运动解析系统、运动解析装置、以及运动解析方法技术领域
本发明涉及运动解析系统、运动解析装置、运动解析程序以及运动解
析方法。
背景技术
在特别需要心肺功能的体育运动、例如赛跑竞技等训练中，计测脉搏
次数并推算运动负荷来定训练强度目标、或者计测最大摄氧量来定运动能
力高低的目标。
例如，专利文献1中公开了监视用户的心率的监视装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2009-519739号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
但是，在体育运动那样的激烈运动中，准确地计测脉搏次数并不容易。
另外，为了计测最大摄氧量，需要专门的设施等，一般来说，无法简单地
计测。
另外，作为体育运动的运动的成果(例如，赛跑竞技中的时间)不仅
仅由耐力、肌肉力量等体能决定，运动能力、即高效地进行与该体育运动
所要求的运动课题相符的运动的技术能力也很重要。
本发明是鉴于上述的问题点而完成的，根据本发明的几种方式，能够
提供可客观地把握用户的运动能力的运动解析系统、运动解析装置、运动
解析程序以及运动解析方法等。
用于解决技术问题的方案
本发明是为了解决前述技术问题的至少一部分而完成的，能够作为以
下的方式或应用例而实现。
[应用例1]
本应用例所涉及的运动解析系统包括：算出部，根据佩戴于用户的惯
性传感器的输出，算出所述用户的运动能量；以及生成部，根据所述运动
能量、以及跑步距离和跑步时间，生成作为与所述用户的运动能力相关的
信息的运动能力信息。
根据本应用例，能够根据用户发挥的运动能量与跑步距离和跑步时间
的关系，得到对于把握用户的运动能力有用的信息。因此，能够实现可客
观地把握用户的运动能力的运动解析系统。
[应用例2]
在上述运动解析系统中，也可以还包括：评价部，根据所述运动能力
信息，对所述用户的运动能力进行评价。
根据本应用例，能够实现可适当评价用户的运动能力的运动解析系
统。
[应用例3]
在上述运动解析系统中，也可以还包括：输出部，对比输出所述用户
的所述运动能力信息与其他用户的运动能力信息。
根据本应用例，能够实现可进行对于用户来说易于理解的输出的运动
解析系统。
[应用例4]
本应用例所涉及的运动解析系统包括：算出部，根据佩戴于用户的惯
性传感器的输出，算出所述用户的运动能量；以及生成部，根据所述运动
能量、以及跑步距离和跑步时间，生成作为与所述用户的体能相关的信息
的体能信息。
根据本应用例，能够根据用户发挥的运动能量与跑步距离和跑步时间
的关系，得到对于把握用户的体能有用的信息。因此，能够实现可客观地
把握用户的体能的运动解析系统。
[应用例5]
在上述运动解析系统中，也可以还包括：评价部，根据所述体能信息，
对所述用户的体能进行评价。
根据本应用例，能够实现可适当评价用户的体能的运动解析系统。
[应用例6]
在上述运动解析系统中，也可以还包括：输出部，对比输出所述用户
的所述体能信息与其他用户的体能信息。
根据本应用例，能够实现可进行对于用户来说易于理解的输出的运动
解析系统。
[应用例7]
本应用例所涉及的运动解析系统包括：算出部，根据佩戴于用户的惯
性传感器的输出，算出所述用户的运动能量；以及生成部，根据所述运动
能量以及跑步距离和跑步时间，生成作为与所述用户的运动能力相关的信
息的运动能力信息、以及作为与所述用户的体能相关的信息的体能信息。
根据本应用例，能够根据用户发挥的运动能量与跑步距离和跑步时间
的关系，得到对于把握用户的运动能力及体能有用的信息。因此，能够实
现可客观地把握用户的运动能力及体能的运动解析系统。
[应用例8]
在上述运动解析系统中，也可以还包括：评价部，根据所述运动能力
信息与所述体能信息，对所述用户的运动能力和体能中至少一方进行评
价。
根据本应用例，能够实现可适当评价用户的运动能力和体能中至少一
方的运动解析系统。
[应用例9]
在上述运动解析系统中，也可以还包括：输出部，对比输出所述用户
的所述运动能力信息和所述体能信息与其他用户的运动能力信息和体能
信息。
根据本应用例，能够实现可进行对于用户来说易于理解的输出的运动
解析系统。
[应用例10]
在上述运动解析系统中，也可以还包括：取得所述跑步距离和跑步时
间的取得部。
根据本应用例，能够实现可减少用户的输入操作的运动解析系统。
[应用例11]
本应用例所涉及的运动解析装置包括：算出部，根据佩戴于用户的惯
性传感器的输出，算出所述用户的运动能量；以及生成部，根据所述运动
能量、以及跑步距离和跑步时间，生成作为与所述用户的运动能力相关的
信息的运动能力信息。
根据本应用例，能够根据用户发挥的运动能量与跑步距离和跑步时间
的关系，得到对于把握用户的运动能力有用的信息。因此，能够实现可客
观地把握用户的运动能力的运动解析装置。
[应用例12]
本应用例所涉及的运动解析装置包括：算出部，根据佩戴于用户的惯
性传感器的输出，算出所述用户的运动能量；以及生成部，根据所述运动
能量、以及跑步距离和跑步时间，生成作为与所述用户的体能相关的信息
的体能信息。
根据本应用例，能够根据用户发挥的运动能量与跑步距离和跑步时间
的关系，得到对于把握用户的体能有用的信息。因此，能够实现可客观地
把握用户的体能的运动解析装置。
[应用例13]
本应用例所涉及的运动解析装置包括：算出部，根据佩戴于用户的惯
性传感器的输出，算出所述用户的运动能量；以及生成部，根据所述运动
能量以及跑步距离和跑步时间，生成作为与所述用户的运动能力相关的信
息的运动能力信息、以及作为与所述用户的体能相关的信息的体能信息。
根据本应用例，能够根据用户发挥的运动能量与跑步距离和跑步时间
的关系，得到对于把握用户的运动能力及体能有用的信息。因此，能够实
现可客观地把握用户的运动能力及体能的运动解析装置。
[应用例14]
本应用例所涉及的运动解析程序使计算机作为以下部发挥功能：算出
部，根据佩戴于用户的惯性传感器的输出，算出所述用户的运动能量；以
及生成部，根据所述运动能量、以及跑步距离和跑步时间，生成作为与所
述用户的运动能力相关的信息的运动能力信息。
根据本应用例，能够根据用户发挥的运动能量与跑步距离和跑步时间
的关系，得到对于把握用户的运动能力有用的信息。因此，能够实现可客
观地把握用户的运动能力的运动解析程序。
[应用例15]
本应用例所涉及的运动解析程序使计算机作为以下部发挥功能：算出
部，根据佩戴于用户的惯性传感器的输出，算出所述用户的运动能量；以
及生成部，根据所述运动能量、以及跑步距离和跑步时间，生成作为与所
述用户的体能相关的信息的体能信息。
根据本应用例，能够根据用户发挥的运动能量与跑步距离和跑步时间
的关系，得到对于把握用户的体能有用的信息。因此，能够实现可客观地
把握用户的体能的运动解析程序。
[应用例16]
本应用例所涉及的运动解析程序使计算机作为以下部发挥功能：算出
部，根据佩戴于用户的惯性传感器的输出，算出所述用户的运动能量；以
及生成部，根据所述运动能量以及跑步距离和跑步时间，生成作为与所述
用户的运动能力相关的信息的运动能力信息、以及作为与所述用户的体能
相关的信息的体能信息。
根据本应用例，能够根据用户发挥的运动能量与跑步距离和跑步时间
的关系，得到对于把握用户的运动能力及体能有用的信息。因此，能够实
现可客观地把握用户的运动能力及体能的运动解析程序。
[应用例17]
本应用例所涉及的运动解析方法包括：算出工序，根据佩戴于用户的
惯性传感器的输出，算出所述用户的运动能量；以及生成工序，根据所述
运动能量、以及跑步距离和跑步时间，生成作为与所述用户的运动能力相
关的信息的运动能力信息。
根据本应用例，能够根据用户发挥的运动能量与跑步距离和跑步时间
的关系，得到对于把握用户的运动能力有用的信息。因此，能够实现可客
观地把握用户的运动能力的运动解析方法。
[应用例18]
本应用例所涉及的运动解析方法包括：算出工序，根据佩戴于用户的
惯性传感器的输出，算出所述用户的运动能量；以及生成工序，根据所述
运动能量、以及跑步距离和跑步时间，生成作为与所述用户的体能相关的
信息的体能信息。
根据本应用例，能够根据用户发挥的运动能量与跑步距离和跑步时间
的关系，得到对于把握用户的体能有用的信息。因此，能够实现可客观地
把握用户的体能的运动解析方法。
[应用例19]
本应用例所涉及的运动解析方法包括：算出工序，根据佩戴于用户的
惯性传感器的输出，算出所述用户的运动能量；以及生成工序，根据所述
运动能量以及跑步距离和跑步时间，生成作为与所述用户的运动能力相关
的信息的运动能力信息、以及作为与所述用户的体能相关的信息的体能信
息。
根据本应用例，能够根据用户发挥的运动能量与跑步距离和跑步时间
的关系，得到对于把握用户的运动能力及体能有用的信息。因此，能够实
现可客观地把握用户的运动能力及体能的运动解析方法。
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是示出感测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的(1)至(4)是关于用户跑步时的姿势的说明图。
图11是关于用户跑步时的偏航角的说明图。
图12是示出用户跑步时的三轴加速度的一个例子的图。
图13是示出运动解析部的构成例的功能框图。
图14是示出运动解析处理的步骤的一个例子的流程图。
图15是示出惯性导航运算处理的步骤的一个例子的流程图。
图16是示出跑步检测处理的步骤的一个例子的流程图。
图17是示出运动解析信息生成处理的步骤的一个例子的流程图。
图18是示出通知装置的构成例的功能框图。
图19的(A)和(B)是示出通知装置的显示部上显示的信息的一个
例子的图。
图20是示出通知处理的步骤的一个例子的流程图。
图21是示出信息分析装置4的构成例的功能框图。
图22是示出处理部420进行的评价处理的步骤的一个例子的流程图。
图23是示出运动能力信息以及体能信息的一个例子的曲线图。
符号说明
1…运动解析系统，2…运动解析装置，3…通知装置，4…信息分析装
置，5…服务器，10…惯性计测单元(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，50…GPS单元，110…输出部，
120…处理部，130…存储部，140…通信部，150…操作部，160…计时部，
170…显示部，180…声音输出部，190…振动部，210…偏差去除部，220…
积分处理部，230…误差推算部，240…跑步处理部，242…跑步检测部，
244…步幅算出部，246…步频算出部，250…坐标转换部，260…特征点检
测部，262…接地时间/冲击时间算出部，272…基本信息生成部，274…第
一解析信息生成部，276…第二解析信息生成部，278…左右差率算出部，
280…生成部，282…取得部，291…算出部，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…感测数据表，
320…GPS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…信息取得部，424…评价
部，430…存储部，432…评价程序，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
下面，使用附图，详细说明本发明的优选实施方式。所使用的附图是
为了说明的方便。需要说明的是，下面说明的实施方式并不是对权利要求
书中记载的发明内容进行不当限定。并且，以下说明的构成并非全部都是
本发明的必须构成成分。
1.运动解析系统
1-1.系统的构成
下面，以解析用户跑步(也包括步行)时的运动的运动解析系统为例
来进行说明，但本实施方式的运动解析系统同样地也能够应用于解析跑步
以外的运动的运动解析系统。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、通知装置3以及信息分析装置4。运动解析装置2是解析用
户跑步中的运动的装置，通知装置3是向用户通知跑步中的运动状态、跑
步结果信息的装置。信息分析装置4是在用户的跑步结束后分析跑步结果
并进行提示的装置。在本实施方式中，如图2所示，运动解析装置2内置
有惯性计测单元(IMU：InertialMeasurementUnit)10，在用户处于静止
的状态下，以惯性计测单元(IMU)10的一个检测轴(下面设为z轴)与
重力加速度方向(垂直向下)大致一致的方式佩戴于用户的躯体部分(例
如右腰、左腰、或腰的中央部)。另外，通知装置3是手腕型(手表型)
的便携信息设备，佩戴于用户的手腕等。不过，通知装置3也可以是头戴
式显示器(HMD：HeadMountDisplay)、智能手机等便携信息设备。
用户在跑步开始时操作通知装置3来指示运动解析装置2开始计测
(后述的惯性导航运算处理及运动解析处理)，在跑步结束时操作通知装
置3来指示运动解析装置2结束计测。通知装置3根据用户的操作，将指
示计测开始、结束的指令发送到运动解析装置2。
运动解析装置2在接收到计测开始的指令时，开始惯性计测单元
(IMU)10的计测，并使用计测结果计算作为与用户的跑步能力(运动能
力的一个例子)相关的指标的各种运动指标的值，以生成包括各种运动指
标的值的运动解析信息作为用户的跑步运动的解析结果的信息。运动解析
装置2使用所生成的运动解析信息生成在用户的跑步中输出的信息(跑步
中输出信息)，并发送到通知装置3。通知装置3从运动解析装置2接收跑
步中输出信息，并将跑步中输出信息中所包含的各种运动指标的值与事先
设好的各目标值相比较，主要通过声音、振动来向用户通知各运动指标的
好坏。由此，用户能够在知道各运动指标的好坏的同时进行跑步。
另外，运动解析装置2在接收到计测结束的指令时，结束惯性计测单
元(IMU)10的计测，生成用户的跑步结果的信息(跑步结果信息：跑步
距离、跑步速度)，并发送到通知装置3。通知装置3从运动解析装置2
接收跑步结果信息，并将跑步结果的信息作为字符、图像通知给用户。由
此，用户能够在跑步结束后马上知道跑步结果的信息。
需要说明的是，运动解析装置2与通知装置3之间的数据通信既可以
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、LAN(LocalAreaNetwork：局域网)等网络连接了的服务器5。
信息分析装置4例如是个人计算机、智能手机等信息设备，其可经由网络
而与服务器5进行数据通信。信息分析装置4从运动解析装置2取得用户
在过去跑步中的运动解析信息，并经由网络发送到服务器5。但是，既可
以是与信息分析装置4不同的装置从运动解析装置2取得运动解析信息并
发送到服务器5，也可以是运动解析装置2将运动解析信息直接发送到服
务器5。服务器5接收该运动解析信息并保存到在存储部(未图示)中构
建的数据库中。在本实施方式中，多个用户佩戴相同的或者不同的运动解
析装置2进行跑步，各用户的运动解析信息被保存在服务器5的数据库中。
信息分析装置4经由网络而从服务器5的数据库取得多个用户的运动
解析信息，生成可比较该多个用户的跑步能力的分析信息，并使显示部显
示该分析信息(图1中未图示)。根据显示于信息分析装置4的显示部的
分析信息，可将特定的用户的跑步能力与其他用户进行比较而相对地进行
评价、可适当设定各运动指标的目标值。在用户设定了各运动指标的目标
值的情况下，信息分析装置4将各运动指标的目标值的设定信息发送到通
知装置3。通知装置3从信息分析装置4接收各运动指标的目标值的设定
信息，并更新用于与前述的各运动指标的值比较的各目标值。
关于运动解析系统1，可以运动解析装置2、通知装置3和信息分析
装置4独立地设置、或者运动解析装置2与通知装置3一体地设置而信息
分析装置4独立地设置、或者通知装置3与信息分析装置4一体地设置而
运动解析装置2独立地设置、或者运动解析装置2与信息分析装置4一体
地设置而通知装置3独立地设置、或者运动解析装置2、通知装置3与信
息分析装置4一体地设置。运动解析装置2、通知装置3和信息分析装置
4可以是任意的组合。
1-2.坐标系
定义在以下的说明中所需的坐标系。
·e坐标系(EarthCenterdEarthFixedFrame：地球中心固定坐标系)：
以地球的中心为原点、z轴与自转轴平行的右手三维正交坐标
·n坐标系(NavigationFrame：航海坐标系)：以移动体(用户)为原
点、以x轴为北，以y轴为东，以z轴为重力方向的三维正交坐标系
·b坐标系(BodyFrame：体坐标系)：以传感器(惯性计测单元(IMU)
10)为基准的三维正交坐标系
·m坐标系(MovingFrame：运动坐标系)：以移动体(用户)为原点、
以移动体(用户)的行进方向为x轴的右手三维正交坐标系
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构成为包括：惯性计测单元(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。不过，本实施方式的运动解析装置2也可以删除或者
变更这些构成成分中的部分、或者追加其它构成成分而构成。
惯性计测单元10(惯性传感器的一个例子)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检测相互交叉(理想的是正交)的三轴方向各自的
加速度，并输出与检测出的三轴加速度的大小及方向相应的数字信号(加
速度数据)。
角速度传感器14检测相互交叉(理想的是正交)的三轴方向各自的
角速度，并输出与计测出的三轴角速度的大小及方向相应的数字信号(角
速度数据)。
信号处理部16从加速度传感器12和角速度传感器14分别取得加速
度数据与角速度数据，并附加时刻信息而存储到未图示的存储部，并且，
生成所存储的加速度数据、角速度数据及时刻信息与规定的格式相符的感
测数据，输出到处理部20。
关于加速度传感器12和角速度传感器14，理想的是将其安装成三轴
分别与以惯性计测单元10为基准的传感器坐标系(b坐标系)的三轴一致，
但在实际中安装角会有误差。因此，信号处理部16进行使用根据安装角
误差而预先算出的校正参数来将加速度数据及角速度数据转换成传感器
坐标系(b坐标系)的数据的处理。需要说明的是，也可以代替信号处理
部16而由后述的处理部20进行该转换处理。
进而，信号处理部16也可以进行加速度传感器12和角速度传感器14
的温度校正处理。需要说明的是，既可以代替信号处理部16而由后述的
处理部20进行该温度校正处理，也可以在加速度传感器12和角速度传感
器14中并入温度校正的功能。
加速度传感器12和角速度传感器14也可以输出模拟信号，在这种情
况下，信号处理部16对加速度传感器12的输出信号和角速度传感器14
的输出信号分别进行A/D转换而生成感测数据即可。
GPS单元50接收从作为一种定位用卫星的GPS卫星发送的GPS卫星
信号，利用该GPS卫星信号进行定位计算，算出n坐标系中的用户的位
置及速度(包括大小和方向的矢量)，并将对它们附加时刻信息、定位精
度信息而得到的GPS数据输出到处理部20。需要说明的是，利用GPS算
出位置、速度的方法、生成时刻信息的方法是公知的，所以省略详细的说
明。
地磁传感器60检测相互交叉(理想的是正交)的三轴方向各自的地
磁，并输出与所检测出的三轴地磁的大小及方向相应的数字信号(地磁数
据)。不过，地磁传感器60也可以输出模拟信号，在这种情况下，处理部
20也可以对地磁传感器60的输出信号进行A/D转换而生成地磁数据。
通信部40与通知装置3的通信部140(参照图18)、信息分析装置4
的通信部440(参照图21)之间进行数据通信，并进行接收从通知装置3
的通信部140发送的指令(计测开始/计测结束的指令等)而将其送到处理
部20的处理、取得处理部20所生成的跑步中输出信息、跑步结果信息而
发送到通知装置3的通信部140的处理、从信息分析装置4的通信部440
接收运动解析信息的发送请求指令而送到处理部20并从处理部20取得该
运动解析信息而发送到信息分析装置4的通信部440的处理等。
处理部20例如由CPU(CentralProcessingUnit：中央处理单元)、DSP
(DigitalSignalProcessor：数字信号处理器)、ASIC(ApplicationSpecific
IntegratedCircuit：专用集成电路)等构成，依照存储部30(记录介质)
中存储的各种程序进行各种运算处理、控制处理。特别是，处理部20在
经由通信部40而从通知装置3收到计测开始的指令时，则从惯性计测单
元10、GPS单元50以及地磁传感器60分别取得感测数据、GPS数据以
及地磁数据，并使用这些数据算出用户的速度、位置、躯体的姿势角等，
直到收到计测结束的指令。另外，处理部20使用算出的这些信息来进行
各种运算处理，以解析用户的运动并生成后述的各种运动解析信息，并将
其存储于存储部30。另外，处理部20进行使用所生成的运动解析信息来
生成跑步中输出信息、跑步结果信息并送到通信部40的处理。
另外，处理部20在经由通信部40而从信息分析装置4收到运动解析
信息的发送请求指令时，则进行从存储部30读出由发送请求指令所指定
的运动解析信息并经由通信部40发送到信息分析装置4的通信部440的
处理。
存储部30例如由ROM(ReadOnlyMemory：只读存储器)或闪速
ROM、硬盘或存储卡等存储程序、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)中存储有由处理部20读出并用于执行运动解
析处理(参照图14)的运动解析程序300。运动解析程序300包括用于执
行惯性导航运算处理(参照图15)的惯性导航运算程序302、用于执行运
动解析信息生成处理(参照图17)的运动解析信息生成程序304作为子程
序。
另外，在存储部30中存储感测数据表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。
感测数据表310是按时序存储处理部20从惯性计测单元10取得的感
测数据(惯性计测单元10的检测结果)的数据表。图4是示出感测数据
表310的构成例的图。如图4所示，感测数据表310是通过按时序排列使
惯性计测单元10的检出时刻311、通过加速度传感器12检测到的加速度
312以及通过角速度传感器14检测到的角速度313相互对应的感测数据而
构成的。处理部20在开始了计测时，每经过采样周期Δt(例如，20ms或
者10ms)便在感测数据表310中添加新的感测数据。进而，处理部20使
用通过采用扩展卡尔曼滤波的误差推算(后述)而推算出的加速度偏差和
角速度偏差来校正加速度和角速度，并进行校正后的加速度和角速度的盖
写来更新感测数据表310。
GPS数据表320是按时序存储处理部20从GPS单元50取得的GPS
数据(GPS单元(GPS传感器)50的检测结果)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是通过按时
序排列使GPS单元50进行定位计算的时刻321、通过定位计算算出的位
置322、通过定位计算算出的速度323、定位精度(DOP(Dilutionof
Precision))324、接收到的GPS卫星信号的信号强度325等相互对应的
GPS数据而构成的。处理部20在开始了计测时，每取得GPS数据(例如
每隔1秒，与感测数据的取得时机不同步)便添加新的GPS数据来更新
GPS数据表320。
地磁数据表330是按时序存储处理部20从地磁传感器60取得的地磁
数据(地磁传感器60的检测结果)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通过按时序排列使地磁传感
器60的检出时刻331与通过地磁传感器60检测出的地磁332相互对应的
地磁数据而构成。处理部20在开始了计测时，每经过采样周期Δt(例如，
10ms)便对地磁数据表330添加新的地磁数据。
算出数据表340是按时序存储处理部20使用感测数据算出的速度、
位置以及姿势角的数据表。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通过按时序排列使处理部20进行了计算的时
刻341、速度342、位置343及姿势角344相互对应的算出数据而构成。
处理部20在开始了计测时，每新取得感测数据、即每经过采样周期Δt便
算出速度、位置及姿势角、并对算出数据表340添加新的算出数据。进而，
处理部20使用通过采用扩展卡尔曼滤波的误差推算而推算出的速度误差、
位置误差以及姿势角误差来校正速度、位置以及姿势角，并进行校正后的
速度、位置以及姿势角的盖写来更新算出数据表340。
运动解析信息350是与用户的运动相关的各种信息，包括由处理部20
生成的、输入信息351的各项目、基本信息352的各项目、第一解析信息
353的各项目、第二解析信息354的各项目、左右差率355的各项目等。
关于这些各种信息的详细情况，将在后面叙述。
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通过执行存储在存储部30中的运动解析程序300
而作为惯性导航运算部22及运动解析部24发挥功能。但是，处理部20
也可以经由网络等而接收存储在任意的存储装置(记录介质)中的运动解
析程序300来加以执行。
惯性导航运算部22使用感测数据(惯性计测单元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、姿势角、
距离、跨距以及跑步步频，并输出包括这些算出结果的运算数据。惯性导
航运算部22输出的运算数据按时刻顺序存储到存储部30。关于惯性导航
运算部22的详细情况，将在后面叙述。
运动解析部24使用惯性导航运算部22输出的运算数据(存储在存储
部30中的运算数据)来解析用户跑步中的运动，并生成作为解析结果信
息的运动解析信息(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生成的运动解析信息在用户的跑步
中按时刻顺序存储到存储部30。
另外，运动解析部24使用所生成的运动解析信息来生成跑步中输出
信息，跑步中输出信息是在用户的跑步中(具体地说，从惯性计测单元10
开始计测起直到结束的期间)输出的信息。运动解析部24生成的跑步中
输出信息经由通信部40发送到通知装置3。
另外，运动解析部24使用在跑步中生成的运动解析信息，在用户的
跑步结束时(具体地说，在惯性计测单元10的计测结束时)生成跑步结
果的信息、即跑步结果信息。运动解析部24生成的跑步结果信息经由通
信部40发送到通知装置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：偏差去除部210、积分处理部220、误差推
算部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也可以删除或者变更这些构成成分中的一部分而构成、
或者增加其它构成成分而构成。
偏差去除部210进行从新取得的感测数据中所包含的三轴加速度以及
三轴角速度中分别减去误差推算部230所推算出的加速度偏差ba以及角速
度偏差bω以校正三轴加速度以及三轴角速度的处理。需要说明的是，在
刚开始计测后的初始状态下，不存在加速度偏差ba及角速度偏差bω的推
算值，所以偏差去除部210假设用户的初始状态为静止状态，使用来自惯
性计测单元的感测数据来计算初始偏差。
积分处理部220进行根据偏差去除部210校正后的加速度以及角速度
来算出e坐标系的速度ve、位置pe以及姿势角(侧倾角(rollangle)φbe、
俯仰角(pitchangle)θbe、偏航角(yawangle)ψbe)的处理。具体地说，
积分处理部220首先假设用户的初始状态为静止状态，将初始速度设为零，
或者，根据GPS数据中包含的速度算出初始速度，进而，根据GPS数据
中包含的位置算出初始位置。另外，积分处理部220根据偏差去除部210
校正后的b坐标系的三轴加速度指定重力加速度的方向，算出侧倾角φbe和
俯仰角θbe的初始值，并根据GPS数据中包含的速度算出偏航角ψbe的初始
值，将其设为e坐标系的初始姿势角。在得不到GPS数据的情况下，将偏
航角ψbe的初始值例如设为零。然后，积分处理部220根据所算出的初始姿
势角算出由式(1)表示的从b坐标系向e坐标系的坐标转换矩阵(旋转
矩阵)Cbe的初始值。
【式1】
![]()
然后，积分处理部220对偏差去除部210校正后的三轴角速度进行累
积(積算)(旋转运算)，算出坐标转换矩阵Cbe，并根据式(2)算出姿势
角。
【式2】
![]()
另外，积分处理部220使用坐标转换矩阵Cbe，将偏差去除部210校
正后的b坐标系的三轴加速度转换成e坐标系的三轴加速度，并去除重力
加速度分量进行累积(積算)，从而算出e坐标系的速度ve。另外，积分
处理部220对e坐标系的速度ve进行累积(積算)而算出e坐标系的位置
pe。
另外，积分处理部220也进行使用误差推算部230所推算出的速度误
差δve、位置误差δpe以及姿势角误差εe来校正速度ve、位置pe以及姿势
角的处理、以及对校正后的速度ve进行积分而计算距离的处理。
进而，积分处理部220还算出从b坐标系向m坐标系的坐标转换矩阵
Cbm、从e坐标系向m坐标系的坐标转换矩阵Cem以及从e坐标系向n坐
标系的坐标转换矩阵Cen。这些坐标转换矩阵作为坐标转换信息，在后述
的坐标转换部250的坐标转换处理中使用。
误差推算部230使用积分处理部220算出的速度/位置、姿势角、偏差
去除部210校正后的加速度、角速度、GPS数据、地磁数据等推算表示用
户的状态的指标的误差。在本实施方式中，误差推算部230使用扩展卡尔
曼滤波来推算速度、姿势角、加速度、角速度以及位置的误差。即，误差
推算部230将积分处理部220算出的速度ve的误差(速度误差)δve、积
分处理部220算出的姿势角的误差(姿势角误差)εe、加速度偏差ba、角
速度偏差bω、以及积分处理部220算出的位置pe的误差(位置误差)δpe
设为扩展卡尔曼滤波的状态变量，如式(3)那样定义状态矢量X。
【式3】
X
=
δv
e
ϵ
e
b
a
b
ω
δp
e
-
-
-
(
3
)
]]>
误差推算部230使用扩展卡尔曼滤波的预测式预测状态矢量X中包括
的状态变量。扩展卡尔曼滤波的预测式如式(4)所表示。在式(4)中，
矩阵Φ是将前次的状态矢量X与本次的状态矢量X关联起来的矩阵，其
要素的一部分被设计成反映姿势角、位置等的同时，时刻变化。另外，Q
是表示过程噪声的矩阵，其各要素被预先设定为适当的值。另外，P是状
态变量的误差协方差矩阵。
【式4】
X＝ΦX
(4)
P＝ΦPΦT+Q
另外，误差推算部230使用扩展卡尔曼滤波的更新式更新(校正)预
测了的状态变量。扩展卡尔曼滤波的更新式如式(5)所表示。Z和H分
别是观测矢量和观测矩阵，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之差来校正状态矢量X。R是观测误差的协
方差矩阵，既可以是预先确定了的一定值，也可以动态地变更。K是卡尔
曼增益，R越小则K越大。根据式(5)，K越大(R越小)，则状态矢量
X的校正量越大，相应地P越小。
【式5】
K＝PHT(HPHT+R)-1
X＝X+K(Z-HX)(5)
P＝(I-KH)P
作为误差推算的方法(状态矢量X的推算方法)，例如可以列举如下
的方法。
通过基于姿势角误差的校正的误差推算方法：
图10是将运动解析装置2佩戴于右腰的用户进行跑步动作(直线前
进)时俯瞰用户的移动的图。另外，图11是示出用户进行跑步动作(直
线前进)时根据惯性计测单元10的检测结果算出的偏航角(方位角)的
一个例子的图，横轴是时间，纵轴是偏航角(方位角)。
伴随着用户的跑步动作，惯性计测单元10相对于用户的姿势会随时
变化。在用户迈出了左脚的状态下，如图10中的(1)、(3)所示，惯性
计测单元10变为相对于行进方向(m坐标系的x轴)而向左侧倾斜的姿
势。与此相对地，在用户迈出了右脚的状态下，如图10中的(2)、(4)
所示，惯性计测单元10变成相对于行进方向(m坐标系的x轴)而向右
侧倾斜的姿势。即，惯性计测单元10的姿势伴随用户的跑步动作，每左
右各一步的两步地周期性地变化。在图11中，例如，在迈出了右脚的状
态下，偏航角变得极大(图11中的O)，在迈出了左脚的状态下，偏航角
变得极小(图11中的●)。因此，可假设前次(后退两步)的姿势角与本
次的姿势角相等、且前次的姿势角是真的姿势来推算误差。在该方法中，
式(5)的观测矢量Z是积分处理部220算出的前次姿势角与本次姿势角
之差，根据更新式(5)，基于姿势角误差εe与观测值之差来校正状态矢量
X，推算误差。
通过基于角速度偏差的校正的误差推算方法：
是假设前次(后退两步)的姿势角与本次的姿势角相等、但前次的姿
势角不必是真的姿势来推算误差的方法。在该方法中，式(5)的观测矢
量Z是根据积分处理部220算出的前次姿势角及本次姿势角算出的角速度
偏差，根据更新式(5)，基于角速度偏差bω与观测值之差来校正状态矢
量X，推算误差。
通过基于方位角误差的校正的误差推算方法：
是假设前次(后退两步)的偏航角(方位角)与本次的偏航角(方位
角)相等、且前次的偏航角(方位角)是真的偏航角(方位角)来推算误
差的方法。在该方法中，观测矢量Z是积分处理部220算出的前次偏航角
与本次偏航角之差，根据更新式(5)，基于方位角误差εze与观测值之差
来校正状态矢量X，推算误差。
通过基于停止的校正的误差推算方法：
是假设停止时速度为零来推算误差的方法。在该方法中，观测矢量Z
是积分处理部220算出的速度ve与零之差，根据更新式(5)，基于速度误
差δve来校正状态矢量X，推算误差。
通过基于静止的校正的误差推算方法：
是假设静止时速度为零、且姿势变化为零来推算误差的方法。在该方
法中，观测矢量Z是积分处理部220算出的速度ve的误差以及积分处理
部220算出的前次姿势角与本次姿势角之差，根据更新式(5)，基于速度
误差δve和姿势角误差εe来校正状态矢量X，推算误差。
通过基于GPS的观测值的校正的误差推算方法：
是假设积分处理部220算出的速度ve、位置pe或者偏航角ψbe与根据
GPS数据算出的速度、位置或者方位角(转换成e坐标系后的速度、位置，
方位角)相等来推算误差的方法。在该方法中，观测矢量Z是积分处理部
220算出的速度、位置或者偏航角与根据GPS数据算出的速度、位置或者
方位角之差，根据更新式(5)，基于速度误差δve、位置误差δpe或方位角
误差εze与观测值之差来校正状态矢量X，推算误差。
通过基于地磁传感器的观测值的校正的误差推算方法：
是假设积分处理部220算出的偏航角ψbe与由地磁传感器60算出的方
位角(转换成e坐标系后的方位角)相等来推算误差的方法。在该方法中，
观测矢量Z是积分处理部220算出的偏航角与根据地磁数据算出的方位角
之差，根据更新式(5)，基于方位角误差εze与观测值之差来校正状态矢
量X，推算误差。
回到图9，跑步处理部240包括跑步检测部242、步幅算出部244以
及步频算出部246。跑步检测部242进行使用惯性计测单元10的检测结果
(具体地说，偏差去除部210校正后的感测数据)检测用户的跑步周期(跑
步时机)的处理。如图10及图11中所说明地，用户跑步时，用户的姿势
周期性地(每两步(左右各一步)地)变化，所以惯性计测单元10检测
的加速度也周期性地变化。图12是示出用户跑步时惯性计测单元10所检
测出的三轴加速度的一个例子的图。在图12中，横轴是时间，纵轴是加
速度值。如图12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)加速度具有周期性地规则变化。该z轴加速度反映了用户上
下移动的加速度，从z轴加速度变为规定阈值以上的极大值时开始直到下
次变为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，每当惯性计测单元10检测的z轴加速度(相
当于用户上下移动的加速度)变为规定阈值以上的极大值时，跑步检测部
242便检出跑步周期。即，每当z轴加速度变为规定阈值以上的极大值，
跑步检测部242便输出表示检测到跑步周期的时机信号。实际上，在惯性
计测单元10检测的三轴加速度中包括高频的噪声分量，所以跑步检测部
242使用通过低通滤波器而去除了噪声的z轴加速度来检测跑步周期。
另外，跑步检测部242判定所检出的跑步周期是左右哪个跑步周期，
输出表示是左右哪个跑步周期的左右脚标记(例如，右脚时开启，左脚时
关闭)。例如，如图11所示，在迈出了右脚的状态下，偏航角变成极大(图
11中的O)，在迈出了左脚的状态下,偏航角变成极小(图11中的●)，所
以跑步检测部242能够使用积分处理部220算出的姿势角(特别是偏航角)
来判定是左右哪个跑步周期。另外，如图10所示，从用户的头顶观察，
从用户迈出左脚的状态(图10中的(1)、(3)的状态)到迈出右脚的状
态(图10中的(2)、(4)的状态)的过程中，惯性计测单元10顺时针旋
转，相反，从迈出右脚的状态到迈出左脚的状态的过程中，惯性计测单元
10逆时针旋转。因此，例如，跑步检测部242也能够根据z轴角速度的极
性判定是左右哪个跑步周期。在这种情况下，实际上，在惯性计测单元10
检测的三轴角速度中包括高频的噪声分量，所以跑步检测部242使用通过
低通滤波器而去除了噪声的z轴角速度来判定是左右哪个跑步周期。
步幅算出部244进行使用跑步检测部242输出的跑步周期的时机信号
和左右脚标记、以及积分处理部220算出的速度或位置来计算每个左右的
步幅并输出作为每个左右的跨距的处理。即，步幅算出部244在从跑步周
期开始到下一跑步周期开始的期间，每隔采样周期Δt便对速度进行积分
(或者，计算跑步周期开始时的位置与下一跑步周期开始时的位置之差)
来算出步幅，并将该步幅输出作为跨距。
步频(ピッチ)算出部246进行使用跑步检测部242输出的跑步周期
的时机信号来算出1分钟的步数并输出作为跑步步频的处理。即，步频算
出部246例如取跑步周期的倒数来计算每1秒的步数，对它乘以60来算
出1分钟的步数(跑步步频)。
坐标转换部250进行使用积分处理部220算出的从b坐标系向m坐标
系的坐标转换信息(坐标转换矩阵Cbm)而将偏差去除部210校正后的b
坐标系的三轴加速度和三轴角速度分别转换成m坐标系的三轴加速度和
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算出的从e坐标系向m坐标系的坐标转换信息(坐标转换矩阵Cem)
而将积分处理部220算出的e坐标系的三轴方向的速度、绕三轴的姿势角
以及三轴方向的距离分别转换成m坐标系的三轴方向的速度、绕三轴的姿
势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算出的从e坐标系向n坐标系的坐标转换信息(坐标转
换矩阵Cen)而将积分处理部220算出的e坐标系的位置转换成n坐标系
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进行了坐标转换
之后的加速度、角速度、速度、位置、姿势角和距离、跑步处理部240算
出的跨距、跑步步频和左右脚标记各信息的运算数据(存储于存储部30)。
1-3-4.运动解析部的功能构成
图13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、左右差率算出部278、以及生成部280。
不过，本实施方式的运动解析部24也可以删除或者变更这些构成成分中
的一部分而构成、或者增加其它构成成分而构成。
特征点检测部260进行使用运算数据来检测用户的跑步运动中的特征
点的处理。用户的跑步运动中的特征点例如是着地(可以如下适当设定：
脚掌的一部分触到地面时、脚掌整个触到地面时、脚后跟触地而脚尖离地
的期间内的任意时间点、脚尖触地而脚后跟离地的期间内的任意时间点、
脚掌整个触地的期间等)、中间步态(脚最承受体重的状态)、离地(也说
成蹬地(蹴り出し)，可以如下适当设定：脚掌的一部分从地面离开时、
脚掌整个从地面离开时、脚后跟触地而脚尖离地的期间内的任意时间点、
脚尖触地起到离地的期间内的任意时间点等)等。具体地说，特征点检测
部260使用运算数据中包含的左右脚标记，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可以在上
下方向加速度(加速度传感器12的z轴的检测值)从正值变化为负值的
时间点检测为着地，在着地之后、上下方向加速度在负方向上达到峰值以
后行进方向加速度达到峰值的时间点检测为中间步态，在上下方向加速度
从负值变化为正值的时间点检测为离地(蹬地)。
接地时间/冲击时间算出部262进行使用运算数据并以特征点检测部
260检测到特征点的时间点为基准来算出接地时间和冲击时间各值的处
理。具体地说，接地时间/冲击时间算出部262根据运算数据中包含的左右
脚标记，判定当前的运算数据是右脚的跑步周期与左脚的跑步周期中哪一
个的运算数据，并以特征点检测部260检测到特征点的时间点为基准，区
分右脚的跑步周期与左脚的跑步周期地算出接地时间和冲击时间的各值。
关于接地时间和冲击时间的定义及算出方法等详情，将在后面叙述。
基本信息生成部272进行使用运算数据中包含的加速度、速度、位置、
跨距、跑步步频的信息来生成与用户的运动相关的基本信息的处理。在此，
基本信息包括跑步步频、跨距、跑步速度、海拔、跑步距离和跑步时间(跑
圈(ラップ)时间)的各项目。具体地说，基本信息生成部272将运算数
据中包含的跑步步频及跨距分别作为基本信息的跑步步频及跨距输出。另
外，基本信息生成部272使用运算数据中包含的加速度、速度、位置、跑
步步频和跨距中的一部分或全部来算出跑步速度、海拔、跑步距离、跑步
时间(跑圈时间(laptime))的当前值、跑步中的平均值等。
算出部291根据佩戴于用户的惯性传感器(惯性计测单元10)的输出，
算出用户的运动能量。在图13所示的例子中，算出部291构成为包括第
一解析信息生成部274。第一解析信息生成部274进行使用输入信息并以
特征点检测部260检测到特征点的时机为基准来解析用户的运动并生成第
一解析信息的处理。
在此，输入信息包括行进方向加速度、行进方向速度、行进方向距离、
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、姿势角(侧倾角、俯仰角、偏航角)、角速度
(侧倾方向(ロール方向)、俯仰方向(ピッチ方向)、偏航方向(ヨー方
向))、跑步步频、跨距、接地时间、冲击时间以及体重的各项目。体重由
用户输入，接地时间及冲击时间由接地时间/冲击时间算出部262算出，其
它项目包含在运算数据中。
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)、正下方着地率(正下方着地率1、正下方着地率2、正下方着地
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、
时机一致度以及拖腿(turnover)的各项目。第一解析信息的各项目是表
示用户的跑步状态(运动状态的一个例子)的项目。关于第一解析信息的
各项目的定义以及计算方法的详情，将在后面叙述。
另外，第一解析信息生成部274区分用户身体的左右地算出第一解析
信息的各项目的值。具体地说，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中的特征点、还是检测出左脚的跑步周期
中的特征点来区分右脚的跑步周期和左脚的跑步周期地算出第一解析信
息中包含的各项目。另外，第一解析信息生成部274还针对第一解析信息
中包含的各项目算出左右的平均值或合计值。
第二解析信息生成部276进行使用第一解析信息生成部274生成的第
一解析信息来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、能量效率以及对身体的负担的各项目。关于第二解析信息的各项目的
定义以及计算方法的详情，将在后面叙述。第二解析信息生成部276区分
右脚的跑步周期和左脚的跑步周期地算出第二解析信息的各项目的值。另
外，第二解析信息生成部276还针对第二解析信息中包含的各项目算出左
右的平均值或合计值。
左右差率算出部278针对输入信息中包含的跑步步频、跨距、接地时
间和冲击时间、第一解析信息的全部项目以及第二解析信息的全部项目，
进行分别使用右脚的跑步周期中的值与左脚的跑步周期中的值来算出作
为表示用户身体的左右平衡的指标的左右差率的处理。关于左右差率的定
义以及计算方法的详情，将在后面叙述。
生成部280根据第二解析信息的运动能量、以及作为运动结果(跑步
结果)的跑步距离和跑步时间(跑圈时间等)，生成作为与用户的运动能
力相关的信息的运动能力信息。在图13所示的例子中，运动解析部24构
成为包括取得跑步距离和跑步时间的取得部282。生成部280根据取得部
282所取得的跑步距离和跑步时间，生成运动能力信息。
另外，生成部280根据第二解析信息的运动能量、以及作为运动结果
(跑步结果)的跑步距离和跑步时间(跑圈时间等)，生成作为与用户的
体能相关的信息的体能信息。生成部280根据取得部282所取得的跑步距
离和跑步时间，生成体能信息。
另外，生成部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、左右差率等来生成在用户的跑步中输出的信息、即跑步中输
出信息的处理。输入信息中包含的“跑步步频”、“跨距”、“接地时间”和
“冲击时间”、第一解析信息的全部项目、第二解析信息的全部项目、以
及左右差率是在用户的跑步技术评价中所使用的运动指标，跑步中输出信
息包括这些运动指标中的一部分或全部的值的信息。跑步中输出信息所包
含的运动指标既可以预先确定，也可以允许用户操作通知装置3来进行选
择。另外，跑步中输出信息也可以包括基本信息中所包含的跑步速度、海
拔、跑步距离和跑步时间(跑圈时间)中的一部分或全部。
另外，生成部280使用基本信息、输入信息、第一解析信息、第二解
析信息、左右差率等生成用户的跑步结果的信息、即跑步结果信息。例如，
生成部280也可以生成包括用户跑步中(惯性计测单元10的计测中)的
各运动指标的平均值的信息等的跑步结果信息。另外，跑步结果信息也可
以包括跑步速度、海拔、跑步距离和跑步时间(跑圈时间)中的一部分或
全部。另外，生成部280经由通信部40，在用户的跑步中，将跑步中输出
信息发送到通知装置3，在用户的跑步结束时，将跑步结果信息发送到通
知装置3。
1-3-5.输入信息
下面，说明输入信息的各项目的详细情况。
[行进方向加速度、上下方向加速度、左右方向加速度]
“行进方向”是指用户的行进方向(m坐标系的x轴方向)，“上下方
向”是指垂直方向(m坐标系的z轴方向)，“左右方向”是指与行进方向
和上下方向都正交的方向(m坐标系的y轴方向)。行进方向加速度、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，由坐标转换部250算出。
[行进方向速度、上下方向速度、左右方向速度]
行进方向速度、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，由坐标转换部250
算出。或者，也可以通过分别对行进方向加速度、上下方向加速度以及左
右方向加速度进行积分来分别算出行进方向速度、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、偏航方向)]
侧倾方向的角速度、俯仰方向的角速度以及偏航方向的角速度分别是
m坐标系的绕x轴的角速度、绕y轴的角速度以及绕z轴的角速度，由坐
标转换部250算出。
[姿势角(侧倾角、俯仰角、偏航角)]
侧倾角、俯仰角以及偏航角分别是坐标转换部250输出的m坐标系的
绕x轴的姿势角、绕y轴的姿势角以及绕z轴的姿势角，由坐标转换部250
算出。或者，也可以通过对侧倾方向的角速度、俯仰方向的角速度以及偏
航方向的角速度进行积分(旋转运算)来算出侧倾角、俯仰角以及偏航角。
[行进方向距离、上下方向距离、左右方向距离]
行进方向距离、上下方向距离以及左右方向距离分别是从期望位置
(例如，用户即将开始跑步的位置)起的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，由坐标转换部250算出。
[跑步步频]
跑步步频是被定义为每1分钟的步数的运动指标，由步频算出部246
算出。或者，也可以通过将1分钟的行进方向距离除以跨距来算出跑步步
频。
[跨距]
跨距是被定义为一步的步幅的运动指标，由步幅算出部244算出。或
者，也可以通过将1分钟的行进方向距离除以跑步步频来算出跨距。
[接地时间]
接地时间是被定义为从着地到离地(蹬地)所耗的时间的运动指标，
由接地时间/冲击时间算出部262算出。离地(蹬地)是指脚尖从地面离开
时。需要说明的是，接地时间与跑步速度相关性高，所以也可以用作第一
解析信息的跑步能力。
[冲击时间]
冲击时间是被定义为因着地所产生的冲击作用于身体的时间的运动
指标，由接地时间/冲击时间算出部262算出。可通过冲击时间＝(一步中
的行进方向加速度变为最小的时刻－着地的时刻)来计算。
[体重]
体重是用户的体重，在跑步前用户操作操作部150(参照图18)来输
入其数值。
1-3-6.第一解析信息
下面，说明由第一解析信息生成部274算出的第一解析信息的各项目
的详情。
[着地时制动量1]
着地时制动量1是被定义为因着地而下降的速度量的运动指标，可通
过着地时制动量1＝(着地前的行进方向速度－着地后的行进方向最低速
度)来计算。由于着地而行进方向的速度下降，一步中，着地后的行进方
向速度的最低点是行进方向最低速度。
[着地时制动量2]
着地时制动量2是被定义为因着地而产生的行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行进方向最低加速度一致。在一步中，
着地后的行进方向加速度的最低点是行进方向最低加速度。
[正下方着地率1]
正下方着地率1是表示是否在身体的正下方着地的运动指标。如果能
在身体的正下方着地，则着地时的制动量变少，能够高效地进行跑步。通
常，制动量随速度而变大，所以光是制动量作为指标是不充分的，但由于
正下方着地率1是以比率来表示的指标，所以根据正下方着地率1，即使
速度变化，也能够进行相同评价。使用着地时的行进方向加速度(负的加
速度)与上下方向加速度，设α＝arctan(着地时的行进方向加速度/着地时
的上下方向加速度)时，可通过正下方着地率1＝cosα×100(％)来计算。
或者，也可以使用跑步快的多人的数据来算出理想的角度α’，按正下方着
地率1＝{1-|(α’-α)/α’|}×100(％)来计算。
[正下方着地率2]
正下方着地率2是以着地时的速度下降程度来表示是否在身体正下方
着地的运动指标，按正下方着地率2＝(着地后的行进方向最低速度/即将
着地前的行进方向速度)×100(％)来计算。
[正下方着地率3]
正下方着地率3是以从着地起到脚来到身体正下方的距离或时间来表
示是否在身体正下方着地的运动指标。可通过正下方着地率3＝(脚来到
身体正下方时的行进方向距离－着地时的行进方向距离)、或者、正下方
着地率3＝(脚来到身体正下方时的时刻－着地时的时刻)来计算。着地
(上下方向加速度从正值变化为负值的点)后，存在上下方向加速度在负
方向上达到峰值的时机，可将该时机判定为脚来到身体正下方的时机(时
刻)。
需要说明的是，除此之外，还可以定义为正下方着地率3＝arctan(从
着地起至脚来到身体正下方的距离/腰的高度)。或者，也可以定义为正下
方着地率3＝(1－从着地起至脚来到身体正下方的距离/从着地至蹬起所移
动了的距离)×100(％)(在脚接地的期间所移动了的距离中，从着地起
至脚来到身体正下方的距离所占的比例)。或者，也可以定义为正下方着
地率3＝(1－从着地起至脚来到身体正下方的时间/从着地至蹬起所移动了
的时间)×100(％)(在脚接地的期间所移动了的时间中，从着地起至脚
来到身体正下方的时间所占的比例)。
[推进力1]
推进力1是被定义为由于踢离地面而向行进方向增加了的速度量的运
动指标，可通过推进力1＝(蹬地后的行进方向最高速度－蹬地前的行进
方向最低速度)来计算。
[推进力2]
推进力2是被定义为由于蹬地而产生的行进方向正的最大加速度的运
动指标，与一步中的蹬地后的行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已高效变成推进力的运动指标。如果
没有徒劳的上下移动、徒劳的左右移动，则能够高效地进行跑步。通常，
上下移动、左右移动随速度而变大，所以光是上下移动、左右移动作为运
动指标是不充分的，但推进效率1是以比率表示的运动指标，所以根据推
进效率1，即使速度变化，也能够进行相同的评价。推进效率1针对上下
方向和左右方向分别进行计算。使用蹬地时的上下方向加速度与行进方向
加速度，设γ＝arctan(蹬地时的上下方向加速度/蹬地时的行进方向加速度)
时，可通过上下方向的推进效率1＝cosγ×100(％)来计算。或者，也可以
使用跑步快的多人的数据来算出理想的角度γ’，按上下方向的推进效率
1＝{1-|(γ’-γ)/γ’|}×100(％)来计算。同样地，使用蹬地时的左右方向加速
度与行进方向加速度，设δ＝arctan(蹬地时的左右方向加速度/蹬地时的行
进方向加速度)时，可按左右方向的推进效率1＝cosδ×100(％)来计算。
或者，也可以使用跑步快的多人的数据来算出理想的角度δ’，按左右方向
的推进效率1＝{1-|(δ’-δ)/δ’|}×100(％)来进行计算。
需要说明的是，除此之外，还可以将γ置换成arctan(蹬地时的上下
方向速度/蹬地时的行进方向速度)算出上下方向的推进效率1。同样地，
还可以将δ置换成arctan(蹬地时的左右方向速度/蹬地时的行进方向速度)
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来表示蹬地的力是否已
高效变为推进力的运动指标。关于上下方向的推进效率2，使用中间步态
时的上下方向加速度与行进方向加速度，设ξ＝arctan(中间步态时的上下
方向加速度/中间步态时的行进方向加速度)时，可按上下方向的推进效率
2＝cosξ×100(％)来进行计算。或者，也可以使用跑步快的多人的数据来
算出理想的角度ξ’，按上下方向的推进效率2＝{1-|(ξ’-ξ)/ξ’|}×100(％)来
进行计算。同样地，使用中间步态时的左右方向加速度与行进方向加速度，
设η＝arctan(中间步态时的左右方向加速度/中间步态时的行进方向加速
度)时，可通过左右方向的推进效率2＝cosη×100(％)来进行计算。或者，
也可以使用跑步快的多人的数据来算出理想的角度η’，按左右方向的推进
效率2＝{1-|(η’-η)/η’|}×100(％)来进行计算。
需要说明的是，除此之外，还可以将ξ置换成arctan(中间步态时的
上下方向速度/中间步态时的行进方向速度)来算出上下方向的推进效率
2。同样地，还可以将η置换成arctan(中间步态时的左右方向速度/中间
步态时的行进方向速度)来算出左右方向的推进效率2。
[推进效率3]
推进效率3是使用跑出的角度来表示蹬地的力是否已高效变为推进力
的运动指标。如果将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)设为H、将从蹬地到着地的行进方向距离设为X，则推进效率3
可通过式(6)计算。
【式6】
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[推进效率4]
推进效率4是以用于在行进方向上前进的能量相对于一步中所产生的
全部能量的比率来表示蹬地的力是否已高效变成推进力的运动指标，通过
推进效率4＝(为了在行进方向上前进而使用了的能量/一步中使用了的能
量)×100(％)来进行计算。该能量是位置能量与运动能量之和。
[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，也表示在跑
步期间对前进一步所消耗的能量进行累积(積算)所得的值。通过运动能
量＝(上下方向的能量消耗量+行进方向的能量消耗量+左右方向的能量消
耗量)来进行计算。在此，按上下方向的能量消耗量＝(体重×重力×上下
方向距离)进行计算。另外，按行进方向的能量消耗量＝[体重×{(蹬地后
的行进方向最高速度)2-(着地后的行进方向最低速度)2}/2]进行计算。
另外，按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]进行计算。
[着地冲击]
着地冲击是表示由于着地而有多大程度的冲击作用于身体的运动指
标，按着地冲击＝(上下方向的冲击力+行进方向的冲击力+左右方向的冲
击力)来进行计算。在此，按上下方向的冲击力＝(体重×着地时的上下方
向速度/冲击时间)进行计算。另外，按行进方向的冲击力＝{体重×(着地
前的行进方向速度－着地后的行进方向最低速度)/冲击时间}进行计算。
另外，按左右方向的冲击力＝{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}进行计算。
[跑步能力]
跑步能力是表示用户的赛跑的力的运动指标。例如，已知在跨距和接
地时间之比与赛跑的记录(时间)之间存在相关关系(“关于百米赛跑中
的接地时间、离地时间(100m走レース中の接地時間、離地時間につ
いて)”，JournalofResearchandDevelopmentforFutureAthletics.3(1):1-4,
2004.)，通过跑步能力＝(跨距/接地时间)来进行计算。
[前倾角]
前倾角是表示用户的躯体相对于地面多大程度地倾斜的运动指标。将
用户相对于地面垂直站立的状态时的前倾角设为0度，前驱时的前倾角为
正值，向后仰时的前倾角为负值。前倾角是通过将m坐标系的俯仰角转换
成上述那样的方式而得到的。有可能在将运动解析装置2(惯性计测单元
10)佩戴于用户时已经存在倾斜，所以也可以将静止时假定为左图的0度，
以从那开始的变化量计算前倾角。
[时机一致度]
时机一致度是表示用户的特征点的时机多大程度地接近好的时机的
运动指标。例如，可考虑表示腰转的时机多大程度地接近蹬地的时机的运
动指标。在拖腿的跑步方式中，在单脚触地时，另一只脚仍停留在身体之
后，所以当腰的转动时机在蹬地之后的情况下，可判断为是拖腿的跑步方
式。若腰的转动时机与蹬地的时机大致一致，则可以说是好的跑步方式。
另一方面，在腰的转动时机比蹬地的时机晚的情况下，可以说是拖腿(slow
legturnover)的跑步方式。
[拖腿(legturnover)]
拖腿是表示蹬地的腿在下次着地的时间点该腿处于后方的程度的运
动指标。拖腿例如作为着地时的后腿的大腿骨的角度而被计算。例如，可
计算与拖腿相关的指标，根据该指标，使用预先求出的相关式来推算着地
时的后腿的大腿骨的角度。
与拖腿相关的指标例如按(腰在偏航方向上最大限度转动时的时间－
着地时的时间)来进行计算。“腰在偏航方向上最大限度转动时”是指下
一步的动作的开始时。在从着地到下一动作的时间长的情况下，可以说收
回腿耗时，发生了拖腿的现象。
或者，与拖腿相关的指标按(腰在偏航方向上最大限度转动时的偏航
角－着地时的偏航角)来进行计算。在从着地至下一动作时偏航角的变化
大的情况下，存在着地后收回腿的动作，其表现在偏航角的变化上。因此，
发生了拖腿的现象。
或者，也可以将着地时的俯仰角作为与拖腿相关的指标。在脚于后方
位于高的位置的情况下，身体(腰)前倾。因此，挂在腰上的传感器的俯
仰角变大。着地时俯仰角大时，发生了拖腿的现象。
1-3-7.第二解析信息
下面，说明由第二解析信息生成部276算出的第二解析信息的各项目
的详情。
[能量损失]
能量损失是表示前进一步所消耗的能量之中徒劳使用的能量的运动
指标，也表示在跑步期间对前进一步所消耗的能量之中徒劳使用的能量进
行累积所得的值。按能量损失＝{运动能量×(100－正下方着地率)×(100
－推进效率)}进行计算。在此，正下方着地率是正下方着地率1～3中任
一，推进效率是推进效率1～4中任一。
[能量效率]
能量效率是表示前进一步所消耗的能量是否被高效用于向行进方向
前进的能量的运动指标，也表示在跑步期间对其进行累积所得的值。按能
量效率＝{(运动能量－能量损失)/运动能量}来进行计算。
[对身体的负担]
对身体的负担是表示累积着地冲击而身体承受了多大程度的冲击的
运动指标。受伤是由冲击的蓄积而引起的，所以通过评价对身体的负担，
从而还能判断受伤的难易度。按对身体的负担＝(右脚的负担+左脚的负担)
进行计算。右脚的负担可通过对右脚的着地冲击进行累积来进行计算。左
脚的负担可通过对左脚的着地冲击进行累积来进行计算。在此，关于累积，
进行跑步中的累积和从过去起的累积这两者。
1-3-8.左右差率(左右平衡)
左右差率是针对跑步步频、跨距、接地时间、冲击时间、第一解析信
息的各项目以及第二解析信息的各项目，表示在身体左右间能观察到多大
程度的差异的运动指标，设为表示左脚相对于右脚有多大程度的差异。按
左右差率＝(左脚的数值/右脚的数值×100)(％)来进行计算，数值是跑步
步频、跨距、接地时间、冲击时间、制动量、推进力、正下方着地率、推
进效率、速度、加速度、移动距离、前倾角、拖腿、腰的转动角、腰的转
动角速度、向左右的倾斜量、冲击时间、跑步能力、运动能量、能量损失、
能量效率、着地冲击、对身体的负担的各数值。另外，左右差率还包括各
数值的平均值、方差。
1-3-9.运动能力信息
对于同一运动，发挥相同程度的运动能量可推定具有相同程度的体
能。另外认为，即使对同一运动发挥了相同程度的运动能量，由于运动能
力的差异，在跑步距离和跑步时间中也会出现差异。因此，作为运动能力
信息，例如，既可以根据运动能量与跑步距离和跑步时间的对应关系的统
计数据，将对应本次测定的运动能量的跑步距离和跑步时间作为偏差值加
以输出，也可以输出与平均值的差(差分)。
1-3-10.处理的步骤
图14是示出处理部20进行的运动解析处理的步骤的一个例子的流程
图。处理部20通过执行存储部30中所存储的运动解析程序300而例如按
照图14的流程图的步骤执行运动解析处理。
如图14所示，处理部20待机，直到接收到计测开始的指令(S10的
“否”)，在接收到计测开始的指令的情况下(S10的“是”)，首先，假设
用户处于静止，使用惯性计测单元10计测到的感测数据、以及GPS数据，
计算初始姿势、初始位置、初始偏差(S20)。
接下来，处理部20从惯性计测单元10取得感测数据，并将取得的感
测数据添加到感测数据表310(S30)。
接下来，处理部20进行惯性导航运算处理，生成包括各种信息的运
算数据(S40)。该惯性导航运算处理的步骤的一个例子将在后面叙述。
接下来，处理部20使用在S40中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
一个例子将在后面叙述。
接下来，处理部20使用在S50中生成的运动解析信息生成跑步中输
出信息，并发送到通知装置3(S60)。
然后，处理部20从取得前次感测数据起，每经过采样周期Δt(S70
的“是”)便重复进行S30之后的处理，直到接收到计测结束的指令(S70
的“否”以及S80的“否”)。
处理部20在接收到计测结束的指令时(S80的“是”)，使用在S50
中生成的运动解析信息生成跑步结果信息，并发送到通知装置3(S90)，
结束运动解析处理。
图15是示出惯性导航运算处理(图14的S40的处理)的步骤的一个
例子的流程图。处理部20(惯性导航运算部22)通过执行存储部30中存
储的惯性导航运算程序302而例如按照图15的流程图的步骤执行惯性导
航运算处理。
如图15所示，首先，处理部20使用在图14的S20中算出的初始偏
差(在后述的S150中推算了加速度偏差ba和角速度偏差bω之后，使用加
速度偏差ba和角速度偏差bω)，从在图14的S30中取得的感测数据所包
含的加速度与角速度中去除偏差来进行校正，并用校正后的加速度与角速
度更新感测数据表310(S100)。
接下来，处理部20对在S100中校正了的感测数据进行积分而计算速
度、位置以及姿势角，并将包括计算出的速度、位置以及姿势角的算出数
据添加到算出数据表340(S110)。
接下来，处理部20进行跑步检测处理(S120)。该跑步检测处理的步
骤的一个例子将在后面叙述。
接下来，处理部20在通过跑步检测处理(S120)检测到跑步周期的
情况下(S130的“是”)，计算跑步步频以及跨距(S140)。另外，处理部
20在未检测到跑步周期的情况下(S130的“否”)，不进行S140的处理。
接下来，处理部20进行误差推算处理，推算速度误差δve、姿势角误
差εe、加速度偏差ba、角速度偏差bω以及位置误差δpe(S150)。
接下来，处理部20使用在S150中推算出的速度误差δve、姿势角误
差εe以及位置误差δpe分别校正速度、位置以及姿势角，并用校正过的速
度、位置以及姿势角更新算出数据表340(S160)。另外，处理部20对在
S160中校正过的速度进行积分，计算e坐标系的距离(S170)。
接下来，处理部20分别将感测数据表310中存储的感测数据(b坐标
系的加速度以及角速度)、算出数据表340中存储的算出数据(e坐标系的
速度、位置以及姿势角)以及在S170中算出的e坐标系的距离坐标转换
为m坐标系的加速度、角速度、速度、位置、姿势角以及距离(S180)。
然后，处理部20生成包括在S180中进行了坐标转换之后的m坐标
系的加速度、角速度、速度、位置、姿势角以及距离、在S140中算出的
跨距和跑步步频的运算数据(S190)。每在图14的S30中取得感测数据，
处理部20便进行该惯性导航运算处理(S100～S190的处理)。
图16是示出跑步检测处理(图15的S120的处理)的步骤的一个例
子的流程图。处理部20(跑步检测部242)例如按照图16的流程图的步
骤执行跑步检测处理。
如图16所示，处理部20对在图15的S100中校正过的加速度中包含
的z轴加速度进行低通滤波处理(S200)，以去除噪声。
接下来，当在S200中进行了低通滤波处理的z轴加速度为阈值以上
且为极大值的情况下(S210的“是”)，处理部20在该时机下检出跑步周
期(S220)。
接下来，处理部20判定在S220中检出的跑步周期是左右哪一个的跑
步周期，并设定左右脚标记(S230)，结束跑步检测处理。如果z轴加速
度低于阈值或者不是极大值(S210的“否”)，则处理部20不进行S220
之后的处理而结束跑步检测处理。
图17是示出运动解析信息生成处理(图14的S50的处理)的步骤的
一个例子的流程图。处理部20(运动解析部24)通过执行存储部30中存
储的运动解析信息生成程序304而例如按照图17的流程图的步骤执行运
动解析信息生成处理。
即，运动解析信息生成程序304(运动解析程序)是使处理部20(计
算机)作为根据佩戴于用户的惯性传感器(惯性计测单元10)的输出算出
用户的运动能量的算出部291、以及根据运动能量与跑步距离和跑步时间
生成作为与用户的运动能力相关的信息的运动能力信息的生成部280而发
挥功能的程序。
另外，运动解析信息生成程序304(运动解析程序)是使处理部20(计
算机)作为根据佩戴于用户的惯性传感器(惯性计测单元10)的输出算出
用户的运动能量的算出部291、以及根据运动能量与跑步距离和跑步时间
生成作为与用户的体能相关的信息的体能信息的生成部280而发挥功能的
程序。
另外，运动解析信息生成程序304(运动解析程序)是使处理部20(计
算机)作为根据佩戴于用户的惯性传感器(惯性计测单元10)的输出算出
用户的运动能量的算出部291、以及根据运动能量与跑步距离和跑步时间
生成作为与用户的运动能力相关的信息的运动能力信息、以及作为与用户
的体能相关的信息的体能信息的生成部280而发挥功能的程序。
图17所示的运动解析方法包括：根据佩戴于用户的惯性传感器(惯
性计测单元10)的输出而算出用户的运动能量的算出工序(S350)、以及
根据运动能量与跑步距离和跑步时间生成作为与用户的运动能力相关的
信息的运动能力信息的生成工序(S390)。
另外，图17所示的运动解析方法包括：根据佩戴于用户的惯性传感
器(惯性计测单元10)的输出而算出用户的运动能量的算出工序(S350)、
以及根据运动能量与跑步距离和跑步时间生成作为与用户的体能相关的
信息的体能信息的生成工序(S390)。
另外，图17所示的运动解析方法包括：根据佩戴于用户的惯性传感
器(惯性计测单元10)的输出而算出用户的运动能量的算出工序(S350)、
以及根据运动能量与跑步距离和跑步时间生成作为与用户的运动能力相
关的信息的运动能力信息、以及作为与用户的体能相关的信息的体能信息
的生成工序(S390)。
如图17所示，首先，处理部20使用通过图14的S40的惯性导航运
算处理所生成的运算数据，算出基本信息的各项目(S300)。
接下来，处理部20使用运算数据，进行用户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)。
处理部20在通过S310的处理检测到特征点的情况下(S320的“是”)，
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中生成的接地时间和冲击时间
作为输入信息，并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(在算出中需要特征点的信息的项目)(S340)。处理部20在通过S310
的处理未检测到特征点的情况下(S320的“否”)，不进行S330以及S340
的处理。
接下来，处理部20使用输入信息，算出第一解析信息的其它项目(在
算出中不需要特征点的信息的项目)(S350)。在S350中，算出用户的运
动能量。
接下来，处理部20使用第一解析信息，算出第二解析信息的各项目
(S360)。
接下来，处理部20针对输入信息的各项目、第一解析信息的各项目
以及第二解析信息的各项目，算出左右差率(S370)。
接下来，处理部20对在S300～S370中算出的各信息附加当前的计测
时刻，并存储到存储部30(S380)。
接下来，处理部20生成运动能力信息以及体能信息(S390)，结束运
动解析信息生成处理。
1-4.通知装置
1-4-1.通知装置的构成
图18是示出通知装置3的构成例的功能框图。如图18所示，通知装
置3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。不过，本实施方式的通知装置3也可以采用删除
或变更这些构成成分中的一部分的构成、或者追加其它构成成分的构成。
存储部130例如由ROM或闪速ROM、硬盘或存储卡等存储程序、
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(参照图3)、信息分析装
置4的通信部440(参照图21)之间进行数据通信，并进行：从处理部120
取得与操作数据相应的指令(计测开始/计测结束的指令等)并发送到运动
解析装置2的通信部40的处理；接收从运动解析装置2的通信部40发送
来的跑步中输出信息、跑步结果信息并送到处理部120的处理；以及接收
从信息分析装置4的通信部440发送来的各运动指标的目标值的信息并送
到处理部120的处理等。
操作部150进行取得来自用户的操作数据(计测开始/计测结束的操作
数据、显示内容的选择等操作数据等)并送到处理部120的处理。操作部
150例如也可以是触摸面板型显示器、按钮、键、麦克风等。
计时部160进行生成年、月、日、时、分、秒等时刻信息的处理。计
时部160例如通过实时时钟(RTC：RealTimeClock)IC等实现。
输出部110输出用户的运动能力信息。另外，输出部110输出用户的
体能信息。输出部110也可以将用户的运动能力信息与其他用户的运动能
力信息进行对比地加以输出。输出部110也可以将用户的体能信息与其他
用户的体能信息进行对比地加以输出。关于运动能力信息以及体能信息的
输出的具体例子，将在后面叙述。另外，输出部110也可以输出后述的评
价结果。在图18所示的例子中，输出部110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送来的图像数据、文本数据显示为字符、
图表、表、动画、其它图像。显示部170例如通过LCD(LiquidCrystal
Display：液晶显示器)、有机EL(Electroluminescence：电致发光)显示
器、EPD(ElectrophoreticDisplay：电泳显示器)等显示器而实现，其也
可以是触摸面板型显示器。需要说明的是，也可以通过一个触摸面板型显
示器来实现操作部150和显示部170的功能。
声音输出部180将从处理部120送来的声音数据输出为声音、蜂鸣声
等声音。声音输出部180例如通过扬声器、蜂鸣器等实现。
振动部190根据从处理部120送来的振动数据而进行振动。该振动传
递到通知装置3，佩戴有通知装置3的用户能够感觉到振动。振动部190
例如通过振动马达等实现。
处理部120例如由CPU、DSP、ASIC等构成，通过执行存储在存储
部130(记录介质)中的程序而进行各种运算处理、控制处理。例如，处
理部120进行：与从操作部150取得的操作数据相应的各种处理(将计测
开始/计测结束的指令发送到通信部140的处理、与操作数据相应的显示处
理、声音输出处理等)；从通信部140取得跑步中输出信息并生成与运动
解析信息相应的文本数据、图像数据而送到显示部170的处理；生成与运
动解析信息相应的声音数据并送到声音输出部180的处理；以及生成与运
动解析信息相应的振动数据并送到振动部190的处理。另外，处理部120
进行生成与从计时部160取得的时刻信息相应的时刻图像数据并送到显示
部170的处理等。
例如，如果有比基准值差的运动指标，则处理部120通过声音、振动
进行通知，并使显示部170显示比基准值差的运动指标的值。处理部120
既可以根据比基准值差的运动指标的种类而产生不同种类的声音、振动，
也可以对应每个运动指标，根据比基准值差的程度而改变声音、振动的种
类。在存在多个比基准值差的运动指标的情况下，处理部120也可以产生
与最差的运动指标相应的种类的声音、振动，并例如如图19的(A)所示，
使显示部170显示比基准值差的全部的运动指标的值与基准值的信息。
与基准值进行比较的运动指标既可以是跑步中输出信息所包含的全
部的运动指标，也可以只是预定的特定的运动指标，还可以允许用户操作
操作部150等来进行选择。
用户即使不看显示于显示部170的信息，也可以根据声音、振动的种
类掌握哪个运动指标最差、差到什么程度的同时，继续进行跑步。进而，
用户如果看到显示于显示部170的信息，则还能准确地知道比基准值差的
全部的运动指标的值与其基准值之差。
另外，也可以允许用户操作操作部150等而从要与基准值比较的运动
指标中选择作为产生声音、振动的对象的运动指标。在这种情况下，例如
也可以使显示部170显示比基准值差的全部运动指标的值与基准值的信
息。
另外，也可以用户经由操作部150进行通知周期的设定(例如，设定
每隔1分钟产生5秒的声音、振动等)，处理部120根据所设定的通知周
期向用户进行通知。
另外，在本实施方式中，处理部120经由通信部140取得从运动解析
装置2发送来的跑步结果信息，并将跑步结果信息显示于显示部170。例
如，如图19的(B)所示，处理部120将跑步结果信息中包含的、在用户
跑步中的各运动指标的平均值显示于显示部170。用户在跑步结束后(进
行了计测结束操作之后)看到显示部170则能够马上知道各运动指标的好
坏。
1-4-2.处理的步骤
图20是示出处理部120所进行的通知处理的步骤的一个例子的流程
图。处理部120通过执行存储部130中存储的程序而例如按图20的流程
图的步骤执行通知处理。
如图20所示，关于处理部120，首先，处理部120进行待机，直到从
操作部150取得计测开始的操作数据(S410的“否”)，在取得了计测开
始的操作数据的情况下(S410的“是”)，经由通信部140，将计测开始的
指令发送到运动解析装置2(S420)。
接下来，每当经由通信部140从运动解析装置2取得跑步中输出信息
(S430的“是”)，处理部120便将所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中取得的各基准值进行比较(S440)，直到从操
作部150取得计测结束的操作数据(S470的“否”)。
在存在比基准值差的运动指标的情况下(S450的“是”)，处理部120
生成比基准值差的运动指标的信息，并经由声音输出部180、振动部190
以及显示部170，以声音、振动、字符等方式通知用户(S460)。
另一方面，在不存在比基准值差的运动指标的情况下(S450的“否”)，
处理部120不进行S460的处理。
然后，如果从操作部150取得计测结束的操作数据(S470的“是”)，
则处理部120经由通信部140，从运动解析装置2取得跑步结果信息并使
其显示于显示部170(S480)。
接下来，处理部120使运动能力信息和评价结果(后述)中的至少一
方进行显示(S490)，并结束通知处理。
这样，用户能够根据在S450中通知的信息知道跑步状态的同时进行
跑步。另外，用户根据在S480中显示的信息，能够在跑步结束后立即知
道跑步结果、运动能力信息以及评价结果。
1-5.信息分析装置
1-5-1.信息分析装置的构成
图21是示出信息分析装置4的构成例的功能框图。如图21所示，信
息分析装置4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。不过，本实施方式的
信息分析装置4也可以采用删除或变更这些构成成分中的一部分的构成、
或者追加其它构成成分的构成。
通信部440与运动解析装置2的通信部40(参照图3)、通知装置3
的通信部140(参照图18)之间进行数据通信，进行从处理部420取得请
求发送根据操作数据指定的运动解析信息(作为注册对象的跑步数据中包
含的运动解析信息)的发送请求指令并将其发送给运动解析装置2的通信
部40，然后从运动解析装置2的通信部40接收该运动解析信息并送到处
理部420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取得
作为注册对象的跑步数据并将其发送给服务器5的处理(跑步数据的注册
处理)；从处理部420取得与跑步数据的编辑、删除、替换等操作数据相
应的管理信息并将其发送给服务器5的处理等。
操作部450进行取得来自用户的操作数据(跑步数据的注册、编辑、
删除、替换等操作数据等)并将其送到处理部420的处理。操作部450例
如可以是触摸面板型显示器、按钮、键、麦克风等。
显示部470将从处理部420送来的图像数据、文本数据显示为字符、
图表、表、动画、其它图像。显示部470例如通过LCD、有机EL显示器、
EPD等显示器实现，其也可以是触摸面板型显示器。需要说明的是，也可
以通过一个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送来的声音数据作为声音、蜂鸣声等
声音输出。声音输出部480例如通过扬声器、蜂鸣器等实现。
存储部430例如由ROM或闪速ROM、硬盘或存储卡等存储程序、
数据的记录介质、作为处理部420的工作区域的RAM等构成。在存储部
430(任一记录介质)中存储有由处理部420读出并用于执行评价处理(参
照图22)的评价程序432。
处理部420例如由CPU、DSP、ASIC等构成，通过执行存储部430
(记录介质)中存储的各种程序而进行各种运算处理、控制处理。例如，
处理部420进行：将请求发送根据从操作部450取得的操作数据而指定的
运动解析信息的发送请求指令经由通信部440发送给运动解析装置2并经
由通信部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取得的操作数据，生成包括从运动解析装置2接收到的运动解
析信息的跑步数据，并经由通信部460将其发送给服务器5的处理。另外，
处理部420进行将与从操作部450取得的操作数据相应的管理信息经由通
信部460发送给服务器5的处理。另外，处理部420进行将根据从操作部
450取得的操作数据而选择的作为评价对象的跑步数据的发送请求经由通
信部460发送给服务器5并经由通信部460从服务器5接收该作为评价对
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取得的
操作数据而选择的作为评价对象的跑步数据进行评价并生成评价结果的
信息、即评价信息，并将其作为文本数据、图像数据、声音数据等发送给
显示部470、声音输出部480的处理。
特别是，在本实施方式中，处理部420通过执行存储部430中存储的
评价程序432而作为信息取得部422及评价部424发挥功能。不过，处理
部420也可以经由网络等接收存储在任意的存储装置(记录介质)中的评
价程序432来加以执行。
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)
取得作为分析对象的用户的运动的解析结果的信息、即运动能力信息及体
能信息的处理。信息取得部422所取得的运动能力信息以及体能信息被存
储在存储部430中。该运动能力信息及体能信息既可以由同一运动解析装
置2生成，也可以由多个不同的运动解析装置2中的任一个生成。信息取
得部422取得的多个运动能力信息及体能信息也可以包括用户的各种运动
指标(例如，上述的各种运动指标)的值。
评价部424根据信息取得部422所取得的运动能力信息，对用户的运
动能力进行评价。另外，评价部424根据信息取得部422所取得的体能信
息，对用户的体能进行评价。另外，评价部424也可以根据运动能力信息
与体能信息，对用户的运动能力进行评价。另外，评价部424也可以根据
运动能力信息与体能信息，对用户的体能进行评价。关于评价部424中的
评价的具体例，将在后面进行叙述。
处理部420使用由评价部424生成的评价结果而生成文本、图像等显
示数据、声音等声音数据，并输出给显示部470、声音输出部480。由此，
从显示部470、声音输出部480提示作为评价对象的用户的评价结果。
1-5-2.处理的步骤
图22是示出处理部420所进行的评价处理的步骤的一个例子的流程
图。处理部420通过执行存储部430中存储的评价程序432而例如按照图
22的流程图的步骤执行分析处理。
首先，处理部420取得运动能力信息和体能信息(S500)。在本实施
方式中，处理部420的信息取得部422经由通信部440取得运动能力信息
和体能信息。
接下来，处理部420对用户的运动能力进行评价(S510)。在本实施
方式中，根据处理部420的信息取得部422所取得的运动能力信息和体能
信息，处理部420的评价部424对运动能力及体能进行评价。
1-5-3.评价处理的具体例
图23是示出运动能力信息及体能信息的一个例子的图表。图23的横
轴是运动能量，纵轴是运动结果(特定的跑步距离下的跑步时间的评价)。
在运动是赛跑竞技的情况下，设为时间越短则运动结果越好。
在图23中，预先准备对多个用户相关的运动能力信息及体能信息进
行了统计处理而得到的统计信息，将运动结果相对于发挥的运动能量好的
人作为资深者并用单点划线表示，将运动结果差的人作为初学者并用双点
划线表示，用虚线表示平均值。
关于本次取得的用户的运动能力信息，运动能量与特定的跑步距离下
的跑步时间构成一对信息，在图23中，用户A的运动能力信息用●(黑
圆)表示，用户B的运动能力信息用O(白圆)表示。另外，关于本次取
得的用户的体能信息，与运动能力信息同样，运动能量与特定的跑步距离
下的跑步时间构成一对信息。在图23中，用户A与用户B的跑步距离和
跑步时间(time)相同。
评价部424以上述的统计信息为基准，对运动能力信息及体能信息进
行评价。在图23所示的用户A的例子中，相对于发挥的运动能量，运动
结果低于平均。因此，评价为：相比于提高体能，提高运动能力(高效进
行与体育运动所要求的运动课题相符的运动的技术能力)对于竞技能力的
提高更为有效。另一方面，在图23所示的用户B的例子中，相对于发挥
的运动能量，运动结果高于平均。因此，评价为：相比于提高运动能力，
提高体能对于竞技能力的提高更为有效。评价部424也可以经由输出部
110输出评价结果。
在如用户A那样地相比体能，更期望提高运动能力的情况下，评价部
424也可以输出如图19的(A)所示的应改善的运动指标。由此，能够向
用户提供用于提高运动能力的有益的信息。
另外，如图23所示，输出部110也可以对比输出本次取得的运动能
力信息、体能信息(例如，用户A的运动能力信息、体能信息)与其他用
户的运动能力信息、体能信息(例如，用户B的运动能力信息、体能信息)。
1-6.效果
根据本实施方式，惯性计测单元10还能够通过三轴的加速度传感器
12与三轴的角速度传感器14来检测用户的躯体的细微的动作，所以运动
解析装置2能够在用户的跑步中，使用惯性计测单元10的检测结果高精
度地解析跑步运动。
根据本实施方式，能够根据用户发挥的运动能量与跑步距离和跑步时
间的关系，得到对于掌握用户的运动能力、体能有用的信息。例如，能够
客观地把握在成绩提高的主要原因中体能与运动能力哪一个是起支配作
用的。因此，能够实现可客观地把握用户的运动能力、体能的运动解析系
统1。
另外，根据本实施方式，能够实现可由评价部424适当地对用户的运
动能力、体能进行评价的运动解析系统1。
另外，根据本实施方式，输出部110对比输出本次取得的运动能力信
息、体能信息(例如，用户A的运动能力信息、体能信息)与其他用户的
运动能力信息、体能信息(例如，用户B的运动能力信息、体能信息)，
从而能够实现可进行对用户来说易于理解的输出的运动解析系统1。
根据本实施方式，由于具有取得部282，从而能够实现可减少用户的
输入操作的运动解析系统1。
2.变形例
本发明不限于本实施方式，可在本发明的主旨的范围内实施各种变
形。下面，说明变形例。需要说明的是，对与上述实施方式相同的构成标
注相同的符号并省略其重复的说明。
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被一体化为
惯性计测单元10而被内置于运动解析装置2中，但加速度传感器12与角
速度传感器14也可以不被一体化。或者，加速度传感器12和角速度传感
器14也可以不内置在运动解析装置2中，而是直接佩戴于用户。不管在
哪种情况下，例如，将某一方的传感器坐标系设为上述实施方式的b坐标
系，将另一方的传感器坐标系转换成该b坐标系来应用上述实施方式即可。
另外，在上述实施方式中，将传感器(运动解析装置2(IMU10))佩
戴到用户的佩戴部位设为腰来进行了说明，但也可以佩戴于腰以外的部
位。适合的佩戴部位是用户的躯干(四肢以外的部位)。然而，不限于躯
干，也可以佩戴于手臂以外的例如用户的头、脚。另外，传感器不限于一
个，也可以将追加的传感器佩戴于身体的其它部位。例如，也可以将传感
器佩戴于腰和脚、腰和手臂。
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坐标系的速度、位置、姿
势角以及距离，坐标转换部250将其坐标转换为m坐标系的速度、位置、
姿势角以及距离，但积分处理部220也可以算出m坐标系的速度、位置、
姿势角以及距离。在这种情况下，运动解析部24使用积分处理部220算
出的m坐标系的速度、位置、姿势角以及距离来进行运动解析处理即可，
所以不需要由坐标转换部250进行速度、位置、姿势角以及距离的坐标转
换。另外，误差推算部230也可以使用m坐标系的速度、位置以及姿势角
来进行基于扩展卡尔曼滤波的误差推算。
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
信号进行惯性导航运算的一部分，但也可以使用来自GPS以外的全球导
航卫星系统(GNSS：GlobalNavigationSatelliteSystem)的定位用卫星、
GNSS以外的定位用卫星的信号。例如，也可以利用WAAS(WideArea
AugmentationSystem：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(伽利略定位系统)、BeiDou(BeiDouNavigation
SatelliteSystem：北斗卫星导航系统)等卫星定位系统中的一个、或两个
以上。另外，也可以利用室内定位系统(IMES：IndoorMessagingSystem)
等。
另外，在上述实施方式中，跑步检测部242在用户的上下移动的加速
度(z轴加速度)变为阈值以上且为极大值的时机检出跑步周期，但不限
于此，例如，也可以在上下移动的加速度(z轴加速度)从正变化为负的
时机(或者从负变化为正的时机)检出跑步周期。或者，跑步检测部242
也可以对上下移动的加速度(z轴加速度)进行积分而算出上下移动的速
度(z轴速度)，并使用所算出的上下移动的速度(z轴速度)检出跑步周
期。在这种情况下，跑步检测部242例如也可以在该速度由于值的增加或
者值的减少而与极大值与极小值的中值附近的阈值交叉的时机检出跑步
周期。另外，例如，跑步检测部242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来检出跑步周期。在这种情况下，跑步检
测部242例如也可以在该合成加速度由于值的增加或者值的减少而与极大
值与极小值的中值附近的阈值交叉的时机检出跑步周期。
另外，在上述实施方式中，误差推算部230将速度、姿势角、加速度、
角速度以及位置设为状态变量，使用扩展卡尔曼滤波来推算它们的误差，
但也可以将速度、姿势角、加速度、角速度以及位置的一部分作为状态变
量来推算其误差。或者，误差推算部230也可以将速度、姿势角、加速度、
角速度以及位置以外的量(例如，移动距离)作为状态变量来推算其误差。
另外，在上述实施方式中，在误差推算部230的误差推算中使用了扩
展卡尔曼滤波(拡張カルマンフィルター)，但也可以更换为粒子滤波器、
H∞(H无穷)滤波器等其它推算单元。
2-3.运动解析处理
在上述实施方式中，运动解析装置2进行了运动解析信息(运动指标)
的生成处理，但运动解析装置2也可以将惯性计测单元10的计测数据或
惯性导航运算的运算结果(运算数据)发送到服务器5，由服务器5使用
该计测数据或该运算数据来进行运动解析信息(运动指标)的生成处理(作
为运动解析装置发挥功能)，并存储到数据库。
另外，例如，运动解析装置2也可以采用用户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，例如可考虑皮肤温度、中心部
温度、耗氧量、搏动间变异、心率、脉搏次数、呼吸频率、热流、皮电反
应、肌电图(EMG)、脑电图(EEG)、眼电图(EOG)、血压、活动等。
既可以是运动解析装置2具备测定生物体信息的装置，也可以是运动解析
装置2接收测定装置所测得的生物体信息。例如，也可以是用户佩戴手表
型的脉搏计，或者，用带将心率传感器缠到胸部来进行跑步，而运动解析
装置2使用该脉搏计或者该心率传感器的计测值算出用户跑步中的心率。
另外，在上述实施方式中，将人的跑步中的运动解析设为对象，但不
限于此，也可以同样地应用于动物、步行机器人等移动体的步行、跑步中
的运动解析。另外，不限于跑步，可应用于登山、越野跑、滑雪(还包括
越野滑雪、跳台滑雪)、滑板滑雪、游泳、自行车的行驶、滑冰、高尔夫
球、网球、棒球、机能恢复训练等各种各样的运动。作为一个例子，在应
用于滑雪的情况下，例如，既可以根据对滑雪板施压时的上下方向加速度
的波动来判定是漂亮地进行了刻滑(Carving)还是滑雪板出现了偏移，也
可以根据对滑雪板施压时以及卸压时的上下方向加速度的变化的轨迹来
判定右脚与左脚的差异、滑动的能力。或者，既可以解析偏航方向的角速
度的变化的轨迹多大程度地接近于正弦波来判断用户是否踩在滑雪板上，
也可以解析侧倾方向的角速度的变化的轨迹多大程度地接近于正弦波来
判断是否流畅地滑动。
2-4.通知处理
在上述实施方式中，通知装置3在存在比基准值差的运动指标的情况
下，通过声音、振动向用户进行通知，但在存在比基准值好的运动指标的
情况下，也可以通过声音、振动向用户进行通知。
另外，在上述实施方式中，通知装置3进行了各运动指标的值与基准
值的比较处理，但也可以是运动解析装置2进行该比较处理，并根据比较
结果控制通知装置3的声音、振动的输出、或显示。
另外，在上述实施方式中，通知装置3是手表型的设备，但不限于此，
也可以是佩戴于用户的手表型以外的便携设备(头戴式显示器(HMD)、
佩戴于用户的腰的设备(也可以是运动解析装置2)等)、非佩戴型的便携
设备(智能手机等)。在通知装置3是头戴式显示器(HMD)的情况下，
其显示部与手表型的通知装置3的显示部相比，足够大且视觉辨认性更好，
所以用户看它也不易妨碍到跑步，从而例如既可以显示用户的在此之前的
跑步演变的信息，也可以显示根据时间(用户设定的时间、个人记录、名
人记录、世界记录等)创建的假想跑步者跑步的视频。
2-5.评价处理
在上述实施方式中，信息分析装置4进行了评价处理，但也可以由服
务器5进行评价处理(作为信息分析装置发挥功能)，服务器5经由网络
向显示装置发送评价结果。
另外，在上述实施方式中，用户的跑步数据(运动解析信息)存储在
服务器5的数据库中，但也可以存储到在信息分析装置4的存储部430中
构建的数据库中。即，也可以没有服务器5。
2-6.其它
例如，运动解析装置2或通知装置3也可以根据输入信息或解析信息
计算用户的得分，并在跑步中或者跑步后进行通知。例如，将各运动指标
的数值划分为多个阶段(例如5个阶段或者10个阶段)，对各阶段确定得
分即可。另外，例如，运动解析装置2或通知装置3也可以根据成绩好的
运动指标的种类、数量来给分、或计算综合得分并加以显示。
另外，在上述实施方式中，GPS单元50设置于运动解析装置2，但
也可以设置于通知装置3。在这种情况下，通知装置3的处理部120从GPS
单元50取得GPS数据并经由通信部140发送到运动解析装置2，运动解
析装置2的处理部20经由通信部40接收GPS数据，并将接收到的GPS
数据添加到GPS数据表320即可。
另外，在上述实施方式中，运动解析装置2与通知装置3分体，但也
可以是将运动解析装置2与通知装置3一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佩戴于用户，但不限于此，
也可以将惯性计测单元(惯性传感器)、GPS单元佩戴于用户的躯体等，
惯性计测单元(惯性传感器)、GPS单元分别将检测结果发送给智能手机
等便携信息设备、个人计算机等设置型的信息设备、或者经由网络发送给
服务器，这些设备使用所接收到的检测结果对用户的运动进行解析。或者，
也可以是佩戴于用户的躯体等的惯性计测单元(惯性传感器)、GPS单元
将检测结果记录到存储卡等记录介质中，智能手机、个人计算机等信息设
备从该记录介质读出检测结果来进行运动解析处理。
上述的各实施方式及各变形例只是一个例子，并不局限于此。例如，
也可以适当组合各实施方式及各变形例。
本发明包括与实施方式中说明过的构成实质上相同的构成(例如，功
能、方法及结果相同的构成、或者目的及效果相同的构成)。另外，本发
明包括对实施方式中说明过的构成的非本质部分进行置换而得到的构成。
另外，本发明包括能与实施方式中说明过的构成起到相同作用效果的构成
或者能达到相同目的的构成。另外，本发明包括对实施方式中说明过的构
成补充公知技术而得的构成。