JP6999748B2 - スポーツ又は健康活動を管理するための携帯計器 - Google Patents

Description

本発明は、活動中に携帯計器を着用する人のスポーツ又は健康活動を制御又は管理する装置を備える、腕時計等の携帯計器に関する。

また、本発明は、携帯計器を動作することによってスポーツ又は健康活動を管理する方法にも関する。

歩行速度又は歩調は、人々の日常の可動性を特徴付けるための最も重要なパラメータに数えられる。例えば、スポーツ用途では、速度は、運動選手を評価し、従って、各運動選手の能力を向上させ、且つ怪我のリスクを減少させることを目標として、カスタマイズされたトレーニングセッションを準備するのに、使用できる。医学的用途では、速度は、診断を確定し、心血管疾患や糖尿病等の多数の疾患、又は過剰体重を予測し、防止するために、医師を助けることを目標として、人の健康を評価するのに、使用される。

全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ：ｇｌｏｂａｌ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｓｙｓｔｅｍ）は、例えば人の歩行速度を測定するのに広く使用される基本的なシステムである。かかるＧＮＳＳシステムは、精確であり、多くの携帯計器が、かかるトランスポンダを内蔵するように設計されており、トランスポンダの測定値は、実条件においても人の歩行速度を計算するのに使用できる。しかしながら、トンネル内、高層ビルの付近、狭い谷のような、ＧＮＳＳ信号が弱い、又は人工衛星の有効範囲の不足により失われかねない特定の場所が存在する。更に、ＧＮＳＳトランスポンダは、多くの電力を消費する。そのため、トランスポンダを含む携帯計器の電力消費を抑えるのに、連続的よりむしろ散発的にトランスポンダを使用するのが、好ましい。

国際公開第２０１８／１０６３１９号（特許文献１）では、リアルタイムで、速度又は歩行若しくは走行ペース等の、人の動きのパラメータを推定するための、携帯電話又はスマートウォッチ等の、携帯計器を記載している。この計器は、人のＧＮＳＳ位置から導出した第１速度、ＧＮＳＳ信号のドップラシフトから導出した第２速度、及びユーザの観測した歩数を判断するためのカルマンフィルタを備えるＧＮＳＳトランスポンダを含む。この計器は、ＧＮＳＳ位置から導出した速度とＧＮＳＳドップラシフトから導出した速度を提供できる、動きを検出するためのユニットを更に含む。しかしながら、計器のＧＮＳＳトランスポンダの使用は、人の歩行速度又はペースを判断するのに長期間使用され、それにより電力消費量が大きくなり、欠点となる。

国際公開第２０１２／０４５４８４号（特許文献２）では、ＧＰＳによって較正する歩数計システムを記載している。このシステムは、人によって着用でき、スポーツウォッチ等である。このシステムは、人の位置及び／又は速度を得るように設計したＧＮＳＳ受信機、及び人がとった歩数を数える歩数計を含む。ＧＮＳＳ受信機のデータを使用して、ＧＮＳＳ受信機で得られた信号が精確である期間に亘り、ユーザが所定の距離値より長い距離を移動していると判断される度に、歩数計を較正する。前出の文献と同様に、この計器のＧＮＳＳ受信機は、人の歩行速度又はペースを判断するのに長期間使用され、それにより電力消費量が大きくなり、欠点となる。

米国特許第７２４５２５４号明細書（特許文献３）では、人の活動又は可動性を制御するための電子エクササイズ装置を記載している。この電子装置は、位置を判断するためのＧＰＳ回路及びコンピュータ計器を使用して、反復較正のプロセスを実行することによって、ユーザの歩数を連続的に計算する。従って、この装置は、ＧＰＳ回路、歩数計、加速度計、脈拍をチェックするためのセンサ及び温度センサを含む。ＧＰＳ衛星信号を利用可能であるとき、ＧＰＳ回路は、歩数計の及び／又は加速度計の蓄積された誤差を修正する。前の文献と同様に、この計器のＧＰＳ回路は、人の歩数又は物理的パラメータを連続的に判断するのに、長期間使用され、それにより電力消費量が大きくなり、欠点となる。

国際公開第２０１８／１０６３１９号 国際公開第２０１２／０４５４８４号 米国特許第７２４５２５４号明細書

Ａｂｏｌｆａｚｌ Ｓｏｌｔａｎｉ ｅｔ ａｌ． "Ｒｅａｌ－ｗｏｒｌｄ ｇａｉｔ ｓｐｅｅｄ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｗｒｉｓｔ ｓｅｎｓｏｒ：Ａ ｐｅｒｓｏｎａｌｉｚｅｄ ａｐｐｒｏａｃｈ．"， ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ ａｎｄ Ｈｅａｌｔｈ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ （２０１９）

従って、本発明の目標は、携帯計器を着用する人のスポーツ又は健康活動を制御又は管理する装置を備える携帯計器を用い、該装置によって人の日常の可動性を精確に判断しつつ、電力消費を抑えるために、該装置のＧＮＳＳ受信機モジュールの動作時間を減少させることによって、前述の欠点を解消することである。

このために、本発明は、独立請求項１の特徴を含む、携帯計器を着用する人のスポーツ又は健康活動を制御又は管理する装置を備える携帯計器に関する。

携帯計器の特定の実施形態を、従属請求項２～９で規定する。

制御装置を備える携帯計器に関する一利点は、ＧＮＳＳ受信機モジュールを短期間作動させて、人の歩行ペース又はプロファイルにおける変化を判断することにある。これにより、携帯計器の制御装置を長期間に亘って使用して、その人に合わせて制御装置を較正しながら、制御装置の電力消費を抑えられる。従って、制御装置は、人の日常の可動性プロファイルを学習して、特に、精確に速度データを判断するのに、短期間のＧＮＳＳ受信機モジュールの作動を伴う較正動作によって、カスタマイズした、自己適応型の較正を備えられる。

有利には、ＧＮＳＳ受信機モジュールを新たに作動する前に、停止時間を、新たな歩行又は歩調モデル又はプロファイルの受信とは関係無く、超えなければならない。これを行うために、ＧＮＳＳ受信機モジュールの作動時間を、ＧＮＳＳ受信機モジュールの停止時間の約５分の１にする。

また、このために、本発明は、携帯計器を介して人のスポーツ又は健康活動を管理する方法にも関し、該方法は、独立請求項１０で言及する特徴を含む。

人のスポーツ又は健康活動を管理する方法の特定のステップを、従属請求項１１～１６で規定する。

携帯計器に関する、又は人のスポーツ又は健康活動を管理する方法に関する目標、効果及び特徴については、図面で示す少なくとも１つの非限定的な実施形態に基づく以下の記載において、一層明確になるであろう。

本発明による腕時計の形をした携帯計器を着用する人の斜視図である。 別の実施形態による、本発明による３部品を含む、携帯計器を着用する人の略図を示している。 歩行又は走行中に、携帯計器を備える人が辿る経路の透視図である。 本発明による携帯計器の、人のスポーツ又は健康活動を制御又は管理する装置の電子構成要素の簡略化したブロック図を示している。 本発明による携帯計器を着用する人のスポーツ又は健康活動を管理する方法の様々なステップを示している。 本発明による制御装置のＧＮＳＳ受信機モジュールを始動するためのβの様々な値に対する指数確率における低下に関するグラフを示している。 経時的な人に対するＧＮＳＳ戦略の結果に関する、一方では、永久的に作動するＧＰＳ受信機モジュールと、他方では、人の歩行プロファイルにおける変化の後に、部分的に作動するＧＰＳ受信機モジュールとの比較図を示している。 カスタマイズした携帯計器を使用した人々に対する割合に従い、速度における相対誤差に関する、一方では、永久的に作動するＧＰＳ受信機モジュールと、他方では、人々の歩行プロファイルにおける変化の後に、部分的に作動するＧＰＳ受信機モジュールとの比較図を示している。

以下の記載では、この技術分野で当業者に周知の携帯計器を着用する人のスポーツ又は健康活動を制御する装置を備える携帯計器の全電子構成要素についてのみ、簡単に記載する。人のスポーツ又は健康活動、即ち、足での動きを管理することが望ましい点に注目すべきである。また、人の歩行又は歩調を規定するだけで、これは、例えば走行も含むと理解されねばならない。

図１では、地面に足を付けた状態の起立位にある人１を示している。人１は、携帯計器３を着用しており、計器３は、この実施形態では、人が例えば自分の左手首２に着用する腕時計である。腕時計３は、以下で説明する、スポーツ又は健康活動を制御又は管理する装置を備える。スマートウォッチ３を、制御装置によって、人が軌道４に沿って徒歩で（即ち、走行又は歩行で）移動する間に、該人１の活動をモニタし、該人１の様々なパラメータを推測するように構成するが、軌道４の高度又は傾斜の変化について、図３では、故意に誇張している。制御装置は、１本又は２本、好適には３本の測定軸を有する加速度計とすることができる少なくとも１個の運動センサ、及び自然又は市街地における軌道４又は経路に沿って歩行又は走行中に高度又は傾斜を判断するための気圧計又は高度計等の、例えば少なくとも１個の圧力センサも含む。

別の実施形態による図２では、人１は、携帯計器３を着用しており、計器３は、機械的に直接接続していないが、電気的又は無線的に接続する３部品３’、３”、３’”から構成できる。これら３部品は全て、制御装置の構成要素を含む。ブレスレット又は腕時計の形で、例えば人１の左手首２に締着する携帯計器３の第１部品３’には、制御装置の少なくとも１個の第１センサを設ける。この第１部品３’は、携帯計器３の３部品に関する全データ又は測定値を処理するための計算ユニットを含むことができる。この第１センサを、例えば、３本の測定軸を有する少なくとも１つの加速度計を有する運動センサとすることができる。また、運動センサを、三軸加速度計、三軸ジャイロスコープ、及び三軸磁気センサを有する９軸の慣性運動センサとすることもできる。ブレスレットの形で、例えば人１の右手首に締着する携帯計器３の第２部品３”には、制御装置の少なくとも１個の第２センサを、設ける。この第２センサを、高度計又は気圧計等の、圧力センサとすることができる。最後に、ヘッドバンド又はヘルメットの形で、人１の頭部に装着する、携帯計器３の第３部品３’”には、基準方法（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｍｅｔｈｏｄ）として使用する、ＧＮＳＳ受信機モジュールを、設ける。

また、運動センサを、三軸加速度計、三軸ジャイロスコープ、三軸磁気センサ、及び人１がとる経路の局所座標及び傾斜を判断するための気圧計を有する１０軸の慣性センサとすることもできる点に注目すべきである。また、各足に１０軸の慣性センサを配置することで、携帯計器を着用する人の歩数、及び歩行又は走行ペースに関してより単純で精確な測定値を得られるであろう。頭部に基準ＧＮＳＳ受信機モジュールを配置するのが、腕又は脚の動きに左右されない最良の位置である。

図４は、本発明による携帯計器の、人のスポーツ又は健康活動を制御又は管理する装置１０の様々な電子構成要素を、より詳細に、示している。制御装置１０は、計算ユニット１５に接続する少なくとも１個の運動センサ１３を含み、計算ユニット１５は、図示しない一体型発振器によって計時するマイクロコントローラとすることができる。制御装置１０は、計算ユニット１５によって作動又は停止するよう制御するＧＮＳＳ受信機モジュール１１を更に含む。制御装置１０は、計算ユニット１５に接続する、気圧計又は高度計である、圧力センサ１４、及びセンサ（複数可）１３、１４による様々な測定値、又はＧＮＳＳ受信機モジュール１１に接続したアンテナ１２で可視衛星２２からのＧＰＳ信号によって受信した測定値を記憶できる非揮発性メモリ１６等の、計算ユニット１５に接続する少なくとも１個のメモリ１６を、更に含むことができる。制御装置１０を、携帯計器の該計器を動作するための、図示しない電池によって一般的に駆動する。

好適にはマイクロコントローラとする、計算ユニット１５は、発振器に加えて、ＧＮＳＳ受信機モジュール１１の作動時間を判断するための第１カウンタ、及びＧＮＳＳ受信機モジュール１１の停止時間を判断するための第２カウンタを含むことができる。図５の管理方法を参照して以下で説明するように、第１切替閾値を、第１カウンタと関連して提供し、第２切替閾値を、第２カウンタと関連して提供する。計算ユニット１５又はマイクロコントローラで判断する作動時間及び停止時間を、時間カウンタ以外の手段によって規定できる。

マイクロコントローラ等の計算ユニット１５は、人の動きの速度又はペースを推定するための計算アルゴリズムを、記憶できる。また、本発明により、非揮発性メモリ１６に該アルゴリズムを記憶することも可能である。本明細書に援用するこのアルゴリズムは、Ａｂｏｌｆａｚｌ Ｓｏｌｔａｎｉ氏他によって、“Ｒｅａｌ－ｗｏｒｌｄ ｇａｉｔ ｓｐｅｅｄ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｗｒｉｓｔ ｓｅｎｓｏｒ： Ａ ｐｅｒｓｏｎａｌｉｚｅｄ ａｐｐｒｏａｃｈ．”と題する、ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ ａｎｄ Ｈｅａｌｔｈ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ （２０１９）に掲載された記事（非特許文献１）において、提示された。従って、速度データを、衛星２２からの信号及びセンサ１３、１４からの信号を使用することによって、日常生活における人の歩行若しくは走行スタイル又はプロファイルを特徴付けるために、収集し、好適には、非揮発性メモリ１６又は揮発性メモリに、記憶する。従って、既知で記憶した変化とは異なる動きの又は圧力の変化中に、ＧＮＳＳ受信機モジュール１１を作動させるだけを目標とした、カスタマイズしたモデルを規定できる。これにより、小型電池で駆動するため、制御装置１０の総消費を抑えられる。

制御装置の動作をより理解するために、次に、図５を参照して、携帯計器を着用する人のスポーツ又は健康活動を管理する方法について、言及する。本発明に従い前述したように、提案するＧＮＳＳの戦略は、日常生活で人の歩行又は歩調の新たなモデル又はプロファイルが存在する度に、ＧＮＳＳ受信機モジュールを作動するものである。後述する図５では、提案するＧＮＳＳの知的戦略の様々なステップの図式を示している。この場合、制御装置は、運動センサと圧力センサの両方を含むが、一般的には、少なくとも運動センサが必要である。

ＦＩＦＯバッファメモリの中断５０：このステップでは、知的戦略は、ＦＩＦＯバッファメモリの中断を待つが、該中断は、まだ記憶されていない歩行プロファイルの動きに関する変化後の新たなサンプルが存在することを示すものである。このＦＩＦＯバッファメモリは、速度データや様々な歩行又は歩調プロファイルを記録するメモリの一部とすることができる。

特徴の抽出５１：提案するアルゴリズムは、この例では、三次元（３Ｄ）加速度計及び気圧センサを使用して、３Ｄ加速度計信号（Ａ（ｔ））及び圧力信号（（Ｐ（ｔ））を提供する。信号を、毎秒、区分した加速度（Ａ［ｎ］）及び圧力信号（Ｐ［ｎ］）を提供するために、５秒重複する６秒の可動ウィンドウを使用して、区分する。ここでｎは、ウィンドウ数を示している。Ｓｘ［ｎ］、Ｓｙ［ｎ］及びＳｚ［ｎ］は、加速度計の３測定軸に沿って区分した加速度を表したものである。

毎秒の可動ウィンドウに関して、これらは、其々が６秒連続し、其々５秒だけ後続のウィンドウと重なる可動ウィンドウである。従って、様々な後続のウィンドウは、毎回、１秒ずつずれる。これらの可動測定ウィンドウの計時を、必要に応じて、マイクロコントローラの発振器及び一連の分周器（ｄｉｖｉｄｅｒ）を介して行う。これらの測定ウィンドウでは、人の不動性、人の動きにおける変化に関する不安定さ、又は人の可動性を検出できる。人の可動性又は動きは、ＧＮＳＳ受信機モジュールの作動を直接制御するのに必要だが、不十分なパラメータである。

加速度計等の運動センサからの、及び気圧計等の圧力センサからの新たなデータが使用可能な場合、２つの特徴を、以下の式（１）と（２）により抽出する。これらの特徴は、様々な歩行モデル又はプロファイルとそれらの固有特性（例えば、速い／遅い走行、昇降等）を纏めてグループ化できるため、特に選ばれる。他の後続ウィンドウに対して５秒重なる６秒のウィンドウを、特徴の抽出に使用する。

式中、ｑは、ウィンドウ数ｎにおけるサンプルの数であり、Ｆ_sは、サンプリング周波数（この場合、５００Ｈｚ）であり、ｐⁱ［ｎ］は、ウィンドウ数ｎにおける圧力ベクトルのｉ番目のサンプルである。更に、Ｐ［ｎ］とｉは、式（３）及び（４）に基づいて計算される。Ｓｔｄは、Ｓ_y［ｎ］をセンサのｙ軸に記録した加速値である標準偏差を意味する。更に、Ｓⁱ _y［ｎ］は、ベクトルＳ_y［ｎ］のｉ番目のサンプルである。

歩行モデル又はプロファイルの分類５２：歩行若しくは走行モデル又はプロファイル又はペースを、図示しないヒストグラム表におけるＦ１及びＦ２の値に基づいて、規定する。この段階で、目標は、センサからのデータが、速度モデルに関するトレーニングのための新情報を含むか否かを決定することである。このために、各コラムがＦ１と関連し、各列がＦ２と関連するヒストグラム表を、設計する。Ｆ１に対する選択された範囲（ＲＦ１）及び解像度（ｄＦ１）を、例えば、ＲＦ１＝［－０．０７～＋０．０７］及びｄＦ１＝０．０３５で規定する。同様に、Ｆ２に対する範囲（ＲＦ２）及び解像度（ｄＦ２）を、例えば、ＲＦ２＝［０～５］及びｄＦ２＝０．５で規定する。この場合、＜Ｆ１、Ｆ２＞によって作成した空間は、各歩行モデル又はプロファイルを纏めてグループ化するために使用する５５セルを含み、ヒストグラム表中の各セルは、そのセルにおける適合データの出現回数を示している。

最後に、式（５）を使用して、出現回数を、新たなサンプルが、センサから受信したこれらのセルの１つの範囲内にある場合に、ＧＮＳＳ受信機モジュールをＯＮにする確率を示す確率値に変換する。

式中、Ｎ_iは、各セルにおける出現回数であり、βは、状況が、図６に示されるような指数曲線の値の半分に達するために現れなければならない回数である。曲線ｃ１は、βが１０のものである。曲線ｃ２は、βが２５のものである。曲線ｃ３は、βが５０のものである。曲線ｃ４は、βが１００のものである。曲線ｃ５は、βが２５０のものである。カスタマイズの開始時には、ヒストグラム表を、ゼロで埋めて、全ての確率を、１にする。

ＧＮＳＳの状態の制御５３：このステップでは、ＧＮＳＳ受信機モジュールの状態（ＯＮ／ＯＦＦ）を、アルゴリズムにおける正確な実行線を見つけるために分析する。

ヒストグラムの更新５４：ＧＮＳＳ受信機モジュールが既にＯＮであるなら、各歩行モデル又はプロファイルの出現回数を含むヒストグラム表を更新する。

Ｔ_ON＞ｍｉｎＴ_ON？５５：ＧＮＳＳ受信機モジュールがＯＮであることをアルゴリズムが検出する度に、計算ユニットの一部又はマイクロコントローラである対応するカウンタ（Ｔ_ON）を、閾値（ｍｉｎＴ_ON）と比較する。Ｔ_ONは、ＧＮＳＳ受信機モジュールを使用する連続時間量（秒で表す）を含む。閾値ｍｉｎＴ_ONは、ＧＮＳＳ受信機モジュールが、該モジュールの状態をあまり頻繁に変化しすぎると、挙動が不安定になったり電流消費が多くなったりする原因になり得るため、これを防止する。電圧がＧＮＳＳ受信機モジュールを有する制御装置を駆動した瞬間と、ＧＮＳＳ受信機モジュールの有用な測定値を受信する瞬間との間に経過する時間は、数秒増える場合があると考えることは、重要である。ＧＮＳＳの分野では、この時間は、ＴＴＦＦ（「初回測位時間（Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｆｉｒｓｔ Ｆｉｘ）」）として知られ、その値は、受信機の初期状態と環境条件に応じて大きく変化する場合がある。その結果、ＧＮＳＳ受信機モジュールの状態を変化させるためのＯＮ決定には、ＧＮＳＳ受信機モジュールが同じ状態のままでなければならない最小時間量について特定の制限があるだろう。これらの制限は、閾値ｍｉｎＴ_ONの値によって支配（ｇｏｖｅｒｎ）され、この値を、ＧＮＳＳ受信機モジュールの作動時間である、例えば、２分に設定できる。

Ｔ_ON＋＋５６：閾値条件にならない、又はＧＮＳＳ受信機モジュールが、ＧＮＳＳ受信機モジュールを切替える決定を実行した後も同じ状態のままにするならば、カウンタＴ_ONを増分する。

Ｔ_OFF＞ｍｉｎＴ_OFF？５７：アルゴリズムが、ＧＮＳＳ受信機モジュールがＯＦＦであることを検出する度に、計算ユニットの一部又はマイクロコントローラである対応するカウンタ（Ｔ_OFF）を、閾値（ｍｉｎＴ_OFF）と比較する。Ｔ_OFFは、ＧＮＳＳ受信機モジュールを使用していない連続時間量（秒で表す）を含む。速すぎるＧＮＳＳ受信機モジュールの状態の変化を防ぐための同様な制限は、閾値ｍｉｎＴ_OFFによって支配され、例えば、１０分に設定できる。この閾値（停止時間）を、より長くも規定して、既知の記憶した歩行プロファイルに配慮するようにでき、またＧＮＳＳ受信機モジュールの作動時間を少なくともより短く、例えば、少なくとも５分の１にしても、作動したＧＮＳＳ受信機モジュールによって、制御装置の個人的な較正動作において距離、位置又は好適には速度を少なくとも精確に判断可能である。

Ｔ_OFF＋＋５８：閾値条件を超えていない、又はＧＮＳＳ受信機モジュールが、ＧＮＳＳ受信機モジュールを切替える決定を実行した後も同じ状態のままにするならば、カウンタＴ_OFFを増分する。

ＧＮＳＳ受信機モジュールを切替える決定５９、６０：式（５）を使用した確率に基づいて、ＧＮＳＳ受信機モジュールの状態の変化を実行するか否かについて、ＯＮ決定をとる。例えば、ＧＮＳＳ受信機モジュールがＯＦＦであり、ＯＮに切替える確率が７５％であれば、範囲［０～１００］にあるランダム確率値を、例えば、正規分布を使用して、生成する。その後、ランダムに生成した確率が、切替えＯＮの確率、即ち７５％より小さければ、ＧＮＳＳ受信機モジュールをＯＮに切替える決定を、生成する。これは、新たな状況が現れたときに、最も高い確率が予想されるため、理に適っており、従って、生成したランダム確率が、より大きい値となる蓋然性はそれほど高くない。同様に、ＧＮＳＳ受信機モジュールがＯＮであり、ＯＦＦに切替える確率が７５％であれば、ＧＮＳＳ受信機モジュールを、生成したランダム確率が、この場合、７５％超である場合にだけ、停止（ＯＦＦ）することになる。ここでもまた、状況が既に訓練されているため、ＧＮＳＳ受信機モジュールがＯＮであれば、低い確率が予想されるため、これは理に適っており、生成したランダム確率が、より小さい値となる蓋然性はそれほど高くない。

ＧＮＳＳを作動（ＯＮ）？６１：ＧＮＳＳ受信機モジュールがＯＦＦであれば、ＧＮＳＳ受信機モジュールをＯＮに切替えるために、ＧＮＳＳ受信機モジュールを切替える決定を制御する。

ＧＮＳＳを停止（ＯＦＦ）？６２：ＧＮＳＳ受信機モジュールがＯＮであれば、ＧＮＳＳ受信機モジュールをＯＦＦに切替えるために、ＧＮＳＳ受信機モジュールを切替える決定を制御する。

Ｔ_ON、Ｔ_OFFをゼロに設定６３：ＧＮＳＳ受信機モジュールを切替える決定が肯定的であれば、カウンタＴ_ON、Ｔ_OFFを、ゼロにリセットし、アルゴリズムは、ステップ５０で、ＦＩＦＯバッファメモリの新たな中断を再び待ち始める。

ＧＮＳＳ受信機モジュールの知的戦略の性能を分析した結果、以下のパラメータに注目する。

収束のレベル：ＲＬＳアルゴリズム（「逐次最小二乗法（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）」）を使用して、速度を推定するためのカスタマイズされたモデルを構築する。収束のレベル又は「学習法」を、サンプルの共分散行列の対角にある少なくとも第１要素を検査することによって、検討できる。検査では、この値で、ＧＮＳＳ受信機モジュールのサンプルを常に使用する場合と比較して、速度を推定するためのモデルの収束を検討する。

ＧＮＳＳ受信機モジュールの使用：ＧＮＳＳ受信機モジュールを使用する度に、カウンタを、マイクロコントローラにおいて増分する。このカウンタを使用して、ＧＮＳＳ知的戦略が要求するＧＮＳＳ受信機モジュールの使用量を制御し、今回の減少の実現可能性及び影響を検討する。

相対速度誤差：推定速度の各サンプルに対する相対誤差を、以下の式を使用して計算する。

式中、ｖは、推定速度であり、ｖ_refは、ＧＮＳＳ基準速度である。

図７は、定義済みデータベースＭ３における参加者の一人に対するＧＮＳＳ知的戦略の適用結果を示す。このデータベースは、現在実行中の状況だけから来るデータを含む。参加者は、如何なる制約もなく、普通の走行トレーニングやの通常の軌道中に自分のセンサを着用する。このデータベースを、例えば、参加者１の手首に着用する制御装置に記録する。

図７に見られるように、参加者１のＧＮＳＳ受信機モジュールのみを使用し、該モジュールは、約３６時間に亘り示される合計時間の７．２％、即ち１５７．１８３３分間作動状態である。様々な縦線ｃｏｍは、本発明のＧＮＳＳ受信機モジュールが作動する瞬間を規定している。従って、期間ｃｏｍに亘り作動したＧＮＳＳ受信機モジュールの信号Ｓ１の距離／速度測定誤差は、低いと判定され、信号Ｓ１は、３６時間中全体に亘り連続的に作動するであろうＧＮＳＳ受信機モジュールの信号Ｓ_GPSに近い。このグラフは、カスタマイズしたものの収束のレベル（Ｓ１）をより詳細に示しており、該レベルは、サンプルの共分散行列の対角にある第１要素によって表され、ＧＮＳＳ受信機モジュールが常に作動している場合（Ｓ_GPS）では、ある程度近い。

最後に、図８では、様々な人々（人々に対する割合）に関する速度の推定における相対誤差を、示している。ＧＮＳＳ知的戦略の性能を、ＧＮＳＳ受信機モジュールを絶えず使用する場合と比較するために、相対誤差を、両状況に関する式（６）を使用して、計算する。実際に、ＧＮＳＳ受信機モジュールを絶えず使用するときには、相対誤差は、速度基準を追従しようとする際のＲＬＳアルゴリズムの追従誤差だけを含む。更に、ＧＮＳＳ知的戦略を適用するときには、相対誤差は、トレーニング方法を中断する際の速度を推定するためのモデルによって加わる誤差も含む。図８は、ＧＮＳＳ知的戦略を、データベースＭ３の全参加者に適用する際の、様々な人々に関する結果を示している。

全参加者を考慮するならば、相対誤差は、ＧＮＳＳ受信機モジュールを曲線Ｇ１_ONに従い連続的に作動すると、約６．５％となる。ＧＮＳＳ知的戦略を、本発明のＧＮＳＳ受信機モジュールに関する曲線Ｇ１に従い適用すると、これは７．５％に増加する。更に、その記録が少なくとも１０時間のデータに含まれる参加者だけを含むならば、速度の推定における相対誤差は、ＧＮＳＳ受信機モジュールを、１００％の時間作動する際の曲線Ｇ１０_ONに従い、５％未満となる。ＧＮＳＳ知的戦略の適用後、相対誤差は、ＧＮＳＳ受信機モジュールの作動が１０％未満である曲線Ｇ１０に従い、およそ６％となる。このことから、また前図で示したように、本発明の提案した戦略が、速度の推定に関してある程度低い誤差を維持しながら、ＧＮＳＳ受信機モジュールの使用又は作動の大幅な低減を達成できることは、明らかである。更に、ＲＬモデルの安定性及び収束レベルは、ＧＮＳＳ受信機モジュールを絶えず作動する（ＯＮ）場合と比較して、許容可能なように思われる。従って、ＧＮＳＳ受信機モジュールの連続作動期間は、計算ユニットの計算アルゴリズムによって、制御装置の総使用時間の１０％未満にできる、即ち、ＧＮＳＳ受信機モジュールの最大動作時間である約５時間となり、上記ＧＮＳＳ受信機モジュールを、制御装置の総使用時間である５０時間を超えてＯＮしなくなる。従って、携帯計器の制御装置を、腕時計の電池等の、小型電池によって駆動できる。

これまでに行った記述から始まり、人のスポーツ又は健康活動を制御する装置を備えた携帯計器の、及び制御装置を始動する方法に関する複数の別の実施形態は、以下のクレームで規定した本発明の文脈の範囲を越えることなく、可能である。１個又は複数の非揮発性メモリを設けることができ、該メモリは、制御装置から取外して、別の携帯計器に、全ての動きデータ、又は記録され、人に専用のカスタマイズした歩行プロファイルを搭載できる。携帯計器の電力供給を、電池、又は太陽電池、又は熱電発電機によって提供できる。

３ 携帯用計器
１０ 制御装置１０
１１ ＧＮＳＳ受信機モジュール
１２ アンテナ
１３ 運動センサ
１４ 圧力センサ
１５ 計算ユニット
１６ 非揮発性メモリ
２２ 可視衛星

Claims (15)

1. 携帯計器（３）を着用する人（１）のスポーツ又は健康活動を制御又は管理する装置（１０）を備える携帯計器（３）であり、前記制御装置（１０）は、計算ユニット（１５）に接続する少なくとも１個の運動センサ（１３）及び前記計算ユニット（１５）に接続するＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）を含む、携帯計器（３）であって、
   前記制御装置（１０）の前記計算ユニット（１５）を、前記人の少なくとも１つの速度を判断するために、既知の動きデータ又は歩行プロファイルと異なる、前記運動センサ（１３）によって検出した動きにおける変化の後に規定する作動時間の間、前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）を作動するように、及び前記作動時間後に、該作動時間より長い停止時間の間、前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）を停止するように、構成し、
   マイクロコントローラ等の前記計算ユニット（１５）は、前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）の前記作動時間を判断するために、第１切替え閾値と関連する第１カウンタ、及び前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）の前記停止時間を判断するために、第２切替え閾値と関連する第２カウンタを含むことを特徴とする、携帯計器（３）。
2. 前記制御装置（１０）は、前記携帯計器（３）を着用する前記人の少なくとも速度データ、及び様々なカスタマイズした歩行又は走行プロファイルを記憶するために、前記計算ユニット（１５）に接続する少なくとも１個のメモリ（１６）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の携帯計器（３）。
3. 前記計算ユニット（１５）に接続する前記メモリ（１６）は、前記携帯計器（３）を着用する人（１）の動きの速度又はペースを推定するための記録した計算アルゴリズムを含むことを特徴とする、請求項２に記載の携帯計器（３）。
4. マイクロコントローラ等の前記計算ユニット（１５）は、前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）の前記作動又は前記停止を制御するためにも、前記携帯計器（３）を着用する人（１）の動きの速度又はペースを推定するための計算アルゴリズムを含むことを特徴とする、請求項１に記載の携帯計器（３）。
5. 前記制御装置（１０）は、自然又は市街地における軌道（４）又は経路を歩行又は走行中に、高度又は傾斜を判断するために、気圧計又は高度計等の、圧力センサ（１４）も含むことを特徴とする、請求項１に記載の携帯計器（３）。
6. 前記運動センサは、１又は２本の測定軸、又は好適には３本の測定軸を有する加速度計であることを特徴とする、請求項１に記載の携帯計器（３）。
7. 前記運動センサは、三軸加速度計、三軸ジャイロスコープ、及び三軸磁気センサを有する９軸の慣性運動センサ、又は三軸加速度計、三軸ジャイロスコープ、三軸磁気センサ、及び気圧計を有する１０軸の慣性運動センサであることを特徴とする、請求項１に記載の携帯計器（３）。
8. 前記携帯計器（３）は、電池で駆動する腕時計（３）の形であることを特徴とする、請求項１に記載の携帯計器（３）。
9. 制御装置（１０）を備える携帯計器（３）を着用する人（１）のスポーツ又は健康活動を管理する方法であり、前記制御装置（１０）は、計算ユニット（１５）に接続する少なくとも１個の運動センサ（１３）及び前記計算ユニット（１５）に接続するＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）を含む、方法であって、
   該方法は：
   －既知の動きデータ又は歩行プロファイルと異なる前記運動センサ（１３）によって検出した動きにおける変化の後に規定する作動時間の間、前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）を作動するステップ、
   －衛星（２２）からのＧＰＳ信号を受信することによって前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）の前記作動の後に、前記人の少なくとも１つの位置又は速度を判断するステップ、及び
   －前記作動時間後に、該作動時間より長い停止時間の間、前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）を停止するステップ
   を含み、
   マイクロコントローラ等の前記計算ユニット（１５）は、前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）の作動時間を判断するための第１カウンタ（５６）及び前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）の停止時間を判断するための第２カウンタ（５８）を含むことを特徴とする、方法。
10. 前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）の作動又は停止を制御するためにも、前記携帯計器（３）を着用する人（１）の動きの速度又はペースの推定を、前記マイクロコントローラ等の前記計算ユニット（１５）における計算アルゴリズムによって実行することを特徴とする、請求項９に記載の管理方法。
11. 前記管理方法のための前記制御装置（１０）は、加速度計信号Ａ（ｔ）を前記マイクロコントローラ（１５）に提供するのに、三次元加速度計である前記運動センサ（１３）、及び圧力信号を前記マイクロコントローラ（１５）を提供するのに、気圧センサ（１４）を含む、管理方法であって、
    前記加速度計信号及び前記圧力信号を、毎秒、第１期間の可動ウィンドウを第２期間の後続の可動ウィンドウと重なる状態で使用して、区分し、区分した加速度及び区分した圧力信号を、検出した歩行モデル又はプロファイルがまだ記憶されていない新たなモデル又はプロファイルであるかを、前記マイクロコントローラ（１５）において、判断するような方法で、提供することを特徴とする、請求項１０に記載の管理方法。
12. 前記マイクロコントローラ（１５）の発振器の計時に従い、前記第１期間は、６秒とし、前記第２期間は、５秒とすることを特徴とする、請求項１１に記載の管理方法。
13. 前記歩行モデル又はプロフィールの判断後に、前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）が既に作動状態又は停止状態にあるかを検証すること、
    前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）が既に作動状態にある場合、前記第１カウンタの前記状態の検証を実行して、前記第１カウンタの前記状態が、第１最小閾値未満にあるかを判断し、Ｙｅｓである場合、前記第１カウンタを増分し、前記方法の前のステップを繰返し、逆の場合で、前記第１閾値を超える場合、前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）を停止しなければならないかを判断するために、前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）を切替えるための決定を行わねばならないかを検証すること、及び
    前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）が既に停止状態にある場合、前記第２カウンタの前記状態の検証を実行して、前記第２カウンタの前記状態が、第２最小閾値未満にあるかを判断し、Ｙｅｓである場合、前記第２カウンタを増分し、前記方法の前のステップを繰返し、逆の場合で、前記第２閾値を超える場合、前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）を作動しなければならないかを判断するために、前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）を切替えるための決定を行わねばならないかを制御すること
    を特徴とする、請求項１１に記載の管理方法。
14. 前記第１カウンタ（５６）によって規定する前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）の作動時間を、２分に設定すること、及び前記第２カウンタ（５８）によって規定する前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）の停止時間を、１０分超で、検出した新たな歩行モデル又はプロファイルに応じて決定することを特徴とする、請求項１３に記載の管理方法。
15. 前記携帯計器（３）を前記人（１）が使用する際に、前記制御装置（１０）をＯＮにすることによって、前記ＧＮＳＳ受信機モジュールの連続作動期間は、前記計算ユニット（１５）の前記計算アルゴリズムによって、前記制御装置（１０）の総使用時間の１０％未満となることを特徴とする、即ち、前記ＧＮＳＳ受信機モジュールの最大動作期間が約５時間であれば、前記制御装置（１０）の総使用時間が５０時間を超えて前記携帯機器（３）が電池によって駆動されている場合には、前記ＧＮＳＳ受信機モジュール（１１）はＯＮしなくなることを特徴とする、請求項１０に記載の管理方法。

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