(57)【要約】【課題】非正規ノイズを含むノイズを効果的に抑圧し、且つ、データの変動に対する追従性を高める。【解決手段】データ処理装置は、前進平滑化処理部１１、後進平滑化処理部１２、および、平滑化方法決定部１３を備える。前進平滑化処理部１１は、観測された加工前の時系列データと、該時系列データを、過去から現時点に向けて順次平滑化処理することで前進平滑化の時系列データを算出する。後進平滑化処理部１２は、前進平滑化の時系列データを、現時点から過去に向けて順次平滑化処理することで後進平滑化の時系列データを算出する。平滑化方法決定部１３は、後進平滑化の時系列データと、加工前の時系列データまたは前進平滑化の時系列データとの差分値の所定期間内の積分値、もしくは、これらの時系列データのいずれかの時間的な差分値に応じて、前進平滑化処理部および後進平滑化処理部の応答性を決定する。【選択図】  図１
2019105562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測された加工前の時系列データを、過去から現時点に向けて順次平滑化処理し、前進平滑化の時系列データを算出する前進平滑化処理部と、
前記前進平滑化の時系列データを、現時点から過去に向けて順次平滑化処理し、後進平滑化の時系列データを算出する後進平滑化処理部と、
前記後進平滑化の時系列データと前記加工前の時系列データとの差分値の所定期間内の積分値、前記後進平滑化の時系列データと前記前進平滑化の時系列データとの差分値の所定期間内の積分値、前記後進平滑化の時系列データの時間的な差分値、前記加工前の時系列データの時間的な差分値、前記前進平滑化の時系列データの時間的な差分値、のうちの少なくとも１つに応じて、前記前進平滑化処理部および前記後進平滑化処理部の応答性を決定する平滑化方法決定部と、
を備えた、データ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のデータ処理装置であって、
前記平滑化方法決定部は、
前記加工前の時系列データの変化量が大きい場合には、前記前進平滑化の時系列データの前記加工前の時系列データへの追従性を高め、前記加工前の時系列データの変化量が小さい場合には、前記前進平滑化の時系列データの安定性を高めるように、前記応答性を決定する、
データ処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のデータ処理装置であって、
前記応答性は、フィルタ係数または関数によって設定される、
データ処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のデータ処理装置であって、
前記加工前の時系列データは、
測位信号の搬送波位相に基づく座標の基線ベクトルの変位量である、
データ処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載のデータ処理装置の構成と、
前記データ処理装置に接続され、それぞれに前記測位信号を受信して、それぞれに前記搬送波位相を観測する複数の局と、
を備えた、変位観測システム。
【請求項６】
観測された加工前の時系列データを、過去から現時点に向けて順次平滑化処理し、前進平滑化の時系列データを算出し、
前記前進平滑化の時系列データを、現時点から過去に向けて順次平滑化処理し、後進平滑化の時系列データを算出し、
前記後進平滑化の時系列データと前記加工前の時系列データとの差分値の所定期間内の積分値、前記後進平滑化の時系列データと前記前進平滑化の時系列データとの差分値の所定期間内の積分値、前記後進平滑化の時系列データの時間的な差分値、前記加工前の時系列データの時間的な差分値、前記前進平滑化の時系列データの時間的な差分値、のうちの少なくとも１つに応じて、前進平滑化処理および後進平滑化処理の応答性を決定する、
データ処理方法。
【請求項７】
観測された加工前の時系列データを、過去から現時点に向けて順次平滑化処理し、前進平滑化の時系列データを算出する処理と、
前記前進平滑化の時系列データを、現時点から過去に向けて順次平滑化処理し、後進平滑化の時系列データを算出する処理と、
前記後進平滑化の時系列データと前記加工前の時系列データとの差分値の所定期間内の積分値、前記後進平滑化の時系列データと前記前進平滑化の時系列データとの差分値の所定期間内の積分値、前記後進平滑化の時系列データの時間的な差分値、前記加工前の時系列データの時間的な差分値、前記前進平滑化の時系列データの時間的な差分値、のうちの少なくとも１つに応じて、前進平滑化処理および後進平滑化処理の応答性を決定する処理と、
を、演算処理装置に実行させるデータ処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時系列からなる複数の解析データに対する平滑化処理の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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解析データ（変位データ）に平滑化処理を行っている。これにより、解析データ（変位データ）に含まれるバラツキは、抑制される。
【０００４】
このような平滑化処理の一種として、重み付け係数を用いた平滑化処理がある。概略的には、今回の解析データと過去の解析データとは、それぞれに平滑化処理用の重み付け係数が設定されており、平滑化値は、重み付けされた今回の解析データと、重み付けされた過去の解析データとを用いて算出される。
【０００５】
従来、多くの場合は、重み付け係数は、平滑化値と解析データとの残差によって決定されていた。より具体的には、重み付け係数は、残差が最小になるように適応処理されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１４４６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、残差を最小にする適応処理では、正規ノイズの抑圧効果はあるが、この際の重み付け係数は、マルチパス等の非正規ノイズを追従するように設定されてしまう。したがって、非正規ノイズの抑圧効果は低くなる。
【０００８】
一方、平滑化処理において、過去の解析データに対する重み付けを大きくすると、正規ノイズとともに非正規ノイズも抑圧できるが、解析データの変動の対する追従性は低下してしまう。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、非正規ノイズを含むノイズを効果的に抑圧し、且つ、時系列のデータの変動に対する追従性も高い、データの処理技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のデータ処理装置は、前進平滑化処理部、後進平滑化処理部、および、平滑化方法決定部を備える。前進平滑化処理部は、観測された加工前の時系列データを、過去から現時点に向けて順次平滑化処理し、平滑化の時系列データを算出する。後進平滑化処理部は、前進平滑化の時系列データを、現時点から過去に向けて順次平滑化処理し、後進平滑化の時系列データを算出する。平滑化方法決定部は、後進平滑化の時系列データと加工前の時系列データとの差分値の所定期間内の積分値、後進平滑化の時系列データと前進平滑化の時系列データとの差分値の所定期間内の積分値、後進平滑化の時系列データの時間的な差分値、加工前の時系列データの時間的な差分値、前進平滑化の時系列データの時間的な差分値、のうちの少なくとも１つに応じて、前進平滑化処理部および後進平滑化処理部の応答性を決定する。
【００１１】
この構成では、時系列データの変化量、すなわち、変化の大きさ、速度、または加速度等に応じて、平滑化処理の応答性が調整される。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、ノイズを効果的に抑圧し、且つ、時系列データの変動に対する追従性を高くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る解析データ処理装置のブロック図である。
【図２】（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る平滑化方法決定部の第１態様を示すブロック図であり、（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る平滑化方法決定部の第２態様を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る平滑化係数の決定の概念を説明するためのグラフである。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る解析データ処理装置による平滑化値と比較構成の平滑化値との推移を示す図であり、（Ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る解析データ処理装置のフィルタ係数の推移を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る解析結果処理方法の主要処理を示すフローチャートである。
【図６】（Ａ）は、平滑化方法決定部の第３態様を示すブロック図であり、（Ｂ）は、平滑化方法決定部の第４態様を示すブロック図である。
【図７】図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示す構成の平滑化方法決定部におけるフィルタ係数および関数の決定の概念を説明するためのグラフである。
【図８】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。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態に係るデータ処理装置、データ処理方法、および、データ処理プログラムについて、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ブロック図である。
【００１５】
図１に示すように、解析データ処理装置１０は、前進平滑化処理部１１、後進平滑化処理部１２、および、平滑化方法決定部１３を備える。前進平滑化処理部１１、後進平滑化処理部１２、および、平滑化方法決定部１３は、例えば、演算器等のハードウェア、および、当該ハードウェアにおいて実行されるプログラムによって実現される。解析データ処理装置１０が本発明の「データ処理装置」に対応する。前進平滑化処理部１１と後進平滑化処理部１２とが、本発明の「平滑化処理部」に対応する。
【００１６】
時系列からなる複数の解析データＤは、前進平滑化処理部１１、後進平滑化処理部１２、および、平滑化方法決定部１３に入力される。解析データＤは、例えば、測位信号の搬送波位相（観測値に対応する）から算出された基線ベクトルの変位量である。なお、解析データＤは、基線ベクトルの変位量に限らず、所定の時間間隔で順次取得される観測値から算出される値であってもよい。さらには、観測値そのものを解析データとしてもよい。解析データＤが、本発明の「加工前の時系列データ」に対応する。
【００１７】
前進平滑化処理部１１は、時系列に並ぶ複数の解析データＤの前進平滑化処理を実行する。前進平滑化処理は、過去の前進平滑化値と今回の解析データとを用いて、今回の前進平滑化値Ｄｓａを算出する処理である。前進平滑化処理は、重み付け平均処理、カルマンフィルタ処理等によって実現される。前進平滑化値Ｄｓａが、本発明の「前進平滑化の時系列データ」に対応する。
【００１８】
この際、前進平滑化処理部１１は、フィルタ係数Ｇａまたは関数ｆａを用いて、前進平滑化処理を行う。フィルタ係数Ｇａまたはフィルタ関数ｆａは、後述の処理によって、平滑化方法決定部１３によって決定されている。
【００１９】
前進平滑化処理部１１は、前進平滑化値Ｄｓａを後進平滑化処理部１２に出力する。
【００２０】
後進平滑化処理部１２は、時系列に並ぶ複数の前進平滑化値Ｄｓａの後進平滑化処理を実行する。後進平滑化処理は、最新の前進平滑化処理の時刻を基準時刻として、この時刻よりも過去の前進平滑化値Ｄｓａを用いて行われる。後進平滑化処理は、前進平滑化値Ｄｓａを過去の方向に順次平滑化処理を行って、後進平滑化値Ｄｓｂを順次算出する。後進平滑化処理は、前進平滑化処理と同様に、重み付け平均処理、カルマンフィルタ処理等によって実現される。後進平滑化値Ｄｓｂが、本発明の「後進平滑化の時系列データ」に対応する。
【００２１】
この際、後進平滑化処理部１２は、フィルタ係数Ｇｂまたは関数ｆｂを用いて、前進平滑化処理を行う。フィルタ係数Ｇａまたはフィルタ関数ｆａは、後述の処理によって、平滑化方法決定部１３によって決定されている。
【００２２】
後進平滑化処理部１２は、後進平滑化値Ｄｓｂを、解析データ処理装置１０の出力データとして、外部に出力するとともに、平滑化方法決定部１３に出力する。
【００２３】
平滑化方法決定部１３は、解析データの変化値を用いて、各平滑化処理の応答性、すなわち、フィルタ係数Ｇａ、Ｇｂ、または、関数ｆａ、ｆｂを決定する。フィルタ係数を用いて平滑化処理を設定する場合、平滑化方法決定部１３は、フィルタ係数Ｇａを前進平滑化処理部１１に出力し、フィルタ係数Ｇｂを後進平滑化処理部１２に出力する。関数を用いて平滑化処理を設定する場合、平滑化方法決定部１３は、関数ｆａを前進平滑化処理部１１に出力し、関数ｆｂを後進平滑化処理部１２に出力する。なお、平滑化方法決定部１３は、フィルタ係数と関数の両方を、前進平滑化処理部１１および後進平滑化処理部１２に出力してもよい。平滑化方法決定部１３での具体的な処理は後述する。
【００２４】
図２（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る平滑化方法決定部の第１態様を示すブロック図であり、図２（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る平滑化方法決定部の第２態様を示すブロック図である。
【００２５】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る平滑化係数の決定の概念を説明するためのグラフである。図３において、横軸は経過時刻（観測時刻）であり、縦軸は変位である。図３において、細実線は、解析データである。太実線は、前進平滑化値Ｄｓａであり、破線は、後進平滑化値Ｄｓｂである。
【００２６】
図２（Ａ）に示す態様では、平滑化方法決定部１３は、差分値算出部１３１、積算値算出部１３２、および、係数設定部１３３を備える。図２（Ｂ）に示す態様では、平滑化方法決定部１３は、差分値算出部１３１、積算値算出部１３２、および、関数設定部１３４を備える。図２（Ａ）に示す態様と図２（Ｂ）に示す態様では、差分値算出部１３１および積算値算出部１３２が同じ構成である。
【００２７】
差分値算出部１３１には、前進平滑化値Ｄｓａと後進平滑化値Ｄｓｂとが入力される。なお、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、差分値算出部１３１には、解析データＤが入力されていてもよい。
【００２８】
差分値算出部１３１は、前進平滑化値Ｄｓａと後進平滑化値Ｄｓｂとの差分値ΔＤを算出する。この際、差分値算出部１３１は、図３に示すように、最新の時刻ｔｓ（ｉ）に対して所定時間過去の時刻ｔｓ（ｍ）を設定し、時刻ｔｓ（ｍ）から時刻ｔｓ（ｉ）までの期間Ｐｔｓにおける各時刻において、差分値ΔＤを算出する。
【００２９】
なお、差分値算出部１３１は、解析データＤが入力される態様では、前進平滑化値Ｄｓａに換えて、解析データＤと後進平滑化値Ｄｓｂとの差分値ΔＤを算出してもよい。この場合、差分値ΔＤを平滑化処理するとよい。
【００３０】
差分値算出部１３１は、各時刻の差分値ΔＤを、積算値算出部１３２に出力する。
【００３１】
積算値算出部１３２は、時刻ｔｓ（ｍ）から時刻ｔｓ（ｉ）までの期間Ｐｔｓに対して、各時刻の差分値ΔＤを積算し、積算値Ｓｔｓを算出する。積算値Ｓｔｓが本発明の「変化値」に対応する。
【００３２】
これら差分値算出部１３１における差分値ΔＤの算出処理、および、積算値算出部１３２における積算値Ｓｔｓの算出処理は、平滑化係数の設定変更用の時間間隔で順次行われる。平滑化係数の設定変更用の時間間隔は、通常、複数の解析データＤの取得間隔よりも長いが、同じであってもよい。
【００３３】
係数設定部１３３は、積算値Ｓｔｓに応じて、フィルタ係数Ｇａ、Ｇｂを設定する。フィルタ係数Ｇａ、Ｇｂは、事前の平滑化値Ｄｓａ、Ｄｓｂに対する解析データＤの重みを設定する係数である。
【００３４】
例えば、フィルタ係数Ｇａ、Ｇｂが大きい場合にフィルタの時定数を大きくするように設計した場合、フィルタ係数Ｇａ、Ｇｂが大きければ、解析データＤの重みは相対的に大きくなり、応答性が速くなり平滑化度合いが小さくなる。反対に、フィルタ係数Ｇａ、Ｇｂが小さければ、解析データＤの重みは相対的に小さくなり、事前の平滑化値Ｄｓａ、Ｄｓｂの重みは相対的に大きくなり、応答性が遅くなり平滑化度合いが大きくなる。
【００３５】
係数設定部１３３は、積算値Ｓｔｓが大きければ、フィルタ係数Ｇａ、Ｇｂを大きな値に設定する。係数設定部１３３は、積算値Ｓｔｓが小さければ、フィルタ係数Ｇａ、Ｇｂを小さな値に設定する。すなわち、前進平滑化値Ｄｓａと後進平滑化値Ｄｓｂとが大きく乖離している時には、フィルタ係数Ｇａ、Ｇｂは大きな値に設定される。一方、前進平滑化値Ｄｓａと後進平滑化値Ｄｓｂとが近い時には、フィルタ係数Ｇａ、Ｇｂは小さな値に設定される。
【００３６】
このようなフィルタ係数Ｇａ、Ｇｂの設定を用いることによって、図３に示すように、解析データの変化が小さい期間では、前進平滑化値Ｄｓａおよび後進平滑化値Ｄｓｂは、過去の安定した複数の解析データの影響を大きく受ける。したがって、前進平滑化値Ｄｓａおよび後進平滑化値Ｄｓｂは、非正規ノイズを含むノイズの影響が抑制され、安定する。
【００３７】
一方、図３に示すように、解析データが変動する期間では、前進平滑化値Ｄｓａおよび後進平滑化値Ｄｓｂは、各時刻の解析データの影響をそれぞれに大きく受けるように変化する。したがって、解析データの変動に対する前進平滑化値Ｄｓａおよび後進平滑化値Ｄｓｂの追従性は向上する。
【００３８】
なお、解析データＤの変化が少ない期間は、非周期ノイズの周期も抑圧可能な長い時定数に設定し、当該期間では、時定数を固定するとよりよい。これにより、変化の少ない期間において、より安定して平滑化値を得ることができる。
【００３９】
関数設定部１３４は、積算値Ｓｔｓに応じて、関数ｆａ、ｆｂを設定する。関数ｆａ、ｆｂは、事前の平滑化値Ｄｓａ、Ｄｓｂの重みと解析データＤの重みとの関係を設定するものである。関数ｆａ、ｆｂは、例えば、一次関数、二次関数等によって設定される。関数ｆａ、ｆｂを適宜設定することによって、解析データＤの重みを事前の平滑化処理後の平滑化値Ｄｓａ、Ｄｓｂの重みよりも相対的に大きくしたり、小さくしたりすることができる。積算値Ｓｔｓと関数ｆａ、ｆｂとの関係は、例えば、対応表によって記憶されている。
【００４０】
関数設定部１３４は、積算値Ｓｔｓが大きければ、事前の平滑化値Ｄｓａ、Ｄｓｂの重みを小さくし、解析データＤの重みを大きくする関数を設定する。係数設定部１３３は、積算値Ｓｔｓが小さければ、事前の平滑化値Ｄｓａ、Ｄｓｂの重みを大きくし、解析データＤの重みを小さくする関数を設定する。すなわち、前進平滑化値Ｄｓａと後進平滑化値Ｄｓｂとが大きく乖離している時には、事前の平滑化値Ｄｓａ、Ｄｓｂの重みを小さくし、解析データＤの重みを大きくする関数が設定される。一方、前進平滑化値Ｄｓａと後進平滑化値Ｄｓｂとが近い時には、事前の平滑化値Ｄｓａ、Ｄｓｂの重みを大きくし、解析データＤの重みを小さくする関数が設定される。
【００４１】
このような関数ｆａ，ｆｂの設定を用いることによって、図３に示すように、解析データの変化が小さい期間では、前進平滑化値Ｄｓａおよび後進平滑化値Ｄｓｂは、過去の安定した複数の解析データの影響を大きく受ける。したがって、前進平滑化値Ｄｓａおよび後進平滑化値Ｄｓｂは、非正規ノイズを含むノイズの影響が抑制され、安定する。
【００４２】
一方、図３に示すように、解析データが変動する期間では、前進平滑化値Ｄｓａおよび後進平滑化値Ｄｓｂは、各時刻の解析データの影響をそれぞれに大きく受けるように変化する。したがって、解析データの変動に対する前進平滑化値Ｄｓａおよび後進平滑化値Ｄｓｂの追従性は向上する。
【００４３】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る解析データ処理装置による平滑化値と比較構成の平滑化値との推移を示す図である。図４（Ａ）および図４（Ｂ）の横軸は経過時刻であり、図４（Ａ）および図４（Ｂ）の縦軸は、変位である。図４（Ａ）および図４（Ｂ）において、細実線は、解析データであり、太実線は、本願の平滑化値であり、破線は、比較構成の平滑化値である。図４（Ａ）に示す比較構成Ａは、今回の解析データよりも過去の解析データの影響が大きくなるように設定される構成である。図４（Ｂ）に示す比較構成Ｂは、過去の解析データよりも今回の解析データの影響が大きくなるように設定される構成である。
【００４４】
図４（Ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る解析データ処理装置のフィルタ係数の推移を示す図である。図４（Ｃ）において、横軸は経過時刻であり、縦軸はフィルタ係数である。また、図４（Ｃ）の図中には、各時刻で採用される関数を記載している。図４（Ａ）および図４（Ｂ）の横軸の各時刻の位置と図４（Ｃ）の横軸の各時刻の位置とは同じである。
【００４５】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、本実施形態の解析データ処理装置１０では、解析データの非正規ノイズを含むノイズが抑圧され、且つ、解析データの変動に対する追従性が高い。一方、図４（Ａ）に示す比較構成Ａでは、解析データのノイズは抑圧されるが、解析データの変動に対する追従性が低い。また、図４（Ｂ）に示す比較構成Ｂでは、非正規ノイズに関しては追従してしまうことがある。
【００４６】
また、図４（Ｃ）に示すように、本実施形態に係る解析データ処理装置１０は、解析データの変動に応じて、平滑化係数や関数を適切に設定できる。
【００４７】
なお、上述の説明では、複数の機能部によって解析データ処理装置１０を構成する態様を示した。しかしながら、１つの演算処理装置によって、上述の複数の機能部が実行する処理を行ってもよい。この場合、演算処理装置は、上述の複数の機能部が行う機能をプログラム化して記憶する。演算処理装置は、このプログラムを読み出して実行する。
【００４８】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る解析結果処理方法の主要処理を示すフローチャートである。
【００４９】
演算処理装置は、時系列からなる複数の解析データを取得する（Ｓ１０１）。演算処理装置は、複数の解析データの変化値に応じて、上述のように平滑化方法を決定する（Ｓ１０２）。例えば、上述の例では、演算処理装置は、解析データＤまたは前進平滑化値Ｄｓａと後進平滑化値Ｄｓｂとの差分値の積算値を用いて、フィルタ係数Ｇａ、Ｇｂまたは関数ｆａ、ｆｂを決定する。演算処理装置は、この平滑化方法を利用して、解析データの平滑化処理を実行する（Ｓ１０３）。
【００５０】
なお、上述の説明では、解析データＤまたは前進平滑化値Ｄｓａと後進平滑化値Ｄｓｂとの差分値の積算値を用いる態様を示したが、解析データＤ、前進平滑化値Ｄｓａ、または、後進平滑化値Ｄｓｂのいずれかの時間的な差分値（微分値）によって平滑化方法を決定することも可能である。
【００５１】
解析データ処理装置の平滑化方法決定部は、次に示す各実施形態の構成によって実現することもできる。図６（Ａ）は、平滑化方法決定部の第３態様を示すブロック図である。図６（Ｂ）は、平滑化方法決定部の第４態様を示すブロック図である。図７は、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示す構成の平滑化方法決定部におけるフィルタ係数および関数の決定の概念を説明するためのグラフである。図７において、横軸は経過時刻（観測時刻）であり、縦軸は変位である。図７において、細実線は、解析データである。太実線は、前進平滑化値Ｄｓａであり、破線は、後進平滑化値Ｄｓｂである。
【００５２】
図６（Ａ）に示す平滑化方法決定部は、図２（Ａ）に示した平滑化方法決定部に対して、差分値算出部１３１および積算値算出部１３２が省略され、微分値算出部１３５が追加されている。また、図６（Ｂ）に示す平滑化方法決定部は、図２（Ｂ）に示した平滑化方法決定部に対して、差分値算出部１３１および積算値算出部１３２が省略され、微分値算出部１３５が追加されている。これらの変更に伴い、係数設定部１３３の処理および関数設定部１３４の処理が異なる。
【００５３】
微分値算出部１３５は、前進平滑化値Ｄｓａが算出されている最新時刻（図７のｔｓ（ｉ）に相当）における微分値を算出する。例えば、微分値算出部１３５は、前進平滑化値Ｄｓａに対する微分値を算出する場合、最新時刻の前進平滑化値Ｄｓａとこの時刻よりも過去の前進平滑化値Ｄｓａとを用いて、これらの差分値を算出し、時間差で除算することによって、微分値ｄＤｓａ／ｄｔを算出する。この際、微分値算出部１３５は、最新時刻ｔｓ（ｉ）の前進平滑化値Ｄｓａ（ｉ）と、過去の前進平滑化値Ｄｓａ（ｉ−Ｎ）を用いて、微分値ｄＤｓａ（ｉ）／ｄｔを算出することが好ましい。Ｎは、整数であり、ｔｓ（ｉ−Ｎ）は、最新時刻ｔｓ（ｉ）よりもＮ個前の時刻を意味する。Ｎは適宜設定できる値であり、Ｎを小さくすることによって、解析データの変化が大きい時に、平滑化値の解析データからの遅れを小さくできる。
【００５４】
この微分値算出部１３５における微分値ｄＤｓａ（ｉ）／ｄｔの算出処理は、平滑化係数の設定変更用の時間間隔で順次行われる。平滑化係数の設定変更用の時間間隔は、通常、複数の解析データＤの取得間隔よりも長いが、同じであってもよい。
【００５５】
図６（Ａ）の構成では、微分値算出部１３５は、前進平滑化値Ｄｓａの微分値ｄＤｓａ／ｄｔを、係数設定部１３３に出力する。この微分値ｄＤｓａ／ｄｔが本発明の「変化値」に対応する。
【００５６】
係数設定部１３３は、微分値ｄＤｓａ／ｄｔに応じて、フィルタ係数Ｇａ、Ｇｂを設定する。
【００５７】
係数設定部１３３は、例えば、微分値ｄＤｓａ／ｄｔが大きければ、フィルタ係数Ｇａ、Ｇｂを大きな値に設定する。言い換えれば、入力に対するフィルタ処理の時定数を短く設定する。係数設定部１３３は、微分値ｄＤｓａ／ｄｔが小さければ、フィルタ係数Ｇａ、Ｇｂを小さな値に設定する。言い換えれば、入力に対するフィルタ処理の時定数を長く設定する。すなわち、前進平滑化値Ｄｓａの変化が大きい時には、フィルタ係数Ｇａ、Ｇｂは大きな値に設定される。一方、前進平滑化値Ｄｓａの変化が小さい時には、フィルタ係数Ｇａ、Ｇｂは小さな値に設定される。
【００５８】
このようなフィルタ係数Ｇａ、Ｇｂの設定を用いることによって、解析データの変化が小さい期間では、前進平滑化値Ｄｓａおよび後進平滑化値Ｄｓｂは、過去の安定した複数の解析データの影響を大きく受ける。したがって、前進平滑化値Ｄｓａおよび後進平滑化値Ｄｓｂは、非正規ノイズを含むノイズの影響が抑制され、安定する。
【００５９】
一方、解析データが変動する期間では、前進平滑化値Ｄｓａおよび後進平滑化値Ｄｓｂは、各時刻の解析データの影響をそれぞれに大きく受けるように変化する。したがって、解析データの変動に対する前進平滑化値Ｄｓａおよび後進平滑化値Ｄｓｂの追従性は向上する。
【００６０】
図６（Ｂ）の構成では、微分値算出部１３５は、前進平滑化値Ｄｓａの微分値ｄＤｓａ／ｄｔを、関数設定部１３４に出力する。この微分値ｄＤｓａ／ｄｔが本発明の「変化値」に対応する。
【００６１】
関数設定部１３４は、微分値ｄＤｓａ／ｄｔに応じて、関数ｆａ、ｆｂを設定する。
【００６２】
関数設定部１３４は、例えば、微分値ｄＤｓａ／ｄｔが大きければ、事前の平滑化値Ｄｓａ、Ｄｓｂの重みを小さくし、解析データＤの重みを大きくする関数を設定する。言い換えれば、関数の入力に対する時定数を短く設定する。係数設定部１３３は、積算値Ｓｔｓが小さければ、事前の平滑化値Ｄｓａ、Ｄｓｂの重みを大きくし、解析データＤの重みを小さくする関数を設定する。言い換えれば、関数の入力に対する時定数を長く設定する。解析データＤの変化が大きな時には、事前の平滑化値Ｄｓａ、Ｄｓｂの重みを小さくし、解析データＤの重みを大きくする関数が設定される。一方、解析データＤの変化が小さい時には、事前の平滑化値Ｄｓａ、Ｄｓｂの重みを大きくし、解析データＤの重みを小さくする関数が設定される。
【００６３】
このような関数ｆａ，ｆｂの設定を用いることによって、解析データの変化が小さい期間では、前進平滑化値Ｄｓａおよび後進平滑化値Ｄｓｂは、過去の安定した複数の解析データの影響を大きく受ける。したがって、前進平滑化値Ｄｓａおよび後進平滑化値Ｄｓｂは、非正規ノイズを含むノイズの影響が抑制され、安定する。
【００６４】
一方、解析データが変動する期間では、前進平滑化値Ｄｓａおよび後進平滑化値Ｄｓｂは、各時刻の解析データの影響をそれぞれに大きく受けるように変化する。したがって、解析データの変動に対する前進平滑化値Ｄｓａおよび後進平滑化値Ｄｓｂの追従性は向上する。
【００６５】
なお、上述の説明では、前進平滑化値Ｄｓａの１階微分値を用いる態様を示したが、前進平滑化値Ｄｓａのｎ階微分値（ｎは２以上の整数）を用いてもよい。また、後進平滑化値Ｄｓｂのｍ階微分値（ｍは１以上の整数）を用いてもよい（例えば、図７に示すような後進平滑化値Ｄｓｂの１階微分値ｄＤｓｂ／ｄｔ）。さらには、解析データＤのｍ階微分値（ｍは１以上の整数）を用いてもよい（例えば、図７に示すような解析データＤの１階微分値ｄＤ／ｄｔ）。また、さらには、微分値の単純移動平均等の平滑化値を用いてもよい。
【００６６】
このような解析データ処理装置は、次に示すスタティック測位を用いたシステムに適用できる。図８は、本実施形態に係る解析データ処理装置を含む観測システムの機能ブロック図である。図８に示すように、観測システム１は、観測局２１、観測局２２、基準局３０、回線集約器４０、サーバ５０、および、解析装置６０を備える。観測システム１が本発明の「変位観測システム」に対応する。
【００６７】
図８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８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。
【００６８】
観測局２１、観測局２２、基準局３０は、有線または無線によって、回線集約器４０に接続されている。回線集約器４０、サーバ５０、および、解析装置６０は、ネットワーク５００を介して接続されている。
【００６９】
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をそれぞれに観測する。また、ＧＰＳ受信機２１２は、コード位相を用いた単独測位等によって自装置位置を測位する。ＧＰＳ受信機２１２は、これらの搬送波位相と測位結果とを回線集約器４０に送信する。
【００７０】
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をそれぞれに観測する。また、ＧＰＳ受信機２２２は、コード位相を用いた単独測位等によって自装置位置を測位する。ＧＰＳ受信機２２２は、これらの搬送波位相と測位結果とを回線集約器４０に送信する。
【００７１】
基準局３０は、ＧＰＳアンテナ３０１およびＧＰＳ受信機３０２を備える。ＧＰＳアンテナ３０１は、複数の測位衛星ＳＡＴ１、ＳＡＴ２、ＳＡＴ３、およびＳＡＴ４のそれぞれから送信される測位信号（ＧＰＳ信号）を受信し、ＧＰＳ受信機３０２に出力する。ＧＰＳ受信機３０２は、複数の測位衛星ＳＡＴ１、ＳＡＴ２、ＳＡＴ３、およびＳＡＴ４からの測位信号の搬送波位相をそれぞれに観測する。また、ＧＰＳ受信機３０２は、コード位相を用いた単独測位等によって自装置位置を測位する。ＧＰＳ受信機３０２は、これらの搬送波位相と測位結果とを回線集約器４０に送信する。
【００７２】
回線集約器４０は、観測局２１、観測局２２、および、基準局３０のそれぞれからの搬送波位相と測位結果とを、サーバ５０に送信する。サーバ５０は、例えば、ＦＴＰサーバによって実現される。
【００７３】
解析装置６０は、演算部６１と記憶部６２とを備える。演算部６１は、上述の解析データ処理装置１０の機能を有する。また、演算部６１は、観測局２１、観測局２２、および、基準局３０のそれぞれからの搬送波位相と測位結果とをサーバ５０から取得し、各局を結ぶ基線ベクトルを算出する。演算部６１は、予め設定された基線ベクトルの観測時間の間隔で、基線ベクトルを順次算出する。更に、演算部６１は、この基線ベクトルの変位量を順次算出する。例えば、この基線ベクトルの変位量が、本発明の「解析データ」に対応する。
【００７４】
これは、例えば、地滑り観測システムであれば、観測局２１、および、観測局２２の設置された位置での地盤の変動量に対応する。このような地盤の変動量は、地震、豪雨等による地盤の変動がなければ、安定して変化しない。一方で、地盤の変動が生じるときは、その要因に応じて広いレンジで変化が生じる。したがって、搬送波位相を用いることで、このような変化を高精度に観測でき、さらに、本願発明の解析データ処理装置１０の構成を用いることによって、ノイズの影響を効果的に抑圧し、且つ、変動に対して観測データの高い追従性を実現できる。また、さらに、測位信号を用いる場合、マルチパス誤差等の非正規ノイズが生じるが、本願発明の解析データ処理装置１０の構成を用いることで、このような非正規ノイズも抑圧できる。
【００７５】
なお、上述の説明では、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や精密単独測位（ＰＰＰ等）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。
【００７６】
また、上述の説明では、回線集約器４０を備える態様を示したが、これを省略することもできる。この場合、観測局２１、２２、および、基準局３０は、搬送波位相および測位結果をサーバ５０に出力すればよい。また、サーバ５０を省略することもできる。この場合、回線集約器４０、または、観測局２１、２２、および、基準局３０は、搬送波位相および測位結果を、解析装置６０に出力すればよい。解析装置６０は、これらを、記憶部６２に記憶して、上述の処理に利用する。
【００７７】
また、観測局２１、２２、および、基準局３０のいずれかによって、搬送波位相および測位結果を集約して、基線ベクトルおよび基線ベクトルの変位量を算出してもよい。この場合、基線ベクトルの変位量を算出した局は、基線ベクトルの変位量をサーバ５０に出力すればよい。
【００７８】
更に、上述の説明では、観測局２１、２２、および、基準局３０とは別に、解析装置６０を備える態様を示したが、解析装置６０を、観測局２１、２２、および、基準局３０のいずれかに内蔵してもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１：観測システム
１０：解析データ処理装置
１１：前進平滑化処理部
１２：後進平滑化処理部
１３：平滑化方法決定部
２１、２２：観測局
３０：基準局
４０：回線集約器
５０：サーバ
６０：解析装置
６１：演算部
６２：記憶部
１３１：差分値算出部
１３２：積算値算出部
１３３：係数設定部
１３４：関数設定部
１３５：微分値算出部
２１１、２２１、３０１：ＧＰＳアンテナ
２１２、２２２、３０２：ＧＰＳ受信機
５００：ネットワーク
【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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