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JP7634036B2 - Information processing device, information processing program, and information processing method - Google Patents
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JP7634036B2 - Information processing device, information processing program, and information processing method - Google Patents

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Description

本開示は、センサが観測した観測データの時系列に通常時と異なる異常発生を検出する異常検出装置に関する。 This disclosure relates to an anomaly detection device that detects the occurrence of an anomaly that differs from normal times in a time series of observation data observed by a sensor.

震発生直後に即時的な被害推定を行い、被害を未然に防ぐ地震計では、地震に起因する地震動を、リアルタイムに検出する必要がある。特に、被害推定を行うために震源の位置を推定する場合には、地震動のうちP波の正確な到達タイミングを検出する必要がある。 Seismometers, which perform immediate damage estimation immediately after an earthquake occurs and prevent damage before it occurs, need to detect the seismic motion caused by an earthquake in real time. In particular, when estimating the location of the epicenter to estimate damage, it is necessary to detect the exact arrival timing of the P-waves from the seismic motion.

これに対して、地震動のうち最も早く地震計に到達するP波の到達タイミングを検出する方法として、非特許文献1に開示された技術では、振幅の急激な立ち上がりを検出するSTA/LTA法と呼ばれる方法が開示されている。 In response to this, the technology disclosed in Non-Patent Document 1 discloses a method called the STA/LTA method, which detects a sudden rise in amplitude, as a method for detecting the arrival timing of P waves, which are the earliest seismic waves that reach a seismometer.

岩田直泰,山本俊六,野田俊太,是永将宏.早期地震警報に向けた地震諸元推定とノイズ識別のアルゴリズム.土木学会論文集A1(構造・地震工学).2016,Vol.72,No.1,p.133-147.Naoyasu Iwata, Shunroku Yamamoto, Shunta Noda, Masahiro Korenaga. Algorithms for estimating earthquake parameters and identifying noise for early earthquake warning. Journal of the Japan Society of Civil Engineers, Proceedings A1 (Structural and Earthquake Engineering). 2016, Vol. 72, No. 1, pp. 133-147.

しかし、2011年東北地方太平洋沖地震のような海溝型地震では、地震動の振幅の立ち上がりが緩慢である。このため、P波の検出タイミングが実際よりも遅れたり、P波を検出できないという課題があった。
また、地震動の直前に車両等の雑振動が観測されると、バックグラウンドの暗振動レベル(LTA)が上昇して、その後のP波を検出できないという課題があった。
また、前震等の直前の地震によるコーダ波が観測されると、バックグラウンドの暗振動レベル(LTA)が上昇して、その後のP波を検出できないという課題があった。
However, in subduction-zone earthquakes such as the 2011 Tohoku Pacific Ocean earthquake, the rise in seismic amplitude is slow, which can result in the detection of P-waves being delayed or even impossible.
In addition, if miscellaneous vibrations from vehicles or the like are observed immediately before an earthquake, the background level of vibration (LTA) increases, making it impossible to detect subsequent P waves.
In addition, when coda waves from a preceding earthquake such as a foreshock are observed, the background level of vibration (LTA) rises, making it impossible to detect subsequent P waves.

本開示は、地震動の振幅の立ち上がりが緩慢な地震の場合や、地震動の直前に車両等の雑振動が観測された場合や、前震等の直前の地震によるコーダ波が観測された場合でも、P波の到達タイミングを正確に検出できる情報処理装置の提供を目的とする。 The present disclosure aims to provide an information processing device that can accurately detect the timing of arrival of P waves even in cases where the rise in the amplitude of seismic motion is gradual, where miscellaneous vibrations of vehicles, etc. are observed immediately before seismic motion, or where coda waves from an earthquake immediately before a foreshock, etc. are observed.

本開示に係る情報処理装置は、
センサが観測した事象の観測データから、時間の経過に伴って変化する振幅を計算する振幅計算部と、
自己回帰モデルを用いて、前記振幅からリアルタイムに周波数特性を計算する周波数解析部と、
を備える。
The information processing device according to the present disclosure includes:
an amplitude calculation unit that calculates an amplitude that changes over time from observation data of an event observed by a sensor;
a frequency analysis unit that calculates a frequency characteristic from the amplitude in real time using an autoregressive model;
Equipped with.

本開示に係る情報処理装置は周波数解析部を備えている。よって本開示に係る情報処理装置は、全ての周波数成分を含む状態では地震動の振幅の立ち上がりが緩慢な地震の場合や、地震動の直前に車両等の雑振動が観測された場合でも、地震動に特有の周波数成分を検知することでP波の到達タイミングを正確に検出できる。 The information processing device according to the present disclosure is equipped with a frequency analysis unit. Therefore, the information processing device according to the present disclosure can accurately detect the arrival timing of the P wave by detecting the frequency components specific to the seismic motion, even in the case of an earthquake in which the rise in the amplitude of the seismic motion is slow when all frequency components are included, or even in the case of an earthquake in which miscellaneous vibrations of a vehicle or the like are observed immediately before the seismic motion.

実施の形態1の図で、異常検出装置30のシステム構成図。FIG. 1 is a system configuration diagram of an abnormality detection device 30 according to a first embodiment. 実施の形態1の図で、情報処理装置20の機能ブロック図。FIG. 1 is a functional block diagram of an information processing device 20 according to a first embodiment. 実施の形態1の図で、情報処理装置20の異常検出処理を示すフローチャート。FIG. 11 is a flowchart showing an abnormality detection process of the information processing device 20 according to the first embodiment. 実施の形態1の図で、情報処理装置20の異常終息判定処理を示すフローチャート。FIG. 11 is a flowchart showing the abnormality end determination process of the information processing device 20 according to the first embodiment. 実施の形態1の図で、2011年東北地方太平洋沖地震の地震動を示す図。FIG. 1 is a diagram of the first embodiment, showing the seismic motion of the 2011 Tohoku Pacific Ocean Earthquake. 実施の形態1の図で、2009年駿河湾沖地震の地震動を示す図。FIG. 1 is a diagram of the first embodiment, showing the seismic motion of the 2009 Suruga Bay offshore earthquake. 実施の形態1の図で、情報処理装置20のハードウェア構成図。FIG. 2 is a diagram showing the hardware configuration of an information processing device 20 according to the first embodiment.

実施の形態の説明および図面において、同じ要素および対応する要素には同じ符号を付している。同じ符号が付された要素の説明は、適宜に省略または簡略化する。以下の実施の形態では、「部」を、「回路」、「プロセス」、「ステップ」、「処理」または「サーキットリー」に適宜読み替えてもよい。 In the description of the embodiments and in the drawings, the same elements and corresponding elements are given the same reference numerals. Descriptions of elements given the same reference numerals are omitted or simplified as appropriate. In the following embodiments, "part" may be read as "circuit," "process," "step," "processing," or "circuitry" as appropriate.

以下に実施の形態1で使用する記号をまとめておく。なお、式1から式37以外の記載において、以下ではLの小文字lを数字の1と区別するためlと表記する。 The symbols used in the first embodiment are summarized below. In the following descriptions other than those in Formula 1 to Formula 37, the lowercase letter l of L will be written as l * to distinguish it from the number 1.

<インデックスおよび送受信されるデータ>
(1)l:lはサンプリングごとにカウントアップするカウンタである。
(2)m:mはARモデルのインデックスである。
(3)f:fは周波数(Hz)である。
(4)Dg(l):Dg(l)は観測デジタルデータである。
(5)x(l):x(l)は物理的単位の振幅データである。
(6)PS(l,f):PS(l,f)はARモデル(短時間平均)によるランニングスペクトルである。
(7)PL(l,f):PL(l,f)はARモデル(長時間平均)によるランニングスペクトルである。
(8)SLa(l):SLa(l)は異常検出の指標値である。
(9)lt:ltは異常検出タイミングである。
(10)SLb(l):SLb(l)は異常終息判定の指標値である。
(11)le:leは異常終息タイミングである。
<Index and transmitted data>
(1) l * : l * is a counter that counts up with each sampling.
(2) m: m is the index of the AR model.
(3) f: f is frequency (Hz).
(4) Dg(l * ): Dg(l * ) is the observed digital data.
(5) x(l * ): x(l * ) is the amplitude data in physical units.
(6) PS(l * ,f): PS(l * ,f) is the running spectrum based on the AR model (short-term average).
(7) PL(l * ,f): PL(l * ,f) is the running spectrum based on the AR model (long-term average).
(8) SLa(l * ): SLa(l * ) is an index value for anomaly detection.
(9) l * t: l * t is the abnormality detection timing.
(10) SLb(l * ): SLb(l * ) is an index value for determining the termination of an abnormality.
(11) l * e: l * e is the timing of abnormal termination.

<内部変数>
(1)μS(l):μS(l)はARモデル(短時間平均)による平均である。
(2)CS(l):CSm(l)はARモデル(短時間平均)による共分散関数である(m=0,・・・,M)。
(3)φS(l):φS(l)はARモデル(短時間平均)のAR係数である(m=1,・・・,M)。
(4)xS(l):xS(l)はARモデル(短時間平均)による振幅データの推定値である。
(5)σS(l):σS(l)はARモデル(短時間平均)による振幅データの推定誤差の分散である。
(6)μL(l):μL(l)はARモデル(長時間平均)による平均である。
(7)CL(l):CL(l)はARモデル(長時間平均)による共分散関数である(m=0,・・・,M)。
(8)φL(l):φL(l)はARモデル(長時間平均)のAR係数である(m=1,・・・,M)。
(9)xL(l):xL(l)はARモデル(長時間平均)による振幅データの推定値である。
(10)σL(l):σL(l)はARモデル(長時間平均)による振幅データの推定誤差の分散である。
<Internal variables>
(1) μS(l * ): μS(l * ) is the average according to the AR model (short-term average).
(2) CS m (l * ): CS m (l * ) is the covariance function based on the AR model (short-term average) (m=0, . . . , M).
(3) φS m (l * ): φS m (l * ) is the AR coefficient of the AR model (short-term average) (m=1, . . . , M).
(4) xS(l * ): xS(l * ) is an estimate of the amplitude data by the AR model (short-term averaging).
(5) σS 2 (l * ): σS 2 (l * ) is the variance of the estimation error of the amplitude data by the AR model (short-term average).
(6) μL(l * ): μL(l * ) is the average according to the AR model (long-term average).
(7) CL m (l * ): CL m (l * ) is the covariance function according to the AR model (long-term average) (m = 0,...,M).
(8) φL m (l * ): φL m (l * ) is the AR coefficient of the AR model (long-term average) (m=1, . . . , M).
(9) xL(l * ): xL(l * ) is the estimated value of the amplitude data by the AR model (long-term average).
(10) σL 2 (l * ): σL 2 (l * ) is the variance of the estimation error of the amplitude data by the AR model (long-term average).

<パラメータ>
(1)fs:fsは観測デジタルデータのサンプリング周波数(Hz)である。
(2)Cf:Cfは物理値換算係数である。
(3)M:MはARモデルの次数である。
(4)rS:rSはARモデル(短時間平均)の忘却係数である。ランニングスペクトルの平滑化のウィンドウサイズを決める係数であり、rSが大きいほどウィンドウサイズが小さく短時間平均となる。
(5)rL:rLはARモデル(長時間平均)の忘却係数である。ランニングスペクトルの平滑化のウィンドウサイズを決める係数であり、rLが小さいほどウィンドウサイズが大きく長時間平均となる。
(6)fsl1:fsl1は異常検出の指標値と異常終息判定の指標値を計算するための周波数の下限(Hz)である。
(7)fsl2:fsl2は異常検出の指標値と異常終息判定の指標値を計算するための周波数の上限(Hz)である。
(8)ETL:ETLは異常検出するための閾値である。
(9)EEL:EELは異常終息判定するための閾値である。
<Parameter>
(1) fs: fs is the sampling frequency (Hz) of the observed digital data.
(2) Cf: Cf is a physical value conversion coefficient.
(3) M: M is the order of the AR model.
(4) rS: rS is the forgetting factor of the AR model (short-time averaging). It is a coefficient that determines the window size for smoothing the running spectrum. The larger rS is, the smaller the window size becomes, resulting in a short-time average.
(5) rL: rL is the forgetting factor of the AR model (long-term average). It is a coefficient that determines the window size for smoothing the running spectrum. The smaller rL is, the larger the window size becomes, resulting in a long-term average.
(6) fsl * 1: fsl * 1 is the lower limit of the frequency (Hz) for calculating the index value for abnormality detection and the index value for abnormality termination determination.
(7) fsl * 2: fsl * 2 is the upper limit of the frequency (Hz) for calculating the index value for abnormality detection and the index value for abnormality termination determination.
(8) ETL: ETL is a threshold for detecting anomalies.
(9) EEL: EEL is a threshold value for determining the end of an abnormality.

実施の形態1.
図1から図7を参照して実施の形態1の異常検出装置30を説明する。以下の実施の形態1では、異常検出装置30として地震計を想定する。後述するセンサは、地震動を検出するセンサを想定し、異常検出部23は異常としてP波(Primary wave)を検出するP波検出部を想定する。しかし、異常検出装置30は地震計に限らない。異常検出装置30は、雨量計または風速計のような自然現象を観測する観測装置でも良い。雨量計では雨量が観測データであり、風速計では風速が観測データである。
Embodiment 1.
The anomaly detection device 30 of the first embodiment will be described with reference to Figs. 1 to 7. In the following first embodiment, a seismometer is assumed as the anomaly detection device 30. The sensor described below is assumed to be a sensor that detects seismic motion, and the anomaly detection unit 23 is assumed to be a P-wave detection unit that detects P-waves (primary waves) as anomalies. However, the anomaly detection device 30 is not limited to a seismometer. The anomaly detection device 30 may also be an observation device that observes natural phenomena, such as a rain gauge or an anemometer. In a rain gauge, the observed data is the amount of rain, and in an anemometer, the observed data is the wind speed.

以下の実施の形態1では、異常の検出はP波の検出として説明する。 In the following embodiment 1, abnormality detection will be described as detection of P waves.

***構成の説明***
図1は、異常検出装置30のシステム構成図である。異常検出装置30は、センサ10と情報処理装置20を備える。異常検出装置30は、ネットワーク50を介して外部装置40と通信可能である。
***Configuration Description***
1 is a system configuration diagram of an abnormality detection device 30. The abnormality detection device 30 includes a sensor 10 and an information processing device 20. The abnormality detection device 30 is capable of communicating with an external device 40 via a network 50.

図2は、情報処理装置20のブロック構成である。情報処理装置20は、機能要素として、振幅計算部21、周波数解析部22、異常検出部23、異常終息判定部24を備えている。
(1)振幅計算部21は、センサ10が観測した事象の観測データから、カウンタlの経過に伴って変化する振幅x(l)を計算する。観測データは観測デジタルデータDg(l)である。カウンタlは時間に相当し、その間隔はサンプリング周波数fsの逆数(fs)-1の時間間隔である。また実施の形態1における事象は地震である。
(2)周波数解析部22は、自己回帰モデルを用いて、振幅x(l)からリアルタイムに周波数特性を計算する。
また周波数解析部22は、式18以降に述べるように、振幅x(l)から、第1の時間ウィンドウを用いて第1の周波数特性(PS(l,f))をリアルタイムに解析すると共に第1の時間ウィンドウよりも時間の長い第2の時間ウィンドウを用いて第2の周波数特性(PL(l,f))をリアルタイムに解析する。
周波数解析部22は、自己回帰モデルを用いて、振幅x(l)からリアルタイムにランニングスペクトルを計算するが、ランニングスペクトルは周波数特性の例である。
(3)異常検出部23は、ランニングスペクトルに基づいて、観測データから異常を検出する。
(4)異常終息判定部24は、異常が検出された場合に、異常の終息を判定する。異常終息判定部は、異常の発生直前のランニングスペクトルと、現在のランニングスペクトルとを比較することによって、異常終息を判定する。
2 is a block diagram of the information processing device 20. The information processing device 20 includes, as functional elements, an amplitude calculation unit 21, a frequency analysis unit 22, an abnormality detection unit 23, and an abnormality termination determination unit 24.
(1) The amplitude calculation unit 21 calculates the amplitude x(l * ) that changes with the passage of the counter l * from the observation data of the event observed by the sensor 10. The observation data is observed digital data Dg(l * ). The counter l * corresponds to time, and its interval is the reciprocal of the sampling frequency fs (fs) -1 . The event in the first embodiment is an earthquake.
(2) The frequency analysis unit 22 calculates the frequency characteristics in real time from the amplitude x(l * ) using an autoregressive model.
In addition, as described in Equation 18 and subsequent paragraphs, the frequency analysis unit 22 analyzes a first frequency characteristic (PS(l * , f)) in real time from the amplitude x(l * ) using a first time window, and also analyzes a second frequency characteristic (PL(l * , f)) in real time using a second time window that is longer than the first time window.
The frequency analysis unit 22 calculates a running spectrum in real time from the amplitude x(l * ) using an autoregressive model, and the running spectrum is an example of a frequency characteristic.
(3) The anomaly detection unit 23 detects anomalies in the observation data based on the running spectrum.
(4) The abnormality end determination unit 24 determines the end of the abnormality when an abnormality is detected. The abnormality end determination unit determines the end of the abnormality by comparing the running spectrum immediately before the occurrence of the abnormality with the current running spectrum.

***動作の説明***
図3および図4を参照して、情報処理装置20の動作を説明する。情報処理装置20の動作は、情報処理方法に相当する。また情報処理方法の動作は、後述の情報処理プログラム231よる処理に相当する。
情報処理装置20は、通常状態と異常状態とを取りうる。情報処理装置20の状態は電源投入時に「通常状態」となる。情報処理装置20が後述の式15が成立と判断した場合に、情報処理装置20の状態は「異常状態」となる。情報処理装置20が後述の式17が成立と判断した場合に、情報処理装置20状態は「通常状態」となる。
図3は、情報処理装置20による異常検出処理の動作を説明するフローチャートである。異常検出はP波検出に相当する。図3は、情報処理装置20状態が「通常状態」の場合に実行される。
図4は、情報処理装置20による異常終息判定処理の動作を説明するフローチャートである。異常終息はP波を含む地震動の終息に相当する。図4は、情報処理装置20状態が「異常状態」の場合に実行される。
*** Operation Description ***
3 and 4, the operation of the information processing device 20 will be described. The operation of the information processing device 20 corresponds to an information processing method. The operation of the information processing method corresponds to processing by an information processing program 231, which will be described later.
The information processing device 20 can be in a normal state or an abnormal state. The state of the information processing device 20 is the "normal state" when the power is turned on. When the information processing device 20 determines that the formula 15 described below is satisfied, the state of the information processing device 20 is the "abnormal state". When the information processing device 20 determines that the formula 17 described below is satisfied, the state of the information processing device 20 is the "normal state".
3 is a flowchart for explaining the operation of the abnormality detection process by the information processing device 20. The abnormality detection corresponds to the P-wave detection. FIG. 3 is executed when the information processing device 20 is in the "normal state."
Fig. 4 is a flowchart for explaining the operation of the abnormality end determination process by the information processing device 20. The abnormality end corresponds to the end of earthquake motion including P waves. Fig. 4 is executed when the information processing device 20 is in an "abnormal state".

以下の説明では、異常検出はP波検出として説明する。図3では、情報処理装置20の動作をプロセスP201からプロセスP204として示している。情報処理装置20は、サンプリング周波数fsの逆数(fs)-1の時間間隔で、センサ10から観測デジタルデータとして地動を取得する。地動とは大地の震動であり、地動のうち地震に由来する大地の震動を「地震動」という。地震動以外の地動には、車両による雑振動、暗振動(常時微動)、ノイズなどが、含まれる。以下、逆数(fs)-1をサンプリング間隔という。通常状態の場合は、サンプリングごとに、情報処理装置20は異常検出処理を行う。 In the following description, anomaly detection will be described as P-wave detection. In FIG. 3, the operation of the information processing device 20 is shown as process P201 to process P204. The information processing device 20 acquires ground motion as observed digital data from the sensor 10 at a time interval of the inverse of the sampling frequency fs (fs) -1 . Ground motion is vibration of the earth, and among ground motions, ground motion resulting from an earthquake is called "earthquake motion". Ground motions other than earthquake motion include miscellaneous vibrations caused by vehicles, background vibrations (continuous microtremors), noise, etc. Hereinafter, the inverse (fs) -1 will be referred to as the sampling interval. In a normal state, the information processing device 20 performs anomaly detection processing for each sampling.

<プロセスP201:観測データの振幅を計算>
(1)振幅計算部21は、センサ10から、センサ10の観測した観測デジタルデータDg(l)を取得する。観測デジタルデータDg(l)は地動である。
(2)振幅計算部21は、式1で、取得した観測デジタルデータDg(l)に基づき、振幅データx(l)を計算する。

Figure 0007634036000001
x(l):振幅データ
Dg(l):観測デジタルデータ
Cf:物理値換算係数。 <Process P201: Calculate the amplitude of observed data>
(1) The amplitude calculation unit 21 acquires, from the sensor 10, observed digital data Dg(l * ) observed by the sensor 10. The observed digital data Dg(l * ) is ground motion.
(2) The amplitude calculation unit 21 calculates the amplitude data x(l * ) based on the acquired observed digital data Dg(l * ) using Equation 1.
Figure 0007634036000001
x(l * ): Amplitude data Dg(l * ): Observed digital data Cf: Physical value conversion coefficient.

<プロセスP202:ランニングスペクトルを計算>
周波数解析部22は、第1の時間ウィンドウを用いて第1の時間に対応する第1のランニングスペクトルを計算する。第1の時間ウィンドウは、短時間平均のランニングスペクトルを計算するためのウィンドウである。第1のランニングスペクトルは、短時間平均のランニングスペクトルである。また周波数解析部22は、第1の時間ウィンドウよりも時間の長い第2の時間ウィンドウを用いて第2の時間ウィンドウに対応する第2のランニングスペクトルを計算する。第2の時間ウィンドウは、長時間平均のランニングスペクトルを計算するためのウィンドウである。第2のランニングスペクトルは、長時間平均のランニングスペクトルである。第1のランニングスペクトルと第2のランニングスペクトルとは、異常検出部23による異常検出に使用される。以下に具体的に説明する。
<Process P202: Calculate running spectrum>
The frequency analysis unit 22 calculates a first running spectrum corresponding to a first time using a first time window. The first time window is a window for calculating a short-term average running spectrum. The first running spectrum is a short-term average running spectrum. The frequency analysis unit 22 also calculates a second running spectrum corresponding to the second time window using a second time window that is longer than the first time window. The second time window is a window for calculating a long-term average running spectrum. The second running spectrum is a long-term average running spectrum. The first running spectrum and the second running spectrum are used for anomaly detection by the anomaly detection unit 23. This will be specifically described below.

周波数解析部22は、初めに、振幅データx(l)の時系列に対して、時間平均による平滑化を行う。次に、それを自己回帰モデルで表現することにより、振幅データの時間平均されたランニングスペクトルを計算する。その際、平滑化のウィンドウサイズが互いに異なる、短時間平均と長時間平均との2種類の方式を用いて2種類のランニングスペクトルを計算する。以下、自己回帰モデルは、ARモデルという。
(1)周波数解析部22は、式2で、ARモデル(短時間平均)による平均μS(l)を計算する。

Figure 0007634036000002
μS(l):ARモデル(短時間平均)による平均
rS:ARモデル(短時間平均)の忘却係数
x(l):振幅データ
(2)周波数解析部22は、式3で、ARモデル(短時間平均)による共分散関数CS(l)を計算する。
Figure 0007634036000003
CS(l)ARモデル(短時間平均)による共分散関数
rS:ARモデル(短時間平均)の忘却係数
x(l):振幅データ
μS(l):ARモデル(短時間平均)による平均
(3)周波数解析部22は、式4のM次連立方程式(ユールウォーカー方程式)を解いて、ARモデル(短時間平均)のAR係数φS(l)を計算する。
Figure 0007634036000004
CS(l):ARモデル(短時間平均)による共分散関数
φS(l):ARモデル(短時間平均)のAR係数
M:ARモデルの次数
(4)周波数解析部22は、式5および式6で、ARモデル(短時間平均)による振幅データの推定値xS(l)およびARモデル(短時間平均)による振幅データの推定誤差の分散σS(l)を計算する。
Figure 0007634036000005
Figure 0007634036000006
x(l):振幅データ
μS(l):ARモデル(短時間平均)による平均
φS(l):ARモデル(短時間平均)のAR係数
xS(l):ARモデル(短時間平均)による振幅データの推定値
σS(l):ARモデル(短時間平均)による振幅データの推定誤差の分散
M:ARモデルの次数
rS:ARモデル(短時間平均)の忘却係数
(5)周波数解析部22は、式7で、ARモデル(短時間平均)によるランニングスペクトルPS(l,f)を計算する。
Figure 0007634036000007
PS(l,f):ARモデル(短時間平均)によるランニングスペクトル
σS(l):ARモデル(短時間平均)による振幅データの推定誤差の分散
φS(l):ARモデル(短時間平均)のAR係数
f:周波数
fs:サンプリング周波数
M:ARモデルの次数
(6)周波数解析部22は、長時間平均の場合も、短時間平均の式2から式7のそれぞれに対応する以下の式8から式13を計算する。
Figure 0007634036000008
Figure 0007634036000009
Figure 0007634036000010
Figure 0007634036000011
Figure 0007634036000012
Figure 0007634036000013
The frequency analysis unit 22 first performs smoothing by time averaging on the time series of the amplitude data x(l * ). Next, it calculates a time-averaged running spectrum of the amplitude data by expressing it as an autoregressive model. In this case, two types of running spectra are calculated using two types of methods, short-term averaging and long-term averaging, which have different smoothing window sizes. Hereinafter, the autoregressive model is referred to as an AR model.
(1) The frequency analysis unit 22 calculates the average μS(l * ) by the AR model (short-term average) using Equation 2.
Figure 0007634036000002
μS(l * ): Average by AR model (short-time average) rS: Forgetting factor of AR model (short-time average) x(l * ): Amplitude data (2) The frequency analysis unit 22 calculates the covariance function CS m (l * ) by the AR model (short-time average) using Equation 3.
Figure 0007634036000003
CS m (l * ) Covariance function by AR model (short-time average) rS: forgetting coefficient of AR model (short-time average) x(l * ): amplitude data μS(l * ): average by AR model (short-time average) (3) The frequency analysis unit 22 solves the Mth simultaneous equation (Yule-Walker equation) of Equation 4 to calculate the AR coefficient φS m (l * ) of the AR model (short-time average).
Figure 0007634036000004
CS m (l * ): Covariance function based on the AR model (short-time average) φS m (l * ): AR coefficient of the AR model (short-time average) M: Order of the AR model (4) The frequency analysis unit 22 calculates the estimated value xS(l * ) of the amplitude data based on the AR model (short-time average) and the variance σS 2 (l * ) of the estimation error of the amplitude data based on the AR model (short-time average) using equations 5 and 6.
Figure 0007634036000005
Figure 0007634036000006
x(l * ): amplitude data μS(l * ): average by AR model (short-time average) φS m (l * ): AR coefficient of AR model (short-time average) xS(l * ): estimated value of amplitude data by AR model (short-time average) σS 2 (l * ): variance of estimated error of amplitude data by AR model (short-time average) M: order of AR model rS: forgetting coefficient of AR model (short-time average) (5) The frequency analysis unit 22 calculates the running spectrum PS(l * , f) by the AR model (short-time average) using equation 7.
Figure 0007634036000007
PS(l * ,f): running spectrum by AR model (short-time average) σS2 (l * ): variance of estimation error of amplitude data by AR model (short-time average) φSm (l * ): AR coefficient of AR model (short-time average) f: frequency fs: sampling frequency M: order of AR model (6) In the case of long-term average, the frequency analysis unit 22 calculates the following equations 8 to 13, which correspond to equations 2 to 7 of the short-term average, respectively.
Figure 0007634036000008
Figure 0007634036000009
Figure 0007634036000010
Figure 0007634036000011
Figure 0007634036000012
Figure 0007634036000013

<プロセスP203:異常検出の指標値を計算>
異常検出部23は、第1のランニングスペクトルと第2のランニングスペクトルとを比較することにより、観測デジタルデータから異常を検出する。P波検出部である異常検出部23は、式14で、異常検出の指標値SLa(l)を計算する。ここで異常検出がP波検出である。異常検出の指標値SLa(l)は、ARモデル(短時間平均)によるランニングスペクトルPS(l,f)と、ARモデル(長時間平均)によるランニングスペクトルPL(l,f)との比の周波数平均を意味する。PS(l,f)/PL(l,f)は、周波数成分ごとにSTA/LTA法を行うことに相当する。

Figure 0007634036000014
SLa(l):異常検出の指標値
f:周波数
fsl1:周波数の下限(Hz)
fsl2:周波数の上限(Hz)
PS(l,f):ARモデル(短時間平均)によるランニングスペクトル
PL(l,f):ARモデル(長時間平均)によるランニングスペクトル <Process P203: Calculate index value of anomaly detection>
The anomaly detection unit 23 detects anomalies from the observed digital data by comparing the first running spectrum with the second running spectrum. The anomaly detection unit 23, which is a P-wave detection unit, calculates an anomaly detection index value SLa(l * ) using Equation 14. Here, the anomaly detection is P-wave detection. The anomaly detection index value SLa(l * ) means the frequency average of the ratio between the running spectrum PS(l * ,f) based on the AR model (short-time average) and the running spectrum PL(l * ,f) based on the AR model (long-time average). PS(l * ,f)/PL(l * ,f) corresponds to performing the STA/LTA method for each frequency component.
Figure 0007634036000014
SLa(l * ): Index value for abnormality detection f: Frequency fsl * 1: Lower limit of frequency (Hz)
fsl * 2: Upper frequency limit (Hz)
PS(l * ,f): Running spectrum by AR model (short-term average) PL(l * ,f): Running spectrum by AR model (long-term average)

<プロセスP204:異常を検出>
異常検出部23は、異常検出の指標値SLa(l)が式15を満たすかを判定する。

Figure 0007634036000015
SLa(l):異常検出の指標値
ETL:閾値
(1)異常検出の指標値SLa(l)が式15を満たす場合、異常検出部23(P波検出部)は、異常が検出されたと判断する。すなわち異常検出部23はP波を検出したと判断する(プロセスP204でYES)。この場合、情報処理装置20の状態は「異常状態」に遷移する。異常検出部23(P波検出部)による異常検出の事象を「異常検出」といい、このときのlを異常検出タイミングltとする。異常検出部23は、異常検出タイミングltを、外部装置40へ出力する。
(2)異常検出の指標値SLa(l)が式15を満たさない場合、処理はプロセスP201に戻る。プロセスP201では、次のカウンタlについて処理が行われる。 <Process P204: Abnormality detected>
The anomaly detection unit 23 determines whether the index value SLa(l * ) of the anomaly detection satisfies Expression 15.
Figure 0007634036000015
SLa(l * ): index value of abnormality detection ETL: threshold value (1) When the index value of abnormality detection SLa(l * ) satisfies the formula 15, the abnormality detection unit 23 (P wave detection unit) judges that an abnormality has been detected. That is, the abnormality detection unit 23 judges that a P wave has been detected (YES in process P204). In this case, the state of the information processing device 20 transitions to an "abnormal state". An event of abnormality detection by the abnormality detection unit 23 (P wave detection unit) is called "abnormality detection", and l * at this time is the abnormality detection timing l * t. The abnormality detection unit 23 outputs the abnormality detection timing l * t to the external device 40.
(2) If the index value SLa(l * ) of anomaly detection does not satisfy Expression 15, the process returns to process P201, where the next counter l * is processed.

図3のフローチャートにしたがって精度の高い異常検出が可能になる。特に異常検出部23の式14の処理によって、精度の高い異常検出が可能となる。 Highly accurate anomaly detection is possible according to the flowchart in Figure 3. In particular, highly accurate anomaly detection is possible by the processing of formula 14 in the anomaly detection unit 23.

図4を参照して、異常検出装置30における異常終息判定処理の動作を説明する。図4の処理は、情報処理装置20状態が「異常状態」の場合に実行される。 The operation of the abnormality termination determination process in the abnormality detection device 30 will be described with reference to Figure 4. The process in Figure 4 is executed when the information processing device 20 is in an "abnormal state."

<プロセスP201-1、P202-1>
情報処理装置20は、サンプリング周波数fsの逆数の時間間隔のサンプリング間隔で、センサ10から観測デジタルデータである地動を取得する。情報処理装置20の状態が異常状態の場合は、情報処理装置20は、カウンタlごとに異常終息判定処理を行う。プロセスP201-1およびプロセスP202-1の内容は、それぞれ、プロセスP201、プロセスP202と同じである。
<Processes P201-1, P202-1>
The information processing device 20 acquires ground motion, which is observed digital data, from the sensor 10 at a sampling interval that is the reciprocal of the sampling frequency fs. When the information processing device 20 is in an abnormal state, the information processing device 20 performs an abnormality end determination process for each counter l * . The contents of process P201-1 and process P202-1 are the same as those of process P201 and process P202, respectively.

<プロセスP205:異常終息判定の指標値を計算>
異常終息判定部24は、式16で、異常終息判定の指標値SLb(l)を計算する。異常終息判定の指標値SLb(l)は、現時点(l)の、ARモデルにおける短時間平均のランニングスペクトルと、異常検出タイミング(lt)直前の、ARモデルにおける長時間平均のランニングスペクトルとの比の周波数平均である。異常終息判定の指標値SLb(l)は、周波数成分ごとに、ランニングスペクトルが異常検出前に戻ったかどうかの指標値である。

Figure 0007634036000016
SLb(l):異常終息判定の指標値
f:周波数
fsl1:周波数の下限(Hz)
fsl2:周波数の上限(Hz)
PS(l,f):ARモデル(短時間平均)によるランニングスペクトル
PL(lt-1,f):ARモデル(長時間平均)によるランニングスペクトル <Process P205: Calculate index value for abnormal termination judgment>
The abnormality end determination unit 24 calculates the index value SLb(l * ) for abnormality end determination using Equation 16. The index value SLb(l * ) for abnormality end determination is the frequency average of the ratio between the short-time average running spectrum in the AR model at the current time (l * ) and the long-time average running spectrum in the AR model immediately before the abnormality detection timing (l * t). The index value SLb(l * ) for abnormality end determination is an index value for whether the running spectrum has returned to the state before the abnormality was detected, for each frequency component.
Figure 0007634036000016
SLb(l * ): Index value for determining abnormality termination f: Frequency fsl * 1: Lower limit of frequency (Hz)
fsl * 2: Upper frequency limit (Hz)
PS(l * ,f): Running spectrum by AR model (short-time average) PL(l * t-1,f): Running spectrum by AR model (long-time average)

<プロセスP206:異常終息を判定>
異常終息判定部24は、異常終息判定の指標値SLb(l)が式17を満たすかを判定する。

Figure 0007634036000017
SLb(l):異常終息判定の指標値
EEL:閾値
(1)異常終息判定の指標値SLb(l)が式17を満たす場合、異常終息判定部24は、異常検出の前に戻ったと判断する。すなわち、異常終息判定部24は、現在の状態がP波検出前の状態に戻ったと判断する(プロセスP206でYES)。この場合、情報処理装置20の状態は「通常状態」に遷移する。異常終息判定部24による異常終息判定の事象を「異常終息」といい、このときのlを異常終息タイミングleとする。異常終息判定部24は、異常終息タイミングleを、外部装置40へ出力する。
(2)異常終息判定の指標値SLb(l)が式17を満たさない場合、処理はプロセスP201-1に戻る。プロセスP201-1では、次のカウンタlについて処理が行われる。 <Process P206: Determining abnormal termination>
The abnormality end determination unit 24 determines whether the index value SLb(l * ) for determining the abnormality end satisfies Expression 17.
Figure 0007634036000017
SLb(l * ): index value for abnormality termination judgment EEL: threshold value (1) When the index value for abnormality termination judgment SLb(l * ) satisfies formula 17, the abnormality termination judgment unit 24 judges that the state has returned to the state before the abnormality was detected. That is, the abnormality termination judgment unit 24 judges that the current state has returned to the state before the P wave was detected (YES in process P206). In this case, the state of the information processing device 20 transitions to a "normal state". The event of abnormality termination judgment by the abnormality termination judgment unit 24 is called "abnormal termination", and l * at this time is the abnormality termination timing l * e. The abnormality termination judgment unit 24 outputs the abnormality termination timing l * e to the external device 40.
(2) If the index value SLb(l * ) for determining the end of the abnormality does not satisfy Expression 17, the process returns to process P201-1, where the process is performed on the next counter l * .

周波数解析部22についてまとめれば以下のとおりである。実施の形態1の情報処理装置20は、周波数解析部22を備えている。周波数解析部22は、自己回帰モデルを用いてランニングスペクトルを計算する。FFTと比べて自己回帰モデルを用いてランニングスペクトルを計算する方法は、以下の(1)から(7)のような効果を有する。
(1)テーパーが不要なので時間分解能が高い。
(2)ARモデルによりスペクトルの自然な平滑化が可能である。
(3)AR係数は逐次計算を行うため計算時間がウィンドウサイズに依らず、高速計算が可能である。
(4)AR係数は離散値であるため、機械学習への適用にも適した次元削減が可能である。
(5)観測デジタルデータを多チャンネル化することで、チャンネル間の相互相関も測定可能である。
(6)忘却係数を変更するだけで容易にウィンドウ幅の調整が可能である。
(7)後述する赤池情報量規準を計算することでARモデルの振幅データへの適合具合を評価できるので、最適なAR次数の設定が可能である。
The frequency analysis unit 22 can be summarized as follows. The information processing device 20 of the first embodiment includes the frequency analysis unit 22. The frequency analysis unit 22 calculates a running spectrum using an autoregressive model. Compared to FFT, the method of calculating a running spectrum using an autoregressive model has the following advantages (1) to (7).
(1) High time resolution since no taper is required.
(2) The AR model allows for natural smoothing of the spectrum.
(3) Since the AR coefficients are calculated sequentially, the calculation time does not depend on the window size, and high-speed calculation is possible.
(4) Since the AR coefficients are discrete values, it is possible to reduce the dimensions of the data, which is suitable for application to machine learning.
(5) By converting the observed digital data into multi-channel data, it is also possible to measure the cross-correlation between channels.
(6) The window width can be easily adjusted by simply changing the forgetting factor.
(7) By calculating the Akaike Information Criterion (described later), the degree of fit of the AR model to the amplitude data can be evaluated, making it possible to set the optimal AR order.

図5は、2011年東北地方太平洋沖地震の地震動に対する、情報処理装置20によるP波検出(異常検出)を示す。
図6は、2009年駿河湾沖地震の地震動に対する、情報処理装置20によるP波検出(異常検出)を示す。図5および図6の横軸は時間、縦軸は振幅データの振幅値および異常検出の指標値(P波検出の指標値)である。
FIG. 5 shows P-wave detection (anomaly detection) by the information processing device 20 in response to seismic motion from the 2011 Tohoku Pacific Coast Earthquake.
Fig. 6 shows P-wave detection (anomaly detection) by the information processing device 20 for seismic motion from the 2009 Suruga Bay earthquake. The horizontal axis in Fig. 5 and Fig. 6 represents time, and the vertical axis represents the amplitude value of the amplitude data and the index value of anomaly detection (index value of P-wave detection).

***実施の形態1の効果***
非特許文献1に開示された振幅の急激な立ち上がりを検出するSTA/LTA法と比べて、実施の形態1の情報処理装置20は、周波成分ごとの振幅の急激な立ち上がりを検出する。このため、地震動の振幅の立ち上がりが緩慢な地震の場合や、地震動の直前に車両等の雑振動が観測された場合や、前震等の直前の地震によるコーダ波が重なった場合でも、P波到達タイミングを、正確に検出できる。
また、式14のパラメータfsl1およびfsl2を調整することで、目的とする周波数帯域にのみ着目することができる。よって、列車振動に因るもの等のあらかじめ分かっている周波数帯域を避けて地震動を検知することも可能である。
また、異常検出(P波の検出)時にランニングスペクトル等の周波数特性が得られる。よって、検出した異常が地震に起因するものかノイズに起因するものかを識別するのにそれを利用することが可能である。
***Advantages of First Embodiment***
Compared with the STA/LTA method disclosed in Non-Patent Document 1, which detects a sudden rise in amplitude, the information processing device 20 of the first embodiment detects a sudden rise in amplitude for each frequency component. Therefore, even in the case of an earthquake with a gradual rise in the amplitude of seismic motion, when miscellaneous vibrations of a vehicle or the like are observed immediately before the seismic motion, or when coda waves from an earthquake immediately before a foreshock or the like overlap, the P-wave arrival timing can be accurately detected.
In addition, by adjusting the parameters fsl * 1 and fsl * 2 in Equation 14, it is possible to focus only on the target frequency band. Therefore, it is possible to detect earthquake motion while avoiding known frequency bands such as those caused by train vibration.
In addition, frequency characteristics such as a running spectrum can be obtained when an anomaly is detected (detection of P waves), which can be used to distinguish whether the detected anomaly is due to an earthquake or noise.

上記では、周波数解析部22は、リアルタイムにランニングスペクトルを計算し、式14に示す異常検出の指標値SLa(l)を用いて異常検出することを想定した。
しかし、これに限らず、異常検出の指標値SLa(l)は、ARモデル(短時間平均)によるランニングスペクトルPS(l,f)と、ARモデル(長時間平均)によるランニングスペクトルPL(l,f)との距離の指標として、他の様々な方法で定義することも可能である。例えば、以下に示す実施の形態が可能である。
(1)周波数解析部22は、短時間平均の場合について、式18に示す複素数zについてのM次多項式(特性方程式)を解き、解のうち虚部が0または正のものをARモデル(短時間平均)の特性根zS(l)とする(qは連番でq=1,・・・,Q)。

Figure 0007634036000018
φS(l):ARモデル(短時間平均)のAR係数
zS(l):ARモデル(短時間平均)の特性根
M:ARモデルの次数
(2)次に、周波数解析部22は、式19から式22でARモデル(短時間平均)によるランニングスペクトルのピーク周波数fS(l)とその場合のスペクトルのピーク値PS(l)を計算する。
Figure 0007634036000019
zS(l):ARモデル(短時間平均)の特性根
fS(l):ARモデル(短時間平均)によるランニングスペクトルのピーク周波数fs:サンプリング周波数
Figure 0007634036000020
PS(l):ARモデル(短時間平均)によるランニングスペクトルのピーク値
σS(l):ARモデル(短時間平均)による振幅データの推定誤差の分散
φS(l):ARモデル(短時間平均)のAR係数
fS(l):ARモデル(短時間平均)によるランニングスペクトルのピーク周波数M:ARモデルの次数
fs:サンプリング周波数
Figure 0007634036000021
LossS(l):ARモデル(短時間平均)による損失関数
x(l):振幅データ
xS(l):ARモデル(短時間平均)による振幅データの推定値
σS(l):ARモデル(短時間平均)による振幅データの推定誤差の分散
Figure 0007634036000022
AicS(l):ARモデル(短時間平均)による赤池情報量規準
LossS(l):ARモデル(短時間平均)による損失関数
M:ARモデルの次数
(3)周波数解析部22は、長時間平均の場合も、短時間平均の式18から式22のそれぞれに対応する以下の式23から式27を計算する。
Figure 0007634036000023
Figure 0007634036000024
Figure 0007634036000025
Figure 0007634036000026
Figure 0007634036000027
(4)異常検出部23は、式28から式33のうちの何れかから、異常検出の指標値SLa(l)を計算する。
Figure 0007634036000028
SLa(l):異常検出の指標値
zS(l):ARモデル(短時間平均)の特性根
zL(l):ARモデル(長時間平均)の特性根
Figure 0007634036000029
SLa(l):異常検出の指標値
fS(l):ARモデル(短時間平均)によるランニングスペクトルのピーク周波数fL(l):ARモデル(長時間平均)によるランニングスペクトルのピーク周波数
Figure 0007634036000030
SLa(l):異常検出の指標値
PS(l):ARモデル(短時間平均)によるランニングスペクトルのピーク値
PL(l):ARモデル(長時間平均)によるランニングスペクトルのピーク値
Figure 0007634036000031
SLa(l):異常検出の指標値
fSq’(l):ARモデル(短時間平均)によるランニングスペクトルの卓越周波数であり、q’は式20で計算されるARモデル(短時間平均)によるランニングスペクトルのピーク値PSq(l)が最大となるq
fLq’’(l):ARモデル(長時間平均)によるランニングスペクトルの卓越周波数であり、q’’は式25で計算されるARモデル(長時間平均)によるランニングスペクトルのピーク値PLq(l)が最大となるq
Figure 0007634036000032
SLa(l):異常検出の指標値
LossS(l):ARモデル(短時間平均)による損失関数
LossL(l):ARモデル(長時間平均)による損失関数
Figure 0007634036000033
SLa(l):異常検出の指標値
AicS(l):ARモデル(短時間平均)による赤池情報量規準
AicL(l):ARモデル(長時間平均)による赤池情報量規準
以上のように異常検出の指標値SLa(l)を計算することで、式14のように多くの周波数fについてスペクトルの値を計算することなく、ランニングスペクトルの急激な変化を検出することができるので、計算時間を短縮することが可能である。 In the above, it is assumed that the frequency analysis unit 22 calculates a running spectrum in real time and detects an anomaly using the index value SLa(l * ) for anomaly detection shown in Equation 14.
However, the abnormality detection index value SLa(l * ) can be defined in various other ways as an index of the distance between the running spectrum PS(l * ,f) based on the AR model (short-time average) and the running spectrum PL(l * ,f) based on the AR model (long-time average). For example, the following embodiment is possible.
(1) In the case of short-term average, the frequency analysis unit 22 solves an M-th order polynomial (characteristic equation) for the complex number z shown in Equation 18, and defines the solutions whose imaginary parts are 0 or positive as the characteristic roots zSq (l * ) of the AR model (short-term average) (q is a consecutive number, q = 1, ..., Q).
Figure 0007634036000018
φS m (l * ): AR coefficient of the AR model (short-time average) zS q (l * ): characteristic root of the AR model (short-time average) M: order of the AR model (2) Next, the frequency analysis unit 22 calculates the peak frequency fS q (l * ) of the running spectrum based on the AR model (short-time average) and the peak value PS q (l * ) of the spectrum in that case using equations 19 to 22.
Figure 0007634036000019
zSq (l * ): characteristic root of the AR model (short-time average) fSq (l * ): peak frequency of the running spectrum by the AR model (short-time average) fs: sampling frequency
Figure 0007634036000020
PS q (l * ): Peak value of the running spectrum by the AR model (short-time average) σ S 2 (l * ): Variance of the estimation error of the amplitude data by the AR model (short-time average) φ S m (l * ): AR coefficient of the AR model (short-time average) f S q (l * ): Peak frequency of the running spectrum by the AR model (short-time average) M: Order of the AR model fs: Sampling frequency
Figure 0007634036000021
LossS(l * ): Loss function by AR model (short-time average) x(l * ): Amplitude data xS(l * ): Estimated value of amplitude data by AR model (short-time average) σS 2 (l * ): Variance of estimated error of amplitude data by AR model (short-time average)
Figure 0007634036000022
AicS(l * ): Akaike Information Criterion based on AR model (short-time average)LossS(l * ): Loss function based on AR model (short-time average)M: Order of the AR model (3) In the case of long-term average, the frequency analysis unit 22 calculates the following equations 23 to 27 corresponding to equations 18 to 22 for the short-term average, respectively.
Figure 0007634036000023
Figure 0007634036000024
Figure 0007634036000025
Figure 0007634036000026
Figure 0007634036000027
(4) The anomaly detection unit 23 calculates the anomaly detection index value SLa(l * ) using any one of Equations 28 to 33.
Figure 0007634036000028
SLa(l * ): Index value of anomaly detection zS q (l * ): Characteristic root of AR model (short-term average) zL q (l * ): Characteristic root of AR model (long-term average)
Figure 0007634036000029
SLa(l * ): Index value of anomaly detection fSq (l * ): Peak frequency of running spectrum by AR model (short-time average) fLq (l * ): Peak frequency of running spectrum by AR model (long-time average)
Figure 0007634036000030
SLa(l * ): Index value of abnormality detection PSq (l * ): Peak value of running spectrum by AR model (short-time average) PLq (l * ): Peak value of running spectrum by AR model (long-time average)
Figure 0007634036000031
SLa(l * ): index value of anomaly detection fSq'(l * ): dominant frequency of the running spectrum by the AR model (short-time average), q' is the q at which the peak value PSq(l * ) of the running spectrum by the AR model (short-time average) calculated by Equation 20 is maximized
fLq″(l * ): the dominant frequency of the running spectrum by the AR model (long-term average), and q″ is the q at which the peak value PLq(l * ) of the running spectrum by the AR model (long-term average) calculated by Equation 25 is maximized.
Figure 0007634036000032
SLa(l * ): Index value of anomaly detection LossS(l * ): Loss function by AR model (short-time average) LossL(l * ): Loss function by AR model (long-time average)
Figure 0007634036000033
SLa(l * ): index value for anomaly detection AicS(l * ): Akaike Information Criterion based on AR model (short-term average) AicL(l * ): Akaike Information Criterion based on AR model (long-term average) By calculating the index value for anomaly detection SLa(l * ) as described above, it is possible to detect sudden changes in the running spectrum without having to calculate spectral values for many frequencies f as in Equation 14, thereby shortening the calculation time.

ARモデル(短時間平均)によるランニングスペクトルPS(l,f)とARモデル(長時間平均)によるランニングスペクトルPL(l,f)の距離の指標として、その外には、カイ2乗カーネル、正定値カイ2乗カーネル、ヒストグラムインターセクションカーネル、へリンジャ―カーネル、相関関数等を利用した実施の形態が可能である。 As an index of the distance between the running spectrum PS(l * ,f) based on the AR model (short-term average) and the running spectrum PL(l * ,f) based on the AR model (long-term average), other possible embodiments include the chi-squared kernel, positive definite chi-squared kernel, histogram intersection kernel, Hellinger kernel, correlation function, etc.

また、式7および式13で計算したPS(l,f)およびPL(l,f)の全部または一部をディープラーニング等の機械学習に用いて異常の特徴を学習させることで、精度の高い異常検出を行う実施の形態が可能である。 In addition, an embodiment is possible in which all or part of PS(l * ,f) and PL(l * ,f) calculated using Equations 7 and 13 are used in machine learning such as deep learning to learn the characteristics of anomalies, thereby enabling highly accurate anomaly detection.

また、式18から式20及び式23から式25で計算したzS(l)、fS(l)、PS(l)、zL(l)、fL(l)およびPL(l)はすべての周波数fにわたるランニングスペクトルを次元削減したことに相当するので、これらの全部または一部をディープラーニング等の機械学習に用いて異常の特徴の効果的な学習を行うことで、精度の高い異常検出を行う実施の形態が可能である。 Furthermore, zS q (l * ), fS q(l * ), PS q (l*), zL q (l * ), fL q (l * ) and PL q (l * ) calculated using equations 18 to 20 and equations 23 to 25 are equivalent to the dimensionality reduction of the running spectrum across all frequencies f, so that all or part of these can be used in machine learning such as deep learning to effectively learn the characteristics of anomalies, enabling an embodiment to perform highly accurate anomaly detection.

また、実施の形態1では、振幅データx(l)を空間3成分のうちの1成分を想定したが、複数の空間成分を同時に用いる場合や、複数の空間成分から計算される関数値を用いる場合の実施の形態も可能である。例えば空間3成分の変位データから計算されるパーティクルモーション(粒子軌跡)を利用することが考えられる。 In the first embodiment, the amplitude data x(l * ) is assumed to be one of the three spatial components, but it is also possible to use a plurality of spatial components simultaneously, or to use a function value calculated from a plurality of spatial components. For example, it is possible to use particle motion (particle trajectory) calculated from the displacement data of the three spatial components.

また、実施の形態1では、異常検出部23において、式14に示すように異常検出の指標値SLa(l)を、ARモデル(短時間平均)によるランニングスペクトルPS(l,f)と、ARモデル(長時間平均)によるランニングスペクトルPL(l,f)との比を用いて定義したが、式34のように単純に卓越周波数自体を利用する実施の形態、式35のように単純にARモデル(短時間平均)による損失関数自体を利用する実施の形態、式36のように単純にARモデル(短時間平均)による赤池情報量規準自体を利用する実施の形態も可能である。

Figure 0007634036000034
SLa(l):異常検出の指標値
fSq’(l):ARモデル(短時間平均)によるランニングスペクトルの卓越周波数であり、q’は式20で計算されるARモデル(短時間平均)によるランニングスペクトルのピーク値PS(l)が最大となるqである。
Figure 0007634036000035
SLa(l):異常検出の指標値
LossS(l):ARモデル(短時間平均)による損失関数
Figure 0007634036000036
SLa(l):異常検出の指標値
AicS(l):ARモデル(短時間平均)による赤池情報量規準 In addition, in embodiment 1, in the anomaly detection unit 23, the anomaly detection index value SLa(l * ) is defined using the ratio of the running spectrum PS(l * ,f) based on the AR model (short-time average) to the running spectrum PL(l * ,f) based on the AR model (long-term average) as shown in equation 14. However, embodiments that simply use the dominant frequency itself as shown in equation 34, embodiments that simply use the loss function itself based on the AR model (short-time average) as shown in equation 35, and embodiments that simply use the Akaike Information Criterion itself based on the AR model (short-time average) as shown in equation 36 are also possible.
Figure 0007634036000034
SLa(l * ): index value fS for abnormality detection; q' (l * ): dominant frequency of the running spectrum based on the AR model (short-term average), and q' is the q at which the peak value PSq (l * ) of the running spectrum based on the AR model (short-term average) calculated by Equation 20 is maximized.
Figure 0007634036000035
SLa(l * ): Index value of anomaly detection LossS(l * ): Loss function by AR model (short-time average)
Figure 0007634036000036
SLa(l * ): Index value of anomaly detection AicS(l * ): Akaike information criterion by AR model (short-term average)

また、実施の形態1の式15の説明における(1)を、下記の(1)のように変更した変形例も可能である。
(1)異常検出の指標値SLa(l)が式15を満たす場合、異常検出部23(P波検出部)は、異常が検出されたと判断する。すなわち異常検出部23はP波を検出したと判断する(プロセスP204でYES)。この場合、情報処理装置20の状態は「異常状態」に遷移する。異常検出部23(P波検出部)による異常検出の事象を「異常検出」という。次に、カウンタlを過去に遡って式37を満たす最大のlに1を加えたタイミングを異常検出タイミングltとする。異常検出部23は、異常検出タイミングltを、外部装置40へ出力する。

Figure 0007634036000037
SLa(l):異常検出の指標値
EPL:閾値 Moreover, a modification in which (1) in the explanation of formula 15 in the first embodiment is changed to the following (1) is also possible.
(1) When the index value SLa(l * ) of abnormality detection satisfies the formula 15, the abnormality detection unit 23 (P wave detection unit) judges that an abnormality has been detected. That is, the abnormality detection unit 23 judges that a P wave has been detected (YES in process P204). In this case, the state of the information processing device 20 transitions to an "abnormal state". An event of abnormality detection by the abnormality detection unit 23 (P wave detection unit) is called "abnormality detection". Next, the timing at which the counter l * is counted back and the maximum l * that satisfies the formula 37 is added by 1 is set as the abnormality detection timing l * t. The abnormality detection unit 23 outputs the abnormality detection timing l * t to the external device 40.
Figure 0007634036000037
SLa(l * ): Index value for abnormality detection EPL: Threshold value

また、実施の形態1では、ARモデル(短時間平均)とARモデル(長時間平均)の次数を共通のMとしたが、双方で互いに異なる次数とする実施の形態も可能である。 In addition, in the first embodiment, the order of the AR model (short-term average) and the AR model (long-term average) is a common M, but there are also embodiments in which the orders of the two are different from each other.

また、実施の形態1では、周波数解析部22において、ランニングスペクトルを計算するために自己回帰モデルを用いたが、FFT(Fast Fourier Transform)等の他の方法でランニングスペクトルを計算する実施の形態も可能である。 In addition, in the first embodiment, an autoregressive model is used to calculate the running spectrum in the frequency analysis unit 22, but other embodiments are also possible in which the running spectrum is calculated using other methods, such as FFT (Fast Fourier Transform).

また、実施の形態1では、異常検出装置として地震計のような自然現象の観測装置を想定した。しかし、異常検出装置として、機械における自己診断装置、橋梁等の構造物の地震による損傷等を監視する構造ヘルスモニタリング装置を想定しても良い。自己診断装置の場合は機械に取り付けたセンサによる自己診断データ、構造ヘルスモニタリング装置の場合は構造物に取り付けた微動測定データを観測データとすることができる。 In addition, in the first embodiment, a device for observing natural phenomena, such as a seismometer, is assumed as the abnormality detection device. However, the abnormality detection device may also be a self-diagnosis device for machinery, or a structural health monitoring device that monitors damage caused by earthquakes to structures such as bridges. In the case of a self-diagnosis device, the observation data may be self-diagnosis data from a sensor attached to the machinery, and in the case of a structural health monitoring device, the observation data may be microtremor measurement data attached to the structure.

(ハードウェアの補足)
図7は、情報処理装置20のハードウェア構成を示す。情報処理装置20のハードウェア構成を示す。情報処理装置20は、コンピュータである。情報処理装置20は、プロセッサ210を備える。情報処理装置20は、ハードウェアとして、プロセッサ210、主記憶装置220、補助記憶装置230、通信インタフェース240を備えている。プロセッサ210は、信号線250を介して、他のハードウェアと接続され、他のハードウェアを制御する。
(Hardware Supplement)
7 shows a hardware configuration of the information processing device 20. The hardware configuration of the information processing device 20 is shown. The information processing device 20 is a computer. The information processing device 20 includes a processor 210. The information processing device 20 includes, as hardware components, the processor 210, a main storage device 220, an auxiliary storage device 230, and a communication interface 240. The processor 210 is connected to other hardware via a signal line 250 and controls the other hardware.

情報処理装置20は、振幅計算部21、周波数解析部22,異常検出部23,異常終息判定部24を備えている。これらの機能は、情報処理プログラム231により実現される。 The information processing device 20 includes an amplitude calculation unit 21, a frequency analysis unit 22, an abnormality detection unit 23, and an abnormality termination determination unit 24. These functions are realized by an information processing program 231.

プロセッサ210は、情報処理プログラム231を実行する装置である。プロセッサ210が情報処理プログラム231を実行することで、振幅計算部21、周波数解析部22、異常検出部23および異常終息判定部24の機能が実現される。プロセッサ210は、演算処理を行うIC(Integrated Circuit)である。 The processor 210 is a device that executes the information processing program 231. When the processor 210 executes the information processing program 231, the functions of the amplitude calculation unit 21, the frequency analysis unit 22, the abnormality detection unit 23, and the abnormality termination determination unit 24 are realized. The processor 210 is an integrated circuit (IC) that performs arithmetic processing.

主記憶装置220の具体例は、SRAM(Static Random Access
Memory)、DRAM(Dynamic Random Access Memory)である。主記憶装置220は、プロセッサ210の演算結果を保持する。
A specific example of the main memory 220 is a static random access memory (SRAM).
The main memory 220 stores the results of operations performed by the processor 210.

補助記憶装置230は、データを不揮発的に保管する記憶装置である。補助記憶装置230の具体例は、HDD(Hard Disk Drive)である。補助記憶装置230は、可搬記録媒体であってもよい。補助記憶装置230は、情報処理プログラム231を記憶している。 The auxiliary storage device 230 is a storage device that stores data in a non-volatile manner. A specific example of the auxiliary storage device 230 is a hard disk drive (HDD). The auxiliary storage device 230 may be a portable recording medium. The auxiliary storage device 230 stores an information processing program 231.

通信インタフェース240は、プロセッサ210が他の装置と通信するための通信ポートである。通信インタフェース240は、ネットワーク50に接続している。 The communication interface 240 is a communication port through which the processor 210 communicates with other devices. The communication interface 240 is connected to the network 50.

プロセッサ210は補助記憶装置230から情報処理プログラム231を主記憶装置220にロードする。プロセッサ210は、ロードされた情報処理プログラム231を主記憶装置220から読み込んで実行する。 The processor 210 loads the information processing program 231 from the auxiliary storage device 230 into the main storage device 220. The processor 210 reads the loaded information processing program 231 from the main storage device 220 and executes it.

情報処理プログラム231は、振幅計算部21、周波数解析部22、異常検出部23および異常終息判定部24の「部」を「処理」、「手順」あるいは「工程」に読み替えた各処理、各手順あるいは各工程を、コンピュータに実行させるプログラムである。 The information processing program 231 is a program that causes a computer to execute each process, procedure, or step of the amplitude calculation unit 21, the frequency analysis unit 22, the abnormality detection unit 23, and the abnormality termination determination unit 24, where "part" is replaced with "process," "procedure," or "step."

また、コンピュータである情報処理装置20が情報処理プログラム231を実行することにより行われる方法は、情報処理方法である。情報処理プログラム231は、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納されて提供されてもよいし、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。 The method performed by the information processing device 20, which is a computer, executing the information processing program 231 is an information processing method. The information processing program 231 may be provided by being stored in a computer-readable recording medium, or may be provided as a program product.

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。
(付記1)
センサが観測した事象の観測データから、時間の経過に伴って変化する振幅を計算する振幅計算部と、
自己回帰モデルを用いて、前記振幅からリアルタイムに周波数特性を計算する周波数解析部と、
を備える情報処理装置。
(付記2)
センサが観測した事象の観測データから、時間の経過に伴って変化する振幅を計算する振幅計算部と、
前記振幅から、第1の時間ウィンドウを用いて前記第1の時間ウィンドウに対応する第1の周波数特性をリアルタイムに解析すると共に、
前記振幅から、前記第1の時間ウィンドウよりも時間の長い第2の時間ウィンドウを用いて前記第2の時間ウィンドウに対応する第2の周波数特性をリアルタイムに解析する周波数解析部と、
を備える情報処理装置。
(付記3)
前記周波数解析部は、
自己回帰モデルを用いて、前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを、リアルタイムに解析する付記2に記載の情報処理装置。
(付記4)
前記情報処理装置は、さらに、
前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを用いて、前記観測データから異常を検出する異常検出部を備える付記2または付記3に記載の情報処理装置。
(付記5)
前記異常検出部は、
前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを比較することにより、前記観測データから異常を検出する付記4に記載の情報処理装置。
(付記6)
前記情報処理装置は、さらに、
前記異常が検出された場合に、異常の終息を判定する異常終息判定部を備える付記4または付記5に記載の情報処理装置。
(付記7)
前記異常終息判定部は、
前記異常の発生直前の前記第2の周波数特性と、現在の前記第1の周波数特性とを比較することによって、異常終息を判定する付記6に記載の情報処理装置。
(付記8)
コンピュータに、
センサが観測した事象の観測データから、時間の経過に伴って変化する振幅を計算する振幅計算処理と、
自己回帰モデルを用いて、前記振幅からリアルタイムに周波数特性を計算する周波数解析処理と、
実行させる情報処理プログラム。
(付記9)
コンピュータに、
センサが観測した事象の観測データから、時間の経過に伴って変化する振幅を計算する振幅計算処理と、
前記振幅から、第1の時間ウィンドウを用いて前記第1の時間ウィンドウに対応する第1の周波数特性をリアルタイムに解析すると共に、前記振幅から、前記第1の時間ウィンドウよりも時間の長い第2の時間ウィンドウを用いて前記第2の時間ウィンドウに対応する第2の周波数特性をリアルタイムに解析する周波数解析処理と、
を実行させる情報処理プログラム。
(付記10)
前記周波数解析処理は、
自己回帰モデルを用いて、前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを、リアルタイムに解析する付記9に記載の情報処理プログラム。
(付記11)
前記情報処理プログラムは、さらに、
前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを用いて、前記観測データから異常を検出する異常検出処理を備える付記9または付記10に記載の情報処理プログラム。
(付記12)
前記異常検出処理は、
前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを比較することにより、前記観測データから異常を検出する付記11に記載の情報処理プログラム。
(付記13)
前記情報処理プログラムは、さらに、
前記異常が検出された場合に、異常の終息を判定する異常終息判定処理を備える付記11または付記12に記載の情報処理プログラム。
(付記14)
前記異常終息判定処理は、
前記異常の発生直前の前記第2の周波数特性と、現在の前記第1の周波数特性とを比較することによって、異常終息を判定する付記13に記載の情報処理プログラム。
(付記15)
コンピュータが、
センサが観測した事象の観測データから、時間の経過に伴って変化する振幅を計算し、
自己回帰モデルを用いて、前記振幅からリアルタイムに周波数特性を計算する
情報処理方法。
(付記16)
コンピュータが、
センサが観測した事象の観測データから、時間の経過に伴って変化する振幅を計算し、
前記振幅から、第1の時間ウィンドウを用いて前記第1の時間ウィンドウに対応する第1の周波数特性をリアルタイムに解析すると共に、前記振幅から、前記第1の時間ウィンドウよりも時間の長い第2の時間ウィンドウを用いて前記第2の時間ウィンドウに対応する第2の周波数特性をリアルタイムに解析する情報処理方法。
Various aspects of the present disclosure are summarized below as appendices.
(Appendix 1)
an amplitude calculation unit that calculates an amplitude that changes over time from observation data of an event observed by a sensor;
a frequency analysis unit that calculates a frequency characteristic from the amplitude in real time using an autoregressive model;
An information processing device comprising:
(Appendix 2)
an amplitude calculation unit that calculates an amplitude that changes over time from observation data of an event observed by a sensor;
Analyzing a first frequency characteristic corresponding to the first time window in real time from the amplitude using a first time window;
a frequency analysis unit that analyzes in real time a second frequency characteristic corresponding to a second time window, the second time window being longer than the first time window, from the amplitude;
An information processing device comprising:
(Appendix 3)
The frequency analysis unit is
3. The information processing device according to claim 2, further comprising: an autoregressive model for analyzing the first frequency characteristic and the second frequency characteristic in real time.
(Appendix 4)
The information processing device further includes:
4. The information processing device according to claim 2, further comprising an anomaly detection unit configured to detect an anomaly from the observation data by using the first frequency characteristic and the second frequency characteristic.
(Appendix 5)
The abnormality detection unit
5. The information processing device according to claim 4, further comprising: a processor for detecting an anomaly from the observation data by comparing the first frequency characteristic with the second frequency characteristic.
(Appendix 6)
The information processing device further includes:
6. The information processing device according to claim 4, further comprising an abnormality end determination unit that determines an end of the abnormality when the abnormality is detected.
(Appendix 7)
The abnormality termination determination unit is
7. The information processing device according to claim 6, wherein the end of the abnormality is determined by comparing the second frequency characteristic immediately before the occurrence of the abnormality with the current first frequency characteristic.
(Appendix 8)
On the computer,
an amplitude calculation process for calculating an amplitude that changes over time from the observation data of the event observed by the sensor;
A frequency analysis process for calculating a frequency characteristic from the amplitude in real time using an autoregressive model;
The information processing program to be executed.
(Appendix 9)
On the computer,
an amplitude calculation process for calculating an amplitude that changes over time from the observation data of the event observed by the sensor;
a frequency analysis process for analyzing, in real time, a first frequency characteristic corresponding to the first time window from the amplitude using a first time window, and analyzing, in real time, a second frequency characteristic corresponding to the second time window from the amplitude using a second time window that is longer than the first time window;
An information processing program that executes the above.
(Appendix 10)
The frequency analysis process includes:
10. The information processing program according to claim 9, further comprising: analyzing the first frequency characteristic and the second frequency characteristic in real time by using an autoregressive model.
(Appendix 11)
The information processing program further comprises:
11. The information processing program according to claim 9 or 10, further comprising an anomaly detection process for detecting an anomaly from the observation data by using the first frequency characteristic and the second frequency characteristic.
(Appendix 12)
The abnormality detection process includes:
12. The information processing program according to claim 11, further comprising: detecting an anomaly from the observation data by comparing the first frequency characteristic with the second frequency characteristic.
(Appendix 13)
The information processing program further comprises:
13. The information processing program according to claim 11, further comprising an abnormality end determination process for determining an end of the abnormality when the abnormality is detected.
(Appendix 14)
The abnormality termination determination process includes:
14. The information processing program according to claim 13, further comprising: determining whether the abnormality has ended by comparing the second frequency characteristic immediately before the occurrence of the abnormality with the current first frequency characteristic.
(Appendix 15)
The computer
Calculate the amplitude that changes over time from the observation data of the event observed by the sensor,
An information processing method for calculating frequency characteristics in real time from the amplitude using an autoregressive model.
(Appendix 16)
The computer
Calculate the amplitude that changes over time from the observation data of the event observed by the sensor,
an information processing method for analyzing, in real time, a first frequency characteristic corresponding to a first time window from the amplitude using a first time window, and analyzing, in real time, a second frequency characteristic corresponding to the second time window from the amplitude using a second time window that is longer than the first time window.

10 センサ、20 情報処理装置、21 振幅計算部、22 周波数解析部、23 異常検出部、24 異常終息判定部、30 異常検出装置、40 外部装置、50 ネットワーク、210 プロセッサ、220 主記憶装置、230 補助記憶装置、231 情報処理プログラム、240 通信インタフェース、250 信号線。 10 Sensor, 20 Information processing device, 21 Amplitude calculation unit, 22 Frequency analysis unit, 23 Anomaly detection unit, 24 Anomaly termination determination unit, 30 Anomaly detection device, 40 External device, 50 Network, 210 Processor, 220 Main storage device, 230 Auxiliary storage device, 231 Information processing program, 240 Communication interface, 250 Signal line.

Claims (15)

センサが観測した事象の観測データから、時間の経過に伴って変化する振幅を計算する振幅計算部と、
前記振幅から、第1の時間ウィンドウを用いて前記第1の時間ウィンドウに対応する第1の周波数特性をリアルタイムに解析すると共に、前記振幅から、前記第1の時間ウィンドウよりも時間の長い第2の時間ウィンドウを用いて前記第2の時間ウィンドウに対応する第2の周波数特性をリアルタイムに解析する周波数解析部と、
を備え、
前記周波数解析部は、
自己回帰モデルを用いて、前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを、リアルタイムに解析する情報処理装置であって、
前記情報処理装置は、さらに、
前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを用いて、前記観測データから異常を検出する異常検出部を備える情報処理装置。
an amplitude calculation unit that calculates an amplitude that changes over time from observation data of an event observed by a sensor;
a frequency analysis unit that analyzes, in real time, a first frequency characteristic corresponding to the first time window from the amplitude using a first time window, and analyzes, in real time, a second frequency characteristic corresponding to the second time window from the amplitude using a second time window that is longer than the first time window;
Equipped with
The frequency analysis unit is
An information processing apparatus that analyzes the first frequency characteristic and the second frequency characteristic in real time by using an autoregressive model,
The information processing device further includes:
an anomaly detection unit that detects an anomaly from the observation data by using the first frequency characteristic and the second frequency characteristic.
前記異常検出部は、
前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを比較することにより、前記観測データから異常を検出する請求項1に記載の情報処理装置。
The abnormality detection unit
The information processing apparatus according to claim 1 , wherein the first frequency characteristic is compared with the second frequency characteristic to detect an anomaly from the observation data.
前記情報処理装置は、さらに、
前記異常が検出された場合に、異常の終息を判定する異常終息判定部を備える請求項1または請求項2に記載の情報処理装置。
The information processing device further includes:
The information processing apparatus according to claim 1 , further comprising an abnormality end determination unit that determines an end of the abnormality when the abnormality is detected.
前記異常終息判定部は、
前記異常の発生直前の前記第2の周波数特性と、現在の前記第1の周波数特性とを比較することによって、異常終息を判定する請求項3に記載の情報処理装置。
The abnormality termination determination unit is
The information processing apparatus according to claim 3 , wherein the termination of the abnormality is determined by comparing the second frequency characteristic immediately before the occurrence of the abnormality with the current first frequency characteristic.
コンピュータに、
センサが観測した事象の観測データから、時間の経過に伴って変化する振幅を計算する振幅計算処理と、
前記振幅から、第1の時間ウィンドウを用いて前記第1の時間ウィンドウに対応する第1の周波数特性をリアルタイムに解析すると共に、前記振幅から、前記第1の時間ウィンドウよりも時間の長い第2の時間ウィンドウを用いて前記第2の時間ウィンドウに対応する第2の周波数特性をリアルタイムに解析する周波数解析処理と、
を実行させる情報処理プログラムであって、
前記周波数解析処理では、
自己回帰モデルを用いて、前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを、リアルタイムに解析し、
前記情報処理プログラムは、さらに、
前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを用いて、前記観測データから異常を検出する異常検出処理を備える情報処理プログラム。
On the computer,
an amplitude calculation process for calculating an amplitude that changes over time from the observation data of the event observed by the sensor;
a frequency analysis process for analyzing, in real time, a first frequency characteristic corresponding to the first time window from the amplitude using a first time window, and analyzing, in real time, a second frequency characteristic corresponding to the second time window from the amplitude using a second time window that is longer than the first time window;
An information processing program for executing
In the frequency analysis process,
Analyzing the first frequency characteristic and the second frequency characteristic in real time using an autoregressive model;
The information processing program further comprises:
An information processing program comprising an anomaly detection process for detecting an anomaly from the observation data by using the first frequency characteristic and the second frequency characteristic.
前記異常検出処理は、
前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを比較することにより、前記観測データから異常を検出する請求項5に記載の情報処理プログラム。
The abnormality detection process includes:
The information processing program according to claim 5 , further comprising: detecting an anomaly from the observation data by comparing the first frequency characteristic with the second frequency characteristic.
前記情報処理プログラムは、さらに、
前記異常が検出された場合に、異常の終息を判定する異常終息判定処理を備える請求項5または請求項6に記載の情報処理プログラム。
The information processing program further comprises:
7. The information processing program according to claim 5, further comprising an abnormality end determination process for determining an end of the abnormality when the abnormality is detected.
前記異常終息判定処理は、
前記異常の発生直前の前記第2の周波数特性と、現在の前記第1の周波数特性とを比較することによって、異常終息を判定する請求項7に記載の情報処理プログラム。
The abnormality termination determination process includes:
8. The information processing program according to claim 7, wherein the termination of the abnormality is determined by comparing the second frequency characteristic immediately before the occurrence of the abnormality with the current first frequency characteristic.
コンピュータが、
センサが観測した事象の観測データから、時間の経過に伴って変化する振幅を計算し、
前記振幅から、第1の時間ウィンドウを用いて前記第1の時間ウィンドウに対応する第1の周波数特性をリアルタイムに解析すると共に、前記振幅から、前記第1の時間ウィンドウよりも時間の長い第2の時間ウィンドウを用いて前記第2の時間ウィンドウに対応する第2の周波数特性をリアルタイムに解析する情報処理方法であって、
前記コンピュータは、
自己回帰モデルを用いて、前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを、リアルタイムに解析し、
前記コンピュータは、
前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを用いて、前記観測データから異常を検出する情報処理方法。
The computer
Calculate the amplitude that changes over time from the observation data of the event observed by the sensor,
an information processing method for analyzing, in real time, a first frequency characteristic corresponding to the first time window from the amplitude using a first time window, and analyzing, in real time, a second frequency characteristic corresponding to the second time window from the amplitude using a second time window that is longer than the first time window,
The computer includes:
Analyzing the first frequency characteristic and the second frequency characteristic in real time using an autoregressive model;
The computer includes:
An information processing method for detecting an anomaly from the observation data by using the first frequency characteristic and the second frequency characteristic.
前記コンピュータは、
前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを比較することにより、前記観測データから異常を検出する請求項9に記載の情報処理方法。
The computer includes:
The information processing method according to claim 9 , further comprising the step of: detecting an anomaly from the observation data by comparing the first frequency characteristic with the second frequency characteristic.
前記コンピュータは、
前記異常が検出された場合に、異常の終息を判定する請求項9または請求項10に記載の情報処理方法。
The computer includes:
The information processing method according to claim 9 or 10, further comprising the step of determining whether the abnormality has ended when the abnormality is detected.
前記コンピュータは、
前記異常の発生直前の前記第2の周波数特性と、現在の前記第1の周波数特性とを比較することによって、異常終息を判定する請求項11に記載の情報処理方法。
The computer includes:
The information processing method according to claim 11 , further comprising the step of: determining whether the abnormality has ended by comparing the second frequency characteristic immediately before the occurrence of the abnormality with the current first frequency characteristic.
センサが観測した事象の観測データから、時間の経過に伴って変化する振幅を計算する振幅計算部と、
前記振幅から、第1の時間ウィンドウを用いて前記第1の時間ウィンドウに対応する第1の周波数特性をリアルタイムに解析すると共に、前記振幅から、前記第1の時間ウィンドウよりも時間の長い第2の時間ウィンドウを用いて前記第2の時間ウィンドウに対応する第2の周波数特性をリアルタイムに解析する周波数解析部と、
を備え、
前記周波数解析部は、
自己回帰モデルを用いて、前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを、リアルタイムに解析する情報処理装置であって、
前記情報処理装置は、さらに、
前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを比較する異常検出部を備える情報処理装置。
an amplitude calculation unit that calculates an amplitude that changes over time from observation data of an event observed by a sensor;
a frequency analysis unit that analyzes, in real time, a first frequency characteristic corresponding to the first time window from the amplitude using a first time window, and analyzes, in real time, a second frequency characteristic corresponding to the second time window from the amplitude using a second time window that is longer than the first time window;
Equipped with
The frequency analysis unit is
An information processing apparatus that analyzes the first frequency characteristic and the second frequency characteristic in real time by using an autoregressive model,
The information processing device further includes:
An information processing apparatus comprising: an abnormality detection unit that compares the first frequency characteristic with the second frequency characteristic.
コンピュータに、
センサが観測した事象の観測データから、時間の経過に伴って変化する振幅を計算する振幅計算処理と、
前記振幅から、第1の時間ウィンドウを用いて前記第1の時間ウィンドウに対応する第1の周波数特性をリアルタイムに解析すると共に、前記振幅から、前記第1の時間ウィンドウよりも時間の長い第2の時間ウィンドウを用いて前記第2の時間ウィンドウに対応する第2の周波数特性をリアルタイムに解析する周波数解析処理と、
を実行させる情報処理プログラムであって、
前記周波数解析処理では、
自己回帰モデルを用いて、前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを、リアルタイムに解析し、
前記情報処理プログラムは、さらに、
前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを比較する異常検出処理を備える情報処理プログラム。
On the computer,
an amplitude calculation process for calculating an amplitude that changes over time from the observation data of the event observed by the sensor;
a frequency analysis process for analyzing, in real time, a first frequency characteristic corresponding to the first time window from the amplitude using a first time window, and analyzing, in real time, a second frequency characteristic corresponding to the second time window from the amplitude using a second time window that is longer than the first time window;
An information processing program for executing
In the frequency analysis process,
Analyzing the first frequency characteristic and the second frequency characteristic in real time using an autoregressive model;
The information processing program further comprises:
An information processing program comprising an abnormality detection process for comparing the first frequency characteristic with the second frequency characteristic.
コンピュータが、
センサが観測した事象の観測データから、時間の経過に伴って変化する振幅を計算し、
前記振幅から、第1の時間ウィンドウを用いて前記第1の時間ウィンドウに対応する第1の周波数特性をリアルタイムに解析すると共に、前記振幅から、前記第1の時間ウィンドウよりも時間の長い第2の時間ウィンドウを用いて前記第2の時間ウィンドウに対応する第2の周波数特性をリアルタイムに解析する情報処理方法であって、
前記コンピュータは、
自己回帰モデルを用いて、前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを、リアルタイムに解析し、
前記コンピュータは、
前記第1の周波数特性と前記第2の周波数特性とを比較する情報処理方法。
The computer
Calculate the amplitude that changes over time from the observation data of the event observed by the sensor,
an information processing method for analyzing, in real time, a first frequency characteristic corresponding to the first time window from the amplitude using a first time window, and analyzing, in real time, a second frequency characteristic corresponding to the second time window from the amplitude using a second time window that is longer than the first time window,
The computer includes:
Analyzing the first frequency characteristic and the second frequency characteristic in real time using an autoregressive model;
The computer includes:
An information processing method for comparing the first frequency characteristic with the second frequency characteristic.
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