关于本申请，主张以2015年6月18日申请的日本专利申请特愿 2015-122845为基础的优先权，将该基础申请的内容全部引入到本申请中。
技术领域
本发明涉及用于掌握人体的运动时的动作状态(运动状态)的数据解析装置、数据解析方法以及数据解析程序。
背景技术
近年来，以健康意向的提高等为背景，日常进行跑步或步行、骑行等的运动来维持、增进健康状态的人们不断增加。另外，通过日常的运动以参加马拉松运动会等比赛运动会为目标的人也不断增加。这样的人们为了掌握自身的健康状态和运动状态，对于以数值、数据而测定或记录种种生物体信息和运动信息，意识和兴趣非常高。另外，以参加比赛运动会等为目标的人们由于将在该比赛中获得好成绩作为目标，因此对于有效率且有效果的训练方法的意识和兴趣也非常高。
为了准确掌握自身的健康状态和运动状态，基于运动中所测定的数值或数据来生成成为指标的特定的信息，并可视地予以提示，是有效的。例如在定量评价跑步的状况、形体的情况下，能将与行进速度相关的信息用作重要且基础性指标。在此，作为测定跑步中或马拉松中的行进速度的方法，例如利用已知如下手法：基于GPS(全球定位系统，Global Positioning System)的定位数据，根据2点间的距离和其所需时间来算出速度。例如在专利文献1中记载了如下技术：基于从装备于人体的GPS接收装置所接收到的GPS信号中取得的与用户的带时间戳位置点相关的数据，来算出用户的移动距离、移动速度，与显示于地图上的路径建立关联来提供。
专利文献1：日本特表2008-524589号公报
在上述那样的利用了GPS的定位数据的人体的移动距离和移动速度的算出方法中，需要确保定位数据的正确性和精度。但基于GPS的定位由于较大地受到周围的环境的影响，因此在建筑物之间或室内等那样难以接收GPS信号的场所，存在不能进行正确的定位、定位数据的误差变大的情况。另外，当前，在对民用开放的GPS的技术标准中，即使在理想的环境下进行定位的情况下，也有包含数m～10m程度的误差的情况。特别在跑步或马拉松等的运动中，虽说相比于车辆等而移动速度更慢，然而为了详细评价行进中的运动状态等，也还是有细致掌握速度变化的需求。为此，在仅利用GPS的定位数据的算出方法中，有不能精度良好地算出人体的移动距离和基于其的移动速度的情况，有时不能正确掌握运动状态而不能充分有助于其判断和改善。
发明内容
为此，在本发明中，鉴于上述的问题点，目的在于，提供能精度良好地求取运动中的人体的移动距离从而有助于运动状态的正确的掌握、其判断以及改善的数据解析装置以及数据解析方法。
本发明的第1方面，涉及一种数据解析装置，具有：
至少一个处理器；和
存储器，其存储当由所述至少一个处理器运行时控制所述至少一个处理器进行以下操作的指令：
求取基于定位数据的相互不同的两个时刻之间的表示利用者的位置的变化的第1移动轨迹、和基于动作数据的所述两个时刻之间的表示所述利用者的位置的相对的变化的第2移动轨迹，所述定位数据和所述动作数据通过传感器间歇取得并输出，所述定位数据包含移动动作中的所述利用者的地理上的位置信息，所述动作数据与所述移动动作中的所述利用者的身体的动作状态相关；
基于在所述两个时刻之间的某一时刻的所述第1移动轨迹与所述第2 移动轨迹的各自的位置的比较，来对所述第2移动轨迹进行旋转处理、放大处理以及缩小处理的至少任一者，作为变形处理；和
基于对所述第2移动轨迹进行所述变形处理求取的轨迹来求取所述两个时刻之间的所述利用者的移动距离。
本发明的第2方面，涉及一种非易失性计算机可读存储介质，其存储当由所述至少一个处理器运行时控制所述至少一个处理器进行以下操作的指令：
求取基于定位数据的相互不同的两个时刻之间的表示利用者的位置的变化的第1移动轨迹、和基于动作数据的所述两个时刻之间的表示所述利用者的位置的相对的变化的第2移动轨迹，所述定位数据和所述动作数据通过传感器间歇取得并输出，所述定位数据包含移动动作中的所述利用者的地理上的位置信息，所述动作数据与所述移动动作中的所述利用者的身体的动作状态相关；
基于所述两个时刻之间的特定的时刻下的所述第1移动轨迹和所述第 2移动轨迹各自中的位置的比较，对所述第2移动轨迹进行旋转处理、放大处理以及缩小处理的至少任一者，作为变形处理；以及
基于对所述第2移动轨迹进行所述变形处理求取的轨迹，来求取所述两个时刻之间的所述利用者的移动距离。
本发明的第3方面，涉及一种数据解析系统，包括：
数据解析装置，其包括：
至少一个处理器；和
存储器，其存储当由所述至少一个处理器运行时控制所述至少一个处理器进行以下操作的指令：
求取基于定位数据的相互不同的两个时刻之间的表示利用者的位置的变化的第1移动轨迹、和基于动作数据的所述两个时刻之间的表示所述利用者的位置的相对的变化的第2移动轨迹，所述定位数据和所述动作数据通过传感器间歇取得并输出，所述定位数据包含移动动作中的所述利用者的地理上的位置信息，所述动作数据与所述移动动作中的所述利用者的身体的动作状态相关；
基于在所述两个时刻之间的某一时刻的所述第1移动轨迹与所述第2 移动轨迹的各自的位置的比较，来对所述第2移动轨迹进行旋转处理、放大处理以及缩小处理的至少任一者，作为变形处理；和
基于对所述第2移动轨迹进行所述变形处理求取的轨迹来求取所述两个时刻之间的所述利用者的移动距离。
本发明的第4方面，涉及一种数据解析方法，包括以下步骤：
求取基于定位数据的相互不同的两个时刻之间的表示利用者的位置的变化的第1移动轨迹、和基于动作数据的所述两个时刻之间的表示所述利用者的位置的相对的变化的第2移动轨迹，所述定位数据和所述动作数据通过传感器间歇取得并输出，所述定位数据包含移动动作中的所述利用者的地理上的位置信息，所述动作数据与所述移动动作中的所述利用者的身体的动作状态相关；
基于在所述两个时刻之间的某一时刻的所述第1移动轨迹与所述第2 移动轨迹的各自的位置的比较，来对所述第2移动轨迹进行旋转处理、放大处理以及缩小处理的至少任一者，作为变形处理；和
基于对所述第2移动轨迹进行所述变形处理求取的轨迹来求取所述两个时刻之间的所述利用者的移动距离。
附图说明
若配合以下的附图来考虑以下的详细的记述，则能得到本申请的更深的理解。
图1是表示运用本发明所涉及的数据解析装置的运动支援装置的1个实施方式的概略构成图。
图2(a)～(c)是表示运用在1个实施方式所涉及的运动支援装置中的传感器设备、手腕设备以及数据解析装置的各构成的概略框图。
图3是表示1个实施方式所涉及的运动支援装置的控制方法(数据解析方法)中的传感器数据的转发次序的一例的显示例。
图4是表示1个实施方式所涉及的运动支援装置的控制方法的一例的流程图。
图5是用于说明1个实施方式所涉及的数据解析方法中的一周期的定义的概略图。
图6是用于说明1个实施方式所涉及的数据解析方法中的积分值算出处理的概略图。
图7是用于说明1个实施方式所涉及的数据解析方法中的传感器数据的插补处理的概略图。
图8是用于说明求取1个实施方式所涉及的数据解析方法中的虚拟速度的方法的概略图。
图9(a)、(b)是表示1个实施方式所涉及的数据解析方法中的GPS 轨迹和传感器轨迹的示例的示意图。
图10是表示将1个实施方式所涉及的数据解析方法中的GPS轨迹和传感器轨迹的重心位置合在一起的状态的示意图。
图11是表示1个实施方式所涉及的数据解析方法中的传感器轨迹的旋转处理的一例的流程图。
图12是表示1个实施方式所涉及的数据解析方法中的传感器轨迹的旋转处理的示例的示意图。
图13是表示1个实施方式所涉及的数据解析方法中的传感器轨迹的放大缩小处理的一例的流程图。
图14是表示1个实施方式所涉及的数据解析方法中的传感器轨迹的放大缩小处理的示例的示意图。
图15是表示1个实施方式所涉及的数据解析方法中的推算出的传感器轨迹的示例的示意图。
图16是用于说明1个实施方式所涉及的数据解析方法中的作用效果的概略图。
图17是表示1个实施方式所涉及的运动支援装置的控制方法其他示例(变形例1)的主要部分的流程图。
图18是表示1个实施方式所涉及的运动支援装置的其他示例(变形例2)的概略构成图。
具体实施方式
以下，关于本发明所涉及的数据解析装置、数据解析方法以及数据解析程序，示出实施方式来详细进行说明。另外，在以下的实施方式中，对将本发明所涉及的数据解析装置运用于运动支援装置中、基于用户(利用者)在给定的跑步路线或马拉松路线等奔跑时收集的各种数据(传感器数据)来推算行进中的速度并提供给用户的情况进行说明。
<运动支援装置>
图1是表示运用本发明所涉及的数据解析装置的运动支援装置的1个实施方式的概略构成图。图2是表示运用于本实施方式所涉及的运动支援装置中的传感器设备、手腕设备以及数据解析装置的各构成的概略框图。图2(a)是表示传感器设备的构成的概略框图，图2(b)是表示手腕设备的构成的概略框图，图2(c)是表示数据解析装置的构成的概略框图。
本发明的实施方式所涉及的运动支援装置例如如图1所示那样，具有：装备于用户US的后背侧的腰部并且当用户US移动时与用户US一起移动的传感器设备(传感器部)100；装备于用户US的手腕等并且当用户US 移动时与用户US一起移动的控制设备(以下记作「手腕设备」)200；和解析由传感器设备100输出的传感器数据并将与行进中的运动状态相关的指标以给定的显示形态提供给用户US的数据处理部300。
传感器设备100具有测定与伴随跑步或马拉松等的移动的运动(行进) 中的人体的动作状态相关的各种动作数据的行动传感器，具有用行动传感器每隔给定的经过时间而间歇测定动作数据并输出的功能。在此，在图1 中，作为传感器设备100而示出装备于用户US的腰部以使得传感器设备100在用户US移动时与用户US一起移动的构成，但本发明并不限定于此。传感器设备100只要装备于穿过人体的中心的体轴上或其近旁，则也可以装备于其他位置、例如胸部、颈部、腹部等。另外，关于传感器设备100 向人体的装备方法，也并没有特别的限定，例如能适宜运用用夹子夹进运动服装的形态、用胶带构件等贴附的形态、用绑带等卷绕在身体的形态等、种种装备方法。
传感器设备100具体例如如图2(a)所示那样，具备：加速度测量部 110、角速度测量部120、GPS测量部130、控制部140、存储部150、无线通信用接口部(以下记作「无线通信I/F」)160、和有线通信用接口部(以下记作「有线通信I/F」)170。
加速度测量部(加速度传感器)110测量用户US的行进中的动作速度的变化的比例(加速度)。加速度测量部110具有3轴加速度传感器，检测沿着相互正交的3轴方向的各方向的加速度分量(加速度信号)，并作为加速度数据而输出。另外，角速度测量部(角速度传感器)120测量用户US的行进中的动作方向的变化(角速度)。角速度测量部120具有 3轴角速度传感器，对规定上述加速度数据的相互正交的3轴，检测在沿着各轴的旋转运动的旋转方向上产生的角速度分量(角速度信号)，并作为角速度数据输出。GPS测量部(定位传感器)130通过经由GPS天线(省略图示)接收来自多个GPS卫星的电波，来每隔给定的经过时间间歇取得包含基于纬度、经度信息的地理上的位置信息的定位数据，并输出。另外，传感器设备100也可以除了具备上述的加速度测量部110、角速度测量部 120、GPS测量部130以外，还具备测量地磁传感器等的方位的单元。在此，以下将动作数据和定位数据包含在内记作传感器数据。
控制部140是具备计时功能的CPU(中央运算处理装置)、MPU(微处理器)等的运算处理装置。控制部140通过执行给定的控制程序，来控制加速度测量部110、角速度测量部120、GPS测量部130中的感测动作、向后述的存储部150的数据的保存、读出动作、无线通信I/F160、有线通信I/F170中的与外部设备的通信动作等各种动作。
存储部150将由加速度测量部110、角速度测量部120以及GPS测量部130输出的传感器数据(加速度数据、角速度数据、定位数据)与时间数据建立关联并保存在给定的存储区域。另外，作为存储部150，也可以让其一部分或全部具有作为例如存储卡等可移动存储介质的形态，相对于传感器设备100能拆装地形成。
无线通信I/F160至少通过与后述的手腕设备200进行通信，来接收指示由加速度测量部110、角速度测量部120、GPS测量部130输出的传感器数据的日志(log)开始或日志结束的命令信号。由此，在该日志动作的期间中取得的传感器数据，按照时间序列保存在存储部150的给定的存储区域。在此，在无线通信I/F160，作为在传感器设备100与手腕设备200 之间收发各种信号的手法，例如能运用蓝牙(Bluetooth(注册商标))、无线网(WiFi、wireless fidelity(注册商标))等各种无线通信方式。
有线通信I/F170至少具有将保存于存储部150的传感器数据转发给后述的数据处理部300的功能。由此，在数据处理部300中执行包括推算用户US的移动轨迹、移动速度的指标推算处理在内的给定的数据解析处理。在此，在有线通信I/F170中，作为从传感器设备100向数据处理部300转发传感器数据的手法，例如能运用经由USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)标准的通信线(USB线)等的各种有线通信方式。另外，作为从传感器设备100向数据处理部300转发传感器数据的手法，也可以使用利用上述的无线通信I/F160的手法。在该情况下，除了运用上述的蓝牙通信、无线网通信以外，还可以运用利用了近距离无线通信(NFC、Near Field Communication)技术的非接触型的通信方式。另外，作为从传感器设备 100向数据处理部300转发传感器数据的再其他手法，也可以运用将存储卡等可移动存储介质在传感器设备100与数据处理部300之间更换的方式。
手腕设备200装备在处于人体的用户US易于视觉辨识的位置的部位 (例如手腕)，对传感器设备100使用给定的无线通信方式来连接。手腕设备200具有控制传感器设备100中的传感器数据的日志开始或日志结束的功能以及将各种信息以能在用户US视觉辨识的形态显示的功能。在此，在图1中，作为控制设备而示出了具有装备于用户US的手腕的手表型(或护腕型)的形态的情况，但本发明并不限定于此。控制设备例如也可以是收纳在口袋中、或装备于上臂部的智能手机等的便携信息终端或专用终端，也可以不使用与传感器设备100不同的设备，而是在传感器设备100 主体设置指示日志开始或日志结束的操作开关。
手腕设备200具体例如如图2(b)所示那样，具备：输入操作部210、显示部220、控制部240、存储部250、和无线通信I/F260。
输入操作部210是设于手腕设备200的筐体的按钮开关、或设于后述的显示部220的前面的触控面板等的输入单元。输入操作部210例如用在指示传感器设备100中的传感器数据的日志开始或日志结束时、和使显示部220显示所期望的信息等或进行各种设定时的输入操作中。显示部220 至少在使用输入操作部210进行输入操作时显示关联的信息。另外，显示部220也可以具有显示(或报知)在传感器设备100取得的传感器数据、传感器设备100的动作状态、时刻信息等的功能。
控制部240通过执行给定的控制程序来控制显示部220中的显示动作、向存储部250的数据的保存、读出动作、无线通信I/F260中的通信动作等各种动作。存储部250至少将用于显示在显示部220的信息、经由无线通信I/F260与传感器设备100进行收发的各种信息或数据保存在给定的存储区域。
无线通信I/F260通过运用上述的给定的无线通信方式来与传感器设备100进行通信，将操作输入操作部210而设定的指示传感器设备100中的传感器数据的日志开始或日志结束的命令信号等发送给传感器设备 100。
数据处理部300具有如下功能：在运动结束后被转发在用户US的行进中由传感器设备100测定并积蓄的各种传感器数据，基于该传感器数据，推算移动轨迹以及移动速度(行进速度)作为与人体的运动状态相关的指标(运动指标)，并提供给用户US。在此，数据处理部300只要具备显示单元、具备能执行后述的数据解析程序的功能，则既可以是笔记本型或桌上型的个人计算机，也可以是智能手机(高功能便携电话机)或平板终端这样的便携信息终端。另外，数据处理部300在如后述的变形例所示那样利用网络上的云系统来执行数据解析程序的情况下，也可以是与该云系统连接的通信终端。
数据处理部300具体例如如图2(c)所示那样，具备：输入操作部 310、显示部320、控制部340、存储部350、和有线通信I/F370。
输入操作部310是附设在数据处理部300的键盘或鼠标、触摸垫、触控面板等的输入单元。在此，输入操作部310既可以具备各种输入单元当中的任意1者，也可以具备多个输入单元。输入操作部310通过由用户 US选择显示于显示部320的任意的项目或光标，或者通过指示画面显示中的任意的位置，来执行与该项目或光标、位置对应的功能。特别在本实施方式中，输入操作部310，用在将从传感器设备100转发的传感器数据保存在存储部350的给定的存储区域时、从保存在存储部350的传感器数据中选择进行解析处理的训练或试行时的输入操作等中。
显示部(运动数据提供部)320例如具有能进行彩色显示的液晶方式、有机EL元件等发光元件方式的显示面板，至少在利用输入操作部310的输入操作时将关联的信息、由控制部340推算出的移动轨迹、移动速度等指标以数值或图表、表格、地图等给定的形态予以显示。
控制部(移动轨迹取得部、移动轨迹变形处理部、移动距离取得部) 340是CPU或MPU等运算处理装置。在可选的实施例中，与控制部340 相同，数据处理部300可以包括两种或更多种CPU或MPU功能。通过执行给定的控制程序，来控制显示部320中的显示动作、向后述的存储部350 的数据的保存、读出动作、有线通信I/F370中的通信动作等各种动作。另外，控制部340通过执行给定的算法程序，来进行处理，基于与用户US 所期望的训练或试行对应的传感器数据推算移动轨迹和基于其的移动速度等指标，以数值或图表、表格、地图等形态予以显示。在此，在控制部 340中执行的控制程序或算法程序既可以预先嵌入到控制部340的内部，也可以保存在存储部350。另外，关于本实施方式所涉及的数据解析方法，详细后述。
存储部350具有闪速ROM(只读存储器)和RAM(随机存取存储器) 中的至少一个并且存储当由控制部340运行时控制控制部340的指令。存储部350将经由有线通信I/F370从传感器设备100转发的传感器数据保存在给定的存储区域。在此，存储部350中所积蓄的传感器数据例如与行进方法(训练菜单等)、路线条件(路线的种类或行进距离、拐角角度等) 建立关联以时间序列保存。另外，存储部350中所积蓄的传感器数据既可以是特定的1个用户的数据，也可以是多个用户的数据。另外，存储部350，保存在控制部340中执行给定的算法程序而推算出的移动轨迹或移动速度等指标、在显示部320以给定的形态显示这些指标时所使用的数据等。另外，存储部350也可以让其一部分或全部具有作为例如存储卡等可移动存储介质的形态，对数据处理部300能拆装地构成。
有线通信I/F370具有如下的功能：通过运用上述的给定的有线通信方式与传感器设备100进行通信，接收从传感器设备100发送的传感器数据，并转发给存储部350。
另外，数据处理部300也可以进一步具备或取代有线通信I/F370而具备无线通信I/F，从而能在与传感器设备100之间进行无线通信方式的通信，由此通过无线通信方式的通信接收来自传感器设备100的传感器数据。
<运动支援装置的控制方法>
接下来参考附图来说明本实施方式所涉及的运动支援装置中的控制方法(数据解析方法)。
图3是表示本实施方式所涉及的运动支援装置的控制方法(数据解析方法)中的传感器数据的转发次序的一例的显示例。图4是表示本实施方式所涉及的运动支援装置的控制方法的一例的流程图。图5是用于说明本实施方式所涉及的数据解析方法中的一周期的定义的概略图。图6是用于说明本实施方式所涉及的数据解析方法中的积分值取得处理的概略图。图 7是用于说明本实施方式所涉及的数据解析方法中的传感器数据的插补处理的概略图。图8是用于说明求取本实施方式所涉及的数据解析方法中的虚拟速度的方法的概略图。图9是表示本实施方式所涉及的数据解析方法中的GPS轨迹和传感器轨迹的示例的示意图。图10是表示将本实施方式所涉及的数据解析方法中的GPS轨迹和传感器轨迹的重心位置合在一起的状态的示意图。图11是表示本实施方式所涉及的数据解析方法中的传感器轨迹的旋转处理的一例的流程图。图12是表示本实施方式所涉及的数据解析方法中的传感器轨迹的旋转处理的示例的示意图。图13是表示本实施方式所涉及的数据解析方法中的传感器轨迹的放大缩小处理的一例的流程图。图14是表示本实施方式所涉及的数据解析方法中的传感器轨迹的放大缩小处理的示例的示意图。图15是表示本实施方式所涉及的数据解析方法中的推算出的传感器轨迹的示例的示意图。图16是用于说明本实施方式所涉及的数据解析方法中的作用效果的概略图。
本实施方式所涉及的运动支援装置中的控制方法(数据解析方法)，大致来说，具有取得与跑步时的运动状态相关的各种传感器数据并积蓄的步骤(传感器数据收集步骤)、和基于积蓄的传感器数据来推算与运动状态相关的指标(移动轨迹、移动速度)并予以显示的步骤(指标推算步骤)。在此，指标推算步骤中的处理动作，通过在数据处理部300的控制部340 中执行给定的算法程序而得以实现。
在传感器数据收集步骤中，首先如图1所示那样，用户US在将传感器设备100装备在腰部的状态下在给定的跑步路线等行进。在此，在开始跑步时，通过由用户US操作装备于手腕等的手腕设备200，而从手腕设备200对传感器设备100发送指示日志开始的命令信号。由此，传感器设备100的控制部140开始加速度测量部110以及角速度测量部120、GPS 测量部130中的传感器数据(加速度数据、角速度数据、定位数据)的测量，与时间数据建立关联并依次保存在存储部150的给定的存储区域。然后，在结束跑步时，通过由用户US操作手腕设备200，对传感器设备100 发送指示日志结束的命令信号从而结束加速度测量部110以及角速度测量部120、GPS测量部130中的传感器数据的测量。由此，表示跑步中的动作状态的传感器数据在与时间数据建立关联的状态下积蓄在存储部150的给定的存储区域。
接下来，通过将传感器设备100和数据处理部300用USB线等连接来进行通信，跑步中所积蓄的传感器数据从传感器设备100被转发到数据处理部300，保存在存储部350。在此，用户US在从传感器设备100对数据处理部300转发传感器数据时(或将传感器数据转发并保存在存储部 350后)，使该传感器数据显示于显示部320来进行参考，并使用输入操作部310来输入与取得传感器数据时的跑步相关的诸信息。具体地，如图 3所示那样，在显示于显示部320的输入画面中输入跑步时的行进方法(训练菜单等)、路线条件(路线的种类、行进距离、试行次数、注释等)、用户名等项目信息。由此，从传感器设备100转发的传感器数据与每个试行建立关联而保存在存储部350。
接下来，数据处理部300的控制部340对保存在存储部350的传感器数据当中的动作数据中的加速度数据执行轴补正处理。一般，装备在人体的躯干的传感器设备100由于受到跑步等行进中的上身的摇晃、倾斜的影响，因此在重力方向的轴、与由传感器设备100检测到的人体的上下方向的加速度的轴之间出现差异。为此，需要基于由传感器设备100取得的角速度数据的值来进行补正，使在每个时刻不同的上述轴方向的差异分量相抵。
在轴补正处理中，控制部340首先基于由传感器设备100取得的角速度数据来推算各时刻的重力方向。然后，控制部340通过使加速度数据的各轴旋转，以使推算出的重力方向和加速度数据的上下方向一致，来补正加速度数据的值。然后，控制部340将补正后的加速度数据和角速度数据作为补正后传感器数据而保存在存储部350的给定的存储区域。
接下来，在指标推算步骤中，控制部340执行处理，解析上述的补正后传感器数据，作为与跑步时的运动状态相关的指标，求取移动轨迹以及移动速度(行进速度)。在此，在本实施方式中，用户US不进行特别的输入操作，自动执行求取一连串的移动轨迹以及移动速度的处理(推算处理)。
具体地，首先通过由用户US操作数据处理部300的输入操作部310，指示指标推算处理的开始，控制部340执行给定的算法程序(数据解析程序)，来将保存于存储部350的多个试行数据以例如图3所示那样的列表形式或表格形式显示在显示部320。从传感器设备100转发的传感器数据 (包含上述的补正后传感器数据)与显示在显示部320的各试行数据建立关联。
接下来，用户US操作输入操作部310来从显示在显示部320的多个试行数据中选择执行指标推算处理的任意的试行数据。由此，如图4的流程图所示那样，从存储部350读出与所选择的试行数据建立关联的传感器数据。具体地，控制部340取得与所选择的试行数据建立关联的传感器数据当中的加速度数据的推进方向的加速度分量(以下记作「推进方向加速度」)、角速度数据的绕铅直轴的角速度分量(以下记作「绕铅直轴角速度」)、和基于GPS的定位数据(步骤S102)。在此，所谓铅直轴，是指表示与地表垂直的重力方向的轴。
接下来，控制部340算出所取得的推进方向加速度的每一周期的积分值(相对速度)、和绕铅直轴角速度的每一周期的积分值(相对角度)(步骤S104)。在此，在本实施方式中，所谓一周期，如图5所示那样，在用户US进行跑步等伴随移动的运动时，将从重复周期性变化的上下方向的加速度数据检测到的左右的脚的着地定时当中、单侧的脚着地的定时作为起点，到前进两步后而与起点相同侧的脚再度着地的定时为止，规定为2 步份的期间。
在图6示出对给定期间的推进方向加速度执行这样的积分值算出处理的情况的示例。在此，用虚线示出10秒钟份的推进方向加速度的值，用实线示出对其在每一周期进行积分的值。如此，通过对每个周期进行积分，不管在推进方向加速度、以及绕铅直轴角速度的哪一者中，都能消除各周期内的数据的周期性变动，能得到各周期间的相对速度或相对角度。
接下来，控制部340如图7所示那样，在与GPS的定位数据的取得时刻(图中标记为「GPS观测周期」)一致的定时，基于在每一周期求得的相对速度、相对角度的值和上述时刻来生成插补传感器数据，来执行线性插补处理(步骤S106)。在此，在图7中，将相对速度和相对角度汇总，为了方便而标记为传感器数据、或插补传感器数据。另外，在本实施方式中，作为线性插补处理的手法，示出配合GPS的定位数据的取得时刻来对传感器数据进行插补的手法，但也可以配合传感器数据的取得时刻(图中标记为「行进周期」)来对GPS的定位数据进行插补。
接下来，控制部340判定是否对针对所选择的试行数据而取得的全部传感器数据以指定的时间的数据为对象执行了以下的一系列的处理动作 (步骤S110～S130)(步骤S108)。控制部340在未对全部传感器数据完成处理的情况下(步骤S108“否”)，重复执行以下的一系列的处理动作(步骤S110～S130)，另一方面，在对全部传感器数据完成了一系列的处理动作的情况下(步骤S108“是”)，结束指标推算处理。
具体地，控制部340首先取得以从前次的处理开始时刻起前移给定时间的时刻为起点的给定时间宽度的传感器数据(步骤S110)。在此，给定时间依赖于GPS中的定位(观测)的精度而设定，例如在能接收GPS信号的GPS卫星的数量少的情况、其信号强度若的情况等下，由于观测精度易于变差，因此优选将其时间宽度设定得较长。在本实施方式中，例如设定为能取得10个到30个程度的地点的定位数据的时间宽度。另外，用于从前次的处理开始时刻起使时刻前移的给定时间、和取得传感器数据的给定时间宽度可以被设定为不同的时间。
接下来，控制部340将GPS的定位数据的各地点的纬度、经度(绝对位置)变换成米空间(meter space)的平面直角坐标，来求取表示基于GPS 的用户US的绝对位置随时间经过的变化的移动轨迹(以下记作「GPS轨迹」；第1移动轨迹)(步骤S112)。在此，作为从纬度、经度向平面直角坐标的变换方法，例如能运用日本国国土地理院提供的向平面直角坐标的换算方法。另外，作为其他方法，若在坐标变换后的移动轨迹中能容许某种程度的误差，则将地球视作球体，根据两点间的纬度(或经度)之差的正切(tangent)与赤道半径之积，来求取Y方向(或X方向)的位置。
接下来，控制部340判定在前次的一系列的处理动作(步骤S110～ S130)中是否有推算出的移动速度(步骤S114)。在有前次推算出的移动速度的情况下(步骤S114“是”)，控制部340取得该移动速度的平均值(平均速度)(步骤S116)。另一方面，在没有前次推算出的移动速度的情况下(步骤S114“否”)，控制部340根据上述的求得的GPS轨迹中的各地点间的距离和其所需时间来求取平均速度(步骤S118)。
接下来，控制部340如图8所示那样，将上述取得的平均速度作为基本速度，对该基本速度加上在每一周期求得的相对速度，来求取虚拟速度 (步骤S120)。在此，假设在基本速度(平均速度)与本次的指标推算处理(移动速度的推算处理)的对象数据的平均速度相同的情况下，将求得的虚拟速度决定为本次的一系列的处理动作(步骤S110～S130)中的推算速度。但并不限于基本速度与对象数据的平均速度相同。为此，基本速度虽然与本次的一系列的处理动作中推算出的移动速度(推算速度)不同，但推算为是比较的近似的值，标记为虚拟速度。
接下来，控制部340根据在每一周期求得的相对角度和上述的虚拟速度来求取表示用户US的位置随时间经过的相对的变化的移动轨迹(以下记作「传感器轨迹」；第2移动轨迹)(步骤S122)。具体地，控制部340 基于两点间的相对角度，来决定从某地点向下一地点前进的方向，另外，通过根据上述的虚拟速度和所需时间来求取其距离，来求取传感器轨迹。在图9示出用上述那样的方法求得的GPS轨迹和传感器轨迹的示例(示意图)。在此，图9(a)表示GPS轨迹的示例，图9(b)表示传感器轨迹的示例。在这些轨迹中，地点Gst和地点Sst、地点G1和地点S1、地点 G2和地点S2、…地点G6和地点S6分别是相同时刻的地点。
接下来，控制部340如图10所示那样，在同一平面直角坐标上使求得的GPS轨迹和传感器轨迹的重心位置重合(步骤S124)。在此，作为表示GPS轨迹与传感器轨迹的近似性的参数，导入「成本(距离成本)」这样的概念，在以下所示的使传感器轨迹近似于GPS轨迹的处理动作(步骤S124～S128)中，计算该成本来验证GPS轨迹与传感器轨迹的近似性。该成本(距离成本)具体以GPS轨迹与传感器轨迹的同时刻的地点间(地点Gst-Sst间、地点G1-S1间、地点G2-S2间、…地点G6-S6间)的距离的总和表征。在图10中，相当于将同时刻的地点间连结的虚线的长度的总和。
接下来，控制部340为了使传感器轨迹近似于GPS轨迹，进行使传感器轨迹以重心位置为中心而旋转的旋转处理(步骤S126)。在旋转处理中，如图11的流程图所示那样，控制部340首先判定是否在预先设定的范围内的全部旋转角度进行了使传感器轨迹旋转的处理(步骤S202)。在此，关于旋转处理中所使用的旋转角度的范围，也可以在得到前次执行的旋转处理的结果(成为最小的成本的传感器轨迹的旋转角度)的情况下，仅将其近旁(例如前次的旋转角度±10°的范围)设定为旋转范围，在未得到前次的旋转处理的结果的情况下，例如将全周(0°～360°)设定为旋转范围。另外，也可以在传感器设备100具备地磁传感器、能得到地磁的值来判明大体的方位的情况下，将该方位作为基准，仅将特定的方位的近旁设定为旋转范围。
在未在设定的范围内的全部旋转角度完成旋转处理的情况下(步骤 S202“否”)，控制部340例如如图12中虚线箭头所示那样，使传感器轨迹旋转给定的角度(步骤S204)。在此，使传感器轨迹旋转的给定的角度，还与基于进行旋转处理的情况下得到的成本的近似性的精度、控制部 340中的计算处理的负荷的程度等相关，例如优选使旋转角度每1°～5°程度地变化。
然后，控制部340计算GPS轨迹和旋转过的传感器轨迹中的成本(步骤S206)，将该计算出的成本和旋转过的传感器轨迹建立关联而保存在存储部350的给定的存储区域(步骤S208)。之后返回步骤S202，控制部 340直到在设定的范围内的全部旋转角度完成旋转处理为止，重复执行上述的一系列的处理动作(步骤S204～S208)。然后，在全部旋转角度完成旋转处理的情况下(步骤S202“是”)，控制部340提取对传感器轨迹的每个旋转角度计算出并且保存在存储部350的成本当中的最小的成本，例如如图12所示那样，将与该成本建立对应而保存的传感器轨迹作为旋转处理的结果输出(步骤S210)。
另外，在本实施方式中，作为使用旋转处理来使传感器轨迹近似于 GPS轨迹的手法，示出在预先设定的范围内的全部旋转角度执行旋转处理来搜索成为最小的成本的旋转角度的传感器轨迹的手法，但本发明并不限定于此。例如也可以运用基于特定的函数(在此为表示成本的变化的函数) 的倾斜(一阶微分)来求取最小值的周知的最陡下降法等最佳化手法，来搜索成为最小的成本的旋转角度。
接下来，控制部340为了使传感器轨迹进一步近似于GPS轨迹，进行使传感器轨迹放大、或缩小的放大缩小处理(步骤S128)。在放大缩小处理中，如图13的流程图所示那样，控制部340首先判定是否以预先设定的范围内的全部倍率进行了使传感器轨迹放大或缩小的处理(步骤S222)。在此，关于放大缩小处理中所使用的放大、缩小倍率的范围，在得到前次执行的放大缩小处理的结果(成为最小的成本的传感器轨迹的放大、缩小倍率)的情况下，仅将其近旁(例如前次的放大、缩小倍率±0.5倍的范围)设定为倍率范围，在未得到前次的放大缩小处理的结果的情况下，若是以跑步或马拉松那样速度变化小的运动为对象的情况，则例如优选将 0.5倍(缩小)～2倍(放大)程度设定为倍率范围。另外，在以速度变化大的运动为对象的情况下，也可以设定超出上述的范围的倍率范围。
在未以所设定的范围内的全部倍率完成放大缩小处理的情况下(步骤 S222“否”)，控制部340例如如图14中虚线箭头所示那样，使传感器轨迹以给定的倍率放大或缩小(步骤S224)。在此，使传感器轨迹放大或缩小的给定的倍率，还与基于进行放大缩小处理的情况下得到的成本的近似性的精度、控制部340中的计算处理的负荷的程度等相关，例如优选使倍率以每0.1倍程度变化。
然后，控制部340计算GPS轨迹和放大或缩小过的传感器轨迹中的成本(步骤S226)，使该计算出的成本和放大或缩小过的传感器轨迹建立关联而保存在存储部350的给定的存储区域(步骤S228)。之后返回步骤 S222，控制部340直到以所设定的范围内的全部倍率完成放大缩小处理为止，重复执行上述的一系列的处理动作(步骤S224～S228)。然后，在以全部倍率完成了放大缩小处理的情况下(步骤S222“是”)，控制部 340提取对传感器轨迹的每个放大、缩小倍率计算出并且保存在存储部350 的成本当中的最小的成本，例如如图14所示那样，将与该成本建立对应而保存的传感器轨迹作为放大缩小处理的结果输出(步骤S230)。
另外，在本实施方式中，作为使用放大缩小处理来使传感器轨迹近似于GPS轨迹的手法，示出以预先设定的范围内的全部倍率执行放大缩小处理来搜索成为最小的成本的倍率的传感器轨迹的手法，但本发明并不限定于此。例如也可以与上述的旋转处理同样地运用周知的最陡下降法等最佳化手法来搜索成为最小的成本的放大、缩小倍率。
接下来，控制部340对作为上述的旋转处理以及放大缩小处理的结果而输出的传感器轨迹，根据各2地点间的距离和在该各2地点间移动所需要的所需时间，来求取各2地点间的移动速度(步骤S130)。具体地，对于通过旋转处理以及放大缩小处理而被推算得近似于GPS轨迹的传感器轨迹，例如如图15所示那样，根据相邻的各2地点间(地点Sst-S1间、地点S1-S2间、…地点S5-S6间)的距离和该移动所需要的时间来求取各2地点间的移动速度(速度A、B、…F)。然后，求得的移动速度与推算出的移动轨迹建立关联而保存在存储部350的给定的存储区域。
在此，关于用户实际在半程马拉松的路线奔跑时得到的GPS轨迹、和使用上述的指标推算处理而推算的传感器轨迹中的精度的良好与否，使用实测数据来进行验证。在半程马拉松中，用户实际行进的全移动距离(即，正确的距离)是21.0975km。与此相对，如图16所示那样，在基于在路线的行进中取得的GPS的定位数据的GPS轨迹(图中示出特定的2点间的移动轨迹的示例)中，将各2点间的距离累积而计算出的全移动距离是 21.5541km，与实际的全移动距离(正确)的差值是456.6m。另一方面，在使用上述的指标推算处理基于由传感器设备100取得的传感器数据(加速度数据以及角速度数据)而推算出的传感器轨迹中，将各2点间的距离累积而计算出的全移动距离是21.0258km，与实际的全移动距离(正确) 的差值为71.7m。即，可以判明的是，在使用本实施方式所涉及的指标推算处理，基于在用户的行进中取得的传感器数据而推算出的传感器轨迹中，能得到相比较GPS轨迹更近似于实际的移动距离的结果。
接下来，控制部340将用于掌握运动状态的指标以数值、图表、表格等任意的形态显示在显示部320，这些指标是基于使用上述的指标推算处理推算出的传感器轨迹而求得的移动速度，或例如基于推算出的传感器轨迹的2点间的距离、和根据加速度的变化而得到的着地定时来求得的间距和步幅等。另外，也可以将这些指标与例如显示于地图上的传感器轨迹建立关联来进行显示。
如以上那样，在本实施方式中，通过用户US所装备的传感器设备100 来进行使基于行进中取得的加速度数据以及角速度数据的传感器轨迹近似于基于GPS的定位数据的GPS轨迹的处理，基于其处理结果来求取行进中的2点间的距离和速度。在此，作为使传感器轨迹近似于GPS轨迹的手法，例如运用通过对传感器轨迹进行旋转或放大缩小来使GPS轨迹与传感器轨迹的各自的同时刻的地点间的距离的总和(成本)成为最小的方法。通过如此使用以近似于GPS轨迹的方式推算得到的传感器轨迹，相比较仅使用GPS的定位数据的情况，能精度良好地求取行进中的2点间的距离和速度。因此，用户通过观察经由显示部320以给定的显示形态提供的上述的移动轨迹、移动速度等指标，能准确地掌握行进中的运动状态，能有助于其判断和改善。
<变形例1>
接下来说明上述的实施方式中的变形例。
图17是表示本实施方式所涉及的运动支援装置的控制方法的其他示例(变形例1)的主要部分的流程图。在此，对于与上述的实施方式(图 4参考)同等的处理动作，省略其说明。
在上述的实施方式中，说明了在指标推算处理的一系列的处理动作中，执行旋转处理(步骤S126)和放大缩小处理(步骤S128)各1次的示例(参考图4)，但本发明并不限定于此。即，只要能某种程度地确保 GPS轨迹与传感器轨迹的近似性，则也可以仅执行上述的旋转处理和放大缩小处理的任意一方。另外，如上述的实施方式所示那样，在将旋转处理和放大缩小处理各执行1次的情况下，能精度良好地推算用户的移动轨迹和移动速度，并能极力抑制控制部340中的处理负担从而迅速执行处理。在此，在GPS轨迹与传感器轨迹的近似性低、用户的移动轨迹和移动速度的推算精度不充分的情况下，或进一步精度良好地推算移动轨迹和移动速度的情况下，能如以下所示那样运用重复多次执行旋转处理和放大缩小处理的控制方法。
具体地，控制部340与上述的实施方式(图4参考)同样地，求取基于GPS的定位数据的GPS轨迹、和基于加速度数据以及角速度数据的传感器轨迹，在使这些轨迹的重心位置重合(步骤S124)后，例如如图17 的流程图所示那样，执行旋转处理(步骤S126)以及放大缩小处理(步骤 S128)。然后，控制部340判定相对于前次的旋转处理以及放大缩小处理的结果而在本次的旋转处理以及放大缩小处理的结果中是否有变化(步骤 S129)。在此，关于旋转处理以及放大缩小处理的结果中是否有变化的判断，例如对于成本最小的时的传感器轨迹、或这时的旋转角度以及放大、缩小倍率，基于在前次与本次之间是否有差异、或者其差值是否为预先设定的阈值以下(是否收敛)来进行判断。在判断为处理结果中有变化的情况下(步骤S129“是”)、或未得到前次的旋转处理以及放大缩小处理的结果的情况下，控制部340返回步骤S126，重复执行传感器轨迹的旋转处理以及放大缩小处理。然后，在判断为该处理结果中没有变化、或处理结果收敛的情况下(步骤S129“否”)，控制部340对作为之前最近的旋转处理以及放大缩小处理的结果而输出的传感器轨迹，根据相邻的各2地点间的距离和在该各2地点间的移动所需要的所需时间，来求取各2地点间的移动速度(步骤S130)。
<变形例2>
图18是表示本实施方式所涉及的运动支援装置的其他示例(变形例 2)的概略构成图。在此，关于与上述的实施方式(参考图1)同等的构成，省略其说明。
在上述的实施方式中，说明了由传感器设备100测定并积蓄行进中的传感器数据，在运动结束后在数据处理部300中推算移动轨迹和移动速度等的指标，以给定的显示形态提供给用户的示例，但本发明并不限定于此。即，也可以例如如图18所示那样，运动支援装置具备与网络连接的服务器设备500或云系统。
具体地，将行进中由传感器设备100取得的传感器数据经由数据处理部300或网络中继设备400转发给服务器设备500，并在服务器设备500 中执行上述的指标推算处理。然后，用户US操作数据处理部300来连接到网络或服务器设备500，使基于指标推算处理的结果的信息在显示部320 以给定的形态显示，由此能准确地掌握行进中的运动状态。在该情况下，数据处理部300能运用连接到网络或服务器设备500从而具有能显示基于指标推算处理的结果的信息的功能的简易构成的通信终端。即，在本变形例中，通过构成为包含数据处理部300以及网络、服务器设备500，实现了与上述的第1实施方式所示的数据处理部同等的功能。
另外，在上述的实施方式和变形例中，作为使传感器轨迹近似于GPS 轨迹的手法，说明了执行旋转处理和放大缩小处理的情况，但本发明并不限定于此。例如也可以运用利用了动态规划法的DP(Dynamic Programming)匹配等其他手法，动态规划法将曾经计算出的结果再利用来有效率地进行计算，一边进行2个图案的要素间的建立对应一边计算相似性。
另外，在上述的实施方式和变形例中，在用户US的运动后，将行进中由传感器设备100取得的传感器数据转发给数据处理部300，来求取(推算)移动轨迹以及移动速度，示出了设想离线处理的控制方法，但本发明并不限定于此。例如，也可以在传感器设备100中取得了给定时间份的传感器数据的阶段，利用无线通信将该传感器数据从传感器设备100转发到数据处理部300，作为求取移动轨迹以及移动速度的在线处理来执行。在该情况下，能将求得的移动轨迹以及移动速度等指标在用户US的行进中大致实时地显示在数据处理部300的显示部320或手腕设备200的显示部 220来进行提供。
以上说明了本发明的几个实施方式，但本发明并不限定于上述的实施方式，还包含与权利要求的范围中所记载的发明和其等同的范围。