(57)【要約】【課題】機器を購入したばかりのユーザーや、通常使用しているユーザーとは異なるユーザーが、最初から屋内で使用を開始する場合であっても、適切な処理を行う。【解決手段】３軸方向の加速度を検知可能な加速度センサー３８を備え、ＧＰＳモジュール３４によりＧＰＳ電波が受信可能な場合には、加速度センサー３８により検知した体振動周波数と、ＧＰＳ電波に含まれる信号を処理して把握される速度情報との相関関係をＭＣＵ３０によりフラッシュＲＯＭ３３に記録する。ＧＰＳ電波の受信状態が所定の基準に満たない場合には、加速度センサー３８により検知した体振動周波数と、フラッシュＲＯＭ３３に記録した相関関係とに基づいて、ＭＣＵ３０により走行速度を推定する。前記相関関係の記録がなく、ＧＰＳ電波の受信状態が所定の基準に満たない場合には、ＭＣＵ３０により体振動周波数を表示させる。【選択図】図３
2014006090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置情報衛星からの電波を受信する受信手段と、
走行中に使用者の体が上下に動く方向の体振動周波数を検知できる検知手段と、
走行情報を表示する表示手段と、
前記電波の受信状態が所定の基準を満たす場合に、前記検知手段により検知した体振動周波数と、前記電波に含まれる信号を処理して把握される速度情報との相関関係を特定する特定手段と、
前記電波の受信状態が所定の基準に満たない場合であって、前記特定手段により前記相関関係を特定済みの場合には、前記検知手段により検知した体振動周波数と、前記相関関係とに基づいて、走行速度または走行ペースを推定する推定手段と、
前記電波の受信状態が所定の基準に満たない場合であって、前記特定手段により前記相関関係を特定済みの場合には、前記推定手段により推定した走行速度または走行ペースを前記走行情報として前記表示手段に表示させ、前記電波の受信状態が所定の基準に満たない場合であって、前記相関関係が未特定の場合には、前記検知手段により検知した前記体振動周波数または当該周波数に基づく情報を前記走行情報として前記表示手段に表示させる処理手段と、を備えた、
ことを特徴とする携帯型機器。
【請求項２】
前記処理手段は、前記電波の受信状態が所定の基準に満たない場合であって、前記相関関係が未特定の場合には、前記体振動周波数に基づいて所定時間当たりの歩数を前記走行情報として前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１に記載の携帯型機器。  
【請求項３】
使用者を判別する判別手段をさらに備え、前記判別手段によって判別された使用者ごとに、前記特定手段による前記相関関係の特定、前記推定手段による走行速度または走行ペースの推定、および、前記処理手段による体振動周波数の表示の処理を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の携帯型機器。
【請求項４】
使用者を判別する判別手段をさらに備え、前記判別手段によって判別された使用者が変更された場合には、前記特定手段は、当該使用者についての前記相関関係を新たに特定することを特徴とする請求項１または２に記載の携帯型機器。
【請求項５】
使用者により屋内で使用することを示す屋内使用モードを選択可能な選択手段をさらに備え、前記選択手段により屋内使用モードが選択された場合であって、前記特定手段により前記相関関係を特定済みの場合には、前記推定手段は、前記検知手段により検知した体振動周波数と、前記相関関係とに基づいて、走行速度または走行ペースを推定し、前記選択手段により屋内使用モードが選択された場合であって、前記相関関係が未特定の場合には、前記処理手段は、前記検知手段により検知した前記体振動周波数または当該周波数に基づく情報を前記走行情報として前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載の携帯型機器。
【請求項６】
前記選択手段により屋内使用モードが選択された後に、前記電波の受信状態が所定の基準を満たす場合には、前記特定手段は、前記検知手段により検知した体振動周波数と、前記電波に含まれる信号を処理して把握される速度情報との相関関係を特定することを特徴とする請求項５に記載の携帯型機器。
【請求項７】
前記電波の受信状態が所定の基準を満たす場合には、前記電波に含まれる信号を処理して把握される速度情報を前記走行速度として前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一に記載の携帯型機器。
【請求項８】
前記特定手段は、前記相関関係を一次式として特定し、または、前記相関関係を特定するテーブルを生成する手段であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一に記載の携帯型機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置情報衛星からの電波を受信する受信モジュールと加速度センサーを備えた携帯型機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星などの位置情報衛星からの信号を処理して把握される速度情報などを表示するランニングウオッチにおいては、トンネル内などの位置情報衛星からの電波情報の受信ができなくなった場合に、どのようにして走行速度を表示するのかが問題となる。
【０００３】
従来は、特許文献１に示すように、ランニングウオッチと別体の加速度センサーを用い、位置情報衛星からの電波情報の受信ができなくなった場合には、加速度センサーからの出力信号に基づいてユーザーの走行能力を学習し、ユーザーの走行速度を推定する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許公報ＵＳ７，８２７，０００Ｂ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、引用文献１の方法では、ユーザーが製品を購入した直後から、位置情報衛星からの電波を受信できない屋内等で使用を開始する場合の使用方法が具体的に記載されていない。つまり、引用文献１には、位置情報衛星からの電波を受信できる状況下での使用を前提とし、その例外として位置情報衛星からの電波を受信できなくなった時には、加速度センサーからの出力信号を用いることが記載されている。しかしながら、引用文献１では、最初から位置情報衛星の電波を受信できない環境下での使用を想定していない。
【０００６】
また、引用文献１においては、過去に加速度センサーを用いて走行能力を学習済みのユーザーが、ある任意の日の走行にて、最初から屋内で使用を開始する場合に、どのような処理で対応するかの具体的な方法が示されていない。したがって、仮に、一つのランニングウオッチを、異なるユーザーが使用した場合には、精度の高くないデータが出力されてしまう可能性がある。
【０００７】
本発明は、機器を購入したばかりのユーザーや、通常使用しているユーザーとは異なるユーザーが、最初から屋内で使用を開始する場合であっても、適切な処理を行うことのできる携帯型機器を提供することを解決課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するため、本発明に係る携帯型機器は、位置情報衛星からの電波を受信する受信手段と、走行中に使用者の体が上下に動く方向の体振動周波数を検知できる検知手段と、走行情報を表示する表示手段と、前記電波の受信状態が所定の基準を満たす場合に、前記検知手段により検知した体振動周波数と、前記電波に含まれる信号を処理して把握される速度情報との相関関係を特定する特定手段と、前記電波の受信状態が所定の基準に満たない場合であって、前記特定手段により前記相関関係を特定済みの場合には、前記検知手段により検知した体振動周波数と、前記相関関係とに基づいて、走行速度または走行ペースを推定する推定手段と、前記電波の受信状態が所定の基準に満たない場合であって、前記特定手段により前記相関関係を特定済みの場合には、前記推定手段により推定した走行速度または走行ペースを前記走行情報として前記表示手段に表示させ、前記電波の受信状態が所定の基準に満たない場合であって、前記相関関係が未特定の場合には、前記検知手段により検知した前記体振動周波数または当該周波数に基づく情報を前記走行情報として前記表示手段に表示させる処理手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
この携帯型機器では、前記電波の受信状態が所定の基準を満たす場合には、前記検知手段により検知した体振動周波数と、前記電波に含まれる信号を処理して把握される速度情報との相関関係が、特定手段により特定される。そして、前記電波の受信状態が所定の基準に満たない場合には、検知手段により検知した体振動周波数と、特定手段により特定した相関関係とに基づいて、推定手段が走行速度または走行ペースを推定する。さらに、前記相関関係の特定が行われておらず、前記電波の受信状態が所定の基準に満たない場合には、処理手段により、前記検知手段により検知した前記体振動周波数または当該周波数に基づく情報を前記走行情報として前記表示手段に表示させる。
【００１０】
従って、本発明によれば、検知手段を携帯型機器内に備えているため、携帯型機器以外に体の他の部位にセンサーを装着するという煩わしさがない。また、走行中に使用者の体が上下に動く方向の体振動周波数に基づいて走行速度または走行ペースを推定するので、使用者の歩幅や運動能力に拘わらず、確実かつ正確に走行速度または走行ペースの推定が可能となる。機器を購入したばかりの使用者が最初から屋内で使用を開始する場合、あるいは、通常使用しているユーザーとは異なるユーザーが屋内で使用を開始する場合には、前記相関関係の特定が行われておらず、ＧＰＳ電波に含まれる信号を処理して把握される速度情報も利用できない。しかし、前記検知手段により検知した前記体振動周波数または当該周波数に基づく情報を前記走行情報として表示手段に表示させるので、使用者は自分自身の走行情報を知ることができる。
【００１１】
この携帯型機器において、前記処理手段は、前記電波の受信状態が所定の基準に満たない場合であって、前記相関関係が未特定の場合には、前記体振動周波数に基づいて所定時間当たりの歩数を前記走行情報として前記表示手段に表示させるようにしてもよい。このように構成することにより、前記相関関係の特定が行われていない場合でも、使用者は自分自身のを走行情報を知ることができる。
【００１２】
この携帯型機器において、使用者を判別する判別手段をさらに備え、前記判別手段によって判別された使用者ごとに、前記特定手段による前記相関関係の特定、前記推定手段による走行速度または走行ペースの推定、および、前記処理手段による体振動周波数または当該周波数に基づく情報の表示の処理を行うようにしてもよい。このように構成することにより、使用者ごとに、歩幅や運動能力に拘わらず、確実かつ正確に走行速度または走行ペースの推定が可能となる。しかも、通常使用しているユーザーとは異なるユーザーが屋内で使用を開始する場合であっても、前記体振動周波数または当該周波数に基づく情報を前記走行情報として表示手段に表示させるので、使用者は自分自身の走行情報を知ることができる。
【００１３】
この携帯型機器において、使用者を判別する判別手段をさらに備え、前記判別手段によって判別された使用者が変更された場合には、前記特定手段は、当該使用者についての前記相関関係を新たに特定するようにしてもよい。このように構成することにより、使用者が変更された場合には、過去に特定した相関関係を用いるのではなく、前記相関関係が新たに特定されるので、前記電波に含まれる信号を処理して把握される速度情報が利用できない場合であっても、変更された使用者における前記体振動周波数または当該周波数に基づく情報が前記走行情報として表示手段に表示される。したがって、使用者は自分自身の走行情報を知ることができる。そして、前記電波に含まれる信号を処理して把握される速度情報が利用できるようになると、変更された使用者における体振動周波数と、速度情報との相関関係が新たに特定される。したがって、その後に前記電波に含まれる信号を処理して把握される速度情報が利用できなくなった場合には、特定された前記相関関係に基づいて、適切に走行速度または走行スペースが推定されることになる。
【００１４】
この携帯型機器において、使用者により屋内で使用することを示す屋内使用モードを選択可能な選択手段をさらに備え、前記選択手段により屋内使用モードが選択された場合であって、前記特定手段により前記相関関係を特定済みの場合には、前記推定手段は、前記検知手段により検知した体振動周波数と、前記相関関係とに基づいて、走行速度または走行ペースを推定し、前記選択手段により屋内使用モードが選択された場合であって、前記相関関係が未特定の場合には、前記処理手段は、前記体振動周波数または当該周波数に基づく情報を前記走行情報として前記表示手段に表示させるようにしてもよい。このように構成することにより、屋内使用モードで使用する場合には、走行速度または走行ペースを除く前記走行情報が表示手段に表示され、精度の高くない情報に基づいて速度表示等が行われることを防ぐことができる。
【００１５】
この携帯型機器において、前記選択手段により屋内使用モードが選択された後に、前記電波の受信状態が所定の基準を満たす場合には、前記特定手段は、前記検知手段により検知した体振動周波数と、前記電波に含まれる信号を処理して把握される速度情報との相関関係を特定するようにしてもよい。このように構成することにより、使用開始当初は屋内使用モードでの使用であっても、前記電波に含まれる信号を処理して把握される速度情報が利用できるようになった場合には、前記体振動周波数と、前記電波に含まれる信号を処理して把握される速度情報との相関関係が特定されるので、その後に前記電波に含まれる信号を処理して把握される速度情報が利用できなくなった場合でも、特定された前記相関関係に基づいて、適切に走行速度または走行ペースが推定されることになる。
【００１６】
この携帯型機器において、前記電波の受信状態が所定の基準を満たす場合には、前記電波に含まれる信号を処理して把握される速度情報を前記走行速度として前記表示手段に表示させるようにしてもよい。このように構成することにより、前記電波に含まれる信号を処理して把握される速度情報により、適切な走行速度または走行ペースが表示されることになる。
【００１７】
この携帯型機器において、前記特定手段は、前記相関関係を一次式として特定し、または、前記相関関係を特定するテーブルを生成するようにしてもよい。このように構成することにより、前記電波の受信状態が所定の基準を満たさない場合であっても、前記検知した体振動周波数と、前記一次式またはテーブルに基づいて、容易に適切な走行速度または走行ペースを推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るＧＰＳランニングウオッチ１００を含むＧＰＳシステムの全体図である。
【図２】ＧＰＳランニングウオッチ１００の平面図である。
【図３】ＧＰＳランニングウオッチ１００の回路構成を示すブロック図である。
【図４】別体型の加速度センサーを用いた場合の歩幅の誤差を説明するための図である。
【図５】体振動周波数と走行速度との関係を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態におけるＧＰＳ受信時とＧＰＳ受信不可時の処理を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施形態における速度および距離の算出処理を示すフローチャートである。
【図８】加速度センサーの各軸の出力波形を示す図である。
【図９】様々なユーザーについて、体振動周波数と走行速度との関係を求めた図である。
【図１０】ＧＰＳランニングウオッチ１００を腕に装着した場合の各軸の方向を示す図である。
【図１１】通常の走行中とＧＰＳランニングウオッチ１００の画面を見た場合の各軸方向の振動を示す図である。
【図１２】本発明の変形例における速度および距離の算出処理を示すフローチャートである。
【図１３】走行者Ａの体振動周波数と走行速度との関係を求めた図である。
【図１４】図１３のデータから求めた一次式を示す図である。
【図１５】走行者Ｂの体振動周波数と走行速度との関係を求めた図である。
【図１６】図１５のデータから求めた一次式を示す図である。
【図１７】走行者Ｃの体振動周波数と走行速度との関係を求めた図である。
【図１８】図１７のデータから求めた一次式を示す図である。
【図１９】図１３のデータから求めた二次式を示す図である。
【図２０】図１５のデータから求めた二次式を示す図である。
【図２１】図１７のデータから求めた二次式を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明の好適な実施の形態を、添付図面等を参照しながら詳細に説明する。ただし、各図において、各部の寸法及び縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００２０】
＜Ａ：ＧＰＳランニングウオッチの機構的な構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る携帯型機器としてのＧＰＳランニングウオッチ１００を含むＧＰＳシステムの全体図である。ＧＰＳランニングウオッチ１００は、ＧＰＳ衛星２０からの電波（無線信号）を処理して把握される速度情報などを表示する携帯型機器であり、腕に接触する面（以下、「裏面」という）の反対側の面（以下「表面」という）に時刻を表示する。
【００２１】
ＧＰＳ衛星２０は、地球上空における所定の軌道上を周回する位置情報衛星であり、１．５７５４２ＧＨｚの電波（Ｌ１波）に航法メッセージを重畳させて地上に送信している。以降の説明では、航法メッセージが重畳された１．５７５４２ＧＨｚの電波を「衛星信号」という。衛星信号は、右旋偏波の円偏波である。
【００２２】
現在、約３１個のＧＰＳ衛星２０（図１においては、約３１個のうち４個のみを図示）が存在しており、衛星信号がどのＧＰＳ衛星２０から送信されたかを識別するために、各ＧＰＳ衛星２０はＣ／Ａコード（Coarse/Acquisition Code）と呼ばれる１０２３ｃｈｉｐ（１ｍｓ周期）の固有のパターンを衛星信号に重畳する。Ｃ／Ａコードは、各ｃｈｉｐが＋１又は−１のいずれかでありランダムパターンのように見える。したがって、衛星信号と各Ｃ／Ａコードのパターンの相関をとることにより、衛星信号に重畳されているＣ／Ａコードを検出することができる。
【００２３】
ＧＰＳ衛星２０は原子時計を搭載しており、衛星信号には原子時計で計時された極めて正確な時刻情報（以下、「ＧＰＳ時刻情報」という）が含まれている。また、地上のコントロールセグメントにより各ＧＰＳ衛星２０に搭載されている原子時計のわずかな時刻誤差が測定されており、衛星信号にはその時刻誤差を補正するための時刻補正パラメータも含まれている。ＧＰＳランニングウオッチ１００は、１つのＧＰＳ衛星２０から送信された衛星信号を受信し、その中に含まれるＧＰＳ時刻情報と時刻補正パラメータを使用して内部時刻を正確な時刻に修正する。
【００２４】
衛星信号にはＧＰＳ衛星２０の軌道上の位置を示す衛星軌道情報も含まれている。ＧＰＳランニングウオッチ１００は、ＧＰＳ時刻情報と衛星軌道情報を使用して測位計算を行うことができる。測位計算は、ＧＰＳランニングウオッチ１００の内部時刻にはある程度の誤差が含まれていることを前提として行われる。すなわち、ＧＰＳランニングウオッチ１００の３次元の位置を特定するためのｘ，ｙ，ｚパラメータに加えて時刻誤差も未知数になる。そのため、ＧＰＳランニングウオッチ１００は、一般的には４つ以上のＧＰＳ衛星からそれぞれ送信された衛星信号を受信し、その中に含まれるＧＰＳ時刻情報と衛星軌道情報を使用して測位計算を行う。
【００２５】
図２は、ＧＰＳランニングウオッチ１００の平面図である。図２に示すように、ＧＰＳランニングウオッチ１００は、外装ケース８０を備えている。外装ケース８０は、プラスチックで形成されたケース８１に、ガラスやプラスチックで形成されたカバーガラス８２が嵌合されて構成されている。なお、本実施形態では、外装ケースを２部品で構成したが、１部品で構成するようにしてもよい。あるいは、裏蓋を用い、３部品で構成するようにしてもよい。このカバーガラス８２の下部には、液晶パネル４０が配置されており、走行速度、走行距離、走行時間、走行ペース（例えば、１ｋｍ当たりの所要時間（分））、ピッチ（１分当たりの歩数）、歩数などの走行情報を表示するようになっている。
【００２６】
また、ＧＰＳランニングウオッチ１００は、操作ボタン１６〜１９を手動操作することにより、走行速度などを表示するランニングモード、時刻を表示する時刻表示モードなどに切り換えることが可能になっている。
【００２７】
＜Ｂ：ＧＰＳランニングウオッチの回路構成＞
図３は、ＧＰＳランニングウオッチ１００の回路構成を示すブロック図である。図３に示すように、ＧＰＳランニングウオッチ１００は、ＭＣＵ３０、電源回路３１、液晶パネル表示部３２、フラッシュＲＯＭ３３、ＧＰＳモジュール３４、無線通信部３５、ブザー３６、ライト３７、加速度センサー３８、水晶発振器３９、リセット回路４１、および操作ボタン１６〜１９を含んで構成されている。
【００２８】
ＭＣＵ３０は、内部にプログラムを記憶するメモリーを備えており、ＧＰＳランニングウオッチ１００の各部の制御を行うほか、後述するようなユーザーの走行状態の記憶処理、および、速度算出処理などを行うようになっている。電源回路３１は、ＡＣアダプタ４２と接続された場合、二次電池３１ａを充電する。二次電池３１ａは、液晶パネル表示部３２やＧＰＳモジュール３４などに駆動電力を供給する。
【００２９】
ＧＰＳモジュール３４は、図示しないＳＡＷフィルタが抽出した１．５ＧＨｚ帯の衛星信号から航法メッセージに含まれる衛星軌道情報、ＧＰＳ時刻情報、あるいは位置情報等の衛星情報を取得する処理を行う。フラッシュＲＯＭ３３には、例えば時差情報が記憶されている。時差情報は、時差データ（座標値（例えば、緯度及び経度）に関連づけられたＵＴＣに対する補正量等）が定義された情報である。また、後述するように、体振動周波数と、速度との相関関係もこのフラッシュＲＯＭ３３に記録される。
【００３０】
無線通信部３５は、ＧＰＳランニングウオッチ１００とパーソナルコンピュータ等との無線通信を行い、ＧＰＳランニングウオッチ１００に記憶したログデータ等をパーソナルコンピュータ等に送信できるようになっている。ブザー３６は、ユーザーの設定処理の完了を知らせるため等に用いられる。また、ライト３７は、ユーザーによる操作ボタンの操作により、液晶パネル４０に光を照射して、夜間などにユーザーによる視認を容易にするために用いられる。
【００３１】
加速度センサー３８は、図２に示すようにＧＰＳランニングウオッチ１００を正面から見た時の横方向に相当するＸ軸方向、縦方向に相当するＹ軸方向、そして、ＧＰＳランニングウオッチ１００のカバーガラス８２に垂直な方向に相当するＺ軸方向の３軸方向の加速度の検出が可能なセンサーである。つまり、ＧＰＳランニングウオッチ１００を腕に装着し、親指が上になるようにして走る状態では、ユーザーの進行方向がＸ軸方向、ユーザーの上下動方向（重力方向）がＹ軸方向、そして、ユーザーの左右の動きの方向がＺ軸方向となる。詳しくは後述する。水晶発振回路３９は、温度補償回路付きの水晶発振回路であり、温度に関係なくほぼ一定の周波数の基準クロック信号を生成する。リセット回路４１は、ＧＰＳランニングウオッチ１００の動作をリセットさせるために用いられる。操作ボタン１６〜１９は、動作モード（ランニングモードや時刻表示モードなど）を切り替えたり、液晶パネル４０の表示設定や各種設定入力を行うために用いられる。
【００３２】
＜Ｃ：ＧＰＳランニングウオッチの加速度センサーによる速度推定処理および距離算出処理＞
次に、本実施形態のＧＰＳランニングウオッチ１００の加速度センサーによる速度推定処理および距離算出処理について詳しく説明する。ＧＰＳ衛星からの電波情報の受信ができなくなった場合、あるいは、ＧＰＳ衛星からの電波が弱い場合などには、ＧＰＳ衛星からの電波情報に含まれる信号を処理して把握される速度情報を用いることができない。
【００３３】
このようにＧＰＳ衛星からの電波情報に含まれる信号を処理して把握される速度情報を用いることができない場合に走行速度を推定する方法としては、加速度センサーが内蔵された別体型機器をユーザーのシューズに取り付け、この機器を用いて走行速度を測定する方法がある。しかしながら、この方法では、ユーザーによる歩幅の設定の如何によって測定値にばらつきを生じる。また、同じユーザーでも、走行するペースがハイペースの場合と、スローペースの場合とでは、歩幅が異なる。図４に示すように、例えば、歩幅を１１０ｃｍに設定したとしても、下り坂などのハイペース時には歩幅が１２０ｃｍになったり、上り坂などのスローペース時には歩幅が１００ｃｍになることもある。したがって、１歩当たり±１０ｃｍの誤差があり、この誤差が常に累積していくことになるので、別体型の加速度センサーを用いる方法では、走行速度を正確に測定することは困難になる。
【００３４】
しかしながら、検討の結果、体振動周波数、つまり、ランナーの体が走行中に上下に動く振動の周波数は、そのランナーの歩幅によらず、ランナーの実際の走行速度との相関関係があることが判明した。また、この体振動周波数と走行速度との関係は、ランナーの運動能力の差にも依存することがなく、図５に示すように、一般のランナーから陸上競技のオリンピック選手に至るまで、ほぼ比例の関係にあり、体振動周波数が高いほど、走行速度が高くなるという関係にあることがわかった。例えば、図５に示すように、一般のランナーの走行時には、体振動周波数は２．５Ｈｚ〜３．２Ｈｚ程度となり、マラソンのオリンピック選手では、体振動周波数は３．５Ｈｚ〜３．７Ｈｚ程度、１００ｍ競技のオリンピック選手では、体振動周波数は５．１Ｈｚ程度になることがわかった。
【００３５】
そこで、本実施形態では、一例として、加速度センサー３８のＹ軸方向の振動の周波数をユーザーの体振動周波数として、体振動周波数と走行速度との相関関係を特定している。具体的には、図６に示すように、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たし、ＧＰＳ電波の受信が良好に行われている時に、ユーザーの体振動周波数を測定すると共に、その時のＧＰＳ衛星からの電波情報に含まれる信号を処理して把握される速度情報を走行速度とし、そのユーザーの体振動周波数のデータと走行速度のデータを関連付けて記録する。そして、記録したデータから、ユーザーの体振動周波数と走行速度との関係を示す一次式を特定する。一次式の特定には、例えば、最小二乗法が用いられる。ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たさず、ＧＰＳの電波を良好に受信できないと判断した場合には、特定した一次式に、加速度センサーから計測されるユーザーの体振動周波数を当てはめ、走行速度を推定し、その速度から距離を求めるようにした。
【００３６】
また、機器を購入後に初めて使用する際、その使用が、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たさない屋内等での使用である場合には、ＧＰＳ衛星からの電波に含まれる信号を処理して把握される速度情報、および、前記一次式を利用することができない。そこで、本実施形態では、ＧＰＳ衛星からの電波情報を受信しての走行実績がなく、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準に満たない場合には、ユーザーの体振動周波数を検知し、体振動周波数を表示するようにした。
【００３７】
次に、図７のフローチャートと図８の加速度センサーの出力波形図に基づいて本実施形態における速度推定処理および距離算出処理の具体例について説明する。まず、ユーザーは、ランニングを開始する際に、ＧＰＳランニングウオッチ１００の操作ボタン１６を操作して、速度と距離の測定を開始する。測定が開始されると、ＧＰＳ衛星からの電波情報を受信した状態での走行実績があるかどうかを判断する（図７：Ｓ１）。この判断は、フラッシュＲＯＭに後述する一次式の記録データが保存されているかどうかで行うようにすればよい。あるいは、過去に一次式の記録データを保存した場合には、保存したことを示す情報、例えば、フラグなどを立てておくようにしてもよい。
【００３８】
例えば、機器を購入後に初めて使用する場合のように、ＧＰＳ衛星からの電波情報を受信した状態での走行実績がない場合には（図７：Ｓ１；ＮＯ）、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たすかどうかを判断する（図７：Ｓ２）。例えば、初めての使用が、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たさない屋内の場合には（図７：Ｓ２；ＮＯ）、体振動周波数の検知と表示を行う。
【００３９】
具体的には、ユーザーがＧＰＳランニングウオッチ１００を装着してランニングを開始すると、加速度センサー３８からは、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸のそれぞれの方向の振動の振幅値が図８に示すように出力される。そこで、一例として、加速度センサー３８から出力される加速度波形のうち、Ｙ軸方向の加速度波形の下ピーク値を検出し、その下ピーク値が得られた時間を随時記憶する（図７：Ｓ３）。本実施形態では、一例として、３６個のピーク値が得られた時点で、その所要時間を記憶する。
【００４０】
そして、所定数の下ピーク値が得られた時間から、時間当たりのＹ軸方向の振動数、つまり、Ｙ軸方向の振動の周波数を検知し、記憶する（図７：Ｓ４）。液晶表示パネルにはその周波数を表示させる（図７：Ｓ５）。次に、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たすか否かを判断し（図７：Ｓ２）、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たさない場合には（図７：Ｓ２；ＮＯ）、上述の処理を繰り返す。したがって、本実施形態によれば、機器を購入後に初めて使用する場合であって、その使用が、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たさない屋内での使用の場合でも、精度の高くないＧＰＳ衛星からの情報を用いることなく、加速度センサー３８で検出した体振動周波数が表示されることになるので、ユーザーは自分自身の体振動周波数を正確に知ることが可能となる。
【００４１】
その後、ユーザーが屋内から屋外へ出た場合のように、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たす場合には（図７：Ｓ２；ＹＥＳ）、上述と同様に加速度センサー３８から出力される加速度波形のうち、Ｙ軸方向の加速度波形の下ピーク値を検出し、その下ピーク値が得られた時間を随時記憶する（図７：Ｓ７）。そして、所定数の下ピーク値が得られた時間から、時間当たりのＹ軸方向の振動数、つまり、Ｙ軸方向の振動の周波数を検知し、記憶する（図７：Ｓ８）。さらに、記憶した周波数と、下ピーク値が得られた時のＧＰＳ衛星からの信号を処理して把握される速度情報とから、一次式を特定する（図７：Ｓ９）。
【００４２】
また、その時のＧＰＳ衛星からの信号を処理して把握される速度情報を走行速度として表示すると共に、前回速度情報を取得した時から、今回速度情報を取得した時までの時間を、取得した速度情報に掛けて、前回速度情報を取得した時から、今回速度情報を取得した時までの走行距離を算出する（図７：Ｓ１０）。算出した走行距離は、走行速度と共に表示するようにしてもよいし、ユーザーによる操作ボタンの操作に応じて表示するようにしてもよい。そして、算出した距離を、それまでの合計距離に加算する。合計距離の表示は、随時行ってもよいし、ユーザーによる操作ボタンの操作に応じて行ってもよい。
【００４３】
次に、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たすかどうかを判断し（図７：Ｓ１１）、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たす場合には（図７：Ｓ１１；ＹＥＳ）、上述した処理を繰り返す。しかし、途中でトンネル内などのＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たさない場所を走行した場合には（図７：Ｓ１１；ＮＯ）、加速度センサー３８の出力から得られる体振動周波数を、特定した一次式に当てはめて走行速度を算出して表示する。また、前回速度情報を取得した時または走行速度を算出した時から、今回走行速度を算出した時までの時間を、算出した走行速度に掛けて、前回速度情報を取得した時または走行速度を算出した時から、今回走行速度を算出した時までの走行距離を算出する（図７：Ｓ１３）。算出した走行距離は、走行速度と共に表示するようにしてもよいし、ユーザーによる操作ボタンの操作に応じて表示するようにしてもよい。
【００４４】
一方、ＧＰＳ衛星からの電波情報を受信した状態での走行実績がある場合には（ステップＳ１；ＹＥＳ）、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たすかどうかを判断し（図７：Ｓ１１）、受信状況に応じて、上述した処理（図７：Ｓ７〜Ｓ１０、Ｓ１３）を行う。図７には示していないが、随時ユーザーの走行が終了したかどうかを判断し、例えば、ユーザーがＧＰＳランニングウオッチ１００の操作ボタン１６を操作して、速度と距離の測定を終了させた場合には、上述した各処理を終了させるようにすればよい。なお、算出した一次式は、走行が終了した後もそのまま記憶しておいてもよいし、ＧＰＳランニングウオッチ１００を使用するユーザーが変わる場合には、クリアするようにしてもよい。
【００４５】
また、ユーザーの性別、生年月日、身長等のプロファイルを入力できるように構成し、各ユーザーごとに、ＧＰＳ衛星からの電波情報を受信した状態での走行実績があるかどうかを判断したり、各ユーザーごとの一次式を用いて上述した各処理を行うようにしてもよい。また、ユーザーのプロファイルが変更された場合には、使用ユーザーが替わったと判断して、記録していた一次式のデータを消去するようにしてもよい。
【００４６】
図９に、様々なユーザーの体振動周波数と走行速度との関係を示すデータ記録し、記録したデータからそれぞれ一次式を求めた結果を示す。図９に示すように、ユーザーによって走行速度に差があっても、それぞれのユーザーの体振動周波数と走行速度との関係を一次式で表すことができる。したがって、本実施形態によれば、トンネル内などのＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たさない区間を走る場合でも、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たす間に算出した一次式に基づいて、ユーザーの走行速度を推定することができるので、ユーザーは常に自分の走行速度を確認することができ、所望のペースまたは適切なペースで走行することができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、加速度センサー３８のＹ軸方向の振動の周波数を求めて体振動周波数としたが、体振動周波数とする振動の方向は、走行中にユーザーの体が上下に動く方向であればよく、重量方向に最も近い軸の振動を用いればよい。重力方向に最も近い軸の振動とは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の振動のうち、振幅が最も大きくなる軸方向の振動をいう。例えば、ＧＰＳランニングウオッチ１００を腕に装着して、親指が上になるようにして走る状態では、図１０に示すＹ軸方向の振動の振幅が最も大きくなるので、重力方向に最も近い軸の振動としてＹ軸方向の振動を用いる。しかし、図１０に示すように、走りながらＧＰＳランニングウオッチ１００の液晶パネルを見ようとすると、ＧＰＳランニングウオッチ１００の液晶パネルに垂直な方向であるＺ軸方向の振動の振幅が最も大きくなる。したがって、この場合には、重力方向に最も近い軸の振動としてＺ軸方向の振動を用いる。図１１に各軸方向の振動の一例を示す。
図１１に示すように、ＧＰＳランニングウオッチ１００を腕に装着し、親指を上にした走行中においては状態では、Ｙ軸方向の振動の振幅が最も大きくなることがわかる。しかし、ＧＰＳランニングウオッチ１００の画面を見ている時には、図１１の領域Ａに示すように、Ｚ軸方向の振動の振幅が最も大きくなることがわかる。本実施形態では、このように、振幅が最も大きくなる軸方向の振動を重力方向に最も近い軸の振動として採用し、重力方向に最も近い軸の振動の周波数を求めて体振動周波数としている。  但し、本発明はこのような例に限定されず、
但し、本発明はこのような例に限定されず、加速度センサー３８の各軸の振動波形を合成した波形の周波数を体振動周波数としてもよい。
【００４８】
また、上述した実施形態では、体振動周波数と走行速度との関係から、一次式を特定し、この一次式を記憶する例について説明したが、体振動周波数と走行速度との相関関係を特定するテーブルを生成して記憶し、このテーブルを用いて走行速度を推定するようにしてもよい。なお、ＧＰＳ衛星の電波の受信状態が所定の基準を満たすか否かの判断は、受信可能な衛星の数が所定数以下になったかどうか、あるいは、各衛星により測定位置の誤差が所定値以上になったかどうか等で判断するようにすればよい。
【００４９】
以上のように、本実施形態によれば、ＧＰＳランニングウオッチ１００を購入した直後に屋内のようなＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たさない場所で使用する場合でも、体振動周波数を適切に表示させることができる。また、本実施形態によれば、ＧＰＳランニングウオッチ１００内に多軸の加速度センサー３８を備えて、走行速度を推定するようにしたので、足部や胸部にランニングウオッチとは別体のセンサーを取り付ける必要がなく、走行前の準備を楽にすることができる。また、加速度センサー３８がＧＰＳランニングウオッチ１００に内蔵されているので、別体のセンサーを用いた場合のような電池切れや古い電池によるデータ記録の失敗の危険性がない。
【００５０】
また、本実施形態では、振幅の大きい体振動の動きを検知しているので、走行中の腕の動きがユーザーによって多種多様で複雑であっても、正確に波形ピークを捉えることが可能となり、出力値の精度を向上させることができる。さらに、ランナーによっては、走る時に腕を振らないランナーもいるが、本実施形態では、振幅の大きい体振動の動きを検知しているので、そのように腕を振らないランナーが用いた場合でも、出力値の精度を向上させることができる。
【００５１】
また、ユーザーは、走行前に走行する距離を入力する必要がないので、ユーザーが任意のルートを走行した場合でも、その走行距離を適切に把握することが可能となる。歩幅（ストライド）を設定入力する必要がないので、その設定誤差や、走行中の歩幅の誤差に影響されることがなく、正確に走行距離を算出することが可能になる。
【００５２】
＜Ｄ：変形例１＞
上述した実施形態では、機器の使用開始時や使用中に、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たすかどうかを判断するようにしたが、ユーザーが機器を屋内で使用する屋内使用モードで使用することを選択できるようにしてもよい。このように構成した場合の例を、図１２のフローチャートに基づいて説明する。なお、図７との共通箇所には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５３】
まず、ＧＰＳ衛星からの電波を受信した状態での走行実績があるかどうかを判断し（図１２：Ｓ１）、ＧＰＳ衛星からの電波を受信した状態での走行実績がない場合には（図１２：Ｓ１；ＮＯ）、屋内使用モードが選択されたかどうかを判断する（図１２：Ｓ２０）。この判断は、例えば、ユーザーが操作ボタンを操作することにより、モードの切替えを可能に構成し、切り替えられたモードを判断することによって行うようにすればよい。ユーザーによって屋内使用モードが選ばれた場合には（図１２：Ｓ２０；ＹＥＳ）、図７の場合と同様に、体振動周波数の表示のみを行う（図１２：Ｓ３〜Ｓ５）。その後は、図７の場合と同様に、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たすかどうかを判断し（図１２：Ｓ２）、その状況に応じて図７の場合と同様な処理を行うようにすればよい。
【００５４】
また、ＧＰＳ衛星からの電波を受信した状態での走行実績がなく（図１２：Ｓ１；ＮＯ）、屋内使用モードが選択されなかった場合には（図１２：Ｓ２０；ＮＯ）、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たすかどうかを判断し（図１２：Ｓ２）、その状況に応じて図７の場合と同様な処理を行うようにすればよい。また、ＧＰＳ衛星からの電波を受信した状態での走行実績がある場合にも（図１２：Ｓ１；ＹＥＳ）、屋内使用モードが選択されたかどうかを判断する（図１２：Ｓ２１）。ユーザーによって屋内使用モードが選ばれた場合には（図１２：Ｓ２１；ＹＥＳ）、図７の場合と同様に、一次式に基づいて走行速度と距離を算出して表示する（図１２：Ｓ１３）。
【００５５】
その後は、図７の場合と同様に、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たすかどうかを判断し（図１２：Ｓ１１）、その状況に応じて図７の場合と同様な処理を行うようにすればよい。また、ＧＰＳ衛星からの電波を受信した状態での走行実績がある場合であって（図１２：Ｓ１；ＹＥＳ）、屋内使用モードが選択されなかった場合には（図１２：Ｓ２１；ＮＯ）、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たすかを判断し（図１２：Ｓ１１）、その状況に応じて図７の場合と同様な処理を行うようにすればよい。
【００５６】
＜Ｅ：変形例２＞
上述した実施形態では、体振動周波数と走行速度との関係から一次式を特定する例について説明したが、二次式を特定するようにしてもよい。図１３、図１５および図１７は、それぞれ走行者Ａ、走行者Ｂ、走行者Ｃの体振動周波数と走行速度との関係を示すデータをプロットした図である。そして、図１４、図１６および図１８は、それぞれ図１３、図１５および図１７に示したデータに基づいて、一次式を特定した例である。
【００５７】
一方、図１９、図２０および図２１は、それぞれ図１３、図１５および図１７に示したデータに基づいて、二次式を特定した例である。このように、本実施形態によれば、体振動周波数と走行速度との関係は、二次式として学習することも可能である。二次式の特定も、一次式と同様に最小二乗法を用いればよい。
【００５８】
なお、上述した実施形態では、ＧＰＳ衛星からの電波を受信した状態での走行実績がない場合であって、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たさない場合には、体振動周波数だけを表示するように構成したが、本発明はこのような構成に限られる訳ではない。例えば、身長別の歩幅の標準的な値をデフォルト値として記憶させておき、ユーザーが入力した身長の値から歩幅のデフォルト値を読み出し、この歩幅のデフォルト値と、体振動周波数を積算することにより走行距離を算出し、この走行距離から速度を算出するようにしてもよい。
【００５９】
なお、上述した実施形態では、ＧＰＳシステムが備える位置情報衛星としてＧＰＳ衛星２０を例示して説明したが、これはあくまで一例である。ＧＰＳシステムは、ガリレオ（EU）、GLONASS（ロシア）、北斗（中国）などの他の全地球的航法衛星システム（GNSS）や、SBASなどの静止衛星や準天頂衛星などの衛星信号を発信する位置情報衛星を備えるものであればよい。すなわち、ＧＰＳランニングウオッチ１００は、ＧＰＳ衛星２０以外の衛星を含む位置情報衛星からの電波（無線信号）を処理して把握される速度情報を取得する構成であってもよい。
【００６０】
また、速度情報は、位置情報衛星からの電波に含まれる速度情報そのものであってもよいし、位置情報衛星からの電波に含まれるＧＰＳ時刻情報と衛星軌道情報とを使用して測位計算することによって得られる走行距離（移動距離）と、経過時間とから算出した対地速度の情報であってもよい。
さらに、上述した実施形態及び変形例においては、体振動周波数と走行速度との相関関係を特定する例について説明したが、体振動周波数と走行ペースとの相関関係を特定するようにしてもよい。走行ペースは、走行速度の逆数で、１ｋｍ当たりの時間（分）で表すようにすればよい。また、特定した体振動周波数と走行速度との相関関係と、計測した体振動周波数とから、走行ペースを推定するようにしてもよい。但し、このような例に限定されるものではなく、所定の距離当たりの時間（秒、分、時間）で表すものであればよい。
また、上述した実施形態及び変形例においては、位置情報衛星からの電波の受信状態が所定の基準を満たさない等、前記相関関係が特定できない場合に、体振動周波数を表示させる例について説明したが、本発明はこの例に限定されるものではない。体振動周波数ではなくても、走行速度や走行ペースを除く走行情報であれば、例えば走行時間を表示するようにしてもよい。あるいは、走行時間とピッチを表示するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１００…ＧＰＳランニングウオッチ、１６，１７，１８，１９…操作ボタン、３０…ＭＣＵ、３１…電源回路、３１ａ…二次電池、３２…液晶パネル表示部、３３…フラッシュＲＯＭ、３４…ＧＰＳモジュール、３５…無線通信部、３８…加速度センサー、４０…液晶パネル、８０…外装ケース、８１…ケース、８２…カバーガラス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2014006090.tif 000021
【図２０】
2014006090.tif 000022
【図２１】
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