判定部２２は、加速度合成部１４が合成した合成加速度Ａｘｙｚが所定のカウント閾値ＴＨ（図３を参照）に達したことを検知する。ピッチ算出部２４は、歩行判定部２２の検知結果に基づいて歩数を算出する。
【００６５】
より具体的には、歩行判定部２２は、第一条件と第二条件とが同時に満足した場合に、歩行または走行が発生したものと推定して（図５：ステップＳ４３＝Ｙ）、歩数ＰＤをインクリメントする。第一条件は、合成加速度Ａｘｙｚの値がカウント閾値ＴＨ未満からカウント閾値ＴＨ以上に遷移するという条件である。第二条件は、前回の当該遷移からの経過時間が所定範囲（たとえば、０．２５秒以上１秒以下）であるという条件である。歩行または走行が検出されなかった場合には（図５：ステップＳ４３＝Ｎ）、加速度合成部１４は加速度センサ１０からの加速度ＡＸ，ＡＹ，ＡＺを再度取得して、これらを合成する（図５：ステップＳ４１）。
【００６６】
ピッチ算出部２４は、所定時間（たとえば単位時間ＵＴ）ごとの歩数ＰＤを計数して（図５：ステップＳ４４）、その値を制御部５０に送る。歩行判定部２２は、合成加速度Ａｘｙｚの極大値に基づいて歩行と走行とを識別する。具体的には、合成加速度Ａｘｙｚの極大値が所定の加速度閾値よりも大きい場合には、歩行判定部２２はその動作を走行と判定する。歩行判定部２２による歩行・走行の判定結果を示す判定情報は制御部５０に送信される。
【００６７】
なお、ステップＳ４２と、ステップＳ４３〜Ｓ４４とは、いずれを先に実行してもよく、またはこれらを互いに重複するタイミングで実行してもよい。
【００６８】
制御部５０は、近似式の係数α、β、γのうち必要なものを係数記憶部７０から取得する（図５：ステップＳ４５）。実施例で後述するように、歩行時と走行時とで異なる係数αを用いることで速度ｖの算出精度が向上する。制御部５０は、歩行判定部２２およびピッチ算出部２４から送信された結果に基づいて係数α、β、γを取得するとよい。
【００６９】
制御部５０は、取得した係数α、β、γ、身長Ｈ、体重Ｗｔのいずれかで構成される近似式と、合成積算値Ａｃｃおよび歩数ＰＤに基づいて速度ｖを算出する（図５：ステップＳ４６）。
【００７０】
具体的には、制御部５０は、係数記憶部７０を参照して取得した係数αおよびγ、Ａｃｃ積算部２０から取得した合成積算値Ａｃｃ、ならびに対象者から受け付けた身長Ｈに基づいて、近似式（１）に従って速度ｖを算出する。
【００７１】
制御部５０は、係数記憶部７０を参照して取得した係数α、βおよびγ、Ａｃｃ積算部２０から取得した合成積算値Ａｃｃ、対象者から受け付けた身長Ｈ、ならびにピッチ算出部２４から取得した歩数ＰＤに基づいて、近似式（２）に従って速度ｖを算出してもよい。制御部５０は、係数記憶部７０を参照して取得した係数αおよびγ、Ａｃｃ積算部２０から取得した合成積算値Ａｃｃ、ならびに対象者から取得した体重Ｗｔに基づいて、近似式（３）に従って速度ｖを算出してもよい。
【００７２】
以上で速度算出ステップＳ４０を終了する。
【００７３】
対象者の速度ｖが算出されると、制御部５０は、その値を目標速度ＴＶと対比する。本方法では、制御部５０は、速度ｖ−目標速度ＴＶで定義される差分値ＶＤと、正の乖離閾値ＴＨ３および負の乖離閾値ＴＨ４と、の大小判定を行う（図４：ステップＳ５０）。
【００７４】
差分値ＶＤがＴＨ４以上かつＴＨ３以下であった場合には（ステップＳ５０：ＴＨ３≧ＶＤ≧ＴＨ４）、対象者がほぼ目標速度ＴＶを維持している通常ペースと判断して報知は行わずに次のステップＳ６０に到る。差分値ＶＤがＴＨ３を超えていた場合には（ステップＳ５０：ＶＤ＞ＴＨ３）、対象者が目標速度ＴＶを超過しているオーバーペースと判断して、報知出力部４２は第一の報知態様による報知出力を行う（図５：ステップＳ５２）。差分値ＶＤがＴＨ４よりも小さい場合には（ステップＳ５０：ＶＤ＜ＴＨ４）、対象者が目標速度ＴＶよりも遅いアンダーペースと判断して、報知出力部４２は第二の報知態様による報知出力を行う（図５：ステップＳ５４）。第二の報知態様は、第一の報知態様よりもアップテンポのシグナルなど、対象者のペースアップを促す出力が好ましい。
【００７５】
距離積算ステップＳ６０では、制御部５０は、速度ｖを積算（積分）することで歩行（走行）距離Ｌを算出する。
【００７６】
距離判定ステップＳ７０では、この歩行距離Ｌが目標距離ＴＬに達したか否かを判定する。歩行距離Ｌが目標距離ＴＬ以上となった場合（ステップＳ７０：Ｌ≧ＴＬ）には、報知出力部４２は、目標達成を報知する第三の報知態様による報知出力を行う（図５：ステップＳ７２）。歩行距離Ｌが目標距離ＴＬ未満の場合（ステップＳ７０：Ｌ＜ＴＬ）には、報知出力部４２で報知出力せずに次のステップＳ８０に到る。
【００７７】
結果出力ステップＳ８０では、速度ｖを表示出力部４０および速度履歴表示部８２に表示し、目標距離ＴＬと歩行距離Ｌとの差分である残距離ＬＲを距離表示部８０に表示する（図２を参照）。
【００７８】
速度算出装置１００は、再び加速度入力ステップＳ２０に戻り、対象者の歩行または走行が継続するかぎり、合成積算値Ａｃｃおよび速度ｖの算出を継続する。
【００７９】
以上により、速度算出装置１００を用いて本方法が実現される。速度算出装置１００は、上述の機能がコンピュータプログラムにより付与されたデータ処理装置である。
【００８０】
かかるコンピュータプログラムは、歩行または走行する対象者の加速度を計測する加速度センサ１０を備える速度算出装置１００に速度算出処理を実行させるためのコンピュータプログラムである。この速度算出処理は、加速度センサ１０が計測した加速度を歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求める積算処理と、予め求められた近似式に合成積算値を適用して対象者の速度を算出する速度演算処理と、を含む。
【００８１】
ここで、対象者に装着した加速度センサで計測した合成加速度を単純に積分して速度を算出した場合には、誤差がきわめて大きいものとなる。なぜならば、歩行または走行する人間の運動は、進行方向のみならず重力上下方向に大きな加速度をもつからである。このため、三軸方向の合成加速度を単純に積分すると、重力上下方向の加速度成分が積分値に算入されて、進行方向の速度が過大評価される。その一方で、三軸合成前の加速度センサの個々の計測値から、進行方向の加速度のみを抽出することは困難である。これに対し、本方法のように、直交三軸方向の合成加速度を、歩行または走行動作の１周期よりも十分に長い時間に亘って積算した合成積算値の累乗根を確率変数とすることで、予め求められた近似式に合成積算値を適用するだけの低負荷の演算で、実用的な精度で対象者の速度を算出することが可能である。
【００８２】
なお本実施形態については種々の変形を許容する。
【００８３】
たとえば、制御部５０は、対象者の歩幅を算出し、オーバーペースまたはアンダーペースである場合の歩幅を対象者に報知してもよい。具体的には、制御部５０は、ピッチ算出部２４から取得した歩数ＰＤと、算出した速度ｖと、に基づいて対象者の歩幅を算出する。そして、通常ペースの場合（ステップＳ５０：ＴＨ３≧ＶＤ≧ＴＨ４）の歩幅を結果記憶部７２に記録し、その平均値（通常平均歩幅ＡＳＴ）を算出する。
【００８４】
対象者の歩行または走行がオーバーペースまたはアンダーペースである場合には（ステップＳ５０：ＶＤ＞ＴＨ３またはＶＤ＜ＴＨ４）、歩幅を通常平均歩幅ＡＳＴで除した比率（ストライド比率）を算出する。そして、ステップＳ５２の第一報知出力、またはステップＳ５４の第二報知出力において、結果記憶部７２はこのストライド比率が１より大きいか、また１未満であることを報知する。これにより、歩行または走行中の対象者は、オーバーペース（またはアンダーペース）の理由が、ストライド過剰（または過小）にあるか、またはピッチ過剰（または過小）にあるか、をリアルタイムに把握することができる。このため、対象者は理想的なストライドおよびピッチで歩行または走行を継続することができる。
【００８５】
上記実施形態では単位時間ＵＴを固定値としている。これに代えて、ピッチ算出部２４が算出した歩行周期Ｃに応じて、単位時間ＵＴがその定数倍（たとえば５０倍）となるよう可変に設定してもよい。これにより、歩行（走行）速度によらず適切な合成積算値Ａｃｃが自動的に算出される。この場合、単位時間ＵＴの長短に応じて、近似式（１）〜（３）における係数αを予め異なる値に調整しておく。合成積算値Ａｃｃは単位時間ＵＴに略比例して大きくなるためである。このため、近似式（１）〜（３）の第１項が単位時間ＵＴの設定によらず同等の値となるように係数αを設定するとよい。たとえば、ある基準条件に比べて単位時間ＵＴを２倍に設定した場合には、係数αを１／√２倍にすることで、近似式（１）、（２）の第１項は同等の値となる。近似式（３）の場合は、αを１／２倍にするとよい。
【００８６】
すなわち、単位時間ＵＴを可変に設定した場合、近似式（１）、（２）の場合はその累乗根の逆数を、近似式（３）の場合は逆数を、係数αに乗じるとよい。これにより、速度ｖの算出結果が統計的な妥当性を失わない。
【００８７】
以下、実施例を用いて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００８８】
（実施例１）
毎時３ｋｍから毎時１１ｋｍまでの速度（実測速度）で歩行または走行する被験者に装着した加速度センサの計測値から合成積算値Ａｃｃを算出した。単位時間ＵＴは６０秒とした。そして、この合成積算値Ａｃｃおよび被験者の身長Ｈ［ｍ］に基づいて、下記の近似式（１）に従って速度ｖ（予測速度）を算出した。
【００８９】
【数４】
【００９０】
被験者に対して上記の速度範囲のうちの複数を指定して、それぞれについて個別に、実測速度と合成積算値Ａｃｃを算出した。被験者が歩幅またはピッチのいずれを変化させて歩行（走行）速度を変化させるかは被験者の任意とした。したがって、歩行（走行）速度を上げるときに歩幅を長くする被験者と、歩幅を変えずにピッチを上げる被験者と、歩幅とピッチの両方を上げる被験者と、が混在している。
【００９１】
（実施例１−１）図６（ａ）は、被験者および速度が異なる延べ１８０１ケースについて、横軸を速度（実測速度）、縦軸を算出結果（予測速度）としてプロットしたグラフである。
（実施例１−２）図６（ｂ）は、被験者が歩行する８２８ケースについて、同様に横軸を速度（実測速度）、縦軸を算出結果（予測速度）としてプロットしたグラフである。
（実施例１−３）図６（ｃ）は、被験者が走行する９７３ケースについて、同様に横軸を速度（実測速度）、縦軸を算出結果（予測速度）としてプロットしたグラフである。
【００９２】
実施例１−１から１−３について、ピアソン積率相関係数と自由度修正済決定係数を算出した。また、合成積算値Ａｃｃ×身長Ｈの二乗根を説明変数とする単回帰分析により上記の近似式（１）の係数αおよびγを算出した。係数γは切片である。
【００９３】
歩行時および走行時の全データに関する実施例１−１の結果を下記の（表１）に示す。歩行する被験者に関する実施例１−２の結果を下記の（表２）に示す。走行する被験者に関する実施例１−３の結果を下記の（表３）に示す。表１〜表３では、ピアソン積率相関係数と自由度修正済決定係数を２桁の有効数字で示している。
【００９４】
（実施例２）
単位時間あたりの歩数ＰＤをカウントし、下記の近似式（２）に従って速度ｖ（予測速度）を算出した。
【００９５】
【数５】
【００９６】
（実施例２−１）図７（ａ）は、歩行時および走行時の全データ（１８０１ケース）に関して、実施例１−１と同様にプロットしたグラフである。
（実施例２−２）図７（ｂ）は、歩行時のデータ（８２８ケース）に関して、実施例１−２と同様にプロットしたグラフである。
（実施例２−３）図７（ｃ）は、走行時のデータ（９７３ケース）に関して、実施例１−３と同様にプロットしたグラフである。
【００９７】
実施例１と同様に、ピアソン積率相関係数と自由度修正済決定係数を算出した。合成積算値Ａｃｃ×身長Ｈの二乗根と歩数ＰＤを説明変数とする重回帰分析により上記の近似式（２）の係数α、β、γを算出した。係数γは切片である。係数αと係数βの｜ｔ値｜を算出した。｜ｔ値｜が大きい項が支配項である。
【００９８】
歩行時および走行時の全データに関する実施例２−１の結果を下記の（表１）に示す。歩行する被験者に関する実施例２−２の結果を下記の（表２）に示す。走行する被験者に関する実施例２−３の結果を下記の（表３）に示す。
【００９９】
実施例２−１〜２−３のいずれも、第１項（係数α）の｜ｔ値｜が第２項（係数β）の｜ｔ値｜よりも大きかった。したがって、合成積算値Ａｃｃの累乗根を含む第１項が支配項であることが分かった。
【０１００】
（実施例３）
被験者の体重Ｗｔと合成積算値Ａｃｃとに基づく下記の近似式（３）に従って速度ｖ（予測速度）を算出した。
【０１０１】
【数６】
【０１０２】
（実施例３−１）図８（ａ）は、歩行時および走行時の全データ（１８０１ケース）に関して、実施例１−１と同様にプロットしたグラフである。
（実施例３−２）図８（ｂ）は、歩行時のデータ（８２８ケース）に関して、実施例１−２と同様にプロットしたグラフである。
（実施例３−３）図８（ｃ）は、走行時のデータ（９７３ケース）に関して、実施例１−３と同様にプロットしたグラフである。
【０１０３】
実施例１、２と同様に、ピアソン積率相関係数と自由度修正済決定係数を算出した。合成積算値Ａｃｃ／体重Ｗｔを説明変数とする単回帰分析により上記の近似式（３）の係数αおよびγを算出した。係数γは切片である。
【０１０４】
歩行時および走行時の全データに関する実施例３−１の結果を下記の（表１）に示す。歩行する被験者に関する実施例３−２の結果を下記の（表２）に示す。走行する被験者に関する実施例３−３の結果を下記の（表３）に示す。
【０１０５】
（比較例１）
合成積算値Ａｃｃを用いず、被験者ごとに固定された歩幅に単位時間あたりの歩数ＰＤを乗じて速度ｖ（予測速度）を算出した。これは、特許文献１の装置による算出方法に対応している。特許文献１では被験者によらず歩幅を固定（たとえば６０ｃｍ）しているが、比較例１では特許文献１よりも算出精度を高めるため、被験者の身長に応じて歩幅が変化することを摸擬した。具体的には、被験者の身長Ｈ−１．０［ｍ］を歩幅とした。
【０１０６】
【数７】
【０１０７】
（比較例１−１）図９（ａ）は、歩行時および走行時の全データ（１８０１ケース）に関して、実施例１−１と同様にプロットしたグラフである。
（比較例１−２）図９（ｂ）は、歩行時のデータ（８２８ケース）に関して、実施例１−２と同様にプロットしたグラフである。
（比較例１−３）図９（ｃ）は、走行時のデータ（９７３ケース）に関して、実施例１−３と同様にプロットしたグラフである。
【０１０８】
実施例１〜３と同様に、ピアソン積率相関係数と自由度修正済決定係数を算出した。
【０１０９】
歩行時および走行時の全データに関する比較例１−１の結果を下記の（表１）に示す。歩行する被験者に関する比較例１−２の結果を下記の（表２）に示す。走行する被験者に関する比較例１−３の結果を下記の（表３）に示す。
【０１１０】
【表１】
【０１１１】
実施例１〜３および比較例１の結果を対比することにより、以下のことが明らかとなった。
【０１１２】
（ａ）合成積算値Ａｃｃを説明変数とする回帰分析により実測速度を精度よく摸擬する回帰式が求められた。歩行時と走行時とを合わせた全ケースについてみると、比較例１のピアソン積率相関係数（Ｒ２）が０．４８であったのに対して、実施例１〜３はいずれも同係数（Ｒ２）が０．５を超えた。比較例１ではピアソン積率相関係数（Ｒ２）の二乗根である相関係数（Ｒ）が０．７未満であったのに対して、実施例１から３では、いずれも相関係数（Ｒ）が０．７を超えた。このため、実施例１〜３は実測速度と予測速度とが高い相関をもつことが分かった。このことから、歩行（走行）速度の変化と歩幅の変化との関係が被験者ごとに異なる場合であっても、合成積算値Ａｃｃを速度ｖに換算することにより、高い精度で実測速度が摸擬されることが分かった。
【０１１３】
（ｂ）特に、合成積算値Ａｃｃの累乗根を支配項に含む近似式（１）および近似式（２）によって、歩行速度および走行速度が更に精度よく算出できた。実施例１および２ではピアソン積率相関係数（Ｒ２）が０．６４を超えた。このことから、相関係数（Ｒ）が０．８を超えており、実測速度と予測速度とが極めて高い相関をもつことが分かった。
【０１１４】
（ｃ）更に、被験者が歩行している場合に関しては、（表２）に示すように実施例１および実施例２ともピアソン積率相関係数（Ｒ２）が０．９０またはそれ以上の値となった。歩行動作は、加速度センサ１０の出力値に含まれる重力上下方向の成分が小さいため、合成積算値Ａｃｃと歩行速度とが高い相関をもつためと考えられる。このことから、被験者が歩行している場合と走行している場合とで、支配項の係数αを相違させることが好ましいことが分かった。
【０１１５】
（ｄ）実施例１〜３、比較例１とも、自由度修正済決定係数とピアソン積率相関係数とが同等の値となった。したがって、実施例１〜３の試験ケース数は十分に大きく、本発明の有効性が統計的に実証されたといえる。
【０１１６】
上記実施形態および実施例は、以下の技術思想を包含するものである。
（１）歩行または走行する対象者の直交三軸方向の加速度を計測し、前記加速度を合成した合成加速度を歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求め、予め求められた近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出することを特徴とする速度算出方法。
（２）前記近似式の支配項が前記合成積算値の累乗根に比例する上記（１）に記載の速度算出方法。
（３）前記支配項において前記合成積算値の二乗根と前記対象者の身長の二乗根とを乗じることを含む上記（２）に記載の速度算出方法。
（４）前記近似式が、前記支配項である第１項と、歩数に比例する第２項と、を含む上記（３）に記載の速度算出方法。
（５）前記合成加速度が所定のカウント閾値に達したことを検知することに基づいて前記歩数を算出する上記（４）に記載の速度算出方法。
（６）前記合成積算値が所定の閾値未満である場合に前記支配項に乗じる第一係数と、前記合成積算値が所定の閾値以上である場合に前記支配項に乗じる第二係数と、を相違させるとともに、前記第二係数が前記第一係数よりも大きいことを特徴とする上記（２）から（５）のいずれかに記載の速度算出方法。
（７）予め設定された目標速度と、算出された前記速度と、の差分値が所定の乖離閾値を超えた場合に報知出力を行う上記（１）から（６）のいずれかに記載の速度算出方法。
（８）歩行または走行する対象者の直交三軸方向の加速度を計測する加速度センサと、前記加速度センサが計測した加速度を合成した合成加速度を歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求める積算手段と、予め求められた近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出する速度演算手段と、を備える速度算出装置。
（９）歩行または走行する対象者の直交三軸方向の加速度を計測する加速度センサを備える速度算出装置に用いられるコンピュータプログラムであって、前記加速度センサが計測した前記加速度を合成した合成加速度を歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求める積算処理と、予め求められた近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出する速度演算処理と、を前記速度算出装置に実行させるためのコンピュータプログラム。
【０１１７】
また、上記実施形態および実施例は、以下の技術思想を包含する。
(i)歩行または走行する対象者の加速度を計測し、前記加速度を歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求め、予め求められた近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出することを特徴とする速度算出方法。
(ii)重力方向を軸方向とする一軸方向の加速度を計測するか、または前記軸方向および当該軸方向と直交する方向からなる直交二軸方向の加速度を計測し、前記一軸方向の加速度または前記直交二軸方向の加速度を合成した合成加速度を、前記単位時間に亘って積算して前記合成積算値を求める上記(i)に記載の速度算出方法。
(iii)歩行または走行する対象者の加速度を計測する加速度センサと、前記加速度センサが計測した加速度を、歩行または走行の周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求める積算手段と、予め求められた近似式を記憶しておく記憶手段と、前記記憶手段を参照し、前記近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出する速度演算手段と、を備える速度算出装置。
(iv)前記加速度センサが、重力方向を軸方向とする一軸方向の加速度を計測するか、または前記軸方向および当該軸方向と直交する方向からなる直交二軸方向の加速度を計測し、前記積算手段が、前記加速度センサが計測した前記一軸方向の加速度または前記直交二軸方向の加速度を合成した合成加速度を、前記単位時間に亘って積算して前記合成積算値を求める上記(iii)に記載の速度算出装置。
(v)歩行または走行する対象者の加速度を計測する加速度センサを備える速度算出装置に速度算出処理を実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記速度算出処理が、前記加速度センサが計測した前記加速度を、歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求める積算処理と、予め求められた近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出する速度演算処理と、を含むコンピュータプログラム。
【符号の説明】
【０１１８】
１０：加速度センサ、１２：Ａ／Ｄ変換部、１４：加速度合成部、２０：Ａｃｃ積算部、２２：歩行判定部、２４：ピッチ算出部、３０：条件入力部、３２：ダイヤル、３４：ボタン、４０：表示出力部、４２：報知出力部、４４：データ出力部、５０：制御部、７０：係数記憶部、７２：結果記憶部、８０：距離表示部、８２：速度履歴表示部、８４：目標速度表示部、１００：速度算出装置、α，β，γ：係数、ＡＸ，ＡＹ，ＡＺ：加速度、Ａｃｃ：合成積算値、Ａｘｙｚ：合成加速度、Ｃ：歩行周期、Ｈ：身長、ＰＤ：歩数、ＵＴ：単位時間、Ｗｔ：体重、ｖ：速度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象者の歩行速度または走行速度を算出する速度算出方法、速度算出装置、および速度算出装置のためのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウォーキングやジョギングをする人にとって、その歩行速度や走行速度をリアルタイムで知ることが重要である。
【０００３】
移動する対象者の速度を計測するための複数通りの手段がこれまで提案されている。人工衛星から送られてくる信号を利用したＧＰＳ（Global Positioning System）速度計や、加速度センサの計測結果から速度を算出する速度計が知られている。ＧＰＳ速度計は、人工衛星との通信機能を必要とするため装置構成が簡易ではない。ＧＰＳ速度計は測位精度が高くないため、ウォーキングやジョギング程度の低速で移動する人間の速度を実用的な精度で測定することは困難である。
【０００４】
加速度センサを用いる速度計を測定原理に基づいて大別すると、歩数のカウント値から速度を算出するもの（特許文献１）と、加速度波形の周波数解析から求めた歩行周期に基づいて速度を算出するもの（特許文献２）とが知られている。
【０００５】
特許文献１の装置は、予め設定しておいた歩幅の長さを歩数のカウント値に乗じて歩行距離を推定し、これを計測時間で割って速度を求める。特許文献２の装置は、計測された加速度波形を周波数解析してパワースペクトルを求め、そのピーク値から統計的に歩幅を算出する。この装置は、パワースペクトルのピーク値をとる周波数から歩行周期を算出して、両者の積により歩行速度を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１６４５７１号公報
【特許文献２】特開２００４−３５８２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の装置は、対象者の歩幅を予め一定値（たとえば６０ｃｍなど）に設定しておく必要があることから、速度の演算精度が低いという問題がある。歩行速度と歩幅との関係は対象者によって様々なためである。すなわち、対象者の中には、速く歩こうとするときに、歩行周期（ピッチ）を変えずに歩幅を広げるタイプの人達と、歩行周期を増やす人達とが存在する。特許文献１の装置ではこの歩幅の変化が無視されてしまうため、歩行速度の変化が算出されない。このため、歩行周期（ピッチ）を変えずに歩行速度を変化させるタイプの人達が対象者である場合には、特許文献１の装置では実用的な精度で歩行速度を算出することは困難である。特許文献１の装置による測定誤差が大きいことは後述する比較例にて説明する。
【０００８】
特許文献２の装置では、加速度波形を周波数解析する必要があるため演算負荷が大きく、歩行速度をリアルタイムで知ることは困難である。特許文献２の装置は、運動する対象者の加速度を記録しておき、運動後にコンピュータを用いて周波数解析するものである。特許文献２の装置を用いて歩行速度をリアルタイムで知るためには、十分な能力の演算処理装置（ＣＰＵ）と消費電力を要することとなり簡便ではない。
【０００９】
これらの課題は、対象者が歩行している場合も走行している場合も共通に発生する。本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成により実用的な精度で歩行または走行速度を算出することが可能な方法および装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の速度算出方法は、歩行または走行する対象者の加速度を計測し、前記加速度を歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求め、予め求められた近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出することを特徴とする。
【００１１】
本発明の速度算出装置は、歩行または走行する対象者の加速度を計測する加速度センサと、前記加速度センサが計測した加速度を、歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求める積算手段と、予め求められた近似式を記憶しておく記憶手段と、前記記憶手段を参照し、予め求められた近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出する速度演算手段と、を備える。
【００１２】
本発明のコンピュータプログラムは、歩行または走行する対象者の加速度を計測する加速度センサを備える速度算出装置に速度算出処理を実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記速度算出処理が、前記加速度センサが計測した前記加速度を、歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求める積算処理と、予め求められた近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出する速度演算処理と、を含むコンピュータプログラムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡易な構成により実用的な精度で歩行または走行速度を算出することが可能な方法および装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態にかかる速度算出装置を示す機能ブロック図である。
【図２】速度算出装置の正面図である。
【図３】合成加速度の波形および合成積算値を表す模式図である。
【図４】実施形態にかかる速度算出方法の全工程を示すフローチャートである。
【図５】速度算出ステップの詳細工程を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は実施例１−１から１−３の結果を示すグラフである。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は実施例２−１から２−３の結果を示すグラフである。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は実施例３−１から３−３の結果を示すグラフである。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は比較例１−１から１−３の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１６】
以下の実施形態を通じて本発明の速度算出方法を説明するにあたり、複数の工程を順番に記載する場合があるが、その記載の順番は必ずしも各工程を実行する順番やタイミングを限定するものではない。本発明の速度算出方法を実施するときには、その複数の工程の順番は、技術的に支障のない範囲で変更することができ、また複数の工程の実行タイミングの一部または全部が互いに重複していてもよい。
【００１７】
本発明の速度算出装置を実現するための各種の構成要素は、それらの機能を実現するものであるかぎり、具体的なハードウェア構成は特に限定されない。たとえば、所定の機能を発揮する専用のハードウェア、所定の機能がコンピュータプログラムにより付与されたデータ処理装置、コンピュータプログラムによりデータ処理装置に実現された所定の機能、これらの任意の組み合わせ、等により本発明の各種の構成要素を実現することができる。より具体的には、コンピュータプログラムを読み取って対応する処理動作を実行できるように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、Ｉ／Ｆ（Interface）ユニット、等の汎用デバイスで構築されたハードウェア、所定の処理動作を実行するように構築された専用の論理回路、これらの組み合わせ、等を用いて本発明を実施することができる。
【００１８】
特に、本発明を構成する速度の近似式は、記憶装置に記憶された係数、入力値と出力値とが当該近似式を満たすテーブル、当該近似式に対応する専用の論理回路、などによって実現することができる。
【００１９】
（速度算出装置）
図１は、本発明の実施形態にかかる速度算出装置１００を示す機能ブロック図である。図２は本実施形態の速度算出装置１００の正面図である。
【００２０】
はじめに、本実施形態の概要について説明する。速度算出装置１００は、加速度センサ１０、Ａｃｃ積算部２０および制御部５０を備えている。
【００２１】
加速度センサ１０は、歩行または走行する対象者の加速度を計測する手段である。加速度センサ１０は、一軸、直交二軸または直交三軸の加速度を計測する。
【００２２】
加速度センサ１０が一軸センサである場合、計測方向が重力方向、すなわち対象者の上下方向に一致するようにして加速度センサ１０を対象者に装着する。加速度センサ１０の二つの計測方向が直交する直交二軸センサである場合は、一方の計測方向を重力方向に一致させて加速度センサ１０を対象者に装着する。そして他方の計測方向を、対象者の歩行（走行）方向の前後または左右方向に一致させるとよい。歩行や走行においては、主に上下方向の振動に起因する加速度が検出されるため、上下方向を計測方向とするとよい。
【００２３】
加速度センサ１０の三つの計測方向が互いに直交する直交三軸センサである場合は、対象者に対して加速度センサ１０を任意の向きに装着することができる。以下、加速度センサ１０が、対象者の直交三軸方向の加速度を計測する場合を例に説明する。
【００２４】
Ａｃｃ積算部２０は、加速度センサ１０が計測した加速度を合成した合成加速度Ａｘｙｚを、歩行または走行周期よりも長い単位時間ＵＴに亘って積算して合成積算値Ａｃｃを求める積算手段である。制御部５０は、予め求められた近似式に合成積算値Ａｃｃを適用して対象者の速度ｖを算出する速度演算手段である。なお、加速度センサ１０が一軸センサである場合、合成積算値Ａｃｃは、加速度センサ１０が計測した加速度を単位時間ＵＴに亘って積算して合成積算値Ａｃｃを求める。
【００２５】
次に、本実施形態について詳細に説明する。ただし、以下に説明する合成加速度Ａｘｙｚの合成方法、合成積算値Ａｃｃの算出方法、歩行判定部２２による歩行の判定方法などの各種の演算方法は例示であり、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２６】
速度算出装置１００は可搬性をもち、対象者（ユーザ）の体もしくは衣服に装着するか、または対象者が鞄に入れて持ち運ぶことが可能である。速度算出装置１００は、歩行または走行する対象者の進行方向の移動速度（歩行速度または走行速度）を近似演算により算出する。以下、歩行と走行とを区別せずに歩行と表現する場合がある。
【００２７】
本実施形態の速度算出装置１００は、算出した速度ｖを表示出力部４０で表示出力する。速度ｖを示す速度データは結果記憶部７２に記録されている。速度データは、データ出力部４４からコンピュータ装置（図示せず）によって読み出される。
【００２８】
本実施形態に代えて、算出した速度ｖを用いて他の物理量（たとえば、歩行距離）を演算し、当該他の物理量を表示出力部４０で表示出力してもよい。言い換えると、本実施形態の速度算出装置１００は、対象者の速度ｖを算出して出力するか、または他の物理量を演算する過程において対象者の速度ｖを算出する。
【００２９】
本実施形態では、算出された速度ｖの数値を表示出力部４０で表示出力する。速度ｖの履歴を速度履歴表示部８２で表示出力する。速度履歴表示部８２は、算出された速度ｖを経時的にグラフ化して表示する表示手段である。
【００３０】
本実施形態の制御部５０は、速度ｖを積分して歩行（走行）距離を算出する。図２に示す距離表示部８０は、この歩行（走行）距離、または残り距離を表示する。残り距離は、予め設定した目標距離ＴＬから歩行（走行）距離を減じた値である。
【００３１】
条件入力部３０は、対象者が各種の条件を入力するためのインタフェースである。条件入力部３０はダイヤル３２やボタン３４（図２を参照）により構成される。
【００３２】
報知出力部４２は、予め設定された目標速度ＴＶと算出された速度ｖとの差分値ＶＤが所定の乖離閾値を超えた場合に報知出力を行う手段である。報知出力の態様は特に限定されず、音声、シグナルまたはパルスが例示される。報知出力部４２としては、スピーカー、シグナル発信機またはパルス加振器が例示される。算出された速度ｖと目標速度ＴＶとの差分値が所定以上となったことを報知出力部４２で報知することにより、対象者は目標のペースを維持することができる。目標速度表示部８４は、予め設定した目標速度ＴＶをグラフ表示する表示手段である。
【００３３】
加速度センサ１０は、互いに直交するＸ軸方向加速度ＡＸ、Ｙ軸方向加速度ＡＹ、Ｚ軸方向加速度ＡＺを、それぞれアナログまたはデジタルデータとして取得する。対象者の天頂方向や歩行方向と、加速度センサ１０の任意の軸とを一致させる必要はない。対象者は速度算出装置１００を任意の向きで装着または保持して歩行すればよい。
【００３４】
Ａ／Ｄ変換部１２は、加速度センサ１０の各軸の出力波形を所定の時間間隔でサンプリングして、加速度データ（デジタルデータ）を取得する。加速度合成部１４は、Ａ／Ｄ変換部１２で取得した直交三軸方向の加速度データを合成して、合成加速度Ａｘｙｚを算出する。合成加速度Ａｘｙｚは、ＡＸ、ＡＹ、ＡＺの二乗和平方根である。
【００３５】
Ａｃｃ積算部２０は、合成加速度Ａｘｙｚを所定の単位時間ＵＴに亘って積算することにより合成積算値Ａｃｃを算出する。
【００３６】
図３は、合成加速度Ａｘｙｚの波形および合成積算値Ａｃｃを表す模式図である。横軸は時刻Ｔ、縦軸は加速度である。加速度センサ１０からの入力が非ゼロの場合、合成加速度Ａｘｙｚは正の値をとる。合成積算値Ａｃｃは、単位時間ＵＴに亘って合成加速度Ａｘｙｚを積算した値であり、言い換えると合成加速度Ａｘｙｚの曲線下面積に相当する。
【００３７】
加速度合成部１４は、アナログまたはデジタルのローパスフィルタを備えている。人間の走行ピッチの上限は２４０歩／分＝４歩／秒＝４Ｈｚ程度である。これよりも十分に高い周波数の加速度ノイズを加速度合成部１４は合成加速度Ａｘｙｚから除去する。これにより、Ａｃｃ積算部２０で算出される合成積算値Ａｃｃの再現性が向上する。
【００３８】
単位時間ＵＴは、対象者の歩行周期Ｃよりも十分に長い。具体的には、単位時間ＵＴは、歩行周期Ｃの１０倍以上、好ましくは５０倍以上に設定されている。単位時間ＵＴが歩行周期Ｃよりも十分に長いことにより、測定因子に基づく合成積算値Ａｃｃの算出誤差が低減される。測定因子としては、単位時間ＵＴの開始時刻の選定、加速度センサ１０の計測ノイズ、対象者の歩行の乱れ、などが挙げられる。
【００３９】
単位時間ＵＴが過大であると歩行開始から速度算出までに長時間を要する。単位時間ＵＴが過大であると、対象者の歩行速度が急激に変化した場合でも合成積算値Ａｃｃの変化が緩和されるため、速度の算出結果が鈍ることとなる。本実施形態の速度算出装置１００では、単位時間ＵＴが６０秒に設定されている。人間の一般的な歩行周期Ｃが１歩／秒（ゆっくりとした歩行時）から４歩／秒（高速走行時）であることから、本実施形態の単位時間ＵＴは歩行周期Ｃの１５倍から６０倍に設定されていることとなる。
【００４０】
図１に戻り、制御部５０はＣＰＵを含む情報処理手段である。制御部５０は、係数記憶部７０を参照して、予め求められた下記の近似式（１）または（２）を取得する。制御部５０は、取得した近似式（１）または（２）に合成積算値Ａｃｃを適用して、対象者の速度ｖを算出する。近似式（１）、（２）がいずれも速度ｖ（歩行速度および走行速度）と高い相関を有していることは、後述する実施例にて説明する。
【００４１】
【数１】
【００４２】
【数２】
【００４３】
近似式（２）の第１項は、切片（γ）を除く他の項（第２項）よりも大きな値となる支配項である。近似式（２）の支配項（第１項）は、合成積算値Ａｃｃの累乗根に比例する項である。累乗根は、底（合成積算値Ａｃｃ）の１／Ｎ乗（ただし、Ｎ＞１）で表される。
【００４４】
近似式（２）は、支配項である第１項と、歩数ＰＤに比例する第２項と、を含む。歩数ＰＤは単位時間ＵＴあたりの歩数値である。
【００４５】
近似式（１）、（２）の末項（切片）は定数項γである。
【００４６】
近似式における支配項は、複数の説明変数をもつ場合、すなわち切片以外の項が複数存在する場合に、説明変数のｔ値の絶対値（｜ｔ値｜）が最大となる項である。本実施形態では近似式（２）がこれに該当する。本発明においては、１つの説明変数からなる近似式の場合、すなわち切片以外の項が１つの場合に、当該説明変数の項を支配項という。本実施形態では近似式（１）および後述する近似式（３）がこれにあたる。
【００４７】
より具体的には、近似式（２）の支配項（第１項）は、合成積算値Ａｃｃと対象者の身長Ｈとの積の累乗根である。言い換えると、近似式（２）の演算は、合成積算値Ａｃｃの二乗根（Ｎ＝２）と、対象者の身長Ｈの二乗根と、を乗じることを含む。すなわち、近似式（２）の支配項は、合成積算値Ａｃｃの二乗根と、対象者の身長Ｈの二乗根との積に比例する。身長Ｈの単位系はセンチメートルでもメートルでもインチでもよい。これらの単位系の相違は、第１項の係数αの設定により調整される。
【００４８】
速度算出装置１００の歩行判定部２２は、合成加速度Ａｘｙｚに基づいて歩行または走行の発生を判定する。歩行判定部２２は、合成加速度Ａｘｙｚの極大値に基づいて歩行と走行とを識別する。ピッチ算出部２４は、所定時間（たとえば単位時間ＵＴ）ごとの歩数ＰＤを計数して、その値を制御部５０に送る。
【００４９】
係数記憶部７０は近似式（１）、（２）を記憶しておく手段である。本実施形態において係数記憶部７０が近似式（１）、（２）を記憶するとは、係数記憶部７０が、近似式（１）、（２）の係数α、β、γ、単位時間ＵＴおよびカウント閾値ＴＨを記憶することをいう。対象者の身長Ｈは、条件入力部３０を通じて対象者から受け付ける。
【００５０】
加速度センサ１０が直交三軸センサである場合の係数α、β、γと、加速度センサ１０が一軸センサである場合の係数α、β、γと、直交二軸センサである場合の係数α、β、γとは、互いに相違する。係数記憶部７０には、加速度センサ１０の計測方向の数（本実施形態の場合は３つ）に対応する係数α、β、γが記憶されている。
【００５１】
速度算出装置１００においては、近似式（１）または（２）のいずれか一方に基づいて速度ｖを算出すればよい。近似式（１）と（２）とが選択可能であって、対象者による条件入力部３０の操作入力その他の条件に応じて近似式（１）または（２）を選択し、当該式に基づいて速度ｖを算出してもよい。
【００５２】
本実施形態においては、対象者の歩行ピッチに応じて、近似式（１）または（２）の第１項の係数αの値を相違させてもよい。実施例を用いて後述するように、歩行時の係数αよりも走行時の係数αを大きく設定することで、速度ｖを更に高い確度で算出することができる。歩行時の合成積算値Ａｃｃは走行時の合成積算値Ａｃｃよりも小さい。合成積算値Ａｃｃの大小に応じて係数αを相違させてもよい。すなわち、合成積算値Ａｃｃが所定の閾値未満である場合に支配項（第１項）に乗じる係数α（第一係数α１）と、合成積算値Ａｃｃが所定の閾値以上である場合に支配項（第１項）に乗じる係数α（第二係数α２）と、を相違させてもよい。第二係数α２は第一係数α１よりも大きいことが好ましい。
【００５３】
本実施形態に代えて、合成積算値Ａｃｃの大小ではなく、歩行判定部２２から制御部５０に送信された判定情報に基づいて、制御部５０は歩行と走行とを識別してもよい。この場合、制御部５０は、歩行時の第一係数α１または走行時の第二係数α２を選択する。
【００５４】
上記実施形態では合成積算値Ａｃｃの累乗根を含む近似式（１）、（２）を例示した。ただし、合成積算値Ａｃｃを含むかぎり、本発明で用いる近似式は上記に限られない。以下の近似式（３）のように合成積算値Ａｃｃの一次関数を用いてもよい。近似式（３）において、Ｗｔは対象者の体重である。この近似式（３）によっても速度ｖが実用的な精度で算出できることを実施例３として後述する。
【００５５】
【数３】
【００５６】
（速度算出方法）
以下、本実施形態の速度算出装置１００を用いて行う速度算出方法（以下、本方法という場合がある）について説明する。図４は、本方法の全工程を示すフローチャートである。図５は、速度算出ステップＳ４０の詳細工程を示すフローチャートである。
【００５７】
はじめに、本方法の概要について説明する。
【００５８】
本方法では、速度算出装置１００は、歩行または走行する対象者の加速度を計測する。具体的には、対象者の直交三軸方向の加速度を計測する（図４：ステップＳ２０＝Ｙ）。なお、重力方向を軸方向とする一軸方向の対象者の加速度を計測するか、または軸方向および当該軸方向と直交する方向からなる直交二軸方向の対象者の加速度を計測してもよい。速度算出装置１００は、これらの三軸方向の加速度計測値に任意でローパスフィルタ処理を施したうえで互いに合成して合成加速度Ａｘｙｚを算出する（図５：ステップＳ４１）。速度算出装置１００は、この合成加速度Ａｘｙｚを、歩行または走行周期よりも長い単位時間ＵＴに亘って積算して合成積算値Ａｃｃを求める（図５：ステップＳ４２）。速度算出装置１００は、予め求められた近似式（１）または（２）に合成積算値Ａｃｃを適用して、対象者の速度ｖを算出する（図５：ステップＳ４６）。
【００５９】
以下、本方法をより具体的に説明する。
【００６０】
条件入力ステップＳ１０では、条件入力部３０は、速度を測定する対象者から各種の入力を受け付ける。対象者は、ダイヤル３２およびボタン３４などの条件入力部３０（図２を参照）を操作して、身長Ｈ、体重Ｗｔ、目標速度ＴＶ、目標距離ＴＬを入力する。
【００６１】
対象者は、速度算出装置１００を装着して所定の速度で歩行または走行する。加速度入力ステップＳ２０では、速度算出装置１００は、加速度センサ１０またはＡ／Ｄ変換部１２から、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度ＡＸ，ＡＹ，ＡＺの計測値が出力されたか否かを判定する。加速度ＡＸ，ＡＹ，ＡＺの計測値が出力された場合には（図４：ステップＳ２０＝Ｙ）、速度算出ステップＳ４０に遷移する。加速度ＡＸ，ＡＹ，ＡＺの計測値が出力されない場合、対象者が静止しているものと推定して速度算出装置１００は休止モードとなる（図４：ステップＳ３０）。休止モードが所定時間に亘って継続した場合は、速度算出装置１００は電源をオフにするなどして一連の処理を終了する。
【００６２】
速度算出ステップＳ４０では、加速度合成部１４は、図５に示すように、直交三軸方向の加速度データを合成して合成加速度Ａｘｙｚを生成する（図５：ステップＳ４１）。加速度合成部１４は、ローパスフィルタを用いて合成加速度Ａｘｙｚから高周波ノイズを除去する。
【００６３】
つぎに、Ａｃｃ積算部２０は、合成加速度Ａｘｙｚを所定の単位時間ＵＴに亘って積算して合成積算値Ａｃｃを算出する（図５：ステップＳ４２）。Ａｃｃ積算部２０は係数記憶部７０を参照して単位時間ＵＴを取得し、所定のサンプリング周期で合成加速度Ａｘｙｚをデジタル化し、これを積算していく。Ａｃｃ積算部２０は、対象者が歩行または走行している間、合成加速度Ａｘｙｚのサンプリングを継続する。任意の時刻における合成積算値Ａｃｃは、単位時間ＵＴだけ遡った過去時点から当該時刻までにサンプリングされた合成加速度Ａｘｙｚの積算値である。Ａｃｃ積算部２０は、合成積算値Ａｃｃを時々刻々更新していく。
【００６４】
歩行判定部２２は、加速度合成部１４が合成した合成加速度Ａｘｙｚが所定のカウント閾値ＴＨ（図３を参照）に達したことを検知する。ピッチ算出部２４は、歩行判定部２２の検知結果に基づいて歩数を算出する。
【００６５】
より具体的には、歩行判定部２２は、第一条件と第二条件とが同時に満足した場合に、歩行または走行が発生したものと推定して（図５：ステップＳ４３＝Ｙ）、歩数ＰＤをインクリメントする。第一条件は、合成加速度Ａｘｙｚの値がカウント閾値ＴＨ未満からカウント閾値ＴＨ以上に遷移するという条件である。第二条件は、前回の当該遷移からの経過時間が所定範囲（たとえば、０．２５秒以上１秒以下）であるという条件である。歩行または走行が検出されなかった場合には（図５：ステップＳ４３＝Ｎ）、加速度合成部１４は加速度センサ１０からの加速度ＡＸ，ＡＹ，ＡＺを再度取得して、これらを合成する（図５：ステップＳ４１）。
【００６６】
ピッチ算出部２４は、所定時間（たとえば単位時間ＵＴ）ごとの歩数ＰＤを計数して（図５：ステップＳ４４）、その値を制御部５０に送る。歩行判定部２２は、合成加速度Ａｘｙｚの極大値に基づいて歩行と走行とを識別する。具体的には、合成加速度Ａｘｙｚの極大値が所定の加速度閾値よりも大きい場合には、歩行判定部２２はその動作を走行と判定する。歩行判定部２２による歩行・走行の判定結果を示す判定情報は制御部５０に送信される。
【００６７】
なお、ステップＳ４２と、ステップＳ４３〜Ｓ４４とは、いずれを先に実行してもよく、またはこれらを互いに重複するタイミングで実行してもよい。
【００６８】
制御部５０は、近似式の係数α、β、γのうち必要なものを係数記憶部７０から取得する（図５：ステップＳ４５）。実施例で後述するように、歩行時と走行時とで異なる係数αを用いることで速度ｖの算出精度が向上する。制御部５０は、歩行判定部２２およびピッチ算出部２４から送信された結果に基づいて係数α、β、γを取得するとよい。
【００６９】
制御部５０は、取得した係数α、β、γ、身長Ｈ、体重Ｗｔのいずれかで構成される近似式と、合成積算値Ａｃｃおよび歩数ＰＤに基づいて速度ｖを算出する（図５：ステップＳ４６）。
【００７０】
具体的には、制御部５０は、係数記憶部７０を参照して取得した係数αおよびγ、Ａｃｃ積算部２０から取得した合成積算値Ａｃｃ、ならびに対象者から受け付けた身長Ｈに基づいて、近似式（１）に従って速度ｖを算出する。
【００７１】
制御部５０は、係数記憶部７０を参照して取得した係数α、βおよびγ、Ａｃｃ積算部２０から取得した合成積算値Ａｃｃ、対象者から受け付けた身長Ｈ、ならびにピッチ算出部２４から取得した歩数ＰＤに基づいて、近似式（２）に従って速度ｖを算出してもよい。制御部５０は、係数記憶部７０を参照して取得した係数αおよびγ、Ａｃｃ積算部２０から取得した合成積算値Ａｃｃ、ならびに対象者から取得した体重Ｗｔに基づいて、近似式（３）に従って速度ｖを算出してもよい。
【００７２】
以上で速度算出ステップＳ４０を終了する。
【００７３】
対象者の速度ｖが算出されると、制御部５０は、その値を目標速度ＴＶと対比する。本方法では、制御部５０は、速度ｖ−目標速度ＴＶで定義される差分値ＶＤと、正の乖離閾値ＴＨ３および負の乖離閾値ＴＨ４と、の大小判定を行う（図４：ステップＳ５０）。
【００７４】
差分値ＶＤがＴＨ４以上かつＴＨ３以下であった場合には（ステップＳ５０：ＴＨ３≧ＶＤ≧ＴＨ４）、対象者がほぼ目標速度ＴＶを維持している通常ペースと判断して報知は行わずに次のステップＳ６０に到る。差分値ＶＤがＴＨ３を超えていた場合には（ステップＳ５０：ＶＤ＞ＴＨ３）、対象者が目標速度ＴＶを超過しているオーバーペースと判断して、報知出力部４２は第一の報知態様による報知出力を行う（図５：ステップＳ５２）。差分値ＶＤがＴＨ４よりも小さい場合には（ステップＳ５０：ＶＤ＜ＴＨ４）、対象者が目標速度ＴＶよりも遅いアンダーペースと判断して、報知出力部４２は第二の報知態様による報知出力を行う（図５：ステップＳ５４）。第二の報知態様は、第一の報知態様よりもアップテンポのシグナルなど、対象者のペースアップを促す出力が好ましい。
【００７５】
距離積算ステップＳ６０では、制御部５０は、速度ｖを積算（積分）することで歩行（走行）距離Ｌを算出する。
【００７６】
距離判定ステップＳ７０では、この歩行距離Ｌが目標距離ＴＬに達したか否かを判定する。歩行距離Ｌが目標距離ＴＬ以上となった場合（ステップＳ７０：Ｌ≧ＴＬ）には、報知出力部４２は、目標達成を報知する第三の報知態様による報知出力を行う（図５：ステップＳ７２）。歩行距離Ｌが目標距離ＴＬ未満の場合（ステップＳ７０：Ｌ＜ＴＬ）には、報知出力部４２で報知出力せずに次のステップＳ８０に到る。
【００７７】
結果出力ステップＳ８０では、速度ｖを表示出力部４０および速度履歴表示部８２に表示し、目標距離ＴＬと歩行距離Ｌとの差分である残距離ＬＲを距離表示部８０に表示する（図２を参照）。
【００７８】
速度算出装置１００は、再び加速度入力ステップＳ２０に戻り、対象者の歩行または走行が継続するかぎり、合成積算値Ａｃｃおよび速度ｖの算出を継続する。
【００７９】
以上により、速度算出装置１００を用いて本方法が実現される。速度算出装置１００は、上述の機能がコンピュータプログラムにより付与されたデータ処理装置である。
【００８０】
かかるコンピュータプログラムは、歩行または走行する対象者の加速度を計測する加速度センサ１０を備える速度算出装置１００に速度算出処理を実行させるためのコンピュータプログラムである。この速度算出処理は、加速度センサ１０が計測した加速度を歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求める積算処理と、予め求められた近似式に合成積算値を適用して対象者の速度を算出する速度演算処理と、を含む。
【００８１】
ここで、対象者に装着した加速度センサで計測した合成加速度を単純に積分して速度を算出した場合には、誤差がきわめて大きいものとなる。なぜならば、歩行または走行する人間の運動は、進行方向のみならず重力上下方向に大きな加速度をもつからである。このため、三軸方向の合成加速度を単純に積分すると、重力上下方向の加速度成分が積分値に算入されて、進行方向の速度が過大評価される。その一方で、三軸合成前の加速度センサの個々の計測値から、進行方向の加速度のみを抽出することは困難である。これに対し、本方法のように、直交三軸方向の合成加速度を、歩行または走行動作の１周期よりも十分に長い時間に亘って積算した合成積算値の累乗根を確率変数とすることで、予め求められた近似式に合成積算値を適用するだけの低負荷の演算で、実用的な精度で対象者の速度を算出することが可能である。
【００８２】
なお本実施形態については種々の変形を許容する。
【００８３】
たとえば、制御部５０は、対象者の歩幅を算出し、オーバーペースまたはアンダーペースである場合の歩幅を対象者に報知してもよい。具体的には、制御部５０は、ピッチ算出部２４から取得した歩数ＰＤと、算出した速度ｖと、に基づいて対象者の歩幅を算出する。そして、通常ペースの場合（ステップＳ５０：ＴＨ３≧ＶＤ≧ＴＨ４）の歩幅を結果記憶部７２に記録し、その平均値（通常平均歩幅ＡＳＴ）を算出する。
【００８４】
対象者の歩行または走行がオーバーペースまたはアンダーペースである場合には（ステップＳ５０：ＶＤ＞ＴＨ３またはＶＤ＜ＴＨ４）、歩幅を通常平均歩幅ＡＳＴで除した比率（ストライド比率）を算出する。そして、ステップＳ５２の第一報知出力、またはステップＳ５４の第二報知出力において、結果記憶部７２はこのストライド比率が１より大きいか、また１未満であることを報知する。これにより、歩行または走行中の対象者は、オーバーペース（またはアンダーペース）の理由が、ストライド過剰（または過小）にあるか、またはピッチ過剰（または過小）にあるか、をリアルタイムに把握することができる。このため、対象者は理想的なストライドおよびピッチで歩行または走行を継続することができる。
【００８５】
上記実施形態では単位時間ＵＴを固定値としている。これに代えて、ピッチ算出部２４が算出した歩行周期Ｃに応じて、単位時間ＵＴがその定数倍（たとえば５０倍）となるよう可変に設定してもよい。これにより、歩行（走行）速度によらず適切な合成積算値Ａｃｃが自動的に算出される。この場合、単位時間ＵＴの長短に応じて、近似式（１）〜（３）における係数αを予め異なる値に調整しておく。合成積算値Ａｃｃは単位時間ＵＴに略比例して大きくなるためである。このため、近似式（１）〜（３）の第１項が単位時間ＵＴの設定によらず同等の値となるように係数αを設定するとよい。たとえば、ある基準条件に比べて単位時間ＵＴを２倍に設定した場合には、係数αを１／√２倍にすることで、近似式（１）、（２）の第１項は同等の値となる。近似式（３）の場合は、αを１／２倍にするとよい。
【００８６】
すなわち、単位時間ＵＴを可変に設定した場合、近似式（１）、（２）の場合はその累乗根の逆数を、近似式（３）の場合は逆数を、係数αに乗じるとよい。これにより、速度ｖの算出結果が統計的な妥当性を失わない。
【００８７】
以下、実施例を用いて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００８８】
（実施例１）
毎時３ｋｍから毎時１１ｋｍまでの速度（実測速度）で歩行または走行する被験者に装着した加速度センサの計測値から合成積算値Ａｃｃを算出した。単位時間ＵＴは６０秒とした。そして、この合成積算値Ａｃｃおよび被験者の身長Ｈ［ｍ］に基づいて、下記の近似式（１）に従って速度ｖ（予測速度）を算出した。
【００８９】
【数４】
【００９０】
被験者に対して上記の速度範囲のうちの複数を指定して、それぞれについて個別に、実測速度と合成積算値Ａｃｃを算出した。被験者が歩幅またはピッチのいずれを変化させて歩行（走行）速度を変化させるかは被験者の任意とした。したがって、歩行（走行）速度を上げるときに歩幅を長くする被験者と、歩幅を変えずにピッチを上げる被験者と、歩幅とピッチの両方を上げる被験者と、が混在している。
【００９１】
（実施例１−１）図６（ａ）は、被験者および速度が異なる延べ１８０１ケースについて、横軸を速度（実測速度）、縦軸を算出結果（予測速度）としてプロットしたグラフである。
（実施例１−２）図６（ｂ）は、被験者が歩行する８２８ケースについて、同様に横軸を速度（実測速度）、縦軸を算出結果（予測速度）としてプロットしたグラフである。
（実施例１−３）図６（ｃ）は、被験者が走行する９７３ケースについて、同様に横軸を速度（実測速度）、縦軸を算出結果（予測速度）としてプロットしたグラフである。
【００９２】
実施例１−１から１−３について、ピアソン積率相関係数と自由度修正済決定係数を算出した。また、合成積算値Ａｃｃ×身長Ｈの二乗根を説明変数とする単回帰分析により上記の近似式（１）の係数αおよびγを算出した。係数γは切片である。
【００９３】
歩行時および走行時の全データに関する実施例１−１の結果を下記の（表１）に示す。歩行する被験者に関する実施例１−２の結果を下記の（表２）に示す。走行する被験者に関する実施例１−３の結果を下記の（表３）に示す。表１〜表３では、ピアソン積率相関係数と自由度修正済決定係数を２桁の有効数字で示している。
【００９４】
（実施例２）
単位時間あたりの歩数ＰＤをカウントし、下記の近似式（２）に従って速度ｖ（予測速度）を算出した。
【００９５】
【数５】
【００９６】
（実施例２−１）図７（ａ）は、歩行時および走行時の全データ（１８０１ケース）に関して、実施例１−１と同様にプロットしたグラフである。
（実施例２−２）図７（ｂ）は、歩行時のデータ（８２８ケース）に関して、実施例１−２と同様にプロットしたグラフである。
（実施例２−３）図７（ｃ）は、走行時のデータ（９７３ケース）に関して、実施例１−３と同様にプロットしたグラフである。
【００９７】
実施例１と同様に、ピアソン積率相関係数と自由度修正済決定係数を算出した。合成積算値Ａｃｃ×身長Ｈの二乗根と歩数ＰＤを説明変数とする重回帰分析により上記の近似式（２）の係数α、β、γを算出した。係数γは切片である。係数αと係数βの｜ｔ値｜を算出した。｜ｔ値｜が大きい項が支配項である。
【００９８】
歩行時および走行時の全データに関する実施例２−１の結果を下記の（表１）に示す。歩行する被験者に関する実施例２−２の結果を下記の（表２）に示す。走行する被験者に関する実施例２−３の結果を下記の（表３）に示す。
【００９９】
実施例２−１〜２−３のいずれも、第１項（係数α）の｜ｔ値｜が第２項（係数β）の｜ｔ値｜よりも大きかった。したがって、合成積算値Ａｃｃの累乗根を含む第１項が支配項であることが分かった。
【０１００】
（実施例３）
被験者の体重Ｗｔと合成積算値Ａｃｃとに基づく下記の近似式（３）に従って速度ｖ（予測速度）を算出した。
【０１０１】
【数６】
【０１０２】
（実施例３−１）図８（ａ）は、歩行時および走行時の全データ（１８０１ケース）に関して、実施例１−１と同様にプロットしたグラフである。
（実施例３−２）図８（ｂ）は、歩行時のデータ（８２８ケース）に関して、実施例１−２と同様にプロットしたグラフである。
（実施例３−３）図８（ｃ）は、走行時のデータ（９７３ケース）に関して、実施例１−３と同様にプロットしたグラフである。
【０１０３】
実施例１、２と同様に、ピアソン積率相関係数と自由度修正済決定係数を算出した。合成積算値Ａｃｃ／体重Ｗｔを説明変数とする単回帰分析により上記の近似式（３）の係数αおよびγを算出した。係数γは切片である。
【０１０４】
歩行時および走行時の全データに関する実施例３−１の結果を下記の（表１）に示す。歩行する被験者に関する実施例３−２の結果を下記の（表２）に示す。走行する被験者に関する実施例３−３の結果を下記の（表３）に示す。
【０１０５】
（比較例１）
合成積算値Ａｃｃを用いず、被験者ごとに固定された歩幅に単位時間あたりの歩数ＰＤを乗じて速度ｖ（予測速度）を算出した。これは、特許文献１の装置による算出方法に対応している。特許文献１では被験者によらず歩幅を固定（たとえば６０ｃｍ）しているが、比較例１では特許文献１よりも算出精度を高めるため、被験者の身長に応じて歩幅が変化することを摸擬した。具体的には、被験者の身長Ｈ−１．０［ｍ］を歩幅とした。
【０１０６】
【数７】
【０１０７】
（比較例１−１）図９（ａ）は、歩行時および走行時の全データ（１８０１ケース）に関して、実施例１−１と同様にプロットしたグラフである。
（比較例１−２）図９（ｂ）は、歩行時のデータ（８２８ケース）に関して、実施例１−２と同様にプロットしたグラフである。
（比較例１−３）図９（ｃ）は、走行時のデータ（９７３ケース）に関して、実施例１−３と同様にプロットしたグラフである。
【０１０８】
実施例１〜３と同様に、ピアソン積率相関係数と自由度修正済決定係数を算出した。
【０１０９】
歩行時および走行時の全データに関する比較例１−１の結果を下記の（表１）に示す。歩行する被験者に関する比較例１−２の結果を下記の（表２）に示す。走行する被験者に関する比較例１−３の結果を下記の（表３）に示す。
【０１１０】
【表１】
【０１１１】
実施例１〜３および比較例１の結果を対比することにより、以下のことが明らかとなった。
【０１１２】
（ａ）合成積算値Ａｃｃを説明変数とする回帰分析により実測速度を精度よく摸擬する回帰式が求められた。歩行時と走行時とを合わせた全ケースについてみると、比較例１のピアソン積率相関係数（Ｒ２）が０．４８であったのに対して、実施例１〜３はいずれも同係数（Ｒ２）が０．５を超えた。比較例１ではピアソン積率相関係数（Ｒ２）の二乗根である相関係数（Ｒ）が０．７未満であったのに対して、実施例１から３では、いずれも相関係数（Ｒ）が０．７を超えた。このため、実施例１〜３は実測速度と予測速度とが高い相関をもつことが分かった。このことから、歩行（走行）速度の変化と歩幅の変化との関係が被験者ごとに異なる場合であっても、合成積算値Ａｃｃを速度ｖに換算することにより、高い精度で実測速度が摸擬されることが分かった。
【０１１３】
（ｂ）特に、合成積算値Ａｃｃの累乗根を支配項に含む近似式（１）および近似式（２）によって、歩行速度および走行速度が更に精度よく算出できた。実施例１および２ではピアソン積率相関係数（Ｒ２）が０．６４を超えた。このことから、相関係数（Ｒ）が０．８を超えており、実測速度と予測速度とが極めて高い相関をもつことが分かった。
【０１１４】
（ｃ）更に、被験者が歩行している場合に関しては、（表２）に示すように実施例１および実施例２ともピアソン積率相関係数（Ｒ２）が０．９０またはそれ以上の値となった。歩行動作は、加速度センサ１０の出力値に含まれる重力上下方向の成分が小さいため、合成積算値Ａｃｃと歩行速度とが高い相関をもつためと考えられる。このことから、被験者が歩行している場合と走行している場合とで、支配項の係数αを相違させることが好ましいことが分かった。
【０１１５】
（ｄ）実施例１〜３、比較例１とも、自由度修正済決定係数とピアソン積率相関係数とが同等の値となった。したがって、実施例１〜３の試験ケース数は十分に大きく、本発明の有効性が統計的に実証されたといえる。
【０１１６】
上記実施形態および実施例は、以下の技術思想を包含するものである。
（１）歩行または走行する対象者の直交三軸方向の加速度を計測し、前記加速度を合成した合成加速度を歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求め、予め求められた近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出することを特徴とする速度算出方法。
（２）前記近似式の支配項が前記合成積算値の累乗根に比例する上記（１）に記載の速度算出方法。
（３）前記支配項において前記合成積算値の二乗根と前記対象者の身長の二乗根とを乗じることを含む上記（２）に記載の速度算出方法。
（４）前記近似式が、前記支配項である第１項と、歩数に比例する第２項と、を含む上記（３）に記載の速度算出方法。
（５）前記合成加速度が所定のカウント閾値に達したことを検知することに基づいて前記歩数を算出する上記（４）に記載の速度算出方法。
（６）前記合成積算値が所定の閾値未満である場合に前記支配項に乗じる第一係数と、前記合成積算値が所定の閾値以上である場合に前記支配項に乗じる第二係数と、を相違させるとともに、前記第二係数が前記第一係数よりも大きいことを特徴とする上記（２）から（５）のいずれかに記載の速度算出方法。
（７）予め設定された目標速度と、算出された前記速度と、の差分値が所定の乖離閾値を超えた場合に報知出力を行う上記（１）から（６）のいずれかに記載の速度算出方法。
（８）歩行または走行する対象者の直交三軸方向の加速度を計測する加速度センサと、前記加速度センサが計測した加速度を合成した合成加速度を歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求める積算手段と、予め求められた近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出する速度演算手段と、を備える速度算出装置。
（９）歩行または走行する対象者の直交三軸方向の加速度を計測する加速度センサを備える速度算出装置に用いられるコンピュータプログラムであって、前記加速度センサが計測した前記加速度を合成した合成加速度を歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求める積算処理と、予め求められた近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出する速度演算処理と、を前記速度算出装置に実行させるためのコンピュータプログラム。
【０１１７】
また、上記実施形態および実施例は、以下の技術思想を包含する。
(i)歩行または走行する対象者の加速度を計測し、前記加速度を歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求め、予め求められた近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出することを特徴とする速度算出方法。
(ii)重力方向を軸方向とする一軸方向の加速度を計測するか、または前記軸方向および当該軸方向と直交する方向からなる直交二軸方向の加速度を計測し、前記一軸方向の加速度または前記直交二軸方向の加速度を合成した合成加速度を、前記単位時間に亘って積算して前記合成積算値を求める上記(i)に記載の速度算出方法。
(iii)歩行または走行する対象者の加速度を計測する加速度センサと、前記加速度センサが計測した加速度を、歩行または走行の周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求める積算手段と、予め求められた近似式を記憶しておく記憶手段と、前記記憶手段を参照し、前記近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出する速度演算手段と、を備える速度算出装置。
(iv)前記加速度センサが、重力方向を軸方向とする一軸方向の加速度を計測するか、または前記軸方向および当該軸方向と直交する方向からなる直交二軸方向の加速度を計測し、前記積算手段が、前記加速度センサが計測した前記一軸方向の加速度または前記直交二軸方向の加速度を合成した合成加速度を、前記単位時間に亘って積算して前記合成積算値を求める上記(iii)に記載の速度算出装置。
(v)歩行または走行する対象者の加速度を計測する加速度センサを備える速度算出装置に速度算出処理を実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記速度算出処理が、前記加速度センサが計測した前記加速度を、歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求める積算処理と、予め求められた近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出する速度演算処理と、を含むコンピュータプログラム。
【符号の説明】
【０１１８】
１０：加速度センサ、１２：Ａ／Ｄ変換部、１４：加速度合成部、２０：Ａｃｃ積算部、２２：歩行判定部、２４：ピッチ算出部、３０：条件入力部、３２：ダイヤル、３４：ボタン、４０：表示出力部、４２：報知出力部、４４：データ出力部、５０：制御部、７０：係数記憶部、７２：結果記憶部、８０：距離表示部、８２：速度履歴表示部、８４：目標速度表示部、１００：速度算出装置、α，β，γ：係数、ＡＸ，ＡＹ，ＡＺ：加速度、Ａｃｃ：合成積算値、Ａｘｙｚ：合成加速度、Ｃ：歩行周期、Ｈ：身長、ＰＤ：歩数、ＵＴ：単位時間、Ｗｔ：体重、ｖ：速度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行または走行する対象者の加速度を計測し、
前記加速度を歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求め、
予め求められた近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出することを特徴とする速度算出方法。
【請求項２】
前記対象者の直交三軸方向の加速度を計測し、
計測された前記直交三軸方向の加速度を合成した合成加速度を前記単位時間に亘って積算して前記合成積算値を求める請求項１に記載の速度算出方法。
【請求項３】
重力方向を軸方向とする一軸方向の加速度を計測するか、または前記軸方向および当該軸方向と直交する方向からなる直交二軸方向の加速度を計測し、
前記一軸方向の加速度または前記直交二軸方向の加速度を合成した合成加速度を、前記単位時間に亘って積算して前記合成積算値を求める請求項１に記載の速度算出方法。
【請求項４】
前記近似式の支配項が前記合成積算値の累乗根に比例する請求項１から３のいずれか一項に記載の速度算出方法。
【請求項５】
前記支配項において前記合成積算値の二乗根と前記対象者の身長の二乗根とを乗じることを含む請求項４に記載の速度算出方法。
【請求項６】
前記近似式が、前記支配項である第１項と、歩数に比例する第２項と、を含む請求項５に記載の速度算出方法。
【請求項７】
前記合成加速度が所定のカウント閾値に達したことを検知することに基づいて前記歩数を算出する請求項６に記載の速度算出方法。
【請求項８】
前記合成積算値が所定の閾値未満である場合に前記支配項に乗じる第一係数と、前記合成積算値が所定の閾値以上である場合に前記支配項に乗じる第二係数と、を相違させるとともに、前記第二係数が前記第一係数よりも大きいことを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載の速度算出方法。
【請求項９】
予め設定された目標速度と、算出された前記速度と、の差分値が所定の乖離閾値を超えた場合に報知出力を行う請求項１から８のいずれか一項に記載の速度算出方法。
【請求項１０】
歩行または走行する対象者の加速度を計測する加速度センサと、
前記加速度センサが計測した加速度を、歩行または走行の周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求める積算手段と、
予め求められた近似式を記憶しておく記憶手段と、
前記記憶手段を参照し、前記近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出する速度演算手段と、
を備える速度算出装置。
【請求項１１】
前記加速度センサが、前記対象者の直交三軸方向の加速度を計測し、
前記積算手段が、前記加速度センサが計測した前記直交三軸方向の加速度を合成した合成加速度を前記単位時間に亘って積算して前記合成積算値を求める請求項１０に記載の速度算出装置。
【請求項１２】
前記加速度センサが、重力方向を軸方向とする一軸方向の加速度を計測するか、または前記軸方向および当該軸方向と直交する方向からなる直交二軸方向の加速度を計測し、
前記積算手段が、前記加速度センサが計測した前記一軸方向の加速度または前記直交二軸方向の加速度を合成した合成加速度を、前記単位時間に亘って積算して前記合成積算値を求める請求項１０に記載の速度算出装置。
【請求項１３】
歩行または走行する対象者の加速度を計測する加速度センサを備える速度算出装置に速度算出処理を実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記速度算出処理が、
前記加速度センサが計測した前記加速度を、歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求める積算処理と、
予め求められた近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出する速度演算処理と、
を含むコンピュータプログラム。
【請求項１】
歩行または走行する対象者の加速度を計測し、
前記加速度を歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求め、
予め求められた近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出することを特徴とする速度算出方法。
【請求項２】
前記対象者の直交三軸方向の加速度を計測し、
計測された前記直交三軸方向の加速度を合成した合成加速度を前記単位時間に亘って積算して前記合成積算値を求める請求項１に記載の速度算出方法。
【請求項３】
重力方向を軸方向とする一軸方向の加速度を計測するか、または前記軸方向および当該軸方向と直交する方向からなる直交二軸方向の加速度を計測し、
前記一軸方向の加速度または前記直交二軸方向の加速度を合成した合成加速度を、前記単位時間に亘って積算して前記合成積算値を求める請求項１に記載の速度算出方法。
【請求項４】
前記近似式の支配項が前記合成積算値の累乗根に比例する請求項１から３のいずれか一項に記載の速度算出方法。
【請求項５】
前記支配項において前記合成積算値の二乗根と前記対象者の身長の二乗根とを乗じることを含む請求項４に記載の速度算出方法。
【請求項６】
前記近似式が、前記支配項である第１項と、歩数に比例する第２項と、を含む請求項５に記載の速度算出方法。
【請求項７】
前記合成加速度が所定のカウント閾値に達したことを検知することに基づいて前記歩数を算出する請求項６に記載の速度算出方法。
【請求項８】
前記合成積算値が所定の閾値未満である場合に前記支配項に乗じる第一係数と、前記合成積算値が所定の閾値以上である場合に前記支配項に乗じる第二係数と、を相違させるとともに、前記第二係数が前記第一係数よりも大きいことを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載の速度算出方法。
【請求項９】
予め設定された目標速度と、算出された前記速度と、の差分値が所定の乖離閾値を超えた場合に報知出力を行う請求項１から８のいずれか一項に記載の速度算出方法。
【請求項１０】
歩行または走行する対象者の加速度を計測する加速度センサと、
前記加速度センサが計測した加速度を、歩行または走行の周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求める積算手段と、
予め求められた近似式を記憶しておく記憶手段と、
前記記憶手段を参照し、前記近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出する速度演算手段と、
を備える速度算出装置。
【請求項１１】
前記加速度センサが、前記対象者の直交三軸方向の加速度を計測し、
前記積算手段が、前記加速度センサが計測した前記直交三軸方向の加速度を合成した合成加速度を前記単位時間に亘って積算して前記合成積算値を求める請求項１０に記載の速度算出装置。
【請求項１２】
前記加速度センサが、重力方向を軸方向とする一軸方向の加速度を計測するか、または前記軸方向および当該軸方向と直交する方向からなる直交二軸方向の加速度を計測し、
前記積算手段が、前記加速度センサが計測した前記一軸方向の加速度または前記直交二軸方向の加速度を合成した合成加速度を、前記単位時間に亘って積算して前記合成積算値を求める請求項１０に記載の速度算出装置。
【請求項１３】
歩行または走行する対象者の加速度を計測する加速度センサを備える速度算出装置に速度算出処理を実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記速度算出処理が、
前記加速度センサが計測した前記加速度を、歩行または走行周期よりも長い単位時間に亘って積算して合成積算値を求める積算処理と、
予め求められた近似式に前記合成積算値を適用して前記対象者の速度を算出する速度演算処理と、
を含むコンピュータプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−６１３１９（Ｐ２０１３−６１３１９Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１３１５８２（Ｐ２０１２−１３１５８２）
【出願日】平成２４年６月１１日（２０１２．６．１１）
【出願人】（０００１３３１７９）株式会社タニタ (303)
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月１１日（２０１２．６．１１）
【出願人】（０００１３３１７９）株式会社タニタ (303)
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