务器5的数据库中。
[0104] 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。
[0105] 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 -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。
[0106] 1-2.坐标系
[0107] 定义在以下的说明中所需的坐标系。
[0108] ·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
[0109] ·η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
[0110] ·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
[0111] ·Π1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
[0112] 1-3.运动解析装置
[0113] 1-3-1.运动解析装置的构成
[0114] 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（MU) 10、处理部20、存储部30、通信部40、GPS(Global PositioningSystem: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。
[0115] 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。
[0116] 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）。
[0117] 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）。
[0118] 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。
[0119] 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。
[0120] 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。
[0121] 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。
[0122] 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η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。
[0123] 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。
[0124] 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。
[0125] 处理部 20 例如由CPU(CentralProcessingUnit:中央处理单元）、DSP(Digital SignalProcessor:数字信号处理器）、ASIC(ApplicationSpecificIntegrated Circuit: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。
[0126] 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。
[0127] 存储部30例如由R0M(ReadOnlyMemory:只读存储器）或闪速R0M、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。
[0128] 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。
[0129] 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At(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。
[0130] 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（D0P(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。
[0131] 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。
[0132] 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 At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。
[0133] 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。
[0134] 1-3-2.处理部的功能构成
[0135] 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。
[0136] 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。
[0137] 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。
[0138]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。
[0139]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。
[0140] 1-3-3.惯性导航运算部的功能构成
[0141]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。
[0142] 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baW及角速度偏差bu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bu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。
[0143] 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v*5、位置p*5以及姿势角（侧倾角（rollangle)Φbf；、俯仰角（pitchangle) 0bf；、 偏航角（yawangle)Φ」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（i>te和俯仰角Θ的初始值， 并根据GPS数据中包含的速度算出偏航角Φ^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。
[0144]【式1】
[0146] 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Cb%并根据式（2)算出姿势角。
[0147]【式2】
[0148]
[0149] 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，。另外，积分处理部220对e坐标系的速度，进行累积（積算） 而算出e坐标系的位置p'
[0150] 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δ，、位置 误差以及姿势角误差ε6来校正速度ν\位置f以及姿势角的处理、以及对校正后的 速度，进行积分而计算距离的处理。
[0151] 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C；1以及从e坐标系向η坐标系的坐标转换矩阵CΛ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。
[0152] 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） 积分处理部220算出的姿势角的误差（姿势角误差）加速度偏差ba、角速度偏差bu、以及积分处理部220算出的位置的误差（位置误差）δp6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。
[0153]【式3】
[0155] 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，Ρ 是状态变量的误差协方差矩阵。
[0156]【式4】
[0157] X=ΦΧ
[0158] (4)
[0159] Ρ=ΦΡΦτ+〇
[0160] 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。Ζ和Η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Ζ与根据状态矢量X预测的矢量ΗΧ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。Κ是卡 尔曼增益，R越小则Κ越大。根据式（5)，Κ越大（R越小），则状态矢量X的校正量越大，相 应地Ρ越小。
[0161] 【式5】
[0162] K = PHT(HPHT+R) 1
[0163] X = X+K(Z-HX) (5)
[0164] P = (I-KH)P
[0165] 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。
[0166] 通过基于姿势角误差的校正的误差推算方法：