(57)【要約】【課題】フィールド走行中の自転車のクランクの回転運動を高精度に計測すること。【解決手段】本発明に係るペダリング計測装置は、自転車のクランクの運動を検出する加速度センサー及び角速度センサーの出力を取得する取得部と、前記角速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を算出する算出部と、前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を補正する角度補正部と、を含む。【選択図】図４
2017062187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車のクランクの運動を検出する加速度センサー及び角速度センサーの出力を取得する取得部と、
前記角速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を算出する算出部と、
前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を補正する角度補正部と、
を含む、ペダリング計測装置。
【請求項２】
自転車のクランクの運動を検出する加速度センサー及び角速度センサーの出力を取得する取得部と、
前記角速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を算出する算出部と、
前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき前記角速度センサーの出力をバイアス補正するバイアス補正部と、
を含む、ペダリング計測装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記角度補正部は、
前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき算出された前記クランクの角度と、前記角速度センサーの出力に基づき算出された前記クランクの角度と、の平均値又は重み付け平均値を、補正後の前記クランクの角度として求める、
ペダリング計測装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記バイアス補正部は、
前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき算出された前記クランクの角度と、前記角速度センサーの出力に基づき算出された前記クランクの角度と、の差の単位時間当たりの変化量を、前記角速度センサーの出力に含まれるバイアス値として求める、
ペダリング計測装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項において、
前記加速度センサーの出力に基づき、前記クランクに重力加速度以外の加速度が発生していないことを検出した場合に、前記自転車が静止中又は等速走行中と判定する判定部を、
更に含む、ペダリング計測装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項において、
前記取得部は、
測位用信号に基づき算出された前記自転車の速度を更に取得し、
前記自転車の速度が所定の閾値以下である場合又は前記自転車の加速度が所定の閾値以下であることを検出した場合に、前記自転車が静止中又は等速走行中と判定する判定部を、
更に含む、ペダリング計測装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項において、
前記加速度センサー及び前記角速度センサーの検出軸は、
前記クランクの回転軸又は前記回転軸の延長線上に存在する、
ペダリング計測装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載のペダリング計測装置と、
前記加速度センサー及び前記角速度センサーと、
を含む、ペダリング計測システム。
【請求項９】
自転車のクランクの運動を検出する加速度センサー及び角速度センサーの出力を取得する取得手順と、
前記角速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を算出する算出手順と、
前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を補正する角度補正手順と、
を含む、ペダリング計測方法。
【請求項１０】
自転車のクランクの運動を検出する加速度センサー及び角速度センサーの出力を取得する取得手順と、
前記角速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を算出する算出手順と、
前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき前記角速度センサーの出力をバイアス補正するバイアス補正手順と、
を含む、ペダリング計測方法。
【請求項１１】
自転車のクランクの運動を検出する加速度センサー及び角速度センサーの出力を取得する取得手順と、
前記角速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を算出する算出手順と、
前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を補正する角度補正手順と、
をコンピューターに実行させる、
ペダリング計測プログラム。
【請求項１２】
自転車のクランクの運動を検出する加速度センサー及び角速度センサーの出力を取得する取得手順と、
前記角速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を算出する算出手順と、
前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき前記角速度センサーの出力をバイアス補正するバイアス補正手順と、
をコンピューターに実行させる、ペダリング計測プログラム。
【請求項１３】
自転車のクランクの運動を検出する加速度センサー及び角速度センサーの出力を取得する取得手順と、
前記角速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を算出する算出手順と、
前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を補正する角度補正手順と、
をコンピューターに実行させるペダリング計測プログラムを記録した、記録媒体。
【請求項１４】
自転車のクランクの運動を検出する加速度センサー及び角速度センサーの出力を取得する取得手順と、
前記角速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を算出する算出手順と、
前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき前記角速度センサーの出力をバイアス補正するバイアス補正手順と、
をコンピューターに実行させるペダリング計測プログラムを記録した、記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペダリング計測装置、ペダリング計測システム、ペダリング計測方法、ペダリング計測プログラム、及び記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、自転車のクランクに取り付けられたセンサーユニットを用いてクランクの回転角度及び角速度を計測し、角速度又は角加速度の変動を指標としてユーザーに提示するペダリング状態計測装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−８７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、発進時や停止時などにおいて自転車の走行速度が変化する際にはクランクに加速度が加わる。しかし、特許文献１に記載の装置は、この加速度が考慮されていないので、エルゴメーターなど車体の動かない自転車にしか適用できない、或いは高精度な指標を提示できない、という問題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、フィールド走行中の自転車のクランクの回転運動を高精度に計測することのできるペダリング計測装置、ペダリング計測システム、ペダリング計測方法、ペダリング計測プログラム、記録媒体提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例に係るペダリング計測装置は、自転車のクランクの運動を検出する加速度センサー及び角速度センサーの出力を取得する取得部と、前記角速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を算出する算出部と、前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を補正する角度補正部と、を含む。
【０００８】
角速度センサーの出力に基づく角度は、積算処理を要する。このため、角度の算出（つまり積算処理の回数が増える）と、角度誤差が累積される可能性がある。一方、加速度センサーの出力は、自転車が加速しているときには、クランクの角度を表さないが、自転車が加速していないときには、クランクの角度を正確に表すと考えられる。そこで、角度補正部は、自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき、前記クランクの角度を補正する。従って、ペダリング計測装置は、少なくとも自転車が静止又は等速になったタイミングで、角度に累積した角度誤差を低減することができる。従って、ペダリング計測装置は、加速を伴う自転車のクランクの回転運動、すなわち、フィールド走行中の自転車のクランクの回転運動を、高精度に計測することができる。
【０００９】
［適用例２］
本適用例に係るペダリング計測装置は、自転車のクランクの運動を検出する加速度センサー及び角速度センサーの出力を取得する取得部と、前記角速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を算出する算出部と、前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき前記角速度センサーの出力をバイアス補正するバイアス補正部と、を含む。
【００１０】
角速度センサーの出力は、バイアスを含んでいる可能性がある。このため、角度の算出（つまり積算処理の回数が増える）と角度誤差が累積される可能性がある。一方、加速度センサーの出力は、自転車が加速しているときには、クランクの角度を表さないが、自転車が加速していないときには、バイアスの程度を正確に表すと考えられる。そこで、バイアス補正部は、自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき前記角速度センサーの出力をバイアス補正する。従って、ペダリング計測装置は、少なくとも自転車が静止又は等速になったタイミングで、角速度センサーの出力に生じるバイアスを低減することができる。従って、ペダリング計測装置は、加速を伴う自転車のクランクの回転運動、すなわち、フィールド走行中の自転車のクランクの回転運動を、高精度に計測することができる。
【００１１】
［適用例３］
本適用例に係るペダリング計測装置において、前記角度補正部は、前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき算出された前記クランクの角度と、前記角速度センサーの出力に基づき算出された前記クランクの角度と、の平均値又は重み付け平均値を、補正後の前記クランクの角度として求めてもよい。
【００１２】
このように、前記加速度センサーの出力に基づき算出された前記クランクの角度と、前記角速度センサーの出力に基づき算出された前記クランクの角度と、の平均値又は重み付け平均値を補正後の角度とすれば、前記クランクの角度の時間変化カーブに急峻な段差が生じるのを低減することができる。
【００１３】
［適用例４］
本適用例に係るペダリング計測装置において、前記バイアス補正部は、前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき算出された前記クランクの角度と、前記角速度センサーの出力に基づき算出された前記クランクの角度と、の差の単位時間当たりの変化量を、前記角速度センサーの出力に含まれるバイアス値として求める。
【００１４】
このように、前記加速度センサーの出力に基づき算出された前記クランクの角度と、前記角速度センサーの出力に基づき算出された前記クランクの角度と、の差の単位時間当たりの変化量を、バイアス値とすれば、バイアス補正を高精度に行うことができる。
【００１５】
［適用例５］
本適用例に係るペダリング計測装置において、前記加速度センサーの出力に基づき、前記クランクに重力加速度以外の加速度が発生していないことを検出した場合に、前記自転車が静止中又は等速走行中と判定する判定部を更に含んでもよい。
【００１６】
従って、自転車が静止中又は等速走行中であるか否かの判定に、加速度センサーの出力を利用することができる。
【００１７】
［適用例６］
本適用例に係るペダリング計測装置において、前記取得部は、測位用信号に基づき算出された前記自転車の速度を更に取得し、前記自転車の速度が所定の閾値以下である場合又
は前記自転車の加速度が所定の閾値以下であることを検出した場合に、前記自転車が静止中又は等速走行中と判定する判定部を更に含んでもよい。
【００１８】
従って、自転車が静止中又は等速走行中であるか否かの判定に、測位用信号を利用することができる。
【００１９】
［適用例７］
本適用例に係るペダリング計測装置において、前記加速度センサー及び前記角速度センサーの検出軸は、前記クランクの回転軸又は前記回転軸の延長線上に存在してもよい。
【００２０】
従って、加速度センサーの出力に基づくクランクの角度、角速度センサーの出力に基づくクランクの角度、又は、加速度センサーの出力に基づく自転車の状態を、簡単な計算で求めることができる。
【００２１】
［適用例８］
本適用例に係るペダリング計測システムは、ペダリング計測装置と、前記加速度センサー及び前記角速度センサーと、を含む。
【００２２】
［適用例９］
本適用例に係るペダリング計測方法は、自転車のクランクの運動を検出する加速度センサー及び角速度センサーの出力を取得する取得手順と、前記角速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を算出する算出手順と、前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を補正する角度補正手順と、を含む。
【００２３】
［適用例１０］
本適用例に係るペダリング計測方法は、自転車のクランクの運動を検出する加速度センサー及び角速度センサーの出力を取得する取得手順と、前記角速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を算出する算出手順と、前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき前記角速度センサーの出力をバイアス補正するバイアス補正手順と、を含む。
【００２４】
［適用例１１］
本適用例に係るペダリング計測プログラムは、自転車のクランクの運動を検出する加速度センサー及び角速度センサーの出力を取得する取得手順と、前記角速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を算出する算出手順と、前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を補正する角度補正手順と、をコンピューターに実行させる。
【００２５】
［適用例１２］
本適用例に係るペダリング計測プログラムは、自転車のクランクの運動を検出する加速度センサー及び角速度センサーの出力を取得する取得手順と、前記角速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を算出する算出手順と、前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき前記角速度センサーの出力をバイアス補正するバイアス補正手順と、をコンピューターに実行させる。
【００２６】
［適用例１３］
本適用例に係る記録媒体は、自転車のクランクの運動を検出する加速度センサー及び角速度センサーの出力を取得する取得手順と、前記角速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を算出する算出手順と、前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速
度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を補正する角度補正手順と、をコンピューターに実行させるペダリング計測プログラムを記録する。
【００２７】
［適用例１４］
本適用例に係る記録媒体は、自転車のクランクの運動を検出する加速度センサー及び角速度センサーの出力を取得する取得手順と、前記角速度センサーの出力に基づき前記クランクの角度を算出する算出手順と、前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサーの出力に基づき前記角速度センサーの出力をバイアス補正するバイアス補正手順と、をコンピューターに実行させるペダリング計測プログラムを記録する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ペダリング解析システム１の概要を示す図である。
【図２】クランク３２に対するセンサーユニット１０の装着位置及び向きの一例を示す図である。
【図３】ユーザー２が行う動作の手順を示す図である。
【図４】第１実施形態におけるペダリング解析システム１の構成例を示す図である。
【図５】基準角度におけるクランク３２の様子を示す図である。
【図６】クランク３２の角度Θの一例を示す図である。
【図７】ペダリング解析結果の表示例を示す図である。
【図８】ペダリング解析処理の手順の一例を示すフローチャート図である。
【図９】静止又は等速走行状態の判定処理の手順の一例を示すフローチャート図である。
【図１０】角度の補正処理の手順の一例を示すフローチャート図である。
【図１１】バイアス値の算出処理の手順の一例を示すフローチャート図である。
【図１２】第実施形態におけるペダリング解析システム１の構成例を示す図である。
【図１３】静止又は等速走行状態の判定の手順の一例を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３０】
１．第１実施形態
１−１．ペダリング解析システムの概要
図１は、第１実施形態に係るぺダリング解析システムの外観の一例を示す図である。
【００３１】
図１に示すとおり、ペダリング解析システム１（ぺダリング計測システムの一例）は、センサーユニット１０と、センサーユニット１０と通信可能なペダリング解析装置２０（ぺダリング計測装置の一例）とを含んで構成される。
【００３２】
センサーユニット１０は、例えば、フィールド走行可能な自転車３のクランクに装着される。センサーユニット１０は、互いに直交する３つの検出軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）を有しており、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３方向に生じる加速度と、少なくともｚ軸の回りに生じる角速度とを計測可能である。
【００３３】
ペダリング解析装置２０は、ペダリング解析装置２０の後述する表示部をユーザー２の身体の側へ向けた姿勢で自転車３のハンドルレバーなどに装着される。この場合、ユーザー２は、ペダリング解析装置２０の表示部に表示されるペダリング解析結果を自転車３の運転中（走行中）に確認することができる。
【００３４】
なお、ペダリング解析装置２０は、スマートフォンやタブレット端末などの携帯端末により構成されてもよい。また、ペダリング解析装置２０の装着先は、ユーザー２の身体（手首など）であってもよいし、ペダリング解析装置２０は自転車３から離れた場所に設置されてもよい。
【００３５】
１−２．センサーユニットの装着例
図２は、クランク３２に対するセンサーユニット１０の装着位置及び向きの一例を示す図である。
【００３６】
ここでは、センサーユニット１０の装着先が自転車３の右側（ユーザー２の右側）のクランク３２である場合を想定する。クランク３２の回転軸（クランク軸３１）の回りのクランク３２の回転方向は、自転車３の右側から見て右回りであり、クランク３２のうち、クランク軸３１から離れた側の端部には、ペダル３３が設けられている。
【００３７】
まず、クランク３２におけるセンサーユニット１０の装着位置は、クランク軸３１の上又はクランク軸３１の延長線上である。
【００３８】
また、クランク３２に対するセンサーユニット１０の装着姿勢は、センサーユニット１０のｚ軸がクランク軸３１上に配置され、センサーユニット１０のｘ軸が例えばクランク３２の長手方向に向くような姿勢に設定されている。
【００３９】
ここでは、センサーユニット１０のz軸の正方向を、自転車３２の右側（ユーザー２の右側）から左側へ向かう方向とし、センサーユニット１０のx軸の正方向を、ペダル３３からクランク軸３１に向かう方向とする。
【００４０】
センサーユニット１０が出力するｚ軸角速度データ（以下、単に「ｚ軸角速度」又は「１軸角速度」と称す。）は、クランク軸３１の回りのクランク３２の角速度ωを表し、角速度ωの時間積分は、クランク軸３１の回りのクランク３２の回転角度Θを表す。
【００４１】
また、自転車３が静止又は等速走行状態であれば、センサーユニット１０に加わる加速度は、重力加速度のみであるので、センサーユニット１０が出力するｘ軸加速度データ（以下、適宜「ｘ軸加速度」と称す。）又はｙ軸加速度データ（以下、適宜「ｙ軸加速度」と称す。）も、クランク軸３１の回りのクランク３２の角度Θを表す（以下、ｘ軸加速度、ｙ軸加速度、z軸加速度を、適宜「３軸加速度」と称す。）。
【００４２】
１−３．ユーザーの動作
図３は、ユーザー２の動作の手順を示す図である。以下、図３の各ステップを順に説明する。
【００４３】
ステップＳ１：ユーザー２は、ペダリング解析装置２０を介して計測開始操作（センサーユニット１０に計測を開始させるための操作）を行う。その後、ペダリング解析装置２０は、センサーユニット１０に計測開始コマンドを送信し、センサーユニット１０は計測開始コマンドを受信して３軸加速度と１軸角速度の計測を開始する。センサーユニット１０は、所定周期Δｔ（例えばΔｔ＝１ｍｓ）で３軸加速度と１軸角速度を計測し、計測したデータを順次、ペダリング解析装置２０に送信する。センサーユニット１０とペダリング解析装置２０との間の通信は、無線通信又は有線通信である。
【００４４】
ステップＳ２：ユーザー２は、自転車３を停止させ、所定時間（例えば１秒）以上、クランク３２を静止させる。
【００４５】
ステップＳ３：ユーザー２は、ペダリング解析装置２０からペダリング（走行）を許可する通知（例えば音声による通知）を受けたか否かを判定し、通知を受けた場合には（Ｓ３Ｙ）ステップＳ４へ移行し、受けない場合には（Ｓ３Ｎ）ステップＳ２へ移行する。
【００４６】
ステップＳ４：ユーザー２は、自転車３の走行を開始する。ペダリング解析装置２０は、センサーユニット１０の計測データに基づいて、ユーザー２によるペダリングの動作を解析し、解析の結果を表示する。
【００４７】
ステップＳ５：その後、ユーザー２は、所望のタイミングで自転車３の走行を終了する。
【００４８】
ステップＳ６：その後、ユーザー２は、ペダリング解析装置２０を介して計測終了操作（センサーユニット１０に計測を終了させるための操作）を行う。その後、ペダリング解析装置２０は、センサーユニット１０に計測終了コマンドを送信し、センサーユニット１０は計測終了コマンドを受信して３軸加速度と１軸角速度の計測を終了する。
【００４９】
１−４．ペダリング解析システムの構成
図４は、第１実施形態におけるペダリング解析システム１の構成例を示す図である。
【００５０】
ペダリング解析システム１には、前述したとおりセンサーユニット１０と、ペダリング解析装置２０とが備えられる。
【００５１】
図４に示すように、センサーユニット１０は、加速度センサー１２、角速度センサー１４、信号処理部１６、通信部１８などを含んで構成されている。ただし、センサーユニット１０は、適宜、これらの構成要素の一部が削除又は変更され、あるいは、他の構成要素が付加された構成であってもよい。
【００５２】
加速度センサー１２は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）方向の各々に生じる加速度を計測し、計測した３軸加速度の大きさ及び向きに応じたデジタル信号（加速度データ）を出力する。
【００５３】
角速度センサー１４は、１軸（ここではｚ軸とする。）の回りに生じる角速度を計測し、計測した角速度の大きさ及び向きに応じたデジタル信号（角速度データ）を出力する。
【００５４】
信号処理部１６は、加速度センサー１２と角速度センサー１４から、それぞれ加速度データと角速度データを受け取って時刻情報を付して不図示の記憶部に記憶し、記憶した計測データ（加速度データと角速度データ）に時刻情報を付して通信用のフォーマットに合わせたパケットデータを生成し、通信部１８に出力する。
【００５５】
加速度センサー１２及び角速度センサー１４の３つの検出軸は、センサーユニット１０に対して定義される直交座標系（センサー座標系）の３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）と一致するのが理想的だが、実際には取り付け角の誤差が生じる。そこで、信号処理部１６は、取り付け角誤差に応じてあらかじめ算出された補正パラメーターを用いて、加速度データ及び角速度データをｘｙｚ座標系のデータに変換する処理を行う。
【００５６】
さらに、信号処理部１６は、加速度センサー１２及び角速度センサー１４の温度補正処理を行ってもよい。あるいは、加速度センサー１２及び角速度センサー１４に温度補正の機能が組み込まれていてもよい。
【００５７】
なお、加速度センサー１２と角速度センサー１４は、アナログ信号を出力するものであってもよく、この場合は、信号処理部１６が、加速度センサー１２の出力信号と角速度センサー１４の出力信号をそれぞれＡ／Ｄ変換して計測データ（加速度データと角速度データ）を生成し、これらを用いて通信用のパケットデータを生成すればよい。
【００５８】
通信部１８は、信号処理部１６から受け取ったパケットデータをペダリング解析装置２０に送信する処理や、ペダリング解析装置２０から計測開始コマンド等の各種の制御コマンドを受信して信号処理部１６に送る処理等を行う。信号処理部１６は、制御コマンドに応じた各種処理を行う。
【００５９】
図４に示すように、ペダリング解析装置２０は、処理部２１、通信部２２、操作部２３、記憶部２４、表示部２５、音出力部２６を含んで構成されている。ただし、ペダリング解析装置２０は、適宜、これらの構成要素の一部が削除又は変更され、あるいは、他の構成要素が付加された構成であってもよい。
【００６０】
通信部２２は、センサーユニット１０から送信されたパケットデータを受信し、処理部２１に送る処理、処理部２１からの制御コマンド（計測開始コマンド、計測終了コマンドを含む）をセンサーユニット１０に送信する処理を行う。
【００６１】
操作部２３は、ユーザー２の操作に応じたデータを取得し、処理部２１に送る処理を行う。操作部２３は、例えば、タッチパネル型ディスプレイ、ボタン、キー、マイクなどであってもよい。
【００６２】
記憶部２４は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の各種ＩＣメモリーやハードディスクやメモリーカードなどの記録媒体等により構成される。記憶部２４は、処理部２１が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムや、アプリケーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。
【００６３】
本実施形態では、記憶部２４には、処理部２１によって読み出され、ペダリング解析処理を実行するためのペダリング解析プログラム２４０（ペダリング計測プログラムの一例）が記憶されている。ペダリング解析プログラム２４０は、あらかじめ不揮発性の記録媒体（コンピューターに読み取り可能な記録媒体）に記憶されたものであってもよいし、処理部２１がネットワークを介して不図示のサーバーから受信して記憶部２４に記憶させたものであってもよい。
【００６４】
また、記憶部２４には、ペダリング解析データ２４２、加速度センサーの出力に基づく角度データ２４４、角速度センサーの出力に基づく角度データ２４６、バイアス値データ２５０が記憶される。
【００６５】
ここで、角度データ２４４は、加速度センサー１２の出力に基づく角度Θ’が時刻情報（時刻ｔ）と共に格納される記憶領域のことである。また、角度データ２４６は、角速度センサー１４の出力に基づく角度Θが時刻情報（時刻ｔ）と共に格納される記憶領域のことである。また、ペダリング解析データ２４２は、処理部２１によるペダリング動作の解析結果（角度Θ、角速度ω、角加速度ω’などの指標）がペダリングの行われた日時（時刻ｔ）及びユーザー２の識別情報等と共に格納される記憶領域のことである。
【００６６】
また、記憶部２４は、処理部２１の作業領域として用いられ、操作部２３が取得したデータ、処理部２１が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。さらに、記憶部２４は、処理部２１の処理により生成されたデータのうち、長期的な保存が
必要なデータを記憶してもよい。
【００６７】
表示部２５は、処理部２１の処理結果を文字、グラフ、表、アニメーション、その他の画像として表示するものである。表示部２５は、例えば、ＣＲＴ、ＬＣＤ、タッチパネル型ディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mounted Display）などであってもよい。なお、１つのタッチパネル型ディスプレイで操作部２３と表示部２５の機能を実現するようにしてもよい。
【００６８】
音出力部２６は、処理部２１の処理結果を音声やブザー音等の音として出力するものである。音出力部２６は、例えば、スピーカーやブザーなどであってもよい。
【００６９】
処理部２１は、各種プログラムに従い、通信部２２を介してセンサーユニット１０に制御コマンドを送信する処理や、通信部２２を介してセンサーユニット１０から受信したデータに対する各種の計算処理を行う。また、処理部２１は、その他の各種の制御処理を行う。
【００７０】
特に、本実施形態では、処理部２１は、ペダリング解析プログラム２４０を実行する際に、適宜、データ取得部２１０、ペダリング解析部２１１、画像データ生成部２１２、表示処理部２１４、記憶処理部２１３、音出力処理部２１５、角度算出部２１６、角度補正部２１７、バイアス補正部２１８、判定部２１９として機能し、ユーザー２のペダリング動作を解析する処理（ペダリング解析処理）を行う。
【００７１】
データ取得部２１０は、通信部２２がセンサーユニット１０から受信したパケットデータを受け取り、受け取ったパケットデータから時刻情報及び計測データを取得し、記憶処理部２１３に送る処理を行う。
【００７２】
ペダリング解析部２１１は、センサーユニット１０が出力する計測データ（記憶部２４に記憶されている計測データ）や操作部２３からのデータなどを用いて、ユーザー２のペダリング運動を解析し、ペダリングが行われた時刻（日時）、ユーザー２の識別情報やペダリング動作の解析結果の情報を含むペダリング解析データ２４２を生成する処理を行う。
【００７３】
画像データ生成部２１２は、表示部２５に表示される画像に対応する画像データを生成する処理を行う。例えば、画像データ生成部２１２は、ペダリング解析データに基づき画像データを生成する。
【００７４】
表示処理部２１４は、表示部２５に対して各種の画像（画像データ生成部２１２が生成した画像データに対応する画像の他、文字や記号等も含む）を表示させる処理を行う。例えば、表示処理部２１４は、画像データ生成部２１２が生成した画像データに基づき、表示部２５に各種の画面等を表示させる。また、例えば、画像データ生成部２１２は、ユーザー２に通知を行うための画像や文字等を表示部２５に表示させてもよい。また、例えば、表示処理部２１４は、ユーザー２のペダリング運動中に逐次に、又はペダリング運動が終了した後、自動的に、あるいは、ユーザー２の入力操作に応じて、ペダリング解析データを示す画像、文字、記号等のテキスト情報を表示部２５に表示させてもよい。あるいは、センサーユニット１０に表示部を設けておいて、表示処理部２１４は、通信部２２を介してセンサーユニット１０に画像データを送信し、センサーユニット１０の表示部に各種の画像や文字等を表示させてもよい。
【００７５】
記憶処理部２１３は、記憶部２４に対する各種プログラムや各種データのリード／ライト処理を行う。例えば、記憶処理部２１３は、データ取得部２１０から受け取った時刻情
報と計測データを対応づけて記憶部２４に記憶させる処理や、ペダリング解析部２１１が算出した各種の情報やペダリング解析データ２４２等を記憶部２４に記憶させる処理を行う。
【００７６】
音出力処理部２１５は、音出力部２６に対して各種の音（音声やブザー音等も含む）を出力させる処理を行う。例えば、音出力処理部２１５は、ユーザー２に通知を行うための音を音出力部２６から出力させてもよい。また、例えば、音出力処理部２１５は、ユーザー２のペダリング運動が終了した後、自動的に、あるいは、ユーザー２の入力操作に応じて、ペダリング解析部２１１による解析結果を示す音や音声を音出力部２６から出力させてもよい。あるいは、センサーユニット１０に音出力部を設けておいて、音出力処理部２１５は、通信部２２を介してセンサーユニット１０に各種の音データや音声データを送信し、センサーユニット１０の音出力部に各種の音や音声を出力させてもよい。
【００７７】
なお、ペダリング解析装置２０又はセンサーユニット１０に振動機構を設けておいて、当該振動機構により各種の情報を振動情報に変換してユーザー２に通知してもよい。
【００７８】
角度算出部２１６は、計測開始後の初期の時刻ｔ＝０からｔまでの期間に角速度センサー１４が所定周期Δｔで出力したｚ軸角速度ω（０）、ω（Δｔ）、ω（２Δｔ）、…、ω（ｔ）を例えば以下の式（１）へ当てはめることにより、時刻ｔにおけるクランク軸３１の回りのクランク３２の角度Θ（ｔ）を算出する。
【００７９】
【数１】
2017062187.tif 000003
但し、初期の時刻t＝０における角度Θ（０）には、初期の時刻ｔ＝０における角度Θ’（０）の値が用いられる（角度Θ’の説明は後述する。）。
【００８０】
ここでは、図５、図６に示すとおり、自転車３が進行するときに角度Θが増加するような方向をΘの正方向とした。
【００８１】
ここで、式（１）は、自転車３が静止又は等速走行状態であるか否かに拘わらず有効だが、積分演算（積算処理）を含むので、積分期間が長くなるほど誤差が大きくなるという難点がある。
【００８２】
そこで、角度算出部２１６は、自転車３が静止又は等速走行状態にある時刻tにおいては、加速度センサー１２が出力したｘ軸加速度ａｘ（ｔ）又はｙ軸加速度ａｙ（ｔ）を、例えば以下の式（２）へ当てはめることにより、時刻ｔにおけるクランク３２の角度Θ'（ｔ）を算出する。
【００８３】
【数２】
2017062187.tif 000004
但し、Ｇは重力加速度である。また、ここでは図５、図６に示すとおり、ペダル３３が最も高い位置にあるときのクランク３２の角度Θ'をゼロとし、自転車３が進行するときに角度Θ’が増加するような方向をΘ'の正方向とした。
【００８４】
なお、式（２）は、自転車３が静止又は等速走行状態にあるときにセンサーユニット１
０のｚ軸が水平面と平行であることを前提とした式である。因みに、本実施形態では、この式（２）の代わりに、自転車３が静止又は等速走行状態にあるときにセンサーユニット１０のｚ軸が水平面と平行でなかったとしても成立する所定の式を用いてもよい。所定の式は、ｘ軸加速度ａｘ（ｔ）、ｙ軸加速度ａｙ（ｔ）、ｚ軸加速度ａｚ（ｔ）の関数で角度Θ（ｔ）を表した式である。
【００８５】
さて、式（２）又は所定の式は、自転車３が静止又は等速走行状態にあるときには有効だが、自転車３が静止又は等速走行状態にないときには有効ではない。このため、式（２）が使用できるタイミングは制限される。
【００８６】
そこで、処理部２１は、基本的には式（１）に基づき算出された角度Θ（ｔ）をペダリング解析データへ反映させ、自転車３が静止又は等速走行状態であるときには、角度Θ’（ｔ）を算出し、当該角度Θ’（ｔ）を用いて角度Θ（ｔ）を補正し、補正後の角度Θ（ｔ）をペダリング解析データへ反映させる。
【００８７】
角度補正部２１７は、角度Θ（ｔ）の補正を例えば以下の式（３）により行う。
【００８８】
【数３】
2017062187.tif 000005
この式（３）で表される平均は、角度Θ（ｔ）と角度Θ’（ｔ）との単純平均である。しかし、角度補正部２１７は、この平均を、角度Θ（ｔ）と角度Θ’（ｔ）との重み付け平均としてもよい。重み付け平均値とする場合、角度補正部２１７は、角度Θ’（ｔ）の重みと角度Θ（ｔ）の重みとの比率をユーザー２が予め指定した比率としてもよいし、角度Θ’（ｔ）と角度Θ（ｔ）との差に応じて当該比率を調節してもよい。
【００８９】
バイアス補正部２１８は、自転車３が静止又は等速走行状態にあるときの角度Θ’（ｔ）を用いて、角速度センサー１４のバイアス補正を行う。このバイアス補正は、角速度センサー１４が所定周期Δｔで順次に出力するｚ軸角速度ω（ｔ＋Δｔ）、ω（ｔ＋２Δｔ）、ω（ｔ＋３Δｔ）…に共通して重畳されているバイアス値ωｂを予測し、それらのｚ軸角速度ω（ｔ＋Δｔ）、ω（ｔ＋２Δｔ）、ω（ｔ＋３Δｔ）…の各々からバイアス値ωｂを減算する処理である。
【００９０】
また、バイアス補正部２１８は、自転車３が静止又は等速走行状態となった時刻ｔにおける角度Θ（ｔ）、Θ’（ｔ）と、自転車３が静止又は等速走行状態となった前回の時刻（ｔ−ΔＴ）における角度Θ（ｔ−ΔＴ）、Θ’（ｔ−ΔＴ）と、それら２つの時刻の時間間隔ΔＴとを求める。
【００９１】
さらに、バイアス補正部２１８は、Θ（ｔ）、Θ’（ｔ）、Θ（ｔ−ΔＴ）、Θ’（ｔ−ΔＴ）、ΔＴを、例えば以下の式（４）に当てはめることにより、ｚ軸角速度ω（ｔ）、ω（ｔ＋Δｔ）、ω（ｔ＋２Δｔ）…の各々から減算すべきバイアス値ωｂを算出する。
【００９２】
【数４】
2017062187.tif 000006
判定部２１９は、自転車３が静止又は等速走行状態にあるか否かを判定する。例えば、判定部２１９は、加速度センサー１２が出力するｘ軸加速度ａｘ（ｔ）、ｙ軸加速度ａｙ（ｔ）、ｚ軸加速度ａｚ（ｔ）の合成値ｎ０（ｔ）と、重力加速度Ｇとの差の大きさが所定の閾値以下である場合に、自転車３が静止又は等速走行状態にあると判定し、そうでない場合に静止又は等速走行状態にないと判定する。
【００９３】
なお、所定の閾値は、例えば、自転車３が実際に静止又は等速走行状態であるときに得られる当該差の大きさの最大値と同等に設定されている。
【００９４】
また、判定部２１９は、ｘ軸加速度ａｘ（ｔ）、ｙ軸加速度ａｙ（ｔ）、ｚ軸加速度ａｙ（ｔ）の合成値ｎ０（ｔ）を、例えば以下の式（５）により算出する。
【００９５】
【数５】
2017062187.tif 000007
１−５．ペダリング解析データの表示画面
図７は、表示部２５に表示される画面の一例を示す図である。
【００９６】
画面５００は、画像５１０と、画像５２０と、画像５３０とを含んでいる。画像５１０は、座標系を示す。画像５１０は、原点５１１を中心とする円状の領域である。画像５１０は、円周方向の位置によって回転角度を示し、原点５１１からの距離によって値の大きさを示す。この座標系は、極座標系と呼ぶこともできる。上下方向の軸の上端及び下端は、クランク３２の角度Θの０度及び１８０度に対応し、左右方向の軸の右端及び左端は、クランク３２の角度Θの９０度及び２７０度に対応している。画像５１０の示す座標面上には、角度Θにおける角速度ω（Θ）を示す画像５２０と、角度Θにおける角速度ω（Θ）の平均を示す画像５３０がプロットされる。図７では、画像５１０の周囲に３０度刻みで角度Θの目盛りが付与されている。図７では、クランク３２の２回転分に相当する２つの画像５２０が表示されているが、１回転分の画像５２０又は３回転以上分の画像５２０が表示されてもよい。
【００９７】
なお、図７では、指標として主に角度Θを含むペダリング解析データを表示する例を示したが、角速度ω（Θ）、角加速度ω’（Θ）などを含むペダリング解析データを同様に表示してもよい。
【００９８】
１−６．ペダリング解析データの生成処理
ペダリング解析部２１１は、角度Θ、角速度ω、角加速度ω’などの指標を含むペダリング解析データを以下のとおり生成し、画像データ生成部２１２及び表示処理部２１４を介して画面５００へ逐次に反映させる。
【００９９】
ペダリング解析部２１１は、各時刻ｔにおけるクランク３２の角速度ω（ｔ）と、各時
刻ｔにおけるクランク３２の角度Θ（ｔ）とに基づき、クランク３２が各角度Θにあるときにおけるクランク３２の角速度ω（Θ）を算出する。また、ペダリング解析部２１１は、各角度Θにおける角速度ω（Θ）を角度微分することにより、角加速度ω’（Θ）を算出する。
【０１００】
ペダリング解析部２１１は、角度Θごとの角速度ω（Θ）及び角加速度ω’（Θ）のオフセット目標値を算出する。
【０１０１】
ペダリング解析部２１１は、例えば、直近１分間などの所定期間内の各角度Θにおける角速度ω（Θ）の中から最低値を選択し、これを角速度ω（Θ）のオフセット目標値とする。
【０１０２】
また、ペダリング解析部２１１は、例えば、直近１分間などの所定期間内の各角度Θにおける角加速度ω’（Θ）の中から最低値を選択し、これを角加速度ω’（Θ）のオフセット目標値とする。
【０１０３】
なお、オフセット目標値は、最低値に限られず、例えば、所定期間の平均値、設定された閾値、などの値であってもよい。当該閾値は、例えば、操作部２３を介してユーザー２から指定されたものであってもよい。
【０１０４】
そして、ペダリング解析部２１１は、１回転ごとに角速度ω（Θ）を取得し、オフセット目標値を減算する。それから、ペダリング解析部２１１は、オフセット目標値を減算した角速度ω（Θ）を、座標面上の対応する位置にプロットすることにより、各回転の画像５２０を生成する。
【０１０５】
また、ペダリング解析部２１１は、角度Θごとの平均角速度ωＡＶＥ（Θ）を取得し、オフセット目標値を減算する。それから、ペダリング解析部２１１は、オフセット目標値を減算した平均角速度ωＡＶＥ（Θ）を、座標面上の対応する位置にプロットすることにより、画像５３０を生成する。原点５１１の値は、角速度のオフセット目標値に対応する。
【０１０６】
１−７．ペダリング解析処理
図８は、ペダリング解析処理（ペダリング計測方法の一例）の手順の一例を示すフローチャート図である。処理部２１は、記憶部２４に記憶されているペダリング解析プログラム２４０を実行することにより、例えば、図８のフローチャートの手順でペダリング解析処理を実行する。以下、図８のフローチャートについて説明する。
【０１０７】
ステップＳ１０：処理部２１は、ユーザー２による計測開始操作が行われるまで待機し（Ｓ１０のＮ）、計測開始操作が行われると（Ｓ１０のＹ）、ステップＳ１２へ移行する。
【０１０８】
ステップＳ１２：処理部２１は、センサーユニット１０に計測開始コマンドを送信し、センサーユニット１０から計測データの取得を開始する。
【０１０９】
ステップＳ１４：処理部２１は、センサーユニット１０から取得した計測データに含まれる３軸加速度を用いて自転車３が静止状態にあるか否かを判定し、静止状態にあることを検出すると（Ｓ１４のＹ）ステップＳ１６へ移行し、そうでない場合は待機する（Ｓ１４のＮ）。なお、自転車３の静止状態の判定は、自転車３の静止又は等速走行状態の判定処理（後述）と同様に行うことができる。
【０１１０】
ステップＳ１６：処理部２１は、現在の時刻ｔの値を初期値（ゼロ）にセットし、バイアス値データ２５０に格納されたバイアス値ωｂの値を初期値にセットする。バイアス値ωｂの初期値としては、時刻ｔ＝０における角速度センサーの出力値がそのまま用いられる。
【０１１１】
ステップＳ１８：処理部２１は、加速度センサー１２が出力する３軸加速度に基づき初期の時刻ｔ＝０におけるクランク３２の角度Θ’（０）を算出し、記憶部２４の角度データ２４４へ時刻ｔ＝０と共に格納する。
【０１１２】
ステップＳ２０：処理部２１は、ユーザー２にペダリング開始の許可を通知する。処理部２１は、例えば、所定の音を出力し、あるいは、センサーユニット１０にＬＥＤを設けておいて当該ＬＥＤを点灯させる等して、ユーザー２にペダリング開始の許可を通知し、ユーザー２は、この通知を確認した後にペダリング動作を開始する。
【０１１３】
ステップＳ２２：処理部２１は、ステップＳ１８の実行タイミングから計測データのサンプリング周期Δｔの分だけ待機すると、時刻ｔをΔｔだけインクリメントし、次のステップＳ２４へ移行する。なお、本ステップＳ２２が次に実行されるまでの時間間隔も、サンプリング周期Δｔと同じに設定される。よって、本ステップＳ２２から後述するステップＳ４２までの一連の処理は、周期Δｔで繰り返される。
【０１１４】
ステップＳ２４：処理部２１は、角速度センサー１４が出力するｚ軸角速度ω（ｔ）から、バイアス値データ２５０に格納されたバイアス補正値ωｂの値を減算することでｚ軸角速度ω（ｔ）をバイアス補正する。
【０１１５】
ステップＳ２５：処理部２１は、バイアス補正後のｚ軸角速度ω（ｔ）と、角度Θ（ｔ）の前回値Θ（ｔ−Δｔ）とに基づき、時刻tにおける角度Θ（ｔ）を算出し、記憶部２４の角度データ２４６へ現在の時刻ｔと共に格納する。なお、初回の本ステップＳ２５では、ステップＳ１８で算出された角度Θ’（０）の値が、角度Θ（ｔ）の前回値Θ（ｔ−Δｔ）として用いられる。
【０１１６】
ここで、本ステップの処理部２１は、バイアス補正後のｚ軸角速度ω（ｔ）に基づく角度Θ（ｔ）（バイアス補正後の角度Θ（ｔ））の他に、バイアス補正前のｚ軸角速度ω（ｔ）に基づく角度Θ（ｔ）（バイアス補正前の角度Θ（ｔ））も同様に算出し、記憶部２４の角度データ２４６へ現在の時刻ｔと共に格納する。
【０１１７】
角度データ２４６においては、バイアス補正後の角度Θ（ｔ）と、バイアス補正前の角度Θ（ｔ）とが区別される。このうち、バイアス補正後の角度Θ（ｔ）は、後続する角度の補正処理（Ｓ２８）にて用いられ、バイアス補正前の角度Θ（ｔ）は、後続するバイアス値の算出処理（Ｓ３０）にて用いられる。
【０１１８】
ステップＳ２６：処理部２１は、自転車３の静止又は等速走行状態の判定処理（後述）を行い、自転車３が静止又は等速走行状態にあると判定した場合（Ｓ２６のＹ）はステップＳ２８へ移行し、そうでない場合（Ｓ２６のＮ）はステップＳ４０へ移行する。
【０１１９】
ステップＳ２８：処理部２１は、角度Θ（ｔ）の補正処理を行う。角度Θ（ｔ）の補正処理については後述する。
【０１２０】
ステップＳ３０：処理部２１は、バイアス値ωｂの算出処理を行う。バイアス値ωｂの算出処理については後述する。
【０１２１】
ステップＳ４０：処理部２１は、ステップＳ２２乃至Ｓ３０で取得した指標（角度補正後の角度Θ（ｔ）、バイアス補正後の角速度ω（ｔ）など）に基づきペダリング解析データを生成し、ペダリング解析データに基づき表示画面を表示（更新）する。
【０１２２】
なお、図８のフローでは、表示画面の更新の周期をサンプリング周期Δｔと同じにしたが、表示画面の更新をクランク３２が１回転する度（角度補正後の角度Θ（ｔ）が３６０°に達する度）に行ってもよい。
【０１２３】
ステップＳ４２：処理部２１は、ユーザー２による計測終了操作が行われたか否かを判定し、行われた場合は（Ｓ４２のＹ）フローを終了し、行われない場合は（Ｓ４２のＮ）、ステップＳ２２へ移行する。
【０１２４】
なお、図８のフローチャートにおいて、可能な範囲で各工程の順番を適宜変えてもよいし、一部の工程を削除あるいは変更してもよいし、他の工程を追加してもよい。
【０１２５】
１−８．判定処理
図９は、静止又は等速走行状態の判定処理の手順の一例を示すフローチャート図である。処理部２１は、記憶部２４に記憶されているペダリング解析プログラム２４０を実行することにより、例えば、図９のフローチャートの手順で静止又は等速走行状態の判定処理を実行する。以下、図９のフローチャートについて説明する。
【０１２６】
ステップＳ１４２：処理部２１は、加速度センサー１２の出力する３軸加速度の合成値ｎ０（ｔ）と重力加速度Ｇとの差の大きさを算出する。
【０１２７】
ステップＳ１４４：処理部２１は、差の大きさが所定の閾値以下であるか否かを判定し、閾値以下である場合（Ｓ１４４のＹ）はステップＳ１４８へ移行し、そうでない場合（Ｓ１４４のＮ）はステップＳ１４６へ移行する。
【０１２８】
ステップＳ１４６：処理部２１は、自転車３が静止又は等速走行状態でないと判定し、フローを終了する。
【０１２９】
ステップＳ１４８：処理部２１は、自転車３が静止又は等速走行状態であると判定し、フローを終了する。
【０１３０】
１−９．角度の補正処理
図１０は、角度の補正処理の手順の一例を示すフローチャート図である。処理部２１は、記憶部２４に記憶されているペダリング解析プログラム２４０を実行することにより、例えば、図１０のフローチャートの手順で角度の補正処理を実行する。以下、図１０のフローチャートについて説明する。
【０１３１】
ステップＳ２８２：処理部２１は、加速度センサー１２の出力するy軸加速度又はx軸加速度に基づき角度Θ’（ｔ）を算出し、記憶部２４の角度データ２４４へ現在の時刻tと共に格納する。
【０１３２】
ステップＳ２８４：処理部２１は、角度Θ（ｔ）と角度Θ’（ｔ）との平均値（又は重み付け平均値）を算出する。なお、この算出に用いられる角度Θは、バイアス補正後の角度Θ（ｔ）である。
【０１３３】
ステップＳ２８６：処理部２１は、角度Θ（ｔ）を平均値に置き換えることにより角度Θ（ｔ）を補正（角度補正）し、角度補正後の角度Θ（ｔ）を現在の時刻tと共に記憶部
２４の角度データ２４６へ格納する。これによって、角度データ２４６における角度Θ（ｔ）（ここではバイアス補正後の角度Θ（ｔ））が更新される。
【０１３４】
１−１０．バイアス値の算出処理
図１１は、バイアス値の算出処理の手順の一例を示すフローチャート図である。処理部２１は、記憶部２４に記憶されているペダリング解析プログラム２４０を実行することにより、例えば、図１１のフローチャートの手順でバイアス値の算出処理を実行する。以下、図１１のフローチャートについて説明する。
【０１３５】
ステップＳ３０２：処理部２１は、前回の補正時刻（ｔ−ΔＴ）から現在の時刻tまでの経過時間ΔＴを算出する。
【０１３６】
このとき、処理部２１は、記憶部２４の角度データ２４４に格納された角度Θ’（ｔ）のうち、２番目に新しい角度Θ’に対応付けられた時刻を、前回の補正時刻（ｔ−ΔＴ）とみなす。
【０１３７】
但し、２番目に新しい角度Θ’が存在しない場合（つまり角度データ２４４に格納された角度Θ’の個数が１である場合）、処理部２１は、初期の時刻t＝０を前回の補正時刻（ｔ−ΔＴ）とする。また、角度データ２４４に格納された角度Θ’の個数がゼロである場合、処理部２１は図１１のフローを終了する。
【０１３８】
ステップＳ３０４：処理部２１は、前回の補正時刻（ｔ−ΔＴ）から今回の補正時刻tまでにおける角度Θ’の変化量ΔΘ’＝Θ’（ｔ）−Θ’（ｔ−ΔＴ）を算出する。
【０１３９】
ステップＳ３０６：処理部２１は、前回の補正時刻（ｔ−ΔＴ）から今回の補正時刻tまでにおける角度Θの変化量ΔΘ＝Θ（ｔ）−Θ（ｔ−ΔＴ）を算出する。なお、この算出に用いられる角度Θは、バイアス補正前の角度Θ（ｔ）である。
【０１４０】
ステップＳ３０８：処理部２１は、ステップＳ３０２乃至３０６で算出した変化量ΔΘ’、ΔΘ、ΔＴに基づきバイアス値ωｂを算出する。
【０１４１】
ステップＳ３１０：処理部２１は、算出したバイアス値ωｂを記憶部２４のバイアス値データ２５０へ格納する。これによって、バイアス値データ２５０におけるバイアス値ωｂは更新される。更新後のバイアス値ωｂは、後続するステッップＳ２４のバイアス補正で用いられる。
【０１４２】
２．第２実施形態
２−１．ペダリング解析システムの概要
図１２は、第２実施形態におけるペダリング解析システム１’の構成例を示す図である。ここでは、第１実施形態との相違点を主に説明し、第１実施形態における要素と同一の要素には同一の符号を付して示す。
【０１４３】
図１２に示すとおり、本実施形態のペダリング解析システム１’は、第１実施形態のペダリング解析システム１において、ペダリング解析装置２０の代わりにペダリング解析装置２０’を備えたものに相当する。本実施形態のペダリング解析装置２０’は、第１実施形態のペダリング解析装置２０において、ＧＰＳユニット２７を更に備え、判定部２１９の代わりに判定部２１９’を備えたものに相当する（GPS: Global Positioning System）。
【０１４４】
ＧＰＳユニット２７は、１又は複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信し、当該ＧＰＳ
信号に基づきペダリング解析装置２０’の位置（以下、「ＧＰＳ位置」という。）、速度ベクトル（以下、「ＧＰＳ速度ベクトル」という。）などの測位データを生成してデータ取得部２１０へ与える。データ取得部２１０は、測位データを計測データと共に処理部２１へ送出する。
【０１４５】
処理部２１の判定部２１９’は、加速度センサー１２の出力に基づく代わりにＧＰＳユニット２７の出力するＧＰＳ速度ベクトルに基づき静止又は等速状態の判定を実行する。
【０１４６】
ＧＰＳ速度ベクトルは、地球上に固定されたグローバル座標で表されるので、ＧＰＳ速度ベクトルから求まるペダリング解析装置２０’の速度（ＧＰＳ速度）は自転車３が静止状態にあるか否かを表し、ペダリング解析装置２０’の加速度（ＧＰＳ加速度）は自転車３が等速状態にあるか否かを表す。なお、ＧＰＳ速度は、例えばＧＰＳ速度ベクトルの大きさ（つまりベクトル成分の合成値）として算出することができる。また、ＧＰＳ加速度は、ＧＰＳ速度の時間微分として算出することができる。
【０１４７】
例えば、判定部２１９’は、ＧＰＳ速度が所定の閾値以下（例えば０．１ｍ／ｓ以下）である場合に、自転車３が静止状態にあると判定し、そうでない場合に、静止状態にないと判定する。
【０１４８】
また、判定部２１９’は、ＧＰＳ加速度が所定の閾値以下（例えば０．１ｍ／ｓ／ｓ以下）である場合に、自転車３が等速走行状態にあると判定し、そうでない場合に、等速走行状態にないと判定する。
【０１４９】
２−２．判定処理
図１３は、静止又は等速走行状態の判定処理の手順の一例を示すフローチャート図である。処理部２１は、記憶部２４に記憶されているペダリング解析プログラム２４０を実行することにより、例えば、図１３のフローチャートの手順で静止又は等速走行状態の判定処理を実行する。以下、図１３のフローチャートについて説明する。
【０１５０】
ステップＳ１４２’：処理部２１は、ＧＰＳユニット２７から出力されるＧＰＳ速度ベクトルに基づき、ＧＰＳ速度及びＧＰＳ加速度を算出する。
【０１５１】
ステップＳ１４４’：処理部２１は、ＧＰＳ速度が所定の閾値以下であるか否かを判定し、閾値以下である場合（Ｓ１４４’のＹ）はステップＳ１４８へ移行し、そうでない場合（Ｓ１４４’のＮ）はステップＳ１４６へ移行する。
【０１５２】
ステップＳ１４６：処理部２１は、自転車３が静止又は等速走行状態でないと判定し、フローを終了する。
【０１５３】
ステップＳ１４８：処理部２１は、自転車３が静止又は等速走行状態であると判定し、フローを終了する。
【０１５４】
３．実施形態の補足
なお、上述した処理部２１は、ステップＳ２８４において、角度Θ’（ｔ）及び角度Θ（ｔ）の平均値として、重み付け平均値を算出してもよい。また、処理部２１は、重み付け平均値を算出する場合は、角度Θ’（ｔ）の重みと角度Θ（ｔ）の重みとの比率をユーザー２が予め指定した比率としてもよいし、角度Θ’（ｔ）と角度Θ（ｔ）との差に応じて当該比率を調節してもよい。
【０１５５】
因みに、角度Θ’の重みを大きくするほど補正の強度は高まるが、補正後の角度Θの時
間変化カーブに不自然な段差の生じる可能性が高まる。一方、角度Θ’の重みを小さくするほど補正の強度は弱まるが、補正後の角度Θの時間変化カーブに不自然な段差の生じる可能性は抑えられる。
【０１５６】
そこで、ステップＳ２８４における処理部２１は、例えば、角度Θ’（ｔ）と角度Θ（ｔ）との差が所定の閾値より大きい場合には、角度Θの時間変化カーブに段差の生じる可能性を抑えるために角度Θ’の重みを小さくし、当該差が前記閾値より小さい場合には、補正強度を高めるために角度Θ’の重みを大きくしてもよい。
【０１５７】
また、上述した第１実施形態では、角速度センサー１４の検出軸の数を１とし、加速度センサー１２の検出軸の数を３としたが、角速度センサー１４の検出軸の数は、１以上の複数であってもよいし、加速度センサー１２の検出軸の数は、２であってもよい。但し、加速度センサー１２の検出軸の数を２とする場合、ｘ軸方向及びy軸方向の検出軸は省略されないものとする。
【０１５８】
また、上述した第２実施形態では、角速度センサー１４の検出軸の数を１とし、加速度センサー１２の検出軸の数を３としたが、角速度センサー１４の検出軸の数は、１以上の複数であってもよいし、加速度センサー１２の検出軸の数は、１又は２であってもよい。但し、加速度センサー１２の検出軸の数を１又は２とする場合、ｘ軸方向又はy軸方向の検出軸は省略されないものとする。
【０１５９】
また、第１実施形態又は第２実施形態の処理部２１は、角度の補正処理（図１０）とバイアス補正処理（図１１）との双方を実行したが、何れか一方を省略してもよい。例えば、バイアス補正処理を省略する場合は、ステップＳ２４、Ｓ３０が省略され、角度の補正処理を省略する場合は、ステップＳ２８が省略される。
【０１６０】
また、第１実施形態の判定処理（図９）と第２実施形態の判定処理（図１３）との双方を実行可能な処理部を搭載した１つのペダリング解析装置を構成してもよい。その場合、処理部は、第１実施形態の判定処理の結果と第２実施形態の判定処理の結果との双方に基づき総合的な判定を行ってもよいし、第１実施形態の判定処理の結果と第２実施形態の判定処理の結果とを状況（ＧＰＳ信号の受信強度、自転車３が静止又は等速となる頻度）などに応じて使い分けてもよい。
【０１６１】
また、第２実施形態では、全地球衛星測位システムとしてＧＰＳ（Global Positioning
System）を利用したが、他の全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）を利用してもよい。例えば、ＥＧＮＯＳ(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ、ＢｅｉＤｏｕ（BeiDou Navigation Satellite System）、等の衛星測位システムのうち１又は２以上を利用してもよい。また、衛星測位システムの少なくとも１つにＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＥＧＮＯＳ(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)等の静止衛星型衛星航法補強システム（ＳＢＡＳ：Satellite-based Augmentation System）を利用してもよい。
【０１６２】
４．実施形態の作用効果
（１），（２）上述した実施形態に係るペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０、２０’）は、自転車のクランクの運動を検出する加速度センサー（加速度センサー１２）及び角速度センサー（角速度センサー１４）の出力（計測データ）を取得する取得部（データ取得部２１０）と、前記角速度センサー（角速度センサー１４）の出力（角速度ω）に基づき前記クランクの角度（角度Θ）を算出する算出部（角度算出部２１６）と、前記
自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサー（加速度センサー１２）の出力（３軸加速度）に基づき、前記クランクの角度（角度Θ）を補正する角度補正部（角度補正部２１７）又は前記角速度センサー（角速度センサー１４）の出力（角速度ω）をバイアス補正するバイアス補正部（バイアス補正部２１８）と、を含む。
【０１６３】
角速度センサーの出力（角速度ω）は、バイアスを含んでいる。また、角速度センサーに基づく角度は、積算処理を要する。このため、角度の算出が続く（つまり積算処理の回数が増える）と、角度誤差が累積される。一方、加速度センサーの出力（３軸加速度）は、自転車が加速しているときには、クランクの角度（角度Θ）を表さないが、自転車が加速していないときには、クランクの角度（角度Θ）又はバイアスの程度を正確に表すと考えられる。そこで、補正部（角度補正部２１７又はバイアス補正部２１８）は、自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサー（加速度センサー１２）の出力（３軸加速度）に基づき、前記クランクの角度（角度Θ）又は前記角速度センサー（角速度センサー１４）の出力（角速度ω）を補正する。従って、ペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０、２０’）は、少なくとも自転車が静止又は等速になったタイミングで、角度（角度Θ）に累積した角度誤差又は角速度センサー（角速度センサー１４）の出力に生じるバイアスを、低減することができる。従って、ペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０、２０’）は、加速を伴う自転車のクランクの回転運動、すなわち、フィールド走行中の自転車のクランクの回転運動を、高精度に計測することができる。
【０１６４】
（３）上述した実施形態に係るペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０、２０’）において、前記角度補正部（角度補正部２１７）は、前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサー（加速度センサー１２）の出力に基づき算出された前記クランクの角度（角度Θ）と、前記角速度センサー（角速度センサー１４）の出力に基づき算出された前記クランクの角度（角度Θ’）との平均値又は重み付け平均値を、補正後の前記クランクの角度（角度Θ）として求める。
【０１６５】
このように、前記加速度センサー（加速度センサー１２）の出力に基づき算出された前記クランクの角度（角度Θ）と前記角速度センサー（角速度センサー１４）の出力に基づき算出された前記クランクの角度（角度Θ’）との平均値又は重み付け平均値を補正後の角度（角度Θ）とすれば、前記クランクの角度（角度Θ）の時間変化カーブに急峻な段差が生じるのを軽減することができる。
【０１６６】
（４）上述した実施形態に係るペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０、２０’）において、前記バイアス補正部（バイアス補正部２１８）は、前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサー（加速度センサー１２）の出力（３軸加速度）に基づき算出された前記クランクの角度（角度Θ’）と、前記角速度センサー（角速度センサー１４）の出力に基づき算出された前記クランクの角度（角度Θ）との差の単位時間当たりの変化量（式（４））を、前記角速度センサー（角速度センサー１４）の出力に含まれるバイアス値（バイアス値ωｂ）として求める。
【０１６７】
このように、前記加速度センサー（加速度センサー１２）の出力（３軸加速度）に基づき算出された前記クランクの角度（角度Θ’）と、前記角速度センサー（角速度センサー１４）の出力に基づき算出された前記クランクの角度（角度Θ）との差の単位時間当たりの変化量（式（４））を、バイアス値（バイアス値ωｂ）とすれば、バイアス補正を高精度に行うことができる。
【０１６８】
（５）上述した第１実施形態に係るペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０）において、前記加速度センサー（加速度センサー１２）の出力（３軸加速度）に基づき、前記クランクに重力加速度以外の加速度が発生していないことを検出した場合に、前記自転車
が静止中又は等速走行中と判定する判定部（判定部２１９）を更に含む。
【０１６９】
従って、自転車が静止中又は等速走行中であるか否かの判定に、加速度センサーの出力を利用することができる。
【０１７０】
（６）上述した第２実施形態に係るペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０’）において、前記取得部（データ取得部２１０）は、測位用信号（ＧＰＳ信号）に基づき算出された前記自転車の速度（ＧＰＳ速度）を更に取得し、前記自転車の速度（ＧＰＳ速度）が所定の閾値以下である場合又は前記自転車の加速度（ＧＰＳ加速度）が所定の閾値以下であることを検出した場合に、前記自転車が静止中又は等速走行中と判定する判定部（判定部２１９’）を更に含む。
【０１７１】
従って、自転車が静止中又は等速走行中であるか否かの判定に、測位用信号（ＧＰＳ信号）を利用することができる。
【０１７２】
（７）上述した実施形態に係るペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０、２０’）において、前記加速度センサー（加速度センサー１２）及び前記角速度センサー（角速度センサー１４）の検出軸（ｚ軸）は、前記クランクの回転軸（クランク軸３１）又は前記回転軸の延長線上に存在する。
【０１７３】
従って、加速度センサーの出力に基づくクランクの角度、角速度センサーの出力に基づくクランクの角度、又は、加速度センサーの出力に基づく自転車の状態を、簡単な計算で求めることができる。
【０１７４】
（８）上述した実施形態に係るペダリング計測システム（ペダリング解析システム１、１’）は、ペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０、２０’）と、前記加速度センサー（加速度センサー１２）及び前記角速度センサー（角速度センサー１４）と、を含む。
【０１７５】
（９），（１０）上述した実施形態に係るペダリング計測方法（ペダリング解析方法）は、自転車のクランクの運動を検出する加速度センサー（加速度センサー１２）及び角速度センサー（角速度センサー１４）の出力（計測データ）を取得する取得手順（ステップＳ１２）と、前記角速度センサー（角速度センサー１４）の出力（角速度ω）に基づき前記クランクの角度（角度Θ）を算出する算出手順（ステップＳ２５）と、前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサー（加速度センサー１２）の出力（３軸加速度）に基づき、前記クランクの角度（角度Θ）を補正する角度補正手順（ステップＳ２８）、又は前記角速度センサー（角速度センサー１４）の出力（角速度ω）をバイアス補正するバイアス補正手順（ステップＳ３０、Ｓ２４）と、を含む。
【０１７６】
（１１），（１２）上述した実施形態に係るペダリング計測プログラム（ペダリング解析プログラム）は、自転車のクランクの運動を検出する加速度センサー（加速度センサー１２）及び角速度センサー（角速度センサー１４）の出力（計測データ）を取得する取得手順（ステップＳ１２）と、前記角速度センサー（角速度センサー１４）の出力（角速度ω）に基づき前記クランクの角度（角度Θ）を算出する算出手順（ステップＳ２５）と、前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサー（加速度センサー１２）の出力（３軸加速度）に基づき、前記クランクの角度（角度Θ）を補正する角度補正手順（ステップＳ２８）、又は前記角速度センサー（角速度センサー１４）の出力（角速度ω）をバイアス補正するバイアス補正手順（ステップＳ３０、Ｓ２４）と、をコンピューター（処理部２１）に実行させる。
【０１７７】
（１３），（１４）上述した実施形態に係る記録媒体は、自転車のクランクの運動を検出
する加速度センサー（加速度センサー１２）及び角速度センサー（角速度センサー１４）の出力（計測データ）を取得する取得手順（ステップＳ１２）と、前記角速度センサー（角速度センサー１４）の出力（角速度ω）に基づき前記クランクの角度（角度Θ）を算出する算出手順（ステップＳ２５）と、前記自転車の静止中又は等速走行中における前記加速度センサー（加速度センサー１２）の出力（３軸加速度）に基づき、前記クランクの角度（角度Θ）を補正する角度補正手順（ステップＳ２８）、又は前記角速度センサー（角速度センサー１４）の出力（角速度ω）をバイアス補正するバイアス補正手順（ステップＳ３０、Ｓ２４）と、をコンピューター（処理部２１）に実行させるペダリング計測プログラム（ペダリング解析プログラム）を記録する。
【０１７８】
５．その他の変形例
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０１７９】
例えば、上記の実施形態では、加速度センサー１２と角速度センサー１４が、センサーユニット１０に内蔵されて一体化されているが、加速度センサー１２と角速度センサー１４は一体化されていなくてもよい。あるいは、加速度センサー１２と角速度センサー１４が、センサーユニット１０に内蔵されずに、自転車３に直接装着されてもよい。
【０１８０】
また、上記の実施形態では、センサーユニット１０とペダリング解析装置２０とが別体であるが、これらを一体化して自転車３に装着可能にしてもよい。また、センサーユニット１０が、慣性センサー（例えば、加速度センサー１２あるいは角速度センサー１４）とともに、ペダリング解析装置２０の一部の構成要素を備えていてもよい。
【０１８１】
つまり、ペダリング解析装置２０の機能の一部又は全部は、センサーユニット１０の側に搭載されてもよいし、センサーユニット１０の機能の一部は、ペダリング解析装置２０の側に搭載されてもよい。
【０１８２】
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【０１８３】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１８４】
１、１’…ペダリング解析システム、２…ユーザー、３…自転車、３２…クランク、１０…センサーユニット、１２…加速度センサー、１４…角速度センサー、１６…信号処理部、１８…通信部、２０、２０’…ペダリング解析装置、２１…処理部、２２…通信部、２３…操作部、２４…記憶部、２５…表示部、２６…音出力部、１２６…角度算出部、２１７…角度補正部、２１８…バイアス補正部、２１９、２１９’…判定部
【図３】
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【図４】
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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１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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