轴。
[0247] 该跑步信息计算装置3将利用加速度传感器431在本地坐标系测量的加速度向量 (本地坐标加速度向量）坐标转换为与用户1关联的三维正交坐标系的移动体坐标系，计 算出移动体坐标加速度向量。移动体坐标系是例如由以用户1的前方为正的前后方向（前 进方向），以右方为正的左右方向，及以垂直下方为正的重力方向（上下方向）定义的坐标 系。该移动体坐标系中，前进方向记为X轴，左右方向记为Y轴，上下方向记为Z轴。
[0248] 作为实际的处理，设开始跑步前的用户1处于停止状态时由加速度传感器431检 测出的加速度向量的方向（重力方向）为Z轴方向的正方向（下方向）。另外，设用户1开 始跑步并从停止状态踏出一步时的加速度向量的方向为X轴方向的正方向（前进方向）。 而且，设与这些Z轴方向及X轴方向正交的方向为Y轴方向（左右方向），求出从本地坐标 系到移动体坐标系的坐标转换矩阵，进行移动体坐标系的初始设定。
[0249] 以后能使用陀螺传感器433的检测值随时修正移动体坐标系。另外，跑步时按左 右的顺序出脚，左右交替扭动地使包含腰的躯体部前进，因此可将该躯体部的左右的旋转 (扭动）视为噪声，应用用于降低该噪声的卡尔曼滤波处理，随时修正移动体坐标系（特别 是前进方向（X轴方向））。
[0250] 然后，跑步信息计算装置3设移动体坐标加速度向量所含有的前进方向的加速度 (移动体坐标加速度向量的X轴分量）为前进方向加速度，设上下方向的加速度（移动体坐 标加速度向量的Z轴分量）为上下方向加速度，并基于这些检测着地时机和离地时机，计算 规定的评价指标值并发送到显示装置5。在第一实施例中，基于检测出的着地时机和离地时 机，将例如从着地时机开始到离地时机为止的接地时间，从离地时机开始到着地时机为止 的空中停留时间，及空中停留时间对接地时间的比率（接地空中停留时间比）的各值计算 为评价指标值。
[0251] 另外，跑步信息计算装置3对移动体坐标加速度向量积分来计算速度向量（移动 体坐标速度向量），随时计算用户1的移动速度（跑步速度），或随时计算从跑步开始时移 动的距离（跑步距离），发送到显示装置5。这里，"积分"意为累加规定的单位时间量的值。 跑步速度和跑步距离是跑步数据的一个例子。
[0252] 显示装置5接收从跑步信息计算装置3发送的评价指标值和跑步数据并显示，具 备配设于主体外壳51的前面（用户1安装时朝向外的面）的显示部53。另外，虽未图示， 显示装置5具备配设于主体外壳51的适当位置的按钮开关和扬声器，与显示部53的显示 画面一体形成的触摸面板等。此外，也可将跑步数据等显示于跑步信息计算装置3的显示 器62。
[0253] [功能结构]
[0254] 图10是示出第一实施例中的跑步信息计算装置3的功能结构例的框图。如图10 所示，跑步信息计算装置3具备操作部410、显示部420、頂U33、GPS模块440、通信部450、 处理部460以及存储部470。
[0255] 操作部410由按钮开关、条形开关、拨号开关等各种开关、触摸面板等输入装置来 实现，向处理部460输出与操作输入对应的操作信号。在图9中，按钮开关61与此相当。
[0256] 显示部 420 由 IXD(Liquid Crystal Display :液晶显示器）、EL 显示器 (Electroluminescence display:电致发光显示器）等显示装置来实现，基于从处理部460 输入的显示信号显示各种画面。图9中显示器62与此相当。
[0257] 頂U33具备在本地坐标系测量加速度的加速度传感器431和在本地坐标系测量 角速度的陀螺传感器433。这些传感器43U433中使用利用了例如MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微机电系统）的技术的MEMS传感器。
[0258] GPS模块440利用GPS天线441接收从作为定位用卫星的GPS卫星发送的GPS卫 星信号，基于接收到的GPS卫星信号测量用户1的位置并随时输出到处理部460。此外，该 GPS模块440不是必须的结构，在图10中用虚线表示。
[0259] 通信部450是利用无线通信与外部的装置无线连接的通信装置。在第一实施例 中，经由该通信部450将评价指标值、跑步数据随时发送到显示装置5,并显示在显示部 53 (参照图9)。由此，用户1能够一边手头确认评价指标值和跑步数据一边跑步。
[0260] 处理部 460 由 CPU (Central Processing Unit :中央处理器）、DSP (Digital Signal Processor:数字信号处理器）等微处理器、ASIC(Application Specific Integrated Circuit :专用集成电路）等控制装置及运算装置来实现，具备作为取得部的坐标转换部 461、作为检测部的着地时机检测部462及离地时机检测部463、评价指标值计算部464和跑 步数据计算部465。此外，构成处理部460的各部也可由专用的模块电路等硬件构成。
[0261] 坐标转换部461对IMU33的测量结果进行规定的坐标转换运算，根据本地坐标加 速度向量求出移动体坐标加速度向量。
[0262] 着地时机检测部462基于前进方向加速度检测着地时机。着地时机检测部462也 可根据前进方向加速度的变化检测着地时机。另一方面，离地时机检测部463基于前进方 向加速度及上下方向加速度中的至少一个检测离地时机。离地时机检测部463可根据用户 1的跑步速度切换进行第一离地时机检测和第二离地时机检测。例如，离地时机检测部463 在用户1的跑步速度为规定的基准速度（例如，5[m/s])以上的情况下，进行根据前进方向 加速度的变化和上下方向加速度的变化检测着地时机的第一离地时机检测。在用户1的跑 步速度小于基准速度的情况下，离地时机检测部463进行根据上下方向加速度的变化检测 离地时机的第二离地时机检测。
[0263] 评价指标值计算部464基于由着地时机检测部462检测到的着地时机和由离地时 机检测部463检测到的离地时机计算例如接地时间、空中停留时间及接地空中停留时间比 作为评价指标值。
[0264] 跑步数据计算部465将用户1的跑步速度和跑步距离计算为跑步数据。具体而言， 跑步数据计算部465通过对单位时间量的移动体坐标加速度向量进行积分，计算在该单位 时间期间的在移动体坐标系的速度向量，从而获得当前的跑步速度。另外，跑步数据计算部 465将计算出的跑步速度乘以单位时间，计算出该单位时间期间的跑步距离，加上前次计算 出的跑步距离，得到当前的跑步距离。
[0265] 存储部 470 由 ROM (Read Only Memory)、闪速 ROM、RAM (Random Access Memory) 等各种IC(Integrated Circuit :集成电路）存储器或硬盘等存储介质实现。在存储部470 事先存储或在每次处理时临时存储使跑步信息计算装置3动作、并实现该跑步信息计算装 置3具备的各种功能的程序和在该程序的执行中使用的数据等。
[0266] 在该存储部470存储使处理部460作为坐标转换部461、着地时机检测部462、离 地时机检测部463、评价指标值计算部464及跑步数据计算部465起作用，用于进行跑步信 息计算处理（参照图12)的跑步信息计算程序471。
[0267] 另外，在存储部470中存储移动体坐标加速度向量数据472、离着地数据473和跑 步数据474。
[0268] 在移动体坐标加速度向量数据472中按时间序列存储按照每单位时间由坐标转 换部461计算出的移动体坐标加速度向量。该移动体坐标加速度向量数据472由可保持最 新的过去规定秒数的移动体坐标加速度向量的环形缓冲器等构成。在跑步信息计算处理 中，判定脚从地面离开的空中停留时间为检测时机，在该时机检测最近的离着地的时机。
[0269] 离着地数据473在每次规定的检测时机通过着地时机检测部462及离地时机检测 部463检测，按时间序列存储由评价指标值计算部464计算出的着地及离地的时机以及评 价指标值。图11是示出第一实施例中的离着地数据473的数据结构例的图。如图11所示， 离着地数据473是关联着地时机、离地时机、接地时间、空中停留时间及接地空中停留时间 比的各评价指标值的数据表。这里，接地时间设为对应的从着地时机开始到离地时机为止 的时间。另一方面，空中停留时间设为例如从前次检测到的离地时机开始到本次检测到的 着地时机为止的时间。例如，记录D31的空中停留时间Td3计算为从作为离地时机的前次 值的记录D32的离地时机Tb2开始到记录D31的着地时机Ta3为止的时间。
[0270] 在跑步数据474中按时间序列存储按照每个单位时间由跑步数据计算部465计算 出的用户1的跑步速度和跑步距离。
[0271] [处理的流程]
[0272] 图12是示出第一实施例中的跑步信息计算处理的处理顺序的流程图。这里说明 的处理能通过处理部460从存储部470读出跑步信息计算程序471来执行。
[0273] 跑步信息计算处理在例如经由操作部410做出跑步开始操作时开始。首先，开始 进行坐标转换部461基于IMU33的测量结果将本地坐标加速度向量坐标转换为移动体坐标 加速度向量，并累积存储到存储移动体坐标加速度向量数据472的处理（步骤SI)。其后， 直到做出跑步结束操作为止，按照每个单位时间反复执行循环A的处理（步骤S3~步骤 S21) 〇
[0274] 在循环A中，首先跑步数据计算部465根据从进行前次循环A的处理开始的单位 时间的移动体坐标加速度向量，计算用户1的当前的跑步速度和跑步距离（步骤S5)。
[0275] 接着，处理部460判定是否是检测时机（步骤S7)。用户1跑步时的上下方向加速 度在脚接地期间随着地及蹬地（蹴*9出L )的动作而大幅变动，脚从地面离开的空中停留 时保持规定值（例如"〇"）附近的值并推移。在步骤S7中，检测空中停留时间并判定检测 时机。例如，处理部460在基于从判定为前次检测时机开始到当前时刻为止的上下方向加 速度的变化，经过上下方向加速度大幅变动的期间，当前的上下方向加速度在规定的变动 量以下在"0"的附近推移的情况下，判定为检测时机（步骤S7 :是）。
[0276] 然后，在检测时机，着地时机检测部462将从前次的检测时机开始到当前时刻为 止设为对象期间，根据对象期间内的前进方向加速度的变化检测着地时机（步骤S9)。例 如，着地时机检测部462根据对象期间内的前进方向加速度的变化检测极值，并设紧邻第 一个极小值之前的极大值的时刻为着地时机。
[0277] 接着，离地时机检测部463判定在步骤S5中计算出的用户1的跑步速度的高低 (步骤S11)。然后，离地时机检测部463在基准速度以上的情况下判定为高速，转移到步骤 S13进行第一离地时机检测。在第一离地时机检测中，离地时机检测部463首先基于对象期 间内的前进方向加速度及上下方向加速度的变化，确定前进方向加速度变得比上下方向加 速度小的时刻。然后，根据前进方向加速度的变化检测紧邻确定的时刻之后的极小值，设该 时刻为离地时机。
[0278] 另一方面，离地时机检测部463在小于基准速度的情况下判定为低速，转移到步 骤S15进行第二离地时机检测。在第二离地时机检测中，离地时机检测部463根据在步骤S9 中设为着地时机的时刻以后的上下方向加速度的变化，检测上下方向加速度为规定值" 〇 " 以上的时刻作为离地时机。
[0279] 接着，评价指标值计算部464计算接地时间、空中停留时间及接地空中停留时间 比（步骤S17)。
[0280] 其后，处理部460进行控制，将在步骤S17计算出的评价指标值和在步骤S5计算 出的跑步数据一起显示在显示装置5的显示部53 (步骤S19)。另外，在步骤S7中判定为非 检测时机的情况下（步骤S7 :否），处理部460进行控制，将在步骤S5计算出的跑步数据显 示在显示装置5的显示部53 (步骤S21)。这里的处理如下地进行：在步骤S19中将评价指 标值及跑步数据、在步骤S21中将跑步数据经由通信部450发送到显示装置5,接收它们的 显示装置5将评价指标值、跑步数据显示在显示部53。此外，评价指标值、跑步数据的显示 的方法无特别限定，也可显示最新的值，也可显示从跑步开始的随时间的变化。利用以上的 处理结束1次循环A的处理。
[0281] 实际上，用户1安装着跑步信息计算装置3跑步，同时进行利用地面反作用力计的 测量，验证跑步信息计算装置3的着地时机及离地时机的检测结果。图13是示出用户1的 跑步速度为高速的情况（例如，5[m/s]以上）的着地时机及离地时机的检测结果的图。在 图13中，示出某1次着地时机及离地时机的检测时参照的对象期间的前进方向加速度的变 化L11、上下方向加速度的变化L13、以及地面反作用力的变化L15。地面反作用力从0开始 上升的时刻为着地时机Ta，上升的地面反作用力减少到0为止的时刻为离地时机Tb。
[0282] 如上所述，着地时机检测部462根据对象期间内的前进方向加速度的变化Lll检 测紧邻第一个的极小值Vlll之前的极大值Vl 13,并将该时刻设为着地时机。这样检测出的 着地时机与地面反作用力的变化L15表不的着地时机Ta非常一致。
[0283] 另外，离地时机检测部463在用户1的跑步速度为高速的情况下进行第一离地时 机检测，首先，确定在图13中用单点链线包围显示的前进方向加速度变得比上下方向加速 度小的时刻。然后，检测紧邻确定的时刻之后的极小值V13,设该时刻为离地时机。该离地 时机也与地面反作用力的变化L15表示的离地时机Tb非常一致。
[0284] 另一方面，图14是示出用户1的跑步速度为低速的情况下（例如，小于5 [m/s]的 3. 5[m/s])的着地时机及离地时机的检测结果的图。在图14中，示出某1次的着地时机及 离地时机的检测时参照的对象期间的前进方向加速度的变化L21，上下方向加速度的变化 L23,以及地面反作用力的变化L25。
[0285] 着地时机检测部462与用户1的跑步速度为高速的情况同样，根据对象期间内的 前进方向加速度的变化L21检测紧邻第一个的最小值V211的之前的极大值V213，设该时刻 为着地时机。这样检测出的着地时机与地面反作用力的变化L25表不的着地时机Ta非常 一致。
[0286] 另外，离地时机检测部463在用户1的跑步速度为低速的情况下进行第二离地时 机检测。然后，根据设为着地时机的极大值V213的时刻以后的上下方向加速度的变化L23， 将在图14中用两点链线包围显示的上下方向加速度变为规定值"0"以上的时刻检测为离 地时机。离地时机也与地面反作用力的变化L25表示的离地时机Tb非常一致。
[0287] 如以上说明的那样，依据第一实施例，能高精度地检测跑步中用户1的着地时机 和离地时机。另外，能根据检测出的着地时机和离地时机计算接地时间、空中停留时间及接 地空中停留时间比，因此能精度良好地求出这些值并提示给用户1。对用户1而言，可实现 将接地时间、空中停留时间及接地空中停留时间比的各值用于跑步姿势的改善等，一边意 识着自身的运动状态一边跑步。
[0288] (第二实施例）
[0289] 接着，说明第二实施方式的第二实施例。此外，对与第一实施例同样的部分标记相 同的符号。
[0290] 图15是示出第二实施方式的第二实施例中的跑步信息计算装置3a的功能结构例 的框图。如图15所示，跑步信息计算装置3a具备操作部410、显示部420、頂U33、GPS模块 440、通信部450、处理部460a和存储部470a。
[0291] 在第二实施例中，处理部460a具备坐标转换部461、着地时机检测部462、离地时 机检测部463,、评价指标值计算部464、跑步数据计算部465和着地方法判别部466a。着地 方法判别部466a根据上下方向加速度的变化，判别着地的方式（着地方法）是接近脚尖的 部分着地的"脚尖着地"还是以脚跟着地的"脚跟着地"。
[0292] 另外，在存储部470a中存储跑步信息计算程序471a、移动体坐标加速度向量数据 472、离着地数据473a和跑步数据474。跑步信息计算程序471a是使处理部460a作为坐标 转换部461、着地时机检测部462、离地时机检测部463、评价指标值计算部464、跑步数据计 算部465及着地方法判别部466a起作用，进行跑步信息计算处理（参照图16)的程序。另 外，在离着地数据473a中，在图11所示的离着地数据473的着地时机、离地时机及评价指 标值的基础上，进一步关联由着地方法判别部466a判别的着地方法并按时间序列存储。
[0293] [处理的流程]
[0294] 图16是示出第二实施例中的跑步信息计算处理的处理顺序的流程图。这里说明 的处理能通过处理部460a从存储部470a读出跑步信息计算程序471a并执行来实现。
[0295] 在第二实施例的跑步信息计算处理中，继步骤S17之后，着地方法判别部466a 基于对象期间内的上下方向加速度的变化，判别其着地方法是"脚尖着地"还是"脚跟着 地"（步骤S191)。
[0296] 在最近的研究中，发表了"脚尖着地"与"脚跟着地"相比能降低受伤等的事故的 风险的论文，因此对跑步中的着地方法的关注也加强了。图17的（a)是示出着眼于某1次 的着地时机及离地时机的检测时参照的对象期间的"脚尖着地"情况下的上下方向加速度 的变化L31的图。另外，图17的（b)是示出"脚跟着地"的情况下的上下方向加速度的变 化L33的图。如图17的（a)所示，在"脚尖着地"的情况下，伴随着1次离着地的上下方向 加速度的变化L31中，在也作为最小值的极小值V3之前不存在极值，上下方向加速度的值 从规定值"〇"下降并再次上升到"〇"为止的变化波形具有单峰性。相对于此，图17的（b) 所示的"脚跟着地"的情况下，极小值V4之前存在极值V43,上下方向加速度的值从"0"开 始下降并再次上升到为止的变化波形具有多峰性。
[0297] 在图16的步骤S191中，着地方