(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
係留具により海面上に係留された浮体と、この浮体に設けられて複数の衛星からの電波を受信して自らの位置を検出し得る位置計測機と、この位置計測機にて求められた水平位置データに基づき津波の有無を検知し得る津波検知装置とが具備された津波検知システムであって、
上記津波検知装置に、
所定時間おきに上記位置計測機で求められた水平位置データを入力するとともに浮体の係留中心位置に対する当該浮体の現在の計測位置に応じて津波判定領域を設定する津波判定領域設定部と、この津波判定領域設定部にて設定された津波判定領域内に次回における浮体の計測位置が含まれるか否かに基づき津波の有無を判断する津波判断部とが具備されたことを特徴とする津波検知システム。
【請求項２】
津波判定領域は、
浮体の係留中心位置を中心とした所定半径の移動限界を示す移動限界線と、
浮体中心から放射状に伸びる複数の直線と上記移動限界線とが交わる各交点と、浮体中心とを結ぶ複数の線分が、それぞれ所定比率で分割された各分割点を結んで得られる判定境界線と
の間の領域であることを特徴とする請求項１に記載の津波検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、複数の衛星からの電波を用いて津波を計測し得る津波検知システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  近年、測位技術においては、ＧＰＳ（汎地球測位システム）が用いられており、陸上および海上を問わず、物体の位置を正確に計測し得るようになっている。【０００３】  ところで、本発明者等は、ＧＰＳを用いて、海面の変位を計測する方法について、多くの提案を行っており、その中には、津波を検知するシステムに関するものがあり、以下にこれらの文献を示す。
（１）「ＧＰＳ津波計の開発」（月刊誌「海洋」号外ＮＯ．１５  １９９８）（以下、非特許文献１と称す）。
（２）「Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ  ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｓｕｎａｍｉ  ｂｙ  ＲＴＫ−ＧＰＳ」Ｅａｒｔｈ  Ｐｌａｎｅｔｓ  Ｓｐａｃｅ，５２，８４１−８４５，２０００（Ｔｈｅ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｓｍ  ａｎｄ  Ｅａｒｔｈ，Ｐｌａｎｅｔａｒｙ  ａｎｄ  Ｓｐａｃｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ（ＳＧＥＰＳＳ）ｅｔｃ．）（以下、非特許文献２と称す）。
（３）「ＧＰＳ津波計の開発−大船渡市沖実用化実験」（電子情報通信学会論文誌Ｖｏｌ．Ｊ８４−Ｂ  ＮＯ．１２  Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  ｐｐ２２２７−２２３５）（２００１年１２月）（以下、非特許文献３と称す）。
（４）特開平１１−６３９８４号公報（以下、特許文献１と称す）。
（５）特開２００１−１４７２６３号公報（以下、特許文献２と称す）。
（６）特開２００１−２８１３２３号公報（以下、特許文献３と称す）。【０００４】  これらの文献の内、非特許文献１〜非特許文献３、および特許文献１については、リアルタイムキネマティック方式（以下、ＲＴＫ方式という）による津波検知システムに関するものであるが、特許文献２および特許文献３については、ＲＴＫ方式とは別な方法にて、ＲＴＫ方式と同等の測位精度を得ようとする原理に関するものである。【０００５】  そして、津波の検知に際し、ＲＴＫ方式を用いた上記非特許文献１〜非特許文献３、および特許文献１に記載された構成によると、陸上の基地局（基準局でもある）と、計測用浮体とからなり、またこの計測用浮体については、所定海域の海底に沈められたアンカーと、このアンカーにチェーンなどの索体を介して連結されるとともにウエイトが取り付けられた浮体本体と、この浮体本体に設けられた計測機器とから構成されている。【０００６】  そして、上記基地局および計測用浮体にはＧＰＳ受信機が備えられるとともに、ＲＴＫ方式により浮体本体の基線ベクトルに対する変位ベクトルが演算されて、計測用浮体の正確な位置がリアルタイムで求められるようにされている。【０００７】  また、非特許文献１〜非特許文献３には、津波が発生していない状態での計測結果に基づく報告が開示されており、また特許文献１においては、変位データを判断処理部に入力し、その変位が津波によるものかに否かについて判断する構成が開示されている。【０００８】  さらに、上述した文献以外では、沖合いに設置した浮体等の変位を、当該浮体等に備えられたＧＰＳ受信機によりＲＴＫ方式を用いて計測を行い、基地局に対する相対位置を測定した後、この相対位置の変化を測定し、そして相対位置の変化から波高を求める波高の測定方法が開示されている［例えば、特開平１０−１８５５６４号公報（以下、特許文献４と称す）参照］。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  ところで、上記特許文献４においては、波浪を含めた波高の検出だけを行うものであり、また特許文献１についても、変位データを判断処理部へ入力して津波によるものか否かを判断するとしか記載されていないが、本発明者等は、周波数弁別により波浪等の短周期成分の除去を行い、津波成分を含んだ長周期成分を抽出することにより津波の検出に成功している。【００１０】  しかしながら、これまでは、非特許文献３に示すように、水深５０ｍ程度の海域に浮体を設置して実験を行ってきたが、津波は水深が深い海域ほど海面変位が小さく、水深が浅くなるに従い海面変位が大きくなるもので、早期の津波検出のために、沖合いに浮体を設置すると水深が深くなり、津波の検出が難しくなることが予想される。【００１１】  そこで、本発明は、海面の変位に依存しない津波検知システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  本発明の津波検知システムは、係留具により海面上に係留された浮体と、この浮体に設けられて複数の衛星からの電波を受信して自らの位置を検出し得る位置計測機と、この位置計測機にて求められた水平位置データに基づき津波の有無を検知し得る津波検知装置とが具備された津波検知システムであって、
上記津波検知装置に、
所定時間おきに上記位置計測機で求められた水平位置データを入力するとともに浮体の係留中心位置に対する当該浮体の現在の計測位置に応じて津波判定領域を設定する津波判定領域設定部と、この津波判定領域設定部にて設定された津波判定領域内に次回における浮体の計測位置が含まれるか否かに基づき津波の有無を判断する津波判断部とが具備されたものである。【００１３】  また、本発明に係る他の構成は、上記津波検知システムにおける津波判定領域は、
浮体の係留中心位置を中心とした所定半径の移動限界を示す移動限界線と、
浮体中心から放射状に伸びる複数の直線と上記移動限界線とが交わる各交点と、浮体中心とを結ぶ複数の線分が、それぞれ所定比率で分割された各分割点を結んで得られる判定境界線と
の間の領域とするものである。
【発明の効果】
【００１４】  上記津波検知システムによると、衛星からの電波により浮体の係留中心位置に対する水平相対位置を求め、そして浮体の水平相対位置に応じて設定された津波判定領域内に、浮体が存在するか否かを判断することにより津波の検知を行うようにしたので、例えば深度が深い海域で上下方向での変位を検出しにくい場合であっても、津波を水平方向での移動量だけで、容易に且つ精度良く検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る津波検知システムの概略全体構成を示す斜視図である。
【図２】同津波検知システムにおける移動局の概略構成を示すブロック図である。
【図３】同津波検知システムにおける基準局の概略構成を示すブロック図である。
【図４】同基準局に設けられた津波検知装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】同津波検知装置の津波判定領域の設定方法を説明する平面図である。
【図６】同津波検知装置の津波判定領域の設定方法を説明する平面図である。
【図７】同津波検知システムでの津波の検知方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態に係る津波検知システムを、図１〜図７に基づき説明する。【００１７】  本実施の形態に係る津波検知システムは、海面上に浮体を浮かべるとともに、この浮体の海面（二次元水平面）での水平移動量（距離および方向も含む）に基づき、津波の有無を検知するものであり、また浮体の水平移動量については、ＧＰＳ（汎地球測位システム）を利用して相対測位であるリアルタイムキネマティック測位法により計測するものである。【００１８】  すなわち、この津波検知システムには、図１に示すように、陸上に固定されて三次元の絶対位置が既知であるとともに複数個（少なくとも４個）のＧＰＳ衛星１からの電波を受信して測位データを得る基準局２と、この基準局２から所定距離はなれた海面上（具体的には、津波を計測したい海域）にチェーンなどの係留用索体（係留具）３により係留された浮体４と、この浮体４側に設けられるとともに基準局２同様に複数個のＧＰＳ衛星１からの電波を受信して測位データを得る移動局５と、上記両局２，５にて得られた測位データを入力して当該移動局５の現在の水平方向での計測位置（水平位置データであり、言い換えれば、浮体中心の計測位置である）に基づき津波の有無を判断する津波検知装置（図３参照）６とが具備されている。なお、本実施の形態においては、上記津波検知装置６は、基準局２に設けられているものとして説明する。【００１９】  上記移動局５には、図２に示すように、ＧＰＳ衛星１からの電波を受信して測位データを検出し得る移動側ＧＰＳ受信機（位置計測機）１１、並びに当該移動側ＧＰＳ受信機１１で得られた測位データを無線にて送信し得る移動側無線装置（無線送受信機である）１２が具備されている。【００２０】  また、上記基準局２には、図３に示すように、ＧＰＳ衛星１からの電波を受信して測位データを検出し得る基準側ＧＰＳ受信機（位置計測機）２１および上記移動側無線装置１２にて送信された測位データを受信する基準側無線装置（無線送受信機である）２２が具備されており、また上述したように津波検知装置６が配置されている。【００２１】  上記津波検知装置６においては、上記両ＧＰＳ受信機１１，２１で得られた測位データが基準側無線装置２２を介しておよび直接に入力されて、これら両測位データに基づきリアルタイムキネマティック測位法（搬送波位相を用いるもので、以下、ＲＴＫ方式と称す）を利用して基準局２に対する移動局５の少なくとも水平相対位置すなわち浮体４中心の海面上（二次元水平面内）での水平位置を精度良く計測し、この計測位置に基づき津波の有無を検知するものである。【００２２】  この津波検知装置６には、図４に示すように、両局２，５にて得られた測位データ［例えば、搬送波位相値、衛星と受信機のアンテナ間距離（擬似距離）、衛星の軌道情報、測位システムで採用されている時系データ（ＧＰＳタイム）などが含まれている］を入力して、基準局２に対する移動局５の相対位置をＲＴＫ方式により演算するとともに、浮体４の係留中心位置（基準局に対する相対位置である）に対する当該浮体４の現在の中心位置すなわち水平相対位置を求める水平位置演算部３１と、この水平位置演算部３１で求められた水平相対位置および過去に定められた津波判定領域Ｓを入力して、現在の浮体４の中心位置が津波判定領域Ｓ内に存在する（含まれる）か否かを判断し、そして浮体４が津波判定領域Ｓ内に存在する場合には、津波であると判断する津波判断部３２と、上記水平位置演算部３１で求められた水平相対位置を入力するとともに当該水平相対位置と係留中心位置とに基づき将来における判定のための津波判定領域Ｓを設定する津波判定領域設定部３３とが具備されている。【００２３】  なお、ＧＰＳ受信機１１，２１による浮体４の位置計測は、所定時間ごとに行われており、このため、津波判断部３２での津波判定周期についても、この位置計測周期に合わせられている。【００２４】  すなわち、上述の「過去に定められた」とは、前回の位置計測周期（津波判定周期でもある）で求められた浮体４の水平相対位置に基づき定められたことを意味しており、上述の「将来における判定のため」とは、今回の計測で求められた浮体４の水平相対位置に基づき定められた津波判定領域Ｓは、次回の位置計測周期（津波判定周期でもある）での津波の判定に利用されることを意味している。【００２５】  ここで、津波判定判領域設定部３３における津波判定領域Ｓの設定方法について説明する。【００２６】  まず、津波判定領域Ｓを設定する際の基本的な考え方について説明しておく。【００２７】  浮体４については、上述したように、海底に設置されたアンカー（図示せず）に、チェーンなどの係留用索体３を介して係留されており、このため、図５に示すように、係留用索体３の長さに応じて、海面上では所定半径Ｒの円内で移動可能となる。なお、この移動可能範囲の外縁を示す境界線を移動限界円（移動限界線）Ａと称する。そして、この浮体４の移動限界円Ａの海面上での中心位置が係留中心位置Ｃとなる。勿論、この係留中心位置Ｃは、アンカーの海底での水平位置に対応するものである。【００２８】  上述したように、浮体４は、理論的には移動限界円Ａ内で移動し得るが、実際には、風、海流などの外力（気象・海象条件による力）が作用した場合には、浮体４がその方向に移動して係留中心位置から離れることになり、この離れた方向（外力の作用方向でもある）においては、例えば係留用索体３の重さにより、その反対方向の力が作用するため、移動可能範囲は狭くなるが、その反対方向では、係留中心位置から離れている分だけ余分に移動し得ることになって移動可能範囲が広くなる。したがって、この移動可能範囲を、通常、想定し得る風・海流などの外力を考慮して、浮体４の水平位置に応じた大きさに設定しておき、この移動可能範囲を超えた範囲に浮体４が移動した場合には、過大なエネルギーの波、すなわち津波が作用したと判断することができる。【００２９】  このような考えに基づき、移動限界円Ａ内で且つ通常に想定し得る外力で移動し得る移動可能範囲を除いた部分を、津波判定領域Ｓとするものである。例えば、図５においては、通常の外力で移動し得る移動可能範囲の境界を示す半径ｒの円（以下、判定境界線と称す）Ｂで表すと、津波判定領域Ｓは移動限界円Ａと判定境界線Ｂとの間の領域（斜線で示す）となる。【００３０】  図５においては、浮体４が係留中心位置Ｃに位置している場合について説��したが、通常は、風、海流などの外力により、浮体４はいずれかの方向に流されており、係留用索体３の張力と外力とが釣り合っている位置で浮遊している。【００３１】  以下、このような状態における津波判定領域Ｓの設定方法を、図６に基づき説明する。【００３２】  この場合の津波判定領域Ｓは、浮体４の係留中心位置Ｃを中心とした所定半径Ｒの移動限界円Ａと、浮体４の中心Ｆから放射状に伸びる複数の直線Ｌと上記移動限界円Ａとが交わる各交点Ｋと浮体中心Ｆとをそれぞれ結ぶ線分Ｌが所定比率で分割された複数の分割点Ｍ同士を曲線（直線でもよい）で結ぶことにより得られる判定境界線Ｂと、の間の範囲に設定される。【００３３】  言い換えれば、係留中心位置Ｃと同じ水平面上に浮体４が存在していると仮定しておき、津波が来たときに次の津波判定周期で移動するであろう距離を線分Ｌに対する割合（以下、領域設定係数と称し、具体的には、１より小さい正の値である）を用いて、津波判定領域Ｓを設定したものである。【００３４】  さらに、詳しく説明すれば、津波判定領域Ｓとは浮体４の現在位置（計測位置）、すなわち係留中心位置Ｃに対する水平相対位置に基づき定まり、当然に、係留中心位置方向には移動しやすいが、その反対方向には移動しにくいことから、浮体４の中心位置Ｆから放射状に複数の直線Ｌを延ばし、これら各直線Ｌと移動限界円Ａとの交点Ｋと浮体中心Ｆとを結んだ線分Ｌに対して上記領域設定係数を乗じて浮体４の移動可能範囲Ｂを特定し、この移動可能範囲Ｂの外延と移動限界円Ａとの間の範囲（斜線で示す）が津波判定領域Ｓとされる。【００３５】  なお、図６に示すように、上記移動可能範囲Ｂは、浮体４が流されている方向においては、係留中心位置Ｃ側に移動しやすいため、当然、係留中心位置Ｃから離れている側の範囲は狭くなるとともに、その反対側においては広くなる。【００３６】  また、上記領域設定係数は、予め経験、実験などにより定められるもので、その値は、浮体中心Ｆの全方向における線分Ｌに対して一定にされるが、風、海流などの外力の状況に応じて、各線分Ｌについて、段階的に異なる値を用いることもある。【００３７】  次に、上記津波検知システムによる津波の検知手順を、図７のフローチャートに基づき説明する。【００３８】  まず、海面に浮遊・係留された浮体４に設けられた移動局４の移動側ＧＰＳ受信機１１にて得られた測位データが移動側および基準側無線装置１２，２２を介して、基準局２の津波検知装置６に入力され、また基準側ＧＰＳ受信機２１にて得られた測位データも津波検知装置６に入力される。【００３９】  次に、上記津波検知装置６においては、両局２，５からの測位データが水平位置演算部３１に入力されて、ここで、ＲＴＫ方式に基づき、基準局２に対する移動局５の位置、すなわち海面上での係留中心位置Ｃに対する浮体４の中心位置Ｆが、所定時間ごとに求められる（ステップ１）。【００４０】  そして、この水平位置演算部３１で求められた水平相対位置および津波判定領域設定部３３で前回の位置計測周期において設定された津波判定領域Ｓが津波判断部３２に入力され、ここで、浮体４の中心位置が津波判定領域Ｓ内に存在しているか否かが判断される（ステップ２）。なお、最初の津波判定周期では、予め、初期設定された津波判定領域が用いられる。【００４１】  浮体４が津波判定領域Ｓ内に存在している場合には、風、海流などにより、浮体４が移動し得る範囲を超えた領域に移動していることになり、この浮体４の移動については、まさしく、津波によるものと判断される。【００４２】  勿論、津波であると判断された場合には、その旨が警報として、当該基準局２から例えば防災センターなどに通知される（ステップ３）。【００４３】  一方、津波でないと判断された場合には（津波を検知した場合も含み、要するに、津波検知処理が済むと）、今回の位置計測周期で計測された計測位置が津波判定領域設定部３３に入力されて、次回の判定用の津波判定領域Ｓが設定され（ステップ４）、引き続き、上述した手順が繰り返されて、津波の検知処理が行われる。【００４４】  このような津波検知システムによると、陸上に設けられた基準局２および海面上の浮体４に設けられた移動局５の各ＧＰＳ受信機２１，１１にて検出された測位データを用いて、相対測位であるリアルタイムキネマティック測位法により、基準局２に対する浮体４の少なくとも水平方向での移動量を精度良く計測し、この移動量から浮体４の係留中心位置に対する水平相対位置を求め、そして浮体４の水平相対位置に応じた津波判定領域Ｓを設定するとともに、浮体４が津波判定領域Ｓ内に存在するか否かを判断するようにしたので、例えば深度が深い海域で上下方向での変位を検出しにくい場合であっても、津波を水平方向での移動量だけで、容易に且つ精度良く検知することができる。【００４５】  また、津波判定領域Ｓを設定する際に、経験または実験に基づく領域設定係数（線分の分割比率）を用いて定めるようにしているので、係留中心位置Ｃと浮体４の移動限界円Ａとが予め分かっていることから、浮体４の水平相対位置（計測位置でもある）を求めるだけで、当該浮体４がどのような位置にあっても、津波判定領域Ｓを容易に且つ簡単に特定することができる。【００４６】  ところで、上記実施の形態においては、津波判定周期を、浮体の位置計測周期に合わせて行うように説明したが、浮体の位置計測周期に合わせる必要はなく、津波判定領域Ｓの設定は毎計測時に行うが、所定回数ｎの位置計測ごとに、ｎ回前に設定した津波判定領域Ｓを用いて津波であるか否かの判断を行うようにしてもよい。このように、津波判定周期の間隔をある程度長くすることにより、突風などの一時的な外乱による誤認識を防止することができる。また、位置計測周期についても、適宜、変更することもできる。例えば、位置計測ごとに、浮体が移動していることが分かった場合には、津波判定周期を短くすることにより、より迅速な津波の検知を行うことができる。【００４７】  また、上記実施の形態においては、係留中心位置に対する浮体の位置により、津波判定領域を演算により求めるように説明したが、例えば浮体がある方向（以下、基準方向と称す）に位置している場合の津波判定領域を係留中心位置からの距離に応じて求めておき、この基準方向での津波判定領域を利用することもできる。【００４８】  すなわち、浮体の移動のしやすさは、係留中心位置から見て浮体がどの方位にあっても、係��中心位置に対しては同じである。このため、予め、基準方位を決めておき、この基準方位での浮体の位置に応じて基準津波判定領域を設定しておき、浮体の方位が異なる場合に、係留中心位置からの距離に応じた基準津波判定領域を、基準方位との差分だけ、係留中心位置を中心にして回転させることにより、津波判定領域の設定作業を容易に行うことができる。【００４９】  また、上記実施の形態においては、津波検知装置６を基準局２に設置したものとして説明したが、どこに設置してもよく、システムの管理上、都合のよい場所にすればよい。例えば、基準局２以外の陸上の監視施設などに設置してもよく、この場合には、上記移動局５の移動側ＧＰＳ受信機１１にて得られた測位データおよび基準側ＧＰＳ受信機２１にて得られた測位データは、基準側無線装置２２を介して、上記監視施設に送られる。勿論、津波検知装置６を移動局２側に設置することもできる。【００５０】  また、上記実施の形態においては、浮体４の位置を求めるのに、ＧＰＳを用いたＲＴＫ方式を用いたが、相対測位方式の一つであるＤＧＰＳ測位方式、若しくは単独測位方式を用いることもでき、またＧＰＳに限定されるものでもなく、他の衛星測位方法を用いることもできる。【００５１】  さらに、上記実施の形態においては、浮体の位置については、基準局に対する相対位置として求めるように説明したが、上述した相対測位方式および単独測位方式を含めて、衛星による測位座標系を用いた絶対位置として扱うこともできる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】  本発明の津波検知システムによると、海面に係留された浮体の水平位置を衛星を用いて精度良く計測するとともに、この計測位置に基づき、通常の風、海流などの外力により移動可能な範囲の外延を示す判定境界線と浮体の移動限界円との間の領域を、津波判定領域に設定して、浮体がこの津波判定領域内に存在する場合には、津波であると判断するようにしたので、単に、浮体の現在の水平位置を計測するだけで、津波を精度良く検知することができる。特に、大地震により発生した津波による被害の軽減に大きく貢献するものである。
【図１】
0004588065.tif 000002
【図２】
0004588065.tif 000003
【図３】
0004588065.tif 000004
【図４】
0004588065.tif 000005
【図５】
0004588065.tif 000006
【図６】
0004588065.tif 000007
【図７】
0004588065.tif 000008