(57)【要約】      （修正有）【課題】自転車の傾きを正確にリアルタイムに測定し表示手段に表示することができる自転車用電子システム及びそのプログラムを提供する。【解決手段】傾斜角度算出処理が開始されると、ＣＰＵは、加速度センサの検出値を読み込む（Ｓ１１）。自転車が水平線に対して、所定角度だけ上に向けて傾斜し、且つ、前方に加速していた場合には、加速度センサに掛かる加速度は、重力と進行方向への加速度の合成されたものになる。従って、加速度センサ値のスカラー値は１Ｇでなくなるので（Ｓ１２：ＮＯ）、ジャイロセンサの検出値を読み込む（Ｓ１４）。次いで、現在の傾斜角度をＲＡＭに記憶している前回の傾斜角度から、（Ｓ１４）で読み込んだジャイロセンサの値を加算して傾斜角度を求め（Ｓ１５）、当該傾斜角度をＲＡＭに時系列に記憶し（Ｓ１６）、ディスプレイ部に傾斜角度を文字や図形で表示する（Ｓ１７）。【選択図】図５
2013095306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準面に対する自転車の傾斜角度を測定し、その傾斜角度に基づいた表示を表示手段に行う自転車用電子システムであって、
三つの測定軸について加速度を検出可能な加速度検出手段と、
三つの測定軸ついて角速度を検出可能な角速度検出手段と、
前記加速度検出手段によって検出された加速度が重力加速度と同等か否かを判断する加速度判断手段と、
前記傾斜角度を算出する傾斜角度算出手段と
を備え、
前記傾斜角度算出手段は、前記加速度検出手段によって検出された加速度が重力加速度と同等であると判断した場合には、前記加速度センサの出力値に基づいて現在の傾斜角度を設定し、前記加速度検出手段によって検出された加速度が重力加速度と同等でないと判断した場合には前記現在の傾斜角度に対して前記角速度検出手段の出力値に基づき積算していくことで現在の傾斜角度を更新することを特徴とする自転車用電子システム。
【請求項２】
前記傾斜角度算出手段は、リアルタイムに前記傾斜角度を算出することを特徴とする請求項１に記載の自転車用電子システム。
【請求項３】
前記リアルタイムとは、前記表示手段に表示される自転車の傾斜角度の状態が現在の自転車の傾斜角度の状態を反映していると使用者が感じる時間間隔であることを特徴とする請求項２に記載の自転車用電子システム。
【請求項４】
前記自転車の移動速度を算出する移動速度算出手段を備え、
当該移動速度算出手段の算出する移動速度が速くなればなるほど、前記傾斜角度算出手段は、前記傾斜角度を算出する時間間隔を短くすることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の自転車用電子システム。
【請求項５】
前記傾斜角度算出手段は、前記自転車の１ダンシング間に所定回数、前記傾斜角度を算出することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の自転車用電子システム。
【請求項６】
前記傾斜角度算出手段の算出した前記傾斜角度をその時系列を特定可能に記録する記録手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の自転車用電子システム。
【請求項７】
前記傾斜角度算出手段の算出した前記傾斜角度に基づいて前記表示手段に３Ｄ画像の表示を行う表示制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の自転車用電子システム。
【請求項８】
コンピュータを請求項１〜７の何れかに記載の自転車用電子システムの各処理手段として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車の走行に関する様々な情報を計測し表示手段に表示する自転車用電子システム及びそのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自転車の走行に関する様々な情報としては、例えば走行速度、現在位置表示、平均速度、目的地までのラップ計測、クランクの回転速度（ケイデンス）、走行中の心拍状態（ハートレート）等がある。従来、これらの様々な情報を自転車の使用者に走行中に表示手段に表示して目視させることができるサイクルコンピュータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１参照に記載の計測装置では、速度センサ、ケイデンスセンサおよび表示部に加えて、速度センサとケイデンスセンサによって検知された信号を無線によって表示部へ送るための送信部を備えている。送信部には、一方向に延在する軸部が設けられて、ケイデンスセンサと速度センサとが回動可能に軸支されている。速度センサ、ケイデンスセンサおよび送信部を含む計測本体部は、チェーンステーに取り付けられている。表示部は自転車に乗った状態で視界に入るハンドルの部分に取り付けられ、送信部から送られる信号を受信してその信号を処理し、所定の情報を表示する機能を有している。
【０００３】
また、傾斜角度測定センサとしては、特許文献２に記載のものが提案されている。この傾斜角度測定センサでは、加速度成分を測定するための第１センサ部と、角速度成分を測定するための第２センサ部と、演算処理部から構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−６７３５４号公報
【特許文献２】特開２００７−２３２６６２号公報
【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、特許文献１に示すようなサイクルコンピュータでは、現在の勾配の測定は、ＧＰＳ又は気圧センサによる高度差とＧＰＳ又は速度センサから求めた進んだ距離にて勾配を算出していたため、過去の道の勾配しか表示できず違和感があるという問題点があった。
【０００６】
また、特許文献２に記載に傾斜角度センサでは、演算処理に誤りが有るため一つの測定軸からの出力しか上手く求めることが出来ず、三つの測定軸からの出力は演算処理できないという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、自転車の傾きを正確にリアルタイムに測定し表示手段に表示することができる自転車用電子システム及びそのプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の第一態様に係る自転車用電子システムは、基準面に対する自転車の傾斜角度を測定し、その傾斜角度に基づいた表示を表示手段に行う自転車用電子システムであって、三つの測定軸について加速度を検出可能な加速度検出手段と、三つの測定軸ついて角速度を検出可能な角速度検出手段と、前記加速度検出手段によって検出された加速度が重力加速度と同等か否かを判断する加速度判断手段と、前記傾斜角度を算出する傾斜角度算出手段とを備え、前記傾斜角度算出手段は、前記加速度検出手段によって検出された加速度が重力加速度と同等であると判断した場合には、前記加速度センサの出力値に基づいて現在の傾斜角度を設定し、前記加速度検出手段によって検出された加速度が重力加速度と同等でないと判断した場合には前記現在の傾斜角度に対して前記角速度検出手段の出力値に基づき積算していくことで現在の傾斜角度を更新することを特徴とする。尚、加速度検出手段としては、三軸のセンサに限られず、一軸のセンサを三つ組み合わせても良い。
【０００９】
このような構成であれば、自転車の傾きとして、自転車の前後方向の傾き、左右方向の傾き、車体の曲がりを正確に測定し、表示手段に表示することができる。
【００１０】
また、本発明に係る自転車用電子システムでは、前記傾斜角度算出手段は、リアルタイムに前記傾斜角度を算出するようにしても良い。
【００１１】
このような構成であれば、自転車の傾きを即時に計測し、表示手段に表示することができる。
【００１２】
また、本発明に係る自転車用電子システムでは、前記リアルタイムとは、前記表示手段に表示される自転車の傾斜角度の状態が現在の自転車の傾斜角度の状態を反映していると使用者が感じる時間間隔であるようにするとよい。
【００１３】
このような構成であれば、自転車に乗っている使用者が感じた通りの自転車の傾きを表示手段に表示することができ、使用者が違和感を感じることがない。
【００１４】
また、本発明に係る自転車用電子システムでは、前記自転車の移動速度を算出する移動速度算出手段を備え、当該移動速度算出手段の算出する移動速度が速くなればなるほど、前記傾斜角度算出手段は、前記傾斜角度を算出する時間間隔を短くするとよい。
【００１５】
このような構成であれば、自転車の移動速度が速くなっても、正確に自転車の傾斜角度を算出することができる。
【００１６】
また、本発明に係る自転車用電子システムでは、前記傾斜角度算出手段は、前記自転車の１ダンシング間に所定回数、前記傾斜角度を算出するようにしてもよい。尚、自転車の１ダンシング間とは、例えば、自転車の傾斜角度が直立状態から左方向の傾斜角度のピークを経て直立状態となり右方向の傾斜角度のピークを経て再度直立状態に達するといった、ダンシングの１周期の時間などから求めた時間であっても、通常自転車を漕ぐ１ダンシング時間として一般的に想定される時間でもよい。
【００１７】
このような構成であれば、自転車の１ダンシング間に予め定められた複数回前記傾斜角度を算出するので、ダンシング中の傾斜角度を正確に算出することができる。
【００１８】
また、本発明に係る自転車用電子システムでは、前記傾斜角度算出手段の算出した前記傾斜角度をその時系列を特定可能に記録する記録手段を備えるようにしてもよい。
【００１９】
このような構成であれば、時系列に応じて自転車の傾斜角度を記憶でき、後で自転車の移動時の傾斜角度の履歴を表示手段に表示することができる。
【００２０】
また、本発明に係る自転車用電子システムでは、前記傾斜角度算出手段の算出した前記傾斜角度に基づいて前記表示手段に３Ｄ画像の表示を行う表示制御手段を備えるようにしてもよい。
【００２１】
このような構成であれば、自転車傾斜角度に基づいて表示手段に３Ｄ画像の表示ができるので、自転車に乗っている使用者は、現在の自転車の傾斜角度を目視で容易に認識することができる。
【００２２】
また、本発明の第二態様に係るプログラムでは、コンピュータを請求項１〜７の何れかに記載の自転車用電子システムの各処理手段として機能させることを特徴とする。
【００２３】
このような構成のプログラムであれば、スマートフォンやホータブルナビゲーション装置等でも上記自転車用電子システムと同様の動作をさせることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、自転車の傾きをリアルタイムに正確に測定し表示手段に表示するので、表示手段を見る使用者に違和感を与えない自転車用電子システム及びそのプログラムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態のサイクルコンピュータ１０の平面図である。
【図２】サイクルコンピュータ１０を自転車１にセットした状態の概略を説明する説明図である。
【図３】サイクルコンピュータ１０の電気的構成を説明するブロック図である。
【図４】センサボックス８の電気的構成を説明するブロック図である。
【図５】傾斜角度算出処理のフローチャートである。
【図６】移動速度算出処理のフローチャートである。
【図７】自転車１が傾斜して停止した状態を示す図である。
【図８】自転車１が傾斜し、斜め上方へ進行する状態を示す図である。
【図９】検出された角速度を示すグラフである。
【図１０】角速度から求められた角度を示すグラフである。
【図１１】水平状態の自転車１の図である。
【図１２】自転車１の前後方向での傾きを示す図である。
【図１３】自転車１の左右方向での傾きを示す図である。
【図１４】自転車１の自立航法が可能なことを示す図である。
【図１５】ディスプレイ部１６での自転車１の３Ｄ表示の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の自転車用電子システムの一実施の形態としてのサイクルコンピュータについて図面を参照して説明する。図１に示すように、サイクルコンピュータ１０は、平面視、略長方形の筐体１１を備え、筐体１１の内部には、電子回路及び電池を内蔵し、筐体１１には額縁状の枠部１５を備えている。また、枠部１５内には表示手段としてのディスプレイ部１６を備えている。ディスプレイ部１６は一例として、３インチの小型の液晶ディスプレイから構成される。また、ディスプレイ部１６は入力手段としてのタッチパネルを兼ねる。また、筐体１１右側面には電源ボタン１７が形成され、左側面にはメニューボタン１８が形成されている。枠部１５におけるディスプレイ部１６の図１に於ける下位置には充電状況を報知する充電報知ランプ２０が設けられている。サイクルコンピュータ１０は一例として、リチウムイオン電池からなるバッテリー（二次電池）を電源とし、図示しない裏蓋を取り外して筐体１１内部に収容するようにしている。また、後述するメモリカードリーダーも筐体１１内部に配設され、裏蓋を取り外して外付け記憶媒体としてのＳＤカード等のメモリーカードをこのメモリカードリーダーに脱着するようにしている。
【００２７】
図２に示すように、サイクルコンピュータ１０は取り付け手段としての結束バンド１２によって自転車１のハンドル１３上のユーザーの目視しやすい位置に図示しないホルダーを介して取り付けられるようになっている。サイクルコンピュータ１０は車輪回転数検出手段としての車輪回転センサ２１を備えている。車輪回転センサ２１は別体で用意された移動検出体としてのマグネット２２とセット化されている。図２に示すように、車輪回転センサ２１は例えば自転車１のフロントフォーク２４の前輪２５のスポーク２６に面した位置に結束バンド１２によって取り付けることが可能である。マグネット２２は前輪２５のいずれかのスポーク２６に対して前輪２５の回転によって車輪回転センサ２１と交差する軌跡上の位置に取り付ける。車輪回転センサ２１は前輪２５の回転とともに周回するマグネット２２の磁力線を前輪２５の一回転ごとに１回ずつ検出する。
【００２８】
図２に示すように、サイクルコンピュータ１０はクランク回転速度算出手段としてのクランク回転センサ２７を備えている。クランク回転センサ２７は別体で用意された移動検出体としてのマグネット２３とセット化されている。クランク回転センサ２７は例えば自転車１のチェーンステイ２８に対してクランク２９側のペダル３０に面した位置に結束バンド１２によって取り付けることが可能である。マグネット２３はペダル３０に対して取り付ける。マグネット２３の取り付け位置はペダル３０の回転によってクランク回転センサ２７と交差する位置とする。クランク回転センサ２７はペダル３０の回転とともに周回するマグネット２３の磁力線をクランク２９の一回転ごとに１回ずつ検出する。
【００２９】
また、図２に示すように、自転車１には、後述する加速度センサ３４と、ジャイロセンサ４１、センサ信号送信機４０等を内蔵したセンサボックス８が上管２に結束バンド１２により固定されている。
【００３０】
次に、図３のブロック図を参照して、サイクルコンピュータ１０の電気的構成を説明する。尚、本発明とは直接関係のない構成については省略する。サイクルコンピュータ１０の筐体１１内の図示外の回路基板には、サイクルコンピュータ１０の主制御を司るメインコントローラ３が設けられている。メインコントローラ３は、各種の計算処理を行うＣＰＵ４と、各種プログラム等を記憶したＲＯＭ５と、データを一時的に記憶するＲＡＭ６と、図示外のタイマ等から構成されている。メインコントローラ３には位置検出器３１、メモリカードリーダー３２、報知アラーム３３、データベース３５、センサ信号受信機３６、ディスプレイ部１６、電源ボタン１７、メニューボタン１８及び図示外の電池がそれぞれ接続されている。
【００３１】
メインコントローラ３内のＲＯＭ５にはセンサ信号受信機３６によって受信された車輪回転センサ２１からの出力に基づいて走行速度を求めるための走行速度計算プログラム、センサ信号受信機３６によって受信されたクランク回転センサ２７からの出力に基づいて１分当たりに換算したクランクの回転速度を求めるためのクランク回転速度計算プログラム、後述する傾斜角度算出処理プログラム及び移動速度算出プログラム等が記憶されている。
【００３２】
また、ＲＯＭ５には、位置検出器３１と関連するプログラムとして、位置検出器３１のＧＰＳ受信器３７によって受信されたＧＰＳ情報を処理するＧＰＳ情報処理プログラム、地図データを呼び出し位置検出器３１のＧＰＳ受信器３７によって受信された位置データと関連付けてディスプレイ部１６に表示させる地図表示プログラム、位置検出器３１のＧＰＳ受信器３７によって受信された位置データと単位時間当たりの移動距離から走行速度を求めるための第２の走行速度計算プログラム、ＧＰＳ受信器３７によって受信された走行履歴（ログデータ）をＳＤカードに記憶させる履歴保存プログラム、位置検出器３１のＧＰＳ受信器３７によって受信された位置データとＧＰＳ受信器３７から取得した時刻から経過時間や走行距離を計算し消費カロリーを計算する計算する消費カロリー計算プログラム、ＯＳ(Operation System)等の各種プログラムが記憶されている。また、ＲＡＭ６内には上記各計算プログラムで計算された計算値や位置検出器３１で検出された位置情報が一旦記憶される。
【００３３】
現在位置取得手段、速度取得手段、現在時刻取得手段としての位置検出器３１は構成の中核としてＧＰＳ情報を取得する公知の時刻取得手段としてのＧＰＳ受信器３７を備えており、メインコントローラ３の指示に基づいて取得した位置情報と移動距離に基づいて速度計算を行う。検出される位置情報は自車の緯度、経度、高度である。メモリカードリーダー３２はＳＤカードのデータを読み取り、あるいはＳＤカードのデータを更新する。報知手段としての報知アラーム３３はサイクルコンピュータ１０の設定の際や設定したイベントの開始や終了の際に音声報知を行う。
【００３４】
データベース３５はメインコントローラ３内、あるいはメインコントローラ３に外付けした不揮発性メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）である。本実施の形態ではデータベース３５内には待ち受け状態でディスプレイ部１６に表示させるオブジェクトデータ、マスター画像データ、ディスプレイ部１６に表示させる各種フォントデータ等が記憶されている。尚、これらデータは上記ＲＯＭに記憶させるようにしてもよい。
【００３５】
センサ信号受信機３６は集積化された素子群からなる受信用チップであって、車輪回転センサ２１及びクランク回転センサ２７側のセンサ信号送信機３８，３９及び後述するセンサボックス８のセンサ信号送信機４０から送信された検出データを受信する。センサ信号受信機３６とセンサ信号送信機３８，３９，４０とは近距離無線通信用のＡＮＴプラス（＋）を無線通信プロトコルとするが、他の通信プロトコル、例えばブルートゥースを通信プロトコルとしてもよい。また、メインコントローラ３は数ｍｓｅｃのタイミングでディスプレイ部１６への接触状態を検出しており、ＧＵＩ入力による命令に従って処理を行う。
【００３６】
次に、図４を参照して、センサボックス８の電気的構成について説明する。センサボックス８内の図示外の回路基板には、加速度を検出する加速度センサ３４と、角速度を検出するジャイロセンサ４１と、当該加速度センサ３４及びジャイロセンサ４１からの出力信号をメインコントローラ３に伝えるセンサ信号送信機４０及び図示外の電池等が設けられている。
【００３７】
加速度取得手段としての加速度センサ３４は３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）それぞれの方向の加速度及び傾きを検出する３軸タイプのセンサであって、常時検出値を出力する。傾斜は重力方向の加速度と考えることができるため加速度センサ３４は同時に傾斜も検出可能である。また、角速度検出手段としてのジャイロセンサ４１は、３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）それぞれの方向の角速度を検出する３軸タイプのセンサであって、常時検出値を出力する。尚、傾斜検出のために加速度センサ３４とは別に傾斜センサを備えるようにすることも可能である。
【００３８】
上記のような電気的構成において、メインコントローラ３はプログラムに従って次のような計算あるいは判断を実行する。
１）走行速度の算出処理
本実施の形態では２つ走行速度の計算方法を備えている。まず車輪回転センサ２１によるものである。この場合には前提としてユーザーによる当該自転車の車輪（前輪２５）の周長の入力が必要である。車輪回転センサ２１によるマグネット２２の磁力線検出は前輪２５の１回転ごとに行われるため、検出信号のカウント数（＝車輪の回転数）と周長を乗ずることで、走行距離が算出できるため、その走行距離を単位時間当たりのカウント数で除することで走行速度を求めることが可能である。この場合の取得した走行速度を第１の走行速度とする。
【００３９】
いま一つはＧＰＳ受信器３７によるものである。本サイクルコンピュータ１０ではＧＰＳ受信器３７を備えているため現在時間における自車の位置を検出し、取得した位置情報と移動距離に基づいて速度を得ることが可能である。この場合の取得した走行速度を第２の走行速度とする。
【００４０】
本実施の形態では即応性を考慮して移動速度算出処理には第１の走行速度を使用する。一方、ログデータや消費カロリー値の計算については第２の走行速度を使用する。
２）クランク速度の算出処理
クランク回転センサ２７によるマグネット２２の磁力線検出はペダル３０（＝クランク２９）の１回転ごとに行われるため、一分あたりに間に換算した検出信号のカウント数（＝クランク２９の回転数）をケイデンス（単位は回転毎分：ｒｐｍ）として得る。
【００４１】
３）傾斜角度（勾配）の算出処理
次に、図５の傾斜角度算出処理のフローチャートと、図６の移動速度算出処理のフローチャートを参照して、本発明の傾斜角度（以下、「勾配」とも言う。）の算出処理について説明する。尚、傾斜角度算出処理のプログラム及び移動速度算出処理プログラムは、メインコントローラ３のＲＯＭ５に記憶され、ＣＰＵ４が実行する。自転車１が位置している道の現在の勾配は、従来は、ＧＰＳまたは気圧センサによる高度差とＧＰＳまたは車輪回転センサ（速度センサ）から求めた進んだ距離にて傾斜角度を算出していたため、過去の道の勾配しか算出できなかった。従って、自転車の運転者には違和感があった。
【００４２】
そこで、本実施の形態では、自転車１の車体に加速度センサ３４とジャイロセンサ４１を内蔵したセンサボックス８を付けて、サイクルコンピュータ１０のＣＰＵ４が図５に示す傾斜角度算出処理を行うようにしている。この傾斜角度算出処理は、所定時間間隔で繰り返しＣＰＵ４により実行される。この傾斜角度算出処理が開始されると、まず、ＣＰＵ４は、加速度センサ３４の検出値をセンサ信号受信機３６を介して読み込む（Ｓ１１）。次いで、加速度センサ３４から受信したセンサ値のスカラー値が１Ｇか否かを判断する（Ｓ１２）。図２に示すように、自転車１が水平に止まっていれば、自転車のセンサボックス８の加速度センサ３４に掛かる重力は、図２の矢印Ａ方向に１Ｇのみが掛かる。また、図７に示すように、自転車１が水平線Ｈ１対して角度θ１だけ斜め上に傾斜していても、自転車１が止まっていれば、自転車１には、加速度が働かないので、自転車１のセンサボックス８の加速度センサ３４に掛かる重力は、図７の矢印Ａ方向に１Ｇのみが掛かる。従って、加速度センサ３４のスカラー値は１Ｇと判断される（Ｓ１２：ＹＥＳ）。
【００４３】
この場合には、現在の傾斜角度を加速度センサ３４のセンサ値から従来と同様の方法で求める（Ｓ１３）。Ｓ１３で求めた現在の傾斜角度をメインコントローラ３のＲＡＭ６に時系列を特定可能にタイムスタンプ等を付加して記憶する（Ｓ１６）。その後、Ｓ１３の処理で求めた現在の傾斜角度をサイクルコンピュータ１０のディスプレイ部１６に傾斜角度を文字や図形で表示する（Ｓ１７）。
【００４４】
ここで、図８に示すように、自転車が水平線Ｈ１に対して、角度θ１だけ上に向けて傾斜し、且つ、自転車が矢印Ｃ方向に加速していた場合には、自転車１のセンサボックス８の加速度センサ３４に掛かる重力は、図８の矢印Ａ方向に１Ｇが掛かる。また、図８の仮想線Ｈ２方向に自転車１が矢印Ｃの加速度を有していた場合には、加速度センサ３４の測定する重力と矢印Ｃの加速度の合成の加速度は、矢印Ｂとなる。この場合には、加速度センサ値のスカラー値は１Ｇでなくなるので（Ｓ１２：ＮＯ）、ジャイロセンサ４１の検出値をセンサ信号受信機３６を介して読み込む（Ｓ１４）。
【００４５】
次いで、現在の傾斜角度をＲＡＭ６に記憶している前回の傾斜角度から、Ｓ１４で読み込んだジャイロセンサ４１の値を加算して傾斜角度を求める（Ｓ１５）。具体的には、ジャイロセンサ４１は、角速度の出力する。それを単位時間当たりの変化角度を求め、積算することで現在の傾斜角度（傾き）を求めることができる。ここで、積算誤差を減らすために、加速度センサ３４にて重力加速度をセンシングし、現在の自転車の傾きの絶対値を求める。その値を利用し、ジャイロセンサ４１の積算値をクリアする。
【００４６】
ジャイロセンサ４１が測定した角速度から角度を求めるためには、単位時間の角速度から前回の座標系からの移動量を計算し、その座標から角度を計算する。その時に使用するオイラー角の公式は、下記の数１の式を使用する。
【数１】
2013095306.tif 000003
角速度から角度を求めるためには、角速度なので、それら軸単位で積算すれば良いと思いがちであるが、絶対的なＺ，Ｙ，Ｚの座標系の上でのものであれば問題なく積算できる。しかし、ジャイロセンサ４１の角度（姿勢や位置）が変化するため回転軸は常に変化する。そのため、絶対的な座標軸に置き換えて計算する必要がある。
【００４７】
ここで、図９にジャイロセンサ４１が測定した角速度を示し、図１０にＳ１５の処理により求めた角度を示す。
【００４８】
Ｓ１４の処理に次いでＳ１５で求めた現在の傾斜角度をメインコントローラ３のＲＡＭ６に時系列を特定可能にタイムスタンプ等を付加して記憶する（Ｓ１６）。その後、Ｓ１５の処理で求めた傾斜角度をサイクルコンピュータ１０のディスプレイ部１６に傾斜角度を文字や図形で表示する（Ｓ１７）。
【００４９】
次に、図６のフローチャートを参照して、移動速度に応じて傾斜角度算出間隔を短くする移動速度計算処理を説明する。この移動速度計算処理では、メインコントローラ３のＣＰＵ４はセンサ信号受信機３６を介して、車輪回転センサ２１からセンサ値を読み込む（Ｓ２１）。次いで、Ｓ２１で読み込んだセンサ値から移動速度を算出する（Ｓ２２）。算出された移動速度が所定値よりも速い場合には（Ｓ２３：ＹＥＳ）、図５に示す傾斜角度算出処理を実行する時間間隔を基本の間隔よりも短くする（Ｓ２４）。また、出された移動速度が所定値よりも速くない場合には（Ｓ２３：ＮＯ）、図５に示す傾斜角度算出処理を実行する時間間隔を基本の間隔で行う（Ｓ２５）。例えば、基本の間隔を５００ｍｓ間隔とし、移動速度が２０ｋｍ／ｈより速い場合には（Ｓ２３：ＹＥＳ）、傾斜角度算出処理を実行する時間間隔を２５０ｍｓ間隔等に短くする（Ｓ２４）。これにより、自転車１の１ダンシング間に所定回数、傾斜角度を算出することができる。よって、前記ディスプレイ部１６に表示される自転車１の傾斜角度の状態が現在の自転車の傾斜角度の状態を反映していると使用者が感じる時間間隔でリアルタイムに表示を行うことができる。従って、人の目で見て自然な間隔でディスプレイ部１６に傾斜角度の表示を更新できる。
【００５０】
加速度センサ３４で加速度の絶対値を求めるには、自転車１が静止している状態または、等速運動しているときに行う必要がある。自転車１が加速中であれば、速度センサ（車輪回転センサ２１）との組み合わせにて速度センサ（車輪回転センサ２１）より求められた速度により単位時間の加速度を算出する。その加速度を加速度センサ３４からの出力値から差し引けば重力加速度を求めることができる。
【００５１】
次に、図１１〜図１５を参照して、本実施の形態の効果を説明する。まず、図１１及び図１２を参照して、自転車１の前後方向の傾きについて説明する。図１１に示すように自転車１が水平な状態から図１２に示すように傾きが変化した場合には、平坦（Ｈ１）からの自転車１の前後方向での傾きをθ２とし、斜面の勾配はθ３とすると、θ２とθ３とは、ほぼ等しくなる。従って、本実施の形態では、ジャイロセンサ４１を用いて、自転車１の前後方向の傾きを計測することで、斜面の勾配などをリアルタイムに表示することができる。また、実際の坂道ではなく、自分が通ったラインの勾配が測定できる。実際の坂道の勾配は地図などから読み取ることができる。
【００５２】
次に、図１３を参照して、自転車１の左右方向の傾きの把握について説明する。図１３に示すように自転車１が左右方向にθ４だけ傾いた場合には、ジャイロセンサ４１を用いて、自転車１の左右方向の傾きθ４を計測することで、ダンシングやコーナーでの自転車１の挙動が把握できる。従って、ダンシングの場合、上り坂でのダンシングや加速時のダンシングなど自分のトレーニングに役立てることが可能になる。
【００５３】
次に、図１４を参照して、自転車１の車体の曲がりについて説明する。本実施の形態によれば、自転車１の進む角度を算出でき、自転車１でも自立航法を可能にできる。
【００５４】
尚、本実施の形態では、加速度センサ３４を利用して、加速度センサ３４の前後方向の数値にて、ペダリングのスムーズさが測定できる。即ち、ペダル３０の死点の状態、踏み込み、引き揚げなどの状態を前後方向の加速度にて測定できる。速度の加速度または減速時など以外では、一定のリズムにてペダリングする方が良い。その時、前後方向の加速度は変化が少なくなる。
【００５５】
上記実施の形態では、加速度センサ３４が「加速度検出手段」の一例であり、ジャイロセンサ４１が「角速度検出手段」一例である。また、ＣＰＵ４が実行するＳ１２の処理がが「加速度判断手段」の一例であり、Ｓ１５の処理が「傾斜角度算出手段」の一例であるまた、ＣＰＵ４が実行するＳ２２の処理が、「移動速度算出手段」の一例である。ＲＡＭ６が「傾斜角度算出手段の算出した傾斜角度をその時系列を特定可能に記録する記録手段」の一例である。
【００５６】
本発明は、上記の実施の形態に限られず、各種の変形が可能である。例えば、サイクルコンピュータ１０のディスプレイ部１６に表示する計測された傾斜角度の値は、リアルタイムに表示または後日、結果を確認できるように、図示外のメモリーカードにメモリカードリーダー３２を用いて記憶しても良い。また、ディスプレイ部１６への傾斜角度の表示は、図１２及び図１３に示すような図でも良いが、図１５に示すように３Ｄ表示のごとく自転車を教示しても良い。また、水準器のようなもので、加速度を差し引いたものを表示しても良い。
【００５７】
また、上記実施の形態では、加速度センサ３４及びジャイロセンサ４１を備えたセンサボックス８を自転車１の上管２に固定しているが、加速度センサ３４及びジャイロセンサ４１は、サイクルコンピュータ１０の筐体１１内に内蔵しても良い。また、本発明の自転車用電子システムは、サイクルコンピュータ１０に限らず、例えば、スマートフォンやポータブルナビゲーションシステム等にも適用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１  自転車
３  メインコントローラ
４  ＣＰＵ
５  ＲＯＭ
６  ＲＡＭ
８  センサボックス
１０  サイクルコンピュータ
１１  筐体
１６  ディスプレイ部
１７  電源ボタン
２１  車輪回転センサ
２２  マグネット
２３  マグネット
２７  クランク回転センサ
３４  加速度センサ
３６  センサ信号受信機
３８，３９，４０  センサ信号送信機
４１  ジャイロセンサ
【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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