JP7467572B2 - Analysis data processing device, analysis data processing method, and analysis data processing program - Google Patents

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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。 The present invention relates to a technique for detecting abnormal values contained in analytical data consisting of a time series, and a technique for processing the analytical data in order to analyze a desired phenomenon.

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。 Positioning using positioning signals from GNSS (Global Navigation Satellite Systems) such as GPS (Global Positioning System) has been put to practical use. One highly accurate positioning method is positioning using the carrier phase of the positioning signal (interferometric positioning).

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。 For example, Patent Document 1 describes static positioning, a type of positioning that uses carrier phase. Patent Document 1 describes a system that observes the displacement of a slope, and performs filtering and smoothing on the displacement data obtained by static positioning. This reduces the variation contained in the displacement data.

特開2004-144623号公報JP 2004-144623 A

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。 However, the displacement data (analysis data) using the above-mentioned carrier phase (observation value) may become abnormal values due to changes in the reception environment of the positioning signal or fluctuations in integer value bias. An abnormal value here is a sudden change in the analysis data, which is a time series.

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。 The presence of such abnormal values will adversely affect the values of the filtering and smoothing processes described above, resulting in errors in the values after these processes.

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置換することである。 Therefore, the object of the present invention is to replace outliers contained in multiple analytical data consisting of time series.

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、検出情報生成部、および、解析データ置換部を備える。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、複数の解析データが非安定状態であるか安定状態であるかを監視する。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。解析データ置換部は、解析データの置換を行う。安定性監視部は、非安定状態において安定性監視期間を設定し、安定性監視期間において、異常値判定用閾値内の解析データが所定個数連続すれば、安定状態と判定する。解析データ置換部は、安定状態と判定された後に異常値検出部において異常値として検出された解析データを正常値範囲内のデータに置換する。 The analysis data processing device of the present invention includes an abnormal value detection unit, a stability monitoring unit, a detection information generation unit, and an analysis data replacement unit. The abnormal value detection unit detects the occurrence of abnormal values using an abnormal value determination threshold for multiple analysis data consisting of a time series. The stability monitoring unit monitors whether the multiple analysis data is in an unstable state or a stable state using the frequency of occurrence of abnormal values. The detection information generation unit sets an abnormal value determination threshold for the stable state using analysis data in the stable state. The analysis data replacement unit replaces the analysis data. The stability monitoring unit sets a stability monitoring period in the unstable state, and if a predetermined number of analysis data within the abnormal value determination threshold are consecutive during the stability monitoring period, it determines that the state is stable. The analysis data replacement unit replaces the analysis data detected as an abnormal value by the abnormal value detection unit after it has been determined to be in a stable state with data within the normal value range.

この構成では、異常値として検出された解析データが置換される。 In this configuration, analysis data detected as outliers is replaced.

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置換できる。 This invention makes it possible to replace outliers contained in multiple analysis data consisting of time series.

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FIG. 2 is a functional block diagram of an analysis data processing device according to an embodiment of the present invention; 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A functional block diagram of an observation system including an analysis data processing device according to the present embodiment. 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1 is a flowchart showing the main processing of the analysis data processing device. 安定性の監視処理を示すフローチャートFlowchart showing stability monitoring process 安定性の監視原理を説明するための図Diagram to explain the stability monitoring principle 安定状態での異常値の検出処理を示すフローチャートFlowchart showing the process of detecting abnormal values in a stable state 安定状態での異常値の検出処理を説明するための図FIG. 1 is a diagram for explaining an abnormal value detection process in a stable state. (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1A is a flowchart showing a main process of a replacement process for analysis data, and FIG. 1B is a flowchart showing a replacement process for data for extracting periodic noise. (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FIG. 1A is a diagram for explaining the concept of generating data for extracting periodic noise when there is analysis data from one sidereal day ago, and FIG. 1B is a diagram for explaining the concept of generating data for extracting periodic noise when there is no analysis data from one sidereal day ago. 平滑化解析データの生成の概念を説明するための図Diagram for explaining the concept of generating smoothed analysis data 解析データの後進置換処理を示すフローチャートFlowchart showing backward substitution processing of analysis data 解析データの後進置換処理の概念を説明するための図A diagram for explaining the concept of backward substitution processing of analysis data.

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。 The analysis data processing device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram of the analysis data processing device according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 is a functional block diagram of an observation system including the analysis data processing device according to the present embodiment.

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。 As shown in FIG. 1, the analysis data processing device 41 according to this embodiment includes an abnormal value detection unit 411, a stability monitoring unit 412, a detection information generation unit 413, an analysis data replacement unit 414, a periodic noise extraction unit 415, a periodic noise removal unit 416, and a final smoothing processing unit 417. Each functional unit constituting the analysis data processing device 41 is realized by hardware such as one or more computing units and a program executed on the hardware.

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。 The analysis data processing device 41 having the above configuration is used in the observation system 10 shown in FIG. 2. As a prerequisite for explaining the analysis data processing device 41, the observation system 10 will first be explained using FIG. 2.

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。 As shown in FIG. 2, the observation system 10 includes observation station 21, observation station 22, reference station 30, and analysis device 40. In FIG. 3, there are two observation stations and one reference station, but this is not limited to this. The number of observation stations and the number of reference stations are appropriately determined depending on the location to be observed, etc. Also, while FIG. 2 shows an embodiment using GPS, other positioning systems such as GNSS can also be used.

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。 The observation station 21 includes a GPS antenna 211 and a GPS receiver 212. The GPS antenna 211 receives positioning signals (GPS signals) transmitted from each of the multiple positioning satellites SAT1, SAT2, SAT3, and SAT4, and outputs them to the GPS receiver 212. The GPS receiver 212 observes the carrier phase integrated values of the positioning signals from each of the multiple positioning satellites SAT1, SAT2, SAT3, and SAT4. The GPS receiver 212 is connected to the GPS receiver 302 of the reference station 30, and transmits these carrier phase integrated values to the GPS receiver 302.

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。 The observation station 22 includes a GPS antenna 221 and a GPS receiver 222. The GPS antenna 221 receives positioning signals (GPS signals) transmitted from each of the multiple positioning satellites SAT1, SAT2, SAT3, and SAT4, and outputs them to the GPS receiver 222. The GPS receiver 222 observes the carrier phase integrated values of the positioning signals from each of the multiple positioning satellites SAT1, SAT2, SAT3, and SAT4. The GPS receiver 222 is connected to the GPS receiver 302 of the reference station 30, and transmits these carrier phase integrated values to the GPS receiver 302.

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。 The reference station 30 includes a GPS antenna 301 and a GPS receiver 302. The GPS antenna 301 receives positioning signals (GPS signals) transmitted from each of the multiple positioning satellites SAT1, SAT2, SAT3, and SAT4, and outputs them to the GPS receiver 302.

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。 The GPS receiver 302 observes the carrier phase integrated values of the positioning signals from multiple positioning satellites SAT1, SAT2, SAT3, and SAT4.

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。 The reference station 30 transmits its own carrier phase integrated value and the carrier phase integrated values of the observation stations 21 and 22 to the analysis data processing device 41 of the analysis device 40. These carrier phase integrated values of each station correspond to the "observation value" of the present invention.

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。 The analysis device 40 includes an analysis data processing device 41 and a storage unit 42. The analysis data processing device 41 stores multiple pieces of analysis data in the storage unit 42. The storage unit 42 may be, for example, an FTP server. In this case, the reference station 30 directly stores multiple pieces of analysis data in the storage unit 42.

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。 Next, the configuration and processing of the analysis data processing device 41 will be described. First, the functional units that make up the analysis data processing device 41 will be described using FIG. 1. The detailed processing executed by each functional unit will be described later using flow charts and explanatory diagrams.

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。 As shown in FIG. 1, the analysis data processing device 41 includes an analysis data generation unit 410, an abnormal value detection unit 411, a stability monitoring unit 412, a detection information generation unit 413, an analysis data replacement unit 414, a periodic noise extraction unit 415, a periodic noise removal unit 416, and a final stage smoothing processing unit 417.

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。 The analysis data generation unit 410 performs precise interferometric positioning using the carrier phase of the positioning signal to calculate the amount of displacement of the observation station 21 and the observation station 22 relative to the reference station 30.

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。 Specifically, the analysis data generation unit 410 calculates the amount of displacement of the position of the observation station 21 using the carrier phase integrated value for each of the multiple positioning satellites observed by the reference station 30 and the carrier phase integrated value for each of the multiple positioning satellites observed by the observation station 21. The analysis data generation unit 410 also calculates the amount of displacement of the position of the observation station 22 using the carrier phase integrated value for each of the multiple positioning satellites observed by the reference station 30 and the carrier phase integrated value for each of the multiple positioning satellites observed by the observation station 22.

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。 The analysis data generation unit 410 calculates the amount of displacement of the position of the observation station 21 and the amount of displacement of the position of the observation station 22 at a predetermined time interval (e.g., 1-minute intervals, 5-minute intervals, 30-minute intervals, or 1-hour intervals). Each of these displacement amounts is analysis data of the observation system 10. In other words, the analysis data is a numerical value.

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。 The analysis data generation unit 410 outputs the analysis data to the abnormal value detection unit 411 and the analysis data replacement unit 414. The function of the analysis data generation unit 410 can also be provided in the reference station 30. However, by providing the analysis data generation unit 410 in the analysis device 40, more advanced statistical processing, such as dynamic changes to the judgment threshold value and processing using multiple judgment conditions and complex functions, can be performed, and highly accurate analysis data (e.g., displacement amount) can be generated more reliably.

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。 The abnormal value detection unit 411 compares the analysis data with a threshold for detecting abnormal values. This threshold is provided by the detection information generation unit 413. The abnormal value detection unit 411 detects abnormal values in the analysis data, and outputs the abnormal value detection results to the stability monitoring unit 412, the detection information generation unit 413, and the analysis data replacement unit 414.

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。 The stability monitoring unit 412 uses the abnormal value detection results, for example the frequency of occurrence of abnormal values, to monitor whether the time-series analysis data is in a stable or unstable state. The stability monitoring unit 412 outputs the stability monitoring results to the detection information generation unit 413 and the analysis data replacement unit 414.

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。 The detection information generating unit 413 sets a threshold for determining abnormal values depending on the results of monitoring the stability of the analysis data, i.e., whether the time-series analysis data is in a stable or unstable state.

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。 More specifically, the detection information generating unit 413 calculates a smoothed value (a low-pass filter calculation value, a least squares value, a Kalman filter calculation value, etc.) of the past analysis data and sets it as a reference value for abnormal value determination. Furthermore, the detection information generating unit 413 calculates the noise magnitude for the threshold from the statistical calculation value of the past analysis data. Note that the noise magnitude may be a fixed value. The detection information generating unit 413 sets a threshold for abnormal value determination using the reference value for abnormal value determination and the noise magnitude.

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。 In this case, when the detection information generating unit 413 receives detection of an abnormal value in an unstable state, it resets the threshold value for determining abnormal values.

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。 In addition, in a stable state, the detection information generating unit 413 does not use the analysis data determined to be an abnormal value to calculate the reference value for abnormal value determination, but uses a value obtained by replacing the analysis data determined to be an abnormal value (for example, the reference value for abnormal value determination (smoothed value) of the analysis data determined to be an abnormal value). Furthermore, in a stable state, the detection information generating unit 413 determines the fluctuation offset value based on the analysis data (output stage analysis data) after smoothing processing in the final stage smoothing processing unit 417. In this case, the detection information generating unit 413 sets the threshold value for abnormal value determination using the smoothed value, the magnitude of the noise, and the fluctuation offset value.

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。 The detection information generation unit 413 outputs a threshold value for determining abnormal values to the abnormal value detection unit 411. In addition, the detection information generation unit 413 outputs the smoothed value of the past analysis data to the analysis data replacement unit 414.

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。 When the analysis data replacement unit 414 receives information from the stability monitoring unit 412 that the analysis data is in a stable state, it replaces abnormal values contained in the analysis data. The analysis data replacement unit 414 performs two types of replacement.

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。 As a first substitution, the analysis data substitution unit 414 performs substitution using analysis data from N sidereal days ago to generate data for periodic noise extraction. The analysis data substitution unit 414 outputs the data for periodic noise extraction to the periodic noise extraction unit 415.

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。 As the second substitution, the analysis data substitution unit 414 performs substitution using the smoothed value from the detection information generation unit 413 to generate output data. The analysis data substitution unit 414 outputs the output data to the periodic noise removal unit 416.

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。 The periodic noise extraction unit 415 extracts periodic noise from the periodic noise extraction data. The periodic noise extraction unit 415 outputs the periodic noise to the periodic noise removal unit 416.

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。 The periodic noise removal unit 416 removes periodic noise from the output data using the periodic noise from the periodic noise extraction unit 415. The periodic noise removal unit 416 outputs the output data after the periodic noise removal to the final smoothing processing unit 417.

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。 The final smoothing processor 417 smoothes the output data after removing periodic noise, and outputs the smoothed analysis data. The smoothing time constant of the final smoothing processor 417 is set to be significantly longer than the smoothing time constant of the detection information generator 413.

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。 This smoothed analysis data is used to analyze the physical phenomena that cause fluctuations in the observed value (carrier phase).

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。 As a specific example, the analysis data is the displacement of observation stations 21 and 22 relative to reference station 30, as described above. Displacement means the change in each position over time. Here, reference station 30 is placed in a location where the change in position is minimal, and observation stations 21 and 22 are placed on the ground (the slopes of mountains or cliffs, specific positions in volcanic areas, etc.) or artificial structures that are the objects of observation. Therefore, the observation data represents the displacement of the ground or artificial structures on which observation stations 21 and 22 are placed.

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。 Although such ground displacements and displacements of artificial structures rarely result in fluctuations that are the primary objective of the observation target, it is still necessary to detect such fluctuations. Furthermore, the magnitude of noise in the observed values is usually large compared to the magnitude of displacement when almost no fluctuations are occurring.

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。 By using the configuration of the observation data processing device of the present invention, even in observation systems where the main fluctuation of the observation target is small and the observation data has a large amount of noise, and where it is necessary to detect the main fluctuation, the effects of noise can be suppressed and the fluctuation of the main observation target can be reliably analyzed.

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。 Next, the process (analysis data processing method) executed by the analysis data processing device 41 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the main process flow of the analysis data processing device. The details of each process will be described later.

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)。 The analysis data processing device 41 acquires multiple pieces of analysis data consisting of time series, detects abnormal values, and monitors stability (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)。 When the analysis data processing device 41 detects that the analysis data is in a stable state, it replaces abnormal values contained in the time-series analysis data with correction values for periodic noise extraction, and generates data for periodic noise extraction (S102). The analysis data processing device 41 extracts periodic noise from the data for periodic noise extraction (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。 The analysis data processing device 41 removes periodic noise from the time-series analysis data (S104). At this time, the analysis data processing device 41 replaces abnormal values included in the time-series analysis data with smoothed values used as reference values for abnormal value detection to generate output data. The analysis data processing device 41 removes periodic noise from the output data.

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)。 The analysis data processing device 41 performs a smoothing process on the output data after removing periodic noise (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。 Next, the stability monitoring process performed by the analysis data processing device 41 will be described. FIG. 4 is a flowchart showing the stability monitoring process. FIG. 5 is a diagram for explaining the stability monitoring principle. The horizontal axis of FIG. 5 is time (time when the analysis data is acquired), and the vertical axis of FIG. 5 is analysis data (numerical value). Note that the lines indicating the abnormal value determination threshold and the abnormal value determination reference value in FIG. 5 are drawn at approximate positions for ease of understanding, but may vary slightly at each time.

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。 As shown in FIG. 4, the abnormal value detection unit 411 reads out multiple pieces of analysis data consisting of a time series from the storage unit 42. The abnormal value detection unit 411 acquires analysis data that is the target of stability monitoring from the multiple pieces of analysis data that have been read out (S301). The abnormal value detection unit 411 acquires the analysis data in order of earliest time.

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。 The detection information generating unit 413 sets an abnormal value determination threshold for the analysis data (S302). Specifically, the detection information generating unit 413 calculates a smoothed value of analysis data from a time earlier than the analysis data for which the current abnormal value is to be detected, and sets the smoothed value as the abnormal value determination reference value. The smoothed value is calculated, for example, from a low-pass filter processed value, a simple moving average value, a value calculated using the least squares method, a value calculated using a Kalman filter, etc.

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。 Note that for the analysis data at the initial time of stability monitoring, there is no analysis data at past times. For example, for the analysis data at time t1 in Figure 5, there is no analysis data at past times.

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。 In addition, for the analysis data at the second time from the initial time of stability monitoring, only the analysis data at the immediately preceding time exists. For example, for the analysis data at time t2 in FIG. 5, only the analysis data at time t1 exists. In this case, the detection information generating unit 413 sets the analysis data at the immediately preceding time as the reference value for abnormal value determination.

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。 The detection information generating unit 413 calculates the magnitude of noise for setting a threshold value from the statistical calculation value of the analysis data from the past time. The statistical calculation value is, for example, variance, standard deviation, etc. However, the detection information generating unit 413 sets a fixed value as the noise magnitude when there is no analysis data from the past time (time t1 in FIG. 5) or when there is very little analysis data from the past time (for example, time t2 in FIG. 5). Note that even when the number of analysis data from the past time is sufficient to calculate the statistical calculation value, the noise magnitude may be set to a fixed value.

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。 The detection information generating unit 413 sets an upper threshold by adding the magnitude of the noise to the reference value for abnormal value determination, and sets a lower threshold by subtracting the magnitude of the noise from the reference value for abnormal value determination. In this case, it is preferable to dynamically set the reference value for abnormal value determination and the magnitude of the noise each time analysis data is acquired. This threshold for abnormal value determination is output to the abnormal value detection unit 411.

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)。 The abnormal value detection unit 411 compares the analysis data with the abnormal value determination threshold (S303). If the abnormal value detection unit 411 detects that the analysis data is within a monitoring normal value range based on the abnormal value determination threshold (S304: YES), it outputs this result to the stability monitoring unit 412, and the stability monitoring unit 412 performs a monitoring count (e.g., count up) in accordance with this result (S305). If the abnormal value detection unit 411 detects that the analysis data is outside the range of the abnormal value determination threshold (S305: NO), it outputs this result to the stability monitoring unit 412, and the stability monitoring unit 412 resets the count value (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。 If the monitoring count value has not reached the stable state start threshold (S306: YES), the stability monitoring unit 412 waits for the result of the detection of an abnormal value at the next time. The stable state start threshold is a numerical value. For example, the stable state start threshold is based on the results of past stability judgments, and is set statistically based on the number of analysis data when the analysis data becomes stable. The stability monitoring unit 412 outputs to the detection information generating unit 413 that the period in which the stable state has not started is an unstable state.

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。 When the monitoring count value reaches the stable state start threshold (S306: NO), the stability monitoring unit 412 ends the stability monitoring process. That is, the stability monitoring unit 412 detects that the analysis data has stabilized over time, and ends the stability monitoring process. The stability monitoring unit 412 outputs to the analysis data replacement unit 414 that the analysis data is in a stable state.

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。 Note that the method is not limited to setting the initial value of the counter value to "0" or "1" and counting up the value up to the stable state start threshold, but it is also possible to use a method of setting the initial value of the counter value to a maximum value based on the stable state start threshold and counting down to "0" or "1".

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。 The start of a stable state may also be detected using the degree of convergence of statistically calculated values (e.g., standard deviation or maximum value) of multiple consecutive analysis data.

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。 The concept of stability monitoring by the analysis data processing device 41 is explained using Figure 5 as an example.

(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。
(Processing of analysis data at time t1)
There is no past analysis data for the analysis data at time t1. Therefore, the stability monitoring unit 412 initializes the count value CT. The stability monitoring unit 412 outputs information indicating that the stability monitoring unit 412 is in an unstable state to the detection information generating unit 413.

(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。
(Processing of analysis data at time t2)
For the analysis data at time t2, the only past analysis data is the analysis data at time t1. Therefore, the stability monitoring unit 412 sets the analysis data at time t1 as the reference value for abnormal value determination, and sets the threshold value for abnormal value determination using a fixed value or the like. The analysis data at time t2 is not within the normal value range for monitoring. Therefore, the stability monitoring unit 412 resets the count value CT. This returns the stability monitoring to the initial state. The stability monitoring unit 412 outputs to the detection information generation unit 413 that it is in an unstable state.

(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。
(Processing of analysis data at time t3)
Stability monitoring is initialized by the analysis data at time t2. Therefore, compared to the analysis data at time t3, the only past analysis data after stabilization initialization is the analysis data at time t2. Therefore, the stability monitoring unit 412 sets the analysis data at time t2 as the reference value for abnormal value determination, and sets the threshold value for abnormal value determination using a fixed value or the like. The analysis data at time t3 is within the normal value range for monitoring. Therefore, the stability monitoring unit 412 performs monitoring count-up. The stability monitoring unit 412 outputs to the detection information generating unit 413 that it is in an unstable state.

(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。
(Processing of analysis data at time t4)
For the analysis data at time t4, past analysis data after initialization of stability monitoring is analysis data at multiple times t2 and t3. Therefore, the stability monitoring unit 412 sets the smoothed value of the analysis data at multiple times t2 and t3 as the reference value for abnormal value determination, and sets the threshold value for abnormal value determination by a fixed value or a statistically calculated value. The analysis data at time t4 is within the normal value range for monitoring. Therefore, the stability monitoring unit 412 performs a monitoring count-up. The stability monitoring unit 412 outputs to the detection information generating unit 413 that it is in an unstable state.

(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。
(Processing of analysis data at time t5)
For the analysis data at time t5, past analysis data after initialization of stability monitoring is analysis data at multiple times t2, t3, and t4. Therefore, the stability monitoring unit 412 sets the smoothed value of the analysis data at multiple times t2, t3, and t4 as the reference value for abnormal value determination, and sets the threshold value for abnormal value determination by a fixed value or a statistically calculated value. The analysis data at time t5 is within the normal value range for monitoring. Therefore, the stability monitoring unit 412 performs a monitoring count-up. The stability monitoring unit 412 outputs to the detection information generating unit 413 that it is in an unstable state.

(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。
(Processing of analysis data at time t6)
For the analysis data at time t6, past analysis data after initialization of stability monitoring is analysis data at multiple times t2, t3, t4, and t5. Therefore, the stability monitoring unit 412 sets the smoothed value of the analysis data at multiple times t2, t3, t4, and t5 as the reference value for abnormal value determination, and sets the threshold value for abnormal value determination by a fixed value or a statistically calculated value. The analysis data at time t6 is not within the normal value range for monitoring. Therefore, the stability monitoring unit 412 resets the count value CT. This returns stability monitoring to the initial state. The stability monitoring unit 412 outputs to the detection information generating unit 413 that it is in an unstable state.

(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。
(Processing of analysis data at time t7)
Stability monitoring is initialized with the analysis data at time t6. Therefore, compared to the analysis data at time t7, the only analysis data that is past and after the initialization of stability monitoring is the analysis data at time t6. Therefore, the stability monitoring unit 412 sets the analysis data at time t6 as the reference value for abnormal value determination, and sets the threshold value for abnormal value determination using a fixed value or the like. The analysis data at time t7 is within the normal value range for monitoring. Therefore, the stability monitoring unit 412 performs a monitoring count-up. The stability monitoring unit 412 outputs to the detection information generating unit 413 that it is in an unstable state.

(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。
(Processing of analysis data at times t8, t9, t10, t11, and t12)
For each piece of analysis data at times t8, t9, t10, t11, and t12, the stability monitoring unit 412 sets the smoothed value of the analysis data at multiple past times as the reference value for abnormal value determination, and sets the abnormal value determination threshold value by a fixed value, a statistically calculated value, or the like. Each piece of analysis data at times t8, t9, t10, t11, and t12 is within the monitoring normal value range. Therefore, the stability monitoring unit 412 sequentially performs monitoring count-up for each piece of analysis data at times t8, t9, t10, t11, and t12. The stability monitoring unit 412 outputs to the detection information generating unit 413 that it is in an unstable state.

(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。
(Processing of analysis data at time t13)
For the analysis data at time t13, the past analysis data after stabilization initialization are analysis data at multiple times t6, t7, t8, t9, t10, t11, and t12. Therefore, the stability monitoring unit 412 sets the smoothed values of the analysis data at multiple times t6, t7, t8, t9, t10, t11, and t12 as the reference values for abnormal value determination, and sets the threshold value for abnormal value determination by a fixed value or a statistically calculated value, etc. The analysis data at time t13 is within the normal value range for monitoring. Therefore, the stability monitoring unit 412 performs a monitoring count-up. The stability monitoring unit 412 detects that the count value CT has reached the stable state start threshold value THA, and ends the stability monitoring process. The stability monitoring unit 412 outputs to the analysis data replacement unit 414 that it is in a stable state.

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。 Next, the specific processing and principles of the analysis data processing device 41 in a stable state will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the process of detecting abnormal values in a stable state. FIG. 7 is a diagram for explaining the process of detecting abnormal values in a stable state. The horizontal axis of FIG. 7 is time (the time when the observation result is calculated), and the vertical axis of FIG. 7 is the observation result.

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。 The abnormal value detection unit 411 reads out multiple pieces of analysis data consisting of a time series from the storage unit 42. The abnormal value detection unit 411 acquires the analysis data for which an abnormal value is to be detected this time from the multiple pieces of analysis data that have been read out (S401). The abnormal value detection unit 411 acquires the analysis data in chronological order.

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。 The detection information generating unit 413 sets an abnormal value determination threshold for the analysis data (S402). Specifically, the detection information generating unit 413 calculates a smoothed value of analysis data from the multiple pieces of acquired analysis data at a time earlier than the current analysis data. For example, a moving average value is used as the smoothed value. The detection information generating unit 413 sets the smoothed value as a reference value for abnormal value determination.

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。 Note that, for the analysis data at the initial time after the start of the stable state, there is no analysis data at past times after the start of the stable state. For example, for the analysis data at time t13 in FIG. 5 and FIG. 7, there is no analysis data at past times after the start of the stable state. Here, the start time (initial time) of the stable state is the end time of the stability monitoring, and it can be determined that the analysis data is not an abnormal value. Therefore, the detection information generating unit 413 does not need to execute the setting process of the abnormal value determination threshold at the time of the first analysis data. Note that, it is also possible to calculate the abnormal value determination reference value at the initial time after the start of the stable state using multiple analysis data before the start of the stable state (stability monitoring period). For example, in the example of FIG. 5 and FIG. 7, the analysis data is stable from time t6 to time t12. At the initial time t13 after the start of the stable state, the analysis data from time t6 to time t12 may be used to calculate the abnormal value determination reference value for the analysis data at the initial time t13. Furthermore, by performing the backward substitution described below, the analysis data from time t1 to time t12 may be used to calculate the reference value for determining an abnormal value for the analysis data at the initial time t13.

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。 In addition, for the analysis data for the second time from the initial time after the start of the stable state, only the analysis data for the time immediately preceding the start of the stable state exists. For example, for the analysis data at time t14 in Figures 5 and 7, only the analysis data for time t13 exists. In this case, the detection information generation unit 413 sets the analysis data for the immediately preceding time as the reference value for abnormal value determination.

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。 In this case, similarly to the initial time, multiple pieces of analysis data from the stability monitoring period can also be used to calculate the reference value for abnormal value determination. For example, in the examples of Figures 5 and 7, the analysis data is stable from time t6 to time t12. At time t13 after the start of the stable state, the analysis data from time t6 to time t12 and the analysis data at the initial time t13 after the start of the stable state can be used to calculate the reference value for abnormal value determination for the analysis data at time t14. Furthermore, by performing backward substitution, which will be described later, the analysis data from time t1 to time t12 and the analysis data at the initial time t13 can be used to calculate the reference value for abnormal value determination for the analysis data at time t14.

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。 At each subsequent time after the start of the stable state, the reference value for determining abnormal values can be calculated similarly using multiple pieces of observation data from the stability monitoring period. This allows the smoothed value set as the reference value for determining abnormal values to approach the true value. This improves the accuracy of detecting abnormal values.

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。 The detection information generating unit 413 calculates the magnitude of noise for setting a threshold value from the statistical calculation value of the analysis data from past times. The statistical calculation value is, for example, variance, standard deviation, etc. However, the detection information generating unit 413 sets a fixed value as the noise magnitude when there is no analysis data from past times (time t13 in FIG. 7) or when there is very little analysis data from past times (for example, time t14 in FIG. 7). Note that even when the number of analysis data from past times is sufficient to calculate the statistical calculation value, the noise magnitude may be set to a fixed value.

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。 The detection information generating unit 413 sets an upper threshold by adding the magnitude of the noise to the reference value for abnormal value determination, and sets a lower threshold by subtracting the magnitude of the noise from the reference value for abnormal value determination. In this case, it is preferable to dynamically set the reference value for abnormal value determination and the magnitude of the noise each time analysis data is acquired. This threshold for abnormal value determination is output to the abnormal value detection unit 411.

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。 Furthermore, the detection information generating unit 413 can also expand the abnormal value determination threshold as follows. For example, the detection information generating unit 413 converts into a function a sudden change in the analysis data (sudden displacement such as an earthquake) or a change in the analysis data assumed to accurately obtain the analysis data. Alternatively, the detection information generating unit 413 converts into a function the speed of change or the acceleration of change obtained by differentiating the analysis data. These can be calculated using multiple past analysis data output from the final smoothing processing unit 417 of the analysis data processing device 41. The detection information generating unit 413 can also expand the normal value range based on the abnormal value determination threshold by using the value calculated from the function. This makes it possible to suppress erroneous determination of a sudden change in the analysis data due to a physical phenomenon to be analyzed as an abnormal value.

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)。 The abnormal value detection unit 411 compares the analysis data with the abnormal value determination threshold (S403). If the abnormal value detection unit 411 detects that the analysis data is within a normal value range for monitoring based on the abnormal value determination threshold (S404: YES), it outputs this result to the stability monitoring unit 412, and the stability monitoring unit 412 resets the count value for detecting the end of the stable state in response to this result (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)。 If the abnormal value detection unit 411 detects that the analysis data is outside the range of the abnormal value determination threshold (S404: NO), it detects that the analysis data is an abnormal value (S405). The abnormal value detection unit 411 outputs the abnormal value detection result to the stability monitoring unit 412, and the stability monitoring unit 412 performs a count-up to detect the end of the stable state (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。 If the count value for detecting the end of a stable state has not reached the stable state end threshold (S407: YES), the stability monitoring unit 412 waits for the detection result at the next time. By sequentially performing such processing on multiple pieces of analysis data consisting of time series, the analysis data processing device 41 can detect sudden abnormal values due to observation errors, etc., which are different from changes in the analysis data due to the physical phenomenon being analyzed.

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。 The stable state end threshold is a numerical value. For example, the stable state end threshold is set by the number of pieces of analysis data, based on the detection sensitivity of the analysis data fluctuations, the threshold setting, etc. Specifically, to increase the detection sensitivity of the analysis data fluctuations, the stability monitoring unit 412 sets the number of pieces of analysis data, i.e., the stable state end threshold, to a small value, and decreases the detection sensitivity of the analysis data fluctuations. On the other hand, to reduce the influence of the observation error, the stability monitoring unit 412 sets the number of pieces of analysis data, i.e., the stable state end threshold, to a large value.

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。 When the count value for detecting the end of the stable state reaches the stable state end threshold (S407: NO), the stability monitoring unit 412 transitions to the stability monitoring state (S408). That is, the stability monitoring unit 412 detects that a fluctuation has occurred in the analysis data or that the stability of the analysis data has decreased, detects the end of the stable state, and transitions to the stability monitoring state. For example, when the ratio of the number of abnormal values is equal to or greater than a predetermined value, or the number of consecutive abnormal values is equal to or greater than a predetermined number, the stability monitoring unit 412 detects the end of the stable state and transitions to the stability monitoring state. Note that the stability monitoring unit 412 can detect the end of the stable state and transition to the stability monitoring state even when the degree of convergence of the statistical results of consecutive analysis data does not satisfy a predetermined convergence condition (for example, the convergence condition of variance or standard deviation) (convergence is difficult).

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。 The detection information generating unit 413 does not use the analysis data detected as an abnormal value to calculate the reference value for abnormal value determination at a later time. Alternatively, the detection information generating unit 413 may use the reference value for abnormal value determination at the time of abnormal value detection of the analysis data detected as an abnormal value instead of the analysis data detected as an abnormal value to calculate the reference value for abnormal value determination at a later time.

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。 The stability monitoring unit 412 may also detect the end of the stable state based on the reliability of the reference value for abnormal value judgment. As described above, when an abnormal value is detected, the reference value for abnormal value judgment is calculated without using the abnormal value or by replacing the abnormal value with the reference value for abnormal value judgment at that time. In this case, the reliability of the reference value for abnormal value judgment decreases as the number of abnormal values existing within a specified period increases. For this reason, the stability monitoring unit 412 obtains the number of abnormal values existing within a specified period from the detection information generating unit 413, and detects the end of the stable state when the number of abnormal values is equal to or greater than a specified value. Alternatively, the stability monitoring unit 412 uses the ratio of the number of abnormal values to the number of multiple analysis data within a specified period, and detects the end of the stable state when the ratio is equal to or greater than a specified value.

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。 The concept of detecting abnormal values in a stable state by the analysis data processing device 41 is explained using FIG. 7 as an example. FIG. 7 shows a case where the end of a stable state is detected by the number of consecutive analysis data that are abnormal values. In the following explanation, a mode in which a smoothed value (a reference value for determining abnormal values) is calculated using a simple moving average value is shown, but a mode in which a smoothed value (a reference value for determining abnormal values) is calculated using a low-pass filter operation, a least squares operation, a Kalman filter operation, or the like may also be used.

(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。
(Processing of analysis data at time t13)
There is no past analysis data for the analysis data at time t13 after the start of the stable state, and the analysis data at time t13 is analysis data at the time stabilization ends. Therefore, the abnormal value detection unit 411 detects that the analysis data at time t13 is not an abnormal value, and the stability monitoring unit 412 resets the count value (ResetCT). As described above, the abnormal value detection unit 411 may use multiple pieces of analysis data during the stability monitoring period to detect whether the analysis data at time t13 is an abnormal value, and the stability monitoring unit 412 may perform counting processing according to this result.

(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。
(Processing of analysis data at time t14)
For the analysis data at time t14, the only past analysis data after the start of the stable state is the analysis data at time t13. Therefore, the detection information generating unit 413 sets the analysis data at time t13 as the reference value for abnormal value determination and sets the abnormal value determination threshold. The analysis data at time t14 is within the normal value range determined by the abnormal value determination threshold. Therefore, the abnormal value detecting unit 411 detects that the analysis data at time t14 is not an abnormal value, and the stability monitoring unit 412 resets the count value (ResetCT). As described above, the abnormal value detecting unit 411 may also use multiple analysis data during the stability monitoring period to detect whether the analysis data at time t14 is an abnormal value. Hereinafter, as described above, the abnormal value detecting unit 411 may also use multiple analysis data during the stability monitoring period to detect whether the analysis data at each time is an abnormal value.

(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。
(Processing of analysis data at times t15, t16, and t17)
For each of the analysis data at times t15, t16, and t17, the detection information generating unit 413 sets the smoothed value of the analysis data at the past times after the start of the stable state as the reference value for abnormal value determination, and sets the abnormal value determination threshold. The analysis data at times t15, t16, and t17 are each within the normal value range determined by the abnormal value determination threshold. Therefore, the abnormal value detecting unit 411 detects that the analysis data at times t15, t16, and t17 are not abnormal, and the stability monitoring unit 412 sequentially resets the count value (ResetCT).

(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。
(Processing of analysis data at time t18)
For the analysis data at time t18, the detection information generating unit 413 sets the smoothed value of the analysis data from multiple past times (times t13 to t17) since the start of the stable state as the reference value for abnormal value determination, and sets the abnormal value determination threshold. The analysis data at time t18 is not within the normal range determined by the abnormal value determination threshold. Therefore, the abnormal value detecting unit 411 determines that the analysis data at time t18 is an abnormal value, and the stability monitoring unit 412 counts up (CT:START).

(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。
(Processing of analysis data at times t19, t20, t21, and t22)
For each of the analysis data at times t19, t20, t21, and t22, detection information generating unit 413 sets the smoothed value of the analysis data at multiple past times after the start of the stable state as the abnormal value determination reference value, and sets the abnormal value determination threshold. At this time, detection information generating unit 413 replaces the analysis data at time t18 that was determined to be an abnormal value with the abnormal value determination reference value (smoothed value) at time t18 to calculate the smoothed value. As a result, the abnormal value determination reference value and abnormal value determination threshold are not affected by sudden abnormal values, and the abnormal value determination reference value and abnormal value determination threshold are set to stable values.

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。 The analysis data at times t19, t20, t21, and t22 are each within the normal value range determined by the abnormal value determination threshold. Therefore, the abnormal value detection unit 411 detects that the analysis data at the multiple times t19, t20, t21, and t22 are not abnormal values, and the stability monitoring unit 412 sequentially resets the count value (ResetCT).

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。 By performing this type of processing, the analysis data processing device 41 can accurately detect sudden abnormal values.

(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。
(Processing of analysis data at time t23)
For the analysis data at time t23, the detection information generating unit 413 sets the smoothed value of the analysis data at multiple past times (from time t13 to time t22) after the start of the stable state as the reference value for abnormal value judgment, and sets the abnormal value judgment threshold. At this time, the detection information generating unit 413 replaces the analysis data at time t18, which was judged to be an abnormal value, with the reference value for abnormal value judgment at time t18, and calculates the smoothed value. The analysis data at time t23 is not within the normal value range determined by the abnormal value judgment threshold. Therefore, the abnormal value detecting unit 411 detects that the analysis data at time t23 is an abnormal value, and the stability monitoring unit 412 counts up (CT: START).

(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。
(Processing of analysis data at times t24, t25, and t26)
For the analysis data at the times t24, t25, and t26, the detection information generating unit 413 sets the smoothed value of the analysis data at the times in the past after the start of the stable state transition as the reference value for abnormal value judgment, and sets the abnormal value judgment threshold. At this time, the detection information generating unit 413 replaces the analysis data at time t18, which is determined to be an abnormal value, with the reference value for abnormal value judgment at time t18, and replaces the analysis data at time t23, which is determined to be an abnormal value, with the reference value for abnormal value judgment at time t23, to calculate the smoothed value. Each of the analysis data at the times t24, t25, and t26 is not within the normal value range determined by the abnormal value judgment threshold. Therefore, the abnormal value detecting unit 411 sequentially detects that each of the analysis data at the times t24, t25, and t26 is an abnormal value, and the stability monitoring unit 412 sequentially counts up (adds the count value).

(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。
(Processing of analysis data at time t27)
For the analysis data at time t27, the detection information generating unit 413 sets the smoothed values of the analysis data at multiple past times after the start of the stable state as the reference value for abnormal value judgment, and sets the abnormal value judgment threshold. At this time, the detection information generating unit 413 replaces each of the analysis data at multiple times t18, t23, t24, t25, and t26 that are judged to be abnormal values with the reference values for abnormal value judgment at times t18, t23, t24, t25, and t26, respectively, to calculate the smoothed value. The analysis data at time t27 is not within the normal value range determined by the abnormal value judgment threshold. Therefore, the abnormal value detecting unit 411 detects that the analysis data at time t27 is an abnormal value, and the stability monitoring unit 412 counts up (adds the count value CT) successively.

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。 The stability monitoring unit 412 detects that the count value has reached the stable state end threshold THB (CT=THB) and transitions to the stability monitoring state as described above.

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。 In this way, by using the configuration and processing of this embodiment, the analysis data processing device 41 does not detect abnormal values in the analysis data based on the observed values when the observed values are unstable. Instead, the analysis data processing device 41 detects abnormal values in the analysis data when the observed values are stable. This allows the analysis data processing device 41 to reliably and accurately detect abnormal values contained in the analysis data.

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。 The analysis data output from the analysis data processing device 41, i.e., the observation data smoothed with a large time constant, or the amount of change over time in the analysis data, etc., becomes monitoring information for the physical phenomenon being monitored. Notifications such as warnings for the physical phenomenon being monitored are generated based on this monitoring information. However, if there are abnormal values as described above, erroneous notifications may occur. For this reason, in the past, it was necessary for an operator to constantly monitor and eliminate abnormal values.

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。 However, by using the configuration and processing of the analysis data processing device 41, it is possible to suppress false detection of abnormal values contained in the analysis data. This allows abnormal values to be reliably detected and eliminated. Therefore, abnormal values can be monitored and eliminated unmanned, and highly reliable notifications can be obtained.

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。 In addition, by using the configuration and processing of this embodiment, when the time-series analysis data is in a stable state, if a fluctuation in the analysis data occurs due to a physical phenomenon or the like and stability monitoring is required again, stability monitoring can be resumed. Also, when the analysis data is in a stable state and a fluctuation occurs due to the physical phenomenon being monitored, erroneous detection of this analysis data as a sudden abnormal value is suppressed.

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。 The analysis data processing device 41 can therefore accurately detect fluctuations in the analysis data and is effective in analyzing physical phenomena using the fluctuations in the analysis data.

(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。
(Analysis data replacement process)
The analytical data replacement process will be specifically described with reference to the drawings. Fig. 8A is a flow chart showing the main process of the analytical data replacement process. Fig. 8B is a flow chart showing the replacement process of the periodic noise extraction data.

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。 When the analysis data replacement unit 414 receives information from the stability monitoring unit 412 that the state is stable (S501), it sequentially executes forward replacement (S502). If backward replacement is required (S503: YES), the analysis data replacement unit 414 executes backward replacement (S504). If backward replacement is not required (S503: NO), the analysis data replacement unit 414 omits the backward replacement.

(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。
(forward substitution)
The forward substitution is a process in which analysis data detected as an abnormal value in a stable state is replaced in the direction of time progression. The forward substitution includes substitution for generating data for extracting periodic noise and substitution for generating data for output.

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。 The replacement for generating data for extracting periodic noise is performed by the process shown in FIG. 8(B) and with the concept shown in FIG. 9. FIG. 9 is a diagram for explaining the concept of generating data for extracting periodic noise. FIG. 9(A) shows a case where there is analysis data from one sidereal day ago, and FIG. 9(B) shows a case where there is no analysis data from one sidereal day ago. The horizontal axis in FIG. 9(A) and FIG. 9(B) is time, and the vertical axis is analysis data. In FIG. 9, dots (●) indicate analysis data.

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。 As shown in FIG. 8B, when the analysis data replacement unit 414 obtains abnormal value detection information from the abnormal value detection unit 411, the analysis data replacement unit 414 detects whether or not there is analysis data for the abnormal value N days ago from among the multiple past analysis data stored. Here, n is an integer equal to or greater than 1, for example, n=1.

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。 As shown at times d1t1 and d2t1 in FIG. 9A, if the analysis data replacement unit 414 detects that there is analysis data from N sidereal days ago (S511: YES), it replaces the abnormal value with the analysis data from N sidereal days ago (S512). By using the analysis data from N sidereal days ago to replace the abnormal value, the replaced analysis data has periodic noise that is approximately the same as the periodic noise at the time of the abnormal value. Therefore, the analysis data replacement unit 414 can perform replacement to more accurately include the periodic noise.

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。 In addition, even if there is no analysis data from N days ago and the smoothed value of multiple analysis data older than that time is set at that time, the analysis data replacement unit 414 replaces the abnormal value with that smoothed value. Specifically, in the case of FIG. 9(B), if a smoothed value is set at time d1t1, the abnormal value at time d2t1 is replaced with the smoothed value at time d1t1.

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。 As shown at times d1tn and d1tm in FIG. 9B, if the analysis data replacement unit 414 detects that analysis data from N days ago is not stored (S511: NO), it replaces the abnormal value with the analysis data immediately before the abnormal value (S513). Specifically, in the case of FIG. 9B, the abnormal value at time d1tn is replaced with the analysis data at the immediately preceding time d1tm. By using the analysis data immediately before the abnormal value to replace the abnormal value, the replaced analysis data has periodic noise similar to the periodic noise at the time of the abnormal value. Therefore, the analysis data replacement unit 414 can perform replacement so as to suppress the disturbance of the periodic noise.

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。 The presence or absence of analysis data or smoothed values N sidereal days ago may be checked in order going back in time, and if analysis data or smoothed values are present, replacement may be performed. For example, if the analysis data replacement unit 414 detects that there is no analysis data one sidereal day ago and two sidereal days ago, but detects that there is analysis data or smoothed values three sidereal days ago, it does not determine that there is no analysis data, but uses the analysis data or smoothed values from three sidereal days ago for replacement.

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。 The replacement for generating output data is performed based on the concept shown in Figure 10. Figure 10 is a diagram for explaining the concept of generating output data.

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。 As part of the process of generating data for output, the analysis data replacement unit 414 replaces abnormal values with smoothed values of multiple analysis data after the start of the stable state input from the detection information generation unit 413. For example, as shown in FIG. 10, if an abnormal value is detected in the analysis data at time t56 after the start of the stable state, the analysis data replacement unit 414 replaces the analysis data (abnormal value) at time t56 after the start of the stable state with smoothed value A1. Also, as shown in FIG. 10, if an abnormal value is detected in the analysis data at time t59, the analysis data replacement unit 414 replaces the analysis data (abnormal value) at time t59 with smoothed value A2.

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。 By performing this type of processing, the analysis data replacement unit 414 can replace abnormal values with stable correction values that are suitable for replacement for smoothing.

(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。
(Backward displacement)
The analysis data replacement unit 414 performs the backward replacement by the following method and concept. The backward replacement is the same for generating data for extracting periodic noise and generating data for output. As described above, the backward replacement may be performed only when necessary. However, by performing the backward replacement, the analysis data during the stability monitoring period can also be used for analysis, and the convergence of the smoothed value becomes faster, which is effective. Therefore, it is preferable that the analysis data replacement unit 414 performs the backward replacement. FIG. 11 is a flowchart showing the backward replacement process of the analysis data. FIG. 12 is a diagram for explaining the concept of the backward replacement of the analysis data.

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)。 The analysis data replacement unit 414 reads out multiple pieces of analysis data going back in time based on the stable state start time (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。 The analysis data replacement unit 414 calculates a backward replacement reference value using multiple pieces of analysis data in the direction in which time advances compared to the analysis data targeted for backward replacement (S532). Specifically, the analysis data replacement unit 414 calculates smoothed values of multiple pieces of analysis data in the direction in which time advances compared to the analysis data targeted for backward replacement, and sets the smoothed values as the backward replacement reference value. Note that, at the beginning of the backward replacement, the analysis data at the start time of this detection can also be used as the backward replacement reference value.

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。 The analysis data replacement unit 414 sets a backward replacement threshold value based on the backward replacement reference value. The backward replacement threshold value is set with the backward replacement reference value as the center value. For example, the backward replacement threshold value is set by a statistical calculation value such as the standard deviation of the analysis data calculated in advance.

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。 The analysis data replacement unit 414 compares the analysis data to be replaced with the backward replacement threshold. When the analysis data replacement unit 414 detects that the analysis data to be replaced is within the normal value range for backward replacement based on the backward replacement threshold (S533: YES), it does not replace the analysis data.

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)。 When the analysis data replacement unit 414 detects that the analysis data to be replaced is not within the normal value range for backward replacement (S533: NO), it replaces the analysis data with the reference value for backward replacement (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。 The analysis data replacement unit 414 sequentially reads out the analysis data going back in time, and performs the above-mentioned backward replacement while updating the backward replacement reference value and the backward replacement threshold value for each analysis data.

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。 By performing such backward replacement, the analysis data replacement unit 414 can replace analysis data that is older than the start of the stable state, as shown in FIG. 12.

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。 From time t12 to time t6 going backwards in time, each analysis data is within the normal value range defined by the backward replacement threshold. Therefore, each analysis data from time t12 to time t6 is not replaced and is used as is. In this case, as one goes backwards in time, the number and combination of analysis data on the time-advancing side changes based on the analysis data targeted for backward replacement, and the backward replacement threshold is updated sequentially in response to this change.

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。 From time t5 to time t2 going backwards in time, each piece of analytical data is not within the normal value range determined by the backward replacement threshold. Therefore, each piece of analytical data from time t5 to time t2 is replaced with the backward replacement reference value at each time. In this case, the number and combination of analytical data on the time-progressing side changes with respect to the analytical data to be replaced backward, and the backward replacement threshold is updated sequentially in response to this change. Here, if there is analytical data (backward replacement reference value) replaced with respect to the time-progressing side with respect to the analytical data to be replaced backward, the replaced analytical data can be used to calculate the backward replacement reference value, and it is not necessary to use this replaced analytical data.

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。 At time t1, the analysis data is within the normal range defined by the backward replacement threshold. Therefore, the analysis data at time t1 is not replaced and is used as is. At this time, the analysis data from time t2 to time t5 is used as the backward replacement reference value used for the analysis data at time t1. In this case, the analysis data replaced respectively (backward replacement reference value) is used.

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。 By carrying out such processing, the analysis data replacement unit 414 can also use the analysis data before the actual detection. This allows the analysis data processing device 41 to increase the number of analysis data included in the periodic noise extraction data and the number of replaced analysis data, and the number of analysis data included in the output data and the number of replaced analysis data, while suppressing the adverse effects on the analysis caused by using analysis data before the start of the stable state.

(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。
(Processing after generation of data for periodic noise extraction and data for output)
The periodic noise extraction unit 415 performs a filter process on the periodic noise extraction data to extract periodic noise contained in the periodic noise extraction data. The filter process is, for example, a high-pass filter that passes components with a period of one sidereal day. As described above, the replaced analysis data used for the periodic noise extraction data contains periodic noise. Therefore, even if the periodic noise extraction data contains replaced analysis data, the periodic noise extraction unit 415 can accurately extract the periodic noise. The periodic noise extraction unit 415 outputs the extracted periodic noise to the periodic noise removal unit 416.

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。 The periodic noise removal unit 416 removes periodic noise from the output data. Specifically, the periodic noise removal unit 416 synchronizes the output data with the periodic noise and subtracts the periodic noise from the output data. The periodic noise removal unit 416 outputs the output data after the periodic noise removal to the final stage smoothing processing unit 417.

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。 The final smoothing processor 417 performs smoothing processing on the output data after periodic noise removal. Specifically, the final smoothing processor 417 calculates, at each time, the average value of multiple analysis data (including replaced data) before that time. This average value is, for example, a moving average value. The time length (smoothing time constant) used for this average value is significantly longer than the time length (smoothing time constant) of the smoothing processing used to calculate the above-mentioned reference value for abnormal value determination.

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。 As described above, the replaced analysis data used in the output data is a smoothed value, so adverse effects on the smoothing process by the final smoothing processor 417, such as sudden abnormal values, are suppressed. Therefore, the final smoothing processor 417 can perform a highly accurate and stable smoothing process.

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。 As a result, the analysis data after smoothing processing output from the analysis data processing device 41 of this embodiment improves the accuracy of analysis using the analysis data, enabling stable analysis to be achieved.

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。 In the above explanation, there is analysis data for each time and this is an abnormal value, but there are cases where there is no analysis data (e.g., it cannot be obtained). In this case, the time when there is no analysis data can be treated as an abnormal value and the above-mentioned processing can be applied.

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。 In addition, in the above explanation, an aspect was shown in which analysis data obtained by static positioning is used as interferometric positioning, but the above configuration and processing can also be applied to analysis data obtained by kinematic positioning such as RTK (real-time kinematic).

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。 In the case of RTK positioning, it is also possible to use a method that does not require a reference point by receiving correction information, such as VRS-RTK (Virtual Reference Point) or QZSS RTK-PPP (RTK Precise Point Positioning). In the above explanation, the analysis device is described as being located separately from the receiver, but it may be located in a single GPS receiver, or in each observation station other than the reference point. In addition, even with the various RTK methods mentioned above, the analysis device may be located in a different location.

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。 In the above explanation, each process is executed by a separate functional unit. However, if these processes are programmed and stored in a storage medium, and the program is executed by an information processing device such as a CPU, the above-mentioned effects can be achieved.

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。 In addition, in the above explanation, an aspect of detecting and replacing abnormal values in the analysis data was shown, but it is also possible to use only abnormal values in the analysis data. In this case, the analysis data processing device only needs to include at least the abnormal value detection unit, stability monitoring unit, and detection information generation unit described above.

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。 The above-mentioned processing was applied to the example of precise positioning using a GPS receiver, but it can also be applied to other sensor data, such as acceleration sensors and weather data. In this case, a sensor is placed instead of a GPS receiver, but the processing by the analysis device is the same.

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
10: Observation system 21, 22: Observation station 30: Reference station 40: Analysis device 41: Analysis data processing device 42: Memory unit 211, 221, 301: GPS antenna 212, 222, 302: GPS receiver 410: Analysis data generation unit 411: Abnormal value detection unit 412: Stability monitoring unit 413: Detection information generation unit 414: Analysis data replacement unit 415: Periodic noise extraction unit 416: Periodic noise removal unit 417: Final stage smoothing processing unit

Claims (8)

時系列からなり、測位信号における搬送波位相を用いた変位データであ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非安定状態であるか安定状態であるかを監視する安定性監視部と、
安定状態での前記解析データを用いて、前記安定状態での前記異常値判定用閾値を設定する検出情報生成部と、
前記解析データの置換を行う解析データ置換部と、
を備え、
前記安定性監視部は、
前記非安定状態において安定性監視期間を設定し、
前記安定性監視期間において、前記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、
前記解析データ置換部は、
前記安定状態と判定された後に前記異常値検出部において前記異常値として検出された解析データを正常値範囲内のデータに置換し、
Nは1以上の整数であり、
時系列からなる複数の解析データについて、前記異常値として検出された解析データの時刻に対してN恒星日前の解析データが有る場合、当該N恒星日前の解析データによって前記異常値の置換を行うことで、前記置換を行った解析データを含み、恒星日周期のノイズを含む前記時系列からなる複数の解析データを用いて周期ノイズ抽出用データを生成する、
解析データ処理装置。
an abnormal value detection unit that detects occurrence of an abnormal value by using an abnormal value determination threshold for a plurality of analysis data, the analysis data being displacement data formed in a time series and using a carrier wave phase in a positioning signal ;
a stability monitoring unit that monitors whether the plurality of analysis data are in an unstable state or a stable state by using the frequency of occurrence of the abnormal value;
a detection information generating unit that sets the abnormal value determination threshold value in the stable state using the analysis data in the stable state;
an analysis data replacement unit that replaces the analysis data;
Equipped with
The stability monitoring unit
setting a stability monitoring period in the unstable state;
During the stability monitoring period, if a predetermined number of the analysis data are consecutive within the abnormal value determination threshold, the stability is determined to be in a stable state;
The analysis data replacement unit includes:
replacing the analysis data detected as the abnormal value by the abnormal value detection unit after the stable state is determined to be present with data within a normal value range ;
N is an integer of 1 or more,
For a plurality of analysis data consisting of a time series, when there is analysis data from N sidereal days prior to the time of the analysis data detected as the abnormal value, the abnormal value is replaced with the analysis data from N sidereal days prior, and data for extracting periodic noise is generated using the plurality of analysis data consisting of the time series including the analysis data subjected to the replacement and including noise with a sidereal day period.
Analytical data processing device.
請求項1に記載の解析データ処理装置であって、
前記解析データ置換部は、
前記異常値として検出された解析データの時刻に対してN恒星日前の解析データが無い場合、直前の前記解析データまたは平滑化値によって前記異常値の置換を行うことで、前記周期ノイズ抽出用データを生成する、
解析データ処理装置。
2. The analysis data processing device according to claim 1 ,
The analysis data replacement unit includes:
When there is no analysis data N days prior to the time of the analysis data detected as the abnormal value, the abnormal value is replaced with the immediately preceding analysis data or a smoothed value, thereby generating the periodic noise extraction data.
Analytical data processing device.
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、
前記周期ノイズ抽出用データに対してフィルタ処理を行うことによって、前記複数の解析データに含まれる周期ノイズを抽出する周期ノイズ抽出部を備える、
解析データ処理装置。
3. The analysis data processing device according to claim 1 ,
a periodic noise extraction unit that extracts periodic noise contained in the plurality of analysis data by performing a filter process on the periodic noise extraction data,
Analytical data processing device.
請求項3に記載の解析データ処理装置であって、
前記複数の解析データから前記周期ノイズを除去する周期ノイズ除去部を備える、
解析データ処理装置。
4. The analysis data processing device according to claim 3 ,
a periodic noise removal unit that removes the periodic noise from the plurality of analysis data,
Analytical data processing device.
請求項4に記載の解析データ処理装置であって、
前記周期ノイズの除去後の前記複数の解析データに対して平滑化処理を行う終段平滑化処理部を備える、
解析データ処理装置。
5. The analysis data processing device according to claim 4 ,
a final-stage smoothing processor that performs a smoothing process on the plurality of analysis data after the periodic noise has been removed,
Analytical data processing device.
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の解析データ処理装置であって、
前記解析データ置換部は、
前記安定状態の開始より前の時刻の前記複数の解析データを後進置換の対象の解析データとし、
前記後進置換の対象の解析データよりも時刻が進行する方向の前記解析データを用いて後進置換用閾値を設定し、
前記後進置換の対象の解析データが前記後進置換用閾値による正常値範囲内にないことを検出すると、前記後進置換用閾値の設定に用いた解析データを用いて、前記後進置換の対象の解析データを置換する、
解析データ処理装置。
6. The analysis data processing device according to claim 1,
The analysis data replacement unit includes:
The plurality of analysis data at a time before the start of the stable state is set as analysis data to be subjected to backward replacement;
A backward replacement threshold is set using the analysis data in a direction that advances in time relative to the analysis data that is the target of the backward replacement;
When it is detected that the analytical data to be replaced is not within a normal value range determined by the backward replacement threshold, the analytical data used for setting the backward replacement threshold is used to replace the analytical data to be replaced.
Analytical data processing device.
時系列からなり、測位信号における搬送波位相を用いた変位データであ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非安定状態であるか安定状態であるかを監視し、
安定状態での前記解析データを用いて、前記安定状態での前記異常値判定用閾値を設定し、
前記非安定状態において安定性監視期間を設定し、
前記安定性監視期間において、前記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、
前記安定状態と判定された後に前記異常値として検出された解析データを正常値範囲内のデータに置換し、
Nは1以上の整数であり、
時系列からなる複数の解析データについて、前記異常値として検出された解析データの時刻に対してN恒星日前の解析データが有る場合、当該N恒星日前の解析データによって前記異常値の置換を行うことで、前記置換を行った解析データを含み、恒星日周期のノイズを含む前記時系列からなる複数の解析データを用いて周期ノイズ抽出用データを生成する、
解析データ処理方法。
Detecting occurrence of an abnormal value by using an abnormal value determination threshold for a plurality of analysis data , which are displacement data consisting of a time series and using a carrier wave phase in a positioning signal ;
Using the frequency of occurrence of the abnormal value, monitor whether the plurality of analysis data are in an unstable state or a stable state;
Using the analysis data in a stable state, a threshold for determining an abnormal value in the stable state is set;
setting a stability monitoring period in the unstable state;
During the stability monitoring period, if a predetermined number of the analysis data are consecutive within the abnormal value determination threshold, the stability is determined to be in a stable state;
replacing the analysis data detected as the abnormal value after the stable state is determined to be present with data within a normal value range ;
N is an integer of 1 or more,
For a plurality of analysis data consisting of a time series, when there is analysis data from N sidereal days prior to the time of the analysis data detected as the abnormal value, the abnormal value is replaced with the analysis data from N sidereal days prior, and data for extracting periodic noise is generated using the plurality of analysis data consisting of the time series including the analysis data subjected to the replacement and including noise with a sidereal day period.
Analytical data processing methods.
時系列からなり、測位信号における搬送波位相を用いた変位データであ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非安定状態であるか安定状態であるかを監視し、
安定状態での前記解析データを用いて、前記安定状態での前記異常値判定用閾値を設定し、
前記非安定状態において安定性監視期間を設定し、
前記安定性監視期間において、前記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、
前記安定状態と判定された後に前記異常値として検出された解析データを正常値範囲内のデータに置換し、
Nは1以上の整数であり、
時系列からなる複数の解析データについて、前記異常値として検出された解析データの時刻に対してN恒星日前の解析データが有る場合、当該N恒星日前の解析データによって前記異常値の置換を行うことで、前記置換を行った解析データを含み、恒星日周期のノイズを含む前記時系列からなる複数の解析データを用いて周期ノイズ抽出用データを生成する、
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。
Detecting occurrence of an abnormal value by using an abnormal value determination threshold for a plurality of analysis data , which are displacement data consisting of a time series and using a carrier wave phase in a positioning signal ;
Using the frequency of occurrence of the abnormal value, monitor whether the plurality of analysis data are in an unstable state or a stable state;
Using the analysis data in a stable state, a threshold for determining an abnormal value in the stable state is set;
setting a stability monitoring period in the unstable state;
During the stability monitoring period, if a predetermined number of the analysis data are consecutive within the abnormal value determination threshold, the stability is determined to be in a stable state;
replacing the analysis data detected as the abnormal value after the stable state is determined to be present with data within a normal value range ;
N is an integer of 1 or more,
For a plurality of analysis data consisting of a time series, when there is analysis data from N sidereal days prior to the time of the analysis data detected as the abnormal value, the abnormal value is replaced with the analysis data from N sidereal days prior, and data for extracting periodic noise is generated using the plurality of analysis data consisting of the time series including the analysis data subjected to the replacement and including noise with a sidereal day period.
An analysis data processing program that causes an information processing device to execute the processing.
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