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座標変換

モーションセンサ（以後，MSと呼ぶ）が計測する加速度信号，角速度信号は，MSに固定されたローカル座標系の信号です．例えば，センサを水平に置くと（Z軸を鉛直方向にすると），センサのZ方向にだけ1Gの加速度が計測されます．その状態から，センサをゆっくり傾けると，センサには重力加速度だけが検出されますが，XYZ各軸に重力加速度の成分が検出されます．このように当たり前ですが，センサはセンサに固定されたセンサ（ローカル）座標系の情報を計測します．

一方，絶対座標系で加速度を観察すると，重力加速度は常に鉛直下向きです．運動の解析では絶対座標系の加速度情報が必要とされることも多々あり，そのためにはセンサ（ローカル）座標系の加速度を絶対座標計へ座標変換する必要があります．

図１：加速度信号（重力加速度）のセンサ座標系への分配

注意点：MSの加速度信号の符号

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モーションセンサ（以後，MS）は３次元の姿勢推定を行い，オフラインでは単位クォータニオンをCSVファイルに出力し，オイラー角にも変換できます．オンラインで図１のようなアプリで３D表示したり，クォータニオンを出力することもできます（独自アプリケーション開発には、別途、SDKが必要となります）．

ここで述べる「３次元の姿勢（角度）」とは，剛体（変形しない形のある物体）にXYZの直交する座標系を定義して，その座標軸の各方向を示しています．

３次元の姿勢表現の基本は回転行列で，その他に単位クォータニオン，オイラー角などがあります．詳細については「モーションセンサを使用した角度の算出方法その1」「モーションセンサを使用した角度の算出方法その2」をご参照ください．

図１：姿勢角度表示アプリ

姿勢推定の概要

単位クォータニオンはMSに含まれるジャイロセンサによって計測される角速度を積分することで計算できます．計算式は「クォータニオンと角速度」をご参照ください．

なお，引用したページで述べているオイラーパラメータは，このページで述べている単位クォータニオンに相当しますが，このオイラーパラメータとは，大きさを１に正規化したクォータニオンを指しています（「クォータニオン3：ロドリゲスの式からクォータニオンへ」をご参照ください．なお，ページごとにクォータニオン関連の表現方法が，統一的ではないことお詫びいたします．順次，訂正いたします）．

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計測制御アプリケーション

スポーツセンシング社製ワイヤレスセンサモジュール製品群の制御を、全て行なうことができる純正アプリケーション。計測に必要な機能がひと通り揃っており、製品購入後、すぐに使い始めることができます。

計測の開始/停止はもちろんの事、ワイヤレスセンサモジュールに搭載されているメモリのファイル管理、サンプリング周波数や測定時間などの計測設定、これらを無線接続でも、有線接続でも行うことが可能です。また、本アプリケーションは National Instruments製 LabVIEW環境にて構築されているので、様々なWindows OSの上で安定動作致します。（※ 実行ファイル形式で配布しているため、LabVIEW開発環境は必要ありません。）