CN105311815A - 运动解析装置、运动解析系统以及运动解析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及运动解析装置、运动解析系统以及运动解析方法。运动解析装置包括：取得部，从安装于使用者的、检测与使用者的运动有关的信息的传感器(惯性测量单元)取得检测结果；以及左右判断部，根据所述检测结果，进行判断是第一期间和第二期间中的哪一个期间的判断处理，其中第一期间包括使用者的右脚接地期间，第二期间包括使用者的左脚接地期间。

Description

运动解析装置、运动解析系统以及运动解析方法

技术领域

本发明涉及运动解析装置、运动解析系统、运动解析方法及运动解析程序。

背景技术

在步行动作和跑步动作中，以左右平衡无偏颇的恰当的形式迈步是重要的。

在专利文献1中，公开有根据被分别安装在左脚及右脚的陀螺仪传感器的输出而评价步行/跑步动作的步行/跑步动作评价支持装置。

在如专利文献1所示分别在左脚及右脚安装传感器的情况下，因为需要两个传感器，因此成本增高，而且需要传感器间的同期处理。另外，当进行实时评价时，也需要与各个脚的传感器进行通信的通信处理。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2008-73285号公报

发明内容

本发明是鉴于以上的问题点而作出的发明，根据本发明的几个方式，可以提供能够通过简单的构成掌握左脚及右脚的运动的运动解析装置、运动解析系统、运动解析方法及运动解析程序等。

本发明是用于解决前述课题的至少一部分而作出的发明，能够作为以下的方式或者应用例实现。

(应用例1)

本应用例涉及的运动解析装置，包括：取得部，从安装于使用者的、用于检测与所述使用者的运动相关的信息的传感器取得检测结果；以及左右判断部，根据所述检测结果，进行判断是第一期间和第二期间中的哪一个期间的判断处理，其中所述第一期间包括所述使用者的右脚接地期间，所述第二期间包括所述使用者的左脚接地期间。

根据本应用例，即使传感器是一个也能进行判断处理，所以能够实现能够以简易的构成掌握左脚及右脚的运动的运动解析装置。

(应用例2)

在上述运动解析装置中，所述传感器可以是检测角度以及角速度中的至少一种的惯性传感器。

因为惯性传感器能够检测配戴该惯性传感器的使用者的细微的活动，所以能够实现即使传感器是一个也能够高精度地掌握左脚及右脚的运动的运动解析装置。

(应用例3)

在上述运动解析装置中，所述左右判断部可以根据所述使用者的偏转方向的角速度，进行所述判断处理。

在步行动作和跑步动作中，躯体产生偏转方向的旋转运动。因此，根据本应用例，能够实现即使传感器是一个也能够高精度地掌握左脚及右脚的运动的运动解析装置。

(应用例4)

在上述运动解析装置中，所述左右判断部可以根据与所述使用者的前进方向和上下方向均正交的方向的加速度，进行所述判断处理。

在步行动作和跑步动作中，产生与所述使用者的前进方向和上下方向均正交的方向。因此，根据本应用例，能够实现即使传感器是一个也能够高精度地掌握左脚及右脚的运动的运动解析装置。

(应用例5)

在上述运动解析装置中，所述左右判断部可以根据所述使用者的偏转方向的角度，进行所述判断处理。

在步行动作和跑步动作中，躯体产生偏转方向的旋转运动。因此，根据本应用例，能够实现即使传感器是一个也能够高精度地掌握左脚及右脚的运动的运动解析装置。

(应用例6)

在上述运动解析装置中，还包括检测所述使用者的跑步时机的跑步检测部，所述左右判断部可以根据所述跑步时机进行所述判断处理。

根据本应用例，因为能够根据跑步时机(例如，一步的时机)和传感器的检测结果进行判断处理，所以能够实现能够高精度地掌握左脚及右脚的运动的运动解析装置。

(应用例7)

在上述运动解析装置中，还可以包括算出与所述使用者的运动有关的指标的算出部，所述算出部可以分开算出所述第一期间中的所述指标与所述第二期间中的所述指标。

(应用例8)

在上述运动解析装置中，所述指标可以是垂直着地、推进效率、脚的拖后程度(脚の流れ)、跑步间隔、以及着地冲击中的至少一种。

根据本应用例，能够实现能够向使用者提供与使用者的运动的左右平衡有关的信息的运动解析装置。

(应用例9)

在上述运动解析装置中，所述算出部可以算出所述第一期间中的所述指标与所述第二期间中的所述指标的差分。

根据本应用例，能够实现能够容易理解地向使用者提供与使用者的运动的左右平衡有关的信息的运动解析装置。

(应用例10)

在上述运动解析装置中，还可以包括当所述差分为基准值以上时，用于输出与所述差分相关的信息即差分信息的输出部。

根据本应用例，能够实现能够在使用者的运动的左右平衡破坏的情况下告知使用者等的运动解析装置。

(应用例11)

本应用例涉及的运动解析系统包括：上述的运动解析装置以及告知装置，所述告知装置对所述运动解析装置所输出的所述差分信息进行输出。

根据本应用例，能够实现能够在使用者的运动的左右平衡破坏的情况下告知使用者等的运动解析装置。

(应用例12)

本应用例涉及的运动解析方法包括：取得工序，从安装于使用者的、用于检测与所述使用者的运动有关的信息的传感器取得检测结果；以及左右判断工序，根据所述检测结果，进行判断是第一期间和第二期间中的哪一个期间的判断处理，其中所述第一期间包括所述使用者的右脚接地期间，所述第二期间包括所述使用者的左脚接地期间。

根据本应用例，因为即使传感器是一个也能进行判断处理，所以能够实现能够以简易的构成掌握左脚及右脚的运动的运动解析装置。

(应用例13)

本应用例涉及的运动解析程序令计算机作为下述单元实现功能：取得部，从安装于使用者的、用于检测与所述使用者的运动有关的信息的传感器取得检测结果；以及左右判断部，根据所述检测结果，进行判断是第一期间和第二期间中的哪一个期间的判断处理，其中所述第一期间包括所述使用者的右脚接地期间，所述第二期间包括所述使用者的左脚接地期间。

根据本应用例，因为即使传感器是一个也能进行判断处理，所以能够实现能够以简易的构成掌握左脚及右脚的运动的运动解析装置。

附图说明

图1是示出本实施方式的运动解析系统的构成例的图。

图2是关于本实施方式的运动解析系统的概要的说明图。

图3是示出运动解析装置的构成例的功能框图。

图4是示出遥感数据表的构成例的图。

图5是示出GPS数据表的构成例的图。

图6是示出地磁数据表的构成例的图。

图7是示出算出数据表的构成例的图。

图8是示出运动解析装置的处理部的构成例的功能框图。

图9是示出惯性导航运算部的构成例的功能框图。

图10是关于使用者跑步时的姿态的说明图。

图11是关于使用者跑步时的偏转角的说明图。

图12是用于说明第一期间及第二期间的图。

图13是示出偏转方向的角速度的图。

图14是示出y轴加速度的图。

图15是示出使用者跑步时的三轴加速度的一例的图。

图16是示出运动解析部的构成例的功能框图。

图17是示出处理部所进行的运动解析处理的步骤的一例的流程图。

图18是示出惯性导航运算处理的步骤的一例的流程图。

图19是示出跑步检测处理的步骤的一例的流程图。

图20是示出判断处理的步骤的一例的流程图。

图21是示出运动解析信息生成处理(图17的S50的处理)的步骤的一例的流程图。

图22是示出告知装置3的构成例的功能框图。

图23的(A)和(B)是示出在告知装置的显示部显示的信息的一例的图。

图24是示出处理部所进行的告知处理的步骤的一例的流程图。

图25是示出信息分析装置的构成例的功能框图。

图26是示出处理部所进行的分析处理的步骤的一例的流程图。

图27是示出在显示部470显示的分析信息的一例的图。

符号说明

1运动解析系统；2运动解析装置；3告知装置；4信息分析装置；5服务器；10惯性测量单元(IMU)；12加速度传感器；14角速度传感器；16信号处理部；20处理部；22惯性导航运算部；24运动解析部；30存储部；40通信部；50GPS单元；110输出部；120处理部；130存储部；140通信部；150操作部；160时钟部；170显示部；180声音输出部；190振动部；210偏差除去部；220积分处理部；230误差推定部；240跑步处理部；241运算部；242取得部；243左右判断部；244跑步检测部；245步幅算出部；246间隔算出部；250坐标转换部；300运动解析程序；302惯性导航运算程序；304运动解析信息生成程序；310遥感数据表；320GPS数据表；330地磁数据表；340算出数据表；350运动解析信息；351输入信息；352基本信息；353第一解析信息；354第二解析信息；355左右差率；420处理部；422运动解析信息取得部；424分析信息生成部；430存储部；432分析程序；440通信部；450操作部；460通信部；470显示部；480声音输出部。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的优选实施方式进行详细地说明。使用的附图是便于说明的图。此外，在以下说明的实施方式中，并不是对记载于权利要求的范围内的本发明的内容进行不当的限定。另外以下说明的全部构成不一定是本发明的必须构成要素。

1、运动解析系统

1-1、系统的构成

以下，虽然举例说明对使用者的跑步(也包括步行)中的运动进行解析的运动解析系统，但是本实施方式的运动解析系统能够同样应用于对跑步以外的运动进行解析的运动解析系统。图1是示出本实施方式的运动解析系统1的构成例的图。如图1所示，本实施方式的运动解析系统1构成为包括运动解析装置2、告知装置3以及信息分析装置4。运动解析装置2是对使用者的跑步中的运动进行解析的装置，告知装置3是向使用者告知跑步中的运动的状态和跑步结果的信息的装置。信息分析装置4是在使用者跑步结束后分析并出示跑步结果的装置。在本实施方式中，如图2所示，运动解析装置2内置有惯性测量单元(IMU：InertialMeasurementUnit)10，在使用者静止的状态下，以惯性测量单元(IMU)10的其中一个检测轴(以下设为z轴)与重力加速度方向(垂直向下)几乎一致的方式，配戴于使用者的躯体部分(例如，右腰、左腰、或者腰的中央部)。另外，告知装置3是腕型(手表型)的便携信息设备，配戴于使用者的手腕等。但是，告知装置3也可以是头戴式可视设备(HMD：HeadMountDisplay)和智能手机等便携信息设备。

使用者在跑步开始时操作告知装置3，指示利用运动解析装置2进行的测量(后述的惯性导航运算处理以及运动解析处理)开始，在跑步结束时操作告知装置3，指示利用运动解析装置2进行的测量结束。告知装置3根据使用者的操作，向运动解析装置2发送指示测量开始和结束的命令。

运动解析装置2接收测量开始的命令后，开始利用惯性测量单元(IMU)10进行的测量，使用测量结果，算出与使用者的跑步能力(运动能力的一例)有关的指标即各种运动指标的值，作为使用者的跑步运动的解析结果的信息，生成包括各种运动指标的值的运动解析信息。运动解析装置2使用生成的运动解析信息，生成在使用者的跑步中输出的信息(跑步中输出信息)，向告知装置3发送。告知装置3从运动解析装置2接收跑步中输出信息，将跑步中输出信息所包含的各种运动指标的值与事先设定的各基准值比较，主要通过声音和振动向使用者告知各运动指标的优劣。如此一来，使用者能够一边了解到各运动指标的优劣一边跑步。

另外，运动解析装置2接收测量结束的命令后，结束利用惯性测量单元(IMU)10进行的测量，生成使用者的跑步结果的信息(跑步结果信息：跑步距离、跑步速度)，向告知装置3发送。告知装置3从运动解析装置2接收跑步结果信息，作为文字和图像向使用者告知跑步结果的信息。如此一来，使用者能够在跑步结束后立刻了解跑步结果的信息。

此外，运动解析装置2和告知装置3之间的数据通信可以是无线通信，也可以是有线通信。

另外，如图1所示，在本实施方式中，运动解析系统1构成为包括与因特网或LAN(LocalAreaNetwork：局域网)等网络连接的服务器5。信息分析装置4是例如个人电脑或智能手机等信息机器，能够通过网络与服务器5进行数据通信。信息分析装置4从运动解析装置2取得使用者过去的跑步的运动解析信息，通过网络向服务器5发送。但是，也可以是不同于信息分析装置4的装置从运动解析装置2取得运动解析信息且向服务器5发送，也可以是运动解析装置2直接向服务器5发送运动解析信息。服务器5接收该运动解析信息并且保存到构筑于存储部(未图示)的数据库。在本实施方式中，多个使用者配戴同一或者不同的运动解析装置2进行跑步，各个使用者的运动解析信息被保存到服务器5的数据库。

信息分析装置4通过网络从服务器5的数据库取得多个使用者的运动解析信息，且生成能够比较该多个使用者的跑步能力的分析信息，且在显示部(图1中未图示)显示该分析信息。由信息分析装置4的显示部所显示的分析信息，能够将特定的使用者的跑步能力与其他的使用者比较并且相对地评价以及适当地设定各运动指标的基准值。使用者设定各运动指标的基准值的情况下，信息分析装置4向告知装置3发送各运动指标的基准值的设定信息。

运动解析系统1的运动解析装置2、告知装置3以及信息分析装置4可以分离设置，也可以运动解析装置2与告知装置3一体设置而与信息分析装置4分离设置，也可以告知装置3与信息分析装置4一体设置而与运动解析装置2分离设置，也可以运动解析装置2与信息分析装置4一体设置而与告知装置3分离设置，也可以运动解析装置2、告知装置3以及信息分析装置4一体设置。运动解析装置2、告知装置3以及信息分析装置4任意组合都可以。

1-2、坐标系

在以下的说明中定义需要的坐标系。

e坐标系(EarthCenteredEarthFixedFrame)：以地球的中心为原点，取与自转轴平行的z轴的右手系的三维直角坐标系

n坐标系(NavigationFrame)：以移动体(使用者)为原点，设北方为x轴、东方为y轴、重力方向为z轴的三维直角坐标系

b坐标系(BodyFrame)：以传感器(惯性测量单元(IMU)10)为基准的三维直角坐标系

m坐标系(MovingFrame)：以移动体(使用者)为原点，将移动体(使用者)的前进方向作为x轴的右手系的三维直角坐标系

1-3、运动解析装置

1-3-1、运动解析装置的构成

图3是示出运动解析装置2的构成例的功能框图。如图3所示，运动解析装置2被构成为包括惯性测量单元(IMU)10、处理部20、存储部30、通信部40、GPS(GlobalPositioningSystem：全球定位系统)单元50以及地磁传感器60。但是，本实施方式的运动解析装置2也可以是删除或者变更上述构成要素的一部分、或者追加其他的构成要素的构成。

惯性测量单元10(惯性传感器的一例)被构成为包括加速度传感器12、角速度传感器14以及信号处理部16。

加速度传感器12检测互相交叉的(理想情况为正交的)三轴方向的各个加速度，输出与检测到的三轴加速度的大小以及方向对应的数字信号(加速度数据)。

角速度传感器14检测互相交叉的(理想情况为正交的)三轴方向的各个角速度，输出与测量到的三轴角速度的大小以及方向对应的数字信号(角速度数据)。

信号处理部16分别从加速度传感器12以及角速度传感器14接收加速度数据和角速度数据且赋予时间信息并且存储到未图示的存储部，生成将存储的加速度数据、角速度数据以及时间信息与规定的格式匹配的遥感数据，向处理部20输出。

虽然理想的安装是加速度传感器12的三轴以及角速度传感器14的三轴均与以惯性测量单元10为基准的传感器坐标系(b坐标系)的三轴一致，但是实际上会产生安装角的误差。因此，信号处理部16使用根据安装角误差预先计算出的校正参数，进行将加速度数据以及角速度数据转换为传感器坐标系(b坐标系)的数据的处理。此外，也可以由后述的处理部20代替信号处理部16进行该转换处理。

而且，信号处理部16也可以进行加速度传感器12以及角速度传感器14的温度校正处理。此外，也可以由后述的处理部20代替信号处理部16进行该温度校正处理，也可以向加速度传感器12以及角速度传感器14内组入温度校正的功能。

加速度传感器12以及角速度传感器14可以是输出模拟信号的传感器，此时，信号处理部16只要将加速度传感器12的输出信号以及角速度传感器14的输出信号分别进行A/D转换而生成遥感数据即可。

GPS单元50(传感器的一例)接收从定位用卫星的一种即GPS卫星发送的GPS卫星信号，使用该GPS卫星信号进行定位计算并且计算出n坐标系下的使用者的位置以及速度(包括大小和方向的矢量)，将对上述这些赋予了时间信息和定位精度信息的GPS数据向处理部20输出。此外，因为使用GPS、计算出位置和速度的方法以及生成时间信息的方法是公知技术，所以省略详细的说明。

地磁传感器60(传感器的一例)检测互相交叉的(理想情况为正交的)三轴方向的各个地磁，输出与检测到的三轴地磁的大小以及方向对应的数字信号(地磁数据)。但是，地磁传感器60可以是输出模拟信号的传感器，此时，处理部20可以将地磁传感器60的输出信号进行A/D转换而生成地磁数据。

通信部40与告知装置3的通信部140(参照图22)和信息分析装置4的通信部440(参照图25)之间进行数据通信，进行接收从告知装置3的通信部140发送的命令(测量开始/测量结束的命令等)并且向处理部20发送的处理、接收处理部20所生成的跑步中输出信息和跑步结果信息并且向告知装置3的通信部140发送的处理、以及接收来自信息分析装置4的通信部440的运动解析信息的发送请求命令并且向处理部20发送、从处理部20接收该运动解析信息并且向信息分析装置4的通信部440发送的处理等。

处理部20由例如CPU(CentralProcessingUnit：中央处理器)、DSP(DigitalSignalProcessor：数字信号处理器)、以及ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit：专用集成电路)等构成，按照存储于存储部30(存储介质)的各种程序，进行各种运算处理和控制处理。特别是，处理部20当通过通信部40从告知装置3接收处理开始的命令后，直到接收测量结束的命令为止，分别从惯性测量单元10、GPS单元50以及地磁传感器60接收遥感数据、GPS数据以及地磁数据，使用这些数据算出使用者的速度和位置、躯体的姿态角等。另外，处理部20使用计算出的这些信息进行各种运算处理且解析使用者的运动生成后述的各种运动解析信息，存储到存储部30。另外，处理部20进行使用生成的运动解析信息生成跑步中输出信息和跑步结果信息、向通信部40发送的处理。

另外，处理部20通过通信部40从信息分析装置4接收运动解析信息的发送请求命令后，进行从存储部30读取被发送请求命令指定的运动解析信息后经由通信部40向信息分析装置4的通信部440发送的处理。

存储部30由例如ROM(ReadOnlyMemory：只读存储器)和闪存ROM、硬盘和存储卡等存储程序和数据的记录介质、作为处理部20的工作区域的RAM(RandomAccessMemory：随机存取存储器)等构成。在存储部30(任一记录介质)存储有运动解析程序300，运动解析程序300由处理部20读取，且用于执行运动解析处理(参照图17)。运动解析程序300包括用于执行惯性导航运算处理(参照图18)的惯性导航运算程序302、以及用于执行运动解析信息生成处理(参照图21)的运动解析信息生成程序304作为子程序。

另外，在存储部30存储有遥感数据表310、GPS数据表320、地磁数据表330、算出数据表340以及运动解析信息350等。

遥感数据表310是将处理部20从惯性测量单元10接收到的遥感数据(惯性测量单元10的检测结果)以时间序列存储的数据表。图4是示出遥感数据表310的构成例的图。如图4所示，遥感数据表310被构成为以时间序列排列将惯性测量单元10的检测时间311、由加速度传感器12检测出的加速度312以及由角速度传感器14检测出的角速度313建立对应的遥感数据。处理部20开始测量后，每经过采样周期Δt(例如，20ms或者10ms)就向遥感数据表310追加新的遥感数据。而且，处理部20使用通过利用扩展卡尔曼滤波的误差推定(后述)所推定的加速度偏差以及角速度偏差校正加速度以及角速度，用校正后的加速度以及角速度进行覆盖从而更新遥感数据表310。

GPS数据表320是将处理部20从GPS单元50接收到的GPS数据(GPS单元(GPS传感器)50的检测结果)以时间序列存储的数据表。图5是示出GPS数据表320的构成例的图。如图5所示，GPS数据表320被构成为以时间序列排列将GPS单元50进行定位计算的时间321、由定位计算算出的位置322、由定位计算算出的速度323、定位精度(DOP(DilutionofPrecision：精度因子)324、接收到的GPS卫星信号的信号强度325等建立对应的GPS数据。处理部20开始测量后，每当取得GPS数据(例如每1秒、与遥感数据的取得时机不同期)，就追加新的GPS数据从而更新GPS数据表320。

地磁数据表330是将处理部20从地磁传感器60接收到的地磁数据(地磁传感器60的检测结果)以时间序列存储的数据表。图6是示出地磁数据表330的构成例的图。如图6所示，地磁数据表330被构成为以时间序列排列将地磁传感器60的检测时间331和由地磁传感器60检测出的地磁332建立对应的地磁数据。处理部20开始测量后，每经过采样周期Δt(例如10ms)，就向地磁数据表330追加新的地磁数据。

算出数据表340是将处理部20使用遥感数据算出的速度、位置以及姿态角以时间序列存储的数据表。图7是示出算出数据表340的构成例的图。如图7所示，算出数据表340被构成为以时间序列排列将处理部20计算出的时间341、速度342、位置343以及姿态角344建立对应的算出数据。处理部20开始测量后，每当取得新的遥感数据，即，每当经过采样周期Δt，就算出速度、位置以及姿态角，向算出数据表340追加新的算出数据。而且，处理部20使用通过利用扩展卡尔曼滤波的误差推定所推定的速度误差、位置误差以及姿态角误差，校正速度、位置以及姿态角，用校正后的速度、位置以及姿态角进行覆盖从而更新算出数据表340。

运动解析信息350是关于使用者的运动的各种信息，包括处理部20生成的、输入信息351的各个项目、基本信息352的各个项目、第一解析信息353的各个项目、第二解析信息354的各个项目、以及左右差率355的各个项目等。关于以上各种信息的详细说明后述。

1-3-2、处理部的功能构成

图8是示出运动解析装置2的处理部20的构成例的功能框图。在本实施方式中，处理部20通过执行存储于存储部30的运动解析程序300，而作为惯性导航运算部22以及运动解析部24发挥功能。但是，处理部20也可以通过网络等，接收并且执行存储于任意存储装置(记录介质)的运动解析程序300。

惯性导航运算部22使用遥感数据(惯性测量单元10的检测结果)、GPS数据(GPS单元50的检测结果)以及地磁数据(地磁传感器60的检测结果)进行惯性导航运算，算出加速度、角速度、速度、位置、姿态角、距离、步幅以及跑步间隔，输出包括以上这些的计算结果的运算数据。惯性导航运算部22所输出的运算数据以时间顺序被存储于存储部30。关于惯性导航运算部22的详细说明后述。

运动解析部24使用惯性导航运算部22所输出的运算数据(存储于存储部30的运算数据)，解析使用者跑步中的运动，生成解析结果的信息即运动解析信息(后述的、输入信息、基本信息、第一解析信息、第二解析信息、左右差率等)。运动解析部24所生成的运动解析信息在使用者跑步中以时间顺序被存储于存储部30。

另外，运动解析部24使用生成的运动解析信息，生成在使用者跑步中(具体而言，是惯性测量单元10从开始测量到结束测量为止的期间)输出的信息即跑步中输出信息。运动解析部24所生成的跑步中输出信息通过通信部40被发送到告知装置3。

另外，运动解析部24使用跑步中生成的运动解析信息，在使用者跑步结束时(具体而言，是惯性测量单元10的测量结束时)，生成跑步结果的信息即跑步结果信息。运动解析部24所生成的跑步结果信息通过通信部40被发送到告知装置3。

1-3-3、惯性导航运算部的功能构成

图9是示出惯性导航运算部22的构成例的功能框图。在本实施方式中，惯性导航运算部22包括偏差除去部210、积分处理部220、误差推定部230、跑步处理部240以及坐标转换部250。但是，本实施方式的惯性导航运算部22也可以是删除或者变更上述构成要素的一部分、或者追加其他的构成要素的构成。

偏差除去部210从新取得的遥感数据所包含的三轴加速度以及三轴角速度，分别减去误差推定部230所推定的加速度偏差b_a以及角速度偏差b_ω，进行校正三轴加速度以及三轴角速度的处理。此外，在测量刚开始后的初始状态，因为不存在加速度偏差b_a以及角速度偏差b_ω的推定值，偏差除去部210作为在使用者的初始状态为静止状态的单元，使用来自惯性测量单元的遥感数据，计算初始偏差。

积分处理部220进行根据偏差除去部210所校正的加速度以及角速度算出e坐标系下的速度v^e、位置p^e以及姿态角(侧倾角(ロール角)φ_be、俯仰角(ピッチ角)θ_be、偏转角ψ_be)的处理。具体地，首先，积分处理部220作为在使用者的初始状态为静止状态的单元，设初始速度为零，或者，根据GPS数据所包含的速度算出初始速度，而且，根据GPS数据所包含的位置算出初始位置。另外，积分处理部220根据偏差除去部210所校正的b坐标系下的三轴加速度指定重力加速度的方向，算出侧倾角φ_be和俯仰角θ_be的初始值，并且根据GPS数据所包含的速度算出偏转角ψ_be的初始值，设为e坐标系下的初始姿态角。未能获得GPS数据的情况下设偏转角ψ_be的初始值为例如零。然后，积分处理部220根据算出的初始姿态角算出用式(1)表示的从b坐标系向e坐标系转换的坐标转换矩阵(旋转矩阵)的初始值。

[数学式1]

之后，积分处理部220对偏差除去部210所校正的三轴角速度进行累计(旋转运算)算出坐标转换矩阵通过式(2)算出姿态角。

[数学式2]

另外，积分处理部220使用坐标转换矩阵将偏差除去部210所校正的b坐标系下的三轴加速度转换为e坐标系下的三轴加速度，通过除去重力加速度成分后进行累计从而算出e坐标系下的速度v^e。另外，积分处理部220对e坐标系下的速度v^e进行累计而算出e坐标系下的位置p^e。

另外，积分处理部220使用误差推定部230所推定的速度误差δv^e、位置误差δp^e以及姿态角误差ε^e，进行校正速度v^e、位置p^e以及姿态角的处理、以及对校正后的速度v^e进行积分而计算距离的处理。

而且，积分处理部220还算出从b坐标系向m坐标系转换的坐标转换矩阵从e坐标系向m坐标系转换的坐标转换矩阵以及从e坐标系向n坐标系转换的坐标转换矩阵以上的坐标转换矩阵作为坐标转换信息被用于后述的坐标转换部250的坐标转换处理。

误差推定部230使用积分处理部220所算出的速度/位置、姿态角、偏差除去部210所校正的加速度和角速度、GPS数据、以及地磁数据等，推定表示使用者的状态的指标的误差。在本实施方式中，误差推定部230使用扩展卡尔曼滤波，推定速度、姿态角、加速度、角速度以及位置的误差。即，误差推定部230将积分处理部220所算出的速度v^e的误差(速度误差)δv^e、积分处理部220所算出的姿态角的误差(姿态角误差)ε^e、加速度偏差b_a、角速度偏差b_ω以及积分处理部220所算出的位置p^e的误差(位置误差)δp^e作为扩展卡尔曼滤波的状态变量，如式(3)所示定义状态矢量X。

[数学式3]

$X=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\δv}}^e\\ {\mathrm{\ϵ}}^e\\ b_a\\ b_{\mathrm{\ω}}\\ {\mathrm{\δp}}^e\end{array}\right]---\left(3\right)$

误差推定部230使用扩展卡尔曼滤波的预测式，预测状态矢量X所包含的状态变量。扩展卡尔曼滤波的预测式如式(4)所示。在式(4)中，矩阵Φ是将前一状态矢量X和当前状态矢量X相关联的矩阵，其要素的一部分被设计为反应姿态角和位置等并时刻变化。另外，Q是表示过程噪声的矩阵，其各个要素被事先设定为恰当的值。另外，P是状态变量的误差协方差矩阵。

[数学式4]

X＝ΦX

(4)

P＝ΦPΦ^T+Q

另外，误差推定部230使用扩展卡尔曼滤波的更新式，更新(校正)预测后的状态变量。扩展卡尔曼滤波的更新式如式(5)所示。Z以及H分别是观测矢量以及观测矩阵，更新式(5)表示使用实际的观测矢量Z与根据状态矢量X预测的矢量HX的差，对状态矢量X进行校正。R是观测误差的协方差矩阵，可以是事先确定的固定值，也可以动态变更。K是卡尔曼增益，R越小K越大。根据式(5)，K越大(R越小)，状态矢量X的校正量越大，相应的，P越小。

[数学式5]

K＝PH^T(HPH^T+R)^-1

X＝X+K(Z-HX)(5)

P＝(I-KH)P

作为误差推定的方法(状态矢量X的推定方法)，例如，能列举以下的方法。

利用基于姿态角误差的校正的误差推定方法：

图10是在右腰配戴了运动解析装置2的使用者进行跑步动作(直行)时俯瞰使用者的移动的图。另外，图11是示出当使用者进行跑步动作(直行)时根据惯性测量单元10的检测结果算出的偏转角(方位角)的一例的图，横轴是时间，纵轴是偏转角(方位角)。

随着使用者的跑步动作，惯性测量单元10相对于使用者的姿态随时变化。在使用者迈出左脚的状态下，如图10中的(1)和(3)所示，惯性测量单元10相对于前进方向(m坐标系的x轴)成向左侧倾斜的姿态。反之，在使用者迈出右脚的状态下，如图10中的(2)和(4)所示，惯性测量单元10相对于前进方向(m坐标系的x轴)成向右侧倾斜的姿态。也就是说，惯性测量单元10的姿态随着使用者的跑步动作以每左右各一步的两步周期性地变化。在图11中，例如，在迈出右脚的状态下偏转角变得极大(图11中的○)，在迈出左脚的状态下偏转角变得极小(图11中的●)。因此，前一次(两步前)的姿态角和当前的姿态角相等，并且，能够将前一次的姿态角作为真实的姿态而推定误差。采用这种方法，式(5)的观测矢量Z是积分处理部220所算出的前一次的姿态角与当前的姿态角的差，根据更新式(5)，基于姿态角误差ε^e与观测值的差而校正状态矢量X，推定误差。

利用基于角速度偏差的校正的误差推定方法：

是假定前一次(两步前)的姿态角与当前的姿态角相等，不需要将前一次的姿态角作为真实的姿态而推定误差的方法。采用这种方法，式(5)的观测矢量Z是根据积分处理部220所算出的前一次的姿态角以及当前的姿态角算出的角速度偏差，根据更新式(5)，基于角速度偏差b_ω与观测值的差而校正状态矢量X，推定误差。

利用基于方位角误差的校正的误差推定方法：

是假定前一次(两步前)的偏转角(方位角)与当前的偏转角(方位角)相等，并且，将前一次的偏转角(方位角)作为真实的偏转角(方位角)而推定误差的方法。采用这种方法，观测矢量Z是积分处理部220所算出的前一次的偏转角与当前的偏转角的差，根据更新式(5)，基于方位角误差与观测值的差而校正状态矢量X，推定误差。

利用基于停止的校正的误差推定方法：

是假定停止时速度为零而推定误差的方法。采用这种方法，观测矢量Z是积分处理部220所算出的速度v^e与零的差，根据更新式(5)，基于速度误差δv^e而校正状态矢量X，推定误差。

利用基于静止的校正的误差推定方法：

是假定静止时速度为零、并且、姿态变化为零而推定误差的方法。这种方法中，观测矢量Z是积分处理部220所算出的速度v^e的误差以及积分处理部220所算出的前一次的姿态角与当前姿态角的差，根据更新式(5)，基于速度误差δv^e以及姿态角误差ε^e而校正状态矢量X，推定误差。

利用基于GPS的观测值的校正的误差推定方法：

是假定积分处理部220所算出的速度v^e、位置p^e或者偏转角ψ_be与根据GPS数据算出的速度、位置或者方位角(向e坐标系转换后的速度、位置、方位角)相等而推定误差的方法。这种方法中，观测矢量Z是积分处理部220所算出的速度、位置或者偏转角与根据GPS数据算出的速度、位置或者方位角的差，根据更新式(5)，基于速度误差δv^e、位置误差δp^e或者方位角误差与观测值的差而校正状态矢量X，推定误差。

利用基于地磁传感器的观测值的校正的误差推定方法：

是假定积分处理部220所算出的偏转角ψ_be与根据地磁传感器60算出的方位角(向e坐标系转换后的方位角)相等而推定误差的方法。这种方法中，观测矢量Z是积分处理部220所算出的偏转角与根据地磁数据算出的方位角的差，根据更新式(5)，基于方位角误差与观测值的差而校正状态矢量X，推定误差。

回到图9，跑步处理部240包括运算部241、步幅算出部245以及间隔算出部246。运算部241包括取得部242、左右判断部243以及跑步检测部244。

取得部242安装于使用者，从用于检测与使用者的运动相关的信息的传感器(例如，惯性测量单元10)取得检测结果。在图9所示的例子中，取得部242通过偏差除去部210取得遥感数据。

左右判断部243根据取得部242所取得的检测结果(在图9所示的例子中为遥感数据)，进行判断是包括右脚接地期间的第一期间和包括左脚接地期间的第二期间中的哪一个期间的判断处理。

图12是用于说明第一期间以及第二期间的图。图12的横轴是时间。

右脚接地期间是从右脚着地的时机开始到右脚离地的时机为止的期间。左脚接地期间是从左脚着地的时机开始到左脚离地的时机为止的期间。第一期间是包括一个右脚接地期间的期间。另外，第一期间是不包括左脚接地期间的期间。第二期间是包括一个左脚接地期间的期间。另外，第二期间是不包括右脚接地期间的期间。

图13是示出偏转方向的角速度的图。图13的横轴为时间，纵轴为偏转方向的角速度。在图13中，角速度为正值时表示右旋转，角速度为负值时表示左旋转。

如图10所示，从使用者的头顶观察，从使用者迈出左脚的状态(图10中的(1)和(3)的状态)到迈出右脚的状态(图10中的(2)和(4)的状态)为止惯性测量单元10顺时针旋转，相反，从迈出右脚的状态到迈出左脚的状态为止惯性测量单元10逆时针旋转。因此，左右判断部243根据z轴角速度(偏转方向的角速度)的极性能够判断是左右哪一个跑步周期。另外，基于使用者的偏转方向的角度也能够判断是左右哪一个跑步周期。此外，由于在惯性测量单元10所检出的三轴角速度中包含高频率的噪声成分，因此左右判断部243也可以使用通过低通滤波器被除去噪声的z轴角速度判断是左右哪一个跑步周期。另外例如，左右判断部243也可以在z轴角速度的绝对值为基准值以上时进行判断处理。基准值可以设为例如大约60度/秒。

图14是示出y轴加速度的图。图14的横轴为时间，纵轴为y轴加速度。在图14中，y轴加速度为正值时表示向右加速，y轴加速度为负值时表示向左加速。

右脚接地时，使用者的上身向左加速。另外，左脚接地时，使用者的上身向右加速。因此，左右判断部243根据y轴加速度的极性能够判断是左右哪一个跑步周期。此外，由于在惯性测量单元10所检出的三轴加速度中包含高频率的噪声成分，因此左右判断部243也可以使用通过低通滤波器被除去噪声的y轴加速度判断是左右哪一个跑步周期。另外例如，左右判断部243也可以在y轴加速度的绝对值为基准值以上时进行判断处理。

左右判断部243不限定于此，例如，也可以基于y轴速度和姿态角(偏转角)等进行判断处理。

另外，左右判断部243根据判断处理的结果，输出表示是左右哪一个跑步周期的左右脚标记(例如，右脚时开启，左脚时关闭)。

回到图9，跑步检测部244使用惯性测量单元10的检测结果(具体是偏差除去部210校正后的遥感数据)，进行检测使用者的跑步周期(跑步时机)的处理。如在图10以及图11说明的那样，由于在使用者跑步时使用者的姿势周期性(每两步(左右各一步))地变化，所以惯性测量单元10所检测的三轴加速度也周期性地变化。图15是示出使用者跑步时惯性测量单元10检测出的三轴加速度的一例的图。在图15中，横轴为时间，纵轴为加速度值。如图15所示可知，三轴加速度周期性地变化，特别是z轴(重力方向的轴)加速度，周期性地规则地变化着。该z轴加速度反映了使用者的上下活动的加速度，从z轴加速度达到规定的阈值以上的极大值时开始到下一次达到阈值以上的极大值为止的期间相当于一步的期间。

因此，在本实施方式中，每到惯性测量单元10所检测的z轴加速度(相当于使用者的上下活动的加速度)达到规定的阈值以上的极大值时，跑步检测部244检测跑步周期。即，每到z轴加速度达到规定的阈值以上的极大值时，跑步检测部244输出表示检测出跑步周期的时机信号。实际上，由于在惯性测量单元10所检测的三轴加速度中包含高频率的噪声成分，因此跑步检测部244也可以使用通过低通滤波器被除去噪声的z轴加速度而检测跑步周期。

左右判断部243可以基于惯性测量单元10的检测结果和跑步检测部244所检测的跑步时机，进行判断处理。如此一来，能够高精度地掌握左脚及右脚的运动。

步幅算出部245进行使用跑步检测部244输出的跑步周期的时机信号以及左右脚标记、和积分处理部220所算出的速度或者位置，算出每个左右的步幅，并且作为每个左右的步幅而输出的处理。即，步幅算出部245在从跑步周期的开始到下一个跑步周期的开始为止的期间，按照每个采样周期Δt对速度进行积分(或者，计算跑步周期开始时的位置与下一个跑步周期开始时的位置的差)而算出步幅，将该步幅作为步幅输出。

间隔算出部246进行使用跑步检测部244输出的跑步周期的时机信号算出一分钟的步数，且作为跑步间隔输出的处理。即，例如间隔算出部246取跑步周期的倒数计算每一秒的步数，然后乘以60算出一分钟的步数(跑步间隔)。

坐标转换部250进行使用积分处理部220所算出的从b坐标系向m坐标系转换的坐标转换信息(坐标转换矩阵)，将偏差除去部210所校正后的b坐标系下的三轴加速度以及三轴角速度分别转换为m坐标系下的三轴加速度以及三轴角速度的坐标转换处理。另外，坐标转换部250进行使用积分处理部220所算出的从e坐标系向m坐标系转换的坐标转换信息(坐标转换矩阵)，将积分处理部220所算出的e坐标系下的三轴方向的速度、围绕三轴旋转的姿态角以及三轴方向的距离分别转换为m坐标系下的三轴方向的速度、围绕三轴旋转的姿态角以及三轴方向的距离的坐标转换处理。另外，坐标转换部250进行使用积分处理部220所算出的从e坐标系向n坐标系转换的坐标转换信息(坐标转换矩阵)，将积分处理部220所算出的e坐标系下的位置转换为n坐标系下的位置的坐标转换处理。

然后，惯性导航运算部22输出包括坐标转换部250坐标转换后的加速度、角速度、速度、位置、姿态角以及距离、跑步处理部240算出的步幅、跑步间隔以及左右脚标记的各个信息的运算数据(存储到存储部30)。

1-3-4、运动解析部的功能构成

图16是示出运动解析部24的构成例的功能框图。在本实施方式中，运动解析部24包括特征点检测部260、接地时间/冲击时间算出部262、基本信息生成部272、算出部291以及输出部280。但是，本实施方式的运动解析部24也可以是删除或者变更上述构成要素的一部分、或者追加其他的构成要素的构成。

特征点检测部260进行使用运算数据检测使用者的跑步运动中的特征点的处理。使用者的跑步运动中的特征点是例如，着地(脚底的一部分接触地面时、整个脚底接触地面时、从脚后跟着地到脚尖离地之间的任意的时间点、从脚尖着地到脚后跟离地之间的任意时间点、整个脚底着地期间等，可以适当设定)、中间步态(踏込)(体重向脚施力最大的状态)、以及离地(也称蹬地(蹴り出し)，脚底的一部分离开地面时、整个脚底离开地面时、从脚后跟着地到脚尖离地之间的任意的时间、从脚尖着地到脚后跟离地之间的任意时间等，可以适当设定)。具体地，特征点检测部260使用运算数据所包含的左右脚标记，分别检测右脚的跑步周期中的特征点和左脚的跑步周期中的特征点。例如，特征点检测部260能够在上下方向加速度(加速度传感器12的z轴的检测值)从正值向负值变化的时间点检测着地，在着地后、上下方向加速度在负方向达到峰值以后前进方向加速度达到峰值的时间点检测中间步态，在上下方向加速度从负值向正值变化的时间点检测离地(蹬地)。

接地时间/冲击时间算出部262进行使用运算数据，以特征点检测部260检测出特征点的时间点为基准，算出接地时间以及冲击时间的各个值的处理。具体地，接地时间/冲击时间算出部262根据运算数据所包含的左右脚标记判断现在的运算数据是右脚的跑步周期和左脚的跑步周期中的哪一个的运算数据，以特征点检测部260检测出特征点的时间点为基准，分开右脚的跑步周期与左脚的跑步周期而算出接地时间以及冲击时间的各个值。接地时间以及冲击时间的定义以及算出方法等的详细说明后述。

基本信息生成部272进行使用运算数据所包含的加速度、速度、位置、步幅、跑步间隔的信息，生成与使用者的运动有关的基本信息的处理。在此，基本信息包括跑步间隔、步幅、跑步速度、海拔、跑步距离以及跑步时间(单圈时间)的各个项目。具体地，基本信息生成部272将运算数据所包含的跑步间隔以及步幅分别作为基本信息的跑步间隔以及步幅输出。另外，基本信息生成部272使用运算数据所包含的加速度、速度、位置、跑步间隔以及步幅的一部分或者全部，算出跑步速度、海拔、跑步距离、跑步时间(单圈时间)的现在的值和跑步中的平均值等。

算出部291算出与使用者的运动有关的指标。算出部291可以分开第一期间中的指标与第二期间中的指标而计算。例如，算出部291可以计算第一期间中的指标与第二期间中的指标的差分。在本实施方式中，算出部291包括第一解析信息生成部274、第二解析信息生成部276以及左右差率算出部278。

第一解析信息生成部274进行使用输入信息，以特征点检测部260检测出特征点的时间点为基准解析使用者的运动，生成第一解析信息的处理。

在此，输入信息包括前进方向加速度、前进方向速度、前进方向距离、上下方向加速度、上下方向速度、上下方向距离、左右方向加速度、左右方向速度、左右方向距离、姿态角(侧倾角、俯仰角、偏转角)、角速度(侧倾方向、俯仰方向、偏转方向)、跑步间隔、步幅、接地时间、冲击时间以及体重的各个项目。体重由使用者输入，接地时间以及冲击时间由接地时间/冲击时间算出部262算出，其他项目包含于运算数据。

另外，第一解析信息包括着地时制动量(着地时制动量1、着地时制动量2)、垂直着地率(垂直着地率1、垂直着地率2、垂直着地率3)、推进力(推进力1、推进力2)、推进效率(推进效率1、推进效率2、推进效率3、推进效率4)、运动能量、着地冲击、跑步能力、前倾角、时机一致度以及脚的拖后程度的各个项目。第一解析信息的各个项目是表示使用者的跑步状态(运动状态的一例)的项目。第一解析信息的各个项目的定义以及计算方法的详细说明后述。

另外，第一解析信息生成部274区分使用者的身体的左右而算出第一解析信息的各个项目的值。具体地，第一解析信息生成部274根据特征点检测部260是检测出右脚的跑步周期的特征点还是检测出左脚的跑步周期的特征点，区分右脚的跑步周期与左脚的跑步周期而算出第一解析信息所包含的各个项目。另外，第一解析信息生成部274还算出第一解析信息所包含的各个项目的左右的平均值或者合计值。

第二解析信息生成部276使用第一解析信息生成部274所生成的第一解析信息，进行生成第二解析信息的处理。在此，第二解析信息包括能量损失、能量效率以及身体负担的各个项目。第二解析信息的各个项目的定义以及计算方法的详细说明后述。第二解析信息生成部276区分右脚的跑步周期与左脚的跑步周期而算出第二解析信息的各个项目的值。另外，第二解析信息生成部276还算出第二解析信息所包含的各个项目的左右的平均值或者合计值。

左右差率算出部278进行对输入信息所包含的跑步间隔、步幅、接地时间以及冲击时间、第一解析信息的所有的项目以及第二解析信息的所有的项目，分别使用右脚的跑步周期中的值和左脚的跑步周期中的值，算出表示使用者身体左右的平衡的指标即左右差率的处理。左右差率的定义以及计算方法的详细说明后述。

第一期间中的指标与第二期间中的指标的差分为基准值以上时，输出部280输出与该差分有关的信息即差分信息。例如，输出部280可以将与差分为基准值以上的指标有关的信息作为差分信息输出。

另外，输出部280进行使用基本信息、输入信息、第一解析信息、第二解析信息、左右差率等，生成且输出使用者跑步中输出的信息即跑步中输出信息的处理。输入信息中所包含的“跑步间隔”、“步幅”、“接地时间”以及“冲击时间”、第一解析信息的所有项目、第二解析信息的所有项目、以及左右差率，是被用于使用者的跑步技术的评价的运动指标，跑步中输出信息包括以上这些运动指标的一部分或者全部的值的信息。跑步中输出信息中所包含的运动指标可以事先确定，也可以由使用者操作告知装置3而可以选择。另外，跑步中输出信息也可以包含基本信息中所包含的跑步速度、海拔、跑步距离以及跑步时间(单圈时间)的一部分或者全部。

另外，输出部280使用基本信息、输入信息、第一解析信息、第二解析信息、左右差率等，生成使用者的跑步结果的信息即跑步结果信息。例如，输出部280可以生成包含使用者跑步中(惯性测量单元10的测量中)的各运动指标的平均值的信息等的跑步结果信息。另外，跑步结果信息可以包含跑步速度、海拔、跑步距离以及跑步时间(单圈时间)的一部分或者全部。另外，输出部280通过通信部40，在使用者跑步中，向告知装置3发送跑步中输出信息，在使用者跑步结束时，向告知装置3发送跑步结果信息。

1-3-5、输入信息

以下，对输入信息的各个项目进行详细说明。

(前进方向加速度、上下方向加速度、左右方向加速度)

“前进方向”是使用者的前进方向(m坐标系的x轴方向)，“上下方向”是垂直方向(m坐标系的z轴方向)，“左右方向”是与前进方向和上下方向均正交的方向(m坐标系的y轴方向)。前进方向加速度、上下方向加速度以及左右方向加速度分别是m坐标系的x轴方向的加速度、z轴方向的加速度以及y轴方向的加速度，通过坐标转换部250被算出。

(前进方向速度、上下方向速度、左右方向速度)

前进方向速度、上下方向速度以及左右方向速度分别是m坐标系的x轴方向的速度、z轴方向的速度以及y轴方向的速度，通过坐标转换部250被算出。或者，也能够通过分别对前进方向加速度、上下方向加速度以及左右方向加速度进行积分，分别算出前进方向速度、上下方向速度以及左右方向速度。

(角速度(侧倾方向、俯仰方向、偏转方向))

侧倾方向的角速度、俯仰方向的角速度以及偏转方向的角速度分别是m坐标系的围绕x轴旋转的角速度、围绕y轴旋转的角速度以及围绕z轴旋转的角速度，通过坐标转换部250被算出。

(姿态角(侧倾角、俯仰角、偏转角))

侧倾角、俯仰角以及偏转角分别是坐标转换部250输出的m坐标系的围绕x轴旋转的姿态角、围绕y轴旋转的姿态角以及围绕z轴旋转的姿态角，通过坐标转换部250被算出。或者，能够通过对侧倾方向的角速度、俯仰方向的角速度以及偏转方向的角速度进行积分(旋转运算)，算出侧倾角、俯仰角以及偏转角。

(前进方向距离、上下方向距离、左右方向距离)

前进方向距离、上下方向距离以及左右方向距离分别是从希望的位置(例如，使用者的即将开始跑步前的位置)开始的、m坐标系的x轴方向的移动距离、z轴方向的移动距离以及y轴方向的移动距离，通过坐标转换部250被算出。

(跑步间隔)

跑步间隔是被定义为每一分钟的步数的运动指标，通过间隔算出部246被算出。或者，能够通过用一分钟的前进方向距离除以步幅，算出跑步间隔。

(步幅)

步幅是被定义为一步的步幅的运动指标，通过步幅算出部245被算出。或者，能够通过用一分钟的前进方向距离除以跑步间隔，算出步幅。

(接地时间)

接地时间是被定义为从着地开始到离地(蹬地)为止消耗的时间的运动指标，通过接地时间/冲击时间算出部262被算出。离地(蹬地)是指脚尖从地面离开时。此外，由于接地时间与跑步速度的相关性高，所以也能够作为第一解析信息的跑步能力被使用。

(冲击时间)

冲击时间是被定义为由于着地而产生的冲击施加于身体的时间的运动指标，通过接地时间/冲击时间算出部262被算出。能够用冲击时间＝(一步中的前进方向加速度为最小的时刻-着地的时刻)计算。

(体重)

体重是使用者的体重，在跑步前由使用者操作操作部150(参照图18)输入其数值。

1-3-6、第一解析信息

以下，对由第一解析信息生成部274算出的第一解析信息的各个项目进行详细说明。

(着地时制动量1)

着地时制动量1是被定义为由于着地而降低的速度量的运动指标，能够用着地时制动量1＝(着地前的前进方向速度-着地后的前进方向最低速度)计算。由于着地而前进方向的速度降低，一步中着地后的前进方向速度的最低点是前进方向最低速度。

(着地时制动量2)

着地时制动量2是被定义为由于着地而产生的前进方向负的最低加速度量的运动指标，与一步中的着地后的前进方向最低加速度一致。一步中着地后的前进方向加速度的最低点是前进方向最低加速度。

(垂直着地率1)

垂直着地率1是体现是否着地在身体的正下方的运动指标。如果着地在身体的正下方，着地时的制动量变少，从而能够有效率地跑步。由于通常制动量随着速度变大，因此只采用制动量作为指标不充分，由于垂直着地率1是用比率表示的指标，所以根据垂直着地率1即使速度变化也能够进行同样的评价。使用着地时的前进方向加速度(负的加速度)和上下方向加速度，如果设α＝arctan(着地时的前进方向加速度/着地时的上下方向加速度)，则能够用垂直着地率1＝cosα×100(％)计算。或者，也能够使用跑步快的多个人的数据算出理想的角度α’，用垂直着地率1＝{1-|(α’-α)/α’|}×100(％)计算。

(垂直着地率2)

垂直着地率2是用着地时的速度降低程度体现是否着地在身体的正下方的运动指标，用垂直着地率2＝(着地后的前进方向最低速度/即将着地前的前进方向速度)×100(％)计算。

(垂直着地率3)

垂直着地率3是用从着地开始到脚来到身体的正下方为止的距离或者时间体现是否着地在身体的正下方的运动指标。能够用垂直着地率3＝(脚来到身体的正下方时的前进方向距离-着地时的前进方向距离)，或者，垂直着地率3＝(脚来到身体的正下方时的时刻-着地时的时刻)计算。着地(上下方向加速度从正值向负值变化的点)后，存在上下方向加速度在负的方向上达到峰值的时机，能够将该时机判定为脚来到身体的正下方的时机(时刻)。

此外，除此之外，也可以定义垂直着地率3＝arctan(从着地开始到脚来到身体的正下方为止的距离/腰的高度)。或者，也可以定义为垂直着地率3＝(1-从着地开始到脚来到身体的正下方为止的距离/从着地开始到蹬地为止移动的距离)×100(％)(在脚接地期间移动的距离中从着地开始到脚来到身体的正下方为止的距离所占的比例)。或者，也可以定义为垂直着地率3＝(1-从着地开始到脚来到身体的正下方为止的时间/从着地开始到蹬地为止移动的时间)×100(％)(在脚接地期间移动的时间中从着地开始到脚来到身体的正下方为止的时间所占的比例)。

(推进力1)

推进力1是被定义为通过蹬地而向前进方向增加的速度量的运动指标，能够用推进力1＝(蹬地后的前进方向最高速度-蹬地前的前进方向最低速度)计算。

(推进力2)

推进力2是被定义为由蹬地产生的前进方向正的最大加速度的运动指标，与一步中的蹬地后的前进方向最大加速度一致。

(推进效率1)

推进效率1是表示蹬地的力是否有效地成为推进力的运动指标。如果没有无用的上下活动、无用的左右活动就能够有效率地跑步。由于通常上下活动、左右活动随速度变大，只采用上下活动、左右活动作为指标不充分，由于推进效率1是用比率表示的运动指标，所以根据推进效率1即使速度变化也能够进行同样的评价。分别对上下方向和左右方向计算推进效率1。使用蹬地时的上下方向加速度和前进方向加速度，如果设γ＝arctan(蹬地时的上下方向加速度/蹬地时的前进方向加速度)，则可以用上下方向的推进效率1＝cosγ×100(％)计算。或者，也能够使用跑步快的多个人的数据算出理想的角度γ’，用上下方向的推进效率1＝{1-|(γ’-γ)/γ’|}×100(％)计算。同样，使用蹬地时的左右方向加速度和前进方向加速度，如果设δ＝arctan(蹬地时的左右方向加速度/蹬地时的前进方向加速度)，则可以用左右方向的推进效率1＝cosδ×100(％)计算。或者，也能够使用跑步快的多个人的数据算出理想的角度δ’，用左右方向的推进效率1＝{1-|(δ’-δ)/δ’|}×100(％)计算。

另外，除此之外，还能够将γ置换为arctan(蹬地时的上下方向的速度/蹬地时的前进方向的速度)而算出上下方向的推进效率1。同样，还能够将δ置换为arctan(蹬地时的左右方向的速度/蹬地时的前进方向的速度)而算出左右方向的推进效率1。

(推进效率2)

推进效率2是使用中间步态时的加速度的角度表示蹬地的力是否有效地成为推进力的运动指标。用中间步态时的上下方向加速度和前进方向加速度，如果设ξ＝arctan(中间步态时的上下方向加速度/中间步态时的前进方向加速度)，则能够用上下方向的推进效率2＝cosξ×100(％)计算上下方向的推进效率2。或者，也能够使用跑步快的多个人的数据算出理想的角度ξ’，用上下方向的推进效率2＝{1-|(ξ’-ξ)/ξ’|}×100(％)计算。同样，使用中间步态时的左右方向加速度和前进方向加速度，如果设η＝arctan(中间步态时的左右方向加速度/中间步态时的前进方向加速度)，则可以用左右方向的推进效率2＝cosη×100(％)计算。或者，能够使用跑步快的多个人的数据算出理想的角度η’，用左右方向的推进效率2＝{1-|(η’-η)/η’|}×100(％)计算。

另外，除此之外，还能够将ξ置换为arctan(中间步态时的上下方向的速度/中间步态时的前进方向的速度)而算出上下方向的推进效率2。同样，还能够将η置换为arctan(中间步态时的左右方向的速度/中间步态时的前进方向的速度)而算出左右方向的推进效率2。

(推进效率3)

推进效率3是使用蹬地的角度表示蹬地的力是否有效地成为推进力的运动指标。如果设一步中的上下方向的最高到达点(上下方向距离的振幅的1/2)为H，从蹬地开始到着地为止的前进方向距离为X，则能够用式(6)计算推进效率3。

[数学式6]

(推进效率4)

推进效率4是用被用于向前进方向前进的能量相对于一步中产生的所有能量的比率表示蹬地的力是否有效地成为推进力的运动指标，用推进效率4＝(被用于向前进方向前进的能量/一步中使用的能量)×100(％)计算。该能量是位置能量与运动能量的和。

(运动能量)

运动能量是被定义为前进一步所消耗的能量的运动指标，也表示对前进一步所消耗的能量在跑步期间进行累计后得到的值。用运动能量＝(上下方向的能量消耗量+前进方向的能量消耗量+左右方向的能量消耗量)计算。在此，用上下方向的能量消耗量＝(体重×重力×上下方向距离)计算。另外，用前进方向的能量消耗量＝[体重×{(蹬地后的前进方向最高速度)²-(着地后的前进方向最低速度)²}/2]计算。另外，用左右方向的能量消耗量＝[体重×{(蹬地后的左右方向最高速度)²-(着地后的左右方向最低速度)²}/2]计算。

(着地冲击)

着地冲击是表示由于着地带给身体多大的冲击的运动指标，用着地冲击＝(上下方向的冲击力+前进方向的冲击力+左右方向的冲击力)计算。在此，用上下方向的冲击力＝(体重×着地时的上下方向速度/冲击时间)计算。另外，用前进方向的冲击力＝{体重×(着地前的前进方向速度-着地后的前进方向最低速度)/冲击时间}计算。另外，用左右方向的冲击力＝{体重×(着地前的左右方向速度-着地后的左右方向最低速度)/冲击时间}计算。

(跑步能力)

跑步能力是表示使用者的跑步的力量的运动指标。例如，已知步幅与接地时间的比、与跑步的记录(时间)之间存在相关关系(“关于100m跑步过程中的接地时间、离地时间”，JournalofResearchandDevelopmentforFutureAthletics.3(1):1-4,2004)，用跑步能力＝(步幅/接地时间)计算。

(前倾角)

前倾角是表示使用者的躯体相对于地面的倾斜程度的运动指标。设使用者相对于地面垂直站立的状态时的前倾角为0度，前屈时的前倾角为正值，后仰时的前倾角为负值。通过将m坐标系下的俯仰角转换为上述状态而获得前倾角。当将运动解析装置2(惯性测量单元10)安装于使用者时，因为有已经倾斜的可能性，可以假设静止时为左边的图的0度，用在那之后的变化量计算前倾角。

(时机一致度)

时机一致度是表示使用者的特征点的时机与优良时机有多近的运动指标。例如，可以考虑表示腰旋转的时机与蹬地的时间有多近的运动指标。在拖腿跑(脚が流れている)的跑步方式中，一只脚落地时另一只脚还留在身体的后方，因此腰的旋转时机在蹬地后来临的情况能够被判断为拖腿跑的跑步方式。如果腰的旋转时机与蹬地的时机几乎一致就可以说是好的跑步方式。另一方面，腰的旋转时间比蹬地的时机晚的情况也可以说是拖腿跑的跑步方式。

(脚的拖后程度)

脚的拖后程度是表示蹬地的脚在下次着地的时间点该脚在后方的程度的运动指标。作为例如着地时的后脚的大腿骨的角度计算脚的拖后程度。例如，计算与脚的拖后程度相关的指标，能够使用预先求出的相关式根据该指标推定着地时的后脚的大腿骨的角度。

与脚的拖后程度相关的指标用例如(腰在偏转方向上旋转到最大限度时的时间-着地时的时间)计算。“腰在偏转方向上旋转到最大限度时”是下一步的动作的开始时。从着地开始到下一动作的时间长的情况，可以说是拉回脚耗时长，产生拖腿跑的现象。

或者，与脚的拖后程度相关的指标用(腰在偏转方向上旋转到最大限度时的偏转角-着地时的偏转角)计算。从着地开始到下一动作为止偏转角变化大的情况，可以说是在着地后有拉回脚的动作，其表现为偏转角的变化。因此，产生拖腿跑的现象。

或者，也可以将着地时的俯仰角作为与脚的拖后程度相关的指标。脚高高地在后方的情况，身体(腰)前倾。因此，装在腰上的传感器的俯仰角变大。着地时俯仰角大时产生拖腿跑的现象。

1-3-7、第二解析信息

以下，对由第二解析信息生成部276算出的第二解析信息的各个项目进行详细说明。

(能量损失)

能量损失是表示在前进一步所消耗的能量的量中白白消耗的能量的量的运动指标，也表示对在前进一步所消耗的能量的量中白白消耗的能量的量在跑步期间进行累计后得到的值。用能量损失＝{运动能量×(100-垂直着地率)×(100-推进效率)}计算。在此，垂直着地率是垂直着地率1～3中的任一个，推进效率是推进效率1～4中的任一个。

(能量效率)

能量效率是表示前进一步所消耗的能量是否被有效地用于向前进方向前进的能量的运动指标，也表示对其在跑步期间进行累计后得到的值。用能量效率＝{(运动能量-能量损失)/运动能量}计算。

(身体负担)

身体负担是表示对着地冲击进行累积、在身体积攒了多少冲击的运动指标。因为受伤由冲击的蓄积引起，所以通过评价身体负担，也能够判断受伤的容易度。用身体负担＝(右脚的负担+左脚的负担)。右脚的负担能够通过对右脚的着地冲击进行累计而计算。左脚的负担能够通过对左脚的着地冲击进行累计而计算。在此，累计是进行跑步中的累计和从过去开始的累计双方。

1-3-8、左右差率(左右平衡)

左右差率是表示跑步间隔、步幅、接地时间、冲击时间、第一解析信息的各个项目以及第二解析信息的各个项目，在身体的左右差多少的运动指标，表示左脚相对于右脚有多不同。用左右差率＝(左脚的数值/右脚的数值×100)(％)计算，数值是跑步间隔、步幅、接地时间、冲击时间、制动量、推进力、垂直着地率、推进效率、速度、加速度、移动距离、前倾角、脚的拖后程度、腰的旋转角、腰的旋转角速度、向左右的倾斜量、跑步能力、运动能量、能量损失、能量效率、着地冲击、身体负担的各数值。另外，左右差率还包括各数值的平均值和方差。

1-3-9、处理的步骤

图17是示出处理部20所进行的运动解析处理的步骤的一例的流程图。处理部20通过执行被存储于存储部30的运动解析程序300，以例如图17的流程的步骤执行运动解析处理。

即，运动解析程序300是使计算机作为下述单元实现功能的运动解析程序：取得部242，从安装于使用者的、用于检测与使用者的运动有关的信息的传感器(例如，惯性测量单元10)取得检测结果；以及左右判断部243，根据取得的检测结果，进行判断是包括右脚接地期间的第一期间和包括左脚接地期间的第二期间中的哪一个期间的判断处理。

在本实施方式中，主要利用处理部20实现运动解析方法，运动解析方法包括：取得工序，从安装于使用者的、用于检测与使用者的运动有关的信息的传感器(例如，惯性测量单元10)取得检测结果；以及左右判断工序，根据取得的检测结果，进行判断是包括右脚接地期间的第一期间和包括左脚接地期间的第二期间中的哪一个期间的判断处理。

如图17所示，处理部20待机(S10的否)直到接收测量开始的命令为止，接收到测量开始的命令时(S10的是)，首先，使用者作为静止状态，惯性测量单元10使用测量到的遥感数据以及GPS数据，计算初始姿态、初始位置、初始偏差(S20)。

接着，处理部20从惯性处理单元10取得遥感数据，向遥感数据表310追加取得的遥感数据(S30)。

接着，处理部20进行惯性导航运算处理，生成包含各种信息的运算数据(S40)。该惯性导航运算处理的步骤的一例后述。

接着，处理部20使用在S40生成的运算数据进行运动解析信息生成处理生成运动解析信息(S50)。该运动解析信息生成处理的步骤的一例后述。

接着，处理部20使用在S50生成的运动解析信息生成跑步中输出信息并且向告知装置3发送(S60)。

然后，处理部20在接收测量结束的命令之前(S70的否以及S80的否)，从前一次取得遥感数据开始每经过采样周期Δt(S70的是)，重复S30以后的处理。

处理部20接收测量结束的命令后(S80的是)，使用在S50生成的运动解析信息生成跑步结果信息并且向告知装置3发送(S90)，结束运动解析处理。

图18是示出惯性导航运算处理(图17的S40的处理)的步骤的一例的流程图。处理部20(惯性导航运算部22)通过执行被存储于存储部30的惯性导航运算程序302，按照例如图18的流程的步骤执行惯性导航运算处理。

如图18所示，首先，处理部20使用在图17的S20算出的初始偏差(在后述的S150推定了加速度偏差b_a以及角速度偏差b_ω后，使用加速度偏差b_a以及角速度偏差b_ω)，从在图17的S30取得的遥感数据所包含的加速度和角速度中除去偏差而进行校正，利用校正后的加速度和角速度更新遥感数据表310(S100)。

接着，处理部20对在S100校正后的遥感数据进行积分计算速度、位置以及姿态角，向算出数据表340追加包含算出的速度、位置以及姿态角的算出数据(S110)。

接着，处理部20进行跑步检测处理(S120)。该跑步检测处理的步骤的一例后述。

接着，处理部20通过跑步检测处理(S120)检测出跑步周期时(S130的是)，计算跑步间隔以及步幅(S140)。另外，处理部20没有检测出跑步周期时(S130的否)，不进行S140的处理。

接着，处理部20进行误差推定处理，推定速度误差δv^e、姿态角误差ε^e、加速度偏差b_a、角速度偏差b_ω以及位置误差δp^e(S150)。

接着，处理部20使用在S150推定的速度误差δv^e、姿态角误差ε^e、以及位置误差δp^e，分别校正速度、位置以及姿态角，利用校正后的速度、位置以及姿态角更新算出数据表340(S160)。另外，处理部20对在S160校正后的速度进行积分，计算e坐标系下的距离(S170)。

接着，处理部20将存储于遥感数据表310的遥感数据(b坐标系下的加速度以及角速度)、存储于算出数据表340的算出数据(e坐标系下的速度、位置以及姿态角)以及在S170算出的e坐标系下的距离分别坐标转换为m坐标系下的加速度、角速度、速度、位置、姿态角以及距离(S180)。

然后，处理部20生成包含在S180坐标转换后的m坐标系下的加速度、角速度、速度、位置、姿态角以及距离、在S140算出的步幅、跑步间隔以及左右脚标记的运算数据(S190)。处理部20每在图17的S30取得遥感数据，就进行该惯性导航运算处理(S100～S190的处理)。

图19是示出跑步检测处理(图18的S120的处理)的步骤的一例的流程图。处理部20(跑步检测部244)按照例如图19的流程的步骤执行跑步检测处理。

如图19所示，处理部20对在图18的S100校正后的加速度所包含的z轴加速度进行低通滤波处理(S200)，除去噪声。

接着，处理部20当在S200低通滤波处理后的z轴加速度为阈值以上且极大值时(S210的是)，在该时机检测跑步周期(S220)。

接着，处理部20进行判断处理(S230)，结束跑步检测处理。在S230，判断在S220检测出的跑步周期是左右哪一个跑步周期并且设定左右脚标记。只要z轴加速度为小于阈值或者不是极大值(S210的否)，处理部20就不进行S220以后的处理而结束跑步检测处理。

图20是示出判断处理(图19的S230的处理)的步骤的一例的流程图。处理部20(左右判断部243)按照例如图20的流程的步骤执行判断处理。

如图20所示，处理部20取得z轴加速度作为来自传感器的检测结果(取得工序)，对在图18的S100校正后的角速度所包含的z轴角速度进行低通滤波处理(S251)，除去噪声。

接着，处理部20当在S251低通滤波处理后的z轴角速度为正值且绝对值为基准值以上时(S251的是)，生成相当于“左脚”的标记作为左右脚标记(S253)并结束判断处理。

在不是z轴角速度为正值且绝对值为基准值以上的情况下(S252中否)，当在S251低通滤波处理后的z轴角速度为负值且绝对值为基准值以上时(S254的是)，处理部20生成相当于“右脚”的标记作为左右脚标记(S255)，并结束判定处理。

在z轴角速度为负值且绝对值不是基准值以上的情况下(S254中否)，不进行左右脚标记的更新而结束判断处理。

图21是示出运动解析信息生成处理(图17的S50的处理)的步骤的一例的流程图。处理部20(运动解析部24)通过执行存储于存储部30的运动解析信息生成程序304，按照例如图21的流程的步骤执行运动解析信息生成处理。

如图21所示，首先，处理部20使用通过图17的S40的惯性导航运算处理生成的运算数据，算出基本信息的各个项目(S300)。

接着，处理部20使用运算数据，进行使用者的跑步运动中的特征点(着地、中间步态、离地等)的检测处理(S310)。

在S310的处理中检测出特征点时(S320的是)，处理部20根据检测到特征点的时机，算出接地时间以及冲击时间(S330)。另外，处理部20将运算数据的一部分以及在S330生成的接地时间以及冲击时间作为输入信息，根据检测到特征点的时机，算出第一解析信息的一部分项目(计算时需要的特征点的信息的项目)(S340)。在S310的处理中未检测出特征点时(S320的否)，处理部20不进行S330以及S340的处理。

接着，处理部20使用输入信息，算出第一解析信息的其他项目(计算时不需要的特征点的信息的项目)(S350)。在S350中，算出使用者的运动能量。

接着，处理部20使用第一解析信息，算出第二解析信息的各个项目(S360)。

接着，处理部20针对输入信息的各个项目、第一解析信息的各个项目以及第二解析信息的各个项目算出左右差率(S370)。

接着，处理部20向在S300～S370算出的各信息追加现在的测量时间并且存储到存储部30(S380)，结束运动解析信息生成处理。

1-4、告知装置

1-4-1、告知装置的构成

图22是示出告知装置3的构成例的功能框图。如图22所示，告知装置3被构成为包括输出部110、处理部120、存储部130、通信部140、操作部150以及计时部160。但是，本实施方式的告知装置3也可以是删除或者变更上述构成要素的一部分、或者追加其他的构成要素的构成。

存储部130由例如ROM和闪存ROM、硬盘和存储卡等存储程序和数据的记录介质、作为处理部120的工作区域的RAM等构成。

通信部140与运动解析装置2的通信部40之间进行数据通信，进行从处理部120接收与操作数据对应的命令(测量开始/测量结束的命令等)并且向运动解析装置2的通信部40发送的处理、以及接收从运动解析装置2的通信部40发送的跑步中输出信息和跑步结果信息并且向处理部120发送的处理等。

操作部150进行取得来自使用者的操作数据(测量开始/测量结束的操作数据、显示内容的选择等的操作数据等)，并且向处理部120发送的处理。操作部150可以是例如触摸面板型显示器、按钮、键盘、麦克风等。

计时部160进行生成年、月、日、时、分、秒等时间信息的处理。通过例如实时时钟(RTC：RealTimeClock)IC等实现计时部160。

输出部110对运动解析装置2的输出部280生成并输出的差分信息进行输出。另外，输出部110也可以输出后述的评价结果。图22所示的例子中，输出部110被构成为包括显示部170、声音输出部180以及振动部190。

显示部170将从处理部120发送过来的图像数据和文本数据作为文字、图、表、动画、其他的图像进行显示。通过例如LCD(LiquidCrystalDisplay：液晶显示器)、有机EL(Electroluminescence：电致发光)显示器、EPD(ElectrophoreticDisplay：电泳显示器)等显示器实现显示部170，也可以是触摸面板型显示器。此外，也可以设定为用一台触摸面板型显示器实现操作部150和显示部170的功能。

声音输出部180将从处理部120发送过来的声音数据作为语音和蜂鸣器音等声音而输出。通过例如扬声器和蜂鸣器等实现声音输出部180。

振动部190根据从处理部120发送过来的振动数据而振动。该振动向告知装置3传递，配戴有告知装置3的使用者能够感觉到振动。通过例如振动电机等实现振动部190。

处理部120由例如CPU、DSP、ASIC等构成，通过执行存储在存储部130(记录介质)的程序，进行各种运算处理和控制处理。例如，处理部120进行如下处理：与从操作部150接收到的操作数据对应的处理(向通信部140发送测量开始/测量结束的命令的处理和与操作数据对应的显示处理和声音输出处理等)；从通信部140接收跑步中输出信息、生成与运动解析信息对应的文本数据和图像数据且向显示部170发送的处理；生成与运动解析信息对应的声音数据且向声音输出部180发送的处理；生成与运动解析信息对应的振动数据且向振动部190发送的处理。另外，处理部120进行生成与从计时部160接收到的时间信息对应的时间图像数据且向显示部170发送的处理等。

例如如果左右差率具有比基准值差的运动指标，则处理部120通过声音和振动告知，且在显示部170显示左右差率的比基准值差的运动指标的值。处理部120也可以根据比基准值差的运动指标的种类产生不同种类的声音和振动，也可以按照每个运动指标根据比基准值差的程度改变声音和振动的种类。当存在多个比基准值差的运动指标时，处理部120产生与最差的运动指标对应的种类的声音和振动，并且，例如如图23的(A)所示，在显示部170显示比基准值差的所有的运动指标的值和基准值的信息。

与基准值比较的运动指标可以是跑步中输出信息所包含的所有的运动指标，也可以只是预先确定的特定的运动指标，也可以由使用者操作操作部150等而可以选择。

使用者即使不看在显示部170显示的信息，也能够根据声音和运动的种类边掌握哪一个运动指标最差、有多差而边继续跑步。而且，使用者如果看在显示部170显示的信息，还能够准确地了解比基准值差的所有的运动指标的值与该基准值的差。

另外，产生声音和振动的对象的运动指标可以由使用者操作操作部150等，从与基准值比较的运动指标中可以选择。此时，也可以在显示部170显示例如比基准值差的所有的运动指标的值和基准值的信息。

另外，使用者通过操作部150进行告知周期的设定(例如，每一分钟产生5秒的声音和振动等的设定)，处理部120可以根据设定的告知周期向使用者告知。

另外，在本实施方式中，处理部120通过通信部140取得从运动解析装置2发送的跑步结果信息，在显示部170显示跑步结果信息。例如，如图23的(B)所示，处理部120在显示部170显示跑步结果信息中所包含的使用者跑步中的各运动指标的平均值。使用者在跑步结束后(进行测量结束操作后)，只要观察显示部170，就能够立刻了解各运动指标的优劣。

1-4-2、处理的步骤

图24是示出处理部120所进行的告知处理的步骤的一例的流程图。处理部120通过执行存储于存储部130的程序，以例如图24的流程的步骤执行告知处理。

如图24所示，处理部120首先待机直到从操作部150取得测量开始的操作数据为止(S410的否)，取得测量开始的操作数据时(S410的是)，通过通信部140向运动解析装置2发送测量开始的命令(S420)。

接着，处理部120直到从操作部150取得测量结束的操作数据为止(S470的否)，通过通信部140，每当从运动解析装置2取得跑步中输出信息(S430的是)，就将取得的跑步中输出信息中所包含的各运动指标的值与在S400取得的各基准值进行比较(S440)。

存在比基准值差的运动指标时(S450的是)，处理部120生成比基准值差的运动指标的信息，通过声音输出部180、振动部190以及显示部170利用声音、振动、文字等告知使用者(S460)。

另一方面，不存在比基准值差的运动指标时(S450的否)，处理部120不进行S460的处理。

然后，处理部120从操作部150取得测量结束的操作数据后(S470的是)，通过通信部140，从运动解析装置2取得跑步结果信息并且在显示部170显示(S480)，结束告知处理。

这样，使用者基于在S450被告知的信息，能够边了解跑步状态边跑步。另外，使用者基于在S480被显示的信息，在跑步结束后，能够立刻了解跑步结果。

1-5、信息分析装置

1-5-1、信息分析装置的构成

图25是示出信息分析装置4的构成例的功能框图。如图25所示，信息分析装置4被构成为包括处理部420、存储部430、通信部440、操作部450、通信部460、显示部470以及声音输出部480。但是，本实施方式的信息分析装置4也可以是删除或者变更上述构成要素的一部分、或者追加其他的构成要素的构成。

通信部440与运动解析装置2的通信部40(参照图3)之间进行数据通信，进行从处理部420接收请求发送根据操作数据指定的运动解析信息的发送请求命令并且向运动解析装置2的通信部40发送、从运动解析装置2的通信部40接收该运动解析信息并且向处理部420发送的处理等。

通信部460与服务器5之间进行数据通信，进行从处理部420接收登记对象的跑步数据且向服务器5发送的处理(跑步数据的登记处理)、以及从处理部420接收与跑步数据的编辑、删除、替换等操作数据对应的管理信息且向服务器5发送的处理等。

操作部450进行取得来自使用者的操作数据(跑步数据的登记、编辑、删除、替换等操作数据等)，且向处理部420发送的处理。操作部450可以是例如触摸面板型显示器、按钮、键盘、麦克风等。

显示部470将从处理部420发送过来的图像数据和文本数据显示为文字、图、表、动画、其他图像。用例如LCD、有机EL显示器、EPD等显示器实现显示部470，也可以是触摸面板型显示器。此外，也可以设定为用一台触摸面板型显示器实现操作部450和显示部470的功能。

声音输出部480将从处理部420发送过来的声音数据作为语音和蜂鸣器音等声音而输出。用例如扬声器和蜂鸣器等实现声音输出部480。

存储部430包括例如ROM和闪存ROM、硬盘和存储卡等存储程序和数据的记录介质、作为处理部420的工作区域的RAM等。在存储部430(任一记录介质)存储有分析程序432，分析程序432由处理部420读取，且用于执行分析处理。

处理部420由例如CPU、DSP、ASIC等构成，通过执行存储在存储部430(记录介质)的各种程序，进行各种运算处理和控制处理。例如，处理部420进行，将请求发送根据从操作部450接收到的操作数据指定的运动解析信息的发送请求命令，通过通信部440向运动解析装置2发送，且通过通信部440从运动解析装置2接收该运动解析信息的处理，以及根据从操作部450接收到的操作数据，生成包含从运动解析装置2接收到的运动解析信息的跑步数据，通过通信部460向服务器5发送的处理。另外，处理部420进行，将与从操作部450接收到的操作数据对应的管理信息，通过通信部460向服务器5发送的处理。另外，处理部420进行，将根据从操作部450接收到的操作数据选择的评价对象的跑步数据的发送请求，通过通信部460向服务器5发送，且通过通信部460从服务器5接收该评价对象的跑步数据的处理。另外，处理部420进行，对根据从操作部450接收到的操作数据选择的评价对象的跑步数据进行分析且生成分析结果的信息即分析信息，并且作为文本数据和图像数据、声音数据等向显示部470和声音输出部480发送的处理。

特别是，在本实施方式中，处理部420通过执行存储于存储部430的分析程序432，作为运动解析信息取得部422以及分析信息生成部424发挥功能。但是，处理部420也可以通过网络等，接收并且执行存储于任意存储装置(记录介质)的分析程序432。

运动解析信息取得部422进行，从服务器5的数据库(或者从运动解析装置2)取得分析对象的使用者的运动的解析结果的信息即运动解析信息的处理。运动解析信息取得部422所取得的运动解析信息存储于存储部430。该运动解析信息可以是同一运动解析装置2生成的信息，也可以是多个不同的运动解析装置2中的任意一个生成的信息。运动解析信息取得部422取得的多个运动解析信息可以包含使用者的各种运动指标(例如，上述的各种左右分开的运动指标)的值。

分析信息生成部424使用运动解析信息取得部422取得的运动解析信息，进行生成与分析对象的使用者的跑步能力有关的分析信息的处理。分析信息生成部424例如可以使用在从操作部450接收到的操作数据中选择的期间中的分析对象的使用者的运动解析信息而生成分析信息。

分析信息生成部424也可以生成能够对分析对象的使用者实施跑步的每个日期的跑步能力进行比较的分析信息。例如，使用者在7月1日、7月8日、7月15日跑步三次的情况下，可以生成能比较使用者分别在7月1日、7月8日、7月15日的跑步能力的分析信息。

另外，分析信息生成部424也可以使用登记在服务器5的数据库的、包括分析对象的使用者在内的多个使用者的跑步数据(运动解析信息)各自所包含的运动指标的值，生成能够相对地评价分析对象的使用者的跑步能力的分析信息。例如，该多个使用者可以是在从操作部450接收到的操作数据中选择的使用者。例如，分析信息生成部424可以设定该多个使用者的运动指标值中，最高的指标值为10，最低的指标值为0，将分析对象的使用者的运动指标值转换为0～10的值，生成包括转换后的运动指标值的信息的分析信息，也可以使用该多个使用者的运动指标值计算分析对象的使用者的运动指标值的偏差值，生成包括该偏差值的信息的分析信息。

处理部420使用利用分析信息生成部424生成的分析信息，生成文本、图像等显示数据和声音等声音数据，向显示部470和声音输出部480输出。如此一来，通过显示部470和声音输出部480出示分析对象的多个使用者的分析结果。

1-5-2、处理的步骤

图26是示出处理部420所进行的分析处理的步骤的一例的流程图。处理部420通过执行存储于存储部430的分析程序432，按照例如图26的流程的步骤执行分析处理。

首先，处理部420待机直到取得指定分析对象的操作数据为止(S600的否)，当取得了指定分析对象的操作数据时(S600的是)，通过通信部460从服务器5的数据库取得在该操作数据中被指定的使用者(分析对象的使用者)的被指定的期间(分析对象的期间)中的运动解析信息(具体而言是跑步数据)，并且存储到存储部430(S610)。

接着，处理部420使用在S610取得的运动解析信息(跑步数据)，生成被指定的使用者(分析对象的使用者)的被指定的期间(分析对象的期间)中的跑步能力的分析信息，在显示部470显示(S620)。

接着，处理部420如果没有取得变更分析对象的操作数据或者分析结束的操作数据(S630的否并且S640的否)，则进行S620的处理。

处理部420取得了变更分析对象的操作数据时(S630的是)，再次进行S610以及S620的处理，当取得了分析结束的操作数据时(S640的是)，结束分析处理。

图27是示出在显示部470显示的分析信息的一例的图。在图27的例子中，在显示部470显示的分析信息包括，将分析对象的使用者的分析对象的期间的跑步中的五个运动指标(垂直着地、推进效率、脚的拖后程度、跑步间隔、着地冲击)的左右差率与选择的多个使用者的平均值比较而进行相对评价后的蛛网图。例如，使用者通过操作部450将自身作为分析对象的使用者然后选择多个使用者，并选择分析对象的期间后，处理部420从服务器5的数据库取得选择的多个使用者在被选择的期间实施的所有的跑步中的运动解析信息(各运动指标的值)。然后，处理部420计算各个使用者的各运动指标的平均值，对各运动指标设定该多个使用者中最高值为10，最低值为0，将分析对象的使用者的值转换为相对评价后的值，生成如图27所示的蛛网图。使用者通过如图27的分析信息，能够在选择的多个使用者(例如，跑步队的成员)中相对评价自己的跑步能力。例如，在图27的例子中，因为知道“脚的拖后程度”和“垂直着地”差(是弱点)，在下次跑步中，能够通过意识到这些运动指标的改善而期待跑步结果的提高。

1-6、效果

根据本实施方式，因为即使传感器是一个也能进行判断处理，所以能够实现能够以简易的构成掌握左脚及右脚的运动的运动解析装置2以及运动解析系统1。

特别是，因为惯性传感器(惯性测量单元10)能够检测配戴其的使用者的细微的活动，所以能够实现即使传感器是一个也能够高精度地掌握左脚及右脚的运动的运动解析装置2以及运动解析系统1。

另外，在步行动作和跑步动作中，躯体产生偏转方向的旋转运动。因此，根据本实施方式，能够实现即使传感器是一个也能够高精度地掌握左脚及右脚的运动的运动解析装置2以及运动解析系统1。

在步行动作和跑步动作中，产生与所述使用者的前进方向和上下方向均正交的方向。因此，根据本实施方式，能够实现即使传感器是一个也能够高精度地掌握左脚及右脚的运动的运动解析装置。

另外，根据本实施方式，因为能根据跑步时机(例如，一步的时机)和传感器的检测结果进行判断处理，所以能够实现能够高精度地掌握左脚及右脚的运动的运动解析装置2以及运动解析系统1。

另外，根据本实施方式，能够实现能够向使用者提供与使用者的运动的左右平衡有关的信息的运动解析装置2以及运动解析系统1。

另外，根据本实施方式，能够实现能够容易理解地向使用者提供与使用者的运动的左右平衡有关的信息的运动解析装置2以及运动解析系统1。

另外，根据本实施方式，能够实现能够在使用者的运动的左右平衡破坏的情况下通知使用者等的运动解析装置2以及运动解析系统1。

2变形例

本发明不限定于上述实施方式，在本发明的精神范围内的各种变形实施都是可能的。以下，对变形例进行说明。此外，对与上述实施方式相同的构成赋予相同的符号并且省略重复的说明。

2-1、传感器

在上述实施方式中，加速度传感器12和角速度传感器14被作为惯性测量单元10一体化内置于运动解析装置2，但是加速度传感器12和角速度传感器14也可以不一体化。或者，加速度传感器12和角速度传感器14也可以不内置于运动解析装置2，而是直接配戴于使用者。不管哪一种情况，只要，例如将任一方的传感器坐标系作为上述实施方式的b坐标系，将其他传感器坐标系向该b坐标系转换，都可以应用上述实施方式。

另外，在上述实施方式中，设定使用者配戴传感器(运动解析装置2(IMU10)的部位为腰而进行说明，但是也可以配戴在腰以外的部位。优选的配戴部位是使用者的躯体(四肢以外的部位)。然而，不限定于躯体，也可以配戴在手臂以外的例如使用者的头和腿。另外，传感器不限定于一个，也可以在身体的其他部位配戴追加的传感器。例如，可以在腰和腿、腰和手臂配戴传感器。

2-2、惯性导航运算

在上述实施方式中，积分处理部220算出e坐标系下的速度、位置、姿态角以及距离，坐标转换部250将其坐标转换为m坐标系下的速度、位置、姿态角以及距离，但是也可以由积分处理部220算出m坐标系下的速度、位置、姿态角以及距离。此时，由于运动解析部24可以使用积分处理部220算出的m坐标系下的速度、位置、姿态角以及距离进行运动解析处理，所以不需要利用坐标转换部250对速度、位置、姿态角以及距离进行坐标转换。另外，误差推定部230可以使用m坐标系下的速度、位置以及姿态角进行利用扩展卡尔曼滤波的误差推定。

另外，在上述实施方式中，惯性导航运算部22使用来自GPS卫星的信号进行一部分惯性导航运算，但是也可以使用来自GPS以外的全球导航卫星系统(GNSS：GlobalNavigationSatelliteSystem)的定位用卫星和GNSS以外的定位用卫星的信号。例如，可以利用WAAS(WideAreaAugmentationSystem：广域增强系统)、QZSS(QuasiZenithSatelliteSystem：准天顶卫星系统)、GLONASS(GLObalNAvigationSatelliteSystem：全球导航卫星系统)、GALILEO、BeiDou(BeiDouNavigationSatelliteSystem：北斗导航卫星系统)这些卫星定位系统中的一个、或者两个以上。另外，也可以利用屋内定位系统(IMES：IndoorMessagingSystem)等。

另外，在上述实施方式中，跑步检测部244在使用者的上下活动的加速度(z轴加速度)为阈值以上且达到极大值的时机检测跑步周期，但不限定于此，也可以例如在上下活动的加速度(z轴加速度)从正向负变化的时机(或者从负向正变化的时机)检测跑步周期。或者，也可以跑步检测部244对上下活动的加速度(z轴加速度)积分而算出上下活动的速度(z轴速度)，使用算出的上下活动的速度(z轴速度)检测跑步周期。此时，跑步检测部244可以在例如该速度通过值的增加、或者值的减少而超越极大值和极小值的中央值附近的阈值的时机，检测跑步周期。另外，例如，跑步检测部244也可以算出x轴、y轴、z轴的合成加速度，使用算出的合成加速度检测跑步周期。此时，跑步检测部244可以在例如该加速度通过值的增加、或者值的减少而超越极大值和极小值的中央值附近的阈值的时机，检测跑步周期。

另外，在上述实施方式中，误差推定部230将速度、姿态角、加速度、角速度以及位置作为状态变量，使用扩展卡尔曼滤波推定其误差，但是也可以将速度、姿态角、加速度、角速度以及位置的一部分作为状态变量，推定其误差。或者，误差推定部230也可以将速度、姿态角、加速度、角速度以及位置以外的指标(例如，移动距离)作为状态变量，推定其误差。

另外，在上述实施方式中，在利用误差推定部230的误差的推定中使用了扩展卡尔曼滤波，也可以替换为粒子滤波和H∞(H无穷)滤波等其他推定方法。

2-3、运动解析处理

在上述实施方式中，运动解析装置2进行运动解析信息(运动指标)的生成处理，但是也可以，运动解析装置2向服务器5发送惯性测量单元10的测量数据或者惯性导航运算的运算结果(运算数据)，服务器5使用该测量数据或者该运算数据，进行运动解析信息(运动指标)的生成处理(作为运动解析装置发挥功能)，存储到数据库。

另外，例如，运动解析装置2也可以使用使用者的生物体信息生成运动解析信息(运动指标)。作为生物体信息，可以考虑例如，皮肤温度、中心部温度、氧消耗量、搏动间变异、心跳数、脉搏数、呼吸数、热流、皮肤电反应、肌电图(EMG)、脑电图(EEG)、眼电图(EOG)、血压、活动等。运动解析装置2也可以具备用于测量生物体信息的装置，运动解析装置2也可以接收测量装置测定的生物体信息。例如可以，使用者配戴手表型的脉搏计，或者用带子将心脏速率传感器缠在胸部跑步，运动解析装置2使用该脉搏计或者该心脏速率传感器的测量值，算出使用者跑步中的心跳数。

另外，在上述实施方式中，运动解析信息所包含的各运动指标是关于使用者的技术能力的指标，但是运动解析信息也可以包含与持久力有关的运动指标。例如，运动解析信息也可以包含预备心跳数(HRR：HeartRateReserved)作为与持久力有关的运动指标，预备心跳数用(心跳数-安静时心跳数)÷(最大心跳数-安静时心跳数)×100计算。例如，可以每当各个选手进行跑步就操作告知装置3输入心跳数、最大心跳数、安静时心跳数，或者配戴心跳计跑步，运动解析装置2从告知装置3或者心跳计取得心跳数、最大心跳数、安静时心跳数的值而计算预备心跳数(HRR)的值。

另外，在上述实施方式中，将人跑步的运动解析作为对象，但是不限定于此，也同样能够应用于动物和步行机器人等移动体的步行和跑步中的运动解析。另外，不限定于跑步，能够应用于登山、越野跑、滑雪(越野滑雪和跳台滑雪)、单板滑雪、游泳、骑自行车、滑冰、高尔夫、网球、棒球、康复训练等多种多样的运动。作为一个示例当应用于滑雪时，例如，可以根据对滑雪板加压时的上下方向加速度的波动判断是完成了漂亮的转弯还是滑雪板错位，也可以根据对滑雪板加压时以及释放压力时的上下方向加速度的变化的轨迹判断右脚与左脚的差和滑行的能力。或者，可以分析偏转方向的角速度的变化轨迹有多接近正弦波，判断使用者是否在滑雪板上，也可以分析侧倾方向的角速度的变化轨迹有多接近正弦波，判断是否在流畅的滑雪。

2-4、告知处理

在上述实施方式中，在存在比基准值差的运动指标的情况下，告知装置3通过声音和振动向使用者告知，但是也可以在存在比基准值好的运动指标的情况下，通过声音和振动向使用者告知。

另外，在上述实施方式中，告知装置3进行各运动指标的值与基准值的比较处理，也可以由运动解析装置2进行该比较处理，也可以根据比较结果控制告知装置3的声音和振动的输出和显示。

另外，在上述实施方式中，告知装置3是手表型的设备，但不限定于此，也可以是配戴于使用者的手表型以外的便携设备(头戴式可视设备(HMD)和配戴于使用者的腰部的设备(可以是运动解析装置2)等)和非配戴型设备(智能手机等)。告知装置3是头戴式可视设备(HMD)时，由于其显示部与手表型的告知装置3的显示部相比足够大且视认性好，使用者观察显示部也不会妨碍跑步，所以可以显示使用者至今为止的跑步经历的信息，也可以显示基于时间(使用者设定的时间、自身记录、名人的记录、世界记录等)制成的假想跑步者跑步的影像。

2-5、分析处理

在上述实施方式中，信息分析装置4进行分析处理，但是也可以由服务器5进行分析处理(作为信息分析装置发挥功能)，服务器5也可以通过网络向显示装置发送分析信息。

另外，在上述实施方式中，使用者的跑步数据(运动解析信息)被存储于服务器5的数据库，但是也可以被存储于构建于信息分析装置4的存储部430的数据库。即，可以没有服务器5。

2-6、其他

例如，运动解析装置2或者告知装置3可以根据输入信息或者解析信息计算使用者的得分，在跑步中或者跑步后告知。例如，可以划分各运动指标的数值为多个等级(例如5级或者10级)，对各级确定得分。另外，例如，运动解析装置2或者告知装置3可以根据成绩好的运动指标的种类和数量赋予得分，或者计算合计得分，进行显示。

另外，在上述实施方式中，GPS单元50被设置于运动解析装置2，但是也可以设置于告知装置3。此时，告知装置3的处理部120从GPS单元50接收GPS数据且通过通信部140向运动解析装置2发送，运动解析装置2的处理部20通过通信部40接收GPS数据，向GPS数据表320追加接收到的GPS数据即可。

另外，在上述实施方式中，运动解析装置2和告知装置3分开，但是运动解析装置2和告知装置3也可以是一体化的运动解析装置。

另外，在上述实施方式中，运动解析装置2被配戴于使用者，但是不限定于此，也可以将惯性测量单元(惯性传感器)和GPS单元配戴于使用者的躯体等，惯性测量单元(惯性传感器)和GPS单元分别将检测结果向智能手机等便携信息设备和个人电脑等设置型的信息设备、或者、通过网络向服务器发送，这些设备可以使用接收到的检测结果解析使用者的运动。或者，被配戴于使用者的躯体等的惯性测量单元(惯性传感器)和GPS单元将检测结果记录到存储卡等记录介质，智能手机和个人电脑等信息设备从该记录介质读取检测结果而进行运动解析处理。

上述的各个实施方式以及各个变形例只是一个例子，并不限定于此。例如，也可以对各个实施方式以及各个变形例进行适当的组合。

本发明涵盖与在实施方式中说明的构成实质上相同的构成(例如，功能、方法以及结果相同的构成，或者目的以及效果相同的构成)。另外，本发明涵盖对实施方式中说明的构成的非本质的部分进行替换后的构成。另外，本发明涵盖与实施方式中说明的构成能够起到相同的作用效果的构成或者能够达到相同的目的的构成。另外，本发明涵盖向实施方式中说明的构成添加公知技术的构成。

Claims (12)

1.一种运动解析装置，其特征在于，包括：

取得部，从检测与使用者的运动有关的信息的传感器取得检测结果；以及

左右判断部，根据所述检测结果，进行判断是第一期间和第二期间中的哪一个期间的判断处理，其中，所述第一期间包括所述使用者的右脚接地期间，所述第二期间包括所述使用者的左脚接地期间。

2.根据权利要求1所述的运动解析装置，其特征在于，

所述取得部取得角度以及角速度中的至少一种信息。

3.根据权利要求1或2所述的运动解析装置，其特征在于，

所述左右判断部根据所述使用者的偏转方向的角速度，进行所述判断处理。

4.根据权利要求1或2所述的运动解析装置，其特征在于，

所述左右判断部根据与所述使用者的前进方向和上下方向均正交的方向的加速度，进行所述判断处理。

5.根据权利要求1或2所述的运动解析装置，其特征在于，

所述左右判断部根据所述使用者的偏转方向的角度，进行所述判断处理。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的运动解析装置，其特征在于，

所述运动解析装置还包括检测所述使用者的跑步时机的跑步检测部，

所述左右判断部根据所述跑步时机进行所述判断处理。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的运动解析装置，其特征在于，

所述运动解析装置还包括算出与所述使用者的运动有关的指标的算出部，

所述算出部分开算出所述第一期间中的所述指标与所述第二期间中的所述指标。

8.根据权利要求7所述的运动解析装置，其特征在于，

所述算出部算出所述第一期间中的所述指标与所述第二期间中的所述指标的差分。

9.根据权利要求8所述的运动解析装置，其特征在于，

所述指标是垂直着地、推进效率、脚的拖后程度、跑步间隔、以及着地冲击中的至少一种。

10.根据权利要求8或9所述的运动解析装置，其特征在于，

所述运动解析装置还包括输出部，当所述差分为基准值以上时，所述输出部输出作为与所述差分相关的信息的差分信息。

11.一种运动解析系统，其特征在于，包括：

权利要求10所述的运动解析装置；以及

告知装置，对所述运动解析装置输出的所述差分信息进行输出。

12.一种运动解析方法，其特征在于，包括：

取得工序，从检测与使用者的运动有关的信息的传感器取得检测结果；以及

左右判断工序，根据所述检测结果，进行判断是第一期间和第二期间中的哪一个期间的判断处理，其中，所述第一期间包括所述使用者的右脚接地期间，所述第二期间包括所述使用者的左脚接地期间。