(57)【要約】  地震事象を検出するための方法又はシステムは、測定位置において少なくとも一つのセンサーを用いて地震事象のＰ波を検出し、検出されたＰ波の少なくとも一つのパラメータを用いて、地震事象のマグニチュードを決定せずに、測定位置における推定ピーク震度を決定し、決定された推定ピーク震度と震央からの特定位置の距離とを用いて、特定位置における地震事象の震度を推定することを含む。震央を、単一の位置においてセンサーを用いて決定することができる。ノイズ検出システムが、地震事象以外の局所的振動に対応する検出信号をフィルタリングして除去することができる。
2014503818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震事象を検出する方法であって、
測定位置において少なくとも一つのセンサーを用いて地震事象のＰ波を検出するステップと、
前記地震事象のマグニチュードを決定せずに、検出されたＰ波の少なくとも一つのパラメータを用いて前記測定位置における推定ピーク震度を決定するステップと、
前記地震事象の震央を決定するステップと、
決定された推定ピーク震度と前記震央からの特定位置の距離とを用いて、特定位置における前記地震事象の震度を推定するステップとを備えた方法。
【請求項２】
前記地震事象の震度が閾値を超えた場合に警報を発するステップを更に備えた請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記警報を発するステップが、確率関数として警報を発することを備える、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記確率関数が、予測値を表す一パラメータ及び分布の偏差を表す一パラメータを用いてエンコードされる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記震央を決定するステップが、前記少なくとも一つのセンサーから収集された情報と、他の測定位置のセンサーから収集された情報とを用いることを備え、前記少なくとも一つのセンサー及び前記他の測定位置のセンサーが通信ネットワークによって接続される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項６】
検出されたＰ波の少なくとも一つのパラメータを用いて前記測定位置における推定ピーク震度を決定するステップが、前記少なくとも一つのパラメータとピーク地動との間で求められた経験的関係を用いてピーク地動を決定することを備える、請求項１、２又は５に記載の方法。
【請求項７】
前記求められた経験的関係が、以前の地震データに基づいている、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも一つのパラメータが、時間領域又はスペクトル領域における振幅情報を備える、請求項１、２、５又は６に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも一つのセンサーが、加速度計、ＧＰＳセンサー、変位センサー、又は速度センサーを備える、請求項１、２、５、６又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記特定位置における前記地震事象の震度を推定するステップが、前記ピーク震度と前記震央からの特定位置の距離との間で求められた経験的関係を用いることを備える、請求項１、２、５、６、８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記求められた経験的関係が、以前の地震データに基づいている、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記経験的関係が
【数１】
2014503818.tif 000018
であり、Ｒが表面断層トレースからの距離であり、Ｒ０が破壊長の定数であり、Ａ０が岩盤の弾性変形限界であり、ＭとＮとＫとが定数である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記経験的関係が、前記震央からの距離に対するピーク地動の遅延曲線としてプロットされる、請求項１０、１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも一つのセンサーを用いて地震事象のＰ波を検出するステップが、第一のセンサーを用いて第一の信号を取得して、第二のセンサーを用いて第二の信号を取得して、前記第一の信号及び前記第二の信号を相関させて、相関が設定された閾値に合致する場合にのみ前記第一の信号及び前記第二の信号が地震事象にＰ波に対応していると決定することを備える、請求項１、２、５、６、８、９又は１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記第一の信号及び前記第二の信号を相関させることが、マグニチュード、方向ベクトル、又は到達時間を比較することを備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
地震事象を検出するためのシステムであって、
地震事象のＰ波を検出するように構成された少なくとも二つのセンサーと、
制御装置とを備え、前記制御装置が、
前記地震事象のマグニチュードを決定せずに、検出されたＰ波の少なくとも一つのパラメータを用いて推定ピーク震度を決定し、
前記地震事象の震央を決定して、
決定された推定ピーク震度と前記震央からの特定位置の距離とを用いて、特定位置における前記地震事象の震度を推定するように構成されている、システム。
【請求項１７】
前記制御装置が、前記地震事象の震度が閾値を超えた場合に警報を発するように更に構成されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記制御装置が、確率関数として警報を発するように構成されている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記確率関数が、予測値を表す一パラメータと分布の偏差を表す一パラメータを用いてエンコードされる、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記少なくとも二つのセンサーが別々の測定位置に存在して、該測定位置が通信ネットワークによって接続される、請求項１６又は１７に記載のシステム。
【請求項２１】
前記制御装置が、前記少なくとも一つのパラメータとピーク地動との間で求められた経験的関係を用いてピーク地動を決定することによって、検出されたＰ波の少なくとも一つのパラメータを用いて推定ピーク震度を決定するように構成されている、請求項１６、１７又は２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記求められた経験的関係が、以前の地震データに基づいている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記少なくとも一つのパラメータが、時間領域又はスペクトル領域における振幅情報を備える、請求項１６、１７、２０又は２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記少なくとも二つのセンサーのうち少なくとも一つが、加速度計、ＧＰＳセンサー、変位センサー、又は速度センサーである、請求項１６、１７、２０、２１又は２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記制御装置が、前記ピーク震度と前記震央からの特定位置の距離との間で求められた経験的関係を用いることによって、特定位置における前記地震事象の震度を推定するように構成されている、請求項１６、１７、２０、２１、２３又は２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記求められた経験的関係が、以前の地震データに基づいている、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記経験的関係が
【数２】
2014503818.tif 000019
であり、Ｒが表面断層トレースからの距離であり、Ｒ０が破壊長の定数であり、Ａ０が岩盤の弾性変形限界であり、ＭとＮとＫとが定数である、請求項２５又は２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記経験的関係が、前記震央からの距離に対するピーク地動の遅延曲線としてプロットされる、請求項２５、２６又は２７に記載のシステム。
【請求項２９】
第一のセンサーが第一の信号を取得するように構成されていて、第二のセンサーが第二の信号を取得するように構成されていて、前記制御装置が、前記第一の信号及び前記第二の信号を相関させて、相関が設定された閾値に合致した場合にのみ前記第一の信号及び前記第二の信号が地震事象のＰ波に対応していると決定するように構成されている、請求項１６、１７、２０、２１、２３、２４又は２５に記載のシステム。
【請求項３０】
前記制御装置が、マグニチュード、方向ベクトル、又は到達時間を比較することによって、前記第一の信号及び前記第二の信号を相関させるように構成されている、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
地震事象を検出する方法であって、
測定位置において少なくとも二つのセンサーを用いて地震事象のＰ波を検出するステップと、
検出されたＰ波の少なくとも一つのパラメータを用いて前記測定位置における推定ピーク震度を決定するステップと、
前記測定位置において前記少なくとも二つのセンサーのみを用いて、前記地震事象の震央を決定するステップと、
決定された推定ピーク震度と前記震央からの特定位置の距離とを用いて、特定位置における前記地震事象の震度を推定するステップとを備え、
前記少なくとも二つのセンサーが５００ｍ以下で離れている、方法。
【請求項３２】
前記少なくとも二つのセンサーが２００ｍ以下で離れている、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記少なくとも二つのセンサーが１００ｍ以下で離れている、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記地震事象の震度が閾値を超えた場合に警報を発するステップを更に備えた請求項３１又は３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記警報を発するステップが、確率関数として警報を発することを備える、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記確率関数が、予測値を表す一パラメータと分布の偏差を表す一パラメータとを用いてエンコードされる、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記少なくとも二つのセンサーが有線通信ネットワークによって接続される、請求項３１、３２又は３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記少なくとも二つのセンサーのうち少なくとも一つが、加速度計、ＧＰＳセンサー、変位センサー、又は速度センサーを備える、請求項３１、３２、３４又は３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記少なくとも二つのセンサーを用いて地震事象のＰ波を検出するステップが、第一のセンサーを用いて第一の信号を取得して、第二のセンサーを用いて第二の信号を取得して、前記第一の信号及び前記第二の信号を相関させて、相関が設定された閾値に合致した場合のみに前記第一の信号及び前記第二の信号が地震事象のＰ波に対応していると決定することを備える、請求項３１、３２、３４、３７又は３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記第一の信号及び前記第二の信号を相関させることが、マグニチュード、方向ベクトル、又は到達時間を比較することを備える、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記少なくとも二つのセンサーが同一である、請求項３１、３２、３４、３７、３８又は３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記震央を決定するステップが、緯度及び経度での確率密度関数として震央を決定することを備える、請求項３１、３２、３４、３７、３８、３９又は４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記確率密度関数が、回転角、二つの主軸に沿った偏差、及び緯度及び経度における予測値を表すパラメータを用いてエンコードされる、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記確率密度関数が、方位角及び伏角の情報を用いて決定される、請求項４２又は４３に記載の方法。
【請求項４５】
局所的地質、地域内の他の測定位置の幾何学的形状、及び他の測定位置の実時間状態についての以前の情報を用いて前記確率密度関数を調整するステップを更に備えた請求項４２、４３又は４４に記載の方法。
【請求項４６】
地震事象を検出するためのシステムであって、
地震事象のＰ波を検出するように構成された少なくとも二つのセンサーと、
制御装置とを備え、
前記少なくとも二つのセンサーが５００ｍ以下で離れていて、
前記制御装置が、
検出されたＰ波の少なくとも一つのパラメータを用いて推定ピーク震度を決定し、
測定位置において前記少なくとも二つのセンサーのみを用いて前記地震事象の震央を決定し、
決定された推定ピーク震度と前記震央からの特定位置の距離とを用いて、特定位置における地震事象の震度を推定するように構成されている、システム。
【請求項４７】
前記少なくとも二つのセンサーが２００ｍ以下で離れている、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
前記少なくとも二つのセンサーが１００ｍ以下で離れている、請求項４７に記載のシステム。
【請求項４９】
前記制御装置が、前記地震事象の震度が閾値を超えた場合に警報を発するように更に構成されている、請求項４６又は４７に記載のシステム。
【請求項５０】
前記制御装置が、確率関数として警報を発するように構成されている、請求項４９に記載のシステム。
【請求項５１】
前記確率関数が、予測値を表す一パラメータと分布の偏差を表す一パラメータとを用いてエンコードされる、請求項５０に記載のシステム。
【請求項５２】
前記少なくとも二つのセンサーが、有線通信ネットワークによって接続されている、請求項４６、４７又は４９に記載のシステム。
【請求項５３】
前記少なくとも二つのセンサーのうち少なくとも一つが、加速度計、ＧＰＳセンサー、変位センサー、又は速度センサーを備える、請求項４６、４７、４９又は５２に記載のシステム。
【請求項５４】
第一のセンサーが第一の信号を取得するように構成されていて、第二のセンサーが第二の信号を取得するように構成されていて、前記制御装置が、前記第一の信号及び前記第二の信号を相関させて、相関が設定された閾値に合致した場合にのみ前記第一の信号及び前記第二の信号が地震事象のＰ波に対応していると決定するように構成されている、請求項４６、４７、４９、５２又は５３に記載のシステム。
【請求項５５】
前記第一の信号及び前記第二の信号を相関させることが、マグニチュード、方向ベクトル、又は到達時間を比較することを備える、請求項５４に記載のシステム。
【請求項５６】
前記少なくとも二つのセンサーが同一である、請求項４６、４７、４９、５２、５３又は５４に記載のシステム。
【請求項５７】
前記制御装置が、緯度及び経度における確率密度関数として震央を決定することによって、震央を決定するように構成されている、請求項４６、４７、４９、５２、５３、５４、又は５６に記載のシステム。
【請求項５８】
前記確率密度関数が、回転角、二つの主軸に沿った偏差、及び緯度及び経度における予測値を表すパラメータを用いてエンコードされる、請求項５７に記載のシステム。
【請求項５９】
前記確率密度関数が、方位角及び伏角の情報を用いて決定される、請求項５７又は５８に記載のシステム。
【請求項６０】
前記制御装置が、局所的地質、地域内の他の測定位置の幾何学的形状、他の測定位置の実時間状態についての以前の情報を用いて、前記確率密度関数を調整するように更に構成されている、請求項５７、５８又は５９に記載のシステム。
【請求項６１】
地震事象のＰ波を検出する方法であって、
第一の位置にある第一のセンサーから第一の地盤振動信号を取得するステップと、
前記第一の位置から５００ｍ以内の第二の位置にある第二のセンサーから第二の地盤振動信号を取得するステップと、
前記第一の信号及び前記第二の信号を相関させるステップと、
前記第一の信号及び前記第二の信号の相関が設定された閾値に合致する場合にのみ、前記第一の信号又は前記第二の信号の少なくとも一つのパラメータを用いて、地震事象の震度を推定するステップとを備えた方法。
【請求項６２】
前記第一のセンサーと前記第二のセンサーの少なくとも一方が、加速度計、速度センサー、又は変位センサーである、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記第一の信号及び前記第二の信号を相関させるステップが、前記第一の信号及び前記第二の信号の方向ベクトルの差を計算することを備え、前記設定された閾値に合致することが、設定された差以下であることである、請求項６１又は６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記第一の信号及び前記第二の信号を相関させるステップが、前記第一の信号及び前記第二の信号の相互相関ピークを計算することを備え、前記設定された閾値に合致することが、設定された値以下であることである、請求項６１又は６２に記載の方法。
【請求項６５】
前記第一の信号及び前記第二の信号を相関させるステップが、前記第一の信号と前記第二の信号との間の時間遅延を計算することを備え、前記設定された閾値に合致することが、設定された差以下であることである、請求項６１又は６２に記載の方法。
【請求項６６】
前記第一の信号及び前記第二の信号を相関させるステップが、前記第一の信号及び前記第二の信号のマグニチュードの差を計算することを備え、前記設定された閾値に合致することが、設定された差以下であることである、請求項６１又は６２に記載の方法。
【請求項６７】
１００Ｈｚ以上のサンプリングレートで第一の信号及び第二の信号を取得することを更に備えた請求項６１、６２、６３、６４、６５又は６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記サンプリングレートが２００Ｈｚ以上である、請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記サンプリングレートが少なくとも８００Ｈｚである、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記地震事象の震度が閾値を超えた場合に警報を発するステップを更に備えた請求項６１、６２、６３、６４、６５、６６又は６７に記載の方法。
【請求項７１】
前記警報を発するステップが、確率関数として警報を発することを備える、請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記確率関数が、予測値を表す一パラメータと分布の偏差を表す一パラメータとを用いてエンコードされる、請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
取得するステップ及び相関させるステップが実時間で連続的に繰り返される、請求項６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７又は７０に記載の方法。
【請求項７４】
少なくとも二つのセンサーが２００ｍ以下で離れている、請求項６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、７０又は７３に記載の方法。
【請求項７５】
少なくとも二つのセンサーが１００ｍ以下で離れている、請求項６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、７０、７３又は７５に記載の方法。
【請求項７６】
地震事象を検出するためのシステムであって、
第一の位置にあり、第一の地盤振動信号を取得するように構成された第一のセンサーと、
前記第一の位置から５００ｍ以内の第二の位置にあり、第二の地盤振動信号を取得するように構成された第二のセンサーと、
制御装置とを備え、前記制御装置が、
前記第一の信号及び前記第二の信号を相関させて、
前記第一の信号及び前記第二の信号が設定された閾値に合致する場合にのみ、前記第一の信号又は前記第二の信号の少なくとも一つのパラメータを用いて、地震事象の震度を推定するように構成されている、システム。
【請求項７７】
前記第一のセンサーと前記第二のセンサーの少なくとも一方が、加速度計、速度センサー、又は変位センサーである、請求項７６に記載のシステム。
【請求項７８】
前記制御装置が、前記第一の信号及び前記第二の信号の方向ベクトルの差を計算することによって、前記第一の信号及び前記第二の信号を相関させるように構成されていて、前記設定された閾値に合致することが、設定された差以下であることである、請求項７６又は７７に記載のシステム。
【請求項７９】
前記制御装置が、前記第一の信号及び前記第二の信号の相互相関ピークを計算することによって、前記第一の信号及び前記第二の信号を相関させるように構成されていて、前記設定された閾値に合致することが、設定された値以下であることである、請求項７６又は７７に記載のシステム。
【請求項８０】
前記制御装置が、前記第一の信号と前記第二の信号との間の時間遅延を計算することによって、前記第一の信号及び前記第二の信号を相関させるように構成されていて、前記設定された閾値に合致することが、設定された差以下であることである、請求項７６又は７７に記載のシステム。
【請求項８１】
前記制御装置が、前記第一の信号及び前記第二の信号のマグニチュードの差を計算することによって、前記第一の信号及び前記第二の信号を相関させるように構成されていて、前記設定された閾値に合致することが、設定された差以下であることである、請求項７６又は７７に記載のシステム。
【請求項８２】
前記第一のセンサー及び前記第二のセンサーが、１００Ｈｚ以上のサンプリングレートで前記第一の信号及び前記第二の信号を取得するように構成されている、請求項７６、７７、７８、７９、８０又は８１に記載のシステム。
【請求項８３】
前記サンプリングレートが２００Ｈｚ以上である、請求項８２に記載のシステム。
【請求項８４】
前記サンプリングレートが少なくとも８００Ｈｚである、請求項８３に記載のシステム。
【請求項８５】
前記制御装置が、前記地震事象の震度が閾値を超えた場合に警報を発するように更に構成されている、請求項７６、７７、７８、７９、８０、８１又は８２に記載のシステム。
【請求項８６】
前記制御装置が、確率関数として警報を発するように構成されている、請求項８５に記載のシステム。
【請求項８７】
前記確率関数が、予測値を表す一パラメータと分布の偏差を表す一パラメータとを用いてエンコードされる、請求項８６に記載のシステム。
【請求項８８】
前記センサーが、実時間で取得するステップを繰り返すように構成されていて、前記制御装置が、実時間で相関させるステップを繰り返すように構成されている、請求項７６、７７、７８、７９、８０，８１、８２又は８５に記載のシステム。
【請求項８９】
少なくとも二つのセンサーが２００ｍ以下で離れている、請求項７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２、８５又は８９に記載のシステム。
【請求項９０】
前記少なくとも二つのセンサーが１００ｍ以下で離れている、請求項８９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本願は、“Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ  Ｗａｒｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ”との名称で２０１０年１２月１７日に出願された米国仮出願第６１／４２４１６５号の優先権を主張する。また、本願は、“Ｒａｐｉｄ，Ｒｅｌｉａｂｌｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ  Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ  Ｗａｒｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ”との名称で２０１０年１２月１７日に出願された米国仮出願第６１／４２４１９３号の優先権も主張する。本願は、“Ｒａｐｉｄ，Ｒｅｌｉａｂｌｅ  Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ  Ｗａｒｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ”との名称で２０１０年１２月１７日に出願された米国仮出願第６１／４２４１７５号の優先権も主張する。
【０００２】
上記出願は全て、その全体が参照として本願に組み込まれる。
【０００３】
［参照による組み込み］
本明細書中で言及される全ての公報及び特許出願は、それら各公報又は特許出願が個別に参照として組み込まれるように指摘されている場合と同程度において本願において参照として組み込まれる。
【０００４】
本願は、一般的に地震の検出及び警報に関する。特に、本願は、マグニチュードを推定せずに地震の震度を求めること、単一ステーションで震央位置を推定すること、感知される信号のノイズを低下させることに関する。
【背景技術】
【０００５】
地震警報システム（ＥＷＳ，Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ  Ｗａｒｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）は、危険な揺れの前に、警報を発するための地震の地動の早期検出及び特性評価によるものである。大抵の既存のＥＷＳは、Ｐ派の到達を感知して、Ｐ波を分析して、Ｐ波の特性と歴史上の地震のマグニチュードとの間の経験的関係を介して現在進行中の事象のマグニチュードを推定することによって、地震の開始を検出するように設計されている。複数のステーションにおけるＰ波の到達時間を用いて、その事象の震央を推定する。そして、推定されたマグニチュード及び震央は、マグニチュードと震央距離と震度との間の経験的関係によって、差し迫った地動の震度を推定するのに用いられる。Ｐ波に基づいたＥＷＳが提供することができる警告時間は、震央からの距離に比例する。経験則によると、８ｋｍ毎に１秒である。
【０００６】
この方法は、Ｐ波からのマグニチュードの推定とマグニチュードからの震度の推定の間の不確実性の増大をもたらす。また、時間は、地震警報において重要であり、この二段階推定法は、計算時間を必要以上に増大させる。この推定における測定の不確実性は、典型的に、推定自体と共には報告されず、これは、不連続な応答挙動をもたらし、推定された地動の僅かな変化が、特定の閾値を超えたために、全く異なる応答をもたらすことになる。例えば、ある任意スケールにおいて、５以上の推定震度に対して、警報が発せられるとする。この推定における不確実性を報告しないと、４．９９９の推定震度に対する応答は、５．０００の推定震度に対する応答とは全く異なる。後者の場合、警報が発せられるが、前者の場合には、非常に似た地震の推定にもかかわらず、警報が発せられない。しかしながら、二つの推定震度がそれぞれの誤差範囲のために統計的には区別できない場合、警報又は推定に対する他の応答は異なってはならない。
【０００７】
他のＥＷＳは、強力な衝撃波の警報を提供するために十分な距離におけるＳ波の検出によるものである。Ｓ波はＰ波よりも遅く伝わるので、可能な警告時間は少ないが、震度の推定における不確実性は、Ｓ波の直接測定を待つことによって、或る程度低下する。この方法が最も良く機能するのは、震央候補が人口密集地から十分に離れていて、リモートセンサーがＳ波を待つ時間を与えることができて、それでもなお有用な警報を提供することができる場合である。このようなシステムは、沿岸起源の地震をメキシコシティに警告する。
【０００８】
ＥＷＳの設計は多様であるが、一般的にはスタンドアローン型とネットワーク型に分けることができる。スタンドアローン型ＥＷＳは、局所的感知デバイスを用いて、地震が始まったかどうか、また、防護行動を開始するのに足る震度であるかどうかについての極めて局所的な決定を行う。こうしたシステムはＰ波の到達に対して早期に反応することができるが、誤判定の問題があり得る。Ｓ波の検出によるスタンドアローン型デバイスは、一般的に、地震スイッチと呼ばれていて、深刻な揺れが始まった後においてのみ応答するので、地震の警報を提供することができないが、損害を防ぐための活動を開始させることができる。
【０００９】
ネットワーク型ＥＷＳは、震央候補の近くにおいて、その震央候補までの距離を最少にするように配置された地理的に分散した複数のサイトを備える。地震が発生すると、Ｐ波は外側に伝わって、まず最も近いサイトに到達し、そのサイトが、影響を受ける他の全てのサイトに信号を送信する。ＥＷＳが提供することのできる警告時間は、各スタンドアローン型サイトで可能な警告時間よりも良くなる。何故ならば、最も近いサイトからの信号が、Ｐ波の到達のかなり前に他のサイトに到達するからである。
【００１０】
スタンドアローン型システムの一般的な警告時間は以下の式で与えられ：
ｔ警告‐スタンドアローン＝ｔｓ−ｔｐ
ここで、ｔｓは、震源からサイトまでのＳ波の走時であり、ｔｐは、震源からサイトまでのＰ波の走時である。これらの走時は
ｔｓ＝ｄ／Ｖｓ
ｔｐ＝ｄ／Ｖｐ
であり、ここで、ｄは震源からサイトまでの距離であり、ＶｓはＳ波の速度であり、ＶｐはＰ波の速度である。ポアソンソリッド（地殻の特性に対する優れた近似）に対しては、
【数１】
2014503818.tif 000003
であり、Ｐ波が第一のセンサーサイトに到達するのに必要な時間は、
ｔＦ＝ｄＦ／Ｖｐ
であり、ここで、ｔＦは、震源から第一のセンサーサイトまでのＰ波の走時であり、ｄＦは、震源から第一のセンサーサイトまでの距離である。ネットワーク型ＥＷＳの警告時間（処理遅延及び通信遅延を無視する）は、
ｔ警告‐ＥＷＳ＝ｔｓ−ｔＦ
であり、警告の改善比は、
【数２】
2014503818.tif 000004
である。第一のセンサーサイトが震央（ｄＦ＝０、深さを無視）に位置すると、改善比は、
改善比＝２．４
である。
【００１１】
一般的に、２．４のオーダの改善比は実際には考えられない。何故ならば、上記分析においては、多様なシステムの遅延及び震源の深さが無視されているからである。それでも、顕著な改善があるのが、ネットワーク型ＥＷＳが好まれる設計となる理由の一つである。
【００１２】
スタンドアローン型ＥＷＳシステムには、アルゴリズムエラー、電気ノイズ、損害、部品の故障等の要因によって生じる多数の誤判定源が存在するが、最も一般的な誤判定源は、文化的ノイズ、つまり人為的な振動であり、これは、地震事象と区別することが難しく、地震の分析アルゴリズムを混乱させる。複数のサイトからの報告を待つことによって誤判定の可能性を減らすことは、信頼性のある警告時間と引き換えになる。
【００１３】
ネットワーク型ＥＷＳは、スタンドアローン型ＥＷＳよりも良い誤判定性能を提供する可能性がある。誤判定の問題に対処するため、複数のサイトが地震を報告するまで、警報を発する決定を引き延ばすことができる。より多くのサイトが地震を報告するほど、より自信を持って、コストのかかる行動を開始することができる。しかしながら、複数のサイトを待つのに費やされる時間は、防護行動を完了するのに利用可能は時間を減らす。時間は、命を守り、財産の損失を減らすために非常に価値のあるものである。しかしながら、もしも複数のサイトが報告するのを待つことによって可能になる信頼性を、たった一つのサイトで達成することができるならば、ＥＷＳの性能は増強されて、２．４の改善比に近くなるのに役立つ。
【００１４】
ＥＷＳの価値は、怪我を減らして損傷から資産を保護する性能によって測られる。誤判定を防止して、迅速に反応し、防護行動を完了するのに可能な限り多くの時間を提供する信頼できるＥＷＳは、地震の危険性を有する者にとって非常に価値のあるものである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
一般的に、一実施形態では、地震事象を検出する方法は、測定位置において少なくとも一つのセンサーを用いて地震事象のＰ波（第一波，ｐｒｉｍａｒｙ  ｗａｖｅ）を検出するステップと；  検出されたＰ波の少なくとも一つのパラメータを用いて、地震事象のマグニチュードを決定せずに測定位置における推定ピーク震度を決定するステップと；  地震事象の震央を決定するステップと；  決定された推定ピーク震度と震央からの特定位置の距離とを用いて、特定位置における地震事象の震度を推定するステップとを含む。
【００１６】
追加的に又は代替的に、本実施形態及び他の実施形態は、以下の特徴を一つ以上含み得る。
【００１７】
本方法は、地震事象の震度が閾値を超えた場合に警報を発するステップを更に含むことができる。警報を発するステップは、確率関数として警報を発することを含むことができる。確率関数を、予測値を表す一パラメータと、分布の偏差を表す一パラメータとを用いてエンコードすることができる。
【００１８】
震央を決定するステップは、その少なくとも一つのセンサーから収集された情報と、他の測定位置にあるセンサーから収集された情報とを用いることを含むことができて、その少なくとも一つのセンサーと他の測定位置にあるセンサーとは通信ネットワークによって接続される。
【００１９】
検出されたＰ波の少なくとも一つのパラメータを用いて、測定位置における推定ピーク震度を決定するステップは、少なくとも一つのパラメータとピーク地動との間で求められた経験的関係を用いて、ピーク地動を求めることを含むことができる。求められた経験的関係は、以前の地震データに基づいたものであり得る。
【００２０】
少なくとも一つのパラメータは、時間領域又はスペクトル領域における振幅情報を含むことができる。
【００２１】
少なくとも一つのセンサーは、加速度計、ＧＰＳセンサー、変位センサー、又は速度センサーを含むことができる。
【００２２】
特定位置における地震事象の震度を推定するステップは、ピーク震度と震央からの特定位置の距離との間で求められた経験的関係を用いることを含むことができる。求められた経験的関係は、以前の地震データに基づいたものであり得る。この経験的関係は以下のようになり得て：
【数３】
2014503818.tif 000005
ここで、Ｒは、表面断層トレースからの距離であり、Ｒ０は、破壊長の定数であり、Ａ０は、岩盤の弾性変形限界であり、Ｍ、Ｎ、Ｋは定数である。経験的関係を、震央からの距離に対するピーク地動の遅延曲線としてプロットすることができる。
【００２３】
少なくとも一つのセンサーを用いて地震事象のＰ波を検出するステップは、第一のセンサーを用いて第一の信号を取得して、第二のセンサーを用いて第二の信号を取得して、第一の信号及び第二の信号を相関させて、その相関が設定された閾値に合致した場合にだけ第一の信号及び第二の信号が地震事象のＰ波に対応していると決定することを含むことができる。
【００２４】
一般的に、一実施形態では、地震事象を検出するためのシステムは、地震事象のＰ波を検出するように構成された少なくとも二つのセンサーと、制御装置とを含み、その制御装置は、検出されたＰ波の少なくとも一つのパラメータを用いて、地震事象のマグニチュードを決定せずに、推定ピーク震度を決定し、地震事象の震央を決定して、決定された推定ピーク震度と震央からの特定位置の距離とを用いて特定位置における地震事象の震度を推定するように構成される。
【００２５】
追加的に又は代替的に、本実施形態及び他の実施形態は、以下の特徴を一つ以上含み得る。
【００２６】
制御装置は、地震事象の震度が閾値を超えた場合に警報を発するように更に構成され得る。制御装置を、確率関数として警報を発するように構成することができる。確率関数を、予測値を表す一パラメータと分布の偏差を表す一パラメータとを用いてエンコードすることができる。
【００２７】
少なくとも二つのセンサーは別々の測定位置に存在し得て、それら測定位置が通信ネットワークによって接続される。
【００２８】
制御装置を、少なくとも一つのパラメータとピーク地動との間で求められた経験的関係を用いてピーク地動を決定することによって、検出されたＰ波の少なくとも一つのパラメータを用いて測定位置における推定ピーク震度を決定するように構成することができる。求められた経験的関係は、以前の地震データに基づいたものであり得る。
【００２９】
少なくとも一つのパラメータは、時間領域又はスペクトル領域における振幅情報であり得る。
【００３０】
少なくとも二つのセンサーのうち少なくとも一つは、加速度計、ＧＰＳセンサー、変位センサー、又は速度センサーであり得る。
【００３１】
制御装置を、ピーク震度と震央からの特定位置の距離との間で求められた経験的関係を用いることによって、特定位置における地震事象の震度を推定するように構成することができる。求められた経験的関係は、以前の地震データに基づいたものであり得る。この経験的関係は、以下のようになり得て：
【数４】
2014503818.tif 000006
ここで、Ｒは、表面断層トレースからの距離であり、Ｒ０は、破壊長の定数であり、Ａ０は、岩盤の弾性変形限界であり、Ｍ、Ｎ、Ｋは定数である。経験的関係を、震央からの距離に対するピーク地動の遅延曲線としてプロットすることができる。
【００３２】
第一のセンサーを、第一の信号を取得するように構成することができ、第二のセンサーを、第二の信号を取得するように構成することができ、制御装置を、第一の信号及び第二の信号を相関させて、その相関が設定された閾値に合致した場合にだけ第一の信号及び第二の信号が地震事象のＰ波に対応していると決定するように構成することができる。制御装置を、マグニチュード、方向ベクトル、又は到達時間を比較することによって第一の信号及び第二の信号を相関させるように構成することができる。
【００３３】
地震事象を検出する方法は、測定位置において少なくとも二つのセンサー（少なくとも二つのセンサーは５００ｍ以下で離れている）を用いて地震事象のＰ波を検出するステップと；  検出されたＰ波の少なくとも一つのパラメータを用いて、測定位置における推定ピーク震度を決定するステップと；  測定位置において少なくとも二つのセンサーのみを用いて地震事象の震央を決定するステップと；  決定された推定ピーク震度と震央からの特定位置の距離とを用いて、特定位置における地震事象の震度を推定するステップとを含む。
【００３４】
追加的に又は代替的に、本実施形態及び他の実施形態は、以下の特徴を一つ以上含み得る。
【００３５】
少なくとも二つのセンサーは、２００ｍ以下、例えば１００ｍ以下等で離れ得る。
【００３６】
本方法は、地震事象の震度が閾値を超えた場合に警報を発するステップを更に含み得る。警報を発するステップは、確率関数として警報を発することを含むことができる。確率関数を、予測値を表す一パラメータと分布の偏差を表す一パラメータとを用いてエンコードすることができる。
【００３７】
少なくとも二つのセンサーを、有線通信ネットワークによって接続することができる。
【００３８】
少なくとも二つのセンサーのうち少なくとも一つは、加速度計、ＧＰＳセンサー、変位センサー、又は速度センサーを含むことができる。
【００３９】
少なくとも二つのセンサーを用いて地震事象のＰ波を検出するステップは、第一のセンサーを用いて第一の信号を取得して、第二のセンサーを用いて第二の信号を取得して、第一の信号及び第二の信号を相関させて、その相関が設定された閾値に合致した場合にだけ第一の信号及び第二の信号が地震事象のＰ波に対応していると決定することを含み得る。第一の信号及び第二の信号を相関させることは、マグニチュード、方向ベクトル、又は到達時間を比較することを含む。
【００４０】
少なくとも二つのセンサーは同一のものであり得る。
【００４１】
震央を決定するステップは、緯度及び経度での確率密度関数として震央を決定することを含むことができる。確率密度関数を、回転角、二つの主軸に沿った偏差、緯度及び経度における予測値を表すパラメータを用いてエンコードすることができる。確率密度関数を、方位角及び伏角の情報を用いて決定することができる。本方法は、局所的地質、地域内の他の測定位置の幾何学的形状、他の測定位置の実時間状態についての以前の情報を用いて確率密度関数を調整することを更に含み得る。
【００４２】
一般的に、一側面において、地震事象を検出するためのシステムは、地震事象のＰ波を検出するように構成された少なくとも二つのセンサー（少なくとも二つのセンサーは５００ｍ以下で離れている）と、制御装置とを含む。制御装置は、検出されたＰ波の少なくとも一つのパラメータを用いて、推定ピーク震度を決定し、測定位置において少なくとも二つのセンサーのみを用いて地震事象の震央を決定し、決定された推定ピーク震度と震央からの特定位置の距離とを用いて特定位置における地震事象の震度を推定するように構成される。
【００４３】
少なくとも二つのセンサーは、２００ｍ以下、例えば１００ｍ以下で離れ得る。
【００４４】
制御装置を、地震事象の震度が閾値を超えた場合に警報を発するように更に構成することができる。制御装置を、確率関数として警報を発するように構成することができる。確率関数を、予測値を表す一パラメータと、分布の偏差を表す一パラメータを用いてエンコードすることができる。
【００４５】
少なくとも二つのセンサーを有線通信ネットワークによって接続することができる。
【００４６】
少なくとも二つのセンサーのうち少なくとも一つは、加速度計、ＧＰＳセンサー、変位センサー、又は速度センサーを備える。
【００４７】
第一のセンサーを第一の信号を取得するように構成することができて、第二のセンサーを第二の信号を取得するように構成することができる。制御装置を、第一の信号及び第二の信号を相関させて、その相関が設定された閾値に合致した場合にのみ第一の信号及び第二の信号が地震事象のＰ波に対応していると決定するように構成することができる。第一の信号及び第二の信号を相関させることは、マグニチュード、方向ベクトル、又は到達時間を比較することを含むことができる。
【００４８】
少なくとも二つのセンサーは同一のものであり得る。
【００４９】
制御装置を、緯度及び経度での確率密度関数として震央を決定することによって、震央を決定するように構成することができる。確率密度関数を、回転角、二つの主軸に沿った偏差、緯度及び経度における予測値を表すパラメータを用いてエンコードすることができる。確率密度関数を、方位角及び伏角の情報を用いて決定することができる。制御装置を、局所的地質、地域内の他の測定位置の幾何学的形状、及び他の測定サイトの実時間状態についての以前の情報を用いて確率密度関数を調整するように更に構成することができる。
【００５０】
一般的に、一側面では、地震事象のＰ波を検出する方法は、第一の位置にある第一のセンサーから第一の地盤振動信号を取得するステップと；  第一の位置から５００ｍ以内の第二の位置にある第二のセンサーから第二の地盤振動信号を取得するステップと；  第一の信号及び第二の信号を相関させるステップと；  第一の信号及び第二の信号の相関が設定された閾値に合致する場合にのみ、第一の信号又は第二の信号の少なくとも一つのパラメータを用いて、地震事象の震度を推定するステップとを含む。
【００５１】
追加的に又は代替的に、本実施形態及び他の実施形態は、以下の特徴を一つ以上含み得る。
【００５２】
第一のセンサーと第二のセンサーの少なくとも一方は加速度計、速度センサー、又は変位センサーである。
【００５３】
第一の信号及び第二の信号を相関させるステップは、第一の信号及び第二の信号の方向ベクトルの差を計算することを含むことができて、設定された閾値に合致することは、設定された差以下であることを含み得る。第一の信号及び第二の信号を相関させるステップは、第一の信号及び第二の信号の相互相関ピークを計算することを含むことができて、設定された閾値に合致することは、設定された値以下であることを含み得る。第一の信号及び第二の信号を相関させるステップは、第一の信号と第二の信号との間の時間遅延を計算することを含むことができて、設定された閾値に合致することは、設定された差以下であることを含み得る。第一の信号及び第二の信号を相関させるステップは、第一の信号及び第二の信号のマグニチュードの差を計算することを含むことができて、設定された閾値に合致することは、設定された差以下であることを含み得る。
【００５４】
本方法は、１００Ｈｚ以上、例えば２００Ｈｚ以上、８００Ｈｚ以上のサンプリングレートで第一の信号及び第二の信号を取得することを更に含み得る。
【００５５】
本方法は、地震事象の震度が閾値を超えた場合に警報を発するステップを更に含みことができる。警報を発するステップは、確率関数として警報を発することを含むことができる。確率関数を、予測値を表す一パラメータと分布の偏差を表す一パラメータとを用いてエンコードすることができる。取得ステップ及び相関ステップを実時間で連続的に繰り返すことができる。
【００５６】
少なくとも二つのセンサーは２００ｍ以下、例えば１００ｍ以下等で離れ得る。
【００５７】
一般的に、一側面では、地震事象を検出するためのシステムは、第一の位置にあり、第一の地盤振動信号を取得するように構成された第一のセンサーと、第一の位置から５００ｍ以内の第二の位置にあり、第二の地盤振動信号を取得するように構成された第二のセンサーと、制御装置とを含む。制御装置は、第一の信号及び第二の信号を相関させて、第一の信号及び第二の信号の相関が設定された閾値に合致した場合にのみ、第一の信号又は第二の信号の少なくとも一つのパラメータを用いて、地震事象の震度を推定するように構成される。
【００５８】
第一のセンサーと第二のセンサーの少なくとも一方は、加速度計、速度センサー、又は変位センサーであり得る。
【００５９】
制御装置を、第一の信号及び第二の信号の方向ベクトルの差を計算することによって、第一の信号及び第二の信号を相関させるように構成することができて、設定された閾値に合致することは、設定された差以上であることを含み得る。制御装置を、第一の信号及び第二の信号の相互相関ピークを計算することによって第一の信号及び第二の信号を相関させるように構成することができて、設定された閾値に合致することは、設定された値以下であることを含み得る。制御装置を、第一の信号と第二の信号との間の時間遅延を計算することによって第一の信号及び第二の信号を相関させるように構成することができて、設定された閾値に合致することは、設定された差以下であることを含むことができる。制御装置を、第一の信号及び第二の信号のマグニチュードの差を計算することによって、第一の信号及び第二の信号を相関させるように構成することができて、設定された閾値に合致することは、設定された差以下であることを含み得る。
【００６０】
第一のセンサー及び第二のセンサーを、１００Ｈｚ以上、例えば２００Ｈｚ以上、少なくとも８００Ｈｚのサンプリングレートで第一の信号及び第二の信号を取得するように構成することができる。
【００６１】
制御装置を、地震事象の震度が閾値を超えた場合に警報を発するように更に構成することができる。制御装置を、確率関数として警報を発するように構成することができる。確率関数を、予測値を表す一パラメータと分布の偏差を表す一パラメータとを用いてエンコードすることができる。
【００６２】
センサーを、実時間で取得ステップを繰り返すように構成することができて、制御装置を実時間で相関ステップを繰り返すように構成することができる。
【００６３】
少なくとも二つのセンサーは、２００ｍ以下、例えば１００ｍ以下等で離れ得る。
【００６４】
本発明の新規特徴は、添付の特許請求の範囲において具体的に記載されている。本発明の特徴及び利点のより良い理解は、本発明の原理が用いられる例示的な実施形態を説明する以下の詳細な説明及び添付図面を参照することによって、得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】複数のセンサーサイトを備えた地域地震警報システム（ＥＷＳ）を示す。
【図２】地震警報システムのブロック図である。
【図３】単一センサーサイトデバイスのシステム図である。
【図４】センサーサイトデバイスの信号経路のブロック図である。
【図５】センサーサイトデバイスのセンサーデータ処理サブシステムのブロック図である。
【図６】センサーサイトデバイスの局所源検出サブシステムのデータフロー図である。
【図７】相互相関処理のブロック図を示す。
【図８】Ｐ波を強調した垂直‐チャネル加速度の記録を示す。
【図９】２つのセンサーからの図８の相互相関の出力を示す。
【図１０】７．５ｍｓの時間遅延を示す２００Ｈｚの相互相関のスプライン補間を示す。
【図１１】分析サブシステム内部での入力の処理及び出力の発生を示す流れ図である。
【図１２】仮定Ｐ波特性と所定の位置における地動の震度との間の経験的関係の例を示すグラフである。
【図１３】到達時間から方位角を決定する例を示す。
【図１４】方位角分解能及び時間差を示すグラフである。
【図１５】単一サイトにおける差し迫った地動の不確実性を有する推定と、このデータから導出された震央距離の関数として経験的地動曲線を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
図１を参照すると、ネットワーク型地震警報システムは、少なくとも一つの断層１の近くの震源候補までの距離を最少にするように配置された地理的に分散した複数のサイト又はセンサーサブシステム２を含む。全てのサイトは、通信ネットワークを介して接続されている。地震が震央３において発生すると、Ｐ波４が外側に伝わり、最初に最も近いサイト５に到達し、そのサイト５が、影響を受ける他の全てのサイト２に信号を送信する。ＥＷＳが提供することのできる警告時間は、各スタンドアローン型サイトで可能な警告時間よりも優れる。何故ならば、最も近いサイト５からの信号が、Ｐ波４の到達のかなり前に他のサイト２に到達するからである。
【００６７】
図２を参照すると、地震警報システムは三つのサブシステムから成り、センサーサブシステム２と、分析サブシステム３５と、通信サブシステム１０とを含む。
【００６８】
センサーサブシステム２は、実時間で地動を記録及び報告するために、制御装置と、一つ又は複数の地動センサーを含む。センサーサブシステムは、あらゆるノイズをフィルタリング除去して、収集した信号又はデータを実時間で分析サブシステム３５に送る。
【００６９】
分析サブシステム３５は、センサーサブシステム２及び／又は通信サブシステム１０からの入力を受け取って、実時間で震央位置を計算して、差し迫った地動の危険性を推定するように構成された少なくとも一つのコンピュータ又は制御装置を含む。分析サブシステム３５は、差し迫った地動の危険性を局所的に（つまり所定のサイトにおいて）且つ地域距離（つまり、データが記憶されたサイト、周辺のステーション、ステーションの無い場所を含む震央の地理的地域内の全ての場所）において計算することができる。更に、分析サブシステム３５は、地動及び震央位置の推定における不確実性を計算するように構成される。推定及び不確実性は、分析サブシステム３５から通信サブシステム１０に送られる。
【００７０】
通信サブシステム１０は、データを送受信するためのネットワークを含む。更に、通信サブシステム１０は、一組のパラメータデータとして推定及び不確実性をエンコードするように構成された少なくとも一つの制御装置又はコンピュータを含む。好ましい実施形態では、パラメータ化は、連続分布関数において予測値及び偏差を表す一対の値の形式をとる、通信システム１０は、必要に応じて、パラメータデータを、局所的な地震応答を実現するための局所デバイスに、ピアネットワークとして組織化された地理的地域内の同様のシステムのネットワークに、又は、データを収集して地理的地域における同様のシステムに再分配する地域データセンターに送信する。また、通信サブシステム１０は、ピアネットワーク内の他の同様のシステムから、又は地域データセンターから情報を受信して、必要に応じて、データを分析サブシステム３５に送る。
【００７１】
以下、これら三つのサブシステムの各々について詳述する。
【００７２】
〈センサーサブシステム〉
図３を参照すると、各センサーサブシステム２は、局所的制御装置７と、少なくとも一つの軸において地盤振動を測定することができる二つ以上の感知デバイス６とを含む。一実施形態では、通常は、上（Ｕ、Ｚ）、北（Ｎ）、東（Ｅ）を向いた三軸感知デバイスが存在する。感知デバイスは、加速度計、速度センサー、又は変位センサーであり得る。一実施形態では、二つのセンサーが存在し、一方のセンサーが加速度計であり、他方のセンサーが高サンプルレートのＧＰＳセンサーである。他の実施形態では、三つのセンサーが存在し、そのうち二つのセンサーが加速度計であり、残りのセンサーが高サンプルレートのＧＰＳセンサーである。
【００７３】
センサーサブシステム２内のセンサーは、互いに５００ｍ以内（互いに２００ｍ以内、互いに１００ｍ以内等）に配置されて、有線通信ネットワークによって互いに接続される。
【００７４】
制御装置７内の信号経路の主な構成要素のブロック図が図４に示されている。感知デバイス６は、マスタークロック８で同期してサンプリングを行う。マルチチャネル感知デバイスに対するチャネル間の同期誤差は低くなければならず、異なるサンプリングデバイスのチャネル間の同期誤差は同等でなければならない。好ましい実施形態では、チャネル間タイミング誤差は１０ｎｓ以下に十分保たれる。感知デバイス間のタイミング誤差は１μｓ以下に保たれる。一実施形態では、センサー間で同期させた複数のクロックを用いて、センサーがセンサー出力をデジタルでサンプリングする。センサーは、物理的に離隔されていて（最大１００ｍ）、クロックが、処理ユニットからそれらに分配される。これらのクロックは、センサー間のサンプル時間誤差が１μｓ以下になることを保証する。
【００７５】
センサー６からのデータは、データ処理サブシステム９によって処理される。図５は、データ処理サブシステムのブロック図を示す（センサーと共に）。データ処理サブシステム９は、局所源検出器１１と、Ｐ波検出器１２と、Ｐ波トリガー１３とを備える。Ｐ波検出器１２は、センサー６からのデータを用いて、Ｐ波の存在を検出する。例えば、長期間にわたって平均化されたバックグラウンドノイズエネルギーを、短期間にわたって平均化された同じ推定と共に見ることによって、Ｐ波を検出することができる。短期間の値が長期間の値を超えていると、Ｐ波検出器は、衝撃波が検出されたという信号を送ることができる。局所源検出器１１は、アレイの中心の５〜６ベースライン長以内（つまり、悪くても略５００〜６００メートル）等のサイトの近く（つまり、１ｋｍ以内）に起源のある振動を、遠方で発生した振動から区別する。局所源は、地震ではなくて人間に由来するものであると仮定される。Ｐ波検出器１２及び局所源検出器１１の出力が、Ｐ波トリガーサブシステム１３において比較されて、Ｐ波トリガーサブシステム１３は、局所的起源である場合に、Ｐ波検出器１２によって報告された全てのＰ波を拒絶する。図２に示されるように、地震起源のＰ波は通信サブシステム１０に送られて、地震事象の震央及び深度を検出するために、他のサイトに送られるか、又は分析サブシステム３５に直接送られる。
【００７６】
局所源検出器１１のブロック図が、図６のブロック図に示されている。感知デバイス６からのデータは、サンプル毎に実時間で処理されて、二つのベクトル計算機１５によって３次元方向ベクトルが計算される。三つよりも少ないチャネルが利用可能の場合、計算されるベクトルは、それに応じて少ない数の次元を有する。各ベクトルは、マグニチュード及び三つの方向余弦によって表される：
【数５】
2014503818.tif 000007
ここで、Ｚ、Ｎ、Ｅは三つのセンサーチャネルからのデータサンプルである。
【００７７】
また、感知デバイスからのデータの相互相関が、相互相関器１４によって計算される。好ましい実施形態では、Ｚチャネルが、初期地震運動に最も緊密に相関しているため（Ｐは主に垂直である）、相互相関用に用いられるが、入力チャネルのあらゆる組み合わせを相互相関させることができる。特定の遅延（Ｄ）に対する相互相関は以下のように表すことができる：
【数６】
2014503818.tif 000008
ここで、Ｚ１、Ｚ２はそれぞれセンサー１、センサー２からのＺチャネルであり、ｍＺ１、ｍＺ２はＺ１、Ｚ２の平均値であり、ｉは、入力バッファの全てのサンプルに対して反復適用される。
【００７８】
完全な相互相関が、−ｍａｘＤｅｌｔａ…０…ｍａｘＤｅｌｔａに対してＤを反復適用することによって、計算される。ここで、ｍａｘＤｅｌｔａは、サンプル周期の整数倍
ｍａｘＤｅｌｔａ＝Ｎ／ＦＳ
であり、ここで、Ｎは、センサーデータベクトルからのサンプル数である。
【００７９】
相互相関器１４の処理ブロックのブロック図が、図７に示されている。感知デバイスからのデータ流は、（オプションの）窓関数１９に送られる。窓関数１９は、感知デバイスのデータの限定された時系列の使用を補償する。典型的な窓関数として、ハミング、ハン、ブラックマン、カイザーが挙げられる。窓を掛けられると、データ流は、相互相関関数２０に送られる。効率的な処理のため、相互相関ルーチンは、ヘッド‐テイル関数として記述され、これは、周期毎の処理量を大幅に減らす。
【００８０】
相互相関関数２０の出力は、それ自体によって、局所源が存在するかどうかを求めるため、また、二つの感知デバイスのデータ流の間の時間遅延を求めるために用いられる。初めに、正規化された相互相関ピークが特定の値（２０ｄｂ等）よりも小さいと（１０ｄｂ未満等、例えば６ｄｂ）、信号が非相関であると判定され、局所源であるとして拒絶される。
【００８１】
更に、相互相関関数２０を用いて、二つの信号の間の時間遅延を検出することができる。何故ならば、時間遅延は、相互相関の出力においてピークとして表れるからである。垂直加速波形の例が図８に示されている。この波形におけるＰ波の部分は２４で示されている一方、最初のＳ波のピークは２３で示されている。相互相関の出力が図９に示されている。ピーク２５が表れていて、５ｍｓの遅延を示している。
【００８２】
相互相関が図９に示されている。相互相関の値の間の補間によって、サブサンプルの時間差を得ることができる。これは、多項式又は他の方法を用いて、相互相関出力を補間することによって達成可能である。図１０には、２００Ｈｚの相互相関が示されていて、そのピークは５ｍｓから１０ｍｓの間にある。三次元スプライン補間は、７ｍｓのサブサンプル精度で時間遅延ピークを識別する。
【００８３】
図７に戻ると、補間は、相互相関器の出力に対して２１で行われ、ピークが２２において求められる。
【００８４】
図６に戻ると、ピークを用いて、二つの感知デバイスの間の到達時間差を測定する。想定される時間差の範囲は小さいので、センサーの離隔距離及び衝撃波の速度に基づいて、相互相関を、限定された数の遅延に対して計算することができる。２００Ｈｚのサンプルレートに対して、Ｄの値（計算された相互相関の時間遅延）をｎ＝−２、−１、０、１、２として限定することができて、ここで、Ｄ＝ｎ／ＦＳである。相互相関器に送られるデータ長は、より良い時間分解能を得るために、高次の補間に対してはより長くなければならない。
【００８５】
計算された時間遅延は、検出された信号が局所信号であるかどうかを決定するため、及び、更なる比較を可能にするためにベクトルデータをシフトさせるために用いられる。
【００８６】
つまり、計算された時間遅延を用いて、感知デバイスの離隔距離及び局所的Ｐ波速度（公称６．２ｋｍ／ｓ）によって決定される狭い時間窓の中に、二つの感知デバイスのデータ流が存在しているかどうかを求めることができる。例えば、２０ｍの離隔距離に対して、３．２ｍｓ以上の時間差を誤った事象であるとして記録することができる。このパラメータは、局所的Ｐ波速度のより良い推定に基づいて微調整される。
【００８７】
更に、時間遅延を用いて、ベクトルをシフトするように可変時間遅延モジュール１６を制御することができる。時間遅延モジュール１６は、複数のタップを備えたシフトレジスタである。選択されたタップは、相互相関器からの時間遅延に対応する。そして、二つの時間遅延モジュールの出力を、時間に関して同期させて、比較を行うことができる。
【００８８】
サブサンプル時間遅延に対して、隣接する方向ベクトルの間の線形補間が計算される：
【数７】
2014503818.tif 000009
ここで、ｔｘｃは、相互相関器によって計算された時間遅延であり、αｚ１（ｉ）は、センサー１のＺチャネルの方向余弦のｉ番目のサンプルであり、ｔｉは、ｉ番目の時間サンプル（サンプル周期の倍数）である。より洗練された補間方法も考えられるが、必要とされることは稀である。何故ならば、データにノイズが多いからである。他の方向余弦も同様に計算可能である。
【００８９】
更に図６を参照すると、時間が同期されると、ベクトルが１７において比較される。この比較を用いて、二つのベクトル流の方向相関を求めることができる。振動の遠方の源（その距離は、感知デバイスの離隔距離と比較して長い）に対しては、方向ベクトルは平行である。これは、二つのベクトル流の方向余弦を比較することによって求められる。誤差の大きさが最大閾値（１０度等）を超えると、その源は局所的であると判定される。
【数８】
2014503818.tif 000010
【００９０】
更に、この比較を用いて、二つのベクトル流の大きさの相関を求めることができる。二つの感知デバイスが同じ様に取り付けられていると、震源が同じ様に登録される。局所振動源は、他のものよりも一つの感知デバイス（最も近い）により大きな影響を与える傾向にある。特定のパーセンテージよりも大きい（例えば１５％よりも大きい）大きさの差が、局所源を識別するのに用いることができる。
【００９１】
局所性検出器１８が局所事象を検出して、局所事象を拒絶することができる。上述の方法と一致して、局所性検出器の出力は、以下の場合に真（局所源を意味する）である：
vector_direction_error > directon_threshold OR
cross_correlation < xcorr_threshold OR
time_delay > time_threshold OR
|magn(sensor1)-magn(sensor2)| > magn_threshold OR
ratio(magn(sensor1) to magn(sensor2)) > magn_threshold OR
ratio(magn(sensor2) to magn(sensor1)) > magn_threshold OR
|time(P-wave1) - time(P-wave2)| > time_threshold OR
ratio(vertical to horizontal magnitudes) < P2S_threshold
【００９２】
上記のように、Ｐ波検出器がＰ波を検出すると、ノイズをフィルタリング除去するために信号に対する更なるテストを行うことができる。一実施形態では、Ｐ波は明確に識別された衝撃波であるので、ソフトウェアがＰ波に似た何かが存在することを独立的に決定した時点又は信号において“トリガー”を有する。トリガーのアルゴリズムは典型的に、短期間の平均振幅に対する長期間の平均振幅の比である。トリガーが各センサーにおいて検出された場合、時間遅延は特定の閾値（例えば、１００ｍのベースライン長に対して略５０ｍｓ以上）を超えてはならない。
【００９３】
また、Ｐ波として識別された信号に対して、その波を分析して、垂直対水平の比が正しいかどうかを求めることができる。つまり、Ｐ波運動は主に垂直（縦波）である一方、Ｓ波は主に水平（横波）であり、表面波は均一な混合比を有し得る（レイリー波、大抵の局所源が伝播する方法）。例えば、Ｐ２Ｓ閾値（Ｐ２Ｓ  ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）は２であり、つまり、垂直チャネルが水平チャネルの少なくとも２倍でないと、それは局所源である。
【００９４】
相互相関を用いた時間差の正確な測定は、高いサンプルレートによるものである。好ましい実施形態では、少なくとも１００Ｈｚ（例えば少なくとも２００Ｈｚ等）のサンプルレートが用いられる。局所条件が好まれる場合（誤りに近い、硬い岩盤の地質）、８００Ｈｚや１０００Ｈｚ等のより高いサンプルレートを用いることができる。文化的ノイズは、地震振動よりも高い周波数を有する傾向にある。より高いサンプルレートによって、極めて積極的なアンチエイリアス入力フィルターを用いない限りはエイリアシングアーティファクトとして表れていたであろう文化的ノイズを簡単に検出することができる。より高い周波数サンプリングは、積極的なフィルターのコスト及び歪みを低下させる。
【００９５】
ベクトルが局所起源の波を表し、Ｐ波が検出されない場合、振動は無視される。つまり、上述のように、垂直対水平の比と、時間遅延と、ベクトル相関との組み合わせによって識別される局所源波が、無視される。
【００９６】
感知デバイスからの信号を、震源からの振動に対して十分に相関させる。相関が低い場合、信号は拒絶される。感知デバイスは、地盤振動に対する同様の応答を達成するために、同じ様に取り付けられなければならない。システムは、全ての地震事象からの振動を用いて、考えられる相関の程度を推定し、感知デバイスの応答の差を補償するようにその比較アルゴリズムを調整する。また、こうした方法は、誤判定の増大に寄与したであろう電気ノイズに対する優れた拒絶も提供する。
【００９７】
説明される多くの方法は、Ｐ波速度等の局所パラメータの正確な推定によるものである。各事象がシステムによって検出及び測定されると、事象後分析において、こうしたパラメータを、他のサイトとの比較によって測定することができる。次に、パラメータが、Ｐ波の推定におけるシステムの精度を改善するように調整される。
【００９８】
図２に戻ると、局所源からの振動を除去した後、センサーサブシステム２によって検出されたＰ波と、検出されたＰ波からのデータとが、通信サブシステム１０を介して、ＥＷＳ内の他のデバイス及び／又は分析サブシステム３５に送信される。
【００９９】
〈分析サブシステム〉
図１１のデータフロー図で、分析サブシステム３５を詳述する。分析サブシステム３５は次の三つの構成要素を有する：（１）Ｐ‐Ｓ関係（Ｐ‐ｔｏ‐Ｓ  ｒｅｌａｔｉｏｎ）４５、これは測定位置（つまり、センサーサブシステムの位置）における地震事象のＰ波の一つ以上のパラメータと、同じ位置で観測されたピーク地動との間の経験的関係を求めることを含む；  （２）局所的震央処理要素４６、これは、地震事象の震央を決定することを含む；  （３）Ｄ‐Ｓ関係（Ｄ‐ｔｏ‐Ｓ  ｒｅｌａｔｉｏｎ）４９、これは、ピーク地動と震央からの距離との間の経験的関係を求めることを含む。
【０１００】
Ｐ‐Ｓ関係
上述のように、Ｐ‐Ｓ関係は、測定位置におけるＰ波の一つ以上のパラメータと同じ位置で観測されたピーク地動との間の関係を求めることを含む。この経験的関係は、地理的地域、深さ、震源メカニズム、必要に応じた他のパラメータによって分類された又は全体として調べられた膨大な数の歴史上の事象からの地震データに基づいている。Ｐ波パラメータは、時間領域又はスペクトル領域気における振幅情報と、時間領域又はスペクトル領域のいずれかにおけるＰ波の他の特性を含む。ピーク地動は、ジャーク（ｊｅｒｋ）、加速度、速度、変位、広帯域又は任意の対象周波数帯におけるスペクトル加速度として表される。経験的関係の関数形式は、線形、対数線形、又は他の形式であり得る。また、経験的関係は、源からの距離又は他の変数の関数であり得る。この関係をＰ‐Ｓ関係と呼ぶ。
【０１０１】
一実施形態では、対象地域における略１００回の過去の地震からデータが収集される。地震は、マグニチュード単位において、ＭＬ３．０のものから、利用可能な最大の事象までのものである。質の高い地震記録が必要とされるため、分析においては、より最近の地震が好ましい。この好ましさには、マグニチュードスケールの上限での事象の珍しさによって限りがあり、必要に応じて、いくつかの最大事象は、大抵のより小さな事象よりもかなり古いものとなるが、これは許容可能である。何故ならば、大きな事象のより強力な地動は、小さな地震による地動よりも、ノイズの多い記録において目立つからである。数の多い小さなマグニチュードが重視され過ぎるのを防止するため、各マグニチュードにおける地震の数が略一定になるように、データセットが選択される。
【０１０２】
各地震に対して、多数の地震記録が分析されて、震央からの距離、センサーのサイト分類、可能であれば地震の主成分ベクトルに対するステーションの方位角によって分けられる。この後者の分類は、信頼性のあるモーメントテンソルが計算されているＭＷ４．０以上の地震に対してのみ可能である。各記録に対して、Ｐ波が、時間領域及び周波数領域において分析されて、Ｓ波又は表面波からのピーク地動が記録される。Ｐ波の分析結果とピーク地動との間の相関が計算されて、最良の相関、又は一組の最良の相関の組み合わせを用いて、経験的Ｐ‐Ｓ関係を発生させる。
【０１０３】
図１２は、経験的Ｐ‐Ｓ関係の一例を示し、ピーク地動加速度（ＰＧＡ，ｐｅａｋ  ｇｒｏｕｎｄ  ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ）が、Ｐ波の或るパラメータに対数線形で関係している。グラフの各点は、歴史上の地震に対するこのＰ波パラメータとＰＧＡの個々の観測点である。実線５４は、これらのデータの最小二乗法の最良フィッティングであり、破線５５は、このフィッティングに対する９５％の信頼区間である。図１２は、或る任意単位系において１０に等しいこのＰ波のパラメータの仮想的な観測グラフの例である。最良フィッティングの線５４及び９５％信頼の線５５と垂直線５６との交点は、推定されたＰＧＡ５７と、推定されたＰＧＡに対する９５％の信頼区間５８とを与える。
【０１０４】
どのＰ波のパラメータ又はパラメータの組み合わせを用いるのかの選択は、多様な要因に依存し、そうした要因として、震源メカニズム及び向きの変化に対するパラメータのロバスト性（つまり、横ずれ地震ｖｓ衝上断層ｖｓ通常の地震）、パラメータを用いて信頼性のある推定を行うことができる速度、対象震度範囲全体にわたるパラメータの利用可能性が挙げられる。最も基礎的なレベルでは、パラメータの選択は、どのパラメータがピーク地動と最も良く相関して、最も散乱が少ないかによって支配され、つまり、そうしたパラメータに対して、パラメータの値の不確実性は、地動の推定における最も小さな不確実性をもたらす。単一のパラメータはこうした全ての要求を同時に満たすことができないので、パラメータの組み合わせを、各パラメータの利点を最大にする重み付け法と共に用いることができる。例えば、振幅ベースのパラメータは、小さな地動に対してあまり散乱を示さないが、非常に大きな地動に対して飽和し得る。対照的に、周波数ベースのパラメータは、大きな地動に対する飽和の問題を有さないが、小さな地動に対する信号対ノイズ比の低さの問題を有し得る。この例における適切な方法では、推定された小さな地動に対して振幅ベースのパラメータに重みを置き、大きな推定に対して周波数ベースのパラメータに重みを置く。
【０１０５】
局所的震央処理
一部実施形態では、事象の震央が、単一のセンサーサブシステム２からのみのデータを用いて決定される。他の実施形態では、震央は、局所センサーシステム２からのデータと、（通信サブシステム１０を介して）ネットワーク上で通信される他のステーションからのデータとの組み合わせを用いて、震央が決定される。
【０１０６】
システムによっては、単一のセンサーを用いて、震央を決定することができる。二つの水平軸を備えたセンサーの場合、両方のチャネルに対するＰ波の初動の振幅及び符号を、ベクトルの直交成分として組み合わせて、センサーから震央までの逆方位角を求めるのに用いることができる。一実施形態では、三軸センサーが用いられ、垂直チャネルに対するＰ波の初動の振幅及び符号が、入射Ｐ波の伏角を求めるのに追加的に用いられる。地域の１次元速度モデルを用いて、測定された伏角を震央距離に変換する。これは、周波数‐波数積分で実時間で行うことができる。一実施形態では、速度モデルを用いて、測定された伏角と震央距離との間の変換の事前ルックアップテーブルを発生させる。この方法は単独で使用可能であり（つまり、たった一つのセンサーを用いて震央を決定する）、又は、より正確な震央位置の識別のための他の方法を補強することができる。
【０１０７】
一実施形態では、二つのセンサーが、既知のベースライン距離及び方位で同じサイトに配置され、初動の相対的な到達時間を用いて、以下の式で逆方位角を推定する：
【数９】
2014503818.tif 000011
ここで、θはラジアン単位での方位角であり、Ｖｐはメートル／秒単位での局所的な見かけ速度であり、ｄはメートル単位でのベースライン距離（好ましい実施形態では２０メートルから１００メートル）、Δｔは、秒単位での二つのセンサーの間の時間遅延である。Ｐ波の初動から測定された逆方位角は、１８０°の多義性を有し、到達時間差からの逆方位角は、ベースライン方位について対称的な多義性を有する。逆方位角の二つの測定結果は、方位角に関して互いに最も近い二つの測定結果のブランチを選択することによって多義性を分解するのに用いられる。利用可能である場合、３次元速度モデルを用いて、地震波の屈折による逆方位角の相関テーブルを発生させる。この方法を用いて、二つ以上のセンサーがその中に配置された（つまり、５００ｍ以内（例えば、２００ｍ以内、１００以内等））単一のステーションを用いて、震央を決定することができて、他のステーションが必要でなくなる。
【０１０８】
図１３は、遠方の源からの衝撃波を受信している或る距離ｄ（２３）によって離隔された二つのセンサー位置（Ｓ１及びＳ２）を示す。衝撃波は、光線経路２１及び２２に沿ってセンサーに到達する。図１４は、上述の逆方位角を推定するのに用いられた式のグラフであり、図１３の二つのセンサーにおける到達時間差に基づいた相互相関の角度分解能の精度を示す。このグラフは、１００ｍで離隔された二つのセンサーに対するものである。
【０１０９】
一実施形態では、ボロノイセルが、ＥＷＳ中の全ての動作サイトの周辺に構築されて、他のサイトが地動を検出していないとの情報を用いて、局所的なボロノイセル内に源を局在化させる。時間が経過しても、他のステーションがトリガーを報告しないと、震央が存在し得る地点が、トリガーにして第一のステーション付近に限定される。これは、ネットワークの正常状態と、地動を検出したかどうかについての周辺の全てのステーションの状態との一定の情報を必要とする。この情報は、一つ以上のステーションの状態が変化するたびに、通信サブシステム１０によって非同期的に提供される。隣接するステーションが失敗した旨が報告されると、最初のステーションのボロノイセルが実時間で再計算されて、震央箇所の候補が、この変化を反映するようにアップデートされる。
【０１１０】
一実施形態では、局所的震央処理要素４６が、ボロノイセル及び隣接セル内の地質マップを局所的に保有している。これは、既知の断層線の位置やそれらの評価された地震災害等の固定データと、ボロノイセル内部での最近の全ての地震の位置等の可変データとを含む。こうしたデータを、方位角及び伏角のデータと組み合わせ、また、ボロノイセル自体と組み合わせて、震央位置候補の二次元（緯度／経度）確率分布を発生させる。一つ以上の隣接ステーションが事象を報告すると、この情報が局所的な震央の推定に組み込まれて、通信サブシステムを介して、残りのネットワークに伝えられる。
【０１１１】
Ｄ‐Ｓ関係
震源からの距離に対するピーク地動の変動を記述する別の経験的関係が求められる。この経験的関係は、地理的地域、深さ、震源メカニズム、他のパラメータによって分類された（関係がこうしたパラメータに強く依存しているとわかった場合）膨大な数の歴史上の事象からの地震データに基づいている。こうしたパラメータに対する関係の変動がデータ内の散乱と比較して小さいと、事象が、均一なＤ‐Ｓ関係に到達したかが全体として調べられる。ピーク地動は、上述のＰ波に対する経験的関係に対する場合と同じ期間で表される。距離は、震源、震央、断層面、表面断層トレースからのものとして記載される。経験的関係は、あらゆる関数形式をとり得るが、ゼロの距離において明確に有限でなければならない。この関係がＤ‐Ｓ関係と呼ばれる。
【０１１２】
好ましい実施形態では、Ｄ‐Ｓ関係は以下の理論的関数形式に従う：
【数１０】
2014503818.tif 000012
ここで、Ｒは、表面断層トレースからの距離、Ｒ０は、破壊長の定数、Ａ０は、岩盤の弾性変形限界、Ｍ、Ｎ、Ｋは定数である。Ｍ、Ｎ、Ｋの値は、Ｐ‐Ｓ関係に対して用いられたのと同じ地動データセットを分析することによって、決定される。これは、破壊長Ｒ０に応じて変化する一組の曲線を発生させる。Ａは、理論的な純粋弾性媒体の振幅であり、Ｒ＝０において理論的には無制限である。岩盤が弾性変形限界を有するので、最終的な振幅は、飽和定数Ｃによってスケーリングされなければならない。これは、ゼロから無限までの源からの全ての距離における有限解をもたらす。
【０１１３】
図１５は、どのように図１２の仮想観測を用いて、源からの全ての距離における地動を推定するのかをグラフで示す。図１２において用いられた仮想ステーションが、源から３ｋｍの距離にあるとすると、９５％の信頼区間で図１２から推定されたＰＧＡは、図１３のエラーバー６９で白シンボルとしてプロットされる。Ｄ‐Ｓ関係は、推定されたＰＧＡ７０に適合するようにスケーリングされて、９５％の信頼曲線は、ＰＧＡの推定７１の９５％のエラーバーに適合するようにスケーリングされる。曲線が正確にスケーリングされると、他の距離における推定地動をグラフから読み取ることができる。この例では、ソース６２から１００ｋｍにあるステーションのＰＧＡ６３が、９５％の信頼区間６４で推定される。
【０１１４】
分析サブシステムを介したデータのストリーミング
図１１に戻ると、データが、センサーサブシステム２から実時間でストリーミングされて、Ｐ‐Ｓ関係４５及び局所的震央処理４６に供給される。通信サブシステム１０からの非同期データも、到達すると、局所的震央処理に供給される。Ｐ‐Ｓ関係４５は、局所サイト４７における差し迫ったピーク地動の確率分布を発生させて、局所的震央処理は、震央位置４８の確率分布を生成する。震央位置がネットワークからのデータから既に推定されている場合、このデータは、通信サブシステム１０から送られて、局所震央の結果を無効にして、不確実性を評価するために局所的結果と比較され得る。こうした確率は、通信サブシステム１０に個別に報告されて、それらの情報が組み合わされてＤ‐Ｓ関係４９に供給されて、差し迫ったピーク地動５０の地域曲線を生成する。このデータも、通信サブシステム１０に報告される。
【０１１５】
Ｐ‐Ｓ関係及び震央の推定により推定された不確実性は、標準的な誤差伝播法（本願では詳述しない）を用いてＤ‐Ｓ関係から地域曲線に伝播される。地域曲線における最終的な全不確実性は、通信サブシステム１０に送られる。
【０１１６】
〈通信サブシステム〉
図２に戻ると、通信サブシステム１０は、センサーサブシステム２同士の通信と、センサーサブシステム２と分析サブシステム３５との間の通信を提供することに関与する。
【０１１７】
従って、局所的及び地域的地動並びに震央位置の推定結果が、通信サブシステム１０に送られて、通信サブシステム１０は、必要に応じて、局所ＥＷＳに、ピアサイトの地域ネットワークに、又は、地域サイトに対する再分配用のマスターデータセンサーに推定結果を分配する。また、通信サブシステム１０は、他のピアサイトから、又はマスターデータセンターからデータを受信して、必要に応じて、局所的分析に組み込むために分析サブシステム３５にデータを送る。
【０１１８】
局所的及び地域的地動の推定の不確実性並びに震央位置の不確実性は、分析サブシステム３５内部において連続的に記録されて伝播される。不確実性は、センサーサブシステム２及び通信サブシステム１０からの入力データの質及び一貫性と、Ｐ波と地動４５との間の所定の関係の固有の不確実性との組み合わせから導出される。不確実性は分析サブシステム３５から通信サブシステム１０に送られて、ネットワーク上に送信するための一組のパラメータ値にエンコードされる。
【０１１９】
通信サブシステム１０は、データを送受信するためのシステム（イーサネット（登録商標）、ワイヤレス等）、通信が行われるデバイスを認証するためのモジュール、干渉から通信を保護するためのシステム（暗号化等）、全ての通信が無事に完了したことを保証するためのシステム（プロトコル）、及び／又は、通信されたデータのエラーを検出するためのシステム（ＥＣＣ）を含むことができる。
【０１２０】
推定震度の確率的表現
通信サブシステム１０は、数量不定のデータ点を備えたテーブル又は区分線形関数として、震央及び地動の確率分布を通信するように構成される。区分線形近似として考えられる一実施形態は、単純に、所望の分解能の確率関数に落として、つまり、ラスター形式の確率として、各点における確率を伝えることである。これは、計算は単純であるが、送信が高くつく。好ましい実施形態では、確率分布関数をガウス分布として近似して、以下の二つのパラメータ値（“マトリクス”）を用いてエンコードする：一つは、予測値（ｅｖ）を表し、一つは、分布の偏差（ｄｅｖ）を表す。好ましい実施形態では、パラメータｅｖは、平均分布をエンコードし、パラメータｄｅｖは標準偏差をエンコードする。他の表現も可能であり、ｄｅｖが、分散、半値全幅、９５％信頼区間、他の偏差の尺度をエンコードすることができる。好ましい実施形態では、差し迫ったピーク地動の確率分布は、以下の関数で近似され、
【数１１】
2014503818.tif 000013
ここで、ＰＧＭは、線形又は対数形式で表される。
【０１２１】
他の確率関数も可能である。ｅｖが位置をエンコードしてｄｅｖがスケールをエンコードするコーシー分布は以下の形式に従う
【数１２】
2014503818.tif 000014
【０１２２】
同じエンコードのラプラス分布は以下の形式に従う
【数１３】
2014503818.tif 000015
【０１２３】
非連続分布関数も適用可能である。例えば、考えられる最大及び最少の地動が既知であり（ｍｎ及びｍｘ）、その区間に対する震度の傾向が等しいと判断される（又は、より現実的な確率分布を発生されるには十分ではないと分かった）場合、均一分布関数が適用される：
【数１４】
2014503818.tif 000016
【０１２４】
縮退している場合には、ただ一つの推定ピーク地動のみがわかっていて他の不確実性が利用可能ではないと、確率はディラックのデルタ関数になる：
【数１５】
2014503818.tif 000017
この場合、システムは、従来技術と同じ様に、つまり、バイナリー警報として振る舞う。
【０１２５】
震央位置をエンコードする場合、同じ確率関数が二次元に拡張される。ガウス分布として実施する場合、これは、以下の四つの行列をもたらす；ｅｖ緯度、ｅｖ経度、ｄｅｖ緯度、ｅｖ経度。これは、多変数ガウス分布の最も一般的な場合ではない。一般化形式では、ｄｅｖを共分散行列として表す必要がある。この場合、ｄｅｖの成分が、ｄｅｖ緯度，経度、ｄｅｖ経度，経度、ｄｅｖ経度，緯度、ｄｅｖ緯度，緯度とラベル付けされる。この形式は、主軸に沿った偏差と、回転角として（ｄｅｖ１、ｄｅｖ２、θ）より効率的に表される。この形式が好ましい実施形態である。
【０１２６】
通信
通信サブシステム１０は、分析サブシステムと図１に示される広域ＥＷＳとの間の非同期通信を促進する。従って、通信サブシステム１０は、地震警報を解釈して適切な応答に変換する少なくとも一つのデバイスを含む。一実施形態では、広域ＥＷＳは、インターネットを介してデータを受信して対象地域内に地理的に分布した同一のシステムに分配する地域データセンサーも含む。広域ＥＷＳは、地域データセンターを有さずに、同一システムのピアツーピアネットワークの形式をとってもよい。
【０１２７】
局所システムと地域ネットワークと応答デバイスとの間の通信プロトコルを実現するのに加えて、通信サブシステム１０は、ネットワーク上での効率的な通信のために、地動及び震央位置の推定及びそれら各々の不確実性をエンコードするのに関与している。
【０１２８】
一実施形態では、計算された震度が特定の閾レベルに達した場合に、警報が発せられる。
【符号の説明】
【０１２９】
１  断層
２  センサーサブシステム
３  震央
４  Ｐ波
１０  通信サブシステム
３５  分析サブシステム
【図１】
2014503818.tif 000020
【図２】
2014503818.tif 000021
【図３】
2014503818.tif 000022
【図４】
2014503818.tif 000023
【図５】
2014503818.tif 000024
【図６】
2014503818.tif 000025
【図７】
2014503818.tif 000026
【図８】
2014503818.tif 000027
【図９】
2014503818.tif 000028
【図１０】
2014503818.tif 000029
【図１１】
2014503818.tif 000030
【図１２】
2014503818.tif 000031
【図１３】
2014503818.tif 000032
【図１４】
2014503818.tif 000033
【図１５】
2014503818.tif 000034
【国際調査報告】
2014503818.tif 000035
2014503818.tif 000036
2014503818.tif 000037
2014503818.tif 000038