專利名稱：體動(dòng)檢測(cè)裝置、節(jié)拍計(jì)、手表型信息處理裝置、及其控制方法、控制程序以及記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種體動(dòng)檢測(cè)裝置、節(jié)拍計(jì)、手表型信息處理裝置、及其控制方法、控制程序以及記錄介質(zhì)，特別涉及一種無論使用者處于步行還是跑步狀態(tài)，都能根據(jù)所檢測(cè)的體動(dòng)信號(hào)可靠求出節(jié)拍的技術(shù)。
背景技術(shù)：
用于測(cè)試使用者步行或跑步時(shí)的步數(shù)的計(jì)步器，利用內(nèi)置的加速度傳感器(體動(dòng)傳感器)等檢測(cè)體動(dòng)信號(hào)，把所得到的體動(dòng)信號(hào)變換為矩形波，根據(jù)進(jìn)行矩形波變換后的體動(dòng)信號(hào)求出步數(shù)。
具體而言，把圖42上部所示的體動(dòng)信號(hào)(模擬信號(hào))放大后，使用規(guī)定的閾值TH1進(jìn)行矩形波變換，可以得到具有圖42下部所示脈沖波形的脈沖信號(hào)PS。
但是，在伸展手臂步行時(shí)和跑步或彎曲手臂步行時(shí)，輸出信號(hào)的波形特征不同，所以存在僅靠單純地變換矩形波不能正確計(jì)數(shù)步數(shù)的問題。
因此，提出了以下方法，在計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)PS的脈沖數(shù)時(shí)，例如通過在每計(jì)數(shù)1個(gè)脈沖時(shí)設(shè)定一定期間的掩蔽時(shí)間(mask time)，以2個(gè)單位計(jì)數(shù)脈沖，使計(jì)數(shù)成為2倍，求出步數(shù)，以提高檢測(cè)精度(參考專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1實(shí)開平2-612號(hào)公報(bào)(實(shí)申昭63-79116號(hào))上述以往的計(jì)步器，如果不把掩蔽時(shí)間設(shè)定成在掩蔽時(shí)間內(nèi)一定包含1次脈沖來計(jì)數(shù)脈沖，則不能使計(jì)數(shù)成為2倍，求出步數(shù)，提高檢測(cè)精度。
所以，需要根據(jù)步行速度或跑步速度(與節(jié)拍成比例)設(shè)定掩蔽時(shí)間。
具體而言，節(jié)拍為81～159次/分時(shí)，如果把掩蔽時(shí)間設(shè)定為0.75秒，則掩蔽時(shí)間內(nèi)包含后面的1脈沖，利用上述方法可以正確求出步數(shù)。
但是，節(jié)拍為80次/分以下或160次/分以上時(shí)，掩蔽時(shí)間內(nèi)根本不包含脈沖或包含多個(gè)脈沖，成為產(chǎn)生誤差的原因。
但是，僅靠節(jié)拍波形很難判別是步行狀態(tài)還是跑步狀態(tài)，產(chǎn)生容易導(dǎo)致錯(cuò)誤判定的問題。
如果使用者通過手動(dòng)操作來判別是步行狀態(tài)還是跑步狀態(tài)，雖然不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤判定，但產(chǎn)生使用不方便的問題。
另外，如上述以往的方法所述，使用矩形波變換來算出步數(shù)的方法，例如圖43所示，在有噪音混入，動(dòng)作方向和傳感器的靈敏度方向不一致，不能根據(jù)腳的運(yùn)動(dòng)輸出完美的體動(dòng)信號(hào)時(shí)，具有節(jié)拍的算出結(jié)果誤差變大的問題。
更具體講，針對(duì)本來想要計(jì)數(shù)的點(diǎn)(圖32中箭頭表示的點(diǎn))，在混入噪音的點(diǎn)E，在脈沖錯(cuò)誤的狀態(tài)下被計(jì)數(shù)，結(jié)果所算出的節(jié)拍大于實(shí)際節(jié)拍。反之，在體動(dòng)信號(hào)的信號(hào)電平低的點(diǎn)NC，脈沖不被計(jì)數(shù)，所算出的節(jié)拍小于實(shí)際節(jié)拍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種不用區(qū)別是跑步還是步行狀態(tài)都能正確測(cè)試節(jié)拍，同時(shí)可以減少使用者時(shí)間的體動(dòng)檢測(cè)裝置、節(jié)拍計(jì)、手表型信息處理裝置、及其控制方法、控制程序以及記錄介質(zhì)。
為了解決上述問題，佩戴在人體上用于檢測(cè)所述人體的體動(dòng)的體動(dòng)檢測(cè)裝置的特征在于，具有第1加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第1體動(dòng)信號(hào)；第2加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第2體動(dòng)信號(hào)；和體動(dòng)成分抽取單元，根據(jù)所述第1加速度傳感器和所述第2加速度傳感器的輸出信號(hào)，抽取體動(dòng)成分。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，第1加速度傳感器設(shè)在佩戴在所述人體上時(shí)能夠檢測(cè)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，向體動(dòng)成分抽取單元輸出第1體動(dòng)信號(hào)。
第2加速度傳感器設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，向體動(dòng)成分抽取單元輸出第2體動(dòng)信號(hào)。
這樣，體動(dòng)成分抽取單元根據(jù)第1體動(dòng)信號(hào)和第2體動(dòng)信號(hào)，抽取體動(dòng)成分。
該場(chǎng)合時(shí)，所述第1加速度傳感器也可以設(shè)在能夠檢測(cè)與前臂的軸方向大致垂直的方向的加速度的位置處，所述第2加速度傳感器在假設(shè)使所述前臂相對(duì)上臂彎曲規(guī)定角度時(shí)，也可以設(shè)在能夠檢測(cè)與肩部和手腕的連接線大致垂直的方向的加速度的位置處。
另外，所述第1加速度傳感器也可以設(shè)于在與手臂的軸方向大致垂直的方向具有加速度的靈敏度方向、并能檢測(cè)加速度的位置處，所述第2加速度傳感器也可以設(shè)于在與所述第1加速度傳感器的靈敏度方向錯(cuò)開規(guī)定角度的方向具有加速度的靈敏度方向、并能檢測(cè)加速度的位置處。
所述規(guī)定角度可以設(shè)定在50°±15°的范圍內(nèi)。
另外，所述體動(dòng)成分抽取單元也可以具有進(jìn)行所述第1體動(dòng)信號(hào)的頻率分析的第1頻率分析單元；進(jìn)行所述第2體動(dòng)信號(hào)的頻率分析的第2頻率分析單元；和基準(zhǔn)波確定單元，根據(jù)所述第1頻率分析單元和所述第2頻率分析單元的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
所述體動(dòng)成分抽取單元也可以具有將所述第1體動(dòng)信號(hào)和所述第2體動(dòng)信號(hào)合成并輸出合成體動(dòng)信號(hào)的合成單元；進(jìn)行所述合成體動(dòng)信號(hào)的頻率分析的頻率分析單元；和基準(zhǔn)波確定單元，根據(jù)所述頻率分析單元的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
所述體動(dòng)成分抽取單元還可以具有以規(guī)定放大率放大所述第1體動(dòng)信號(hào)并輸出放大的第1體動(dòng)信號(hào)的放大單元；進(jìn)行所述放大的第1體動(dòng)信號(hào)的頻率分析的第1頻率分析單元；進(jìn)行所述第2體動(dòng)信號(hào)的頻率分析的第2頻率分析單元；和基準(zhǔn)波確定單元，根據(jù)所述第1頻率分析單元和所述第2頻率分析單元的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
所述體動(dòng)成分抽取單元還可以具有預(yù)處理運(yùn)算單元，為了使所述第1體動(dòng)信號(hào)和所述第2體動(dòng)信號(hào)的最大振幅實(shí)際上大致一致而進(jìn)行預(yù)處理之后，將兩體動(dòng)信號(hào)合成并輸出合成體動(dòng)信號(hào)；進(jìn)行所述合成體動(dòng)信號(hào)的頻率分析的頻率分析單元；和基準(zhǔn)波確定單元，根據(jù)所述頻率分析單元的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
另外，佩戴在人體上用于檢測(cè)所述人體的體動(dòng)的體動(dòng)檢測(cè)裝置的特征在于，具有加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度以及佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出體動(dòng)信號(hào)；和根據(jù)所述體動(dòng)信號(hào)來抽取體動(dòng)成分的體動(dòng)成分抽取單元。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，加速度傳感器被設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度以及佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出體動(dòng)信號(hào)。
這樣，體動(dòng)成分抽取單元根據(jù)所述體動(dòng)信號(hào)來抽取體動(dòng)成分。
該場(chǎng)合時(shí)，在假設(shè)沿著前臂的軸朝向指尖方向的第1向量，和在使所述前臂相對(duì)上臂彎曲規(guī)定角度時(shí)，沿著肩部和手腕的連接線從肩部朝向手腕側(cè)的第2向量時(shí)，所述加速度傳感器也可以設(shè)在能夠檢測(cè)與所述第1向量和所述第2向量的合成向量的方向垂直的方向的加速度的位置處。
所述第1向量的方向和所述合成向量的方向的夾角可以設(shè)定在25°±8°的范圍內(nèi)。
所述體動(dòng)成分抽取單元也可以具有進(jìn)行體動(dòng)信號(hào)的頻率分析的頻率分析單元；和基準(zhǔn)波確定單元，根據(jù)所述頻率分析單元的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
節(jié)拍計(jì)或手表型信息處理裝置的特征在于，具有上述任一種體動(dòng)檢測(cè)裝置；和節(jié)拍運(yùn)算單元，根據(jù)該判別結(jié)果，從相對(duì)于功率最高的信號(hào)具有大于等于某比率的功率的信號(hào)中最低頻率側(cè)的信號(hào)求出節(jié)拍。
另外，佩戴在人體上用于檢測(cè)所述人體的體動(dòng)的體動(dòng)檢測(cè)裝置的控制方法，該體動(dòng)檢測(cè)裝置具有第1加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第1體動(dòng)信號(hào)；和第2加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第2體動(dòng)信號(hào)，其特征在于，具有進(jìn)行所述第1體動(dòng)信號(hào)的頻率分析的第1頻率分析步驟；進(jìn)行所述第2體動(dòng)信號(hào)的頻率分析的第2頻率分析步驟；和基準(zhǔn)波確定步驟，根據(jù)所述第1頻率分析步驟和所述第2頻率分析步驟的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
另外，佩戴在人體上用于檢測(cè)所述人體的體動(dòng)的體動(dòng)檢測(cè)裝置的控制方法，該體動(dòng)檢測(cè)裝置具有第1加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第1體動(dòng)信號(hào)；和第2加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第2體動(dòng)信號(hào)，其特征在于，具有將所述第1體動(dòng)信號(hào)和所述第2體動(dòng)信號(hào)合成并生成合成體動(dòng)信號(hào)的合成步驟；進(jìn)行所述合成體動(dòng)信號(hào)的頻率分析的頻率分析步驟；和基準(zhǔn)波確定步驟，根據(jù)所述頻率分析步驟的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
另外，佩戴在人體上用于檢測(cè)所述人體的體動(dòng)的體動(dòng)檢測(cè)裝置的控制方法，該體動(dòng)檢測(cè)裝置具有第1加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第1體動(dòng)信號(hào)；和第2加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第2體動(dòng)信號(hào)，其特征在于，具有以規(guī)定放大率放大所述第1體動(dòng)信號(hào)并生成放大的第1體動(dòng)信號(hào)的放大步驟；進(jìn)行所述放大的第1體動(dòng)信號(hào)的頻率分析的第1頻率分析步驟；進(jìn)行所述第2體動(dòng)信號(hào)的頻率分析的第2頻率分析步驟；和基準(zhǔn)波確定步驟，根據(jù)所述第1頻率分析步驟和所述第2頻率分析步驟的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
另外，佩戴在人體上用于檢測(cè)所述人體的體動(dòng)的體動(dòng)檢測(cè)裝置的控制方法，該體動(dòng)檢測(cè)裝置具有第1加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第1體動(dòng)信號(hào)；和第2加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第2體動(dòng)信號(hào)，其特征在于，具有預(yù)處理運(yùn)算步驟，為了使所述第1體動(dòng)信號(hào)和所述第2體動(dòng)信號(hào)的最大振幅實(shí)際上大致一致而進(jìn)行預(yù)處理之后，將兩體動(dòng)信號(hào)合成并輸出合成體動(dòng)信號(hào)；進(jìn)行所述合成體動(dòng)信號(hào)的頻率分析的頻率分析步驟；和基準(zhǔn)波確定步驟，根據(jù)所述頻率分析步驟的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
具有體動(dòng)檢測(cè)裝置的節(jié)拍計(jì)的控制方法，其特征在于，具有信號(hào)抽取步驟，根據(jù)所確定的基準(zhǔn)波，抽取相對(duì)于功率最高的信號(hào)具有大于等于某比率的功率的信號(hào)；和節(jié)拍運(yùn)算步驟，根據(jù)所抽取的信號(hào)中最低頻率側(cè)的信號(hào)求出節(jié)拍。
具有體動(dòng)檢測(cè)裝置的計(jì)步器的控制方法，其特征在于，具有信號(hào)抽取步驟，根據(jù)所確定的基準(zhǔn)波，抽取相對(duì)于功率最高的信號(hào)具有大于等于某比率的功率的信號(hào)；節(jié)拍運(yùn)算步驟，根據(jù)所抽取的信號(hào)中最低頻率側(cè)的信號(hào)求出節(jié)拍；和步數(shù)算出步驟，根據(jù)所求出的所述節(jié)拍算出步數(shù)。
具有體動(dòng)檢測(cè)裝置的手表型信息處理裝置的控制方法，其特征在于，具有信號(hào)抽取步驟，根據(jù)所確定的基準(zhǔn)波，抽取相對(duì)于功率最高的信號(hào)具有大于等于某比率的功率的信號(hào)；和節(jié)拍運(yùn)算步驟，根據(jù)所抽取的信號(hào)中最低頻率側(cè)的信號(hào)求出節(jié)拍。
另外，利用計(jì)算機(jī)控制佩戴在人體上用于檢測(cè)所述人體的體動(dòng)的體動(dòng)檢測(cè)裝置的控制程序，該體動(dòng)檢測(cè)裝置具有第1加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第1體動(dòng)信號(hào)；和第2加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第2體動(dòng)信號(hào)，其特征在于，進(jìn)行所述第1體動(dòng)信號(hào)的頻率分析，進(jìn)行所述第2體動(dòng)信號(hào)的頻率分析，根據(jù)所述第1體動(dòng)信號(hào)的頻率分析結(jié)果和所述第2體動(dòng)信號(hào)的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
另外，利用計(jì)算機(jī)控制佩戴在人體上用于檢測(cè)所述人體的體動(dòng)的體動(dòng)檢測(cè)裝置的控制程序，該體動(dòng)檢測(cè)裝置具有第1加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第1體動(dòng)信號(hào)；和第2加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第2體動(dòng)信號(hào)，其特征在于，將所述第1體動(dòng)信號(hào)和所述第2體動(dòng)信號(hào)合成，進(jìn)行所述合成后的信號(hào)的頻率分析，根據(jù)所述頻率分析的結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
另外，利用計(jì)算機(jī)控制佩戴在人體上用于檢測(cè)所述人體的體動(dòng)的體動(dòng)檢測(cè)裝置的控制程序，該體動(dòng)檢測(cè)裝置具有第1加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第1體動(dòng)信號(hào)；和第2加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第2體動(dòng)信號(hào)，其特征在于，以規(guī)定放大率放大所述第1體動(dòng)信號(hào)，生成放大的第1體動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行所述放大的第1體動(dòng)信號(hào)的頻率分析，進(jìn)行所述第2體動(dòng)信號(hào)的頻率分析，根據(jù)所述放大的第1體動(dòng)信號(hào)的頻率分析結(jié)果和所述第2體動(dòng)信號(hào)的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
另外，利用計(jì)算機(jī)控制佩戴在人體上用于檢測(cè)所述人體的體動(dòng)的體動(dòng)檢測(cè)裝置的控制程序，該體動(dòng)檢測(cè)裝置具有第1加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第1體動(dòng)信號(hào)；和第2加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第2體動(dòng)信號(hào)，其特征在于，為了使所述第1體動(dòng)信號(hào)和所述第2體動(dòng)信號(hào)的最大振幅實(shí)際上大致一致而進(jìn)行預(yù)處理之后，將兩體動(dòng)信號(hào)合成并輸出合成體動(dòng)信號(hào)，進(jìn)行所述合成體動(dòng)信號(hào)的頻率分析，根據(jù)所述頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
利用計(jì)算機(jī)控制具有體動(dòng)檢測(cè)裝置的節(jié)拍計(jì)的控制程序，其特征在于，根據(jù)所確定的基準(zhǔn)波，抽取相對(duì)于功率最高的信號(hào)具有大于等于某比率的功率的信號(hào)，根據(jù)所抽取的信號(hào)中最低頻率側(cè)的信號(hào)求出節(jié)拍。
利用計(jì)算機(jī)控制具有體動(dòng)檢測(cè)裝置的計(jì)步器的控制程序，其特征在于，根據(jù)所確定的基準(zhǔn)波，抽取相對(duì)于功率最高的信號(hào)具有大于等于某比率的功率的信號(hào)，根據(jù)所抽取的信號(hào)中最低頻率側(cè)的信號(hào)求出節(jié)拍，根據(jù)所求出的所述節(jié)拍算出步數(shù)。
利用具有體動(dòng)檢測(cè)裝置的手表型信息處理裝置的控制程序，其特征在于，根據(jù)所確定的基準(zhǔn)波，抽取相對(duì)于功率最高的信號(hào)具有大于等于某比率的功率的信號(hào)，根據(jù)所抽取的信號(hào)中最低頻率側(cè)的信號(hào)求出節(jié)拍。
另外，也可以把上述任一種控制程序記錄在計(jì)算機(jī)可以讀取的記錄介質(zhì)中。


圖1是進(jìn)行節(jié)拍檢測(cè)時(shí)的加速度傳感器的輸出信號(hào)的FFT分析結(jié)果的說明圖。
圖2是第1加速度傳感器和第2加速度傳感器的配置示例的說明圖。
圖3是步行時(shí)把加速度傳感器的靈敏度方向作為與手臂的軸方向大致垂直的方向進(jìn)行配置時(shí)的加速度傳感器的配置說明圖。
圖4是把靈敏度方向作為與手臂的軸方向大致垂直的方向來配置加速度傳感器時(shí)的動(dòng)作狀態(tài)說明圖。
圖5是在圖4狀態(tài)下使加速度傳感器工作時(shí)的加速度傳感器的輸出信號(hào)的說明圖。
圖6是步行時(shí)把加速度傳感器的靈敏度方向作為手臂的軸方向時(shí)的加速度傳感器的配置說明圖。
圖7是把靈敏度方向作為手臂的軸方向時(shí)的工作狀態(tài)說明圖。
圖8是在圖7狀態(tài)下使加速度傳感器工作時(shí)的加速度傳感器的輸出信號(hào)的說明圖。
圖9是在手臂下垂的狀態(tài)下進(jìn)行踏步動(dòng)作時(shí)的加速度傳感器的輸出信號(hào)波形。
圖10是跑步時(shí)的加速度傳感器的配置說明圖。
圖11是第1實(shí)施方式的手表型信息設(shè)備(節(jié)拍計(jì))的裝置主體的平面圖。
圖12是第1實(shí)施方式的節(jié)拍檢測(cè)裝置的概要結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖13是輕微擺動(dòng)手臂步行時(shí)的第1體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)的頻率分析結(jié)果。
圖14是輕微擺動(dòng)手臂步行時(shí)的第2體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)的頻率分析結(jié)果。
圖15是輕微踏步強(qiáng)烈擺動(dòng)手臂步行時(shí)的第1體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)的頻率分析結(jié)果。
圖16是輕微踏步強(qiáng)烈擺動(dòng)手臂步行時(shí)的第2體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)的頻率分析結(jié)果。
圖17是輕微擺動(dòng)手臂跑步時(shí)的第1體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)的頻率分析結(jié)果。
圖18是輕微擺動(dòng)手臂跑步時(shí)的第2體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)的頻率分析結(jié)果。
圖19是輕微踏步強(qiáng)烈擺動(dòng)手臂跑步時(shí)的第1體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)的頻率分析結(jié)果。
圖20是輕微踏步強(qiáng)烈擺動(dòng)手臂跑步時(shí)的第2體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)的頻率分析結(jié)果。
圖21是第1實(shí)施方式的節(jié)拍算出處理流程圖。
圖22是節(jié)拍和加速度的強(qiáng)度的關(guān)系說明圖。
圖23是第1諧波和加速度的強(qiáng)度的關(guān)系說明圖。
圖24是第2實(shí)施方式的節(jié)拍檢測(cè)裝置的概要結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖25是第2實(shí)施方式的體動(dòng)信號(hào)變換單元的概要結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖26是第3實(shí)施方式的體動(dòng)信號(hào)變換單元的概要結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖27是第3實(shí)施方式的工作說明圖(之一)。
圖28是第3實(shí)施方式的工作說明圖(之二)。
圖29是第3實(shí)施方式的工作說明圖(之三)。
圖30是第4實(shí)施方式的體動(dòng)信號(hào)變換單元的概要結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖31是第5實(shí)施方式的加速度傳感器的配置示例的說明圖。
圖32是第5實(shí)施方式的節(jié)拍檢測(cè)裝置的概要結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖33是用作加速度傳感器的差分電容型加速度傳感器的傳感器結(jié)構(gòu)概圖。
圖34是未施加加速度時(shí)的差分電容型加速度傳感器的局部放大圖。
圖35是施加了加速度時(shí)的差分電容型加速度傳感器的局部放大圖。
圖36是對(duì)應(yīng)差分電容型加速度傳感器的傳感器電路的基本電路結(jié)構(gòu)圖。
圖37是未向差分電容型加速度傳感器施加加速度時(shí)的波形圖。
圖38是向差分電容型加速度傳感器施加了加速度時(shí)的波形圖。
圖39是用作加速度傳感器的雙壓電晶片型加速度傳感器未施加加速度時(shí)的傳感器結(jié)構(gòu)概圖。
圖40是向雙壓電晶片型加速度傳感器施加了加速度時(shí)的傳感器結(jié)構(gòu)概圖。
圖41是對(duì)應(yīng)雙壓電晶片型加速度傳感器的傳感器電路的基本電路結(jié)構(gòu)圖。
圖42是以往的節(jié)拍計(jì)的體動(dòng)信號(hào)及把體動(dòng)信號(hào)變換為矩形波后的波形圖。
圖43是說明以往的節(jié)拍計(jì)的問題點(diǎn)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。
第1實(shí)施方式在詳細(xì)說明第1實(shí)施方式之前，先說明用于檢測(cè)體動(dòng)成分的加速度傳感器的配置原理。
首先，參照?qǐng)D1說明檢測(cè)節(jié)拍時(shí)的加速度傳感器的輸出信號(hào)的FFT分析結(jié)果。
如果對(duì)步行、跑步時(shí)的加速度傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行FFT分析，具有圖1所示的頻譜，通常，把手臂擺動(dòng)的往返成分(往返計(jì)數(shù)為1次)作為基本波(第1諧波、頻率f；圖中表示為1波)，作為基本波的2倍頻率成分即第2諧波(相當(dāng)于節(jié)拍；圖中表示為2波)、作為基本波的3倍頻率成分即第3諧波(圖中表示為3波)、作為基本波的4倍頻率成分即第4諧波(圖中表示為4波)，呈現(xiàn)高電平的線頻譜。
因此，在本實(shí)施方式中，根據(jù)這些線頻譜求出節(jié)拍時(shí)，與步行時(shí)的線頻譜和跑步時(shí)的線頻譜無關(guān)，為了進(jìn)行與各種場(chǎng)合相適應(yīng)的運(yùn)算，而配置對(duì)應(yīng)步行時(shí)和跑步時(shí)的兩個(gè)加速度傳感器。
圖2是第1加速度傳感器和第2加速度傳感器的配置示例說明圖。
在本第一實(shí)施方式中使用兩個(gè)加速度傳感器，一個(gè)加速度傳感器即第1加速度傳感器A主要檢測(cè)步行時(shí)的體動(dòng)成分。另一加速度傳感器即第2加速度傳感器B主要檢測(cè)跑步時(shí)的體動(dòng)成分。
第1加速度傳感器A如圖2所示，在與手臂的軸方向大致垂直的方向設(shè)定靈敏度方向，如果是手表型裝置時(shí)，靈敏度方向設(shè)于12點(diǎn)方向和6點(diǎn)方向。
第2加速度傳感器B如圖2所示，被配置成與靈敏度方向大致垂直的直線和手臂的軸方向的夾角為θ的狀態(tài)。因此，第2加速度傳感器B的靈敏度方向被配置成與第1加速度傳感器A的靈敏度方向形成夾角θ的狀態(tài)。其中，夾角θ大約被設(shè)定為50°±15°，關(guān)于該角度θ的設(shè)定方法將在后面詳細(xì)敘述。
下面，參照?qǐng)D3～圖10，說明設(shè)定配置兩個(gè)加速度傳感器A、B的原理。
圖3是把靈敏度方向作為與手臂的軸方向大致垂直的方向進(jìn)行配置時(shí)的加速度傳感器的配置說明圖。圖4是把靈敏度方向作為與手臂的軸方向大致垂直的方向來配置加速度傳感器時(shí)的動(dòng)作狀態(tài)說明圖。圖5是在圖4狀態(tài)下使加速度傳感器工作時(shí)的加速度傳感器的輸出信號(hào)的說明圖。
如圖4所示，在通常的步行狀態(tài)，以手臂大致伸展開的狀態(tài)來擺動(dòng)手臂。此時(shí)，加速度傳感器的靈敏度方向被設(shè)定在與手臂的軸方向大致垂直的方向。即，如果是手表型裝置時(shí)，靈敏度方向被設(shè)定在12點(diǎn)方向和6點(diǎn)方向。
通過這樣設(shè)定靈敏度方向，在通常的步行狀態(tài)，加速度傳感器以肩關(guān)節(jié)為支點(diǎn)向身體的前后方向搖動(dòng)，加速度傳感器的輸出信號(hào)如圖5所示，手臂的一次往返相當(dāng)于1周期的信號(hào)。
所以，如果按照?qǐng)D3來配置加速度傳感器，可以檢測(cè)步行時(shí)的體動(dòng)成分的第1諧波。
圖6是在步行時(shí)使加速度傳感器的靈敏度方向和手臂的軸方向大致為同一方向時(shí)的加速度傳感器的配置說明圖。圖7是靈敏度方向和手臂的軸方向大致為同一方向時(shí)的工作狀態(tài)說明圖。圖8是在圖7狀態(tài)下使加速度傳感器工作時(shí)的加速度傳感器的輸出信號(hào)的說明圖。
如圖7所示，在通常的步行狀態(tài)，以手臂大致伸展開的狀態(tài)來擺動(dòng)手臂。此時(shí)，加速度傳感器的靈敏度方向被設(shè)定在與手臂的軸方向大致一致的方向。即，如果是手表型裝置時(shí)，靈敏度方向被設(shè)定在9點(diǎn)方向和3點(diǎn)方向。
通過這樣設(shè)定靈敏度方向，在通常的步行狀態(tài)，加速度傳感器以肩關(guān)節(jié)為支點(diǎn)向身體的前后方向搖動(dòng)，加速度傳感器的輸出信號(hào)如圖8所示，手臂的一次往返相當(dāng)于2周期的信號(hào)。
所以，如果按照?qǐng)D6來配置加速度傳感器，可以檢測(cè)步行時(shí)的體動(dòng)成分的第2諧波。
圖9是在手臂下垂的狀態(tài)下進(jìn)行踏步動(dòng)作時(shí)的加速度傳感器的輸出信號(hào)波形。
此時(shí)，與加速度傳感器的配置狀態(tài)(方向)無關(guān)，檢測(cè)通過腳著地而形成的手的運(yùn)動(dòng)，作為一次踏步(左右各一次)可以檢測(cè)到2次波峰。因此，可以在步行時(shí)根據(jù)腳的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)體動(dòng)成分的第2諧波。
根據(jù)以上結(jié)果，為了根據(jù)步行動(dòng)作及加速度傳感器配置和加速度輸出的基本關(guān)系來檢測(cè)第1諧波，把加速度傳感器配置成使加速度傳感器的靈敏度方向成為手臂的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的圓周方向即可。
因此，在本實(shí)施方式中，根據(jù)步行時(shí)的手臂擺動(dòng)方式，如圖2所示，為了在步行時(shí)檢測(cè)第1諧波，把第1加速度傳感器A配置成在與手臂的軸方向大致垂直的方向具有靈敏度方向的狀態(tài)。
另外，為了根據(jù)跑步時(shí)的手臂擺動(dòng)方式檢測(cè)第1諧波，把第2加速度傳感器B配置成使加速度傳感器的靈敏度方向根據(jù)跑步時(shí)的手臂彎曲狀態(tài)，在實(shí)施方式中把上臂和前臂的夾角大致呈90°時(shí)的肩關(guān)節(jié)和手腕的連接線的延伸方向作為軸方向時(shí)，在與該軸方向大致垂直的方向具有靈敏度方向的狀態(tài)。
圖10是跑步時(shí)的加速度傳感器的配置說明圖。
即，如圖10所示，把從肩關(guān)節(jié)到肘關(guān)節(jié)的長度(上臂長度)設(shè)為X，把從肘關(guān)節(jié)到手腕(正確講是加速度傳感器)的長度(前臂長度)設(shè)為Y時(shí)，把第2加速度傳感器B配置成使角度θ滿足下式的狀態(tài)。
θ＝tan-1(X/Y)更理想的配置狀態(tài)是，根據(jù)每個(gè)使用者跑步時(shí)的手臂彎曲狀態(tài)，把與肩關(guān)節(jié)(肩部的手臂轉(zhuǎn)動(dòng)中心)和第2加速度傳感器B的連接線垂直的方向設(shè)定為第2加速度傳感器B的靈敏度方向。
結(jié)果，跑步時(shí)的第2加速度傳感器B的靈敏度方向沿著跑步時(shí)的手臂(手腕)轉(zhuǎn)動(dòng)的圓周方向而移動(dòng)。
根據(jù)以上結(jié)果，在本實(shí)施方式中，加速度傳感器的配置無論在步行時(shí)還是跑步時(shí)都一定能檢測(cè)第1諧波，所以根據(jù)所檢測(cè)的第1諧波算出節(jié)拍。
因此，無論在步行時(shí)還是跑步時(shí)，都不會(huì)檢測(cè)不到第1諧波，可以避免因不能區(qū)別第1諧波和第2諧波而造成的錯(cuò)誤判定。
下面，說明具體的實(shí)施方式。
圖11是表示手表型信息設(shè)備1的裝置主體的平面圖。該鐘表型信息設(shè)備安裝有微處理器、ROM、RAM等，作為計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)信息設(shè)備的功能。
在圖11中，在裝置主體10設(shè)有纏繞在使用者手腕上的表帶12，用于摘戴自如地佩戴手表型信息設(shè)備1。
裝置主體10具有樹脂制表殼11(主體殼體)，在表殼11的正面?zhèn)仍O(shè)有帶EL背光的液晶顯示裝置13(顯示裝置)，除顯示當(dāng)前時(shí)間和日期外，還顯示跑步時(shí)和步行時(shí)的節(jié)拍及脈搏數(shù)等脈波信息等。
在液晶顯示裝置13上設(shè)有位于顯示面左上側(cè)的第1段顯示區(qū)域131、位于右上側(cè)的第2段顯示區(qū)域132、位于右下側(cè)的第3段顯示區(qū)域133及位于左下側(cè)的點(diǎn)顯示區(qū)域134，在點(diǎn)顯示區(qū)域134可以用圖表顯示各種信息。
在表殼11的內(nèi)部內(nèi)置有用于求出節(jié)拍的體動(dòng)傳感器90，可以使用加速度傳感器等作為該體動(dòng)傳感器90。
在表殼11的內(nèi)部設(shè)有用于進(jìn)行各種控制和數(shù)據(jù)處理的控制單元5。該控制單元5根據(jù)由體動(dòng)傳感器90生成的檢測(cè)結(jié)果(體動(dòng)信號(hào))求出節(jié)拍，并顯示在液晶顯示裝置13上。
該場(chǎng)合時(shí)，在控制單元5中也設(shè)有計(jì)時(shí)電路，所以能夠在液晶顯示裝置13上顯示普通時(shí)間、經(jīng)過時(shí)間(lap time)、分類時(shí)間(split time)等。
另外，在表殼11的外周部設(shè)有用于進(jìn)行時(shí)間調(diào)整及顯示模式切換等的外部操作的按鈕開關(guān)111～115。在表殼的正面設(shè)有較大的按鈕開關(guān)116、117。
圖12是第1實(shí)施方式的節(jié)拍檢測(cè)裝置的概要結(jié)構(gòu)的方框圖。
節(jié)拍檢測(cè)裝置400可大致分為第1體動(dòng)傳感器401、第1體動(dòng)信號(hào)變換單元402、第1體動(dòng)信號(hào)存儲(chǔ)單元403、第1體動(dòng)信號(hào)運(yùn)算單元404、第2體動(dòng)傳感器405、第2體動(dòng)信號(hào)變換單元406、第2體動(dòng)信號(hào)存儲(chǔ)單元407、第2體動(dòng)信號(hào)運(yùn)算單元408、體動(dòng)成分抽取單元409、和節(jié)拍運(yùn)算單元410。
第1體動(dòng)傳感器401相當(dāng)于上述的第1加速度傳感器A。
第1體動(dòng)信號(hào)變換單元402具有以規(guī)定倍率放大第1體動(dòng)傳感器401的輸出信號(hào)的信號(hào)放大單元；和A/D變換單元，對(duì)信號(hào)放大單元的輸出信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字變換，并作為第1體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)輸出給第1體動(dòng)信號(hào)存儲(chǔ)單元403。
第1體動(dòng)信號(hào)存儲(chǔ)單元403存儲(chǔ)所輸入的第1體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)。
第1體動(dòng)信號(hào)運(yùn)算單元404從第1體動(dòng)信號(hào)存儲(chǔ)單元403讀出第1體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)，通過快速傅立葉變換(FFT處理)進(jìn)行頻率分析，并輸出給體動(dòng)成分抽取單元409。
第2體動(dòng)傳感器405相當(dāng)于上述的第2加速度傳感器B。
第2體動(dòng)信號(hào)變換單元406具有以規(guī)定倍率放大第2體動(dòng)傳感器405的輸出信號(hào)的信號(hào)放大單元；和A/D變換單元，對(duì)信號(hào)放大單元的輸出信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字變換，并作為第2體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)輸出給第2體動(dòng)信號(hào)存儲(chǔ)單元407。
第2體動(dòng)信號(hào)存儲(chǔ)單元407存儲(chǔ)所輸入的第2體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)。
第2體動(dòng)信號(hào)運(yùn)算單元408從第2體動(dòng)信號(hào)存儲(chǔ)單元407讀出第2體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)，通過快速傅立葉變換(FFT處理)進(jìn)行頻率分析，并輸出給體動(dòng)成分抽取單元409。
體動(dòng)成分抽取單元409從所輸入的頻率分析結(jié)果的數(shù)據(jù)中抽取來源于體動(dòng)成分的數(shù)據(jù)，并輸出給節(jié)拍運(yùn)算單元410。
節(jié)拍運(yùn)算單元410根據(jù)所輸入的體動(dòng)的頻率成分運(yùn)算節(jié)拍，并在液晶顯示裝置414上顯示該結(jié)果。
該場(chǎng)合時(shí)，節(jié)拍運(yùn)算單元410大致分為信號(hào)確定單元411、信號(hào)校正單元412和節(jié)拍算出單元413。
信號(hào)確定單元411把相對(duì)功率最大的信號(hào)具有大于等于某比率的功率的信號(hào)中，最低頻率側(cè)的信號(hào)確定為第1諧波候補(bǔ)信號(hào)。
信號(hào)校正單元412根據(jù)第1諧波候補(bǔ)信號(hào)的頻率及體動(dòng)信號(hào)的強(qiáng)度確定第1諧波。
節(jié)拍算出單元413根據(jù)經(jīng)由信號(hào)校正單元412所確定(校正)的第1諧波，算出節(jié)拍。
在這樣構(gòu)成的節(jié)拍運(yùn)算單元410中，從體動(dòng)成分抽取單元409輸出的信號(hào)具有圖1所示的頻譜，在根據(jù)這些頻譜求出節(jié)拍時(shí)，與步行時(shí)的頻譜和跑步時(shí)的頻譜差異無關(guān)，節(jié)拍運(yùn)算單元410通過進(jìn)行與各個(gè)場(chǎng)合相適應(yīng)的運(yùn)算，求出節(jié)拍。
下面，說明進(jìn)行節(jié)拍檢測(cè)時(shí)的具體處理。
首先，說明步行時(shí)的第1體動(dòng)傳感器及第2體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)的頻率分析結(jié)果。
圖13是輕微擺動(dòng)手臂步行時(shí)的第1體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)的頻率分析結(jié)果。
圖14是輕微擺動(dòng)手臂步行時(shí)的第2體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)的頻率分析結(jié)果。
如圖13所示，第1體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)在第2諧波(相當(dāng)于節(jié)拍)和第1諧波相比是較大水平并被檢測(cè)為超出判定水平，第1諧波也被檢測(cè)為超出判定水平。
另一方面，如圖14所示，第2體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)在第2諧波和第1諧波相比是非常大的水平并被檢測(cè)為超出判定水平，第1諧波成為小于判定水平的狀態(tài)。
圖15是輕微踏步強(qiáng)烈擺動(dòng)手臂步行時(shí)的第1體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)的頻率分析結(jié)果。
圖16是輕微踏步強(qiáng)烈擺動(dòng)手臂步行時(shí)的第2體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)的頻率分析結(jié)果。
如圖15所示，第1體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)在第1諧波(相當(dāng)于節(jié)拍)和第2諧波相比是非常大的水平并被檢測(cè)為超出判定水平，第2諧波成為小于判定水平的狀態(tài)。
另一方面，如圖16所示，第2體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)在第2諧波和第1諧波相比是較大水平并被檢測(cè)為超出判定水平，第1諧波也被檢測(cè)為超出判定水平。
圖17是輕微擺動(dòng)手臂跑步時(shí)的第1體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)的頻率分析結(jié)果。圖18是輕微擺動(dòng)手臂跑步時(shí)的第2體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)的頻率分析結(jié)果。
如圖17所示，第1體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)在第2諧波(相當(dāng)于節(jié)拍)和第1諧波相比是非常大的水平并被檢測(cè)為超出判定水平，第1諧波成為小于判定水平的狀態(tài)。
另一方面，如圖18所示，第2體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)在第2諧波和第1諧波相比是較大水平并被檢測(cè)為超出判定水平，第1諧波也被檢測(cè)為超出判定水平。
圖19是輕微踏步強(qiáng)烈擺動(dòng)手臂跑步時(shí)的第1體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)的頻率分析結(jié)果。圖20是輕微踏步強(qiáng)烈擺動(dòng)手臂步行時(shí)的第2體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)的頻率分析結(jié)果。
如圖19所示，第1體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)在第2諧波和第1諧波相比是較大水平并被檢測(cè)為超出判定水平，第1諧波也被檢測(cè)為超出判定水平。
另一方面，如圖20所示，第2體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)在第1諧波(相當(dāng)于節(jié)拍)和第2諧波相比是非常大的水平并被檢測(cè)為超出判定水平，第2諧波成為小于判定水平的狀態(tài)。
下面，說明節(jié)拍算出處理。
圖21是第1實(shí)施方式的節(jié)拍算出處理流程圖。
首先，節(jié)拍運(yùn)算單元410的信號(hào)確定單元411根據(jù)體動(dòng)成分抽取單元409的輸出信號(hào)，求出功率最大的信號(hào)(最大基準(zhǔn)線)的高度tmax和頻率fmax(步驟S1)。
然后，信號(hào)確定單元411求出相對(duì)功率最大的信號(hào)具有大于等于某比率的功率(高度)的信號(hào)中，具體講是具有大于等于高度tmax的25％的高度的基準(zhǔn)線中最低基準(zhǔn)線的頻率，作為第1諧波候補(bǔ)頻率fmin(步驟S2)。
之后，信號(hào)確定單元411判別第1諧波候補(bǔ)頻率fmin是否具有高于120(次/分)的頻率(步驟S3)。
在步驟S3進(jìn)行判別時(shí)，在第1諧波候補(bǔ)頻率fmin是高于120(次/分)的頻率時(shí)(步驟S3；是)，信號(hào)確定單元411可以判斷第1諧波候補(bǔ)頻率fmin是第2諧波的頻率。結(jié)果，節(jié)拍等于第1諧波候補(bǔ)頻率fmin，結(jié)束處理(步驟S7)。該場(chǎng)合時(shí)，在第1諧波候補(bǔ)頻率fmin是高于120(次/分)的頻率時(shí)，可以判斷第1諧波候補(bǔ)頻率fmin是第2諧波的頻率的理由是，如果假定第1諧波候補(bǔ)頻率fmin是第1諧波，則節(jié)拍高于240(次/分)，因?yàn)椴皇菍?shí)際數(shù)值。
在步驟S3進(jìn)行判別時(shí)，在第1諧波候補(bǔ)頻率fmin具有小于120(次/分)的頻率時(shí)，節(jié)拍運(yùn)算單元410根據(jù)第1體動(dòng)傳感器401和第2體動(dòng)傳感器405的輸出信號(hào)，判別體動(dòng)是否強(qiáng)烈(步驟S4)。
在步驟S4進(jìn)行判別時(shí)，在體動(dòng)強(qiáng)烈、即是跑步時(shí)，節(jié)拍運(yùn)算單元410判別第1諧波候補(bǔ)頻率fmin是第1諧波，節(jié)拍等于第1諧波候補(bǔ)頻率fmin的二倍，結(jié)束處理(步驟S5)。
在步驟S4進(jìn)行判別時(shí)，在判別為體動(dòng)微弱、即是步行時(shí)，信號(hào)確定單元411判別第1諧波候補(bǔ)頻率fmin是否具有高于75(次/分)的頻率(步驟S6)。
在步驟S6進(jìn)行判別時(shí)，在第1諧波候補(bǔ)頻率fmin是高于75(次/分)的頻率時(shí)(步驟S3；是)，信號(hào)確定單元411可以判斷第1諧波候補(bǔ)頻率fmin是第2諧波的頻率。結(jié)果，節(jié)拍等于第1諧波候補(bǔ)頻率fmin，結(jié)束處理(步驟S7)。該場(chǎng)合時(shí)，在第1諧波候補(bǔ)頻率fmin是高于75(次/分)的頻率時(shí)，可以判斷第1諧波候補(bǔ)頻率fmin是第2諧波的頻率的理由是，如果假定第1諧波候補(bǔ)頻率fmin是第1諧波，則節(jié)拍高于150(次/分)，作為實(shí)際數(shù)值是講不通的。
在步驟S6進(jìn)行判別時(shí)，在第1諧波候補(bǔ)頻率fmin具有小于75(次/分)的頻率時(shí)，節(jié)拍運(yùn)算單元410判別第1諧波候補(bǔ)頻率fmin是第1諧波，節(jié)拍等于第1諧波候補(bǔ)頻率fmin的二倍，結(jié)束處理(步驟S5)。
圖22是節(jié)拍和加速度的強(qiáng)度的關(guān)系說明圖。
如圖22所示，手臂擺動(dòng)的振幅相同時(shí)，節(jié)拍越快，加速度輸出越強(qiáng)。
據(jù)此可以判明，當(dāng)加速度小于等于K1時(shí)，節(jié)拍小于等于Pt1。
圖23是第1諧波和加速度的強(qiáng)度的關(guān)系說明圖。
如圖23所示，可以說第1諧波的頻率和加速度的強(qiáng)度的關(guān)系也具有相同情況，如果加速度強(qiáng)度小于等于K1，可以說第1諧波的頻率小于等于f1。
換言之，加速度強(qiáng)度小于等于K1時(shí)，第1諧波的頻率不會(huì)大于等于f1。
因此，如果第1諧波候補(bǔ)頻率fmin大于等于f1，可以說第1諧波候補(bǔ)頻率fmin是第2諧波的頻率。
如上所述，根據(jù)本第1實(shí)施方式，可以不用區(qū)別是處于跑步還是步行狀態(tài)，就能正確檢測(cè)節(jié)拍，在跑步和步行時(shí)不用進(jìn)行切換操作，所以能夠節(jié)約使用者的時(shí)間。
第2實(shí)施方式本第2實(shí)施方式是把上述第1實(shí)施方式中對(duì)每個(gè)體動(dòng)傳感器進(jìn)行的頻率分析處理(FFT)，通過將兩體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)合成之后進(jìn)行頻率分析而簡化了處理程序的實(shí)施方式。
圖24是第2實(shí)施方式的節(jié)拍檢測(cè)裝置的概要結(jié)構(gòu)的方框圖。
節(jié)拍檢測(cè)裝置500可大致分為第1體動(dòng)傳感器501、體動(dòng)信號(hào)變換單元502、體動(dòng)信號(hào)存儲(chǔ)單元503、體動(dòng)信號(hào)運(yùn)算單元504、第2體動(dòng)傳感器505、體動(dòng)成分抽取單元506、節(jié)拍運(yùn)算單元507和液晶顯示裝置508。
第1體動(dòng)傳感器501相當(dāng)于上述的第1加速度傳感器A。
圖25表示第2實(shí)施方式的體動(dòng)信號(hào)變換單元的概要結(jié)構(gòu)的方框圖。
體動(dòng)信號(hào)變換單元502大致分為信號(hào)合成單元512、信號(hào)放大單元513和A/D變換單元514。
信號(hào)合成單元512對(duì)第1體動(dòng)傳感器501及第2體動(dòng)傳感器505的輸出信號(hào)進(jìn)行加算并合成，作為體動(dòng)合成信號(hào)輸出給信號(hào)放大單元513。
信號(hào)放大單元513進(jìn)行使所合成的第1體動(dòng)傳感器501及第2體動(dòng)傳感器505的輸出信號(hào)的信號(hào)水平大于等于規(guī)定水平的放大處理，并輸出給A/D變換單元514。
A/D變換單元514進(jìn)行所輸入的信號(hào)水平大于等于規(guī)定水平的體動(dòng)合成信號(hào)的模擬/數(shù)字變換，并作為體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)輸出給體動(dòng)信號(hào)存儲(chǔ)單元503。
根據(jù)本第2實(shí)施方式，體動(dòng)信號(hào)運(yùn)算單元504只需進(jìn)行對(duì)應(yīng)第1體動(dòng)傳感器501及第2體動(dòng)傳感器505的體動(dòng)合成信號(hào)的頻率分析(例如FFT)即可，所有能夠減少頻率分析處理量，縮短運(yùn)算時(shí)間，進(jìn)而可望降低功耗。
以上說明的結(jié)構(gòu)是另外設(shè)置信號(hào)合成單元512，但也可形成單純地將第1體動(dòng)傳感器501及第2體動(dòng)傳感器505的輸出端電連接的結(jié)構(gòu)。
第3實(shí)施方式本第3實(shí)施方式和第2實(shí)施方式相同，是在合成兩個(gè)體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)之前，使兩個(gè)輸出信號(hào)的放大處理的放大率不同，防止一方輸出信號(hào)中隱埋了另一方輸出信號(hào)的實(shí)施方式，并且還是使兩個(gè)體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)的振幅范圍相同的實(shí)施方式。
圖26表示第3實(shí)施方式的體動(dòng)信號(hào)變換單元的概要結(jié)構(gòu)的方框圖。
體動(dòng)信號(hào)變換單元550用來替代第2實(shí)施方式的體動(dòng)信號(hào)變換單元502。
體動(dòng)信號(hào)變換單元550大致分為第1信號(hào)放大單元551、第1A/D變換單元552、第2信號(hào)放大單元553、第2A/D變換單元554、和預(yù)處理運(yùn)算單元555。
第1信號(hào)放大單元551以規(guī)定倍率放大第1體動(dòng)傳感器501的輸出信號(hào)，并作為第1放大信號(hào)輸出給第1A/D變換單元552。
第1A/D變換單元552進(jìn)行第1放大信號(hào)的模擬/數(shù)字變換，并作為第1體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)輸出給預(yù)處理運(yùn)算單元555。
第2信號(hào)放大單元553以規(guī)定倍率放大第2體動(dòng)傳感器505的輸出信號(hào)，并作為第2放大信號(hào)輸出給第2A/D變換單元554。
第2A/D變換單元554進(jìn)行第2放大信號(hào)的模擬/數(shù)字變換，并作為第2體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)輸出給預(yù)處理運(yùn)算單元555。
預(yù)處理運(yùn)算單元555根據(jù)第1體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)和第2體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行使最大振幅一致的處理，以使對(duì)應(yīng)規(guī)定期間內(nèi)的第1體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)的第1體動(dòng)信號(hào)的振幅范圍和對(duì)應(yīng)第2體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)的第2體動(dòng)信號(hào)的振幅范圍相等，然后進(jìn)行合成。
即，預(yù)處理運(yùn)算單元555如圖27及圖28所示，在把時(shí)間t時(shí)的第1體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)設(shè)為A(t)、把第2體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)設(shè)為B(t)時(shí)，在使對(duì)應(yīng)第1體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)A(t)及第2體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)B(t)的第1體動(dòng)信號(hào)及第2體動(dòng)信號(hào)的最大振幅一致的基礎(chǔ)上，按圖29所示，求出用相當(dāng)于把兩信號(hào)合成后的下式表示的合成體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)C(t)。
C(t)＝[{A(t)+(a/b)·B(t)}]/d其中，d是用于限制最大振幅的變量，在使對(duì)應(yīng)合成體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)C(t)的合成體動(dòng)信號(hào)的振幅與原來的第1體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)A(t)或第2體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)B(t)的最大允許振幅一致時(shí)，使d＝2即可。
因此，根據(jù)本第3實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，可以防止檢測(cè)在輕微手臂擺動(dòng)步行時(shí)等的第1諧波的體動(dòng)傳感器(第1體動(dòng)傳感器)的輸出信號(hào)被隱埋于檢測(cè)跑步時(shí)的第1諧波的體動(dòng)傳感器(第2體動(dòng)傳感器)的輸出信號(hào)中，在步行時(shí)能夠可靠檢測(cè)體動(dòng)成分。所以，也能夠可靠地檢測(cè)節(jié)拍。
第4實(shí)施方式本第4實(shí)施方式和第2實(shí)施方式相同，是在合成兩個(gè)體動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)之前，使兩個(gè)輸出信號(hào)的放大處理的放大率不同，防止一方輸出信號(hào)中隱埋了另一方輸出信號(hào)的實(shí)施方式。
圖30表示第4實(shí)施方式的體動(dòng)信號(hào)變換單元的概要結(jié)構(gòu)的方框圖。
體動(dòng)信號(hào)變換單元600用來替代第2實(shí)施方式的體動(dòng)信號(hào)變換單元502。
體動(dòng)信號(hào)變換單元600大致分為第1信號(hào)放大單元601、第2信號(hào)放大單元602、信號(hào)合成單元603和A/D變換單元604。
第1信號(hào)放大單元601進(jìn)行使第1體動(dòng)傳感器501的輸出信號(hào)的信號(hào)水平大于等于第1規(guī)定水平L1的放大處理，并作為第1放大信號(hào)輸出給信號(hào)合成單元603。另一方面，第2信號(hào)放大單元602進(jìn)行使第2體動(dòng)傳感器505的輸出信號(hào)的信號(hào)水平大于等于第2規(guī)定水平L2的放大處理，并作為第2放大信號(hào)輸出給信號(hào)合成單元603。
該場(chǎng)合時(shí)，第1規(guī)定水平L1相對(duì)第2規(guī)定水平L2具有下述關(guān)系。
L1＞L2這是因?yàn)樵谳p微擺動(dòng)手臂步行時(shí)，第1體動(dòng)傳感器501的輸出信號(hào)水平低于第2體動(dòng)傳感器505的輸出信號(hào)水平，第1諧波成分有可能被隱埋在第2諧波成分中。
信號(hào)合成單元603合成第1放大信號(hào)和第2放大信號(hào)，作為體動(dòng)合成放大信號(hào)輸出給A/D變換單元604。
A/D變換單元604對(duì)所輸入的體動(dòng)合成放大信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字變換，作為體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)輸出給體動(dòng)信號(hào)存儲(chǔ)單元503。
根據(jù)本第4實(shí)施方式，在體動(dòng)少(加速度小)的場(chǎng)合，例如，類似步行時(shí)那樣，動(dòng)作不穩(wěn)定，加速度傳感器的輸出原本就是小動(dòng)作時(shí)，步行時(shí)側(cè)的加速度傳感器的輸出變大，所以不易受到另一方的加速度傳感器(跑步時(shí)側(cè)的加速度傳感器)的噪音影響，能夠可靠檢測(cè)第1諧波。
第5實(shí)施方式在以上各實(shí)施方式中，設(shè)有多個(gè)體動(dòng)傳感器，但本第5實(shí)施方式是設(shè)置一個(gè)加速度傳感器作為體動(dòng)傳感器的實(shí)施方式。
在上述第1實(shí)施方式中使用兩個(gè)加速度傳感器，第1加速度傳感器A如圖2所示，在與手臂的軸方向大致垂直的方向設(shè)定靈敏度方向，而手表型裝置是在12點(diǎn)方向和6點(diǎn)方向設(shè)定靈敏度方向。另外，第2加速度傳感器B如圖2所示，配置成與靈敏度方向大致垂直的直線和手臂的軸方向形成夾角θ的狀態(tài)。因此，第2加速度傳感器B的靈敏度方向被配置成與第1加速度傳感器A的靈敏度方向的夾角θ＝50°±15°的狀態(tài)。
圖31是第5實(shí)施方式的加速度傳感器的配置示例的說明圖。
該場(chǎng)合時(shí)，在使一個(gè)加速度傳感器651具有第1實(shí)施方式的第1加速度傳感器A及第2加速度傳感器B的功能的情況下，在假設(shè)沿著前臂的軸朝向指尖方向的第1向量，和在使所述前臂相對(duì)上臂彎曲規(guī)定角度時(shí)，沿著肩部和手腕的連接線從肩部朝向手腕側(cè)的第2向量時(shí)，加速度傳感器651設(shè)在能夠檢測(cè)與第1向量和第2向量的合成向量的方向垂直的方向的加速度的位置處即可。
因此，兩加速度傳感器A、B的靈敏度方向的中間方向、即設(shè)前臂的軸方向?yàn)榻嵌圈?＝0°、設(shè)12點(diǎn)方向?yàn)榻嵌圈?＝90°時(shí)，第1向量的方向與合成向量的方向形成的夾角、即加速度傳感器651的配置角度配置成θ1＝25±8°即可。
圖32是第5實(shí)施方式的節(jié)拍檢測(cè)裝置的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
節(jié)拍檢測(cè)裝置650可大致分為體動(dòng)傳感器651、體動(dòng)信號(hào)變換單元652、體動(dòng)信號(hào)存儲(chǔ)單元653、體動(dòng)信號(hào)運(yùn)算單元654、體動(dòng)成分抽取單元655、節(jié)拍運(yùn)算單元656和液晶顯示裝置657。
體動(dòng)傳感器651在功能上相當(dāng)于上述的第1加速度傳感器A和第2加速度傳感器B。
體動(dòng)信號(hào)變換單元652具有以規(guī)定倍率放大體動(dòng)傳感器651的輸出信號(hào)的信號(hào)放大單元；進(jìn)行信號(hào)放大單元的輸出信號(hào)的模擬/數(shù)字變換，并作為第1體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)輸出給體動(dòng)信號(hào)存儲(chǔ)單元653的A/D變換單元。
第1體動(dòng)信號(hào)存儲(chǔ)單元653存儲(chǔ)所輸入的體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)，體動(dòng)信號(hào)運(yùn)算單元654從體動(dòng)信號(hào)存儲(chǔ)單元653讀出體動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)，通過快速傅立葉變換(FFT處理)進(jìn)行頻率分析，輸出給體動(dòng)成分抽取單元655。
體動(dòng)成分抽取單元655從所輸入的頻率分析結(jié)果數(shù)據(jù)中抽取來源于體動(dòng)成分的數(shù)據(jù)，并輸出給節(jié)拍運(yùn)算單元656，節(jié)拍運(yùn)算單元656根據(jù)所輸入的體動(dòng)頻率成分來運(yùn)算節(jié)拍，將其結(jié)果顯示在液晶顯示單元657上。
該場(chǎng)合時(shí)，節(jié)拍運(yùn)算單元656大致分為信號(hào)確定單元658、信號(hào)校正單元659及節(jié)拍算出單元660，信號(hào)確定單元658把相對(duì)功率最大的信號(hào)具有大于等于某比率的功率的信號(hào)中，最低頻率側(cè)的信號(hào)確定為第1諧波候補(bǔ)信號(hào)。這樣，信號(hào)校正單元659根據(jù)第1諧波候補(bǔ)信號(hào)的頻率及體動(dòng)信號(hào)的強(qiáng)度來確定第1諧波，并進(jìn)行校正。
節(jié)拍算出單元660根據(jù)經(jīng)由信號(hào)校正單元659所確定(校正)的第1諧波，算出節(jié)拍。
根據(jù)本第5實(shí)施方式，體動(dòng)信號(hào)運(yùn)算單元654進(jìn)行對(duì)體動(dòng)傳感器651的輸出信號(hào)、即相當(dāng)于對(duì)應(yīng)第1體動(dòng)傳感器A及第2體動(dòng)傳感器B的體動(dòng)合成信號(hào)的信號(hào)頻率分析(例如FFT)，從而可以減少頻率分析處理量，縮短運(yùn)算時(shí)間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低功耗。
另外，和設(shè)置兩個(gè)加速度傳感器來作為體動(dòng)傳感器的場(chǎng)合比，可以簡化裝置結(jié)構(gòu)，降低制造成本。
加速度傳感器的具體示例在以上說明中，對(duì)加速度傳感器的具體形式未作說明，但以下作為具體示例，將說明差分電容型加速度傳感器及雙壓電晶片型加速度傳感器。
差分電容型加速度傳感器圖33是用作加速度傳感器的差分電容型加速度傳感器的傳感器結(jié)構(gòu)概圖。圖34是未施加加速度時(shí)的差分電容型加速度傳感器的局部放大圖。
差分電容型加速度傳感器700是單軸加速度傳感器，具有靈敏度軸LX。
差分電容型加速度傳感器700的一對(duì)固定軸701支撐著具有撓性的各個(gè)撐條702。一對(duì)撐條702從兩側(cè)支撐著梁703。
在各個(gè)梁703設(shè)置突設(shè)于側(cè)方的電極703A。該電極703A被保持在相對(duì)一對(duì)固定外側(cè)電極704A、704B而對(duì)置的位置，并且是大致具有相同距離的位置處。
該場(chǎng)合時(shí)，如圖33所示，梁703的延伸方向成為差分電容型加速度傳感器700的靈敏度方向。所以，在實(shí)際使用時(shí)，需要使梁703的延伸方向與檢測(cè)對(duì)象的加速度方向一致。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，電極703A和各個(gè)固定外側(cè)電極704A、704B分別起著大致具有相同容量的電容的功能。
圖35是施加了加速度時(shí)的差分電容型加速度傳感器的局部放大圖。
在圖34所示狀態(tài)下，向差分電容型加速度傳感器700施加加速度時(shí)，撐條702彎曲，形成圖35所示狀態(tài)。
結(jié)果，例如是圖35所示情況時(shí)，電極703A和固定外側(cè)電極704A的距離G1大于電極703A和固定外側(cè)電極704B的距離G2。即，由電極703A和固定外側(cè)電極704B構(gòu)成的電容容量變大。
因此，該容量差與所施加的加速度的大小成比例，所以通過測(cè)試容量差可以檢測(cè)加速度的大小。
該場(chǎng)合時(shí)，實(shí)際上差分電容型加速度傳感器700是在地上使用的，所以受到重力(重力加速度＝1G)的影響。因此，差分電容型加速度傳感器700的輸出電壓產(chǎn)生偏壓，所以需要通過外部進(jìn)行校正。
圖36是對(duì)應(yīng)差分電容型加速度傳感器的傳感器電路的基本電路結(jié)構(gòu)圖。圖37是未向差分電容型加速度傳感器施加加速度時(shí)的波形圖。圖38是施加了加速度時(shí)的波形圖。
傳感器電路710通過振蕩器711向差分電容型加速度傳感器700的各個(gè)固定外側(cè)電極704A、704B施加相互反相的脈沖信號(hào)。
如圖34所示，在未施加加速度時(shí)，電極703A和固定外側(cè)電極704A的距離G1與電極703A和固定外側(cè)電極704B的距離G2相等，所以由電極703A和固定外側(cè)電極704A構(gòu)成的電容容量與由電極703A和固定外側(cè)電極704B構(gòu)成的電容容量相等。
因此，如圖37所示，施加到各個(gè)固定外側(cè)電極704A、704B的脈沖信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生相位偏移，施加到電極703A的脈沖通過反相而被抵銷，電極703A的輸出信號(hào)的電壓一定，并輸入到運(yùn)算放大器712。
與此相對(duì)，如圖35所示，在施加了加速度時(shí)，電極703A和固定外側(cè)電極704A的距離G1與電極703A和固定外側(cè)電極704B的距離G2不同，所以由電極703A和固定外側(cè)電極704A構(gòu)成的電容容量與由電極703A和固定外側(cè)電極704B構(gòu)成的電容容量也不同。
因此，如圖38所示，施加到各個(gè)固定外側(cè)電極704A、704B的脈沖信號(hào)產(chǎn)生相位偏移，施加到電極703A的脈沖被相互加算，成為具有與施加了電極703A的輸出信號(hào)的加速度相適應(yīng)的電壓值的脈沖，并輸入到運(yùn)算放大器712。
所以，解調(diào)器713與施加到固定外側(cè)電極704A、704B的脈沖信號(hào)同步，讀取運(yùn)算放大器712的輸出信號(hào)，如果加速度方向是正方向，則把正電壓信號(hào)作為解調(diào)信號(hào)，如果加速度方向是反方向，則把負(fù)電壓信號(hào)作為解調(diào)信號(hào)輸出給輸出運(yùn)算放大器714。該場(chǎng)合時(shí)，不需要的信號(hào)通過外部電容715被清除，輸出解調(diào)信號(hào)。
結(jié)果，輸出運(yùn)算放大器714輸出具有與檢測(cè)到的加速度相適應(yīng)的電壓的加速度檢測(cè)信號(hào)。
雙壓電晶片型加速度傳感器圖39是用作加速度傳感器的雙壓電晶片型加速度傳感器未施加加速度時(shí)的傳感器結(jié)構(gòu)概圖。
如該圖所示，雙壓電晶片型加速度傳感器750在殼體751的中央部粘接有兩個(gè)長方形板狀壓電元件752A、752B，并立起固定在殼體751的底面751A上。在各個(gè)壓電元件752A、752B電連接著引線753A、753B，該引線753A、753B被引出到外部，起著外部連接端子的功能。
圖40是向雙壓電晶片型加速度傳感器施加了加速度時(shí)的傳感器結(jié)構(gòu)概圖。
雙壓電晶片型加速度傳感器750的靈敏度方向在圖中形成左右方向、即壓電元件752A、752B的板厚方向。因此，在實(shí)際使用時(shí)，需要使該靈敏度方向與檢測(cè)對(duì)象的加速度方向一致。
在施加了加速度時(shí)，壓電元件752A、752B形成彎曲狀態(tài)，利用壓電效應(yīng)在壓電元件752A、752B表面產(chǎn)生電荷。
所產(chǎn)生的電荷通過引線753A、753B輸出。
在圖40中，符號(hào)+或-表示電荷產(chǎn)生狀態(tài)的一個(gè)示例。
圖41是對(duì)應(yīng)雙壓電晶片型加速度傳感器的傳感器電路的基本電路結(jié)構(gòu)圖。
傳感器電路760大致分為與雙壓電晶片型加速度傳感器750并聯(lián)連接的電阻761；和連接該電阻761的體動(dòng)信號(hào)變換單元762。經(jīng)由雙壓電晶片型加速度傳感器750產(chǎn)生的電荷通過電阻761被變換為電壓。
該電壓被施加到體動(dòng)信號(hào)變換單元762的信號(hào)放大單元763，信號(hào)放大單元763通過未圖示的低通濾波器或高通濾波器等從輸入信號(hào)中清除不要的噪音成分和偏壓成分，同時(shí)進(jìn)行放大并作為傳感器放大輸出信號(hào)輸出到A/D變換單元764。
A/D變換單元764進(jìn)行傳感器放大輸出信號(hào)的模擬/數(shù)字變換，輸出數(shù)值與雙壓電晶片型加速度傳感器750檢測(cè)到的加速度的大小相適應(yīng)的加速度檢測(cè)信號(hào)。
在以上說明中假設(shè)手表型信息設(shè)備中預(yù)先存儲(chǔ)了控制用程序進(jìn)行了說明，但也可以是下述結(jié)構(gòu)，把控制用程序預(yù)先存儲(chǔ)在各種磁盤、光盤、存儲(chǔ)卡等記錄介質(zhì)中，手表型信息設(shè)備從這些記錄介質(zhì)中讀取程序并安裝。另外，也可以是在手表型信息設(shè)備設(shè)置通信接口，通過因特網(wǎng)、LAN等網(wǎng)絡(luò)下載控制用程序并安裝執(zhí)行的結(jié)構(gòu)。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，無論是在步行還是跑步時(shí)，都能高精度地進(jìn)行體動(dòng)檢測(cè)。結(jié)果，檢測(cè)精度良好，可以進(jìn)行高可靠性的節(jié)拍檢測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種佩戴在人體上用于檢測(cè)所述人體的體動(dòng)的體動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于，具有第1加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第1體動(dòng)信號(hào)；第2加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第2體動(dòng)信號(hào)；和體動(dòng)成分抽取單元，根據(jù)所述第1體動(dòng)信號(hào)和所述第2體動(dòng)信號(hào)，抽取體動(dòng)成分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述第1加速度傳感器設(shè)在能夠檢測(cè)與前臂的軸方向大致垂直的方向的加速度的位置處，所述第2加速度傳感器在假設(shè)使所述前臂相對(duì)上臂彎曲規(guī)定角度時(shí)，設(shè)在能夠檢測(cè)與肩部和手腕的連接線大致垂直的方向的加速度的位置處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述第1加速度傳感器設(shè)于在與手臂的軸方向大致垂直的方向具有加速度的靈敏度方向、并能檢測(cè)加速度的位置處，所述第2加速度傳感器設(shè)于在與所述第1加速度傳感器的靈敏度方向錯(cuò)開規(guī)定角度的方向具有加速度的靈敏度方向、并能檢測(cè)加速度的位置處。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的體動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述規(guī)定角度設(shè)定在50°±15°的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的體動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述體動(dòng)成分抽取單元具有進(jìn)行所述第1體動(dòng)信號(hào)的頻率分析的第1頻率分析單元；進(jìn)行所述第2體動(dòng)信號(hào)的頻率分析的第2頻率分析單元；和基準(zhǔn)波確定單元，根據(jù)所述第1頻率分析單元和所述第2頻率分析單元的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的體動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述體動(dòng)成分抽取單元具有將所述第1體動(dòng)信號(hào)和所述第2體動(dòng)信號(hào)合成并輸出合成體動(dòng)信號(hào)的合成單元；對(duì)所述合成體動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻率分析的頻率分析單元；和基準(zhǔn)波確定單元，根據(jù)所述頻率分析單元的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的體動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述體動(dòng)成分抽取單元具有以規(guī)定放大率放大所述第1體動(dòng)信號(hào)，并輸出放大的第1體動(dòng)信號(hào)的放大單元；對(duì)所述放大的第1體動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻率分析的第1頻率分析單元；對(duì)所述第2體動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻率分析的第2頻率分析單元；和基準(zhǔn)波確定單元，根據(jù)所述第1頻率分析單元和所述第2頻率分析單元的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的體動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述體動(dòng)成分抽取單元具有預(yù)處理運(yùn)算單元，為了使所述第1體動(dòng)信號(hào)和所述第2體動(dòng)信號(hào)的最大振幅實(shí)際上大致一致而進(jìn)行預(yù)處理之后，將兩體動(dòng)信號(hào)合成并輸出合成體動(dòng)信號(hào)；對(duì)所述合成體動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻率分析的頻率分析單元；和基準(zhǔn)波確定單元，根據(jù)所述頻率分析單元的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
9.一種佩戴在人體上用于檢測(cè)所述人體的體動(dòng)的體動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于，具有加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度以及佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出體動(dòng)信號(hào)；和根據(jù)所述體動(dòng)信號(hào)來抽取體動(dòng)成分的體動(dòng)成分抽取單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的體動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于，在假設(shè)沿著前臂的軸朝向指尖方向的第1向量，和在使所述前臂相對(duì)上臂彎曲規(guī)定角度時(shí)，沿著肩部和手腕的連接線從肩部朝向手腕側(cè)的第2向量時(shí)，所述加速度傳感器設(shè)在能夠檢測(cè)與所述第1向量和所述第2向量的合成向量的方向垂直的方向的加速度的位置處。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的體動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述第1向量的方向和所述合成向量的方向的夾角設(shè)定在25°±8°的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9～11中任一項(xiàng)所述的體動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述體動(dòng)成分抽取單元具有對(duì)體動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻率分析的頻率分析單元；和基準(zhǔn)波確定單元，根據(jù)所述頻率分析單元的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
13.一種節(jié)拍計(jì)，其特征在于，具有根據(jù)權(quán)利要求5～8、12中任一項(xiàng)所述的體動(dòng)檢測(cè)裝置；和節(jié)拍運(yùn)算單元，根據(jù)該判別結(jié)果，根據(jù)相對(duì)于功率最高的信號(hào)具有大于等于某比率的功率的信號(hào)中最低頻率側(cè)的信號(hào)求出節(jié)拍。
14.一種計(jì)步器，其特征在于，具有根據(jù)權(quán)利要求5～8、12中任一項(xiàng)所述的體動(dòng)檢測(cè)裝置；節(jié)拍運(yùn)算單元，根據(jù)該判別結(jié)果，根據(jù)相對(duì)于功率最高的信號(hào)具有大于等于某比率的功率的信號(hào)中最低頻率側(cè)的信號(hào)求出節(jié)拍；和根據(jù)所求出的所述節(jié)拍算出步數(shù)的步數(shù)算出單元。
15.一種手表型信息處理裝置，其特征在于，具有根據(jù)權(quán)利要求5～8、12中任一項(xiàng)所述的體動(dòng)檢測(cè)裝置；和節(jié)拍運(yùn)算單元，根據(jù)該判別結(jié)果，根據(jù)相對(duì)于功率最高的信號(hào)具有大于等于某比率的功率的信號(hào)中最低頻率側(cè)的信號(hào)求出節(jié)拍。
16.一種佩戴在人體上用于檢測(cè)所述人體的體動(dòng)的體動(dòng)檢測(cè)裝置的控制方法，該體動(dòng)檢測(cè)裝置具有第1加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第1體動(dòng)信號(hào)；和第2加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第2體動(dòng)信號(hào)，其特征在于，具有對(duì)所述第1體動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻率分析的第1頻率分析步驟；對(duì)所述第2體動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻率分析的第2頻率分析步驟；和基準(zhǔn)波確定步驟，根據(jù)所述第1頻率分析步驟和所述第2頻率分析步驟的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
17.一種佩戴在人體上用于檢測(cè)所述人體的體動(dòng)的體動(dòng)檢測(cè)裝置的控制方法，該體動(dòng)檢測(cè)裝置具有第1加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第1體動(dòng)信號(hào)；和第2加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第2體動(dòng)信號(hào)，其特征在于，具有將所述第1體動(dòng)信號(hào)和所述第2體動(dòng)信號(hào)合成并輸出合成體動(dòng)信號(hào)的合成步驟；對(duì)所述合成體動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻率分析的頻率分析步驟；和基準(zhǔn)波確定步驟，根據(jù)所述頻率分析步驟的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
18.一種佩戴在人體上用于檢測(cè)所述人體的體動(dòng)的體動(dòng)檢測(cè)裝置的控制方法，該體動(dòng)檢測(cè)裝置具有第1加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第1體動(dòng)信號(hào)；和第2加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第2體動(dòng)信號(hào)，其特征在于，具有以規(guī)定放大率放大所述第1體動(dòng)信號(hào)并生成放大的第1體動(dòng)信號(hào)的放大步驟；對(duì)所述放大的第1體動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻率分析的第1頻率分析步驟；對(duì)所述第2體動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻率分析的第2頻率分析步驟；和基準(zhǔn)波確定步驟，根據(jù)所述第1頻率分析步驟和所述第2頻率分析步驟的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
19.一種佩戴在人體上用于檢測(cè)所述人體的體動(dòng)的體動(dòng)檢測(cè)裝置的控制方法，該體動(dòng)檢測(cè)裝置具有第1加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第1體動(dòng)信號(hào)；和第2加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第2體動(dòng)信號(hào)，其特征在于，具有預(yù)處理運(yùn)算步驟，為了使所述第1體動(dòng)信號(hào)和所述第2體動(dòng)信號(hào)的最大振幅實(shí)際上大體一致而進(jìn)行預(yù)處理之后，將兩體動(dòng)信號(hào)合成并輸出合成體動(dòng)信號(hào)；對(duì)所述合成體動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻率分析的頻率分析步驟；和基準(zhǔn)波確定步驟，根據(jù)所述頻率分析步驟的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
20.一種具有權(quán)利要求5～8、12中任一項(xiàng)所述的體動(dòng)檢測(cè)裝置的節(jié)拍計(jì)的控制方法，其特征在于，具有信號(hào)抽取步驟，根據(jù)所確定的基準(zhǔn)波，抽取相對(duì)于功率最高的信號(hào)具有大于等于某比率的功率的信號(hào)；和節(jié)拍運(yùn)算步驟，根據(jù)所抽取的信號(hào)中最低頻率側(cè)的信號(hào)求出節(jié)拍。
21.一種具有權(quán)利要求5～8、12中任一項(xiàng)所述的體動(dòng)檢測(cè)裝置的計(jì)步器的控制方法，其特征在于，具有信號(hào)抽取步驟，根據(jù)所確定的基準(zhǔn)波，抽取相對(duì)于功率最高的信號(hào)具有大于等于某比率的功率的信號(hào)；節(jié)拍運(yùn)算步驟，根據(jù)所抽取的信號(hào)中最低頻率側(cè)的信號(hào)求出節(jié)拍；和步數(shù)算出步驟，根據(jù)所求出的所述節(jié)拍算出步數(shù)。
22.一種具有權(quán)利要求5～8、12中任一項(xiàng)所述的體動(dòng)檢測(cè)裝置的手表型信息處理裝置的控制方法，其特征在于，具有信號(hào)抽取步驟，根據(jù)所確定的基準(zhǔn)波，抽取相對(duì)于功率最高的信號(hào)具有大于等于某比率的功率的信號(hào)；和節(jié)拍運(yùn)算步驟，根據(jù)所抽取的信號(hào)中最低頻率側(cè)的信號(hào)求出節(jié)拍。
23.一種利用計(jì)算機(jī)控制佩戴在人體上用于檢測(cè)所述人體的體動(dòng)的體動(dòng)檢測(cè)裝置的控制程序，該體動(dòng)檢測(cè)裝置具有第1加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第1體動(dòng)信號(hào)；和第2加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第2體動(dòng)信號(hào)，其特征在于，對(duì)所述第1體動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻率分析，對(duì)所述第2體動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻率分析，根據(jù)所述第1體動(dòng)信號(hào)的頻率分析結(jié)果和所述第2體動(dòng)信號(hào)的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
24.一種利用計(jì)算機(jī)控制佩戴在人體上用于檢測(cè)所述人體的體動(dòng)的體動(dòng)檢測(cè)裝置的控制程序，該體動(dòng)檢測(cè)裝置具有第1加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第1體動(dòng)信號(hào)；和第2加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第2體動(dòng)信號(hào)，其特征在于，將所述第1體動(dòng)信號(hào)和所述第2體動(dòng)信號(hào)合成，對(duì)所述合成后的信號(hào)進(jìn)行頻率分析，根據(jù)所述頻率分析的結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
25.一種利用計(jì)算機(jī)控制佩戴在人體上用于檢測(cè)所述人體的體動(dòng)的體動(dòng)檢測(cè)裝置的控制程序，該體動(dòng)檢測(cè)裝置具有第1加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第1體動(dòng)信號(hào)；和第2加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第2體動(dòng)信號(hào)，其特征在于，以規(guī)定放大率放大所述第1體動(dòng)信號(hào)，生成放大的第1體動(dòng)信號(hào)，對(duì)所述放大的第1體動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻率分析，對(duì)所述第2體動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻率分析，根據(jù)所述放大的第1體動(dòng)信號(hào)的頻率分析結(jié)果和所述第2體動(dòng)信號(hào)的頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
26.一種利用計(jì)算機(jī)控制佩戴在人體上用于檢測(cè)所述人體的體動(dòng)的體動(dòng)檢測(cè)裝置的控制程序，該體動(dòng)檢測(cè)裝置具有第1加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在人體上時(shí)因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第1體動(dòng)信號(hào)；和第2加速度傳感器，設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并輸出第2體動(dòng)信號(hào)，其特征在于，為了使所述第1體動(dòng)信號(hào)和所述第2體動(dòng)信號(hào)的最大振幅實(shí)際上大體一致而進(jìn)行預(yù)處理之后，將兩體動(dòng)信號(hào)合成并輸出合成體動(dòng)信號(hào)，對(duì)所述合成體動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻率分析，根據(jù)所述頻率分析結(jié)果，確定用于抽取體動(dòng)成分的基準(zhǔn)波。
27.一種利用計(jì)算機(jī)控制具有權(quán)利要求5～8、12中任一項(xiàng)所述的體動(dòng)檢測(cè)裝置的節(jié)拍計(jì)的控制程序，其特征在于，根據(jù)所確定的基準(zhǔn)波，抽取相對(duì)于功率最高的信號(hào)具有大于等于某比率的功率的信號(hào)，根據(jù)所抽取的信號(hào)中最低頻率側(cè)的信號(hào)求出節(jié)拍。
28.一種利用計(jì)算機(jī)控制具有權(quán)利要求5～8、12中任一項(xiàng)所述的體動(dòng)檢測(cè)裝置的計(jì)步器的控制程序，其特征在于，根據(jù)所確定的基準(zhǔn)波，抽取相對(duì)于功率最高的信號(hào)具有大于等于某比率的功率的信號(hào)，根據(jù)所抽取的信號(hào)中最低頻率側(cè)的信號(hào)求出節(jié)拍，根據(jù)所求出的所述節(jié)拍算出步數(shù)。
29.一種利用計(jì)算機(jī)控制具有權(quán)利要求5～8、12中任一項(xiàng)所述的體動(dòng)檢測(cè)裝置的手表型信息處理裝置的控制程序，其特征在于，根據(jù)所確定的基準(zhǔn)波，抽取相對(duì)于功率最高的信號(hào)具有大于等于某比率的功率的信號(hào)，根據(jù)所抽取的信號(hào)中最低頻率側(cè)的信號(hào)求出節(jié)拍。
30.一種計(jì)算機(jī)可讀的記錄介質(zhì)，其特征在于，記錄了權(quán)利要求23～29中任一項(xiàng)所述的控制程序。
全文摘要
一種體動(dòng)檢測(cè)裝置、節(jié)拍計(jì)、手表型信息處理裝置、及其控制方法、控制程序以及記錄介質(zhì)。無論是跑步時(shí)還是步行時(shí)都能檢測(cè)節(jié)拍，而且不需要進(jìn)行切換跑步和步行之間的條件設(shè)定的外部操作。第1加速度傳感器A設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在人體上時(shí)主要因步行時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并向體動(dòng)成分抽取單元輸出第1體動(dòng)信號(hào)。第2加速度傳感器B設(shè)在能夠檢測(cè)佩戴在所述人體上時(shí)主要因跑步時(shí)的手臂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的加速度的位置處，并向體動(dòng)成分抽取單元輸出第2體動(dòng)信號(hào)。這樣，體動(dòng)成分抽取單元根據(jù)第1體動(dòng)信號(hào)和第2體動(dòng)信號(hào)抽取體動(dòng)成分。
文檔編號(hào)A61B5/11GK1530880SQ20041002866
公開日2004年9月22日 申請(qǐng)日期2004年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月7日
發(fā)明者青島一郎, 川船豐 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社