JP7180972B2 - 解析データ処理装置、解析データ処理方法、および、解析データ処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、時系列からなる解析データに含まれる異常値の検出の技術、および、所望の現象を解析するための当該解析データの処理の技術に関する。

ＧＰＳ（Ｇｒｏｂａｌ Ｐｏｓｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等のＧＮＳＳ（Ｇｒｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ）の測位信号を用いた測位が実用化されている。精度の高い測位方法として、測位信号の搬送波位相を用いた測位（干渉測位）がある。

例えば、特許文献１には、搬送波位相を用いた測位の一種であるスタティック測位が記載されている。特許文献１は、斜面の変位を観測するシステムであり、スタティック測位によって得られた変位データにフィルタ処理および平滑化処理を行っている。これにより、変位データに含まれるバラツキを抑制している。

特開２００４－１４４６２３号公報

しかしながら、上述の搬送波位相（観測値）を用いた変位データ（解析データ）は、測位信号の受信環境の変化や整数値バイアスの振れによって異常値となってしまうことがある。ここでの異常値とは、時系列からなる解析データが、急激に変化したものである。

このような異常値が存在すると、上述のフィルタ処理および平滑化処理の値に悪影響を与え、これらの処理後の値に誤差を生じてしまう。

したがって、本発明の目的は、時系列からなる複数の解析データに含まれる異常値を確実に検出することである。

この発明の解析データ処理装置は、異常値検出部、安定性監視部、および、検出情報生成部を備える。異常値検出部は、時系列からなる複数の解析データに対して異常値判定用閾値を用いて、異常値の発生を検出する。安定性監視部は、異常値の発生頻度を用いて、複数の解析データの安定性を監視する。検出情報生成部は、安定状態での解析データを用いて、安定状態での異常値判定用閾値を設定する。

この構成では、複数の解析データの値が安定した後に、この状態に応じた閾値によって異常値が検出される。したがって、解析データの異常値は確実に検出される。

この発明によれば、時系列からなる複数の解析データに含まれる異常値を確実に検出できる。

本発明の実施形態に係る解析データ処理装置の機能ブロック図 本実施形態に係る解析データ処理装置を含む観測システムの機能ブロック図 解析データ処理装置のメイン処理を示すフローチャート 安定性の監視処理を示すフローチャート 安定性の監視原理を説明するための図 安定状態での異常値の検出処理を示すフローチャート 安定状態での異常値の検出処理を説明するための図 （Ａ）は、解析データの置換処理のメイン処理を示すフローチャート、（Ｂ）は、周期ノイズ抽出用データの置換処理を示すフローチャート （Ａ）は、１恒星日前の解析データがある場合の周期ノイズ抽出用データの生成の概念を説明するための図、（Ｂ）は、１恒星日前の解析データがない場合の周期ノイズ抽出用データの生成の概念を説明するための図 平滑化解析データの生成の概念を説明するための図 解析データの後進置換処理を示すフローチャート 解析データの後進置換処理の概念を説明するための図

本発明の実施形態に係る解析データ処理装置について、図を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る解析データ処理装置の機能ブロック図である。図２は、本実施形態に係る解析データ処理装置を含む観測システムの機能ブロック図である。

図１に示すように、本実施形態に係る解析データ処理装置４１は、異常値検出部４１１、安定性監視部４１２、検出情報生成部４１３、解析データ置換部４１４、周期ノイズ抽出部４１５、周期ノイズ除去部４１６、および、終段平滑化処理部４１７を備える。解析データ処理装置４１を構成する各機能部は、１または複数の演算器等のハードウェアと、当該ハードウェアにおいて実行されるプログラムとによって実現される。

これらの構成からなる解析データ処理装置４１は、図２に示す観測システム１０に利用されている。解析データ処理装置４１の説明の前提として、まず、図２を用いて、観測システム１０について説明する。

図２に示すように、観測システム１０は、観測局２１、観測局２２、基準局３０、および、解析装置４０を備える。図３では、観測局は２箇所であり、基準局は１箇所であるが、これに限らない。これら観測局の数、基準局の数は、観測する箇所等に応じて適宜決められている。また、図２では、ＧＰＳを用いる態様を示しているが、ＧＮＳＳの他の測位システムを用いることもできる。

観測局２１は、ＧＰＳアンテナ２１１およびＧＰＳ受信機２１２を備える。ＧＰＳアンテナ２１１は、複数の測位衛星ＳＡＴ１、ＳＡＴ２、ＳＡＴ３、およびＳＡＴ４のそれぞれから送信される測位信号（ＧＰＳ信号）を受信し、ＧＰＳ受信機２１２に出力する。ＧＰＳ受信機２１２は、複数の測位衛星ＳＡＴ１、ＳＡＴ２、ＳＡＴ３、およびＳＡＴ４からの測位信号の搬送波位相積算値をそれぞれに観測する。ＧＰＳ受信機２１２は、基準局３０のＧＰＳ受信機３０２に接続されており、これらの搬送波位相積算値をＧＰＳ受信機３０２に送信する。

観測局２２は、ＧＰＳアンテナ２２１およびＧＰＳ受信機２２２を備える。ＧＰＳアンテナ２２１は、複数の測位衛星ＳＡＴ１、ＳＡＴ２、ＳＡＴ３、およびＳＡＴ４のそれぞれから送信される測位信号（ＧＰＳ信号）を受信し、ＧＰＳ受信機２２２に出力する。ＧＰＳ受信機２２２は、複数の測位衛星ＳＡＴ１、ＳＡＴ２、ＳＡＴ３、およびＳＡＴ４からの測位信号の搬送波位相積算値をそれぞれに観測する。ＧＰＳ受信機２２２は、基準局３０のＧＰＳ受信機３０２に接続されており、これらの搬送波位相積算値をＧＰＳ受信機３０２に送信する。

基準局３０は、ＧＰＳアンテナ３０１およびＧＰＳ受信機３０２を備える。ＧＰＳアンテナ３０１は、複数の測位衛星ＳＡＴ１、ＳＡＴ２、ＳＡＴ３、およびＳＡＴ４のそれぞれから送信される測位信号（ＧＰＳ信号）を受信し、ＧＰＳ受信機３０２に出力する。

ＧＰＳ受信機３０２は、複数の測位衛星ＳＡＴ１、ＳＡＴ２、ＳＡＴ３、およびＳＡＴ４からの測位信号の搬送波位相積算値をそれぞれに観測する。

基準局３０は、自局の搬送波位相積算値と、観測局２１および観測局２２の搬送波位相積算値とを、解析装置４０の解析データ処理装置４１に送信する。これら各局の搬送波位相積算値が、本願発明の「観測値」に対応する。

解析装置４０は、解析データ処理装置４１と記憶部４２とを備える。解析データ処理装置４１は、複数の解析データを記憶部４２に記憶させる。なお、記憶部４２は、例えばＦＴＰサーバであってもよく、この場合、基準局３０は、複数の解析データを記憶部４２に直接記憶させる。

次に、解析データ処理装置４１の構成および処理について説明する。まず、図１を用いて、解析データ処理装置４１を構成する各機能部について説明する。なお、各機能部で実行する詳細な処理については、フローおよび説明図を用いて後述する。

図１に示すように、解析データ処理装置４１は、解析データ生成部４１０、異常値検出部４１１、安定性監視部４１２、検出情報生成部４１３、解析データ置換部４１４、周期ノイズ抽出部４１５、周期ノイズ除去部４１６、および、終段平滑化処理部４１７を備える。

解析データ生成部４１０は、測位信号の搬送波位相を用いた精密干渉測位を実行して、基準局３０に対する観測局２１および観測局２２の変位量を算出する。

具体的には、解析データ生成部４１０は、基準局３０で観測した複数の測位衛星毎の搬送波位相積算値と、観測局２１で観測した複数の測位衛星毎の搬送波位相積算値とを用いて、観測局２１の位置の変位量を算出する。また、解析データ生成部４１０は、基準局３０で観測した複数の測位衛星毎の搬送波位相積算値と、観測局２２で観測した複数の測位衛星毎の搬送波位相積算値とを用いて、観測局２２の位置の変位量を算出する。

解析データ生成部４１０は、観測局２１の位置の変位量と観測局２２の位置の変位量とを、所定の時間間隔（例えば、１分間隔、５分間隔、３０分間隔、または１時間間隔等）で算出する。これらの変位量のそれぞれが、観測システム１０の解析データである。すなわち、解析データは、数値である。

解析データ生成部４１０は、解析データを、異常値検出部４１１、および解析データ置換部４１４に出力する。なお、解析データ生成部４１０の機能は、基準局３０に持たせることも可能である。しかしながら、解析データ生成部４１０を解析装置４０に備えることによって、より高度な統計処理、例えば判定閾値の動的な変更や複数の判定条件や複雑な関数を用いた処理などを行うことができ、高精度な解析データ（例えば、変位量）をより確実に生成できる。

異常値検出部４１１は、解析データと異常値検出用の閾値とを比較する。この閾値は、検出情報生成部４１３から与えられる。異常値検出部４１１は、解析データの異常値を検出し、異常値の検出結果を、安定性監視部４１２、検出情報生成部４１３、および、解析データ置換部４１４に出力する。

安定性監視部４１２は、異常値の検出結果、例えば異常値の発生頻度を用いて、時系列の解析データが安定状態にあるか非安定状態にあるかを監視する。安定性監視部４１２は、安定性の監視結果を、検出情報生成部４１３および解析データ置換部４１４に出力する。

検出情報生成部４１３は、解析データの安定性の監視結果、すなわち、時系列の解析データが安定状態にあるか非安定状態にあるかに応じて、異常値判定用の閾値を設定する。

より具体的には、検出情報生成部４１３は、過去の解析データの平滑化値（ローパスフィルタ演算値、最小二乗値、カルマンフィルタ演算値等）を算出し、異常値判定用基準値に設定する。さらに、検出情報生成部４１３は、当該過去の解析データの統計的演算値から閾値用のノイズの大きさを算出する。なお、ノイズの大きさは固定値であってもよい。検出情報生成部４１３は、異常値判定用基準値とノイズの大きさとを用いて、異常値判定用の閾値を設定する。

この際、検出情報生成部４１３は、非安定状態において、異常値の検出を受け付けると、異常値判定用の閾値をリセットする。

また、検出情報生成部４１３は、安定状態では、異常値判定用基準値の算出に、異常値として判定した解析データを用いず、当該異常値と判定した解析データを置換した値（例えば、異常値と判定した解析データの異常値判定用基準値（平滑化値））を用いる。さらに、検出情報生成部４１３は、安定状態では、終段平滑化処理部４１７での平滑化処理後の解析データ（出力段解析データ）に基づいて、変動用オフセット値を決定する。この場合、検出情報生成部４１３は、平滑化値、ノイズの大きさ、および、変動用オフセット値を用いて、異常値判定用の閾値を設定する。

検出情報生成部４１３は、異常値判定用の閾値を、異常値検出部４１１に出力する。また、検出情報生成部４１３は、過去の解析データの平滑化値を、解析データ置換部４１４に出力する。

解析データ置換部４１４は、安定性監視部４１２から安定状態であることを受け付けると、解析データに含まれる異常値を置換する。解析データ置換部４１４は、２種類の置換を行う。

第１の置換として、解析データ置換部４１４は、Ｎ恒星日前の解析データを用いて置換を行い、周期ノイズ抽出用データを生成する。解析データ置換部４１４は、周期ノイズ抽出用データを、周期ノイズ抽出部４１５に出力する。

第２の置換として、解析データ置換部４１４は、検出情報生成部４１３からの平滑化値を用いて置換を行い、出力用データを生成する。解析データ置換部４１４は、出力用データを、周期ノイズ除去部４１６に出力する。

周期ノイズ抽出部４１５は、周期ノイズ抽出用データから周期ノイズを抽出する。周期ノイズ抽出部４１５は、周期ノイズを、周期ノイズ除去部４１６に出力する。

周期ノイズ除去部４１６は、周期ノイズ抽出部４１５からの周期ノイズを用いて、出力用データから周期ノイズを除去する。周期ノイズ除去部４１６は、周期ノイズ除去後の出力用データを、終段平滑化処理部４１７に出力する。

終段平滑化処理部４１７は、周期ノイズ除去後の出力用データの平滑化処理を行って、平滑化処理後の解析データとして出力する。終段平滑化処理部４１７の平滑化の時定数は、検出情報生成部４１３の平滑化処理の時定数よりも大幅に長く設定されている。

この平滑化済みの解析データは、観測値（搬送波位相）の変動を与える物理的な現象の解析に用いられる。

具体的な一例として、解析データは、上述のように、基準局３０に対する観測局２１および観測局２２の変位である。変位とは、各位置の時間的な変動を意味する。ここで、基準局３０は、位置の変動が極少ない箇所に配置され、観測局２１および観測局２２は、観測対象である地盤（山や崖の法面、火山地帯の所定位置等）や人工構造物に配置されている。したがって、観測データは、観測局２１および観測局２２が設置された地盤や人工構造物の変位を表している。

このような地盤の変位や人工構造物の変位は、観測対象の主目的とする変動が殆ど無いが、変動の検知は必要である。また、観測値のノイズの大きさは、通常、変動が殆ど生じていない状態での変位の大きさに対して大きい。

本願発明の観測データ処理装置の構成を用いることによって、このような観測対象である主たる変動が小さく、ノイズが大きな観測データであって、主たる変動の検知が必要な観測システムであっても、ノイズの影響を抑圧し、主たる観測対象の変動を確実に解析できる。

次に、解析データ処理装置４１で実行する処理（解析データ処理方法）について説明する。図３は、解析データ処理装置の主たる処理フローを示すフローチャートである。なお、各処理の詳細な内容は後述する。

解析データ処理装置４１は、時系列からなる複数の解析データを取得して、異常値の検出を行い、安定性を監視する（Ｓ１０１）。

解析データ処理装置４１は、安定状態にあることを検出すると、時系列の解析データに含まれる異常値を、周期ノイズ抽出用の補正値で置換し、周期ノイズ抽出用データを生成する（Ｓ１０２）。解析データ処理装置４１は、周期ノイズ抽出用データから周期ノイズを抽出する（Ｓ１０３）。

解析データ処理装置４１は、時系列の解析データから周期ノイズを除去する（Ｓ１０４）。この際、解析データ処理装置４１は、時系列の解析データに含まれる異常値を、異常値検出用の基準値に用いる平滑化値によって置換して出力用データを生成する。解析データ処理装置４１は、出力用データから周期ノイズを除去する。

解析データ処理装置４１は、周期ノイズの除去後の出力用データを、平滑化処理する（Ｓ１０５）。

次に、解析データ処理装置４１による安定性の監視処理について説明する。図４は、安定性の監視処理を示すフローチャートである。図５は、安定性の監視原理を説明するための図である。図５の横軸は、時刻（解析データの取得時刻）であり、図５の縦軸は、解析データ（数値）である。なお、図５の異常値判定用閾値および異常値判定用基準値を示す線は、説明を分かり易くするために概略的な位置で記載しているが、各時刻において若干変動することがある。

図４に示すように、異常値検出部４１１は、時系列からなる複数の解析データを、記憶部４２から読み出す。異常値検出部４１１は、読み出した複数の解析データから、安定性の監視の対象の解析データを取得する（Ｓ３０１）。異常値検出部４１１は、時刻の早い順に解析データを取得する。

検出情報生成部４１３は、解析データに対する異常値判定用閾値を設定する（Ｓ３０２）。具体的には、検出情報生成部４１３は、今回の異常値検出対象の解析データよりも過去の時刻の解析データの平滑化値を算出し、異常値判定用基準値に設定する。平滑化値は、例えば、ローパスフィルタ処理値、単純移動平均値、最小二乗法による演算値、カルマンフィルタによる演算値等によって算出される。

なお、安定性の監視の初期時刻の解析データに対しては、過去の時刻の解析データが存在しない。例えば、図５の時刻ｔ１での解析データに対しては、過去の時刻の解析データは存在しない。

また、安定性の監視の初期時刻から２つ目の時刻の解析データに対しては、直前の時刻の解析データしか存在しない。例えば、図５の時刻ｔ２での解析データに対しては、時刻ｔ１の解析データしか存在しない。この場合、検出情報生成部４１３は、直前の時刻の解析データを異常値判定用基準値に設定する。

検出情報生成部４１３は、過去の時刻の解析データの統計的演算値から閾値設定用のノイズの大きさを算出する。統計的演算値とは、例えば、分散、標準偏差等である。ただし、検出情報生成部４１３は、過去の時刻の解析データがない場合（図５の時刻ｔ１）、過去の時刻の解析データが極少ない場合（例えば、図５の時刻ｔ２等）、には、ノイズの大きさとして固定値を設定する。なお、過去の時刻の解析データの個数が統計的演算値の算出に十分な場合であっても、ノイズの大きさを固定値にしてもよい。

検出情報生成部４１３は、異常値判定用基準値に対してノイズの大きさを加算することで上限閾値を設定し、異常値判定用基準値に対してノイズの大きさを減算することで下限閾値を設定する。この場合、異常値判定用基準値およびノイズの大きさは、解析データを取得する毎に動的に設定するとよい。この異常値判定用閾値は、異常値検出部４１１に出力される。

異常値検出部４１１は、解析データと異常値判定用閾値とを比較する（Ｓ３０３）。異常値検出部４１１は、解析データが異常値判定用閾値に基づく監視用正常値範囲内であることを検出すれば（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、この結果を安定性監視部４１２に出力し、安定性監視部４１２は、この結果に応じて監視用カウント（例えば、カウントアップ）を行う（Ｓ３０５）。異常値検出部４１１は、解析データが異常値判定用閾値の範囲外であることを検出すれば（Ｓ３０５：ＮＯ）、この結果を安定性監視部４１２に出力し、安定性監視部は４１２は、カウント値のリセットを行う（Ｓ３０７）。

安定性監視部４１２は、監視用のカウント値が安定状態開始閾値に達していなければ（Ｓ３０６：ＹＥＳ）、次の時刻の異常値の検出結果を待つ。安定状態開始閾値は、数値である。例えば、安定状態開始閾値は、過去の安定性の判断の結果等に基づいており、統計的に判断して、解析データが安定する時の解析データの個数によって設定されている。なお、安定性監視部４１２は、安定状態が開始されていない期間は、非安定状態であることを、検出情報生成部４１３に出力する。

安定性監視部４１２は、監視用のカウント値が安定状態開始閾値に達する（Ｓ３０６：ＮＯ）と、安定性の監視処理を終了する。すなわち、安定性監視部４１２は、解析データの経時的な安定が得られたことを検出して、安定性の監視処理を終了する。安定性監視部４１２は、安定状態にあることを、解析データ置換部４１４に出力する。

なお、カウンタ値の初期値を「０」または「１」に設定して、安定状態開始閾値まで数値をカウントアップする方式に限るものではなく、カウンタ値の初期値を安定状態開始閾値に基づく最大値に設定して、「０」または「１」までカウントダウンする方式を用いることも可能である。

また、連続する複数の解析データの統計的演算値（例えば、標準偏差、または、最大値等）の収束の度合いを用いて、安定状態開始の検出を行ってもよい。

解析データ処理装置４１による安定性の監視の概念を、図５を一例として説明する。

（時刻ｔ１の解析データに対する処理）
時刻ｔ１の解析データに対する過去の解析データは無い。したがって、安定性監視部４１２は、カウント値ＣＴを初期化する。安定性監視部４１２は、非安定状態であることを、検出情報生成部４１３に出力する。

（時刻ｔ２の解析データに対する処理）
時刻ｔ２の解析データに対して、過去の解析データは、時刻ｔ１の解析データのみである。したがって、安定性監視部４１２は、時刻ｔ１の解析データを異常値判定用基準値に設定し、固定値等によって異常値判定用閾値を設定する。時刻ｔ２の解析データは、監視用正常値範囲内に無い。したがって、安定性監視部４１２は、カウント値ＣＴをリセットする。これにより、安定性監視は初期状態に戻る。安定性監視部４１２は、非安定状態であることを、検出情報生成部４１３に出力する。

（時刻ｔ３の解析データに対する処理）
時刻ｔ２の解析データで安定性監視は初期化されている。したがって、時刻ｔ３の解析データに対して、安定化初期化後の過去の解析データは、時刻ｔ２の解析データのみである。このため、安定性監視部４１２は、時刻ｔ２の解析データを異常値判定用基準値に設定し、固定値等によって異常値判定用閾値を設定する。時刻ｔ３の解析データは、監視用正常値範囲内にある。したがって、安定性監視部４１２は、監視用カウントアップを行う。安定性監視部４１２は、非安定状態であることを、検出情報生成部４１３に出力する。

（時刻ｔ４の解析データに対する処理）
時刻ｔ４の解析データに対して、安定性監視の初期化後の過去の解析データは、複数の時刻ｔ２、ｔ３の解析データである。このため、安定性監視部４１２は、複数の時刻ｔ２、ｔ３の解析データの平滑化値を異常値判定用基準値に設定し、固定値または統計的演算値によって異常値判定用閾値を設定する。時刻ｔ４の解析データは、監視用正常値範囲内にある。したがって、安定性監視部４１２は、監視用カウントアップを行う。安定性監視部４１２は、非安定状態であることを、検出情報生成部４１３に出力する。

（時刻ｔ５の解析データに対する処理）
時刻ｔ５の解析データに対して、安定性監視の初期化後の過去の解析データは、複数の時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４の解析データである。このため、安定性監視部４１２は、複数の時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４の解析データの平滑化値を異常値判定用基準値に設定し、固定値または統計的演算値によって異常値判定用閾値を設定する。時刻ｔ５の解析データは、監視用正常値範囲内にある。したがって、安定性監視部４１２は、監視用カウントアップを行う。安定性監視部４１２は、非安定状態であることを、検出情報生成部４１３に出力する。

（時刻ｔ６の解析データに対する処理）
時刻ｔ６の解析データに対して、安定性監視の初期化後の過去の解析データは、複数の時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５の解析データである。このため、安定性監視部４１２は、複数の時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５の解析データの平滑化値を異常値判定用基準値に設定し、固定値または統計的演算値によって異常値判定用閾値を設定する。時刻ｔ６の解析データは、監視用正常値範囲内に無い。したがって、安定性監視部４１２は、カウント値ＣＴをリセットする。これにより、安定性監視は初期状態に戻る。安定性監視部４１２は、非安定状態であることを、検出情報生成部４１３に出力する。

（時刻ｔ７の解析データに対する処理）
時刻ｔ６の解析データで安定性監視は初期化されている。したがって、時刻ｔ７の解析データに対して、安定性監視の初期化後で且つ過去の解析データは、時刻ｔ６の解析データのみである。このため、安定性監視部４１２は、時刻ｔ６の解析データを異常値判定用基準値に設定し、固定値等によって異常値判定用閾値を設定する。時刻ｔ７の解析データは、監視用正常値範囲内にある。したがって、安定性監視部４１２は、監視用カウントアップを行う。安定性監視部４１２は、非安定状態であることを、検出情報生成部４１３に出力する。

（時刻ｔ８、ｔ９、ｔ１０、ｔ１１、ｔ１２の解析データに対する処理）
時刻ｔ８、ｔ９、ｔ１０、ｔ１１、ｔ１２の各解析データに対して、安定性監視部４１２は、過去の複数の時刻の解析データの平滑化値を異常値判定用基準値に設定し、固定値または統計的演算値等によって異常値判定用閾値を設定する。時刻ｔ８、ｔ９、ｔ１０、ｔ１１、ｔ１２の各解析データは、監視用正常値範囲内にある。したがって、安定性監視部４１２は、時刻ｔ８、ｔ９、ｔ１０、ｔ１１、ｔ１２の解析データ毎に、順次、監視用カウントアップを行う。安定性監視部４１２は、非安定状態であることを、検出情報生成部４１３に出力する。

（時刻ｔ１３の解析データに対する処理）
時刻ｔ１３の解析データに対して、安定化初期化後の過去の解析データは、複数の時刻ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９、ｔ１０、ｔ１１、ｔ１２の解析データである。このため、安定性監視部４１２は、複数の時刻ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９、ｔ１０、ｔ１１、ｔ１２の解析データの平滑化値を異常値判定用基準値に設定し、固定値または統計的演算値等によって異常値判定用閾値を設定する。時刻ｔ１３の解析データは、監視用正常値範囲内にある。したがって、安定性監視部４１２は、監視用カウントアップを行う。安定性監視部４１２は、カウント値ＣＴが安定状態開始閾値ＴＨＡになったことを検出し、安定性の監視処理を終了する。安定性監視部４１２は、安定状態であることを、解析データ置換部４１４に出力する。

次に、安定状態で解析データ処理装置４１の具体的な処理および原理ついて説明する。図６は、安定状態での異常値の検出処理を示すフローチャートである。図７は、安定状態での異常値の検出処理を説明するための図である。図７の横軸は、時刻（観測結果の算出時刻）であり、図７の縦軸は、観測結果である。

異常値検出部４１１は、時系列からなる複数の解析データを記憶部４２から読み出す。異常値検出部４１１は、読み出した複数の解析データから、今回の異常値の検出対象の解析データを取得する（Ｓ４０１）。異常値検出部４１１は、時刻の早い順に解析データを取得する。

検出情報生成部４１３は、解析データに対する異常値判定用閾値を設定する（Ｓ４０２）。具体的には、検出情報生成部４１３は、取得した複数の解析データにおける今回の解析データよりも過去の時刻の解析データの平滑化値を算出する。平滑化値は、例えば、移動平均値を用いる。検出情報生成部４１３は、平滑化値を異常値判定用基準値に設定する。

なお、安定状態開始後の初期時刻の解析データには、安定状態開始後における過去の時刻の解析データは存在しない。例えば、図５、および図７の時刻ｔ１３での解析データに対して、安定状態開始後における過去の時刻の解析データは存在しない。ここで、安定状態の開始時刻（初期時刻）は、安定性監視の終了時刻であり、解析データは、異常値ではないと判定できる。したがって、検出情報生成部４１３は、最初の解析データの時刻には、異常値判定用閾値の設定処理を実行しなくてもよい。なお、安定状態開始前（安定性監視期間）の複数の解析データを用いて、安定状態開始後の初期時刻の異常値判定用基準値を算出することもできる。例えば、図５、図７の例であれば、時刻ｔ６から時刻ｔ１２までは、解析データは安定している。安定状態開始後の初期時刻ｔ１３では、これら時刻ｔ６から時刻ｔ１２までの解析データを用いて、初期時刻ｔ１３の解析データに対する異常値判定用基準値を算出してもよい。さらには、後述の後進置換を行うことで、時刻ｔ１から時刻ｔ１２までの解析データを用いて、初期時刻ｔ１３の解析データに対する異常値判定用基準値を算出してもよい。

また、安定状態開始後の初期時刻から２つ目の時刻の解析データは、安定状態開始後において直前の時刻の解析データしか存在しない。例えば、図５、および図７の時刻ｔ１４での解析データに対しては、時刻ｔ１３の解析データしか存在しない。この場合、検出情報生成部４１３は、直前の時刻の解析データを異常値判定用基準値に設定する。

なお、この場合も、初期時刻と同様に、安定性監視期間の複数の解析データも用いて、異常値判定用基準値を算出することもできる。例えば、図５、図７の例であれば、時刻ｔ６から時刻ｔ１２までは、解析データは安定している。安定状態開始後の時刻ｔ１３では、これら時刻ｔ６から時刻ｔ１２までの解析データと安定状態開始後の初期時刻ｔ１３の解析データとを用いて、時刻ｔ１４の解析データに対する異常値判定用基準値を算出してもよい。さらには、後述の後進置換を行うことで、時刻ｔ１から時刻ｔ１２までの解析データと初期時刻ｔ１３の解析データとを用いて、時刻ｔ１４の解析データに対する異常値判定用基準値を算出してもよい。

以下、安定状態開始後の各時刻においても、同様に、安定性監視期間の複数の観測データも用いて、異常値判定用基準値を算出することもできる。これにより、異常値判定用基準値に設定される平滑化値が真値に近づく。したがって、異常値の検出精度は、向上する。

検出情報生成部４１３は、過去の時刻の解析データの統計的演算値から閾値設定用のノイズの大きさを算出する。統計的演算値とは、例えば、分散、標準偏差等である。ただし、検出情報生成部４１３は、過去の時刻の解析データがない場合（図７の時刻ｔ１３）、過去の時刻の解析データが極少ない場合（例えば、図７の時刻ｔ１４等）、には、ノイズの大きさとして固定値を設定する。なお、過去の時刻の解析データの個数が統計的演算値の算出に十分な場合であっても、ノイズの大きさを固定値にしてもよい。

検出情報生成部４１３は、異常値判定用基準値に対してノイズの大きさを加算することで上限閾値を設定し、異常値判定用基準値に対してノイズの大きさを減算することで下限閾値を設定する。この場合、異常値判定用基準値およびノイズの大きさは、解析データを取得する毎に動的に設定するとよい。この異常値判定用閾値は、異常値検出部４１１に出力される。

さらに、検出情報生成部４１３は、次のように異常値判定用閾値を拡大することも可能である。例えば、検出情報生成部４１３は、解析データの急激な変化（地震等の急激な変位）または解析データを正確に得るために想定された解析データの変化を関数化する。または、検出情報生成部４１３は、解析データを微分して得られる変化の速度または変化の加速度を関数化する。これらは、解析データ処理装置４１の終段平滑化処理部４１７から出力される過去の複数の解析データを用いて算出できる。検出情報生成部４１３は、関数から算出される値を用いて、異常値判定用閾値に基づく正常値範囲を拡大することもできる。これにより、解析対象の物理的な現象による解析データの急激な変化を、異常値として誤判定することを抑制できる。

異常値検出部４１１は、解析データと異常値判定用閾値とを比較する（Ｓ４０３）。異常値検出部４１１は、解析データが異常値判定用閾値に基づく監視用正常値範囲内であることを検出すれば（Ｓ４０４：ＹＥＳ）、この結果を安定性監視部４１２に出力し、安定性監視部４１２は、この結果に応じて、安定状態終了検出用のカウント値をリセットする（Ｓ４２０）。

異常値検出部４１１は、解析データが異常値判定用閾値の範囲外であることを検出すれば（Ｓ４０４：ＮＯ）、当該解析データが異常値であることを検出する（Ｓ４０５）。異常値検出部４１１は、この異常値の検出結果を安定性監視部４１２に出力し、安定性監視部４１２は、安定状態終了検出用のカウントアップを行う（Ｓ４０６）。

安定性監視部４１２は、安定状態終了検出用のカウント値が安定状態終了閾値に達していなければ（Ｓ４０７：ＹＥＳ）、次の時刻の検出結果を待つ。時系列からなる複数の解析データに対して、このような処理を順に行うことによって、解析データ処理装置４１は、解析対象の物理的な現象による解析データの変化とは異なる観測誤差等による突発性の異常値を検出できる。

なお、安定状態終了閾値は、数値である。例えば、安定状態終了閾値は、解析データの変動の検出感度、閾値の設定等に基づいて、解析データの個数によって設定されている。具体的には、安定性監視部４１２は、解析データの変動の検出感度を高めるには、解析データの個数すなわち安定状態終了閾値を小さく設定し、解析データの変動の検出感度を低くする。一方、安定性監視部４１２は、観測誤差の影響を少なくするには、解析データの個数すなわち安定状態終了閾値を大きく設定する。

安定性監視部４１２は、安定状態終了検出用のカウント値が安定状態終了閾値に達する（Ｓ４０７：ＮＯ）と、安定性監視の状態に移行する（Ｓ４０８）。すなわち、安定性監視部４１２は、解析データに変動が生じた、もしくは、解析データの安定性が低下したことを検出して、安定状態の終了を検出し、安定性監視状態に移行する。例えば、安定性監視部４１２は、異常値の個数の割合が所定値以上である、または、異常値の連続数が所定数以上であると、安定状態の終了を検出し、安定性監視状態に移行する。なお、安定性監視部４１２は、連続する解析データの統計結果の収束の度合いが所定の収束条件（例えば、分散や標準偏差の収束条件）を満たしていない（収束し難い）場合にも、安定状態の終了を検出し、安定性監視状態に移行することが可能である。

なお、検出情報生成部４１３は、異常値として検出された解析データを、その後の時刻における異常値判定用基準値の算出に用いない。もしくは、検出情報生成部４１３は、異常値として検出された解析データに替えて、当該異常値として検出された解析データの異常値検出時の異常値判定用基準値を用いて、その後の時刻における異常値判定用基準値の算出に用いてもよい。

また、安定性監視部４１２は、異常値判定用基準値の信頼性に基づいて、安定状態の終了を検出してもよい。上述のように、異常値が検出された場合、異常値判定用基準値は、異常値を用いない、または、異常値をその時点での異常値判定用基準値に置き換えて、算出される。この場合、所定の期間内に存在する異常値の存在個数が増加するほど、異常値判定用基準値の信頼性は低下する。このため、安定性監視部４１２は、所定期間内に存在する異常値の個数を、検出情報生成部４１３から取得し、異常値の個数が所定値以上の場合に、安定状態の終了を検出する。または、安定性監視部４１２は所定期間内の複数の解析データの個数に対する異常値の個数の割合を用いて、当該割合が所定値以上の場合に、安定状態の終了を検出する。

解析データ処理装置４１による安定状態での異常値の検出の概念を、図７を一例として説明する。図７では、異常値となる解析データの連続する個数で安定状態の終了を検出する場合を示す。以下の説明では、単純移動平均値で平滑化値（異常値判定用基準値）を算出する態様を示すが、ローパスフィルタ演算、最小二乗演算、または、カルマンフィルタ演算等で平滑化値（異常値判定用基準値）を算出する態様を用いてもよい。

（時刻ｔ１３の解析データに対する処理）
時刻ｔ１３の解析データに対する安定状態開始後における過去の解析データは無く、時刻ｔ１３の解析データは、安定化終了の時刻の解析データである。したがって、異常値検出部４１１は、時刻ｔ１３の解析データが異常値ではないことを検出し、安定性監視部４１２は、カウント値をリセット（ＲｅｓｅｔＣＴ）する。なお、上述のように、異常値検出部４１１は、安定性監視期間中の複数の解析データを用いて、時刻ｔ１３の解析データが異常値か否かを検出し、安定性監視部４１２は、この結果に応じてカウント処理を行ってもよい。

（時刻ｔ１４の解析データに対する処理）
時刻ｔ１４の解析データに対して、安定状態開始後における過去の解析データは、時刻ｔ１３の解析データのみである。したがって、検出情報生成部４１３は、時刻ｔ１３の解析データを異常値判定用基準値に設定し、異常値判定用閾値を設定する。時刻ｔ１４の解析データは、異常値判定用閾値による正常値範囲内である。したがって、異常値検出部４１１は、時刻ｔ１４の解析データが異常値ではないことを検出し、安定性監視部４１２は、カウント値をリセット（ＲｅｓｅｔＣＴ）する。なお、上述のように、異常値検出部４１１は、安定性監視期間中の複数の解析データも用いて、時刻ｔ１４の解析データが異常値か否かを検出してもよい。以下、上述のように、異常値検出部４１１は、安定性監視期間中の複数の解析データも用いて、各時刻の解析データが異常値か否かを検出してもよい。

（時刻ｔ１５、ｔ１６、ｔ１７の解析データに対する処理）
複数の時刻ｔ１５、ｔ１６、ｔ１７の各解析データに対して、検出情報生成部４１３は、安定状態開始後で過去の複数の時刻の解析データの平滑化値を異常値判定用基準値に設定し、異常値判定用閾値を設定する。複数の時刻ｔ１５、ｔ１６、ｔ１７の解析データは、それぞれに異常値判定用閾値による正常値範囲内にある。したがって、異常値検出部４１１は、時刻ｔ１５、ｔ１６、ｔ１７の解析データがそれぞれに異常値ではないことを検出し、安定性監視部４１２は、カウント値を逐次リセット（ＲｅｓｅｔＣＴ）する。

（時刻ｔ１８の解析データに対する処理）
時刻ｔ１８の解析データに対して、検出情報生成部４１３は、安定状態開始後で過去の複数の時刻（時刻ｔ１３から時刻ｔ１７）の解析データの平滑化値を異常値判定用基準値に設定し、異常値判定用閾値を設定する。時刻ｔ１８の解析データは、異常値判定用閾値による正常範囲内にない。したがって、異常値検出部４１１は、時刻ｔ１８の解析データを異常値であると判定し、安定性監視部４１２は、カウントアップ（ＣＴ：ＳＴＡＲＴ）する。

（時刻ｔ１９、ｔ２０、ｔ２１、ｔ２２の解析データに対する処理）
時刻ｔ１９、ｔ２０、ｔ２１、ｔ２２の各解析データに対して、検出情報生成部４１３は、安定状態開始後で過去の複数の時刻の解析データの平滑化値を異常値判定用基準値に設定し、異常値判定用閾値を設定する。この際、検出情報生成部４１３は、異常値と判定した時刻ｔ１８の解析データを、時刻ｔ１８での異常値判定用基準値（平滑化値）に置き換えて、平滑化値を算出する。これにより、異常値判定用基準値および異常値判定用閾値は、突発的な異常値に影響されず、異常値判定用基準値および異常値判定用閾値は、安定した値に設定される。

時刻ｔ１９、ｔ２０、ｔ２１、ｔ２２の解析データは、それぞれに異常値判定用閾値による正常値範囲内にある。したがって、異常値検出部４１１は、複数の時刻ｔ１９、ｔ２０、ｔ２１、ｔ２２の解析データがそれぞれに異常値ではないことを検出し、安定性監視部４１２は、カウント値を逐次リセット（ＲｅｓｅｔＣＴ）する。

このような処理を行うことで、解析データ処理装置４１は、突発的な異常値を正確に検出できる。

（時刻ｔ２３の解析データに対する処理）
時刻ｔ２３の解析データに対して、検出情報生成部４１３は、安定状態開始後で過去の複数の時刻（時刻ｔ１３から時刻ｔ２２）の解析データの平滑化値を異常値判定用基準値に設定し、異常値判定用閾値を設定する。この際、検出情報生成部４１３は、異常値と判定した時刻ｔ１８の解析データを、時刻ｔ１８での異常値判定用基準値に置き換えて、平滑化値を算出する。時刻ｔ２３の解析データは、異常値判定用閾値による正常値範囲内にない。したがって、異常値検出部４１１は、時刻ｔ２３の解析データが異常値であることを検出し、安定性監視部４１２は、カウントアップ（ＣＴ：ＳＴＡＲＴ）する。

（時刻ｔ２４、ｔ２５、ｔ２６の解析データに対する処理）
複数の時刻ｔ２４、ｔ２５、ｔ２６の解析データに対して、検出情報生成部４１３は、安定状態開始移行後で過去の複数の時刻の解析データの平滑化値を異常値判定用基準値に設定し、異常値判定用閾値を設定する。この際、検出情報生成部４１３は、異常値と判定した時刻ｔ１８の解析データを、時刻ｔ１８での異常値判定用基準値に置き換え、異常値と判定した時刻ｔ２３の解析データを、時刻ｔ２３での異常値判定用基準値に置き換えて、平滑化値を算出する。複数の時刻ｔ２４、ｔ２５、ｔ２６の各解析データは、それぞれに異常値判定用閾値による正常値範囲内にない。したがって、異常値検出部４１１は、複数の時刻ｔ２４、ｔ２５、ｔ２６の各解析データが異常値であることを順次検出し、安定性監視部４１２は、逐次カウントアップ（カウント値を加算）する。

（時刻ｔ２７の解析データに対する処理）
時刻ｔ２７の解析データに対して、検出情報生成部４１３は、安定状態開始後で過去の複数の時刻の解析データの平滑化値を異常値判定用基準値に設定し、異常値判定用閾値を設定する。この際、検出情報生成部４１３は、異常値と判定した複数の時刻ｔ１８、ｔ２３、ｔ２４、ｔ２５、ｔ２６の各解析データを、時刻ｔ１８、ｔ２３、ｔ２４、ｔ２５、ｔ２６での各異常値判定用基準値にそれぞれに置き換えて、平滑化値を算出する。時刻ｔ２７の解析データは、異常値判定用閾値による正常値範囲内にない。したがって、異常値検出部４１１は、時刻ｔ２７の解析データが異常値であることを検出し、安定性監視部４１２は、逐次カウントアップ（カウント値ＣＴを加算）する。

安定性監視部４１２は、カウント値が安定状態終了閾値ＴＨＢに達したことを検出し（ＣＴ＝ＴＨＢ）、上述のような安定性監視の状態に移行する。

このように、本実施形態の構成および処理を用いることによって、解析データ処理装置４１は、観測値が不安定な状況では、観測値の基づく解析データの異常値の検出を行わない。そして、解析データ処理装置４１は、観測値が安定した状況で、解析データの異常値の検出を行う。これにより、解析データ処理装置４１は、解析データに含まれる異常値を確実且つ正確に検出できる。

解析データ処理装置４１から出力される解析データ、すなわち、大きな時定数で平滑化された観測データ、または、当該解析データの時間変化量等は、対象となる物理的な現象の監視情報となる。そして、監視対象となる物理的な現象に対する警報等の通知は、この監視情報を元にして発生される。しかし、前述のような異常値があると誤通知が発生しかねない。このため、従来は、オペレータによって異常値の監視や排除を常時行う必要があった。

しかしながら、解析データ処理装置４１の構成および処理を用いることによって、解析データに含まれる異常値の誤検出を抑制できる。これにより、異常値は、確実に検出されて、当該異常値を排除できる。したがって、無人で異常値の監視や排除でき、信頼性の高い通知が得られるようになる。

また、本実施形態の構成および処理を用いることによって、時系列の解析データが安定状態にある時に、物理的な現象等によって解析データの変動が生じ、安定性の監視を再度必要とする場合、安定性の監視を再開できる。また、安定状態にある時に、監視対象の物理的な現象によって解析データの変動が生じた場合に、この解析データを突発的な異常値として誤検出することが抑制される。

したがって、解析データ処理装置４１は、解析データの変動を正確に検出でき、解析データの変動を用いた物理的な現象の解析に有効である。

（解析データの置換処理）
解析データの置換処理について、図を参照して具体的に説明する。図８（Ａ）は、解析データの置換処理のメイン処理を示すフローチャートである。図８（Ｂ）は、周期ノイズ抽出用データの置換処理を示すフローチャートである。

解析データ置換部４１４は、安定性監視部４１２から安定状態であることを受け付けると（Ｓ５０１）と、前進置換（Ｓ５０２）を順次実行する。また、解析データ置換部４１４は、後進置換が必要であれば（Ｓ５０３：ＹＥＳ）、後進置換を実行する（Ｓ５０４）。なお、解析データ置換部４１４は、後進置換が必要でなければ（Ｓ５０３：ＮＯ）、後進置換を省略する。

（前進置換）
前進置換は、安定状態において異常値と検出された解析データを、時刻の進行する方向に沿って置換する処理である。前進置換は、周期ノイズ抽出用データの生成用の置換と、出力用データの生成用の置換とを有する。

周期ノイズ抽出用データの生成用の置換は、図８（Ｂ）に示すような処理を行い、図９に示すような概念で実行されている。図９は、周期ノイズ抽出用データの生成の概念を説明するための図である。図９（Ａ）は、１恒星日前の解析データがある場合を示し、図９（Ｂ）は、１恒星日前の解析データがない場合を示す。図９（Ａ）、図９（Ｂ）における横軸は時刻であり、縦軸は解析データである。図９において、点（●）が解析データを示している。

図８（Ｂ）に示すように、解析データ置換部４１４は、異常値の検出情報を異常値検出部４１１から取得すると、記憶された過去の複数の解析データから、当該異常値に対してＮ恒星日前の解析データが有るか否かを検出する。なお、ｎは１以上の整数であり、例えば、ｎ＝１である。

図９（Ａ）の時刻ｄ１ｔ１、ｄ２ｔ１に示すように、解析データ置換部４１４は、Ｎ恒星日前の解析データがあることを検出すれば（Ｓ５１１：ＹＥＳ）、異常値のＮ恒星日前の解析データを用いて当該異常値を置換する（Ｓ５１２）。Ｎ恒星日前の解析データを異常値の置換に用いることによって、置換された解析データは、異常値の時刻の周期ノイズと略同じ周期ノイズを有している。したがって、解析データ置換部４１４は、周期ノイズをより正確に含むように置換を行うことができる。

なお、解析データ置換部４１４は、Ｎ恒星日前の解析データがなく、その時刻に、当該時刻よりも過去の複数の解析データの平滑化値が設定されている場合も、当該平滑化値で、異常値を置換する。具体的に、図９（Ｂ）の場合、時刻ｄ１ｔ１に平滑化値が設定されている場合、時刻ｄ２ｔ１の異常値は、時刻ｄ１ｔ１の平滑化値で置換される。

図９（Ｂ）の時刻ｄ１ｔｎ、ｄ１ｔｍに示すように、解析データ置換部４１４は、Ｎ恒星日前の解析データが記憶されていないことを検出すれば（Ｓ５１１：ＮＯ）、異常値の直前の解析データで当該異常値を置換する（Ｓ５１３）。具体的に、図９（Ｂ）の場合、時刻ｄ１ｔｎの異常値は、直前の時刻ｄ１ｔｍの解析データで置換される。異常値の直前の解析データを異常値の置換に用いることによって、置換された解析データは、異常値の時刻の周期ノイズに類似する周期ノイズを有している。したがって、解析データ置換部４１４は、周期ノイズの乱れを抑制するように置換を行うことができる。

なお、Ｎ恒星日前の解析データまたは平滑化値の有無は、時刻を遡る順に、順次行って、解析データまたは平滑化値がある場合に、置換を行うようにしてもよい。例えば、解析データ置換部４１４は、１恒星日前と２恒星日前に解析データが無いことを検出し、３恒星日前に解析データまたは平滑化値があると検出した場合、解析データが無いと判定せず、３恒星日前の解析データまたは平滑化値を置換に用いればよい。

出力用データの生成用の置換は、図１０に示すような概念で実行されている。図１０は、出力用データの生成の概念を説明するための図である。

解析データ置換部４１４は、出力用データの生成処理として、検出情報生成部４１３から入力された安定状態開始後の複数の解析データの平滑化値で、異常値を置換する。例えば、図１０に示すように、安定状態開始以降で時刻ｔ５６において、解析データが異常値であると検出されると、解析データ置換部４１４は、安定状態開始以降で時刻ｔ５６の解析データ（異常値）を平滑化値Ａ１で置換する。また、図１０に示すよう、時刻ｔ５９において、解析データが異常値であると検出されると、解析データ置換部４１４は、時刻ｔ５９の解析データ（異常値）を平滑化値Ａ２に置換する。

このような処理を行うことによって、解析データ置換部４１４は、平滑化用の置換に適する安定した補正値で異常値を置換できる。

（後進置換）
解析データ置換部４１４は、後進置換を次に示す方法および概念によって行う。後進置換は、周期ノイズ抽出用データの生成用と出力用データの生成用とで同じである。上述のように後進置換は、必要な場合に行えばよい。しかしながら、後進置換を行うことによって、安定性監視期間の解析データも解析に用いることができ、且つ、平滑化値の収束が早くなり、有効である。したがって、解析データ置換部４１４は、後進置換を行うことが好ましい。図１１は、解析データの後進置換処理を示すフローチャートである。図１２は、解析データの後進置換の概念を説明するための図である。

解析データ置換部４１４は、安定状態開始時刻を基準にして、時刻を遡る方向に複数の解析データを読み出す（Ｓ５３１）。

解析データ置換部４１４は、後進置換の対象の解析データよりも時刻の進行する方向の複数の解析データを用いて、後進置換用基準値を算出する（Ｓ５３２）。具体的には、解析データ置換部４１４は、後進置換の対象の解析データよりも時刻の進行する方向の複数の解析データの平滑化値を算出し、当該平滑化値を後進置換用基準値に設定する。なお、後進置換の初期は、本検出の開始時刻の解析データを後進置換用基準値とすることも可能である。

解析データ置換部４１４は、後進置換用基準値に基づいて後進置換用閾値を設定する。後進置換用閾値は、後進置換用基準値を中心値として設定される。例えば、後進置換用閾値は、予め算出された解析データの標準偏差等の統計的演算値によって設定される。

解析データ置換部４１４は、後進置換の対象の解析データと後進置換用閾値とを比較する。解析データ置換部４１４は、後進置換の対象の解析データが後進置換用閾値による後進置換用の正常値範囲内にあることを検出すると（Ｓ５３３：ＹＥＳ）、解析データの置換を行わない。

解析データ置換部４１４は、後進置換の対象の解析データが後進置換用正常値範囲内にないことを検出すると（Ｓ５３３：ＮＯ）、解析データを後進置換用基準値で置換する（Ｓ５３４）。

解析データ置換部４１４は、時刻を遡る方向に沿って解析データを順次読み出し、解析データ毎に後進置換用基準値および後進置換用閾値を更新しながら、上述の後進置換を行う。

このような後進置換を行うことによって、図１２に示すように、解析データ置換部４１４は、安定状態開始よりも過去の解析データを置換することができる。

時刻を遡る方向における時刻ｔ１２から時刻ｔ６までは、各解析データは、後進置換用閾値による正常値範囲内にある。したがって、時刻ｔ１２から時刻ｔ６までの各解析データは、置換されず、そのまま用いられる。この際、時刻を遡るにしたがって、後進置換の対象の解析データを基準に時間の進行する側の解析データの個数および組合せは変化するが、この変化に応じて後進置換用閾値が順次更新される。

時刻を遡る方向における時刻ｔ５から時刻ｔ２までは、各解析データは、後進置換用閾値による正常値範囲内にない。したがって、時刻ｔ５から時刻ｔ２までの各解析データは、それぞれの時刻での後進置換用基準値で置換される。この際も、時刻を遡るにしたがって、後進置換の対象の解析データを基準に時間の進行する側の解析データの個数および組合せは変化するが、この変化に応じて後進置換用閾値が順次更新される。ここで、後進置換の対象の解析データを基準に時間の進行する側に置換された解析データ（後進置換用基準値）があれば、後進置換用基準値の算出には、置換された解析データを用いることができ、この置換した解析データを用いなくてもよい。

時刻ｔ１では、解析データは、後進置換用閾値による正常値範囲内にある。したがって、時刻ｔ１の解析データは、置換されず、そのまま用いられる。この際、時刻ｔ１の解析データに用いる後進置換用基準値には、時刻ｔ２から時刻ｔ５の解析データを用いる。この場合、それぞれに置換された解析データ（後進置換用基準値）が用いられる。

このような処理を行うことによって、解析データ置換部４１４は、本検出前の解析データも利用することができる。これにより、解析データ処理装置４１は、周期ノイズ抽出用データに含まれる解析データの数および置換された解析データの数、出力用データに含まれる解析データの数および置換された解析データの数を多くしながら、安定状態開始前の解析データを用いることによる解析への悪影響を抑制できる。

（周期ノイズ抽出用データおよび出力用データの生成後の処理）
周期ノイズ抽出部４１５は、周期ノイズ抽出用データに対してフィルタ処理を行って、周期ノイズ抽出用データに含まれる周期ノイズを抽出する。フィルタ処理としては、例えば、１恒星日周期の成分を通過させるハイパスフィルタである。上述のように、周期ノイズ抽出用データに用いられる置換された解析データは、周期ノイズが含まれている。したがって、周期ノイズ抽出用データに置換された解析データが含まれていても、周期ノイズ抽出部４１５は、周期ノイズを正確に抽出することができる。周期ノイズ抽出部４１５は、抽出した周期ノイズを周期ノイズ除去部４１６に出力する。

周期ノイズ除去部４１６は、出力用データから周期ノイズを除去する。具体的には、周期ノイズ除去部４１６は、出力用データと周期ノイズを同期させ、出力用データから周期ノイズを減算する。周期ノイズ除去部４１６は、周期ノイズ除去後の出力用データを終段平滑化処理部４１７に出力する。

終段平滑化処理部４１７は、周期ノイズ除去後の出力用データに対して平滑化処理を行う。具体的には、終段平滑化処理部４１７は、各時刻において、当該時刻以前の複数の解析データ（置換されたものも含む）の平均値を算出する。この平均値は、例えば移動平均値である。この平均値に用いる時間長（平滑化の時定数）は、上述の異常値判定用基準値の算出に用いる平滑化処理の時間長（平滑化の時定数）よりも大幅に長い。

上述のように、出力用データに用いられる置換された解析データは、平滑化値であるので、突発性の異常値のような終段平滑化処理部４１７による平滑化処理に対する悪影響は、抑制される。したがって、終段平滑化処理部４１７は、精度が高く安定した平滑化処理を行うことができる。

これにより、本実施形態の解析データ処理装置４１から出力される平滑化処理後の解析データは、解析データを用いた解析の精度を向上させ、安定な解析を実現できる。

なお、上述の説明では、各時刻に解析データがあり、これが異常値である場合を示したが、解析データが無い（例えば、取得できない）場合もある。この場合、解析データが無い時刻は異常値が発生しているとして、上述の処理を適用すればよい。

また、上述の説明では、干渉測位として、スタティック測位による解析データを用いる態様を示したが、ＲＴＫ（リアルタイムキネマティック）等のキネマティック測位による解析データにも、上述の構成および処理を適用することができる。

なお、ＲＴＫ測位の場合、ＶＲＳ－ＲＴＫ（仮想電子基準点）やＱＺＳＳのＲＴＫ－ＰＰＰ（ＲＴＫ方式精密単独測位）などのように、補正情報を受信することで基準点を不要とする方式であっても適用できる。また、上述の説明では、解析装置は受信機とは別の配置で説明したが、どこか１か所のＧＰＳ受信機に配置してもよいし、基準点以外の観測局それぞれに配置してもよい。また、前述のさまざまなＲＴＫ方式であっても、解析装置は別の場所にあってもよい。

また、上述の説明では、各処理を個別の機能部で実行する態様を示した。しかしながら、これらの処理をプログラム化して記憶媒体に記憶しており、ＣＰＵ等の情報処理装置で当該プログラムを実行しても、上述の作用効果を奏することができる。

また、上述の説明では、解析データの異常値を検出して置換する態様を示したが、解析データの異常値のみに用いることも可能である。この場合、解析データ処理装置は、上述の異常値検出部、安定性監視部、および、検出情報生成部を少なくとも備えていればよい。

また、上述の処理は、ＧＰＳ受信機による精密測位の例に適用したが、加速度センサーや気象データなど他のセンサーデータに対しても適用できる。この場合は、ＧＰＳ受信機の代わりにセンサーが配置されるが、解析装置による処理は同じである。

１０：観測システム
２１、２２：観測局
３０：基準局
４０：解析装置
４１：解析データ処理装置
４２：記憶部
２１１、２２１、３０１：ＧＰＳアンテナ
２１２、２２２、３０２：ＧＰＳ受信機
４１０：解析データ生成部
４１１：異常値検出部
４１２：安定性監視部
４１３：検出情報生成部
４１４：解析データ置換部
４１５：周期ノイズ抽出部
４１６：周期ノイズ除去部
４１７：終段平滑化処理部

Claims (7)

1. 時系列からなる複数の解析データを用いて異常値判定用閾値を設定する検出情報生成部と、
   前記解析データと前記異常値判定用閾値とを比較して、前記時系列からなる複数の解析データの異常値の発生を検出する異常値検出部と、
   前記異常値の発生頻度を用いて、前記複数の解析データが安定性監視期間であるか安定状態であるかどうかを監視する安定性監視部と、
   を備え、
   前記検出情報生成部は、
   前記時系列からなる複数の解析データの平滑化値を用いて前記安定性監視期間用の第１異常値判定用閾値と前記安定状態用の第２異常値判定用閾値とを設定し、
   前記安定性監視期間では、前記異常値の発生を検出する毎に前記第１異常値判定用閾値をリセットし、
   前記安定状態では、前記安定性監視期間に移行するまでは、前記異常値と検出された解析データを、この検出に用いた前記第２異常値判定用閾値の平滑化値に置換しながら、前記第２異常値判定用閾値を設定し、
   前記安定性監視部は、
   前記安定性監視期間において、前記第１異常値判定用閾値内の前記解析データが所定個数連続すれば、前記安定状態と判定し、
   前記安定状態において、前記第２異常値判定用閾値外の前記解析データが所定個数連続すれば、前記安定性監視期間に移行する、
   解析データ処理装置。
2. 請求項１に記載の解析データ処理装置であって、
   前記第２異常値判定用閾値は、前記安定状態に切り替わるときから過去の前記安定性監視期間の解析データも含んで設定される、
   解析データ処理装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の解析データ処理装置であって、
   前記検出情報生成部は、
   前記平滑化値と統計的演算値を用いて、前記異常値判定用閾値を設定する、
   解析データ処理装置。
4. 請求項３に記載の解析データ処理装置であって、
   前記検出情報生成部は、
   過去の複数の解析データの変化速度または変化加速度をさらに用いて、前記異常値判定用閾値を設定する、
   解析データ処理装置。
5. 請求項１または請求項２に記載の解析データ処理装置であって、
   前記検出情報生成部は、
   前記平滑化値と固定値を用いて、前記異常値判定用閾値を設定する、
   解析データ処理装置。
6. 時系列からなる複数の解析データを用いて異常値判定用閾値を設定し、
   前記解析データと前記異常値判定用閾値とを比較して、前記時系列からなる複数の解析データの異常値の発生を検出し、
   前記異常値の発生頻度を用いて、前記複数の解析データが安定性監視期間であるか安定状態であるかどうかを監視し、
   前記異常値判定用閾値を設定する処理では、
   前記時系列からなる複数の解析データの平滑化値を用いて前記安定性監視期間用の第１異常値判定用閾値と前記安定状態用の第２異常判定閾値とを設定し、
   前記安定性監視期間では、前記異常値の発生を検出する毎に前記第１異常値判定用閾値をリセットし、
   前記安定状態では、前記安定性監視期間に移行するまでは、前記異常値と検出された解析データを、この検出に用いた第２異常値判定用閾値の平滑化値に置換しながら、前記第２異常値判定用閾値を設定し、
   前記監視する処理では、
   前記安定性監視期間において、前記第１異常値判定用閾値内の前記解析データが所定個数連続すれば、前記安定状態と判定し、
   前記安定状態において、前記第２異常値判定用閾値外の前記解析データが所定個数連続すれば、前記安定性監視期間に移行する、
   解析データ処理方法。
7. 時系列からなる複数の解析データを用いて異常値判定用閾値を設定し、
   前記解析データと前記異常値判定用閾値とを比較して、前記時系列からなる複数の解析データの異常値の発生を検出し、
   前記異常値の発生頻度を用いて、前記複数の解析データが安定性監視期間であるか安定状態であるかどうかを監視し、
   前記異常値判定用閾値を設定する処理では、
   前記時系列からなる複数の解析データの平滑化値を用いて前記安定性監視期間用の第１異常値判定用閾値と前記安定状態用の第２異常判定閾値とを設定し、
   前記安定性監視期間では、前記異常値の発生を検出する毎に前記第１異常値判定用閾値をリセットし、
   前記安定状態では、前記安定性監視期間に移行するまでは、前記異常値と検出された解析データを、この検出に用いた第２異常値判定用閾値の平滑化値に置換しながら、前記第２異常値判定用閾値を設定し、
   前記監視する処理では、
   前記安定性監視期間において、前記第１異常値判定用閾値内の前記解析データが所定個数連続すれば、前記安定状態と判定し、
   前記安定状態において、前記第２異常値判定用閾値外の前記解析データが所定個数連続すれば、前記安定性監視期間に移行する、
   処理を情報処理装置に実行させる解析データ処理プログラム。

Images