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JP2011117945A - Walk measuring instrument, walk measurement method, and program - Google Patents

Walk measuring instrument, walk measurement method, and program Download PDF

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JP2011117945A
JP2011117945A JP2010238184A JP2010238184A JP2011117945A JP 2011117945 A JP2011117945 A JP 2011117945A JP 2010238184 A JP2010238184 A JP 2010238184A JP 2010238184 A JP2010238184 A JP 2010238184A JP 2011117945 A JP2011117945 A JP 2011117945A
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stepping
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Masao Sanhongi
正雄 三本木
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Casio Computer Co Ltd
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Casio Computer Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a walk measuring instrument allowing a moving direction to be accurately measured even if right-and-left walking motion of a walking body is asymmetric, a walk measurement method, and a program. <P>SOLUTION: This walk measuring instrument includes: a detection means (Step S1) held by the walking body for detecting physical quantities on a moving direction; a correction means (S9 to S11) for correcting either a set of detection data acquired in a walking motion for taking a left step forward or a set of detection data acquired in a walking motion for taking a right step forward or both of them among detection data representing the physical quantities acquired through the detection of the detection means in such a manner as to eliminate differences in the detection data based on a difference in the size of the right-and-left walking motion; and a moving direction calculation means (S12 and S13) for calculating the moving direction of the walking body based on the detection data corrected by the correction means. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、歩行体の少なくとも移動方向を計測する歩行計測装置、歩行計測方法およびプログラムに関する。   The present invention relates to a walking measurement device, a walking measurement method, and a program for measuring at least a moving direction of a walking body.

従来、歩行体に保持させて歩行による移動量および移動方向を連続的に計測していくことで歩行体の現在位置や移動経路を求める計測装置が開発されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a measuring device has been developed that obtains the current position and moving path of a walking body by continuously measuring the amount and direction of movement by walking while being held by the walking body.

また、本発明に関連する技術として、特許文献1には、3軸地磁気センサ、1軸加速度センサおよび1軸ジャイロを用いて歩行体の進行方向を計測する装置が開示されている。また、引用文献2には、左右の足間で音波を送受信することで歩幅を求めるとともに、地磁気センサにより方位を計測して移動方向を求める装置が開示されている。   As a technique related to the present invention, Patent Document 1 discloses an apparatus for measuring the traveling direction of a walking body using a three-axis geomagnetic sensor, a one-axis acceleration sensor, and a one-axis gyro. Also, cited document 2 discloses a device that obtains a stride by transmitting and receiving sound waves between left and right feet, and obtains a moving direction by measuring an azimuth using a geomagnetic sensor.

特開2006−084312号公報JP 2006-08312 A 特開2000−046578号公報JP 2000-046578 A

歩行体は常に進行方向を向いた姿勢で移動するということはなく、歩行中に体を前後に傾斜させ、且つ、左回りや右回りに微少量ひねりながら進行する。そのため、歩行期間を通して歩行体の正面方向を連続的に計測しただけでは、歩行体が直線状に進行しているときでも歩行体の正面方向の計測結果は上下左右に変動する。そのため、歩行体の移動方向を求める場合には、例えば特許文献1にも示されているように、正面方向の計測データを平均化するなどして歩行動作に基づく上下左右の変動分を除去する必要がある。   The walking body does not always move in a posture in which the traveling direction is directed, and the body moves forward and backward while walking, and proceeds while twisting a small amount counterclockwise or clockwise. Therefore, if the front direction of the walking body is continuously measured throughout the walking period, the measurement result in the front direction of the walking body fluctuates up and down and left and right even when the walking body travels linearly. Therefore, when obtaining the moving direction of the walking body, for example, as shown in Patent Document 1, the measurement data in the front direction is averaged to remove the vertical and horizontal fluctuations based on the walking motion. There is a need.

しかしながら、歩行体は、個々の癖あるいは一方の足を怪我している場合などに、左足を踏み出す歩行動作と右足を踏み出す歩行動作と(これらを左右の歩行動作と呼ぶ)が対称にならないことがある。このような場合、左右の歩行動作の区別なく正面方向に関わる計測データを単純に平均化して移動方向を求めると、左右の歩行動作の非対称性により、求められた移動方向に一定の誤差が生じることになる。このような誤差は、移動量と移動方向とを連続的に計測して現在位置や移動経路を求める場合に累積されていくため、なるだけ小さい方が良い。   However, when the walking body is injured by an individual heel or one leg, the walking action of stepping on the left foot and the walking action of stepping on the right foot may not be symmetrical (referred to as right and left walking actions). is there. In such a case, if the moving direction is obtained by simply averaging the measurement data related to the front direction without distinguishing between the left and right walking movements, a certain error occurs in the obtained moving direction due to the asymmetry of the left and right walking movements. It will be. Since such errors are accumulated when the movement amount and the movement direction are continuously measured to obtain the current position and the movement route, it is preferable that the error be as small as possible.

この発明の目的は、歩行体の左右の歩行動作に非対称性があっても、正確な移動方向の計測が可能な歩行計測装置、歩行計測方法およびプログラムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a walking measurement device, a walking measurement method, and a program capable of accurately measuring a moving direction even if the walking motion of the left and right of a walking body has asymmetry.

上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、歩行計測装置において、
歩行体に保持されて移動方向に関する物理量を検出する検出手段と、
この検出手段の検出により得られる前記物理量を表わす検出データのうち、左足を踏み出す歩行動作の際に得られる検出データと、右足を踏み出す歩行動作の際に得られる検出データとの何れか又は両方を、左右の歩行動作の大きさの違いに基づく前記検出データの差異を均衡させる方向に補正する補正手段と、
この補正手段により補正された前記検出データに基づいて前記歩行体の移動方向を算出する移動方向算出手段と、
を備えたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a walking measurement apparatus,
Detection means that is held by the walking body and detects a physical quantity related to the moving direction;
Among the detection data representing the physical quantity obtained by the detection of the detection means, either or both of detection data obtained in the walking motion of stepping on the left foot and detection data obtained in the walking motion of stepping on the right foot Correcting means for correcting the difference between the detection data based on the difference in the size of the left and right walking movements in a direction to balance the detection data;
A moving direction calculating means for calculating a moving direction of the walking body based on the detection data corrected by the correcting means;
It is characterized by having.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の歩行計測装置において、
前記検出手段は、
3軸方向の加速度をそれぞれ検出する加速度センサであり、
前記移動方向に関する物理量とは、
歩行動作に伴う前記歩行体の水平方向の加速度であることを特徴としている。
The invention according to claim 2 is the gait measuring device according to claim 1,
The detection means includes
It is an acceleration sensor that detects the acceleration in each of the three axes.
The physical quantity related to the moving direction is
The acceleration is in the horizontal direction of the walking body accompanying the walking motion.

請求項3記載の発明は、請求項1記載の歩行計測装置において、
歩行体に保持されて歩行動作に伴う加速度を検出する加速度センサと、
この加速度センサの出力に基づいて左足を踏み出す歩行動作と右足を踏み出す歩行動作の大きさの違いを算出する差異算出手段とを備え、
前記補正手段は、
前記差異算出手段の算出結果に基づいて前記物理量を表わす検出データを補正することを特徴としている。
The invention according to claim 3 is the walking measurement apparatus according to claim 1,
An acceleration sensor that is held by the walking body and detects acceleration accompanying walking motion;
A difference calculating means for calculating the difference between the walking motion of stepping on the left foot and the walking motion of stepping on the right foot based on the output of the acceleration sensor;
The correction means includes
The detection data representing the physical quantity is corrected based on the calculation result of the difference calculation means.

請求項4記載の発明は、請求項3記載の歩行計測装置において、
前記差異算出手段は、
前記加速度センサにより検出される上下方向の加速度に基づき一歩ごとの時間間隔を求めて、この時間間隔の差異に基づき左足を踏み出す歩行動作と右足を踏み出す歩行動作との大きさの違いを算出することを特徴としている。
The invention according to claim 4 is the gait measuring device according to claim 3,
The difference calculating means includes
Obtain a time interval for each step based on the vertical acceleration detected by the acceleration sensor, and calculate the difference in size between the walking motion of stepping on the left foot and the walking motion of stepping on the right foot based on the difference in time interval It is characterized by.

請求項5記載の発明は、請求項3記載の歩行計測装置において、
前記差異算出手段は、
前記加速度センサにより検出される水平方向の加速度の大きさに基づき左足を踏み出す歩行動作と右足を踏み出す歩行動作との大きさの違いを算出することを特徴としている。
The invention according to claim 5 is the gait measuring device according to claim 3,
The difference calculating means includes
The difference between the walking motion of stepping on the left foot and the walking motion of stepping on the right foot is calculated based on the magnitude of the horizontal acceleration detected by the acceleration sensor.

請求項6記載の発明は、請求項2記載の歩行計測装置において、
前記移動方向算出手段は、
前記補正手段により補正された前記歩行体の水平方向の加速度を表わす検出データの回帰直線を求めて、この回帰直線に基づいて前記歩行体の移動方向を算出することを特徴としている。
The invention described in claim 6 is the gait measuring device according to claim 2,
The moving direction calculation means includes
A regression line of detection data representing the horizontal acceleration of the walking body corrected by the correcting means is obtained, and the moving direction of the walking body is calculated based on the regression line.

請求項7記載の発明は、歩行計測方法において、
歩行体の歩行動作に伴う加速度を連続的に検出する加速度検出ステップと、
前記歩行体の移動方向に関する物理量を連続的に検出する方向検出ステップと、
前記加速度検出ステップの検出結果に基づいて左足を踏み出す歩行動作と右足を踏み出す歩行動作との大きさの違いを算出する差異算出ステップと、
前記方向検出ステップにより得られる前記物理量の検出データのうち、左足を踏み出す歩行動作の際に得られる検出データと、右足を踏み出す歩行動作の際に得られる検出データとの何れか又は両方を、前記差異算出ステップの算出結果に基づき、左右の歩行動作の大きさの違いに基づく前記検出データの差異を均衡させる方向に補正する補正ステップと、
この補正ステップにより補正された検出データに基づいて前記歩行体の移動方向を算出する移動方向算出ステップと、
を含むことを特徴としている。
The invention according to claim 7 is the walking measurement method,
An acceleration detection step for continuously detecting acceleration associated with the walking motion of the walking body;
A direction detecting step for continuously detecting a physical quantity related to the moving direction of the walking body;
A difference calculating step for calculating a difference in size between a walking motion of stepping on the left foot and a walking motion of stepping on the right foot based on the detection result of the acceleration detection step;
Among the physical quantity detection data obtained by the direction detection step, either or both of detection data obtained during a walking motion of stepping on the left foot and detection data obtained during a walking motion of stepping on the right foot, On the basis of the calculation result of the difference calculation step, a correction step for correcting the difference between the detection data based on the difference in the size of the left and right walking movements in a direction to balance,
A moving direction calculating step for calculating a moving direction of the walking body based on the detection data corrected by the correcting step;
It is characterized by including.

請求項8記載の発明は、
歩行体に保持されて歩行動作に伴う加速度を連続的に検出する加速度センサと、前記歩行体に保持されて前記歩行体の移動方向に関する物理量を連続的に検出する方向センサとからそれぞれ検出データを受け取って演算を行うコンピュータに、
前記加速度センサの検出データに基づいて左足を踏み出す歩行動作と右足を踏み出す歩行動作との大きさの違いを算出する差異算出機能と、
前記方向センサの出力に基づき得られる前記物理量の検出データのうち、左足を踏み出す歩行動作の際に得られる検出データと、右足を踏み出す歩行動作の際に得られる検出データとの何れか又は両方を、前記差異算出機能による算出結果に基づき、左右の歩行動作の大きさの違いに基づく前記検出データの差異を均衡させる方向に補正する補正機能と、
この補正機能により補正された検出データに基づいて前記歩行体の移動方向を算出する移動方向算出機能と、
を実現させるプログラムである。
The invention described in claim 8
Detection data is respectively detected from an acceleration sensor that is continuously held by the walking body and detects acceleration accompanying walking motion, and a direction sensor that is held by the walking body and continuously detects a physical quantity related to the moving direction of the walking body. To the computer that receives and performs calculations,
A difference calculating function for calculating a difference in size between a walking action of stepping on the left foot and a walking action of stepping on the right foot based on the detection data of the acceleration sensor;
Of the physical quantity detection data obtained based on the output of the direction sensor, either or both of detection data obtained during a walking motion of stepping on the left foot and detection data obtained during a walking motion of stepping on the right foot , Based on the calculation result by the difference calculation function, a correction function for correcting in a direction to balance the difference between the detection data based on the difference in the size of the left and right walking movements;
A movement direction calculation function for calculating the movement direction of the walking body based on the detection data corrected by the correction function;
It is a program that realizes.

本発明に従うと、左足を踏み出す歩行動作と右足を踏み出す歩行動作とに非対称性があった場合でも、移動方向に関する物理量の検出データが上記の非対称性を除去する方向に補正されて移動方向が求められる。従って、移動方向の正確な計測結果が得られるという効果がある。   According to the present invention, even when there is an asymmetry between the walking motion of stepping on the left foot and the walking motion of stepping on the right foot, the physical quantity detection data relating to the movement direction is corrected to the direction to remove the asymmetry and the movement direction is obtained. It is done. Therefore, there is an effect that an accurate measurement result in the moving direction can be obtained.

本発明の実施形態のナビゲーション装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole navigation apparatus structure of embodiment of this invention. 歩行動作に伴う3軸加速度センサの出力の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the output of the triaxial acceleration sensor accompanying a walking motion. 左足を踏み出す一歩分の歩行動作に伴い3軸加速度センサの出力から得られる歩行体の加速度水平成分の変化パターンの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the change pattern of the acceleration horizontal component of the walking body obtained from the output of a 3-axis acceleration sensor with the walking motion for one step which depresses the left foot. 右足を踏み出す一歩分の歩行動作に伴い3軸加速度センサの出力から得られる歩行体の加速度水平成分の変化パターンの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the change pattern of the acceleration horizontal component of the walk body obtained from the output of a 3-axis acceleration sensor with the walk operation for one step which depresses the right foot. 歩行体の加速度水平成分の変化パターンを示すデータの補正結果の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the correction result of the data which shows the change pattern of the acceleration horizontal component of a walking body. 歩行体の加速度水平成分の変化パターンを示すデータから移動方向を算出する方式を説明するグラフである。It is a graph explaining the system which calculates a moving direction from the data which show the change pattern of the acceleration horizontal component of a walking body. 実施形態のナビゲーション装置により実行される移動計測処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the movement measurement process performed by the navigation apparatus of embodiment.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の歩行計測装置の実施形態であるナビゲーション装置の全体構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a navigation device that is an embodiment of the walking measurement device of the present invention.

この実施形態のナビゲーション装置1は、歩行体に保持させて歩行による移動量および移動方向を連続的に計測するとともに、これらのデータを積算していくことで、相対座標による現在位置の測定および移動経路の記録を行う装置である。   The navigation device 1 according to this embodiment continuously measures the movement amount and movement direction by walking while being held by a walking body, and by integrating these data, the current position is measured and moved by relative coordinates. It is a device that records the route.

このナビゲーション装置1は、装置の全体的な制御を行うCPU(中央演算処理装置)10と、CPU10に作業用のメモリ空間を提供するRAM(Random Access Memory)11と、CPU10が実行する制御プログラムや制御データが格納されたROM(Read Only Memory)12と、検出手段としての3軸地磁気センサ13および3軸加速度センサ14と、移動量と移動方向の計測値を連続的に入力して相対座標による現在位置や移動経路を求める自律航法制御部15と、各種の情報表示を行う表示器17と、各部の動作電圧を供給する電源18等を備えている。この実施形態において、CPU10、RAM11、ROM12により、ROM12内の制御プログラムを実行するコンピュータが構成される。   The navigation device 1 includes a CPU (Central Processing Unit) 10 that performs overall control of the device, a RAM (Random Access Memory) 11 that provides a working memory space to the CPU 10, a control program executed by the CPU 10, A ROM (Read Only Memory) 12 in which control data is stored, a triaxial geomagnetic sensor 13 and a triaxial acceleration sensor 14 as detection means, and a measured value of the movement amount and the movement direction are continuously input, and relative coordinates are used. An autonomous navigation control unit 15 for obtaining a current position and a moving route, a display unit 17 for displaying various information, a power source 18 for supplying an operating voltage of each unit, and the like are provided. In this embodiment, the CPU 10, the RAM 11, and the ROM 12 constitute a computer that executes a control program in the ROM 12.

3軸地磁気センサ13は、互いに交差(例えば直交)するx軸、y軸、z軸の3軸方向について地磁気の大きさをそれぞれ検出するものである。3軸地磁気センサ13は、ナビゲーション装置1のハウジング内に所定の向きで固定されており、それにより、3軸地磁気センサ13の出力に基づきナビゲーション装置1のどの向きが地磁気の方向を向いているのかを求めることが可能になっている。   The triaxial geomagnetic sensor 13 detects the magnitude of geomagnetism in the three axial directions of the x axis, the y axis, and the z axis that intersect each other (for example, orthogonal). The triaxial geomagnetic sensor 13 is fixed in a predetermined orientation in the housing of the navigation apparatus 1, and which direction of the navigation apparatus 1 is directed to the geomagnetism based on the output of the triaxial geomagnetic sensor 13. Can be requested.

3軸加速度センサ14は、互いに交差(例えば直交)するx軸、y軸、z軸の3軸方向の各加速度をそれぞれ検出するものである。3軸加速度センサ14は、ナビゲーション装置1のハウジング内に所定の向きで固定されており、それにより、3軸加速度センサ14の出力からナビゲーション装置1のどの向きが重力方向を向いているのかを求めることが可能になっている。また、歩行体の上下動が3軸加速度センサ14の出力に現れるため、その出力に基づいて歩数をカウントすることが可能であり、また、歩行時における前後と左右の水平方向の加速度の変化も3軸加速度センサの出力に現れる。歩行体は左足を踏み出すときに前方やや左側に大きく加速し、右足を踏み出すときに前方やや右側に大きく加速するため、3軸加速度センサ14の出力の水平成分にこのように変化する加速度が表れる。それゆえ、この3軸加速度センサ14の出力の水平成分の変化パターンによって歩行体の移動方向を求めることが可能になっている。   The three-axis acceleration sensor 14 detects accelerations in the three-axis directions of x-axis, y-axis, and z-axis that intersect (for example, orthogonal to) each other. The triaxial acceleration sensor 14 is fixed in a predetermined direction in the housing of the navigation apparatus 1, and thereby, which direction of the navigation apparatus 1 is directed in the direction of gravity from the output of the triaxial acceleration sensor 14. It is possible. In addition, since the vertical motion of the walking body appears in the output of the triaxial acceleration sensor 14, it is possible to count the number of steps based on the output, and the change in acceleration in the horizontal direction before and after walking and also in the horizontal direction is also possible. Appears in the output of the 3-axis acceleration sensor. The walking body greatly accelerates forward and slightly to the left when stepping on the left foot, and greatly accelerates to the front and to the right when stepping on the right foot, and thus the changing acceleration appears in the horizontal component of the output of the triaxial acceleration sensor. Therefore, the moving direction of the walking body can be obtained from the change pattern of the horizontal component of the output of the triaxial acceleration sensor 14.

3軸地磁気センサ13と3軸加速度センサ14の出力は、所定のサンプリング周波数でデジタル変換されて、それぞれCPU10に供給される。   The outputs of the triaxial geomagnetic sensor 13 and the triaxial acceleration sensor 14 are digitally converted at a predetermined sampling frequency and supplied to the CPU 10 respectively.

自律航法制御部15は、特定の演算処理を担ってCPU10の演算処理を補助するものである。自律航法制御部15は、CPU10から移動量と移動方向を表わすデータを連続的に受けて、これら移動量と移動方向とを表わす移動ベクトルを積算していくことで、例えば相対座標により現在位置の座標データを求め、この座標データを時間経過に伴って蓄積していくことで移動経路を表わす座標データのリストを構築する。   The autonomous navigation control unit 15 is responsible for specific arithmetic processing and assists the arithmetic processing of the CPU 10. The autonomous navigation control unit 15 continuously receives data representing the movement amount and the movement direction from the CPU 10 and integrates the movement vectors representing the movement amount and the movement direction. By obtaining coordinate data and accumulating the coordinate data as time elapses, a list of coordinate data representing the movement path is constructed.

ROM12には、3軸地磁気センサ13と3軸加速度センサ14の出力に基づいて移動量と移動方向を求める移動計測処理のプログラムが格納されている。このプログラムは、ROM12に格納するほか、例えば、データ読取装置を介してCPU10が読み取り可能な、例えば、光ディスク等の可搬型記憶媒体、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリに格納しておくことが可能である。また、このようなプログラムがキャリアウェーブ(搬送波)を媒体として通信回線を介してナビゲーション装置1にダウンロードされる形態を適用することもできる。   The ROM 12 stores a movement measurement processing program for obtaining a movement amount and a movement direction based on the outputs of the triaxial geomagnetic sensor 13 and the triaxial acceleration sensor 14. In addition to being stored in the ROM 12, this program can be stored in a non-volatile memory such as a portable storage medium such as an optical disk or a flash memory, for example, which can be read by the CPU 10 via a data reader. is there. In addition, a form in which such a program is downloaded to the navigation apparatus 1 via a communication line using a carrier wave as a medium can be applied.

RAM11には、ユーザに合わせて設定された歩幅を表わす歩幅データが記憶されている。歩幅データは、3軸加速度センサ14の出力に基づき求められる歩数と掛け合わせて移動量を算出するためのデータである。   The RAM 11 stores stride data representing a stride set for the user. The stride data is data for calculating the amount of movement by multiplying by the number of steps obtained based on the output of the triaxial acceleration sensor 14.

次に、上記構成のナビゲーション装置1において実行される移動計測処理について説明する。   Next, the movement measurement process executed in the navigation device 1 having the above configuration will be described.

図2には、歩行動作に伴う3軸加速度センサ14の出力例を表わしたグラフを示す。この図において、実線のグラフ線によりx軸方向の加速度を、点線のグラフ線によりy軸方向の加速度を、破線のグラフ線によりz軸方向の加速度を、それぞれ表わしている。図2の出力例は、x軸を上下方向、y軸を進行方向に向けた状態で得られたものである。なお、図2のグラフからは重力加速度分の値をオフセットして表わしている。   In FIG. 2, the graph showing the example of an output of the triaxial acceleration sensor 14 accompanying a walking motion is shown. In this figure, the solid graph line represents the acceleration in the x-axis direction, the dotted graph line represents the acceleration in the y-axis direction, and the broken graph line represents the acceleration in the z-axis direction. The output example in FIG. 2 is obtained with the x-axis in the vertical direction and the y-axis in the traveling direction. In addition, from the graph of FIG. 2, the value for a gravitational acceleration is offset and represented.

図2の実線のグラフ線に示すように、歩行時には、3軸加速度センサ14の出力に足の着地や踏み出しを表わす上下方向の大きな加速度の変化が現れる。そして、このグラフ線のピークから次のピークまでの期間によって一歩分の期間が表わされることとなる。上下の方向は重力加速度の検出により識別できる。また、左右の足は交互に踏み出されるはずなので、これにより一方の足を踏み出す歩行動作の期間(図2中、「左」と記す)と、他方の足を踏み出す歩行動作の期間(図2中、「右」と記す)とを識別することができる。   As shown by the solid graph line in FIG. 2, during walking, a large acceleration change in the vertical direction, which indicates the landing or stepping of the foot, appears in the output of the triaxial acceleration sensor 14. A period of one step is represented by a period from the peak of the graph line to the next peak. The vertical direction can be identified by detecting gravitational acceleration. In addition, since the left and right feet should be stepped alternately, this causes a period of walking operation to step on one foot (indicated as “left” in FIG. 2) and a period of walking motion to step on the other foot (in FIG. 2). , “Right”).

また、図2の点線のグラフ線に示すように、3軸加速度センサ14の出力には、一歩分の期間の中ほどにピークPL,PRが生じる進行方向の加速度の出力が現れる。この進行方向の加速度のピーク値は一歩の歩行動作の大きさを反映する値である。図2の例では、左足を踏み出す1ステップ期間のピークPLに比べて、右足を踏み出す1ステップ期間のピークPRの方が小さいことから、左足を踏み出す一歩と右足を踏み出す一歩とでは前者の歩行動作の方が大きいことが認識できる。   As indicated by the dotted graph line in FIG. 2, the output of the triaxial acceleration sensor 14 includes an acceleration output in the traveling direction in which peaks PL and PR occur in the middle of one step. The peak value of the acceleration in the traveling direction is a value reflecting the magnitude of one step of walking motion. In the example of FIG. 2, the peak PR of the one-step period of stepping the right foot is smaller than the peak PL of the one-step period of stepping the left foot. It can be recognized that is larger.

ナビゲーション装置1のCPU10は、上記のような3軸加速度センサ14の出力に基づいて、上下方向の加速度のピークを識別して歩数のカウントを行う。そして、この歩数がカウントされる毎に、CPU10は予め設定されている歩幅長の移動量が歩行体に生じたと算出する。   The CPU 10 of the navigation device 1 counts the number of steps by identifying the peak of acceleration in the vertical direction based on the output of the three-axis acceleration sensor 14 as described above. Each time the number of steps is counted, the CPU 10 calculates that a movement amount of a preset stride length has occurred in the walking body.

また、ナビゲーション装置1のCPU10は、移動方向の算出に必要な左右の歩行動作の大きさの違いを算出するために、先ず、上下方向の加速度のピークを識別して各一歩分の期間をそれぞれ算出する。また、水平方向の加速度のうち一歩分の期間の中ほどにピークが現われる加速度の方向をおおよその進行方向と認識し、この進行方向の加速度のピークPL,PRをそれぞれ抽出する。   In addition, the CPU 10 of the navigation device 1 first identifies the peak of acceleration in the vertical direction and calculates the period for each step in order to calculate the difference in the magnitude of the left and right walking motions necessary for calculating the moving direction. calculate. Further, the acceleration direction in which the peak appears in the middle of the one-step period of the horizontal acceleration is recognized as the approximate traveling direction, and the acceleration peaks PL and PR in the traveling direction are extracted.

なお、3軸加速度センサ14の3つの軸(x軸、y軸、z軸)の中間に進行方向がある場合には、各軸の出力を回転行列に掛け合わせて、上下方向、進行方向、左右方向の各加速度出力に変換することで、おおよその進行方向の加速度出力を求め、そのピークPL,PRを抽出するようにしても良い。   When the traveling direction is in the middle of the three axes (x-axis, y-axis, z-axis) of the triaxial acceleration sensor 14, the output of each axis is multiplied by the rotation matrix, and the vertical direction, the traveling direction, An approximate acceleration output in the traveling direction may be obtained by converting the acceleration outputs in the left and right directions, and the peaks PL and PR may be extracted.

CPU10は、上記の3軸加速度センサ14の出力に基づいて、先ず、左右の歩行動作の大きさの違いを算出する。歩行動作の大きさの違いは、例えば2つの要素、すなわち、第1要素である左右の各一歩分の期間長の差異と、第2要素である左右の歩行動作における進行方向の加速度のピーク値の差異とから求める。   The CPU 10 first calculates the difference between the left and right walking motions based on the output of the triaxial acceleration sensor 14. The difference in the magnitude of the walking motion is, for example, two elements, that is, the difference between the lengths of the left and right steps as the first element, and the peak value of the acceleration in the traveling direction in the left and right walking motion as the second element. From the difference between

具体的には、連続する2歩分の加速度データから、各一歩の期間長の差異(例えばΔT=“−5%”)を求め、さらに、進行方向の加速度のピークPL,PRの差異(例えばΔa=“−30%”)が求められたら、これらに所定の重み付け係数を掛けた上で合算して(g1×ΔT+g2×Δa)、一方の足による歩行動作と、他方の足による歩行動作との大きさの差異(例えば“−10%”)として求める。   Specifically, a difference in the period length of each step (for example, ΔT = “− 5%”) is obtained from the acceleration data for two consecutive steps, and further, a difference in acceleration peaks PL and PR in the traveling direction (for example, Δa = “− 30%”) is multiplied by a predetermined weighting coefficient and added together (g1 × ΔT + g2 × Δa), and the walking motion by one foot and the walking motion by the other foot As a difference in size (for example, “−10%”).

なお、左右の歩行動作の大きさの差異の求め方は、上記の例に限られるものではなく、さらに、左右方向の加速度のピーク値や、水平2成分(前後左右)の加速度の半値幅などのパラメータを用いて、より正確な左右の歩行動作の大きさの差異を求めるようにしても良い。   Note that the method of obtaining the difference in the size of the left and right walking motions is not limited to the above example, and further, the peak value of acceleration in the left and right direction, the half width of acceleration in two horizontal components (front and rear, left and right), etc. Using these parameters, a more accurate difference between the left and right walking motions may be obtained.

図3と図4には、歩行動作に伴って3軸加速度センサ14の出力から得られる歩行体の加速度水平成分の変化パターンを表わすグラフを示す。図3は、左足を踏み出す歩行動作のもの、図4は右足を踏み出す歩行動作のものである。   3 and 4 are graphs showing a change pattern of the acceleration horizontal component of the walking body obtained from the output of the three-axis acceleration sensor 14 with the walking motion. FIG. 3 shows a walking motion in which the left foot is stepped on, and FIG. 4 shows a walking motion in which the right foot is stepped on.

3軸加速度センサ14の出力には常に重力加速度が含まれているので、その出力の時間平均をとることで重力方向を検出でき、これに基づき3軸加速度センサ14の出力を鉛直成分と水平成分とに分離することができる。そして、この3軸加速度センサ14の出力の水平成分を時系列にプロットしたものが図3と図4のグラフである。   Since the gravitational acceleration is always included in the output of the triaxial acceleration sensor 14, the gravitational direction can be detected by taking the time average of the output, and based on this, the output of the triaxial acceleration sensor 14 is converted into a vertical component and a horizontal component. And can be separated. The horizontal components of the output of the triaxial acceleration sensor 14 are plotted in time series in the graphs of FIGS.

歩行動作中には、図3と図4に示すように、体が大きく前後に運動することにより歩行者の前後方向(図3と図4のy方向)に加速度が大きく変化する。さらに、上体が左右に揺れたり左右にローリングすることによって歩行者の左右方向(図3と図4のz方向)に加速度が小さく変化する。また、左足を踏み出す歩行動作と右足を踏み出す歩行動作とで体の左右の揺れや左右のローリングのパターンは左右反転する。従って、左右の揺れやローリングの成分を除去して加速度の前後方向の変化分のみを抽出することで、歩行体の進行方向を算出することができる。   During the walking motion, as shown in FIGS. 3 and 4, the acceleration of the pedestrian is greatly changed in the front-rear direction (y direction in FIGS. 3 and 4) as the body largely moves back and forth. Furthermore, when the upper body swings left and right or rolls left and right, the acceleration changes slightly in the left-right direction of the pedestrian (the z direction in FIGS. 3 and 4). Also, the left / right shaking and left / right rolling patterns of the walking motion of stepping on the left foot and the walking motion of stepping on the right foot are reversed left and right. Accordingly, the moving direction of the walking body can be calculated by extracting only the change in the longitudinal direction of the acceleration by removing the left and right shaking and rolling components.

ここで、左右の揺れや左右のローリングの大きさが、左足を踏み出す歩行動作と右足を踏み出す歩行動作とで同一であるとすれば、左足の歩行動作に伴う加速度水平成分の変化パターン(図3)と、右足の歩行動作に伴う加速度水平成分の変化パターン(図4)とを合わせたデータの回帰直線を求めることで歩行者の前後方向を算出して、これにより進行方向を求めることができる。   Here, if the left / right swing and left / right rolling are the same in the walking motion of stepping on the left foot and the walking motion of stepping on the right foot, the change pattern of the acceleration horizontal component accompanying the walking motion of the left foot (FIG. 3). ) And the regression line of the data that combines the acceleration horizontal component change pattern accompanying the walking motion of the right foot (Fig. 4), the anteroposterior direction of the pedestrian can be calculated, and thereby the traveling direction can be determined. .

しかしながら、歩行体は、個々の癖や一方の足に怪我がある場合などに、左右の揺れや左右のローリングの大きさに一定の差異が生じる。そのため、この実施形態のナビゲーション装置1では、左右の歩行動作の際にそれぞれ得られる加速度水平成分の変化パターンのデータに対して、左右の揺れや左右のローリングの大きさの違いを均衡させるように補正を行った上で、上記のように回帰直線を求めることで進行方向を求めるようにしている。   However, when the walking body is injured in the individual heel or one leg, there is a certain difference in the size of left / right shaking and left / right rolling. Therefore, in the navigation device 1 of this embodiment, the difference in the size of the left and right shaking and the right and left rolling is balanced against the data of the change pattern of the acceleration horizontal component obtained during the left and right walking motions. After correction, the traveling direction is obtained by obtaining the regression line as described above.

図5には、歩行体の加速度水平成分の変化パターンを示すデータの補正結果の一例を表わしたグラフを、図6には、歩行体の加速度水平成分の変化パターンを示すデータから移動方向を算出する方式を説明するグラフを示す。   FIG. 5 is a graph showing an example of the correction result of the data indicating the change pattern of the acceleration horizontal component of the walking body, and FIG. 6 is the movement direction calculated from the data indicating the change pattern of the acceleration horizontal component of the walking object. The graph explaining the system to do is shown.

CPU10は、上述したように、3軸加速度センサ14の出力に基づいて左右の歩行動作の大きさの差異を算出する。そして、この算出結果に基づいて加速度水平成分の変化パターンに対してデータ補正を行う。例えば、図2の加速度の計測結果から、左足を踏み出す歩行動作が右足を踏み出す歩行動作よりも10%大きいという算出結果が得られた場合、図3の左足を踏み出す歩行動作で得られる加速度水平成分の変化パターンのデータを、例えば原点を中心に10%小さくするように補正する。図5において10%小さくした補正後のデータを示している。   As described above, the CPU 10 calculates the difference between the left and right walking motions based on the output of the triaxial acceleration sensor 14. Then, data correction is performed on the change pattern of the acceleration horizontal component based on the calculation result. For example, if the calculation result that the walking motion of stepping on the left foot is 10% larger than the walking motion of stepping on the right foot is obtained from the acceleration measurement result of FIG. 2, the acceleration horizontal component obtained by the walking motion of stepping on the left foot of FIG. The change pattern data is corrected so as to be reduced by, for example, 10% around the origin. FIG. 5 shows corrected data that is reduced by 10%.

そして、図6に示すように、この補正後の左足の歩行動作の変化パターンのデータと、右足の歩行動作の変化パターンのデータとから、左右の揺れや左右のローリング成分を除去するために回帰直線Lsを算出して、この回帰直線Lsを歩行体の前後方向として進行方向を求める。すなわち、3軸加速度センサ14の何れの向きが進行方向であるかを求める。   Then, as shown in FIG. 6, a regression is performed to remove left / right shaking and left / right rolling components from the corrected left foot walking motion change pattern data and right foot walking motion change pattern data. The straight line Ls is calculated, and the traveling direction is obtained with the regression line Ls as the front-rear direction of the walking body. That is, it is determined which direction of the triaxial acceleration sensor 14 is the traveling direction.

さらに、CPU10は、3軸地磁気センサ13の出力に基づき3軸地磁気センサ13のどの向きが磁北の方角であるかを求め、3軸加速度センサ14の出力に基づき何れの方向が鉛直方向であるかを求めることができる。そして、これらの情報から先に求められた回帰直線Lsの方向を方位により表わすことが可能となる。CPU10は、このような演算を行って歩行体の進行方向を方位として求める。   Further, the CPU 10 determines which direction of the triaxial geomagnetic sensor 13 is the direction of magnetic north based on the output of the triaxial geomagnetic sensor 13, and which direction is the vertical direction based on the output of the triaxial acceleration sensor 14. Can be requested. The direction of the regression line Ls previously obtained from these pieces of information can be represented by the azimuth. CPU10 performs such a calculation and calculates | requires the advancing direction of a walking body as a bearing.

移動計測処理において、CPU10は、上記のような演算を繰り返し実行して、一歩の歩行動作ごとに移動量と移動方向とを求め、これらの情報を自律航法制御部15へ供給する。そして、これらの移動量と移動方向とから表わされる移動ベクトルが自律航法制御部15において積算されて相対座標による現在位置と移動経路とが求められるようになっている。   In the movement measurement process, the CPU 10 repeatedly executes the above calculation, obtains the movement amount and the movement direction for each one-step walking motion, and supplies the information to the autonomous navigation control unit 15. Then, the movement vector represented by the movement amount and the movement direction is integrated in the autonomous navigation control unit 15 to obtain the current position and the movement route by relative coordinates.

図7は、CPU10により実行される移動計測処理の処理手順を示すフローチャートである。次に、上記移動計測処理の詳細な制御手順について説明する。   FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of the movement measurement process executed by the CPU 10. Next, a detailed control procedure of the movement measurement process will be described.

移動計測処理は、ナビゲーション装置1が測位モードに移行することに伴って開始される。移動計測処理が開始されると、先ず、CPU10は、ステップS1〜S3のループ処理によって、一歩とカウントできるまで、3軸地磁気センサ13と3軸加速度センサ14からのサンプリングデータを取り込んで、今回一歩分のデータとしてRAM11に記憶させていく(ステップS1,S2:方向検出ステップ、加速度検出ステップ)。そして、上下方向の加速度データから足の着地を示すピークが検出されたか判別し(ステップS3)、このピークが検出されたら歩数カウントのタイミングであると判別して次のステップに移行する。   The movement measurement process is started when the navigation device 1 shifts to the positioning mode. When the movement measurement process is started, first, the CPU 10 takes the sampling data from the triaxial geomagnetic sensor 13 and the triaxial acceleration sensor 14 until it can be counted as one step by the loop process of steps S1 to S3. Minute data is stored in the RAM 11 (steps S1, S2: direction detection step, acceleration detection step). Then, it is determined whether or not a peak indicating the landing of the foot has been detected from the acceleration data in the vertical direction (step S3), and if this peak is detected, it is determined that it is the step count timing and the process proceeds to the next step.

次に移行したら、初回の歩数カウント時のみ分岐処理を行うために前回の歩数カウントがあるか否かを確認する(ステップS4)。そして、前回歩数カウントが未だなければ、今回の歩数カウントが初回のものであると認識して、先のステップS1〜S3のループ処理で得られた3軸地磁気センサ13のサンプリングデータを前回一歩分の3軸方位データとしてRAM11の別領域に記憶し(ステップS5)、3軸加速度センサ14のサンプリングデータを前回一歩分の3軸加速度データとしてRAM11の別領域に記憶する(ステップS6)。そして、再び、ステップS1に戻る。   Next, when shifting, it is checked whether or not there is a previous step count in order to perform a branching process only at the time of the first step count (step S4). If the previous step count is not yet determined, it is recognized that the current step count is the first one, and the sampling data of the triaxial geomagnetic sensor 13 obtained by the loop processing of the previous steps S1 to S3 is obtained for the previous step. Is stored in another area of the RAM 11 (step S5), and the sampling data of the triaxial acceleration sensor 14 is stored in the other area of the RAM 11 as 3-axis acceleration data for the previous step (step S6). And it returns to step S1 again.

一方、ステップS4の判別処理で前回歩数カウントが既にあると判別されたら、今回一歩分の3軸加速度センサ14のサンプリングデータから加速度の水平成分を分離して、図3のグラフに示されるようなデータに展開する(ステップS7)。続いて、RAM11の別領域に記憶された前回一歩分の3軸加速度センサ14のサンプリングデータから加速度の水平成分を分離して、図4のグラフに示されるようなデータに展開する(ステップS8)。   On the other hand, if it is determined in step S4 that the previous step count has already been determined, the horizontal component of acceleration is separated from the sampling data of the three-axis acceleration sensor 14 for one step this time, as shown in the graph of FIG. The data is expanded (step S7). Subsequently, the horizontal component of acceleration is separated from the sampling data of the triaxial acceleration sensor 14 for the previous step stored in another area of the RAM 11 and developed into data as shown in the graph of FIG. 4 (step S8). .

続いて、CPU10は、今回一歩分と前回一歩分の加速度データのうち鉛直方向(例えばx軸方向)の加速度データから各一歩の期間長(ピークからピークの時間長)の差異を算出する(ステップS9:差異算出ステップ)。   Subsequently, the CPU 10 calculates the difference in the period length of each step (peak to peak time length) from the acceleration data in the vertical direction (for example, the x-axis direction) among the acceleration data for the current step and the previous step (step to peak time length). S9: Difference calculation step).

さらに、CPU10は、今回一歩分と前回一歩分の加速度データのうち水平方向(例えばy軸方向とz軸方向)の加速度データから歩行体の揺れ成分(例えば進行方向の加速度のピークPL,PRの値など)を歩行動作の大きさの差異として抽出する(ステップS10:差異算出ステップ)。   Further, the CPU 10 determines the sway component of the walking body (for example, acceleration peaks PL and PR of the traveling direction from the acceleration data in the horizontal direction (for example, the y-axis direction and the z-axis direction) of the acceleration data for the current step and the previous step. Value etc.) is extracted as a difference in the magnitude of the walking motion (step S10: difference calculation step).

そして、ステップS9,S10により得られた値から所定の演算処理を行って、前回一歩分と今回一歩分の歩行動作の大きさの違いを算出し、この歩行動作の大きさの違いに基づいてステップS7とステップS8とで展開された加速度水平成分の変化パターンのデータを、歩行動作の大きさの違いに基づく変化量の大小の差異を均衡させる方向に補正する。例えば、図3と図5を用いて先に示したように、歩行動作の大きい方のデータ(図3参照)を大きい分だけ縮小したデータ(図5参照)へと補正する(ステップS11:補正ステップ)。   Then, a predetermined calculation process is performed from the values obtained in steps S9 and S10 to calculate the difference in the walking motion for the previous step and the current step, and based on the difference in the walking motion. The data of the change pattern of the acceleration horizontal component developed in step S7 and step S8 is corrected in a direction to balance the difference in the amount of change based on the difference in the magnitude of the walking motion. For example, as described above with reference to FIGS. 3 and 5, the data having the larger walking motion (see FIG. 3) is corrected to the data (see FIG. 5) reduced by the larger amount (step S11: correction). Step).

次いで、ステップS11にて補正したデータから左右の揺れや左右のローリング成分が平均化されて除去されるように回帰直線を求め(ステップS12)、この回帰直線の向きと方位ベクトルが示す磁北の方向とから進行方向を方位で表わして求め、この進行方向のデータを自律航法制御部15へ送る(ステップS13)。これらステップS12,S13により移動方向算出ステップが構成される。   Next, a regression line is obtained from the data corrected in step S11 so that the left and right shaking and the left and right rolling components are averaged and removed (step S12). The direction of the regression line and the magnetic north direction indicated by the orientation vector The direction of travel is expressed in terms of direction and the data of the direction of travel is sent to the autonomous navigation control unit 15 (step S13). These steps S12 and S13 constitute a moving direction calculation step.

さらに、CPU10は、予め設定されている歩幅データに基づき、歩数カウントが1回加算されているので、歩幅×一歩の移動量を算出して、この移動量のデータを自律航法制御部15へ送る(ステップS14)。   Furthermore, since the step count is incremented once based on the preset stride data, the CPU 10 calculates the stride × one step travel amount and sends the travel amount data to the autonomous navigation control unit 15. (Step S14).

そして、今回一歩分の方位と加速度のデータを、前回一歩分の方位と加速度のデータとしてRAM11の別領域に保存して(ステップS15)、再び、ステップS1に戻る。そして、ステップS1からの処理を再び繰り返す。   Then, the azimuth and acceleration data for one step this time are stored in another area of the RAM 11 as azimuth and acceleration data for the previous step (step S15), and the process returns to step S1 again. Then, the processing from step S1 is repeated again.

このような移動計測処理により、歩行体が一歩進むごとにステップS7以降の処理へ移行して移動方向と移動量とが求められるようになっている。また、ステップS9〜S11の処理により左右の歩行動作の非対称性の検出と、この非対称性を解消するような補正処理が行われて、それにより正確な移動方向が求められるようになっている。   With such a movement measurement process, each time the walking body advances one step, the process proceeds to the process after step S7, and the movement direction and the movement amount are obtained. In addition, asymmetry of the left and right walking motions is detected by the processing of steps S9 to S11, and correction processing for eliminating this asymmetry is performed, whereby an accurate movement direction is obtained.

以上のように、この実施形態のナビゲーション装置1によれば、移動方向を表わす変動量に体の左右の揺れや左右のローリング成分の変動量が付加された加速度水平成分の変化パターンのデータに対して、左右の歩行動作の大きさの違いに基づく当該変化パターンのデータの差異を均衡させる方向に補正を行った上で、この変化パターンのデータから移動方向を求めている。そのため、左右の歩行動作に偏りのある歩行体であっても、一方に偏るような誤差の少ない移動方向を求めることができる。   As described above, according to the navigation device 1 of the present embodiment, the acceleration horizontal component change pattern data in which the fluctuation amount representing the moving direction is added with the fluctuation amount of the left / right body shake or the left / right rolling component is added. Thus, the correction is performed in a direction that balances the difference in the data of the change pattern based on the difference in the size of the left and right walking movements, and then the movement direction is obtained from the data of the change pattern. Therefore, even if the walking body is biased in the left and right walking motion, it is possible to obtain a moving direction with less error that is biased to one side.

また、この実施形態のナビゲーション装置1によれば、3軸加速度センサ14の出力に基づき歩行体の加速度水平成分の変化パターンに基づいて移動方向を算出するようになっているので、ナビゲーション装置1をどのような向きで歩行体に保持させても同様に移動方向を求めることが可能になっている。   Further, according to the navigation device 1 of this embodiment, since the movement direction is calculated based on the change pattern of the acceleration horizontal component of the walking body based on the output of the triaxial acceleration sensor 14, the navigation device 1 is The moving direction can be obtained in the same manner regardless of the orientation of the walking body.

さらに、上記加速度水平成分の変化パターンのデータから回帰直線を求めることで、左右の揺れや左右のローリング成分の変化量が平均化されて除去された移動方向を算出することが可能になっている。   Further, by obtaining a regression line from the change pattern data of the acceleration horizontal component, it is possible to calculate the moving direction in which the amount of change in the left and right shaking and the left and right rolling components is averaged and removed. .

また、この実施形態のナビゲーション装置1によれば、3軸加速度センサ14の出力に基づき左右の歩行動作の大きさの違いを算出して、これを加速度水平成分の変化パターンのデータの補正処理に用いるようにしているので、直進しているのに左右の揺れや左右のローリング動作の大きさが異なるような左右の歩行動作の非対称性をより正確に求めて、これを補正することが可能になっている。   Also, according to the navigation device 1 of this embodiment, the difference in the magnitude of the left and right walking motions is calculated based on the output of the triaxial acceleration sensor 14, and this is used for the correction processing of the acceleration horizontal component change pattern data. Because it is used, it is possible to more accurately find and correct the asymmetry of the left and right walking movements that are straight ahead but have different left and right swinging and left and right rolling movements It has become.

具体的には、3軸加速度センサ14の出力から各一歩に掛かる時間長、および、一歩ごとの水平方向の加速度の大きさを求め、これらの差異に基づいて左右の歩行動作の大きさの違いを求めているので、直進しているのに左右の揺れや左右のローリング動作の大きさが異なるような左右の歩行動作の非対称性をより正確に求めることができる。   Specifically, the time length required for each step from the output of the three-axis acceleration sensor 14 and the magnitude of the horizontal acceleration for each step are obtained, and the difference in the magnitude of the left and right walking motions based on these differences Therefore, it is possible to more accurately determine the asymmetry of the left and right walking motions in which the left and right swings and the left and right rolling motions are different in magnitude while traveling straight.

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記実施形態では、左右の歩行動作の大きさの違いを加速度データから算出する例を示したが、種々の動作センサを用いて左右の歩行動作の大きさの違いを求めるようにしても良い。例えば、方位センサやジャイロセンサを用いて左右の歩行動作の非対称性を表わす出力パターンを認識して、これを左右の歩行動作の大きさの違いとして算出するようにしても良い。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the example in which the difference between the left and right walking motions is calculated from the acceleration data has been described. However, the difference between the left and right walking motions may be obtained using various motion sensors. good. For example, an output pattern representing the asymmetry of the left and right walking motions may be recognized using an azimuth sensor or a gyro sensor, and this may be calculated as a difference in the size of the left and right walking motions.

また、上記実施形態では、加速度水平成分の変化パターンを表わすデータを、左右の歩行動作の大きさの違いに応じて縮小したり拡大したりして、左右の非対称性を均衡させる補正を行う例を示したが、例えば、図3や図4のグラフのプロット点の追加や間引きによって左右の非対称性を均衡させる補正を行うこともできる。また、図3や図4のグラフのプロット点に重み付けを行い、この重み付けの値によって左右の非対称性を均衡させるように補正を行っても良い。プロット点の重み付けは回帰直線を求める演算式において、各プロット点のデータ値が現れる項目に係数として乗算することで、補正された回帰直線を求めることができる。   Further, in the above embodiment, an example of performing correction for balancing left and right asymmetry by reducing or expanding data representing a change pattern of the acceleration horizontal component according to the difference in the magnitude of the left and right walking motions. However, for example, correction for balancing the left-right asymmetry can be performed by adding plot points or thinning out the graphs in FIGS. 3 and 4. Also, the plot points in the graphs of FIGS. 3 and 4 may be weighted, and correction may be performed so that the left and right asymmetry is balanced by the weight value. The weighting of plot points can be obtained by multiplying an item in which the data value of each plot point appears as a coefficient in an arithmetic expression for obtaining a regression line, thereby obtaining a corrected regression line.

また、上記実施形態では、3軸加速度センサの出力の水平成分を移動方向に関する物理量とし、この加速度水平成分の変化パターンから歩行体の進行方向を求める構成を採用しているが、例えば、歩行体に対して装置が一定の向きで装着されることが保証されるのであれば、移動方向に関する物理量として装置正面の方位を2軸の地磁気センサによって計測し、これを歩行体の進行方向として求める構成としても良い。この場合、左右の歩行動作の非対称性により装置正面の方位データには、非対称な左右のブレが付加されることになるが、このブレを左右の歩行動作の大きさの差異に基づき補正した上で平均化することで、左右の歩行動作の非対称性による誤差を小さくして、正確な移動方向を求めることができる。   In the above embodiment, the horizontal component of the output of the three-axis acceleration sensor is used as a physical quantity related to the moving direction, and the configuration in which the traveling direction of the walking body is obtained from the change pattern of the acceleration horizontal component is employed. If it is guaranteed that the device is mounted in a certain direction, the orientation of the front of the device is measured by a biaxial geomagnetic sensor as a physical quantity related to the moving direction, and this is obtained as the traveling direction of the walking body It is also good. In this case, due to the asymmetry of the left and right walking motion, an asymmetric left and right blur is added to the azimuth data on the front of the device. This blur is corrected based on the difference in the size of the left and right walking motion. As a result, the error due to the asymmetry of the left and right walking motions can be reduced, and an accurate movement direction can be obtained.

また、上記実施形態では、前回と今回の2歩分のデータを用いて、左右の歩行動作の大きさの違いと移動方向とを求めるようにしているが、例えば、左の歩行動作に伴って得られた複数歩分のデータと、右の歩行動作に伴って得られた複数歩分のデータとを用いて、左右の歩行動作の大きさの違いを求めたり、移動方向を求めたりするようにしても良い。   In the above embodiment, the difference between the left and right walking motions and the direction of movement are obtained using the data of the previous and current two steps. For example, with the left walking motion, Using the data for multiple steps obtained and the data for multiple steps obtained with the right walking motion, the difference in the size of the left and right walking motions is calculated, and the direction of movement is calculated. Anyway.

その他、実施形態に示した細部は発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   In addition, the details shown in the embodiments can be changed as appropriate without departing from the spirit of the invention.

1 ナビゲーション装置
10 CPU(差異算出手段、補正手段、移動方向算出手段)
11 RAM
12 ROM
13 3軸地磁気センサ
14 3軸加速度センサ
1 navigation device 10 CPU (difference calculating means, correcting means, moving direction calculating means)
11 RAM
12 ROM
13 3-axis geomagnetic sensor 14 3-axis acceleration sensor

Claims (8)

歩行体に保持されて移動方向に関する物理量を検出する検出手段と、
この検出手段の検出により得られる前記物理量を表わす検出データのうち、左足を踏み出す歩行動作の際に得られる検出データと、右足を踏み出す歩行動作の際に得られる検出データとの何れか又は両方を、左右の歩行動作の大きさの違いに基づく前記検出データの差異を均衡させる方向に補正する補正手段と、
この補正手段により補正された前記検出データに基づいて前記歩行体の移動方向を算出する移動方向算出手段と、
を備えたことを特徴とする歩行計測装置。
Detection means that is held by the walking body and detects a physical quantity related to the moving direction;
Among the detection data representing the physical quantity obtained by the detection of the detection means, either or both of detection data obtained in the walking motion of stepping on the left foot and detection data obtained in the walking motion of stepping on the right foot Correcting means for correcting the difference between the detection data based on the difference in the size of the left and right walking movements in a direction to balance the detection data;
A moving direction calculating means for calculating a moving direction of the walking body based on the detection data corrected by the correcting means;
A gait measuring device comprising:
前記検出手段は、
3軸方向の加速度をそれぞれ検出する加速度センサであり、
前記移動方向に関する物理量とは、
歩行動作に伴う前記歩行体の水平方向の加速度であることを特徴とする請求項1記載の歩行計測装置。
The detection means includes
It is an acceleration sensor that detects the acceleration in each of the three axes.
The physical quantity related to the moving direction is
The walking measurement apparatus according to claim 1, wherein the walking measurement apparatus is an acceleration in a horizontal direction of the walking body accompanying a walking motion.
歩行体に保持されて歩行動作に伴う加速度を検出する加速度センサと、
この加速度センサの出力に基づいて左足を踏み出す歩行動作と右足を踏み出す歩行動作の大きさの違いを算出する差異算出手段とを備え、
前記補正手段は、
前記差異算出手段の算出結果に基づいて前記物理量を表わす検出データを補正することを特徴とする請求項1記載の歩行計測装置。
An acceleration sensor that is held by the walking body and detects acceleration accompanying walking motion;
A difference calculating means for calculating the difference between the walking motion of stepping on the left foot and the walking motion of stepping on the right foot based on the output of the acceleration sensor;
The correction means includes
The walking measurement apparatus according to claim 1, wherein detection data representing the physical quantity is corrected based on a calculation result of the difference calculation unit.
前記差異算出手段は、
前記加速度センサにより検出される上下方向の加速度に基づき一歩ごとの時間間隔を求めて、この時間間隔の差異に基づき左足を踏み出す歩行動作と右足を踏み出す歩行動作との大きさの違いを算出することを特徴とする請求項3記載の歩行計測装置。
The difference calculating means includes
Obtain a time interval for each step based on the vertical acceleration detected by the acceleration sensor, and calculate the difference in size between the walking motion of stepping on the left foot and the walking motion of stepping on the right foot based on the difference in time interval The walking measurement device according to claim 3, wherein:
前記差異算出手段は、
前記加速度センサにより検出される水平方向の加速度の大きさに基づき左足を踏み出す歩行動作と右足を踏み出す歩行動作との大きさの違いを算出することを特徴とする請求項3記載の歩行計測装置。
The difference calculating means includes
4. The walking measurement apparatus according to claim 3, wherein a difference in magnitude between a walking motion of stepping on the left foot and a walking motion of stepping on the right foot is calculated based on a magnitude of horizontal acceleration detected by the acceleration sensor.
前記移動方向算出手段は、
前記補正手段により補正された前記歩行体の水平方向の加速度を表わす検出データの回帰直線を求めて、この回帰直線に基づいて前記歩行体の移動方向を算出することを特徴とする請求項2記載の歩行計測装置。
The moving direction calculation means includes
3. The moving direction of the walking body is calculated based on a regression line of detection data representing the horizontal acceleration of the walking body corrected by the correcting means. Gait measuring device.
歩行体の歩行動作に伴う加速度を連続的に検出する加速度検出ステップと、
前記歩行体の移動方向に関する物理量を連続的に検出する方向検出ステップと、
前記加速度検出ステップの検出結果に基づいて左足を踏み出す歩行動作と右足を踏み出す歩行動作との大きさの違いを算出する差異算出ステップと、
前記方向検出ステップにより得られる前記物理量の検出データのうち、左足を踏み出す歩行動作の際に得られる検出データと、右足を踏み出す歩行動作の際に得られる検出データとの何れか又は両方を、前記差異算出ステップの算出結果に基づき、左右の歩行動作の大きさの違いに基づく前記検出データの差異を均衡させる方向に補正する補正ステップと、
この補正ステップにより補正された検出データに基づいて前記歩行体の移動方向を算出する移動方向算出ステップと、
を含むことを特徴とする歩行計測方法。
An acceleration detection step for continuously detecting acceleration associated with the walking motion of the walking body;
A direction detecting step for continuously detecting a physical quantity related to the moving direction of the walking body;
A difference calculating step for calculating a difference in size between a walking motion of stepping on the left foot and a walking motion of stepping on the right foot based on the detection result of the acceleration detection step;
Among the physical quantity detection data obtained by the direction detection step, either or both of detection data obtained during a walking motion of stepping on the left foot and detection data obtained during a walking motion of stepping on the right foot, On the basis of the calculation result of the difference calculation step, a correction step for correcting the difference between the detection data based on the difference in the size of the left and right walking movements in a direction to balance,
A moving direction calculating step for calculating a moving direction of the walking body based on the detection data corrected by the correcting step;
A gait measurement method comprising:
歩行体に保持されて歩行動作に伴う加速度を連続的に検出する加速度センサと、前記歩行体に保持されて前記歩行体の移動方向に関する物理量を連続的に検出する方向センサとからそれぞれ検出データを受け取って演算を行うコンピュータに、
前記加速度センサの検出データに基づいて左足を踏み出す歩行動作と右足を踏み出す歩行動作との大きさの違いを算出する差異算出機能と、
前記方向センサの出力に基づき得られる前記物理量の検出データのうち、左足を踏み出す歩行動作の際に得られる検出データと、右足を踏み出す歩行動作の際に得られる検出データとの何れか又は両方を、前記差異算出機能による算出結果に基づき、左右の歩行動作の大きさの違いに基づく前記検出データの差異を均衡させる方向に補正する補正機能と、
この補正機能により補正された検出データに基づいて前記歩行体の移動方向を算出する移動方向算出機能と、
を実現させるプログラム。
Detection data is respectively detected from an acceleration sensor that is continuously held by the walking body and detects acceleration accompanying walking motion, and a direction sensor that is held by the walking body and continuously detects a physical quantity related to the moving direction of the walking body. To the computer that receives and performs calculations,
A difference calculating function for calculating a difference in size between a walking action of stepping on the left foot and a walking action of stepping on the right foot based on the detection data of the acceleration sensor;
Of the physical quantity detection data obtained based on the output of the direction sensor, either or both of detection data obtained during a walking motion of stepping on the left foot and detection data obtained during a walking motion of stepping on the right foot , Based on the calculation result by the difference calculation function, a correction function for correcting in a direction to balance the difference between the detection data based on the difference in the size of the left and right walking movements;
A movement direction calculation function for calculating the movement direction of the walking body based on the detection data corrected by the correction function;
A program that realizes
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