(57)【要約】【課題】基準局を用いなくても津波を正確に観測する。【解決手段】津波観測装置（１０）は、複数のＧＮＳＳアンテナ（２１１、２１２）、センサユニット（２０）、姿勢角算出部（３０）、および、観測部（４０）を備える。複数のＧＮＳＳアンテナ（２１１、２１２）は、複数のＧＮＳＳ信号をそれぞれに受信する。センサユニット（２０）は、複数のＧＮＳＳアンテナ（２１１、２１２）を所定の位置関係で保持する。姿勢角算出部（３０）は、複数のＧＮＳＳ信号の搬送波位相を用いて、センサユニット（２０）の姿勢角を算出する。観測部（４０）は、姿勢角の時間変化を用いて津波を観測する。【選択図】 図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＧＮＳＳ信号をそれぞれに受信する複数のＧＮＳＳアンテナと、  前記複数のＧＮＳＳアンテナを所定の位置関係で保持するセンサユニットと、  前記複数のＧＮＳＳ信号の搬送波位相を用いて、前記センサユニットの姿勢角を算出する姿勢角算出部と、  前記姿勢角の時間変化を用いて津波を観測する観測部と、  を備える、津波観測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の津波観測装置であって、  前記観測部は、    前記姿勢角の時間変化における第１周波数成分を抽出する第１周波数成分抽出部と、    前記第１周波数成分を用いて前記津波の有無を判定する判定部と、を備える、  津波観測装置。
【請求項３】
請求項２に記載の津波観測装置であって、  前記観測部は、    前記搬送波位相から高さ方向速度を算出する高さ方向速度算出部と、    前記高さ方向速度における第２周波数成分を抽出する第２周波数成分抽出部と、を備え、  前記判定部は、    前記第２周波数成分も用いて前記津波の有無を判定する、  津波観測装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の津波観測装置であって、  少なくとも１つの前記ＧＮＳＳ信号を用いて時刻を算出する時刻算出部と、  前記複数のＧＮＳＳ信号を用いて位置を算出する位置算出部と、をさらに備え、  前記判定部は、    前記津波が有ると判定された時の前記時刻および前記位置を、前記津波の観測時刻および前記津波の観測位置とする、  津波観測装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の津波観測装置であって、  前記観測部は、    前記姿勢角の時間変化を用いて津波の方向を算出する方向算出部をさらに備える、  津波観測装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の津波観測装置であって、  前記姿勢角算出部は、前記センサユニットに収容されている、  津波観測装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の津波観測装置であって、  前記観測部で観測された津波の観測結果を含む津波観測データを外部に送信する無線通信部を備える、  津波観測装置。
【請求項８】
請求項７に記載の津波観測装置と、  前記津波観測データを受信し、該津波観測データに基づく津波情報を通知する基地局と、を備える、  津波観測システム。
【請求項９】
請求項８に記載の津波観測システムであって、  前記基地局は、複数の前記津波観測装置からの前記津波観測データを用いて、前記津波の挙動を推定する、  津波観測システム。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の津波観測システムであって、  前記津波観測装置は、船舶に取り付けられている、  津波観測システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の津波観測システムであって、  前記基地局は、前記津波の発生要因が通知されると、前記船舶に対して海上の所定位置に移動する通知を行う、  津波観測システム。
【請求項１２】
複数のＧＮＳＳアンテナで受信したＧＮＳＳ信号の搬送波位相を用いて、前記複数のＧＮＳＳアンテナを保持するセンサユニットの姿勢角を算出し、  前記姿勢角の時間変化を用いて津波を観測する、  津波観測方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の津波観測方法であって、  前記津波の観測結果を含む津波観測データを外部に送信する、  津波観測方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の津波観測方法であって、  前記津波の発生要因が通知されると、前記複数のＧＮＳＳアンテナを、海上の所定位置に移動し、  前記姿勢角の算出は、前記海上の所定位置に移動した後に行われる、  津波観測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ＧＮＳＳ信号を利用して津波を観測する津波観測装置、津波観測システム、津波観測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、潮位や波高等の海面変位を観測する装置およびシステムが各種考案されている。【０００３】  特許文献１の位置観測システムは、海上のブイに設置された目標位置観測局と、地上に設置された基準局とを備える。目標位置観測局は、潮位や波高を観測したい位置に配置されている。この位置観測システムでは、目的位置観測局と基準局との間に、複数の中間位置観測局が配置されている。この位置観測システムでは、全ての観測局の三次元の観測位置を、基準局から近い順に算出する。この位置観測システムでは、各観測局の三次元の観測位置を算出する際にＲＴＫ（リアルタイムキネマティック）測位が用いられている。【０００４】  特許文献２の津波検知システムは、地上に設置された基準局と、海上のブイに設置された移動局とを備える。移動局は、測位データを観測し、基準局に送信する。基準局は、ＲＴＫ測位を用いて、移動局の水平位置の変化を算出し、津波を検知する。【０００５】  特許文献３の津波・波浪観測設備は、海上の係留ブイに設置されたＧＰＳ受信機と、地上に設置された基地局とを備える。係留ブイに設置されたＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ信号を受信して計測データを取得し、基地局に送信する。基地局は、受信した計測データを用いてＲＴＫ測位によって、係留ブイの変位を算出する。【０００６】  特許文献４の位置計測装置は、地上に設置された基準局と、海上のブイに設置された観測ＧＰＳ受信機とを備える。観測ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ信号を受信して観測測距データを算出し、基準局に送信する。基準局は、観測測距データを用いてＲＴＫ測位によって、ブイの変位を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−７１５６１号公報
【特許文献２】特許第４５８８０６５号明細書
【特許文献３】特許第５００８４３０号明細書
【特許文献４】特許第５２５３０６７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  しかしながら、上述の各特許文献に記載の装置やシステムでは、ＲＴＫ測位によって、海上の観測位置での変位、潮位、波高、津波を検出するため、地上の基準局（基地局）が必要となる。【０００９】  また、基準局が停止してしまうと、測位用の補正情報を取得することができず、高精度な測位が実現できない。したがって、海上の観測位置での変位、潮位、波高、津波を算出することが容易ではなくなる。【００１０】  この発明の目的は、基準局を用いなくても津波を正確に観測することが可能な津波観測装置、津波観測システム、津波観測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  この発明の津波観測装置は、複数のＧＮＳＳアンテナ、センサユニット、姿勢角算出部、および、観測部を備える。複数のＧＮＳＳアンテナは、複数のＧＮＳＳ信号をそれぞれに受信する。センサユニットは、複数のＧＮＳＳアンテナを所定の位置関係で保持する。姿勢角算出部は、複数のＧＮＳＳ信号の搬送波位相を用いて、センサユニットの姿勢角を算出する。観測部は、姿勢角の時間変化を用いて津波を観測する。【００１２】  この構成では、搬送波位相から姿勢角が高精度に算出される。したがって、姿勢角の時間変化は高精度に算出され、津波は正確に観測される。
【発明の効果】
【００１３】  この発明によれば、基準局を用いなくても津波を正確に観測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る津波観測装置の機能ブロック図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る観測部の機能ブロック図
【図３】本発明の第１の実施形態に係る津波観測装置のセンサユニットで計測可能なパラメータの一例を示した図
【図４】本発明の第１の実施形態に係る津波観測方法のフローチャート
【図５】本発明の第２の実施形態に係る津波観測装置の機能ブロック図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る津波観測方法のフローチャート
【図７】第２の実施形態に係る津波観測システムの構成を示す図
【図８】本発明の第３の実施形態に係る津波観測装置の機能ブロック図
【図９】本発明の第３の実施形態に係る津波観測方法のフローチャート
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る津波観測装置の他の構成の機能ブロック図
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る津波観測装置の観測部の機能ブロック図
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る津波観測方法のフローチャート
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る津波観測装置の機能ブロック図
【図１４】本発明の第６の実施形態に係る津波観測システムの構成を示す図
【図１５】本発明の第７の実施形態に係る津波観測システムの構成を示す図
【図１６】本発明の第７の実施形態に係る津波観測システムにおける津波の挙動の推定処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１５】  本発明の第１の実施形態に係る津波観測装置について、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る津波観測装置の機能ブロック図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る観測部の機能ブロック図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る津波観測装置のセンサユニットで計測可能なパラメータの一例を示した図である。
【００１６】  図１に示すように、津波観測装置１０は、センサユニット２０と観測部４０とを備える。センサユニット２０は、ＧＮＳＳアンテナ２１１，２１２、ＧＮＳＳ受信部２２１，２２２、加速度センサ２３、および、姿勢角算出部３０を備える。ＧＮＳＳアンテナ２１１，２１２、ＧＮＳＳ受信部２２１，２２２、加速度センサ２３、および、姿勢角算出部３０は、センサユニット２０に収容されている。なお、姿勢角算出部３０は、センサユニット２０に収容されていなくてもよい。
【００１７】  図３に示すように、津波観測装置１０は、船舶１００に設置されている。センサユニット２０のＧＮＳＳアンテナ２１１，２１２は、船舶１００におけるオープンスカイの環境（図３参照）に配置されている。ＧＮＳＳアンテナ２１１とＧＮＳＳアンテナ２１２は、予め所定の位置関係でセンサユニット２０に保持されている。センサユニット２０は、予め所定の姿勢で船舶１００に固定されている。これにより、ＧＮＳＳアンテナ２１１とＧＮＳＳアンテナ２１２とを結ぶ方向と、船舶１００の船首と船尾を結ぶ方向との関係は既知となる。例えば、図３の例のように、ＧＮＳＳアンテナ２１１とＧＮＳＳアンテナ２１２とを結ぶ方向と、船舶１００の船首と船尾を結ぶ方向とは、平行である。
【００１８】  ＧＮＳＳアンテナ２１１は、ＧＮＳＳ受信部２２１に接続されている。ＧＮＳＳアンテナ２１１は、ＧＮＳＳ信号を受信して、ＧＮＳＳ受信部２２１に出力する。ＧＮＳＳアンテナ２１２は、ＧＮＳＳ受信部２２２に接続されている。ＧＮＳＳアンテナ２１２は、ＧＮＳＳ信号を受信して、ＧＮＳＳ受信部２２２に出力する。ＧＮＳＳ信号は、ＧＮＳＳ衛星ＳＡＴから送信されている。なお、図１、図３では、ＧＮＳＳ衛星ＳＡＴは、１つしか図示していないが、複数のＧＮＳＳ衛星が存在しており、ＧＮＳＳアンテナ２１１，２１２は、複数のＧＮＳＳ衛星からのＧＮＳＳ信号を受信している。
【００１９】  ＧＮＳＳ受信部２２１は、ＧＮＳＳ信号を捕捉、追尾して、ＧＮＳＳ信号の搬送波位相を算出する。ＧＮＳＳ受信部２２１は、搬送波位相を姿勢角算出部３０に出力する。ＧＮＳＳ受信部２２２は、ＧＮＳＳ信号を捕捉、追尾して、ＧＮＳＳ信号の搬送波位相を算出する。ＧＮＳＳ受信部２２２は、搬送波位相を姿勢角算出部３０に出力する。ＧＮＳＳ受信部２２１，２２２は、所定の時間間隔（例えば、エポック毎）で、搬送波位相を算出して、姿勢角算出部３０に出力する。
【００２０】  加速度センサ２３は、少なくとも１軸の加速度を検出して、姿勢角算出部３０に出力する。加速度センサ２３は、ＧＮＳＳ受信部２２１，２２２の搬送波位相の算出タイミングと少なくとも同じタイミングで加速度を検出している。
【００２１】  姿勢角算出部３０は、ＧＮＳＳ受信部２２１からの搬送波位相と、ＧＮＳＳ受信部２２２からの搬送波位相とを用いて、搬送波位相差を算出する。姿勢角算出部３０は、搬送波位相差から、既知の方法を用いて姿勢角を算出する。姿勢角算出部３０は、図３に示す三次元の姿勢角（ヨー角（ヘディング角）ψ（ｐｓｉ），ピッチ角θ（ｔｈｅｔａ），ロール角φ（ｐｈｉ））を算出する。姿勢角算出部３０は、姿勢角を観測部４０に出力する。
【００２２】  図２に示すように、観測部４０は、姿勢角変化算出部４１、第１周波数成分抽出部４２、および、判定部４３を備える。
【００２３】  観測部４０は、姿勢角の時間変化を用いて津波を観測する。観測部４０は、津波の観測結果を外部に出力することができる。観測部４０は、具体的に次に示す処理を行って津波を観測する。
【００２４】  姿勢角変化算出部４１は、複数時間の姿勢角の差分から姿勢角の時間変化（以下、「姿勢角変化」と称する。）を算出する。姿勢角変化算出部４１は、姿勢角変化を第１周波数成分抽出部４２に出力する。
【００２５】  第１周波数成分抽出部４２は、姿勢角変化における津波の第１周波数成分を、次に示す概念を用いて抽出する。津波の周期は、例えば２分以上であり、波の周期は、長くても１０秒程度である。すなわち、津波の周期は、波の周期よりも長い。センサユニット２０（津波観測装置１０）が設置された船舶１００は、津波や波からの力を受けると、姿勢角が変化する。この際、姿勢角の変化は、波の周期もしくは津波の周期に依存する。このため、津波による姿勢角変化の周期は、波による姿勢角変化の周期よりも長くなる。言い換えれば、津波による姿勢角変化の周波数は、波による姿勢角変化の周波数よりも低くなる。
【００２６】  第１周波数成分抽出部４２は、姿勢角変化をフーリエ変換処理する。第１周波数成分抽出部４２は、このフーリエ変換によって得られる周波数スペクトルから第１周波数成分を抽出する。なお、第１周波数成分抽出部４２は、ローパスフィルタやバンドパスフィルタ等を用いて、第１周波数成分を抽出してもよい。第１周波数成分抽出部４２は、第１周波数成分を判定部４３に出力する。
【００２７】  判定部４３は、第１周波数成分を用いて津波の有無を判定する。具体的には、判定部４３は、津波判定用の閾値を、予め記憶している。判定部４３は、第１周波数成分のレベル（振幅）が閾値以上であれば、津波であると判定する。判定部４３は、第１周波数成分のレベルが閾値未満であれば、津波ではないと判定する。これにより、観測部４０は、津波の観測結果を得ることができる。なお、判定部４３は、三次元の姿勢角における少なくとも１つの姿勢角成分を用いて、津波の有無を判定することができる。しかしながら、三次元の姿勢角の全ての姿勢角成分を用いることによって、津波の有無をより正確に判定することができる。観測部４０が出力する観測結果には、この津波の有無の判定結果が含まれている。
【００２８】  このように、本実施形態の構成を用いることによって、基地局からの測位用の補正情報を用いることなく、津波を観測することができる。また、本実施形態の構成を用いることによって、ＲＴＫ測位を用いることなく、津波を観測することができる。
【００２９】  また、本実施形態の構成では、搬送波位相を用いて姿勢角を高精度に算出できる。これにより、姿勢角変化を高精度に算出することができる。したがって、津波を正確に観測することができる。
【００３０】  なお、判定部４３は、搬送波位相の変化量と加速度センサの検出値を用いて津波の高さを算出することもできる。これにより、津波の観測結果として、津波の有無のみでなく、津波の高さを高精度に算出することができる。
【００３１】  上述の説明では、津波の観測の各処理を、図１、図２に示した複数の機能部によって実行する態様を示した。しかしながら、上述の各処理をプログラム化し、当該プログラムを記憶部に記憶して、コンピュータ等の処理装置（プロセッサ）で、このプログラムを実行してもよい。この場合、図４に示すフローに準じて処理を行えばよい。図４は、本発明の第１の実施形態に係る津波観測方法のフローチャートである。
【００３２】  処理装置は、複数のＧＮＳＳアンテナ２１１，２１２で受信したＧＮＳＳ信号を用いて、姿勢角を算出する（Ｓ１０１）。処理装置は、複数時間の姿勢角から姿勢角の時間変化（姿勢角変化）を算出する（Ｓ１０２）。処理装置は、姿勢角変化における津波の第１周波数成分を抽出する（Ｓ１０３）。処理装置は、第１周波数成分を用いて津波の有無を判定する（Ｓ１０４）。
【００３３】  次に、本発明の第２の実施形態に係る津波観測装置および津波観測システムについて、図を参照して説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係る津波観測装置の機能ブロック図である。
【００３４】  図５に示すように、本発明の第２の実施形態に係る津波観測装置１０Ａは、無線通信部５０および無線通信用アンテナ６０を備えた点で、第１の実施形態に係る津波観測装置１０と異なる。津波観測装置１０Ａの他の構成は、第１の実施形態に係る津波観測装置１０と同じであり、同じ点の説明は省略する。
【００３５】  津波観測装置１０Ａは、無線通信部５０と無線通信用アンテナ６０を備える。無線通信部５０には、観測部４０から津波の観測結果が入力される。津波の観測結果は、上述の津波の判定結果（少なくとも津波があることを示す判定結果）を含むものである。無線通信部５０は、津波の観測結果から外部送信用の津波観測データを生成する。無線通信部５０は、無線通信用アンテナ６０を介して津波観測データを外部に送信する。この構成によって、津波観測装置１０Ａは、津波の観測結果を外部に通知することができる。
【００３６】  上述の説明では、津波の観測および津波観測データの送信の各処理を、図５に示した複数の機能部によって実行する態様を示した。しかしながら、上述の各処理をプログラム化し、当該プログラムを記憶部に記憶して、コンピュータ等の処理装置（プロセッサ）で、このプログラムを実行してもよい。この場合、図６に示すフローに準じて処理を行えばよい。図６は、本発明の第２の実施形態に係る津波観測方法のフローチャートである。
【００３７】  図６に示すステップＳ１０１−Ｓ１０４は、図４に示したステップＳ１０１−Ｓ１０４と同じである。処理装置は、津波の判定結果を含む津波の観測結果から、外部送信用の津波観測データを生成する（Ｓ１０５）。処理装置は、津波観測データを外部に送信する（Ｓ１０６）。
【００３８】  津波観測装置１０Ａを用いて、図７に示すような構成からなる津波観測システムを実現することができる。図７は、第２の実施形態に係る津波観測システムの構成を示す図である。
【００３９】  図７に示すように、津波観測システム１は、津波観測装置１０Ａが取り付けられた船舶１００と基地局１１０とを備える。船舶１００は、海上を航行または海上に停留している。基地局１１０は、地上に配置されている。基地局１１０は、津波の影響を受けない位置に配置されていることが好ましい。基地局１１０は、ＲＴＫ測位の基準局と異なり、測位用の補正情報を津波観測装置１０Ａに送信する必要はない。そのため、補正情報の精度向上のために、津波観測装置１０Ａに近い沿岸に配置する必要がない。したがって、基地局１１０は、地震等が生じても津波観測データを受信可能な位置に配置されていればよい。
【００４０】  津波観測データは、津波観測装置１０の無線通信用アンテナ６０から送信され、通信用衛星ＴＳＡＴを介して、基地局１１０で受信される。
【００４１】  基地局１１０は、受信した津波観測データを復調する。基地局１１０は、復調した津波観測データを用いて、津波の有無を含む津波情報を生成して、放送する。津波情報は、例えば、一般家屋１２０に対して放送される。また、津波情報は、公共放送やインターネット等の通信回線を介して放送される。津波の影響を受ける可能性のある人々は、津波情報から津波の有無を正確に確認でき、避難行動を確実に行うことができる。
【００４２】  このような津波観測システム１において、津波観測装置１０Ａは、津波を正確に観測することができる。したがって、津波観測システム１は、正確な津波情報を外部に通知することができる。
【００４３】  次に、第３の実施形態に係る津波観測装置について、図を参照して説明する。図８は、本発明の第３の実施形態に係る津波観測装置の機能ブロック図である。
【００４４】  本実施形態に係る津波観測装置１０Ｂは、観測部４０Ｂの構成において、第１の実施形態に係る津波観測装置１０と異なる。本実施形態に係る津波観測装置１０Ｂの他の構成は、第１の実施形態に係る津波観測装置１０と同じであり、同じ箇所の説明は省略する。
【００４５】  観測部４０Ｂは、姿勢角変化算出部４１、第１周波数成分抽出部４２、判定部４３Ｂ、速度算出部４４、および、第２周波数成分抽出部４５を備える。
【００４６】  姿勢角変化算出部４１、第１周波数成分抽出部４２は、第１の実施形態に係る観測部４０の姿勢角変化算出部４１、第１周波数成分抽出部４２とそれぞれ同じである。
【００４７】  速度算出部４４は、搬送波位相を用いて高さ方向速度を算出する。具体的には、速度算出部４４は、ＧＮＳＳ受信部２２１，２２２から搬送波位相を取得する。速度算出部４４は、ＧＮＳＳアンテナの高さ方向（図３のｚ軸方向）の位置の変化量を搬送波位相の変化量から算出する。速度算出部４４は、この位置の変化量を時間で除算することによって高さ方向速度を算出する。速度算出部４４は、高さ方向速度を第２周波数成分抽出部４５に出力する。
【００４８】  第２周波数成分抽出部４５は、高さ方向速度における津波の第２周波数成分を抽出する。第２周波数成分抽出部４５における第２周波数成分の抽出方法は、第１周波数成分抽出部４２における第１周波数成分の抽出方法と同じである。第２周波数成分抽出部４５は、第２周波数成分を判定部４３Ｂに出力する。
【００４９】  判定部４３Ｂは、第１周波数成分と第２周波数成分とから津波の有無を判定する。なお、第２周波数成分から津波の有無を判定する方法は、第１周波数成分から津波の有無を判定する方法と同じである。
【００５０】  このように、本実施形態の構成を用いることによって、姿勢角変化と高さ方向速度との２種類の指標から津波の有無を判定して、津波を観測することができる。これにより、津波をより正確に観測することができる。
【００５１】  上述の説明では、津波の観測の各処理を、図８に示した複数の機能部によって実行する態様を示した。しかしながら、上述の各処理をプログラム化し、当該プログラムを記憶部に記憶して、コンピュータ等の処理装置（プロセッサ）で、このプログラムを実行してもよい。この場合、図９に示すフローに準じて処理を行えばよい。図９は、本発明の第３の実施形態に係る津波観測方法のフローチャートである。
【００５２】  図９に示すステップＳ１０１−Ｓ１０３は、図４に示したステップＳ１０１−Ｓ１０３と同じである。処理装置は、搬送波位相から高さ方向速度を算出する（Ｓ１１２）。処理装置は、高さ方向速度における津波の第２周波数成分を抽出する（Ｓ１１３）。処理装置は、第１周波数成分と第２周波数成分とを用いて、津波の判定を行う（Ｓ１１４）。
【００５３】  なお、図８に示す津波観測装置１０Ｂでは、観測部４０Ｂは、搬送波位相から高さ方向速度を算出している。しかしながら、図１０に示すような構成でも高さ方向速度を算出することができる。図１０は、本発明の第３の実施形態に係る津波観測装置の他の構成の機能ブロック図である。
【００５４】  図１０に示すように、観測部４０Ｂ'の速度算出部４４には、加速度センサ２３から加速度が入力される。この加速度は、高さ方向の加速度を含んでいればよい。速度算出部４４は、高さ方向の加速度を積算（積分）して、高さ方向速度を算出する。なお、この際、速度算出部４４は、姿勢角を用いて加速度センサ２３の検出誤差を推定し、当該検出誤差で補正された加速度を用いてもよい。
【００５５】  次に、本発明の第４の実施形態に係る津波観測装置について、図を参照して説明する。図１１は、本発明の第４の実施形態に係る津波観測装置の観測部の機能ブロック図である。
【００５６】  本実施形態に係る津波観測装置１０Ｃは、観測部４０Ｃの構成において、第３の実施形態に係る津波観測装置１０Ｂと異なる。本実施形態に係る津波観測装置１０Ｃの他の構成は、第３の実施形態に係る津波観測装置１０Ｂと同じであり、同じ箇所の説明は省略する。
【００５７】  観測部４０Ｃは、観測部４０Ｂに対して方向算出部４６をさらに備えた点で異なる。なお、判定部４３Ｃは判定部４３Ｂと同じであり、判定部４３Ｃの説明は省略する。
【００５８】  方向算出部４６は、姿勢角変化における津波の周波数成分から、津波の進行方向を算出する。例えば、津波観測装置１０Ｃが取り付けられた船舶に対して、船首の斜め前方から津波が進行してきたとする。この場合、ヨー角ψ（ｐｓｉ），ピッチ角θ（ｔｈｅｔａ），ロール角φ（ｐｈｉ）の全てが変化する。一方、船首方向から真っ直ぐに津波が進行してきたとする。この場合、ヨー角ψ（ｐｓｉ），ピッチ角θ（ｔｈｅｔａ）は変化するが、ロール角φ（ｐｈｉ）は殆ど変化しない。このように、姿勢角変化を算出することによって、津波の進行方向を算出することができる。方向算出部４６は、判定部４３Ｃにおいて津波が有ると判定された時に津波の進行方向を算出する。なお、方向算出部４６は、姿勢角変化から波等の外力の係る方向を算出する。そして、方向算出部４６は、判定部４３Ｃにおいて津波が有ると判定された時の外力の係る方向から津波の進行方向を算出してもよい。
【００５９】  このように、本実施形態の構成を用いることによって、津波の有無のみでなく、津波の進行方向を算出することができる。そして、これら津波の有無、および、津波の進行方向を観測結果として利用することができる。この際、搬送波位相を用いた高精度な基線ベクトルの変化に基づいて、津波の進行方向が算出されるので、津波の進行方向を高精度に算出することができる。
【００６０】  なお、本実施形態構成では、姿勢角変化から津波の速度を算出することもできる。例えば、姿勢角変化から、船舶が受ける力を算出し、この力から加速度、速度を算出することができる。これにより、観測結果として、津波に対するより多くの情報を得ることができる。
【００６１】  上述の説明では、津波の観測の各処理を、図１１に示した複数の機能部によって実行する態様を示した。しかしながら、上述の各処理をプログラム化し、当該プログラムを記憶部に記憶して、コンピュータ等の処理装置（プロセッサ）で、このプログラムを実行してもよい。この場合、図１２に示すフローに準じて処理を行えばよい。図１２は、本発明の第４の実施形態に係る津波観測方法のフローチャートである。
【００６２】  図１２に示すステップＳ１０１−Ｓ１０３，Ｓ１１２−Ｓ１１４は、図９に示したステップＳ１０１−Ｓ１０３，Ｓ１１２−Ｓ１１４と同じである。処理装置は、姿勢角変化における津波の周波数成分から津波の進行方向を検出する（Ｓ１２１）。
【００６３】  なお、第３の実施形態に係る津波観測装置１０Ｂ、第４の実施形態に係る観測部４０Ｃを備える津波観測装置に対して、第２の実施形態に係る津波観測装置１０Ａの無線通信部５０および無線通信用アンテナ６０を備えてもよい。
【００６４】  次に、本発明の第５の実施形態に係る津波観測装置について、図を参照して説明する。図１３は、本発明の第５の実施形態に係る津波観測装置の機能ブロック図である。
【００６５】  本実施形態に係る津波観測装置１０Ｄは、位置算出部７０と時刻算出部８０とを備える点において、第１の実施形態に係る津波観測装置１０と異なる。
【００６６】  センサユニット２０Ｄは、第１の実施形態に係るセンサユニット２０に対して、位置算出部７０と時刻算出部８０とをさらに備える。
【００６７】  ＧＮＳＳ受信部２２１は、ＧＮＳＳ信号のコード位相と、ＧＮＳＳ信号の追尾により得られる航法メッセージを、位置算出部７０および時刻算出部８０に出力する。
【００６８】  位置算出部７０は、コード位相からコード擬似距離を算出する。位置算出部７０は、航法メッセージから衛星位置を取得する。位置算出部７０は、コード擬似距離と衛星位置とを用いて、津波観測装置１０Ｄの位置を算出する。位置算出部７０は、津波観測装置１０Ｄの位置を、観測部４０Ｄの判定部４３Ｄに出力する。
【００６９】  時刻算出部８０は、航法メッセージから時刻情報を取得して、時刻を算出する。時刻算出部８０は、時刻を観測部４０Ｄの判定部４３Ｄに出力する。
【００７０】  判定部４３Ｄは、第１の実施形態に係る観測部４０と同じ方法で津波を判定するとともに、津波が有ると判定した時点での位置および時刻を検出する。判定部４３Ｄは、この検出した位置を津波の観測位置とし、この検出した時刻を津波の観測時刻とする。これにより、観測位置および観測時刻を観測結果に含むことができる。
【００７１】  本実施形態の構成では、位置および時刻は、ＧＮＳＳ信号の追尾結果から算出される。したがって、センサユニット２０Ｄで算出される位置および時刻は高精度である。これにより、津波の判定とともに、津波の観測位置および観測時刻を高精度に検出することができる。
【００７２】  なお、位置算出部７０および時刻算出部８０は、観測部４０Ｄに備えられていてもよい。この場合、判定部４３Ｄにおいて津波が有ると判定された時に、位置算出部７０は位置を算出し、時刻算出部８０は時刻を算出すればよい。
【００７３】  また、本実施形態の津波観測装置１０Ｄに対して、第２、第３の実施形態に係る津波観測装置１０Ａ，１０Ｂ、および、第４の実施形態に係る観測部４０Ｃを備える津波観測装置の構成を組み合わせることも可能である。
【００７４】  次に、本発明の第６の実施形態に係る津波観測システムについて、図を参照して説明する。図１４は、本発明の第６の実施形態に係る津波観測システムの構成を示す図である。
【００７５】  本実施形態に係る津波観測システム１Ａは、第２の実施形態に係る津波観測システム１に対して、衛星通信機能を備えない船舶１０２を含む点で異なる。
【００７６】  船舶１０１には、第２の実施形態に係る津波観測装置１０Ａが取り付けられている。したがって、船舶１０１は、通信衛星ＴＳＡＴを介して津波観測データを送信することができる。船舶１０２には、第１の実施形態に係る津波観測装置１０が取り付けられている。したがって、船舶１０２は、通信衛星ＴＳＡＴを介する津波観測データの送信を行うことができない。船舶１０１，１０２は、図示していない船舶間無線通信装置（近距離無線通信装置）を備えている。
【００７７】  このような構成では、船舶１０２は、船舶間通信によって船舶１０１に、津波観測データを送信する。船舶１０１は、自船の津波観測データと船舶１０２の津波観測データとを、通信衛星ＴＳＡＴを介して、基地局１１０に送信する。
【００７８】  このような構成を用いることによって、基地局１１０と、直接に無線通信を行うことができない船舶１０２の津波観測データも利用することができる。これにより、より多くの位置で観測した津波観測データに基づいて津波情報を生成でき、津波情報がより正確で詳細になる。
【００７９】  次に、本発明の第７の実施形態に係る津波観測システムについて、図を参照して説明する。図１５は、本発明の第７の実施形態に係る津波観測システムの構成を示す図である。
【００８０】  本実施形態に係る津波観測システム１Ｂは、第２の実施形態に係る津波観測システム１に対して、複数の船舶１０１，１０２，１０３を配置した点で異なる。
【００８１】  船舶１０１，１０２，１０３は、海上の異なる位置に停泊している。このように、複数の位置で津波観測データを得ることによって、基地局１１０は、津波の挙動を推定することができる。
【００８２】  例えば、各船舶１０１，１０２，１０３に、津波観測装置１０Ａ'が取り付けられている。津波観測装置１０Ａ'は、第２、第３、第４の実施形態に示した津波観測装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを組み合わせた構成を備える。これにより、津波観測装置１０Ａ'で生成される津波観測データは、津波の有無、観測位置、観測時刻、および津波の進行方向を含む。
【００８３】  各津波観測装置１０Ａ'は、津波観測データを基地局１１０に送信する。この際、図１５に示すように、基地局１１０に近い船舶１０３の津波観測データは、地上波の無線通信を利用し、基地局１１０から遠い（地上波の無線通信が届かない距離にある）船舶１０１，１０２の津波観測データは、通信衛星ＴＳＡＴを利用すればよい。なお、全ての船舶が通信衛星ＴＳＡＴを用いてもよい。逆に全ての船舶が地上波の無線通信を用いることもできる。ただし、通信衛星ＴＳＡＴを用いることによって、より遠方から津波観測データを得ることができ、有効である。
【００８４】  基地局１１０は、各津波観測装置１０Ａ'の津波観測データを用いて、津波の挙動を推定する。例えば、基地局１１０は、船舶１０１，１０２，１０３の津波観測装置１０Ａ'の津波観測データにおける観測位置（例えば、図３のＰ１，Ｐ２，Ｐ３）、観測時刻（例えば、図３のｔ１，ｔ２，ｔ３）から津波の速度を算出する。これにより、深さによって変化する津波の速度を実測の津波観測データから算出でき、津波の速度をより正確に算出することができる。
【００８５】  また、この津波の速度を用いて、沿岸への津波の到達時刻（図１５のｔＥ０）を算出することができる。これにより、より詳細で実用的な津波情報を生成することができる。
【００８６】  なお、船舶１０１，１０２，１０３は、予め所定位置に停泊していてもよく、航行中の船舶１０１，１０２，１０３の現在位置を、津波の観測位置にしてもよい。
【００８７】  さらに、津波の発生要因である地震等の震源位置が分かった際に、基地局１１０は、船舶１０１，１０２，１０３に、観測位置に移動するように指示してもよい。この際、基地局１１０は、船舶１０１，１０２，１０３が震源位置と所望の沿岸との間に並ぶように、船舶１０１，１０２，１０３に指示するとよい。これにより、緊急時においても、津波を正確に観測でき、津波の挙動を正確に推定することができる。
【００８８】  この場合、図１６に示すフローに基づくとよい。図１６は、本発明の第７の実施形態に係る津波観測システムにおける津波の挙動の推定処理を示すフローチャートである。
【００８９】  基地局１１０は、津波の発生要因である地震、地殻変動、火山の爆発等に関する情報を外部から取得する。この取得情報に基づいて、基地局１１０は、船舶１０１，１０２，１０３に対して、津波観測位置へ移動する指示をする。これにより、船舶１０１，１０２，１０３の各津波観測装置１０Ａ'は、津波観測位置に配置される（Ｓ２０１）。
【００９０】  各津波観測装置１０Ａ'は、津波観測データを所定の時間間隔で生成する（Ｓ２０２）。各津波観測装置１０Ａ'は、基地局１１０に対して津波観測データを送信し、基地局１１０は、これらの津波観測データを受信する（Ｓ２０３）。基地局１１０は、受信した津波観測データを用いて、津波の挙動を推定する（Ｓ２０４）。
【００９１】  なお、上述の各実施形態では、津波観測装置を船舶に取り付ける態様を示した。しかしながら、ブイ等に津波観測装置を取り付けることも可能である。
【００９２】  ただし、航行機能を有する船舶等を用いることによって、津波観測装置を所望の位置に移動、配置できる。これにより、津波の発生状況に応じた適切な位置に津波観測装置を配置することができ、より有効な津波観測データを得ることができる。
【００９３】  また、船舶を用いた場合、津波観測装置のセンサユニットは、平常時に船舶の姿勢センサとして利用することができ、津波の観測が必要な時に津波観測装置の一部として利用することができる。これにより、新規の津波観測装置を配置する必要がない。
【００９４】  また、姿勢センサを備える船舶は、既に多数存在している。このため、これらの姿勢センサを津波観測装置のセンサユニットに利用することで、広範囲でより多くの津波観測データを容易に得ることができる。
【００９５】  また、船舶には電源が備えられているので、船舶を用いることによって、津波観測装置の電源を安定して確保することができる。また、海上で航行中もしくは停泊中の船舶は、津波の影響を受けて停電する可能性が低い。したがって、津波の観測時に津波観測装置が停止することを防止でき、必要な時に津波観測データを確実に得ることができる。
【００９６】  また、ブイはメンテナンスを高い頻度で行わなければならない。このため、ブイは、メンテナンスが面倒であり、特に、津波の早期発見のために沿岸から遠い位置にブイを配置する場合、メンテナンスはさらに面倒になり、実用性が大きく低下してしまう。しかしながら、船舶に取り付けられた姿勢角センサを用いることによって、この問題を解消することができる。具体的には、船舶に取り付けられているため、メンテナンスのために海上を移動する必要はない。また、上述の津波観測装置を用いた場合、ＧＮＳＳ信号の搬送波位相を用いているため、ジャイロコンパスのように姿勢に応じて物理的に動作する機構部品を用いない。したがって、メンテナンスを行う頻度を大幅に少なくでき、メンテナンスに係る作業負荷を大幅に軽減できる。
【００９７】  また、上述のように基地局は、測位用の補正情報を取得して、津波観測装置に送信する必要がなく、複数箇所に容易に設置することができる。これにより、例えば、１つの基地局が被災しても、他の基地局で、津波観測データを受信でき、津波情報をより確実に通知することができる。
【００９８】  また、センサユニットは、２つのＧＮＳＳアンテナと加速度センサを用いる態様に限るものではない。センサユニットは、三次元の姿勢角が算出できる構成であればよく、例えば、加速度センサを用いずに、３つ以上のＧＮＳＳアンテナから構成してもよい。この場合、ＧＮＳＳ受信部は、ＧＮＳＳアンテナ毎に設置すればよい。
【符号の説明】
【００９９】１，１Ａ，１Ｂ：津波観測システム１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｂ'，１０Ｄ：津波観測装置２０，２０Ｄ：センサユニット２３：加速度センサ３０：姿勢角算出部４０，４０Ｂ，４０Ｂ'，４０Ｃ，４０Ｄ：観測部４１：姿勢角変化算出部４２：周波数成分抽出部４３，４３Ｂ，４３Ｃ：判定部４４：速度算出部４５：周波数成分抽出部４６：方向算出部５０：無線通信部６０：無線通信用アンテナ７０：位置算出部８０：時刻算出部１００，１０１，１０２，１０３：船舶１１０：基地局１２０：一般家屋２１１，２１２：ＧＮＳＳアンテナ２２１，２２２：ＧＮＳＳ受信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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