特開 2024-172157 地震動検知装置、地震動検知方法、およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024172157

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】地震動検知装置、地震動検知方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01V 1/28 20060101AFI20241205BHJP

   G01V 1/01 20240101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

G01V1/28

G01V1/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023089699

(22)【出願日】2023-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000173784

【氏名又は名称】公益財団法人鉄道総合技術研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100147267

【弁理士】

【氏名又は名称】大槻 真紀子

(72)【発明者】

【氏名】片上 智史

(72)【発明者】

【氏名】岩田 直泰

【テーマコード（参考）】

2G105

【Ｆターム（参考）】

2G105AA03

2G105BB01

2G105DD01

2G105EE01

2G105MM02

(57)【要約】

【課題】発生した地震による地震波に含まれるＳ波の到来時刻をより正確に検知することができる地震動検知装置、地震動検知方法、およびプログラムを提供することである。
【解決手段】震動を検知する検知器により逐次出力された前記震動を表す時系列の第１の振動波形を逐次取得する振動波形取得部と、前記第１の振動波形に基づいて、発生した地震によるＰ波の到来時刻を検知するＰ波到来時刻検知部と、前記Ｐ波の到来時刻に基づいて、前記第１の振動波形を第２の振動波形に変換する振動波形変換部と、前記第２の振動波形に基づいて、発生した地震によるＳ波の到来時刻を検知するＳ波到来時刻検知部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

震動を検知する検知器により逐次出力された前記震動を表す時系列の第１の振動波形を逐次取得する振動波形取得部と、
前記第１の振動波形に基づいて、発生した地震によるＰ波の到来時刻を検知するＰ波到来時刻検知部と、
前記Ｐ波の到来時刻に基づいて、前記第１の振動波形を第２の振動波形に変換する振動波形変換部と、
前記第２の振動波形に基づいて、発生した地震によるＳ波の到来時刻を検知するＳ波到来時刻検知部と、
を備える地震動検知装置。

【請求項2】

前記Ｐ波到来時刻検知部は、前記第１の振動波形に基づいて逐次算出した、第１の短時間移動平均と、第１の長時間移動平均と比が、第１の閾値を超えた時刻を前記Ｐ波の到来時刻として検知し、
前記Ｓ波到来時刻検知部は、前記第２の振動波形に基づいて逐次算出した、第２の短時間移動平均と、第２の長時間移動平均と比が、第２の閾値を超えた時刻を前記Ｓ波の到来時刻として検知する、
請求項１に記載の地震動検知装置。

【請求項3】

前記振動波形変換部は、到来した前記Ｐ波の振動を表す波形を前記第１の振動波形に付加することによって、前記第１の振動波形を前記第２の振動波形に変換する、
請求項２に記載の地震動検知装置。

【請求項4】

前記振動波形変換部は、
前記Ｐ波の到来時刻から第１の時間までの期間の全ての前記第１の振動波形の中から、到来した前記Ｐ波の代表値を選択し、
選択した前記代表値に基づく前記Ｐ波の振動を表す波形を前記第１の振動波形に付加することによって、前記第１の振動波形を前記第２の振動波形に変換する、
請求項３に記載の地震動検知装置。

【請求項5】

前記振動波形変換部は、
前記Ｐ波の到来時刻から前記第１の時間までの期間に含まれる全ての振動データの中から、所定のパーセンタイル値の振動データを前記代表値として選択し、
選択した前記代表値に対して所定の値の範囲のランダムノイズを乗算することによって、少なくとも前記第２の長時間移動平均の算出を行う第１の期間分の前記Ｐ波の振動を表す波形を生成し、
前記第１の振動波形に含まれる前記第１の期間分の前記振動データを、生成した前記Ｐ波の振動を表す波形が表す振動データに置き換えることによって、前記第１の振動波形を前記第２の振動波形に変換する、
請求項４に記載の地震動検知装置。

【請求項6】

前記Ｐ波の到来時刻と、前記Ｓ波の到来時刻とのそれぞれを通知する地震波到来通知部、をさらに備える、
請求項５に記載の地震動検知装置。

【請求項7】

地震動検知装置のコンピュータが、
震動を検知する検知器により逐次出力された前記震動を表す時系列の第１の振動波形を逐次取得し、
前記第１の振動波形に基づいて、発生した地震によるＰ波の到来時刻を検知し、
前記Ｐ波の到来時刻に基づいて、前記第１の振動波形を第２の振動波形に変換し、
前記第２の振動波形に基づいて、発生した地震によるＳ波の到来時刻を検知する、
地震動検知方法。

【請求項8】

地震動検知装置のコンピュータに、
震動を検知する検知器により逐次出力された前記震動を表す時系列の第１の振動波形を逐次取得させ、
前記第１の振動波形に基づいて、発生した地震によるＰ波の到来時刻を検知させ、
前記Ｐ波の到来時刻に基づいて、前記第１の振動波形を第２の振動波形に変換させ、
前記第２の振動波形に基づいて、発生した地震によるＳ波の到来時刻を検知させる、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地震動検知装置、地震動検知方法、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

地震による被害の軽減を図るためには、発生した地震による地震波をリアルタイムに検知し、地震による地震動が到来する時刻を算出することが必要である。このため、従来から、地震による地震波の情報に基づいて、地震動が到来する時刻をリアルタイムに算出する手法が提案されている。この手法では、地震波におけるＳＴＡ（Short Term Average：短時間移動平均）と、ＬＴＡ（Long Term Average：長時間移動平均）との比（＝ＳＴＡ／ＬＴＡ）に基づいて、ある地点に地震動が到来した時刻を算出するものである。この手法は、地震動が到来した時刻を算出する際の計算量が少ないことから、発生した地震に対する警報を早期に発令するための早期地震検知システムなど、地震に関連する数多くのリアルタイムシステムに利用いられている。

【0003】

ところで、発生した地震による地震波には、地震波の進行方向に振動することによって地面の上下動（いわゆる、縦揺れ）の主な要因となる最初に到達する地震波であるＰ波（Primary wave）と、地震波の進行方向に対して垂直に振動することによって地面の水平動（いわゆる、横揺れ）の主な要因となる二番目に到達する地震波であるＳ波（Secondary wave）とがある。Ｐ波は、地殻内での伝播速度がＳ波よりも早いため、ある地点にＳ波よりも早く到来する。一方、Ｓ波は、地殻内での伝播速度がＰ波よりも遅いため、同じある地点にはＰ波よりも遅く到来するものの、Ｐ波よりも揺れが強い場合が多く、大きな被害を及ぼす可能性が高い。なお、地震の警報を出力する際、より伝播速度の速いＰ波の情報を活用することが、警報の早期性という観点において適切である。この際、Ｐ波とＳ波をリアルタイムに識別する必要がある。すなわち、Ｓ波が到来しているにもかかわらず、Ｐ波中であると認識して警報の判断を行うと、過大に警報を出力してしまうこととなり、適切ではない。例えば、マグニチュードを推定する際、Ｐ波中であるのか、Ｓ波中であるのかで、マグニチュードを推定する式を変えるが、Ｐ波中かＳ波中かの識別を誤ると、Ｐ波の地震動を用いてマグニチュードを推定する式に対し、より揺れの大きなＳ波の地震動を用いると、マグニチュードを過大に推定し、不適切な警報出力が行われることとなる。

【0004】

ここで、発生した地震によるＳ波のリアルタイム検知は、Ｐ波のリアルタイム検知よりも難易度が高い。これは、Ｐ波のリアルタイム検知では、地震が発生していない通常状態における地面の震動の特徴（振動波形の振幅や周波数特性など）と、発生した地震のＰ波による地面の震動の特徴とに基づいて検知をすることができるのに対して、Ｓ波のリアルタイム検知では、Ｐ波による地面の震動の特徴に含まれているＳ波による地面の震動の特徴を検知する必要があるからである。つまり、Ｐ波のリアルタイム検知では、通常状態の振動の特徴は、ほとんど地面が震動していないことを表しているため、Ｐ波の振動の特徴との差が大きいのに対して、Ｓ波のリアルタイム検知では、Ｐ波とＳ波とはともに地震波であるため、検知されているＰ波の振動の特徴とＳ波の振動の特徴との差が小さく、Ｐ波に紛れているＳ波の振動の特徴を切り分けることが難しいからである。

【0005】

これに関して、例えば、特許文献１には、ＳＴＡとＬＴＡとの比（＝ＳＴＡ／ＬＴＡ）を用いて地震動が到来する時刻をリアルタイムに算出する手法を利用して、Ｓ波の地震動が到来する時刻を予測する予測方法が提案されている。特許文献１に提案されている予測方法では、予め、過去に発生した複数の地震のデータから、各々の地震の計測地点におけるＰ波の観測波形から算出したＳＴＡ／ＬＴＡの最大値と計測地点におけるＰ波の継続時間との関係式を求めておき、地震発生時に、予測の対象となる現地の地震計がＰ波の到来を検知した後、連続的に当該Ｐ波を計測するとともにＳＴＡ／ＬＴＡを算出して、順次得られるＳＴＡ／ＬＴＡの最大値と関係式とからＰ波の継続時間を更新し、Ｐ波の継続時間とＰ波の検知時刻を用いてＳ波の到来時刻を予測している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１４－１６９９６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に提案されている予測方法は、あくまで過去に発生した地震の情報からＳ波が到来する時刻を予測する手法である。言い換えれば、特許文献１に提案されている予測方法は、現在検知している地震波に基づいてＳ波が到来する時刻を予測するものではない。このため、特許文献１に提案されている予測方法では、予め求めておいたＳＴＡ／ＬＴＡの最大値と計測地点におけるＰ波の継続時間との関係式に含まれる誤差が、予測するＳ波の到来時刻に影響を及ぼしてしまう。つまり、特許文献１に提案されている予測方法では、予め求めておいた関係式に起因する誤差が、予測するＳ波の到来時刻に含まれてしまい、Ｓ波の到来時刻を正確に予測することが行えない場合がある。

【0008】

本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、発生した地震による地震波に含まれるＳ波の到来時刻をより正確に検知することができる地震動検知装置、地震動検知方法、およびプログラムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この発明に係る地震動検知装置、地震動検知方法、およびプログラムは、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係る地震動検知装置は、震動を検知する検知器により逐次出力された前記震動を表す時系列の第１の振動波形を逐次取得する振動波形取得部と、前記第１の振動波形に基づいて、発生した地震によるＰ波の到来時刻を検知するＰ波到来時刻検知部と、前記Ｐ波の到来時刻に基づいて、前記第１の振動波形を第２の振動波形に変換する振動波形変換部と、前記第２の振動波形に基づいて、発生した地震によるＳ波の到来時刻を検知するＳ波到来時刻検知部と、を備える地震動検知装置である。

【0010】

（２）：上記（１）の態様において、前記Ｐ波到来時刻検知部は、前記第１の振動波形に基づいて逐次算出した、第１の短時間移動平均と、第１の長時間移動平均と比が、第１の閾値を超えた時刻を前記Ｐ波の到来時刻として検知し、前記Ｓ波到来時刻検知部は、前記第２の振動波形に基づいて逐次算出した、第２の短時間移動平均と、第２の長時間移動平均と比が、第２の閾値を超えた時刻を前記Ｓ波の到来時刻として検知するものである。

【0011】

（３）：上記（２）の態様において、前記振動波形変換部は、到来した前記Ｐ波の振動を表す波形を前記第１の振動波形に付加することによって、前記第１の振動波形を前記第２の振動波形に変換するものである。

【0012】

（４）：上記（３）の態様において、前記振動波形変換部は、前記Ｐ波の到来時刻から第１の時間までの期間の全ての前記第１の振動波形の中から、到来した前記Ｐ波の代表値を選択し、選択した前記代表値に基づく前記Ｐ波の振動を表す波形を前記第１の振動波形に付加することによって、前記第１の振動波形を前記第２の振動波形に変換するものである。

【0013】

（５）：上記（４）の態様において、前記振動波形変換部は、前記Ｐ波の到来時刻から前記第１の時間までの期間に含まれる全ての振動データの中から、所定のパーセンタイル値の振動データを前記代表値として選択し、選択した前記代表値に対して所定の値の範囲のランダムノイズを乗算することによって、少なくとも前記第２の長時間移動平均の算出を行う第１の期間分の前記Ｐ波の振動を表す波形を生成し、前記第１の振動波形に含まれる前記第１の期間分の前記振動データを、生成した前記Ｐ波の振動を表す波形が表す振動データに置き換えることによって、前記第１の振動波形を前記第２の振動波形に変換するものである。

【0014】

（６）：上記（５）の態様において、前記Ｐ波の到来時刻と、前記Ｓ波の到来時刻とのそれぞれを通知する地震波到来通知部、をさらに備えるものである。

【0015】

（７）：この発明の一態様に係る地震動検知方法は、地震動検知装置のコンピュータが、震動を検知する検知器により逐次出力された前記震動を表す時系列の第１の振動波形を逐次取得し、前記第１の振動波形に基づいて、発生した地震によるＰ波の到来時刻を検知し、前記Ｐ波の到来時刻に基づいて、前記第１の振動波形を第２の振動波形に変換し、前記第２の振動波形に基づいて、発生した地震によるＳ波の到来時刻を検知する、地震動検知方法である。

【0016】

（８）：この発明の一態様に係るプログラムは、地震動検知装置のコンピュータに、震動を検知する検知器により逐次出力された前記震動を表す時系列の第１の振動波形を逐次取得させ、前記第１の振動波形に基づいて、発生した地震によるＰ波の到来時刻を検知させ、前記Ｐ波の到来時刻に基づいて、前記第１の振動波形を第２の振動波形に変換させ、前記第２の振動波形に基づいて、発生した地震によるＳ波の到来時刻を検知させる、プログラムである。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、発生した地震による地震波に含まれるＳ波の到来時刻をより正確に検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施形態に係る地震動検知装置の構成の一例、および地震動検知装置の使用環境の一例を示す図である。

【図2】地震動検知装置において地震波の到来時刻を検知する処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図3】地震動検知装置において地震波の到来時刻を検知する処理の一例（その１）を示す図である。

【図4】地震動検知装置において地震波の到来時刻を検知する処理の一例（その２）を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照し、本発明の地震動検知装置、地震動検知方法、およびプログラムの実施形態について説明する。

【0020】

［地震動検知装置の構成］
図１は、実施形態に係る地震動検知装置の構成の一例、および地震動検知装置の使用環境の一例を示す図である。図１には、例えば、地震計Ｓと、地震動検知装置１００とが別々の構成要素である場合の構成、つまり、システムとしての構成を示しているが、地震計Ｓと、地震動検知装置１００とは、一体の構成であってもよい。

【0021】

地震計Ｓは、例えば、設置された地点における震動を検知する。地震による震動を表す地震波には、地震波の進行方向に振動することによって地面の上下動（いわゆる、縦揺れ）の主な要因となる最初に到達する地震波であるＰ波（Primary wave）と、地震波の進行方向に対して垂直に振動することによって地面の水平動（いわゆる、横揺れ）の主な要因となる二番目に到達する地震波であるＳ波（Secondary wave）とがある。このため、地震計Ｓは、Ｐ波とＳ波とのそれぞれを検知するための三軸の振動センサを備える。地震計Ｓが備える振動センサ（以下、単に「地震計Ｓ」という）は、地震の発生の有無にかかわらず、所定のサンプリング周期で、つまり、時間間隔ごとに、設置された地点における震動を検知する。地震計Ｓは、検知した震動を表す波形（振動波形）の情報を逐次（リアルタイムに）、地震動検知装置１００に出力する。つまり、地震計Ｓは、地震動検知装置１００においてはノイズ（バックグラウンドノイズ）として扱われる、地震が発生していない通常状態において検知した地面の震動を表す振動波形の情報も、リアルタイムに地震動検知装置１００に出力する。例えば、地震計Ｓが１００［Ｈｚ］のサンプリング周波数で震動を検知する場合、地震計Ｓが振動波形の情報を出力する所定の時間間隔は、１０［ミリ秒］間隔である。地震計Ｓが出力する振動波形の情報は、例えば、検知した震動の大きさ（速度や加速度）を表すデータ（以下、「振動データ」という）に、この振動データを検知した時刻の情報が対応付けられている。

【0022】

地震計Ｓは、既存の地震計と同様の構成である。従って、地震計Ｓの構成や、震動を検知する方法、出力する振動波形の情報におけるデータの構造などに関する詳細な説明は省略する。

【0023】

地震計Ｓは、「震動を検知する検知器」の一例である。

【0024】

地震動検知装置１００は、例えば、地震計Ｓが設置された地点や、地震計Ｓの近傍に設置され、地震計Ｓがリアルタイムに検知して出力された振動波形の情報に基づいて、地震の発生の有無を検知する。地震動検知装置１００は、地震計Ｓにより出力された振動波形の情報を、地震による地震波の情報として、地震動の到来時刻を検知する。地震動検知装置１００は、地震動の到来を検知したことを、例えば、地震警報装置や早期地震検知システムなど（以下、地震警報装置と早期地震検知システムとを区別せずに、「早期地震検知システム」という）に通知する。これにより、地震動検知装置１００を採用した早期地震検知システムでは、地震動検知装置１００からの地震動の到来の通知に基づいて、地震動の影響が及ぶ地域に対して、地震警報を早期に発令することができる。

【0025】

地震動検知装置１００は、例えば、振動波形取得部１１０と、記憶部１２０と、Ｐ波到来時刻検知部１３０と、振動波形変換部１４０と、Ｓ波到来時刻検知部１５０と、地震波到来通知部１６０と、を備える。

【0026】

上記の地震動検知装置１００が備える構成要素のうち、記憶部１２０を除く構成要素は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。これらの構成要素の機能のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。これらの構成要素の機能のうち一部または全部は、専用のＬＳＩによって実現されてもよい。プログラムは、予め地震動検知装置１００が備えるＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体が地震動検知装置１００に備えるドライブ装置に装着されることで地震動検知装置１００が備える記憶装置にインストールされてもよい。地震動検知装置１００は、例えば、パーソナルコンピュータなどのコンピュータ装置や記憶装置に実現されてもよい。

【0027】

振動波形取得部１１０は、地震計Ｓにより出力された振動波形の情報を逐次取得する。振動波形取得部１１０は、取得した振動波形の情報を、Ｐ波到来時刻検知部１３０と振動波形変換部１４０とのそれぞれに逐次出力する。振動波形取得部１１０は、取得した振動波形の情報を、記憶部１２０に逐次記憶させ、Ｐ波到来時刻検知部１３０や振動波形変換部１４０が、記憶部１２０に記憶された振動波形の情報を読み出すことによって、取得した振動波形の情報をＰ波到来時刻検知部１３０と振動波形変換部１４０とのそれぞれに出力する構成であってもよい。この場合、振動波形取得部１１０は、例えば、取得した振動波形の情報を記憶部１２０の記憶容量まで記憶させた後、最も古い振動波形の情報に新たに取得した振動波形の情報を上書きすることによって、記憶部１２０の記憶容量にかかわらずに常に最新の振動波形の情報から所定期間分（例えば、地震の発生を早期に検知するために必要な期間分）の振動波形の情報を記憶しておく構成にすることが考えられる。

【0028】

記憶部１２０は、地震動検知装置１００が備えるそれぞれの構成要素が処理を行う際に用いるデータや情報を記憶する。記憶部１２０は、例えば、ＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置である。図１においては、記憶部１２０が地震動検知装置１００に備えられた構成を示しているが、記憶部１２０は、地震動検知装置１００に接続されている外部の記憶装置であってもよい。

【0029】

Ｐ波到来時刻検知部１３０は、振動波形取得部１１０により逐次出力された振動波形の情報に基づいて、発生した地震によるＰ波の到来時刻を検知する。Ｐ波到来時刻検知部１３０におけるＰ波の到来時刻の検知は、振動波形取得部１１０により出力された振動波形の情報に含まれる振動データに対してＳＴＡ（Short Term Average：短時間移動平均）と、ＬＴＡ（Long Term Average：長時間移動平均）とのそれぞれを逐次算出し、算出したＳＴＡとＬＴＡとの比（＝ＳＴＡ／ＬＴＡ）を逐次算出することによって行う。

【0030】

より具体的には、Ｐ波到来時刻検知部１３０は、下式（１）によって、地震計Ｓによって振動データが検知された時刻ｋにおけるＰ波のＳＴＡ_ｐ（ｋ）を逐次算出し、下式（２）によって、時刻ｋにおけるＰ波のＬＴＡ_ｐ（ｋ）を逐次算出する。

【0031】

【数1】

【0032】

【数2】

【0033】

上式（１）および上式（２）において、ｘ_ｉは、振動波形取得部１１０によりリアルタイムに出力された、時系列の振動データ（以下、「時系列振動データ」という）である。上式（１）および上式（２）において、ｋは、地震計Ｓによって時系列振動データｘ_ｉのそれぞれが検知された時刻である。上式（１）におけるαは、Ｐ波のＳＴＡ_ｐ（ｋ）を算出するための短時間の時間の長さであり、上式（２）におけるβは、Ｐ波のＬＴＡ_ｐ（ｋ）を算出するための長時間の時間の長さである。例えば、短時間αは、０．５［秒］であり、長時間βは、１０．０［秒］である。短時間αと長時間βとのそれぞれは、地震動検知装置１００に対して、予めパラメータとして設定されている。短時間αと長時間βとのそれぞれは、地震計Ｓが震動を検知する時間間隔の単位、つまり、サンプリング時間の単位であり、有効なＳＴＡ_ｐ（ｋ）とＬＴＡ_ｐ（ｋ）とのそれぞれを求めることができる時間であれば、いかなる時間の長さであってもよい。

【0034】

Ｐ波到来時刻検知部１３０におけるＳＴＡ_ｐ（ｋ）とＬＴＡ_ｐ（ｋ）とのそれぞれの算出は、上式（１）および上式（２）による算出に限定されるものではなく、例えば、漸化式などによって算出してもよい。

【0035】

そして、Ｐ波到来時刻検知部１３０は、下式（３）のように、それぞれの時刻ｋにおけるＳＴＡ_ｐとＬＴＡ_ｐとの比（＝ＳＴＡ_ｐ／ＬＴＡ_ｐ）を逐次算出し、算出したＳＴＡ_ｐとＬＴＡ_ｐとの比が、所定の第１の閾値ｔｈ１を超えた場合に、Ｐ波の到来を検知する。つまり、Ｐ波到来時刻検知部１３０は、地震が発生していない通常状態のときの地面の震動（バックグラウンドノイズ）によって求められたＬＴＡ_ｐの値に対するＳＴＡ_ｐの値の増加量が第１の閾値ｔｈ１を超えた場合に、Ｐ波が到来したと判定する。第１の閾値ｔｈ１は、Ｐ波が到来したか否かを判定するために、地震動検知装置１００に対して、予めパラメータとして設定されている。

【0036】

【数3】

【0037】

Ｐ波到来時刻検知部１３０は、ＳＴＡ_ｐとＬＴＡ_ｐとの比が第１の閾値ｔｈ１を超えた時刻ｋ、つまり、上式（３）を最初に満たした時刻ｋを、Ｐ波の到来時刻（以下、「Ｐ波到来時刻γ」という）として決定（検知）する。Ｐ波到来時刻検知部１３０は、決定（検知）したＰ波到来時刻γの情報を、振動波形変換部１４０と地震波到来通知部１６０とのそれぞれに出力する。

【0038】

Ｐ波到来時刻検知部１３０は、Ｐ波の到来時刻を検知する既存の検知装置や検知部と同様の構成であってもよい。つまり、Ｐ波到来時刻検知部１３０は、振動波形取得部１１０により逐次出力された振動波形の情報に基づいて、発生した地震によるＰ波到来時刻γを検知する構成のものであれば、いかなる構成のものであってもよい。

【0039】

時系列振動データｘ_ｉは、「第１の振動波形」の一例である。ＳＴＡ_ｐは、「第１の短時間移動平均」の一例であり、ＬＴＡ_ｐは、「第１の長時間移動平均」の一例である。Ｐ波到来時刻γは、「Ｐ波の到来時刻」の一例である。

【0040】

振動波形変換部１４０は、Ｐ波到来時刻検知部１３０により出力されたＰ波到来時刻γに基づいて、振動波形取得部１１０により逐次出力された振動波形の情報を、Ｓ波到来時刻検知部１５０が、発生した地震によるＳ波の到来時刻を検知するために用いる振動波形の情報に変換する。振動波形変換部１４０は、変換後の振動波形の情報を、Ｓ波到来時刻検知部１５０に逐次出力する。

【0041】

振動波形変換部１４０がＳ波到来時刻検知部１５０に逐次出力する変換後の振動波形の情報には、Ｐ波到来時刻γからδまでの時間の振動波形の情報が含まれる。このため、振動波形取得部１１０が振動波形の情報を記憶部１２０に記憶させる構成である場合には、振動波形変換部１４０は、Ｐ波到来時刻検知部１３０によりＰ波到来時刻γが出力され、γ＋δまで経過した後、記憶部１２０に記憶された振動波形の情報を読み出し、読み出した振動波形の情報に対して変換の処理を行う。一方、振動波形取得部１１０が振動波形の情報を逐次出力する構成である場合、つまり、振動波形の情報を記憶部１２０に記憶させる構成ではない場合には、振動波形変換部１４０は、振動波形取得部１１０により逐次出力された振動波形の情報を、所定期間分（例えば、地震の発生を早期に検知するために必要な期間分）、記憶部１２０に記憶させる。この場合、振動波形変換部１４０は、振動波形取得部１１０が振動波形の情報を記憶部１２０に記憶させる構成である場合と同様に、記憶部１２０の記憶容量にかかわらずに常に最新の振動波形の情報から所定期間分の振動波形の情報を記憶しておく構成にすることが考えられる。そして、振動波形変換部１４０は、Ｐ波到来時刻検知部１３０によりＰ波到来時刻γが出力された後、自身で記憶部１２０に記憶させた振動波形の情報を読み出して変換の処理を行う。

【0042】

振動波形変換部１４０における振動波形の情報の変換では、振動波形取得部１１０により逐次出力された振動波形の情報に対して、到来したＰ波の振動を表す（つまり、Ｐ波の振動の大きさ（速度や加速度）を表す）意図的なノイズを付加することによって、Ｐ波到来時刻検知部１３０によってＰ波が到来したと判定された振動波形の情報をノイズとして扱うことができるようにする。言い換えれば、Ｐ波の振動波形の成分をノイズとして見なすことができるようにする。到来したＰ波の振動を表す意図的なノイズは、「Ｐ波の振動を表す波形」の一例である。

【0043】

より具体的には、振動波形変換部１４０は、まず、Ｐ波到来時刻γから時刻γ＋δまでの期間の時系列振動データｘ_ｉに基づいて、Ｐ波の代表値ｑを算出（選択）する。このとき、振動波形変換部１４０は、例えば、下式（４）によって、Ｐ波到来時刻γから時刻γ＋δまでの期間の全ての時系列振動データｘ_ｉの中から、所定の割合（パーセンタイル値）に位置する振動データの値を、Ｐ波の代表値ｑとして算出（選択）する。

【0044】

【数4】

【0045】

上式（４）では、所定の割合を９０％とした、９０％のパーセンタイル値を、Ｐ波の代表値ｑとして算出（選択）している。ここで、時間δの長さは、例えば、Ｐ波の代表値ｑの時系列振動データｘ_ｉを算出（選択）するためのパラメータとして、地震動検知装置１００に対して予め設定されている。時間δの長さは、例えば、地震計ＳがＰ波に続いてＳ波を検知することが想定される時間よりも短い時間である。例えば、時間δは、１．０［秒］や、２．０［秒］である。９０％のパーセンタイル値のＰ波の代表値ｑ（以下、「９０パーセンタイル値ｑ」ともいう）は、Ｐ波到来時刻γから時刻γ＋δまでの期間の全ての時系列振動データｘ_ｉを、値が小さい方から昇順に並べ、最小値を０％とし、最大値を１００％としたときに、９０％の所に位置する大きい方の時系列振動データｘ_ｉの値である。言い換えれば、９０パーセンタイル値ｑは、Ｐ波到来時刻γから時刻γ＋δまでの期間の全ての時系列振動データｘ_ｉを、値が大きい方から降順に並べ、最大値を０％とし、最小値を１００％としたときに、１０（＝１００－９０）％の所に位置する大きい方の時系列振動データｘ_ｉの値である。

【0046】

振動波形変換部１４０がＰ波の代表値ｑの算出（選択）する９０パーセンタイル値ｑは、あくまで一例であり、振動波形変換部１４０は、９０％以外のパーセンタイル値に位置する振動データの値（時系列振動データｘ_ｉの値）を、Ｐ波の代表値ｑとして算出（選択）してもよい。さらに、振動波形変換部１４０が算出（選択）するＰ波の代表値ｑは、上式（４）に示したようなパーセンタイル値に限定されるものではなく、パーセンタイル値に代えて、例えば、Ｐ波到来時刻γから時刻γ＋δまでの期間の全ての時系列振動データｘ_ｉの値のうち、最大値や、平均値、中央値などであってもよい。

【0047】

時間δは、「第１の時間」の一例であり、Ｐ波の代表値ｑや９０パーセンタイル値ｑは、「代表値」の一例である。

【0048】

続いて、振動波形変換部１４０は、算出（選択）した９０パーセンタイル値ｑに対して、値が０～１の間のランダムノイズＮを乗算することによって、Ｐ波の振動データを保持した状態でランダムノイズＮを有する、少なくとも時刻γ＋δ－ηから時刻γ＋δまでの期間分のノイズ波形を生成する。ここで、時間ηの長さは、Ｓ波到来時刻検知部１５０が、ランダムノイズＮを有するＰ波の振動データを、地震が発生していない通常状態のときの地面の震動（バックグラウンドノイズ）に相当するものとして扱う（見なす）ためのＳ波のＬＴＡを少なくとも算出することができる長さの長時間である。例えば、時間ηは、長時間βと同じ時間（例えば、１０．０［秒］）である。以下の説明においては、「時間η」を「長時間η」ともいう。

【0049】

時刻γ＋δ－ηから時刻γ＋δまでの期間、つまり、時間ηや長時間ηの期間は、「第１の期間」の一例である。

【0050】

そして、振動波形変換部１４０は、下式（５）のように、時刻γ＋δ－ηから時刻γ＋δまでの期間の時系列振動データｘ_ｉを、生成したノイズ波形が表す振動データに置き換えることにより、時系列振動データｘ_ｉを、Ｓ波到来時刻検知部１５０がＳ波の到来時刻を検知するために用いる振動波形の情報である時系列の振動データ（以下、「時系列振動データｙ」という）に変換する。

【0051】

【数5】

【0052】

振動波形変換部１４０は、変換後の振動波形の情報（時系列振動データｙ）を、Ｓ波到来時刻検知部１５０に逐次出力する。振動波形変換部１４０は、時系列振動データｙを記憶部１２０に記憶させ、Ｓ波到来時刻検知部１５０が、記憶部１２０に記憶された時系列振動データｙを読み出すことによって、変換後の振動波形の情報をＳ波到来時刻検知部１５０に出力する構成であってもよい。この場合、振動波形変換部１４０は、振動波形取得部１１０が振動波形の情報を記憶部１２０に記憶させる構成である場合や、振動波形変換部１４０自身で振動波形取得部１１０により逐次出力された振動波形の情報を記憶部１２０に記憶させる構成である場合と同様に、記憶部１２０の記憶容量にかかわらずに常に最新の振動波形の情報から所定期間分の振動波形の情報を記憶しておく構成にすることが考えられる。ただし、この場合には、振動波形取得部１１０により逐次出力された振動波形の情報、つまり、変換前の振動波形の情報と、変換後の振動波形の情報とのそれぞれを記憶部１２０に記憶させる構成となるため、記憶部１２０の記憶容量を二つの記憶領域に分けて、変換前の振動波形の情報と、変換後の振動波形の情報とのそれぞれを、異なる記憶領域に対応する振動波形の情報を記憶しておく構成にすることが考えられる。

【0053】

時系列振動データｙは、「第２の振動波形」の一例である。

【0054】

Ｓ波到来時刻検知部１５０は、振動波形変換部１４０により逐次出力された変換後の振動波形の情報（時系列振動データｙ）に基づいて、発生した地震によるＳ波の到来時刻を検知する。Ｓ波到来時刻検知部１５０におけるＳ波の到来時刻の検知は、Ｐ波到来時刻検知部１３０と同様に、振動波形変換部１４０によって変換された振動波形の情報に含まれる振動データに対してＳＴＡと、ＬＴＡとのそれぞれを逐次算出し、算出したＳＴＡとＬＴＡとの比（＝ＳＴＡ／ＬＴＡ）を逐次算出することによって行う。

【0055】

より具体的には、Ｓ波到来時刻検知部１５０は、下式（６）によって、地震計Ｓによって振動データが検知された時刻ｋにおけるＳ波のＳＴＡ_ｓ（ｋ）を逐次算出し、下式（７）によって、時刻ｋにおけるＳ波のＬＴＡ_ｓ（ｋ）を逐次算出する。

【0056】

【数6】

【0057】

【数7】

【0058】

上式（６）および上式（７）において、ｙ_ｉは、振動波形変換部１４０によりリアルタイムに出力された時系列振動データｙである。上式（６）および上式（７）においても、ｋは、時系列振動データｙに対応付けられている、変換前の時系列振動データｘ_ｉ（つまり、時系列振動データｙの元となる時系列振動データｘ_ｉ）のそれぞれが地震計Ｓによって検知された時刻である。上式（６）におけるζは、Ｓ波のＳＴＡ_ｓ（ｋ）を算出するための短時間の時間の長さであり、上式（７）におけるηは、Ｓ波のＬＴＡ_ｓ（ｋ）を算出するための長時間の時間の長さである。短時間ζは、Ｐ波のＳＴＡ_ｐ（ｋ）を算出するための短時間αと同じ短時間（例えば、０．５［秒］）であってもよいし、異なる短時間であってもよい。長時間ηは、Ｐ波のＬＴＡ_ｐ（ｋ）を算出するための長時間βと同じ長時間（例えば、１０．０［秒］）であってもよいし、異なる長時間であってもよい。短時間ζと長時間ηとのそれぞれも、短時間αと長時間βとのそれぞれと同様に、地震動検知装置１００に対して、予めパラメータとして設定されている。短時間ζと長時間ηとのそれぞれも、短時間αと長時間βとのそれぞれと同様に、地震計Ｓが震動を検知する時間間隔の単位（サンプリング時間の単位）であり、有効なＳＴＡ_ｓ（ｋ）とＬＴＡ_ｓ（ｋ）とのそれぞれを求めることができる時間であれば、いかなる時間の長さであってもよい。

【0059】

Ｓ波到来時刻検知部１５０におけるＳＴＡ_ｓ（ｋ）とＬＴＡ_ｓ（ｋ）とのそれぞれの算出も、上式（６）および上式（７）による算出に限定されるものではなく、Ｐ波到来時刻検知部１３０におけるＳＴＡ_ｐ（ｋ）とＬＴＡ_ｐ（ｋ）とのそれぞれの算出と同様に、例えば、漸化式などによって算出してもよい。

【0060】

そして、Ｓ波到来時刻検知部１５０は、下式（８）のように、それぞれの時刻ｋにおけるＳＴＡ_ｓとＬＴＡ_ｓとの比（＝ＳＴＡ_ｓ／ＬＴＡ_ｓ）を逐次算出し、算出したＳＴＡ_ｓとＬＴＡ_ｓとの比が、所定の第２の閾値ｔｈ２を超えた場合に、Ｓ波の到来を検知する。つまり、Ｓ波到来時刻検知部１５０は、Ｐ波が到来したと判定された振動波形の情報（Ｐ波の振動データ）を地震が発生していない通常状態のときの地面の震動（バックグラウンドノイズ）に相当するものとして扱うことによって求められたＬＴＡ_ｓの値に対するＳＴＡ_ｓの値の増加量が第２の閾値ｔｈ２を超えた場合に、Ｓ波が到来したと判定する。第２の閾値ｔｈ２は、Ｓ波が到来したか否かを判定するために、地震動検知装置１００に対して、予めパラメータとして設定されている。

【0061】

【数8】

【0062】

Ｓ波到来時刻検知部１５０は、ＳＴＡ_ｓとＬＴＡ_ｓとの比が第２の閾値ｔｈ２を超えた時刻ｋ、つまり、上式（８）を最初に満たした時刻ｋを、Ｓ波の到来時刻（以下、「Ｓ波到来時刻ψ」という）として決定（検知）する。Ｓ波到来時刻検知部１５０は、決定（検知）したＳ波到来時刻ψの情報を、地震波到来通知部１６０に出力する。

【0063】

Ｓ波到来時刻検知部１５０は、振動波形変換部１４０により逐次出力された変換後の振動波形の情報（時系列振動データｙ）に基づいて、発生した地震によるＳ波到来時刻ψを検知する構成のものであれば、例えば、Ｐ波到来時刻検知部１３０や、既存の検知装置、検知部と同様の構成であってもよい。

【0064】

時系列振動データｙ_ｉは、「第２の振動波形」の一例である。ＳＴＡ_ｓは、「第２の短時間移動平均」の一例であり、ＬＴＡ_ｓは、「第２の長時間移動平均」の一例である。Ｓ波到来時刻ψは、「Ｓ波の到来時刻」の一例である。

【0065】

地震波到来通知部１６０は、Ｐ波到来時刻検知部１３０により出力されたＰ波到来時刻γと、Ｓ波到来時刻検知部１５０により出力されたＳ波到来時刻ψとのそれぞれに応じて、地震動（Ｐ波あるいはＳ波）の到来を検知したことを通知するための地震波到来情報を出力する。地震波到来通知部１６０は、地震波到来情報を、例えば、地震動検知装置１００に接続されている早期地震検知システムなどに出力する。このとき、地震波到来通知部１６０は、早期地震検知システムなどがネットワークによって地震動検知装置１００に接続されている場合には、このネットワークを介して地震波到来情報を送信する。ネットワークは、例えば、インターネット、ＷＡＮ（Wide Area Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）、プロバイダ装置、無線基地局などを含む。

【0066】

地震波到来情報には、少なくとも地震計Ｓに地震動（Ｐ波あるいはＳ波）が到来した時刻を表す情報が含まれている。地震波到来情報には、例えば、検知した地震動の大きさ（速度や加速度）を表す情報が含まれてもよい。これにより、地震動検知装置１００を採用した早期地震検知システムなどは、地震動の影響が及ぶ地域に対して、地震警報を早期に発令することができる。

【0067】

［地震動検知装置における地震動の到来時刻の検知処理］
次に、地震動検知装置１００による地震動の到来時刻の検知処理の一例について説明する。図２は、地震動検知装置１００において地震波（地震動）の到来時刻を検知する処理の流れの一例を示すフローチャートである。図３および図４は、地震動検知装置１００において地震波（地震動）の到来時刻を検知する処理の一例を示す図である。図３および図４には、地震動検知装置１００が地震波（地震動）の到来時刻を検知する処理を行うそれぞれの段階における地震波の一例を示している。以下の説明においては、図２に示す地震動検知装置１００の処理において、図３および図４に示すそれぞれの地震波の一例を適宜参照して説明する。

【0068】

地震動検知装置１００において地震波の到来時刻を検知する場合、まず、振動波形取得部１１０は、地震計Ｓにより出力された振動波形の情報（振動データ）を逐次取得する（ステップＳ１００）。振動波形取得部１１０は、取得した振動波形の情報（振動データ）を、Ｐ波到来時刻検知部１３０と振動波形変換部１４０とのそれぞれに逐次出力する。図３の（ａ）には、振動波形取得部１１０が地震計Ｓから取得した時系列振動データｘ_ｉの一例を示している。図３の（ａ）に示した時系列振動データｘ_ｉでは、地震計Ｓが検知した三軸のそれぞれの方向への振動の速度［メートル／秒：ｍ／ｓ］を合わせて、絶対値で示している。図３の（ａ）においては、説明を容易にするため、ある時刻を基準の時刻ｋ＝０［秒］とし、時刻ｋ＝０［秒］～１２０［秒］までの間の時系列振動データｘ_ｉを取得した状態を示しているが、上述したように、地震計Ｓは、振動データを逐次（リアルタイムに）出力するため、振動波形取得部１１０が取得した時系列振動データｘ_ｉは、現時点までのものである。図３の（ｂ）には、図３の（ａ）に示した時刻ｋの期間のうち、時刻ｋ＝４０［秒］～９０［秒］までの期間の時系列振動データｘ_ｉの一例を示している。つまり、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）における時刻ｋの期間を拡大して示している。振動波形取得部１１０は、取得した時系列振動データｘ_ｉを、Ｐ波到来時刻検知部１３０と振動波形変換部１４０とのそれぞれに逐次出力する。

【0069】

Ｐ波到来時刻検知部１３０は、振動波形取得部１１０により逐次出力された時系列振動データｘ_ｉに基づいて、発生した地震によるＰ波の到来時刻を検知する。このため、Ｐ波到来時刻検知部１３０は、まず、それぞれの時刻ｋの時系列振動データｘ_ｉから、上式（１）によってＰ波のＳＴＡ_ｐ（ｋ）を算出し、上式（２）によってＰ波のＬＴＡ_ｐ（ｋ）を算出する（ステップＳ１０２）。

【0070】

続いて、Ｐ波到来時刻検知部１３０は、算出したＳＴＡ_ｐとＬＴＡ_ｐとの比（＝ＳＴＡ_ｐ／ＬＴＡ_ｐ）を逐次算出して第１の閾値ｔｈ１と比較し、ＳＴＡ_ｐ／ＬＴＡ_ｐが第１の閾値ｔｈ１を最初に超えた時刻ｋ（上式（３）を最初に満たした時刻ｋ）を、Ｐ波到来時刻γとして決定（検知）する（ステップＳ１０４）。図３の（ｃ）には、第１の閾値ｔｈ１＝４．５とした場合において、時刻ｋ＝２６［秒］のときにＳＴＡ_ｐ／ＬＴＡ_ｐが第１の閾値ｔｈ１を超えたことにより、このときの時刻ｋをＰ波到来時刻γとして決定（検知）した一例を示している。Ｐ波到来時刻検知部１３０は、決定（検知）したＰ波到来時刻γの情報（図３の（ｃ）では、２６［秒］を表す情報）を、振動波形変換部１４０と地震波到来通知部１６０とのそれぞれに出力する。

【0071】

地震波到来通知部１６０は、Ｐ波到来時刻検知部１３０からＰ波到来時刻γが出力されたことに応じて、Ｐ波の地震動の到来を検知したことを通知する（ステップＳ１０６）。このとき、地震波到来通知部１６０は、Ｐ波の地震動の到来を通知する地震波到来情報を、例えば、地震動検知装置１００に接続されている早期地震検知システムなどに出力する。これにより、地震動検知装置１００を採用した早期地震検知システムなどは、Ｐ波の地震動の影響が及ぶ地域に対して、地震警報を早期に発令することができる。

【0072】

一方、振動波形変換部１４０は、Ｐ波到来時刻検知部１３０からＰ波到来時刻γが出力されたことに応じて、振動波形取得部１１０により逐次出力された時系列振動データｘ_ｉを、Ｓ波の到来時刻を検知するために用いる時系列振動データｙ_ｉに変換する。このため、振動波形変換部１４０は、まず、上式（４）によって、Ｐ波の代表値ｑ（９０パーセンタイル値ｑ）の時系列振動データｘ_ｉを算出（選択）する（ステップＳ１０８）。図４の（ａ）には、Ｐ波到来時刻γから時刻ｋ＝γ＋δ（時間δ＝２［秒］）までの期間の全ての時系列振動データｘ_ｉの中から９０パーセンタイル値ｑの時系列振動データｘ_ｉを算出（選択）する一例を示している。

【0073】

続いて、振動波形変換部１４０は、算出（選択）した９０パーセンタイル値ｑに対して、上式（５）のようにランダムノイズＮを乗算（付加）し、時系列振動データｘ_ｉを時系列振動データｙ_ｉに変換する（ステップＳ１１０）。図４の（ｂ）には、時刻ｋ＝４０［秒］～γ＋δ（時間δ＝２［秒］）までの期間の時系列振動データｘ_ｉに付加して変換した時系列振動データｙ_ｉの一例を示している。振動波形変換部１４０は、変換後の時系列振動データｙ_ｉを、Ｓ波到来時刻検知部１５０に逐次出力する。

【0074】

ここで、図２に示した地震動検知装置１００の処理のフローチャートでは、ステップＳ１０６の処理におけるＰ波の地震動の到来の通知と、ステップＳ１０８およびステップＳ１１０の処理における時系列振動データｙ_ｉの変換とを、この順番で行っている場合の一例を示しているが、ステップＳ１０６の処理と、ステップＳ１０８およびステップＳ１１０の処理とは、この順番に限らず、例えば、同時であってもよい。

【0075】

Ｓ波到来時刻検知部１５０は、振動波形変換部１４０により逐次出力された変換後の時系列振動データｙ_ｉに基づいて、発生した地震によるＳ波の到来時刻を検知する。このため、Ｓ波到来時刻検知部１５０は、まず、それぞれの時刻ｋの時系列振動データｙ_ｉから、上式（６）によってＳ波のＳＴＡ_ｓ（ｋ）を算出し、上式（７）によってＳ波のＬＴＡ_ｓ（ｋ）を算出する（ステップＳ１１２）。

【0076】

続いて、Ｓ波到来時刻検知部１５０は、算出したＳＴＡ_ｓとＬＴＡ_ｓとの比（＝ＳＴＡ_ｓ／ＬＴＡ_ｓ）を逐次算出して第２の閾値ｔｈ２と比較し、ＳＴＡ_ｓ／ＬＴＡ_ｓが第２の閾値ｔｈ２を最初に超えた時刻ｋ（上式（８）を最初に満たした時刻ｋ）を、Ｓ波到来時刻ψとして決定（検知）する（ステップＳ１１４）。図４の（ｃ）には、第２の閾値ｔｈ２＝３．５とした場合において、時刻ｋ＝３８［秒］のときにＳＴＡ_ｓ／ＬＴＡ_ｓが第２の閾値ｔｈ２を超えたことにより、このときの時刻ｋをＳ波到来時刻ψとして決定（検知）した一例を示している。Ｓ波到来時刻検知部１５０は、決定（検知）したＳ波到来時刻ψの情報（図４の（ｃ）では、３８［秒］を表す情報）を、地震波到来通知部１６０に出力する。

【0077】

地震波到来通知部１６０は、Ｓ波到来時刻検知部１５０からＳ波到来時刻ψが出力されたことに応じて、Ｓ波の地震動の到来を検知したことを通知する（ステップＳ１１６）。このとき、地震波到来通知部１６０は、Ｓ波の地震動の到来を通知する地震波到来情報を、例えば、地震動検知装置１００に接続されている早期地震検知システムなどに出力する。

【0078】

このような構成および処理によって地震動検知装置１００は、地震計Ｓによりリアルタイムに出力された振動波形の情報に対して、従来から採用されているＳＴＡとＬＴＡとの比（＝ＳＴＡ／ＬＴＡ）を用いてＰ波の到来時刻を決定（検知）する。さらに、地震動検知装置１００は、Ｐ波の到来時刻を決定（検知）した後、Ｐ波が到来したと判定された振動波形の情報をノイズとして扱う（Ｐ波の振動波形の成分をノイズとして見なす）ことができるように、振動波形の情報に対して意図的なノイズを付加し、従来から採用されているＳＴＡとＬＴＡとの比（＝ＳＴＡ／ＬＴＡ）を用いてＳ波の到来時刻を決定（検知）する。これにより、地震動検知装置１００では、発生した地震による地震波に含まれるＰ波の到来時刻に加えて、Ｓ波の到来時刻もリアルタイムに検知することができる。しかも、地震動検知装置１００においてＳ波の到来時刻を決定（検知）する方法は、従来から採用されており、より正確に到来時刻を検知する方法として確立されている方法である。このため、地震動検知装置１００では、発生した地震による地震波に含まれるＳ波の到来時刻を、より正確に検知することができる。

【0079】

そして、地震動検知装置１００では、Ｐ波の到来時刻と、Ｓ波の到来時刻とのそれぞれを決定（検知）したことを通知するため、地震波到来情報を、例えば、地震動検知装置１００に接続されている早期地震検知システムなどに出力する。しかも、地震動検知装置１００では、Ｐ波の到来時刻と、Ｓ波の到来時刻とのそれぞれをリアルタイムに正確に検知することができるため、地震動検知装置１００を採用した早期地震検知システムは、Ｐ波とＳ波とを正確に区別した状態で、Ｐ波に対応するマグニチュードの推定式と、Ｓ波に対応するマグニチュードの推定式とのそれぞれの推定式を用いて、より正確に地震のマグニチュードを推定することができる。言い換えれば、地震動検知装置１００を採用した早期地震検知システムでは、Ｐ波の振動に紛れているＳ波の振動を含めて地震のマグニチュードを推定してしまったことによって起こり得る、誤報を発してしまう可能性を低減させることができる。さらに、地震動検知装置１００を採用した早期地震検知システムは、Ｐ波の到来時刻と、Ｓ波の到来時刻との差に基づいて、発生した地震の震源距離や震源位置などを早期に、より正確に推定することができ、発令する地震警報の信頼性や精度の向上を図ることができる。

【0080】

上記に述べたとおり、実施形態の地震動検知装置１００によれば、地震計Ｓによりリアルタイムに出力された振動波形の情報に基づいてＰ波の到来時刻を決定（検知）した後、振動波形の情報に対して意図的なノイズを付加することによって、Ｐ波が到来したと判定された振動波形の情報をノイズとして扱って、Ｓ波の到来時刻も、リアルタイムに、より正確に検知する。これにより、実施形態の地震動検知装置１００を採用した早期地震検知システムでは、発令する地震警報の信頼性や精度の向上を図ることができる。

【0081】

上述した実施形態では、図３および図４において、地震計Ｓにより出力された振動波形の情報（振動データ）の一例として、時系列振動データｘ_ｉや時系列振動データｙ_ｉが、三軸のそれぞれの方向への振動の速度［ｍ／ｓ］を合わせて絶対値で示したものを説明した。しかしながら、地震計Ｓが検知して出力する振動波形の情報は、上述した振動の速度を絶対値で示したものに限定されるものではなく、時系列の振動波形を表す情報であれば、いかなる情報（振動データ）であってもよい。この場合における地震動検知装置１００による地震動の到来時刻の検知処理は、上述した実施形態の地震動検知装置１００による地震動の到来時刻の検知処理と等価なものになるようにすればよい。従って、振動波形の情報が時系列の振動の速度を絶対値で示した振動データ以外である場合の地震動検知装置１００による地震動の到来時刻の検知処理に関する詳細な説明は省略する。

【0082】

上述した実施形態では、地震計Ｓが三軸のそれぞれの方向の振動を検知するものの、地震動検知装置１００では、それぞれの方向の振動データを区別せずに地震動の到来時刻の検知処理を行う場合について説明した。しかし、地震動検知装置１００は、それぞれの方向の振動データを区別して（つまり、地面の上下動（縦揺れ）と水平動（横揺れ）とを区別して）、それぞれの地震動の到来時刻の検知処理を行ってもよい。つまり、地震動検知装置１００は、振動波形取得部１１０により取得された振動波形の情報に含まれるＰ波の振動波形の情報に基づいてＰ波の到来時刻を検知し、振動波形取得部１１０により取得された振動波形の情報に含まれるＳ波の振動波形の情報に基づいてＳ波の到来時刻を検知してもよい。この場合、振動波形取得部１１０は、地震計Ｓにより出力された振動波形の情報をそれぞれの方向ごとに逐次取得する。そして、Ｐ波到来時刻検知部１３０は、Ｐ波の振動波形の情報に基づいてＰ波の到来時刻を検知する。その後、振動波形変換部１４０は、Ｐ波の振動波形の情報をＳ波の振動波形の情報に切り替え、Ｐ波到来時刻検知部１３０により出力されたＰ波到来時刻γに基づいて、Ｓ波の振動波形の情報に含まれるＰ波の代表値ｑを算出（選択）し、Ｓ波の振動波形の情報に対してランダムノイズＮを乗算することによって振動波形の情報を変換する。そして、Ｓ波到来時刻検知部１５０は、変換後のＳ波の振動波形の情報に基づいてＳ波の到来時刻を検知する。このような場合の地震動検知装置１００の構成、および地震動の到来時刻の検知処理は、上述した地震動検知装置１００の構成や地震動の到来時刻の検知処理と等価なものになるようにすればよく、上述した説明に基づいて容易に考えることができる。従って、この場合の地震動検知装置１００の構成や地震動の到来時刻の検知処理に関する詳細な説明は省略する。

【0083】

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形および置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0084】

１００・・・地震動検知装置
１１０・・・振動波形取得部
１２０・・・記憶部
１３０・・・Ｐ波到来時刻検知部
１４０・・・振動波形変換部
１５０・・・Ｓ波到来時刻検知部
１６０・・・地震波到来通知部
Ｓ・・・地震計

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】