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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-25
(45)【発行日】2024-08-02
(54)【発明の名称】複数のセンサー間での時刻同期方法
(51)【国際特許分類】
G01M 99/00 20110101AFI20240726BHJP
G01V 1/28 20060101ALI20240726BHJP
【ＦＩ】
G01M99/00 Z
G01V1/28
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021137694
(22)【出願日】2021-08-26
(65)【公開番号】P2022088309
(43)【公開日】2022-06-14
【審査請求日】2023-12-27
(31)【優先権主張番号】P 2020199947
(32)【優先日】2020-12-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和２年７月２０日 一般社団法人日本建築学会発行のＤＶＤ ２０２０年度大会（関東）学術講演梗概集 建築デザイン発表梗概集に発表
(73)【特許権者】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】504137912
【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 貢一
(72)【発明者】
【氏名】上田 俊彦
(72)【発明者】
【氏名】関山 雄介
(72)【発明者】
【氏名】森川 隆
(72)【発明者】
【氏名】肥田 剛典
【審査官】福田 裕司
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－０９４７３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１００８７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１４－５０３８１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１０６５２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１００９１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３２８６８８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】佐田 貴浩 他，構造ヘルスモニタリングにおける複数振動波形記録の事後同期補正法，日本建築学会構造系論文集，2017年12月，第８２巻，第７４２号，1873-1883，DOI:http//doi.org/10.3130/aijs821873
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｍ ９９／００
Ｇ０１Ｖ １／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
建築構造物内に設置されて地震時の加速度データを取得する、複数のセンサー同士の時刻を同期させる方法であって、第１センサーと、当該第１センサーとは異なる位置に設置された第２センサーの各々から、第１加速度データと第２加速度データを取得する工程と、
前記第１加速度データと前記第２加速度データの、１自由度系の理論伝達関数を同定する工程と、
ガウス平面上に前記理論伝達関数をプロットし、これにより表示された図形の図心と原点とを結ぶ線のなす角度を算出し、前記角度を基に、前記第１加速度データに対する前記第２加速度データの時間増分推定量を算出する工程と、
前記時間増分推定量に基づいて、前記第１加速度データと前記第２加速度データとの間の時間のずれを補正する工程と、を含むことを特徴とする複数のセンサー間での時刻同期方法。
【請求項2】
前記第１加速度データと前記第２加速度データの暫定的な時間差を算出する工程と、前記暫定的な時間差が増分時間閾値以上である場合には、前記第１加速度データとの時間差が前記増分時間閾値よりも小さくなるように、前記第２加速度データを時間軸方向に時間増分調整量だけ移動することで時間を調整し、前記第１加速度データとの間の時間差を調整する工程と、を更に備え、
前記理論伝達関数を同定する工程においては、時間が調整された第２加速度データを、前記第２加速度データとして、前記理論伝達関数を同定し、
前記時間増分推定量を算出する工程では、前記角度を基に、前記理論伝達関数の同定対象となった加速度データ間の時間差である時間差推定量を算出し、当該時間差推定量に、前記時間増分調整量を加算して、前記時間増分推定量を算出することを特徴とする請求項１に記載の複数のセンサー間での時刻同期方法。
【請求項3】
前記第１センサーと前記第２センサーは、鉛直方向に離間して設けられ、前記第１加速度データと第２加速度データを取得する工程においては、前記第１センサー及び前記第２センサーの各々によって得られた鉛直方向の加速度データを、それぞれ前記第１加速度データ及び第２加速度データとして取得し、
前記時間増分推定量を算出する工程の後に、前記時間増分推定量が収束するまで、
算出された前記時間増分推定量を前記時間増分調整量として、前記第１加速度データとの時間差が小さくなるように、前記第２加速度データを時間軸方向に前記時間増分調整量だけ移動することで時間を調整し、前記第１加速度データとの間の時間差を調整する第２の工程と、
前記時間差を調整する第２の工程において時間が調整された第２加速度データを、前記第２加速度データとした、前記理論伝達関数を同定する工程と、
前記時間増分推定量を算出する工程と、
を実行して、前記時間増分推定量を更新することを繰り返す
ことを特徴とする請求項２に記載の複数のセンサー間での時刻同期方法。
【請求項4】
前記理論伝達関数を同定する工程においては、前記第１加速度データと前記第２加速度データを基に、部分空間法によるシステム同定を行うことで、前記理論伝達関数を同定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の複数のセンサー間での時刻同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、建築構造物内に設置される複数のセンサー間での時刻同期方法に関する。
【背景技術】
【0002】
建築構造物内に、地震時の加速度データを取得するセンサーを複数設置する場合、複数のセンサー同士の時刻を同期させる必要がある。
センサー同士の時刻を同期させる方法として、例えば、センサー間を有線または無線により接続したシステムを構築することが考えられる。このうち、センサー間を無線により接続したシステムでは、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）やＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）サーバ等を用いてセンサー同士の時刻を同期させている。しかし、センサーにＧＰＳやＮＴＰサーバの機能を組み込むと消費電力が大きくなる。すると、外部電源の確保や内部バッテリーの大容量化が必要となり、センサーを備えた装置の大型化や運用コスト上昇に繋がる。また、通信環境に問題が生じた場合等においては、センサー間の同期がなされない可能性がある。また、例えば建築構造物が、スタジオやＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｅ）検査室、実験室等の、壁や床、天井等を電磁シールド構造とすることでシールド区画を形成しなければならないような室を含む場合等、通信環境の構築に制限が設けられると、上記のようなシステムを構築すること自体が困難である。更には、上記のようなシステムの構築には費用が嵩む。
したがって、上記のようなシステムを構築するのではなく、各センサーから出力させたデータを比較することによって、センサー間の時刻のずれを計算し、このずれの量を基に、センサー間の時刻を同期させることが行われている。
センサー同士の時刻を同期させる方法として、例えば、センサー間を有線または無線により接続したシステムを構築することが考えられる。このうち、センサー間を無線により接続したシステムでは、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）やＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）サーバ等を用いてセンサー同士の時刻を同期させている。しかし、センサーにＧＰＳやＮＴＰサーバの機能を組み込むと消費電力が大きくなる。すると、外部電源の確保や内部バッテリーの大容量化が必要となり、センサーを備えた装置の大型化や運用コスト上昇に繋がる。また、通信環境に問題が生じた場合等においては、センサー間の同期がなされない可能性がある。また、例えば建築構造物が、スタジオやＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｅ）検査室、実験室等の、壁や床、天井等を電磁シールド構造とすることでシールド区画を形成しなければならないような室を含む場合等、通信環境の構築に制限が設けられると、上記のようなシステムを構築すること自体が困難である。更には、上記のようなシステムの構築には費用が嵩む。
したがって、上記のようなシステムを構築するのではなく、各センサーから出力させたデータを比較することによって、センサー間の時刻のずれを計算し、このずれの量を基に、センサー間の時刻を同期させることが行われている。
【0003】
例えば特許文献１には、建築構造物の互いに異なる位置に設置された複数の地震計によりそれぞれ求められた地震記録データの立ち上がり部分波形を抽出し、抽出した各地震記録データの立ち上がり部分波形を相互に比較して各地震記録データ間における同期点のずれ量を求める構成が開示されている。
特許文献１に開示されたような構成では、複数の地震計の地震記録データにおいて、振動の立ち上がり部分の波形を使用して時刻同期を行う。このため、振動の立ち上がり部分の記録が必須であり、何らかの原因で振動の立ち上がり部分の記録ができなかった場合には、時刻の同期に支障を来すことがある。また、地震記録データの立ち上がり部分の波形しか使用しないため、短い波形で時刻同期計算を行わねばならず、精度確保の面で改善の余地がある。さらに、地震記録データから立ち上がり部分波形を抽出する範囲の設定長さによって、時刻の同期結果が異なる可能性がある。
特許文献１に開示されたような構成では、複数の地震計の地震記録データにおいて、振動の立ち上がり部分の波形を使用して時刻同期を行う。このため、振動の立ち上がり部分の記録が必須であり、何らかの原因で振動の立ち上がり部分の記録ができなかった場合には、時刻の同期に支障を来すことがある。また、地震記録データの立ち上がり部分の波形しか使用しないため、短い波形で時刻同期計算を行わねばならず、精度確保の面で改善の余地がある。さらに、地震記録データから立ち上がり部分波形を抽出する範囲の設定長さによって、時刻の同期結果が異なる可能性がある。
【0004】
また、特許文献２には、構造物の異なる位置に設置された複数の振動計が、構造物の振動系において、入力側に設置された第１振動計と、出力側に設置された第２振動計とを含み、第１振動計で測定された第１振動波形データと、第２振動計で測定された第２振動波形データとを取得し、構造物の振動特性である伝達関数を求め、第２振動波形データから伝達関数の影響を除去した第３振動波形データを求め、第１振動波形データと第３振動波形データとの相関に基づいて、第１振動波形データと第２振動波形データとの同期ずれ量を求める構成が開示されている。
特許文献２に開示されたような構成では、構造物の振動計の入力側における振動の計測を必須としている。また、入力側の第１振動波形データと、出力側の第２振動波形データとから求めた伝達関数の概念を利用するため、非線形を示す応答には対応しない。また、１質点系でモデル化することが困難な構造物に適用する場合には、構造物に応じた構造モデルによる伝達関数の算出が必要である。
特許文献２に開示されたような構成では、構造物の振動計の入力側における振動の計測を必須としている。また、入力側の第１振動波形データと、出力側の第２振動波形データとから求めた伝達関数の概念を利用するため、非線形を示す応答には対応しない。また、１質点系でモデル化することが困難な構造物に適用する場合には、構造物に応じた構造モデルによる伝達関数の算出が必要である。
【0005】
また、特許文献３には、木造建物の１階床付近又は床下基礎部分に設置された第１の住宅地震履歴計で得られた、時刻暦に沿ったＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の第１の加速度データと、木造建物の１階天井付近又は２階床付近に設置された第２の住宅地震履歴計で得られた、時刻暦に沿ったＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の第２の加速度データとを用い、第１の住宅地震履歴計からのＺ軸方向の第１の加速度データと第２の住宅地震履歴計からのＺ軸方向の第２の加速度データについて相関係数を算出し、その算出結果に基づいて第１の加速度データと第２の加速度データの間の時刻暦のずれを補正したうえで、木造建物が揺れた時の層間変位量の算出を行う構成が開示されている。
特許文献３に開示されたような構成は、木造建物を対象としたものである。鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造等からなるビルディング等の建築構造物は、鉛直方向の１次固有振動数が十分に大きい低層の木造建物と異なり、鉛直方向の１次固有振動数が小さい。このため、特許文献３に開示された構成をそのまま建築構造物に適用しても、有効な時刻同期結果を得るのが難しい場合もある。
特許文献３に開示されたような構成は、木造建物を対象としたものである。鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造等からなるビルディング等の建築構造物は、鉛直方向の１次固有振動数が十分に大きい低層の木造建物と異なり、鉛直方向の１次固有振動数が小さい。このため、特許文献３に開示された構成をそのまま建築構造物に適用しても、有効な時刻同期結果を得るのが難しい場合もある。
【0006】
このように、上記のような特許文献で開示された構成においては、容易、かつ正確に、センサー間の時刻を同期させることが容易ではない場合がある。よって、より容易かつ正確に、センサー間の時刻を同期させることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２００７－３２７８７３号公報
【文献】特開２０１８－９１８２４号公報
【文献】特開２０１８－１００８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明が解決しようとする課題は、センサー間で通信を行わずに、容易かつ正確にセンサー間の時刻を同期させることができる、複数のセンサー間での時刻同期方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち、本発明の複数のセンサー間での時刻同期方法は、建築構造物内に設置されて地震時の加速度データを取得する、複数のセンサー同士の時刻を同期させる方法であって、第１センサーと、当該第１センサーとは異なる位置に設置された第２センサーの各々から、第１加速度データと第２加速度データを取得する工程と、前記第１加速度データと前記第２加速度データの、１自由度系の理論伝達関数を同定する工程と、ガウス平面上に前記理論伝達関数をプロットし、これにより表示された図形の図心と原点とを結ぶ線のなす角度を算出し、前記角度を基に、前記第１加速度データに対する前記第２加速度データの時間増分推定量を算出する工程と、前記時間増分推定量に基づいて、前記第１加速度データと前記第２加速度データとの間の時間のずれを補正する工程と、を含むことを特徴とする。
このような構成によれば、第１センサー、第２センサーから取得した第１加速度データと第２加速度データの１自由度系の理論伝達関数によって、ガウス平面上に図形を表示する。その図形の図心とガウス平面の原点とを結ぶ線の角度を基に、第１加速度データと第２加速度データとの時間増分推定量を算出し、算出された時間増分推定量に基づいて、第１加速度データと第２加速度データとの間の時間のずれを補正する。このようにして、複数のセンサー間での時刻同期を実現することができる。
また、複数のセンサー間の時刻の同期を図るには、第１センサー、第２センサーの第１加速度データ、第２加速度データのみを用い、建築構造物についての付加的情報は必要ではない。また、第１センサー、第２センサーにおける計測時に同期を行うわけではなく、計測終了後に、第１加速度データ、第２加速度データを用いることで、複数のセンサー間の時刻の同期を図ることができる。また、時刻の同期を図るための計算に人為的操作が必要なく、第１センサー、第２センサーで得られた第１加速度データ、第２加速度データに基づいて一義的な結果を得ることができる。その結果、センサー間で通信を行わずに、容易かつ正確にセンサー間の時刻を同期させることができる、複数のセンサー間での時刻同期方法を提供することが可能となる。
このような構成によれば、第１センサー、第２センサーから取得した第１加速度データと第２加速度データの１自由度系の理論伝達関数によって、ガウス平面上に図形を表示する。その図形の図心とガウス平面の原点とを結ぶ線の角度を基に、第１加速度データと第２加速度データとの時間増分推定量を算出し、算出された時間増分推定量に基づいて、第１加速度データと第２加速度データとの間の時間のずれを補正する。このようにして、複数のセンサー間での時刻同期を実現することができる。
また、複数のセンサー間の時刻の同期を図るには、第１センサー、第２センサーの第１加速度データ、第２加速度データのみを用い、建築構造物についての付加的情報は必要ではない。また、第１センサー、第２センサーにおける計測時に同期を行うわけではなく、計測終了後に、第１加速度データ、第２加速度データを用いることで、複数のセンサー間の時刻の同期を図ることができる。また、時刻の同期を図るための計算に人為的操作が必要なく、第１センサー、第２センサーで得られた第１加速度データ、第２加速度データに基づいて一義的な結果を得ることができる。その結果、センサー間で通信を行わずに、容易かつ正確にセンサー間の時刻を同期させることができる、複数のセンサー間での時刻同期方法を提供することが可能となる。
【0010】
本発明の一態様においては、本発明の複数のセンサー間での時刻同期方法は、前記第１加速度データと前記第２加速度データの暫定的な時間差を算出する工程と、前記暫定的な時間差が増分時間閾値以上である場合には、前記第１加速度データとの時間差が前記増分時間閾値よりも小さくなるように、前記第２加速度データを時間軸方向に時間増分調整量だけ移動することで時間を調整し、前記第１加速度データとの間の時間差を調整する工程と、を更に備え、前記理論伝達関数を同定する工程においては、時間が調整された第２加速度データを、前記第２加速度データとして、前記理論伝達関数を同定し、前記時間増分推定量を算出する工程では、前記角度を基に、前記理論伝達関数の同定対象となった加速度データ間の時間差である時間差推定量を算出し、当該時間差推定量に、前記時間増分調整量を加算して、前記時間増分推定量を算出する。
第１加速度データと第２加速度データとの間の時間差が増分時間閾値以上である場合には、時間増分推定量が精度よく算出されない場合がある。
このような構成によれば、第１加速度データと第２加速度データとの暫定的な時間差を算出し、これが増分時間閾値以上である場合は、第２加速度データを時間軸方向に時間増分調整量だけ移動することで時間を調整する。このようにして時間が調整された第２加速度データと第１加速度データとの間で理論伝達関数を同定して、理論伝達関数の同定対象となった加速度データである、第１加速度データと時間が調整された第２加速度データとの間の時間差である時間差推定量を算出し、当該時間差推定量に、第２加速度データを調整した量である時間増分調整量を加算して、時間増分推定量を算出する。このようにして算出された時間増分推定量は、第１センサーと第２センサーにより得られたオリジナルの、第１加速度データと第２加速度データ間の、時間差となっている。このため、上記のようにして算出された時間増分推定量に基づいて、第１加速度データと第２加速度データとの間の時間のずれを補正することで、第１センサーと第２センサーの間の時刻を正しく同期することができる。
このように、第１加速度データと第２加速度データとの時間差が大きい場合でも、一方の加速度データを予め調整し、調整後の加速度データを用いて時間増分推定量を算出することで、複数のセンサー間での時刻同期を行うことができる。
なお、第１加速度データと第２加速度データとの暫定的な時間差が増分時間閾値以上でない場合においては、第２加速度データは時間軸方向に移動されずに時間が調整されない。このため、第１加速度データと、時間が調整されない、第２センサーによって取得されたオリジナルの第２加速度データとの間の理論伝達関数が同定され、これを用いて角度が算出されて、当該角度を基に、第１加速度データと、時間が調整されない、第２センサーによって取得されたオリジナルの第２加速度データとの間の時間差が、時間差推定量として算出される。この場合においては、第２加速度データは時間が調整されていないため、時間増分調整量は０である。したがって、第１加速度データと、時間が調整されない、第２センサーによって取得されたオリジナルの第２加速度データとの間の時間差の値となっている時間差推定量の値が、時間増分推定量として算出される。
このように、第１加速度データと第２加速度データとの時間差が大きくない場合でも、複数のセンサー間での時刻同期を行うことができる。
第１加速度データと第２加速度データとの間の時間差が増分時間閾値以上である場合には、時間増分推定量が精度よく算出されない場合がある。
このような構成によれば、第１加速度データと第２加速度データとの暫定的な時間差を算出し、これが増分時間閾値以上である場合は、第２加速度データを時間軸方向に時間増分調整量だけ移動することで時間を調整する。このようにして時間が調整された第２加速度データと第１加速度データとの間で理論伝達関数を同定して、理論伝達関数の同定対象となった加速度データである、第１加速度データと時間が調整された第２加速度データとの間の時間差である時間差推定量を算出し、当該時間差推定量に、第２加速度データを調整した量である時間増分調整量を加算して、時間増分推定量を算出する。このようにして算出された時間増分推定量は、第１センサーと第２センサーにより得られたオリジナルの、第１加速度データと第２加速度データ間の、時間差となっている。このため、上記のようにして算出された時間増分推定量に基づいて、第１加速度データと第２加速度データとの間の時間のずれを補正することで、第１センサーと第２センサーの間の時刻を正しく同期することができる。
このように、第１加速度データと第２加速度データとの時間差が大きい場合でも、一方の加速度データを予め調整し、調整後の加速度データを用いて時間増分推定量を算出することで、複数のセンサー間での時刻同期を行うことができる。
なお、第１加速度データと第２加速度データとの暫定的な時間差が増分時間閾値以上でない場合においては、第２加速度データは時間軸方向に移動されずに時間が調整されない。このため、第１加速度データと、時間が調整されない、第２センサーによって取得されたオリジナルの第２加速度データとの間の理論伝達関数が同定され、これを用いて角度が算出されて、当該角度を基に、第１加速度データと、時間が調整されない、第２センサーによって取得されたオリジナルの第２加速度データとの間の時間差が、時間差推定量として算出される。この場合においては、第２加速度データは時間が調整されていないため、時間増分調整量は０である。したがって、第１加速度データと、時間が調整されない、第２センサーによって取得されたオリジナルの第２加速度データとの間の時間差の値となっている時間差推定量の値が、時間増分推定量として算出される。
このように、第１加速度データと第２加速度データとの時間差が大きくない場合でも、複数のセンサー間での時刻同期を行うことができる。
【0011】
本発明の別の態様においては、前記第１センサーと前記第２センサーは、鉛直方向に離間して設けられ、前記第１加速度データと第２加速度データを取得する工程においては、前記第１センサー及び前記第２センサーの各々によって得られた鉛直方向の加速度データを、それぞれ前記第１加速度データ及び第２加速度データとして取得し、前記時間増分推定量を算出する工程の後に、前記時間増分推定量が収束するまで、算出された前記時間増分推定量を前記時間増分調整量として、前記第１加速度データとの時間差が小さくなるように、前記第２加速度データを時間軸方向に前記時間増分調整量だけ移動することで時間を調整し、前記第１加速度データとの間の時間差を調整する第２の工程と、前記時間差を調整する第２の工程において時間が調整された第２加速度データを、前記第２加速度データとした、前記理論伝達関数を同定する工程と、前記時間増分推定量を算出する工程と、を実行して、前記時間増分推定量を更新することを繰り返す。
一般的に、建築構造物を構成する鉄骨やコンクリートの内部を伝わる弾性波の速度は、水平方向よりも鉛直方向のほうが速い。
また、第１センサーと第２センサーが鉛直方向に離間して、例えば第２センサーが第１センサーよりも上方に設けられた場合において、水平方向の波は、下方の第１センサーに到達した後、上方の第２センサーに到達するまでに、離間した階層の分だけ遅延する。このため、第１加速度データ及び第２加速度データとして水平方向の加速度データを用いた場合においては、第１加速度データと第２加速度データの間の時間のずれには、第１センサーと第２センサーの間の時刻のずれに加え、上記のような遅延時間も反映されているため、第１センサーと第２センサーの間の時刻のずれのみを正確に特定するのが難しい。
更に、水平方向の波は、水平面内に延びる第１方向と、当該第１方向に水平面内で直交する第２方向の、２つの方向の成分を有するため、いずれの成分を水平方向の加速度データとして用いればよいのか、判断が難しい。
これに対し、上記のような構成では、第１加速度データと第２加速度データを取得する工程においては、第１センサー及び第２センサーの各々によって得られた鉛直方向の加速度データを、それぞれ第１加速度データ及び第２加速度データとして取得している。このため、水平方向の加速度データを用いる場合に比べると、第１センサーと第２センサーの間の時刻のずれを、より正確に特定することができる。
また、上記のような構成においては、時間増分推定量を算出する工程によって、いったん第１加速度データに対する第２加速度データの時間差となる時間増分推定量を算出した後に、時間増分推定量を更新して、精度を向上させる。更新は、次のような処理を繰り返すことで行われる。まず、いったん算出された時間増分推定量を時間増分調整量として、第１加速度データとの時間差が小さくなるように、第２センサーによって取得されたオリジナルの第２加速度データを時間軸方向に、時間増分調整量だけ移動することで時間を調整して、第１加速度データとの間の時間差を調整する。このように時間が調整された第２加速度データを第２加速度データとして、上記の理論伝達関数を同定する工程を再度実行して、理論伝達関数を同定する。そして、上記の時間増分推定量を算出する工程を実行する。すなわち、再度同定された理論伝達関数を用いて、再度、時間差推定量を算出し、当該時間差推定量に、時間増分調整量である、上記のいったん算出された時間増分推定量を加算して、時間増分推定量を再度、算出する。すなわち、最後に算出された時間増分推定量を時間増分調整量として、第２加速度データの時間を調整し、これと第１加速度データとの間の時間差推定量を算出して、時間増分調整量すなわち最後に算出された時間増分推定量に加算して、時間増分推定量を新たに算出、更新することを繰り返す。この繰り返しにより、時間増分推定量は、第１センサーと第２センサーの間の時刻のずれの、本来の値に近づくように収束するとともに、時間差推定量は０に収束する。
このように、時間増分推定量が収束するまで処理を繰り返して時間増分推定量を更新することで、第１センサーと第２センサーの間の時刻のずれを、より正確に、計算することが可能となる。
一般的に、建築構造物を構成する鉄骨やコンクリートの内部を伝わる弾性波の速度は、水平方向よりも鉛直方向のほうが速い。
また、第１センサーと第２センサーが鉛直方向に離間して、例えば第２センサーが第１センサーよりも上方に設けられた場合において、水平方向の波は、下方の第１センサーに到達した後、上方の第２センサーに到達するまでに、離間した階層の分だけ遅延する。このため、第１加速度データ及び第２加速度データとして水平方向の加速度データを用いた場合においては、第１加速度データと第２加速度データの間の時間のずれには、第１センサーと第２センサーの間の時刻のずれに加え、上記のような遅延時間も反映されているため、第１センサーと第２センサーの間の時刻のずれのみを正確に特定するのが難しい。
更に、水平方向の波は、水平面内に延びる第１方向と、当該第１方向に水平面内で直交する第２方向の、２つの方向の成分を有するため、いずれの成分を水平方向の加速度データとして用いればよいのか、判断が難しい。
これに対し、上記のような構成では、第１加速度データと第２加速度データを取得する工程においては、第１センサー及び第２センサーの各々によって得られた鉛直方向の加速度データを、それぞれ第１加速度データ及び第２加速度データとして取得している。このため、水平方向の加速度データを用いる場合に比べると、第１センサーと第２センサーの間の時刻のずれを、より正確に特定することができる。
また、上記のような構成においては、時間増分推定量を算出する工程によって、いったん第１加速度データに対する第２加速度データの時間差となる時間増分推定量を算出した後に、時間増分推定量を更新して、精度を向上させる。更新は、次のような処理を繰り返すことで行われる。まず、いったん算出された時間増分推定量を時間増分調整量として、第１加速度データとの時間差が小さくなるように、第２センサーによって取得されたオリジナルの第２加速度データを時間軸方向に、時間増分調整量だけ移動することで時間を調整して、第１加速度データとの間の時間差を調整する。このように時間が調整された第２加速度データを第２加速度データとして、上記の理論伝達関数を同定する工程を再度実行して、理論伝達関数を同定する。そして、上記の時間増分推定量を算出する工程を実行する。すなわち、再度同定された理論伝達関数を用いて、再度、時間差推定量を算出し、当該時間差推定量に、時間増分調整量である、上記のいったん算出された時間増分推定量を加算して、時間増分推定量を再度、算出する。すなわち、最後に算出された時間増分推定量を時間増分調整量として、第２加速度データの時間を調整し、これと第１加速度データとの間の時間差推定量を算出して、時間増分調整量すなわち最後に算出された時間増分推定量に加算して、時間増分推定量を新たに算出、更新することを繰り返す。この繰り返しにより、時間増分推定量は、第１センサーと第２センサーの間の時刻のずれの、本来の値に近づくように収束するとともに、時間差推定量は０に収束する。
このように、時間増分推定量が収束するまで処理を繰り返して時間増分推定量を更新することで、第１センサーと第２センサーの間の時刻のずれを、より正確に、計算することが可能となる。
【0012】
本発明の別の態様においては、本発明の複数のセンサー間での時刻同期方法は、前記理論伝達関数を同定する工程においては、前記第１加速度データと前記第２加速度データを基に、部分空間法によるシステム同定を行うことで、前記理論伝達関数を同定する。
このような構成によれば、第１センサー、第２センサー間の時間のずれを、１自由度系の理論伝達関数の、部分空間法によるシステム同定の結果を用いて補正することによって、センサーや建築構造物固有のノイズの影響を抑制することができる。これにより、時刻同期の高精度化を図り、より正確にセンサー間の時刻を同期させることができる。
このような構成によれば、第１センサー、第２センサー間の時間のずれを、１自由度系の理論伝達関数の、部分空間法によるシステム同定の結果を用いて補正することによって、センサーや建築構造物固有のノイズの影響を抑制することができる。これにより、時刻同期の高精度化を図り、より正確にセンサー間の時刻を同期させることができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、センサー間で通信を行わずに、容易かつ正確にセンサー間の時刻を同期させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の実施形態に係る複数のセンサー間での時刻同期方法を実現するためのシステムの一例を示す図である。
【図3】シミュレーションに基づいて、取得した第１加速度データ、第２加速度データの一例を示す図である。
【図9】第２加速度データの第１加速度データに対する伝達関数を基に、ガウス平面上に形成された図形を示す図である。
【図10】実際の建築構造物で観測された、ノイズが含まれている第１加速度データ、第２加速度データの一例を示す図である。
【図16】上記実施形態の変形例の時刻同期システムにおける、複数のセンサー間での時刻同期方法の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明は、建築構造物内に設置される時刻同期の取れていない複数センサー同士において、計測された時刻歴波形データを用いて、センサー間で時刻を同期させる複数のセンサー間での時刻同期方法である。本発明の特徴は、建築構造物内で計測された複数の時刻歴波形データ(加速度記録など)において、両者の加速度データから同定される１自由度系の理論伝達関数によって、ガウス平面上に表示される図形の図心と原点とを結ぶ線のなす角度を基に、時間のずれを補正する点である。
以下、添付図面を参照して、本発明による複数のセンサー間での時刻同期方法を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
本発明の実施形態に係る複数のセンサー間での時刻同期方法を実現するための時刻同期システムの一例を示す図を図１に示す。
図１に示されるように、時刻同期システム１０は、第１センサー１１と、第２センサー１２と、システム本体２０と、を主に備えている。
第１センサー１１、第２センサー１２は、ビルディング等の建築構造物１に設置されている。第１センサー１１と、第２センサー１２は、建築構造物１において、水平方向Ｘと、水平面内でこれに直交する水平方向Ｙ、及び鉛直方向Ｚの各々で、互いに異なる位置に配置されている。本実施形態において、第１センサー１１は、時刻同期システム１０における基準となるセンサーであり、例えば、建築構造物１の地上１階フロア１ＦＬに設置されている。第２センサー１２（１２Ａ～１２Ｄ）は、例えば、建築構造物１の地上２階フロア２ＦＬ、地上３階フロア３ＦＬ、地上４階フロア４ＦＬ、屋上フロアＲＦＬのそれぞれに設置されている。第２センサー１２は、建築構造物１の各階に設置することが必須ではなく、例えば、建築構造物１の屋上フロアＲＦＬ等、少なくとも一つが設置されていればよい。第１センサー１１、第２センサー１２は、それぞれ、加速度センサーである。第１センサー１１は、地震発生時に、第１センサー１１が設置された地上１階フロア１ＦＬに生じた加速度の変化を示す、水平方向Ｘ、Ｙ、及び鉛直方向Ｚの各々における、第１加速度データを取得する。第２センサー１２は、地震発生時に、各々の第２センサー１２が設置された階層に生じた加速度の変化を示す、水平方向Ｘ、Ｙ、及び鉛直方向Ｚの各々における、第２加速度データを取得する。第１センサー１１と第２センサー１２は、それぞれ、取得した第１加速度データ、第２加速度データを、例えば、インターネット等の公衆無線網等の外部ネットワーク１００を介し、外部に送信する。
以下、添付図面を参照して、本発明による複数のセンサー間での時刻同期方法を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
本発明の実施形態に係る複数のセンサー間での時刻同期方法を実現するための時刻同期システムの一例を示す図を図１に示す。
図１に示されるように、時刻同期システム１０は、第１センサー１１と、第２センサー１２と、システム本体２０と、を主に備えている。
第１センサー１１、第２センサー１２は、ビルディング等の建築構造物１に設置されている。第１センサー１１と、第２センサー１２は、建築構造物１において、水平方向Ｘと、水平面内でこれに直交する水平方向Ｙ、及び鉛直方向Ｚの各々で、互いに異なる位置に配置されている。本実施形態において、第１センサー１１は、時刻同期システム１０における基準となるセンサーであり、例えば、建築構造物１の地上１階フロア１ＦＬに設置されている。第２センサー１２（１２Ａ～１２Ｄ）は、例えば、建築構造物１の地上２階フロア２ＦＬ、地上３階フロア３ＦＬ、地上４階フロア４ＦＬ、屋上フロアＲＦＬのそれぞれに設置されている。第２センサー１２は、建築構造物１の各階に設置することが必須ではなく、例えば、建築構造物１の屋上フロアＲＦＬ等、少なくとも一つが設置されていればよい。第１センサー１１、第２センサー１２は、それぞれ、加速度センサーである。第１センサー１１は、地震発生時に、第１センサー１１が設置された地上１階フロア１ＦＬに生じた加速度の変化を示す、水平方向Ｘ、Ｙ、及び鉛直方向Ｚの各々における、第１加速度データを取得する。第２センサー１２は、地震発生時に、各々の第２センサー１２が設置された階層に生じた加速度の変化を示す、水平方向Ｘ、Ｙ、及び鉛直方向Ｚの各々における、第２加速度データを取得する。第１センサー１１と第２センサー１２は、それぞれ、取得した第１加速度データ、第２加速度データを、例えば、インターネット等の公衆無線網等の外部ネットワーク１００を介し、外部に送信する。
【0016】
システム本体２０は、コンピュータ装置からなるもので、予め設定されたコンピュータプログラムに基づいた処理を実行することで、複数のセンサー（第１センサー１１、第２センサー１２）間の時刻同期処理を自動的に行う。システム本体２０は、例えばクラウドコンピュータであり、外部ネットワーク１００に対し、無線又は有線により接続されている。システム本体２０は、外部ネットワーク１００を介して第１センサー１１、第２センサー１２から受信した加速度データ（第１加速度データ、第２加速度データ）に基づいて、第１センサー１１と第２センサーとの間の時間のずれを補正する処理を実行する。システム本体２０は、基準となる第１センサー１１から受信した第１加速度データに対する、他の第２センサー１２から受信した第２加速度データの関係に基づいて、第１センサー１１と第２センサーとの間の時間のずれを補正する。
システム本体２０は、データ受信部２１と、相関関数取得部２２と、データ調整部２３と、伝達関数同定部２４と、時間増分推定量算出部２５と、時間ずれ補正部２６と、を機能的に備えている。
システム本体２０は、データ受信部２１と、相関関数取得部２２と、データ調整部２３と、伝達関数同定部２４と、時間増分推定量算出部２５と、時間ずれ補正部２６と、を機能的に備えている。
【0017】
データ受信部２１は、第１センサー１１、第２センサー１２で取得した第１加速度データ、第２加速度データを、外部ネットワーク１００を介して受信（取得）する。
相関関数取得部２２は、第１センサー１１と第２センサー１２から取得された第１加速度データと第２加速度データを基に、第１センサー１１と第２センサー１２との相互相関関数を算出する。
データ調整部２３は、基準となる第１センサー１１の第１加速度データと、第２センサー１２の第２加速度データとの間で、時間差が大きい場合に、その時間差分を仮に調整（補正）する。
伝達関数同定部２４は、第１加速度データと第２加速度データの、１自由度系の理論伝達関数を同定する。
時間増分推定量算出部２５は、同定された理論伝達関数をガウス平面上にプロットし、これにより表示された図形の図心と原点とを結ぶ線のなす角度を算出する。時間増分推定量算出部２５は、算出された角度を基に、第１加速度データに対する第２加速度データの時間増分推定量を算出する。
時間ずれ補正部２６は、算出された時間増分推定量に基づいて、第１加速度データと第２加速度データとの間の時間のずれを補正する。
相関関数取得部２２は、第１センサー１１と第２センサー１２から取得された第１加速度データと第２加速度データを基に、第１センサー１１と第２センサー１２との相互相関関数を算出する。
データ調整部２３は、基準となる第１センサー１１の第１加速度データと、第２センサー１２の第２加速度データとの間で、時間差が大きい場合に、その時間差分を仮に調整（補正）する。
伝達関数同定部２４は、第１加速度データと第２加速度データの、１自由度系の理論伝達関数を同定する。
時間増分推定量算出部２５は、同定された理論伝達関数をガウス平面上にプロットし、これにより表示された図形の図心と原点とを結ぶ線のなす角度を算出する。時間増分推定量算出部２５は、算出された角度を基に、第１加速度データに対する第２加速度データの時間増分推定量を算出する。
時間ずれ補正部２６は、算出された時間増分推定量に基づいて、第１加速度データと第２加速度データとの間の時間のずれを補正する。
【0018】
次に、上記時刻同期システム１０における複数のセンサー間での時刻同期方法について説明する。
図２は、時刻同期システムにおける、複数のセンサー間での時刻同期方法の流れを示すフローチャートである。
図２に示されるように、本実施形態における複数のセンサー間での時刻同期方法は、加速度データを取得する工程Ｓ１と、センサーを区別する工程Ｓ２と、相関関数を算出する工程Ｓ３と、加速度データの時間差を算出する工程Ｓ４と、時間差の調整の要否を判定する工程Ｓ５と、加速度データの時間差を調整する工程Ｓ６と、伝達関数を同定する工程Ｓ７と、時間増分推定量を算出する工程Ｓ８と、時間のずれを補正する工程Ｓ９と、を含む。
図２は、時刻同期システムにおける、複数のセンサー間での時刻同期方法の流れを示すフローチャートである。
図２に示されるように、本実施形態における複数のセンサー間での時刻同期方法は、加速度データを取得する工程Ｓ１と、センサーを区別する工程Ｓ２と、相関関数を算出する工程Ｓ３と、加速度データの時間差を算出する工程Ｓ４と、時間差の調整の要否を判定する工程Ｓ５と、加速度データの時間差を調整する工程Ｓ６と、伝達関数を同定する工程Ｓ７と、時間増分推定量を算出する工程Ｓ８と、時間のずれを補正する工程Ｓ９と、を含む。
【0019】
加速度データを取得する工程Ｓ１では、データ受信部２１が、第１センサー１１、第２センサー１２で取得した第１加速度データ、第２加速度データを、外部ネットワーク１００を介して受信する。図３は、シミュレーションに基づいて、建築構造物１の地上１階フロア１ＦＬの第１センサー１１で取得した第１加速度データ、屋上フロアＲＦＬの第２センサー１２Ｄで取得された第２加速度データの一例を示す図である。
図３に示すように、建築構造物１の地上１階フロア１ＦＬで取得された第１加速度データよりも、屋上フロアＲＦＬで取得された第２加速度データの方が、検出される加速度が大きい。
センサーを区別する工程Ｓ２では、工程Ｓ１で受信した複数のセンサー（第１センサー１１、第２センサー１２）の加速度データを、基準となる第１センサー１１の第１加速度データと、それ以外の第２センサー１２（１２Ａ～１２Ｄ）の第２加速度データとに区別する。
図３に示すように、建築構造物１の地上１階フロア１ＦＬで取得された第１加速度データよりも、屋上フロアＲＦＬで取得された第２加速度データの方が、検出される加速度が大きい。
センサーを区別する工程Ｓ２では、工程Ｓ１で受信した複数のセンサー（第１センサー１１、第２センサー１２）の加速度データを、基準となる第１センサー１１の第１加速度データと、それ以外の第２センサー１２（１２Ａ～１２Ｄ）の第２加速度データとに区別する。
【0020】
相関関数を算出する工程Ｓ３では、相関関数取得部２２が、基準となる第１センサー１１の第１加速度データと、それ以外の各々の第２センサー１２の第２加速度データとの相互相関関数を算出する。相互相関関数は、例えば、下式（１）、（２）により算出される。下式（１）は、相互相関関数を離散的に表現した場合の式であり、下式（２）は、相互相関関数を連続的に表現した場合の式である。
【数1】
【0021】
上式によって得られる相互相関関数は、第１加速度データと第２加速度データとの波形の類似性を確認することができるものである。より具体的には、加速度データ同士の波形の初期の部分がどの程度一致しているか、もしくは時間差を確認する指標とすることができる。これにより、第１センサー１１の第１加速度データと、第２センサー１２の第２加速度データの時刻差をある程度確認することができる。
このように、工程Ｓ３で算出された相互相関関数に基づき、加速度データの暫定的な時間差を算出する工程Ｓ４では、データ調整部２３が、第１センサー１１の第１加速度データと、第２センサー１２の第２加速度データとの、暫定的な時間差を算出する。
時間差の調整の要否を判定する工程Ｓ５では、データ調整部２３が、工程Ｓ４で算出された暫定的な時間差が、予め設定された増分時間閾値以上であるか否かを判定する。暫定的な時間差が、増分閾値以上である場合、加速度データの時間差を調整する必要があると判定され、工程Ｓ６に進む。暫定的な時間差が、増分閾値未満である場合、加速度データの時間差を調整する必要が無いと判定され、工程Ｓ７に進む。
加速度データの時間差を調整する工程Ｓ６では、データ調整部２３が、暫定的な時間差が増分時間閾値以上である場合に、第１加速度データとの時間差が増分時間閾値よりも小さくなるように、第２加速度データを時間軸方向に移動することで時間を調整し、第１加速度データとの間の時間差を調整する。このときの時間の調整量である時間増分調整量Δｔ１は、後に、時間増分推定量を算出する工程Ｓ８において使用される。
図４は、図３に示した第１、第２加速度データの横軸を伸ばすとともに、第２加速度データの波形の時間が複数段階にずれたものである。図４（ｆ）は、第１加速度データである。図４（ａ）は、この第１加速度データに対応する、時刻のずれのない、本来の第２加速度データ（τ＝０．００ｓｅｃ）である。この第２加速度データから、時間差τが、０．０１ｓｅｃ、０．０３ｓｅｃ、０．０５ｓｅｃ、０．１０ｓｅｃとなるように、それぞれ波形がずれた加速度データが、図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）として、それぞれ示されている。
このように、工程Ｓ３で算出された相互相関関数に基づき、加速度データの暫定的な時間差を算出する工程Ｓ４では、データ調整部２３が、第１センサー１１の第１加速度データと、第２センサー１２の第２加速度データとの、暫定的な時間差を算出する。
時間差の調整の要否を判定する工程Ｓ５では、データ調整部２３が、工程Ｓ４で算出された暫定的な時間差が、予め設定された増分時間閾値以上であるか否かを判定する。暫定的な時間差が、増分閾値以上である場合、加速度データの時間差を調整する必要があると判定され、工程Ｓ６に進む。暫定的な時間差が、増分閾値未満である場合、加速度データの時間差を調整する必要が無いと判定され、工程Ｓ７に進む。
加速度データの時間差を調整する工程Ｓ６では、データ調整部２３が、暫定的な時間差が増分時間閾値以上である場合に、第１加速度データとの時間差が増分時間閾値よりも小さくなるように、第２加速度データを時間軸方向に移動することで時間を調整し、第１加速度データとの間の時間差を調整する。このときの時間の調整量である時間増分調整量Δｔ１は、後に、時間増分推定量を算出する工程Ｓ８において使用される。
図４は、図３に示した第１、第２加速度データの横軸を伸ばすとともに、第２加速度データの波形の時間が複数段階にずれたものである。図４（ｆ）は、第１加速度データである。図４（ａ）は、この第１加速度データに対応する、時刻のずれのない、本来の第２加速度データ（τ＝０．００ｓｅｃ）である。この第２加速度データから、時間差τが、０．０１ｓｅｃ、０．０３ｓｅｃ、０．０５ｓｅｃ、０．１０ｓｅｃとなるように、それぞれ波形がずれた加速度データが、図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）として、それぞれ示されている。
【0022】
伝達関数を同定する工程Ｓ７では、伝達関数同定部２４が、第１加速度データに対する第２加速度データの、１自由度系の理論伝達関数を、部分空間法によるシステム同定を行うことにより同定する。ここで、工程Ｓ６で、第２加速度データの時間差を調整した場合、この工程Ｓ７では、伝達関数同定部２４は、時間が調整された第２加速度データを用い、理論伝達関数を同定する。
【0023】
部分空間法においては、例えば、システムを、次式のような状態空間表現によって表現し、これに適合するようなモデルを同定する。次式において、ｘ（ｔ）は状態ベクトル、ｙ（ｔ）は出力ベクトル、ｕ（ｔ）は入力ベクトル、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは定数行列である。
このとき、ｅをネイピア数、ｉを虚数単位、Δｔをサンプリング周期、λｊを行列Ａのｊ次の固有値とすると、伝達関数行列Ｇ（ω）とｊ次の固有振動数ｆｊは、次式（３）のようなものとなる。
【数2】
【数3】
【0024】
図５は、図４（ｆ）に示した第１加速度データのフーリエスペクトルに対する、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示した各第２加速度データのフーリエスペクトルの位相差を示すものである。本データは、図１５を用いて後に説明するように、建築構造物の１次固有振動数を３．６７として弾性動的解析を行って取得したものである。
図５は、第１加速度データと第２加速度データとの周波数と位相差との関係を示している。同定された伝達関数から、例えば１Ｈｚ以下の低い周波数の領域で、第１加速度データと第２加速度データとの位相がゼロ近傍であるか否かを確認する。これには、同定された伝達関数の位相が、例えば１Ｈｚ以下の低い周波数で、予め設定した範囲（例えば±１°以内）内に例えば９０％以上含まれていれば、第１センサー１１の第１加速度データと第２センサー１２の第２加速度データとが同位相であると判断する。同位相であると判断できない場合には、相互相関解析を行い、できるだけ同位相となるような処理を適用する。
図５は、第１加速度データと第２加速度データとの周波数と位相差との関係を示している。同定された伝達関数から、例えば１Ｈｚ以下の低い周波数の領域で、第１加速度データと第２加速度データとの位相がゼロ近傍であるか否かを確認する。これには、同定された伝達関数の位相が、例えば１Ｈｚ以下の低い周波数で、予め設定した範囲（例えば±１°以内）内に例えば９０％以上含まれていれば、第１センサー１１の第１加速度データと第２センサー１２の第２加速度データとが同位相であると判断する。同位相であると判断できない場合には、相互相関解析を行い、できるだけ同位相となるような処理を適用する。
【0025】
時間増分推定量を算出する工程Ｓ８では、時間増分推定量算出部２５が、工程Ｓ７で同定した伝達関数をガウス平面（複素平面）上にプロットする。すると、ガウス平面上に、図形が表示される。
図６は、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示した各第２加速度データに対応した伝達関数を、ガウス平面上にプロットすることで形成された円を示すものである。この図６に示すように、図４で時間が複数段階にずれた各第２加速度データの、第１加速度データを基準とした伝達関数によって表示される円は、円（図形）の図心と、ガウス平面の原点とを結ぶ線が、実軸との間に成す角度θが異なっている。
より詳細には、第１加速度データに対する、第２加速度データの時間のずれがない場合においては、円の中心は、虚軸上の、原点よりも下側に位置して、実軸の正方向からの時計回りの角度θは９０°となっており、第１加速度データに対する、第２加速度データの時間のずれが大きいほど、角度θが９０°から離れた値となっている。
なお、時間差τが０．００ｓｅｃの、時間がずれていない場合に比べ、原点を中心として、時計回り方向、すなわち角度θが９０°よりも大きくなる方向に、円がずれた位置に在る場合においては、第２加速度データが第１加速度データより時刻が遅れていることを示している。また、反時計回り方向、すなわち角度θが９０°よりも小さくなる方向に円がずれた位置に在る場合においては、第２加速度データが第１加速度データより時刻が進んでいることを示している。
図６は、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示した各第２加速度データに対応した伝達関数を、ガウス平面上にプロットすることで形成された円を示すものである。この図６に示すように、図４で時間が複数段階にずれた各第２加速度データの、第１加速度データを基準とした伝達関数によって表示される円は、円（図形）の図心と、ガウス平面の原点とを結ぶ線が、実軸との間に成す角度θが異なっている。
より詳細には、第１加速度データに対する、第２加速度データの時間のずれがない場合においては、円の中心は、虚軸上の、原点よりも下側に位置して、実軸の正方向からの時計回りの角度θは９０°となっており、第１加速度データに対する、第２加速度データの時間のずれが大きいほど、角度θが９０°から離れた値となっている。
なお、時間差τが０．００ｓｅｃの、時間がずれていない場合に比べ、原点を中心として、時計回り方向、すなわち角度θが９０°よりも大きくなる方向に、円がずれた位置に在る場合においては、第２加速度データが第１加速度データより時刻が遅れていることを示している。また、反時計回り方向、すなわち角度θが９０°よりも小さくなる方向に円がずれた位置に在る場合においては、第２加速度データが第１加速度データより時刻が進んでいることを示している。
【0026】
ここで、図７は、図３に示した第２加速度データを、時間差τが３．００ｓｅｃとなるように波形が大きくずれた第２加速度データと、基準となる第１加速度データとが示されている。図８は、図７に示した第１加速度データのフーリエスペクトルに対する、第２加速度データのフーリエスペクトルの位相差を示すものである。図９は、第２加速度データの第１加速度データに対する伝達関数を基に、ガウス平面上に形成された図形を示している。図７、図８のように第１加速度データに対して第２加速度データの時間差が過度に大きい場合、図９に示されるように、ガウス平面上には、円ではなく、螺旋状の図形が描かれてしまう。上記の工程Ｓ３～Ｓ６における、相互相関関数を導出して、暫定的な時間差が増分時間閾値以上である場合に、第１加速度データとの時間差が増分時間閾値よりも小さくなるように、第２加速度データを時間軸方向に時間増分調整量だけ移動することで時間を調整し、第１加速度データとの間の時間差を調整するまでの一連の処理は、このような螺旋状の図形が生成されず、円が生成されるようにするために行われる。換言すれば、増分時間閾値は、ガウス平面上に円が生成される値となるように、適切に設定されている。増分時間閾値は、例えば、図３に示すシミュレーションで取得した第１加速度データ、及び第２加速度データにおいては、０．１秒に設定した。
【0027】
また、図１０は、第１センサー１１の第１加速度データ、及び第２センサー１２の第２加速度データに、センサー自体や周辺機器等によるノイズ、建築構造物１からのノイズが含まれている例である。図１１は、図１０に示した第１加速度データのフーリエスペクトルに対する、第２加速度データのフーリエスペクトルの位相差を示すものである。図１２は、第１加速度データに対する第２加速度データのフーリエ振幅スペクトル比を示す図である。図１３は、第１加速度データに対する第２加速度データの伝達関数を基に、ガウス平面上に形成された図形を示している。
図３から図９までに示された各データは、弾性動的解析によって生成されたものであり、ノイズが含まれていないが、実際に取得される加速度データには、センサーや建築構造物固有のノイズが含まれる。建築構造物が静止していたとしても、加速度センサー内の半導体の振動や電気的なノイズが、加速度データとして収集されてしまい、これが加速度データにノイズとして表れる。
このようなノイズは、例えば図１０における第２加速度データにおいて、細かな波形として表れている。このようなノイズが含まれた加速度データから同定される伝達関数（図１２参照）では、図１３に示されるように、ガウス平面上に、時間のずれを把握できるような図形が描かれない。上記の工程Ｓ７で１自由度系の理論伝達関数を同定することにより、このようなノイズの影響を除去することができる。
図１４は、同定された１自由度系の理論伝達関数を、ガウス平面上にプロットした例を示す図である。この図１４に示すように、１自由度系の理論伝達関数の同定結果を用いることで、ガウス平面上には、図形として円が表示される。
図３から図９までに示された各データは、弾性動的解析によって生成されたものであり、ノイズが含まれていないが、実際に取得される加速度データには、センサーや建築構造物固有のノイズが含まれる。建築構造物が静止していたとしても、加速度センサー内の半導体の振動や電気的なノイズが、加速度データとして収集されてしまい、これが加速度データにノイズとして表れる。
このようなノイズは、例えば図１０における第２加速度データにおいて、細かな波形として表れている。このようなノイズが含まれた加速度データから同定される伝達関数（図１２参照）では、図１３に示されるように、ガウス平面上に、時間のずれを把握できるような図形が描かれない。上記の工程Ｓ７で１自由度系の理論伝達関数を同定することにより、このようなノイズの影響を除去することができる。
図１４は、同定された１自由度系の理論伝達関数を、ガウス平面上にプロットした例を示す図である。この図１４に示すように、１自由度系の理論伝達関数の同定結果を用いることで、ガウス平面上には、図形として円が表示される。
【0028】
時間増分推定量を算出する工程Ｓ８では、時間増分推定量算出部２５が、上記のようにしてガウス平面上に表示された図形の図心と、ガウス平面の原点とを結ぶ線の、実軸との間に、より詳細には実軸の正方向から時計回りの方向に、なす角度θを算出する。
さらに、時間増分推定量を算出する工程Ｓ８では、時間増分推定量算出部２５が、算出された、ガウス平面上に表示された図形の図心と原点とを結ぶ線のなす角度θを基に、第１加速度データに対する第２加速度データの時間増分推定量を算出する。より詳細には、時間増分推定量算出部２５は、ガウス平面上に表示された図形の図心と原点とを結ぶ線の、実軸との間に、より詳細には実軸の正方向から時計回りの方向に、なす角度θの、時刻のずれのない本来の第２加速度データ（τ＝０．００ｓｅｃ）に対して同様な処理を適用した場合の線の、実軸との間に、より詳細には実軸の正方向から時計回りの方向に、なす角度との差分値Δθを用い、時間差推定量Δｔ２を、下式（４）により算出する。
上式（４）における１次固有振動数ｆ１は、工程Ｓ７において式（３）として説明した式を基に求められる。
このとき、工程Ｓ６で、第２加速度データの時間を時間軸方向に時間増分調整量Δｔ１だけ移動して調整し、第１加速度データとの間の時間差を調整した場合、この工程Ｓ８では、ガウス平面上に表示された図形の図心と原点とを結ぶ線のなす角度θを基に算出された値である時間差推定量Δｔ２に、工程Ｓ６における時間増分調整量Δｔ１を加算して、時間増分推定量（τｘ＝Δｔ１＋Δｔ２）を算出する。すなわち、角度θを基に、理論伝達関数の同定対象となった、第１加速度データと、時間が調整された第２加速度データの時間差として時間差推定量Δｔ２を算出し、当該時間差推定量Δｔ２に、時間増分調整量Δｔ１を加算して、時間増分推定量τｘを算出する。このようにして算出された時間増分推定量τｘは、第１加速度データと、時間が調整される前の、第２センサー１２によって得られたオリジナルの、第２加速度データの時間差を示す値となっている。
工程Ｓ６で、第２加速度データの時間を調整していない場合においては、時間増分調整量Δｔ１は０であり、かつ、時間差推定量Δｔ２は、理論伝達関数の同定対象となった、第１加速度データと、第２センサー１２によって得られた、時間が調整されていない、オリジナルの第２加速度データの時間差として算出されている。このため、時間差推定量Δｔ２の値がそのまま、時間増分推定量τｘの値となる。
さらに、時間増分推定量を算出する工程Ｓ８では、時間増分推定量算出部２５が、算出された、ガウス平面上に表示された図形の図心と原点とを結ぶ線のなす角度θを基に、第１加速度データに対する第２加速度データの時間増分推定量を算出する。より詳細には、時間増分推定量算出部２５は、ガウス平面上に表示された図形の図心と原点とを結ぶ線の、実軸との間に、より詳細には実軸の正方向から時計回りの方向に、なす角度θの、時刻のずれのない本来の第２加速度データ（τ＝０．００ｓｅｃ）に対して同様な処理を適用した場合の線の、実軸との間に、より詳細には実軸の正方向から時計回りの方向に、なす角度との差分値Δθを用い、時間差推定量Δｔ２を、下式（４）により算出する。
【数4】
このとき、工程Ｓ６で、第２加速度データの時間を時間軸方向に時間増分調整量Δｔ１だけ移動して調整し、第１加速度データとの間の時間差を調整した場合、この工程Ｓ８では、ガウス平面上に表示された図形の図心と原点とを結ぶ線のなす角度θを基に算出された値である時間差推定量Δｔ２に、工程Ｓ６における時間増分調整量Δｔ１を加算して、時間増分推定量（τｘ＝Δｔ１＋Δｔ２）を算出する。すなわち、角度θを基に、理論伝達関数の同定対象となった、第１加速度データと、時間が調整された第２加速度データの時間差として時間差推定量Δｔ２を算出し、当該時間差推定量Δｔ２に、時間増分調整量Δｔ１を加算して、時間増分推定量τｘを算出する。このようにして算出された時間増分推定量τｘは、第１加速度データと、時間が調整される前の、第２センサー１２によって得られたオリジナルの、第２加速度データの時間差を示す値となっている。
工程Ｓ６で、第２加速度データの時間を調整していない場合においては、時間増分調整量Δｔ１は０であり、かつ、時間差推定量Δｔ２は、理論伝達関数の同定対象となった、第１加速度データと、第２センサー１２によって得られた、時間が調整されていない、オリジナルの第２加速度データの時間差として算出されている。このため、時間差推定量Δｔ２の値がそのまま、時間増分推定量τｘの値となる。
【0029】
時間のずれを補正する工程Ｓ９では、時間ずれ補正部２６が、工程Ｓ８で算出された時間増分推定量（Δｔ１＋Δｔ２）に基づいて、第１加速度データと第２加速度データとの間の時間のずれを補正する。具体的には、基準となる第１センサー１１の第１加速度データの波形に対し、第２センサー１２の第２加速度データの波形を、算出された時間増分推定量分だけ、時間軸方向にずらす。このようにして、第１センサー１１と第２センサー１２との時間のずれが補正される。この場合においては、波形をフーリエ変換し、周波数領域へと変換したうえで、ｅ＾（ｉωΔｔ）を乗算し、フーリエ逆変換して時間領域へと戻すと、例えば０．０１秒以下の細かな時間のずれも補正できるため、より望ましい。
【0030】
上記のような時刻同期方法を評価するために、地表から上方に５つの節点が連続するような５質点系解析モデルを構築し、弾性動的解析を行った。各節点には質点質量を設け、この位置に加速度センサーを設けたものと想定した。１階の基部に地震波を１方向入力させ、各節点位置の加速度応答結果は、加速度センサーで取得した時刻歴加速度波形データと同等であるものとした。
５質点系解析モデルにおいては、最上層の節点の質量を１４．２６トン、他の節点の質量を１５．５５トンとした。また、各質点を繋ぐバネを９８．８５ＭＮ／ｍ、減衰定数を０．０３、１次固有振動数を３．６７とした。最下層の節点と最上層の節点の加速度データを検討対象とした。また、動的解析時のサンプリング時間を０．０１秒とし、入力地震波は、２０１１年東北地方太平洋沖地震の築館で観測された加速度データを最大加速度１００ガルに基準化したものを用いた。
図３として示した第１加速度データと第２加速度データは、上記のような動的解析において取得されたものである。この第２加速度データの時間をずらして、図４に示されるような、第１加速度データからの時間のずれ量τが、０．００秒、０．０１秒、０．０３秒、０．０５秒、及び０．１０秒の各々となるような第２加速度データを生成した。
図１５は、工程Ｓ８で算出された時間増分推定量τｘと、上記のように取得された各第２加速度データの時間ずれ量とを比較した図である。この図１５に示すように、工程９で算出された時間増分推定量τｘは、図４に示した、時間がずれた第２加速度データの時間ずれ量τに対し、高精度で近似している。
５質点系解析モデルにおいては、最上層の節点の質量を１４．２６トン、他の節点の質量を１５．５５トンとした。また、各質点を繋ぐバネを９８．８５ＭＮ／ｍ、減衰定数を０．０３、１次固有振動数を３．６７とした。最下層の節点と最上層の節点の加速度データを検討対象とした。また、動的解析時のサンプリング時間を０．０１秒とし、入力地震波は、２０１１年東北地方太平洋沖地震の築館で観測された加速度データを最大加速度１００ガルに基準化したものを用いた。
図３として示した第１加速度データと第２加速度データは、上記のような動的解析において取得されたものである。この第２加速度データの時間をずらして、図４に示されるような、第１加速度データからの時間のずれ量τが、０．００秒、０．０１秒、０．０３秒、０．０５秒、及び０．１０秒の各々となるような第２加速度データを生成した。
図１５は、工程Ｓ８で算出された時間増分推定量τｘと、上記のように取得された各第２加速度データの時間ずれ量とを比較した図である。この図１５に示すように、工程９で算出された時間増分推定量τｘは、図４に示した、時間がずれた第２加速度データの時間ずれ量τに対し、高精度で近似している。
【0031】
上述したような複数のセンサー間での時刻同期方法によれば、建築構造物１内に設置されて地震時の加速度データを取得する、複数のセンサー（第１センサー１１、第２センサー１２）同士の時刻を同期させる方法であって、第１センサー１１と、当該第１センサー１１とは異なる位置に設置された第２センサー１２の各々から、第１加速度データと第２加速度データを取得する工程Ｓ１と、第１加速度データと第２加速度データの、１自由度系の理論伝達関数を同定する工程Ｓ７と、ガウス平面上に理論伝達関数をプロットし、これにより表示された図形の図心と原点とを結ぶ線のなす角度θを算出し、角度θを基に、第１加速度データに対する第２加速度データの時間増分推定量τｘを算出する工程Ｓ８と、時間増分推定量τｘに基づいて、第１加速度データと第２加速度データとの間の時間のずれを補正する工程Ｓ９と、を含む。
このような構成によれば、第１センサー１１、第２センサー１２から取得した第１加速度データと第２加速度データの１自由度系の理論伝達関数によって、ガウス平面上に図形を表示する。その図形の図心とガウス平面の原点とを結ぶ線の角度θを基に、第１加速度データと第２加速度データとの時間増分推定量τｘを算出し、算出された時間増分推定量τｘに基づいて、第１加速度データと第２加速度データとの間の時間のずれを補正する。このようにして、複数のセンサー（第１センサー１１、第２センサー１２）間での時刻同期を実現することができる。
また、複数のセンサー（第１センサー１１、第２センサー１２）間の時刻の同期を図るには、第１センサー１１、第２センサー１２の第１加速度データ、第２加速度データのみを用い、建築構造物１についての付加的情報は必要ではない。また、第１センサー１１、第２センサー１２における計測時に同期を行うわけではなく、計測終了後に、第１加速度データ、第２加速度データを用いることで、複数のセンサー（第１センサー１１、第２センサー１２）間の時刻の同期を図ることができる。また、時刻の同期を図るための計算に人為的操作が必要なく、第１センサー１１、第２センサー１２で得られた第１加速度データ、第２加速度データに基づいて一義的な結果を得ることができる。その結果、センサー間で通信を行わずに、容易かつ正確にセンサー間の時刻を同期させることができる、複数のセンサー間での時刻同期方法を提供することが可能となる。
このような構成によれば、第１センサー１１、第２センサー１２から取得した第１加速度データと第２加速度データの１自由度系の理論伝達関数によって、ガウス平面上に図形を表示する。その図形の図心とガウス平面の原点とを結ぶ線の角度θを基に、第１加速度データと第２加速度データとの時間増分推定量τｘを算出し、算出された時間増分推定量τｘに基づいて、第１加速度データと第２加速度データとの間の時間のずれを補正する。このようにして、複数のセンサー（第１センサー１１、第２センサー１２）間での時刻同期を実現することができる。
また、複数のセンサー（第１センサー１１、第２センサー１２）間の時刻の同期を図るには、第１センサー１１、第２センサー１２の第１加速度データ、第２加速度データのみを用い、建築構造物１についての付加的情報は必要ではない。また、第１センサー１１、第２センサー１２における計測時に同期を行うわけではなく、計測終了後に、第１加速度データ、第２加速度データを用いることで、複数のセンサー（第１センサー１１、第２センサー１２）間の時刻の同期を図ることができる。また、時刻の同期を図るための計算に人為的操作が必要なく、第１センサー１１、第２センサー１２で得られた第１加速度データ、第２加速度データに基づいて一義的な結果を得ることができる。その結果、センサー間で通信を行わずに、容易かつ正確にセンサー間の時刻を同期させることができる、複数のセンサー間での時刻同期方法を提供することが可能となる。
【0032】
また、上記したような複数のセンサー間での時刻同期方法は、第１加速度データと第２加速度データの暫定的な時間差を算出する工程Ｓ４と、暫定的な時間差が増分時間閾値以上である場合には、第１加速度データとの時間差が増分時間閾値よりも小さくなるように、第２加速度データを時間軸方向に時間増分調整量Δｔ１だけ移動することで時間を調整し、第１加速度データとの間の時間差を調整する工程Ｓ５と、を更に備えている。理論伝達関数を同定する工程Ｓ７においては、時間が調整された第２加速度データを、第２加速度データとして、理論伝達関数を同定する。時間増分推定量を算出する工程Ｓ８では、角度θを基に、理論伝達関数の同定対象となった加速度データ間の時間差である時間差推定量Δｔ２を算出し、当該時間差推定量Δｔ２に、時間増分調整量Δｔ１を加算して、時間増分推定量τｘを算出する。
第１加速度データと第２加速度データとの間の時間差が増分時間閾値以上である場合には、時間増分推定量τｘが精度よく算出されない場合がある。
このような構成によれば、第１加速度データと第２加速度データとの暫定的な時間差を算出し、これが増分時間閾値以上である場合は、第２加速度データを時間軸方向に時間増分調整量Δｔ１だけ移動することで時間を調整する。このようにして時間が調整された第２加速度データと第１加速度データとの間で理論伝達関数を同定して、理論伝達関数の同定対象となった加速度データである、第１加速度データと時間が調整された第２加速度データとの間の時間差である時間差推定量Δｔ２を算出し、当該時間差推定量Δｔ２に、第２加速度データを調整した量である時間増分調整量Δｔ１を加算して、時間増分推定量τｘを算出する。このようにして算出された時間増分推定量τｘは、第１センサー１１と第２センサー１２により得られたオリジナルの、第１加速度データと第２加速度データ間の、時間差となっている。このため、上記のようにして算出された時間増分推定量τｘに基づいて、第１加速度データと第２加速度データとの間の時間のずれを補正することで、第１センサー１１と第２センサー１２の間の時刻を正しく同期することができる。
このように、第１加速度データと第２加速度データとの時間差が大きい場合でも、一方の加速度データを予め調整し、調整後の加速度データを用いて時間増分推定量τｘを算出することで、複数のセンサー（第１センサー１１、第２センサー１２）間での時刻同期を行うことができる。
なお、第１加速度データと第２加速度データとの暫定的な時間差が増分時間閾値以上でない場合においては、第２加速度データは時間軸方向に移動されずに時間が調整されない。このため、第１加速度データと、時間が調整されない、第２センサー１２によって取得されたオリジナルの第２加速度データとの間の理論伝達関数が同定され、これを用いて角度θが算出されて、当該角度θを基に、第１加速度データと、時間が調整されない、第２センサー１２によって取得されたオリジナルの第２加速度データとの間の時間差が、時間差推定量Δｔ２として算出される。この場合においては、第２加速度データは時間が調整されていないため、時間増分調整量Δｔ１は０である。したがって、第１加速度データと、時間が調整されない、第２センサー１２によって取得されたオリジナルの第２加速度データとの間の時間差の値となっている時間差推定量Δｔ２の値が、時間増分推定量τｘとして算出される。
このように、第１加速度データと第２加速度データとの時間差が大きくない場合でも、複数のセンサー（第１センサー１１、第２センサー１２）間での時刻同期を行うことができる。
第１加速度データと第２加速度データとの間の時間差が増分時間閾値以上である場合には、時間増分推定量τｘが精度よく算出されない場合がある。
このような構成によれば、第１加速度データと第２加速度データとの暫定的な時間差を算出し、これが増分時間閾値以上である場合は、第２加速度データを時間軸方向に時間増分調整量Δｔ１だけ移動することで時間を調整する。このようにして時間が調整された第２加速度データと第１加速度データとの間で理論伝達関数を同定して、理論伝達関数の同定対象となった加速度データである、第１加速度データと時間が調整された第２加速度データとの間の時間差である時間差推定量Δｔ２を算出し、当該時間差推定量Δｔ２に、第２加速度データを調整した量である時間増分調整量Δｔ１を加算して、時間増分推定量τｘを算出する。このようにして算出された時間増分推定量τｘは、第１センサー１１と第２センサー１２により得られたオリジナルの、第１加速度データと第２加速度データ間の、時間差となっている。このため、上記のようにして算出された時間増分推定量τｘに基づいて、第１加速度データと第２加速度データとの間の時間のずれを補正することで、第１センサー１１と第２センサー１２の間の時刻を正しく同期することができる。
このように、第１加速度データと第２加速度データとの時間差が大きい場合でも、一方の加速度データを予め調整し、調整後の加速度データを用いて時間増分推定量τｘを算出することで、複数のセンサー（第１センサー１１、第２センサー１２）間での時刻同期を行うことができる。
なお、第１加速度データと第２加速度データとの暫定的な時間差が増分時間閾値以上でない場合においては、第２加速度データは時間軸方向に移動されずに時間が調整されない。このため、第１加速度データと、時間が調整されない、第２センサー１２によって取得されたオリジナルの第２加速度データとの間の理論伝達関数が同定され、これを用いて角度θが算出されて、当該角度θを基に、第１加速度データと、時間が調整されない、第２センサー１２によって取得されたオリジナルの第２加速度データとの間の時間差が、時間差推定量Δｔ２として算出される。この場合においては、第２加速度データは時間が調整されていないため、時間増分調整量Δｔ１は０である。したがって、第１加速度データと、時間が調整されない、第２センサー１２によって取得されたオリジナルの第２加速度データとの間の時間差の値となっている時間差推定量Δｔ２の値が、時間増分推定量τｘとして算出される。
このように、第１加速度データと第２加速度データとの時間差が大きくない場合でも、複数のセンサー（第１センサー１１、第２センサー１２）間での時刻同期を行うことができる。
【0033】
また、上記したような複数のセンサー間での時刻同期方法は、理論伝達関数を同定する工程Ｓ７においては、第１加速度データと第２加速度データを基に、部分空間法によるシステム同定を行うことで、理論伝達関数を同定する。
このような構成によれば、第１センサー１１、第２センサー１２間の時間のずれを、１自由度系の理論伝達関数の、部分空間法によるシステム同定の結果を用いて補正することによって、センサーや建築構造物固有のノイズの影響を抑制することができる。これにより、時刻同期の高精度化を図り、より正確にセンサー間の時刻を同期させることができる。
このような構成によれば、第１センサー１１、第２センサー１２間の時間のずれを、１自由度系の理論伝達関数の、部分空間法によるシステム同定の結果を用いて補正することによって、センサーや建築構造物固有のノイズの影響を抑制することができる。これにより、時刻同期の高精度化を図り、より正確にセンサー間の時刻を同期させることができる。
【0034】
（実施形態の変形例）
次に、図１６を用いて、上記実施形態として示した時刻同期方法の変形例を説明する。図１６は、本第１変形例の時刻同期システムにおける、複数のセンサー間での時刻同期方法の流れを示すフローチャートである。本変形例における時刻同期方法は、上記実施形態とは、第１加速度データ及び第２加速度データが鉛直方向の加速度データであること、及び、時間増分推定量が収束するまで時間増分推定量を更新する点が異なっている。
時刻同期システムの構成自体は図１に示される上記実施形態と同様であるため、以下では、主に図１と図１６を用いて、本変形例における時刻同期方法を説明する。
次に、図１６を用いて、上記実施形態として示した時刻同期方法の変形例を説明する。図１６は、本第１変形例の時刻同期システムにおける、複数のセンサー間での時刻同期方法の流れを示すフローチャートである。本変形例における時刻同期方法は、上記実施形態とは、第１加速度データ及び第２加速度データが鉛直方向の加速度データであること、及び、時間増分推定量が収束するまで時間増分推定量を更新する点が異なっている。
時刻同期システムの構成自体は図１に示される上記実施形態と同様であるため、以下では、主に図１と図１６を用いて、本変形例における時刻同期方法を説明する。
【0035】
上記実施形態と同様に、本変形例においても、第１センサー１１は地上１階フロア１ＦＬに設置され、第２センサー１２は地上１階フロア１ＦＬよりも上の階層に、第１センサーから鉛直方向に離間して設けられる。第１センサー１１は、地震発生時に、地上１階フロア１ＦＬの、水平方向Ｘ、Ｙ、及び鉛直方向Ｚの各々における、第１加速度データを取得する。第２センサー１２は、地震発生時に、第２センサー１２が設置された階層に生じた加速度の変化を示す、水平方向Ｘ、Ｙ、及び鉛直方向Ｚの各々における、第２加速度データを取得する。
本変形における加速度データを取得する工程Ｓ１Ａでは、データ受信部２１が、第１センサー１１、第２センサー１２の各々によって得られた鉛直方向の加速度データを、それぞれ第１加速度データ、第２加速度データとして、外部ネットワーク１００を介して受信して取得する。
本変形における加速度データを取得する工程Ｓ１Ａでは、データ受信部２１が、第１センサー１１、第２センサー１２の各々によって得られた鉛直方向の加速度データを、それぞれ第１加速度データ、第２加速度データとして、外部ネットワーク１００を介して受信して取得する。
【0036】
建築構造物を構成する鉄骨やコンクリートの内部を伝わる弾性波に関し、縦波の速さＶｐは、Ｅを弾性係数、ρを密度、νをポアソン比とすると、次の式（５）により表すことができる。
他方、横波の速さＶｓは、次の式（６）により表すことができる。
理論上は、ポアソン比νは－１より大きく１／２より小さい範囲内の値をとり得る。この範囲の値においては、縦波の速さＶｐを構成する、式（５）中の（１－ν）／（１＋ν）（１－２ν）の値は、横波の速さＶｓを構成する、式（６）中の１／２（１＋ν）の値よりも大きくなる。
このように、弾性波の速度は、水平方向よりも鉛直方向のほうが、一般的には速くなる。
【数5】
【数6】
このように、弾性波の速度は、水平方向よりも鉛直方向のほうが、一般的には速くなる。
【0037】
また、本変形例のように第１センサー１１と第２センサー１２が鉛直方向に離間して、例えば第２センサー１２が第１センサー１１よりも上方に設けられた場合において、水平方向の波は、下方の第１センサー１１に到達した後、上方の第２センサー１２に到達するまでに、離間した階層の分だけ遅延する。このため、第１加速度データ及び第２加速度データとして水平方向の加速度データを用いた場合においては、第１加速度データと第２加速度データの間の時間のずれには、第１センサー１１と第２センサー１２の間の時刻のずれに加え、上記のような遅延時間も反映されているため、第１センサー１１と第２センサー１２の間の時刻のずれのみを正確に特定するのが難しい。
更に、水平方向の波は、水平面内に延びる第１方向Ｘと、当該第１方向Ｘに水平面内で直交する第２方向Ｙの、２つの方向の成分を有するため、いずれの成分を水平方向の加速度データとして用いればよいのか、判断が難しい。
このような理由に拠り、本変形例においては、上記のように、第１センサー１１及び第２センサー１２の各々によって得られた鉛直方向の加速度データを、それぞれ第１加速度データ及び第２加速度データとして取得している。
更に、水平方向の波は、水平面内に延びる第１方向Ｘと、当該第１方向Ｘに水平面内で直交する第２方向Ｙの、２つの方向の成分を有するため、いずれの成分を水平方向の加速度データとして用いればよいのか、判断が難しい。
このような理由に拠り、本変形例においては、上記のように、第１センサー１１及び第２センサー１２の各々によって得られた鉛直方向の加速度データを、それぞれ第１加速度データ及び第２加速度データとして取得している。
【0038】
図１６に示される工程Ｓ２から工程Ｓ８までは、上記実施形態と同様である。
すなわち、センサーを区別する工程Ｓ２では、工程Ｓ１Ａで受信した各加速度データを、基準となる第１センサー１１の第１加速度データと、それ以外の第２センサー１２の第２加速度データとに区別する。
相関関数を算出する工程Ｓ３では、相関関数取得部２２が、第１加速度データと、第２加速度データとの相互相関関数を算出する。
加速度データの暫定的な時間差を算出する工程Ｓ４では、データ調整部２３が、第１加速度データと第２加速度データとの、暫定的な時間差を算出する。
時間差の調整の要否を判定する工程Ｓ５では、データ調整部２３が、工程Ｓ４で算出された暫定的な時間差が、予め設定された増分時間閾値以上であるか否かを判定する。暫定的な時間差が、増分閾値以上である場合、工程Ｓ６に進む。暫定的な時間差が、増分閾値未満である場合、工程Ｓ７に進む。
加速度データの時間差を調整する工程Ｓ６では、データ調整部２３が、暫定的な時間差が増分時間閾値以上である場合に、第１加速度データとの時間差が増分時間閾値よりも小さくなるように、第２加速度データを時間軸方向に時間増分調整量Δｔ１だけ移動することで時間を調整し、第１加速度データとの間の時間差を調整する。
伝達関数を同定する工程Ｓ７では、伝達関数同定部２４が、第１加速度データに対する第２加速度データの、１自由度系の理論伝達関数を、部分空間法によるシステム同定を行うことにより同定する。
時間増分推定量を算出する工程Ｓ８では、時間増分推定量算出部２５が、工程Ｓ７で同定した伝達関数をガウス平面（複素平面）上にプロットする。すると、ガウス平面上に、図形が表示される。時間増分推定量算出部２５は、ガウス平面上に表示された図形の図心と、ガウス平面の原点とを結ぶ線の、実軸との間に、より詳細には実軸の正方向から時計回りの方向に、なす角度θを算出する。
時間増分推定量算出部２５は、算出された角度θを基に、理論伝達関数の同定対象となった加速度データ間の時間差である時間差推定量Δｔ２を算出し、当該時間差推定量Δｔ２に、時間増分調整量Δｔ１を加算して、第１加速度データに対する第２加速度データの時間増分推定量τｘを算出する。
すなわち、センサーを区別する工程Ｓ２では、工程Ｓ１Ａで受信した各加速度データを、基準となる第１センサー１１の第１加速度データと、それ以外の第２センサー１２の第２加速度データとに区別する。
相関関数を算出する工程Ｓ３では、相関関数取得部２２が、第１加速度データと、第２加速度データとの相互相関関数を算出する。
加速度データの暫定的な時間差を算出する工程Ｓ４では、データ調整部２３が、第１加速度データと第２加速度データとの、暫定的な時間差を算出する。
時間差の調整の要否を判定する工程Ｓ５では、データ調整部２３が、工程Ｓ４で算出された暫定的な時間差が、予め設定された増分時間閾値以上であるか否かを判定する。暫定的な時間差が、増分閾値以上である場合、工程Ｓ６に進む。暫定的な時間差が、増分閾値未満である場合、工程Ｓ７に進む。
加速度データの時間差を調整する工程Ｓ６では、データ調整部２３が、暫定的な時間差が増分時間閾値以上である場合に、第１加速度データとの時間差が増分時間閾値よりも小さくなるように、第２加速度データを時間軸方向に時間増分調整量Δｔ１だけ移動することで時間を調整し、第１加速度データとの間の時間差を調整する。
伝達関数を同定する工程Ｓ７では、伝達関数同定部２４が、第１加速度データに対する第２加速度データの、１自由度系の理論伝達関数を、部分空間法によるシステム同定を行うことにより同定する。
時間増分推定量を算出する工程Ｓ８では、時間増分推定量算出部２５が、工程Ｓ７で同定した伝達関数をガウス平面（複素平面）上にプロットする。すると、ガウス平面上に、図形が表示される。時間増分推定量算出部２５は、ガウス平面上に表示された図形の図心と、ガウス平面の原点とを結ぶ線の、実軸との間に、より詳細には実軸の正方向から時計回りの方向に、なす角度θを算出する。
時間増分推定量算出部２５は、算出された角度θを基に、理論伝達関数の同定対象となった加速度データ間の時間差である時間差推定量Δｔ２を算出し、当該時間差推定量Δｔ２に、時間増分調整量Δｔ１を加算して、第１加速度データに対する第２加速度データの時間増分推定量τｘを算出する。
【0039】
上記のようにして時間増分推定量τｘを算出した後に、本変形例の時刻同期システムにおいては、以下に説明するように、時間増分推定量τｘが収束するまで、時間増分推定量τｘを更新する。
まず、工程Ｓ１０では、時刻同期システムは、時間増分推定量τｘが収束したか否かを判定する。本変形例においては、時間増分推定量を算出する工程Ｓ８において算出された時間差推定量Δｔ２が０に一致するか否かを判定している。
加速度データの時間差を調整する工程Ｓ６が実行されず、第１加速度データと、第２センサー１２によって得られた、時間が調整されていない、オリジナルの第２加速度データとの間で、時間差推定量Δｔ２が算出された場合には、時間増分調整量Δｔ１の値は０であると考えられる。このため、時間差推定量Δｔ２が０に一致するということは、時間増分調整量Δｔ１と時間差推定量Δｔ２の和として表現される時間増分推定量τｘも０であり、第１加速度データと、オリジナルの第２加速度データとの時刻が一致していることを意味する。したがって、時間増分推定量τｘは既に収束し、その結果として０の値となっていると判断し、処理を終了する。
また、加速度データの時間差を調整する工程Ｓ６が実行され、第１加速度データと、工程Ｓ６において時間が調整された第２加速度データとの間で、時間差推定量Δｔ２が算出された場合において、時間差推定量Δｔ２が０に一致するということは、第１加速度データと、オリジナルの第２加速度データとの時刻が、ちょうど、工程Ｓ６における時間の調整量である時間増分調整量Δｔ１だけずれていることを意味する。すなわち、時間増分推定量τｘは既に、時間増分調整量Δｔ１の値へと収束していると判断し、時間増分推定量τｘの値だけ、第２加速度データの時間を調整して、第１加速度データと第２加速度データとの間の時間のずれを補正した後、処理を終了する。
上記のいずれの場合においても、時間差推定量Δｔ２が０に一致しないと、時間増分推定量τｘは未だ収束しておらず、更なる値の調整、更新の余地があると判断し、次に説明する工程Ｓ１１に遷移する。
なお、上記の説明においては、時間増分推定量τｘが収束したか否かを、時間差推定量Δｔ２が０に一致するか否かにより判定したが、これに替えて、例えば時間差推定量Δｔ２の絶対値が、例えば０．０１等、十分に０に近く小さい所定の判定閾値よりも小さいか否かにより、判定するようにしてもよい。
まず、工程Ｓ１０では、時刻同期システムは、時間増分推定量τｘが収束したか否かを判定する。本変形例においては、時間増分推定量を算出する工程Ｓ８において算出された時間差推定量Δｔ２が０に一致するか否かを判定している。
加速度データの時間差を調整する工程Ｓ６が実行されず、第１加速度データと、第２センサー１２によって得られた、時間が調整されていない、オリジナルの第２加速度データとの間で、時間差推定量Δｔ２が算出された場合には、時間増分調整量Δｔ１の値は０であると考えられる。このため、時間差推定量Δｔ２が０に一致するということは、時間増分調整量Δｔ１と時間差推定量Δｔ２の和として表現される時間増分推定量τｘも０であり、第１加速度データと、オリジナルの第２加速度データとの時刻が一致していることを意味する。したがって、時間増分推定量τｘは既に収束し、その結果として０の値となっていると判断し、処理を終了する。
また、加速度データの時間差を調整する工程Ｓ６が実行され、第１加速度データと、工程Ｓ６において時間が調整された第２加速度データとの間で、時間差推定量Δｔ２が算出された場合において、時間差推定量Δｔ２が０に一致するということは、第１加速度データと、オリジナルの第２加速度データとの時刻が、ちょうど、工程Ｓ６における時間の調整量である時間増分調整量Δｔ１だけずれていることを意味する。すなわち、時間増分推定量τｘは既に、時間増分調整量Δｔ１の値へと収束していると判断し、時間増分推定量τｘの値だけ、第２加速度データの時間を調整して、第１加速度データと第２加速度データとの間の時間のずれを補正した後、処理を終了する。
上記のいずれの場合においても、時間差推定量Δｔ２が０に一致しないと、時間増分推定量τｘは未だ収束しておらず、更なる値の調整、更新の余地があると判断し、次に説明する工程Ｓ１１に遷移する。
なお、上記の説明においては、時間増分推定量τｘが収束したか否かを、時間差推定量Δｔ２が０に一致するか否かにより判定したが、これに替えて、例えば時間差推定量Δｔ２の絶対値が、例えば０．０１等、十分に０に近く小さい所定の判定閾値よりも小さいか否かにより、判定するようにしてもよい。
【0040】
工程Ｓ１０において、時間差推定量Δｔ２が０に一致しない場合には、工程Ｓ１１において、時間増分推定量τｘを時間増分調整量Δｔ１の値とする。すなわち、時間増分調整量Δｔ１を、その値が、工程Ｓ８において算出された時間増分推定量τｘの値となるように、設定する。
そのうえで、時間差を調整する第２の工程Ｓ１２において、加速度データの時間差を調整する工程Ｓ６と同様に、データ調整部２３が、第２センサー１２によって得られた、時間が調整されていない、オリジナルの第２加速度データを、第１加速度データとの時間差が小さくなるように、時間軸方向に、時間増分調整量Δｔ１だけ、すなわち工程Ｓ８において算出された時間増分推定量τｘだけ移動することで時間を調整し、第１加速度データとの間の時間差を調整する。
そして、伝達関数を同定する工程Ｓ７では、伝達関数同定部２４が、時間差を調整する第２の工程Ｓ１２において時間が調整された第２加速度データを、第２加速度データとして、第１加速度データに対する第２加速度データの、１自由度系の理論伝達関数を、部分空間法によるシステム同定を行うことにより、改めて、同定する。
時間増分推定量を算出する工程Ｓ８では、時間増分推定量算出部２５が、工程Ｓ７で改めて同定した伝達関数を、ガウス平面（複素平面）上にプロットする。時間増分推定量算出部２５は、ガウス平面上に表示された図形の図心と、ガウス平面の原点とを結ぶ線の、実軸との間に、より詳細には実軸の正方向から時計回りの方向に、なす角度θを算出する。
時間増分推定量算出部２５は、算出された角度θを基に、理論伝達関数の同定対象となった加速度データ間の、すなわち、第１加速度データと、時間差を調整する第２の工程Ｓ１２において、前回の工程Ｓ８において算出された時間増分推定量τｘだけ時間が調整された第２加速度データとの間の、時間差である時間差推定量Δｔ２を算出し、当該時間差推定量Δｔ２に、時間増分調整量Δｔ１すなわち前回の工程Ｓ８において算出された時間増分推定量τｘを加算して、第１加速度データに対する第２加速度データの時間増分推定量τｘを、改めて算出することで、時間増分推定量τｘの値を更新する。
そのうえで、時間差を調整する第２の工程Ｓ１２において、加速度データの時間差を調整する工程Ｓ６と同様に、データ調整部２３が、第２センサー１２によって得られた、時間が調整されていない、オリジナルの第２加速度データを、第１加速度データとの時間差が小さくなるように、時間軸方向に、時間増分調整量Δｔ１だけ、すなわち工程Ｓ８において算出された時間増分推定量τｘだけ移動することで時間を調整し、第１加速度データとの間の時間差を調整する。
そして、伝達関数を同定する工程Ｓ７では、伝達関数同定部２４が、時間差を調整する第２の工程Ｓ１２において時間が調整された第２加速度データを、第２加速度データとして、第１加速度データに対する第２加速度データの、１自由度系の理論伝達関数を、部分空間法によるシステム同定を行うことにより、改めて、同定する。
時間増分推定量を算出する工程Ｓ８では、時間増分推定量算出部２５が、工程Ｓ７で改めて同定した伝達関数を、ガウス平面（複素平面）上にプロットする。時間増分推定量算出部２５は、ガウス平面上に表示された図形の図心と、ガウス平面の原点とを結ぶ線の、実軸との間に、より詳細には実軸の正方向から時計回りの方向に、なす角度θを算出する。
時間増分推定量算出部２５は、算出された角度θを基に、理論伝達関数の同定対象となった加速度データ間の、すなわち、第１加速度データと、時間差を調整する第２の工程Ｓ１２において、前回の工程Ｓ８において算出された時間増分推定量τｘだけ時間が調整された第２加速度データとの間の、時間差である時間差推定量Δｔ２を算出し、当該時間差推定量Δｔ２に、時間増分調整量Δｔ１すなわち前回の工程Ｓ８において算出された時間増分推定量τｘを加算して、第１加速度データに対する第２加速度データの時間増分推定量τｘを、改めて算出することで、時間増分推定量τｘの値を更新する。
【0041】
そして、再度、工程Ｓ１０で、時刻同期システムは、時間増分推定量τｘが収束したか否かを判定する。
このように、工程Ｓ１０で時間増分推定量τｘが収束していないと一度判定され、（更新前の）時間増分推定量τｘの値だけ時間が調整された第２加速度データの、第１加速度データに対する時間差推定量Δｔ２が改めて算出されて、時間増分推定量τｘが更新された場合において、時間差推定量Δｔ２が０に一致するということは、更新前の時間増分推定量τｘと更新後の時間増分推定量τｘが一致して時間増分推定量τｘが収束し、結果として、第１加速度データと、オリジナルの第２加速度データとの時刻が、ちょうど、工程Ｓ１２における時間の調整量である時間増分推定量τｘだけずれていることを示す。したがって、第１加速度データと、オリジナルの第２加速度データとの時間差がちょうど時間増分推定量τｘであることが判明し、なおかつ第２の工程Ｓ１１において、この時間増分推定量τｘだけ第２加速度データの時間が既に調整されて正しく補正されているため、処理を終了する。
このように、工程Ｓ１０で時間増分推定量τｘが収束していないと一度判定され、（更新前の）時間増分推定量τｘの値だけ時間が調整された第２加速度データの、第１加速度データに対する時間差推定量Δｔ２が改めて算出されて、時間増分推定量τｘが更新された場合において、時間差推定量Δｔ２が０に一致するということは、更新前の時間増分推定量τｘと更新後の時間増分推定量τｘが一致して時間増分推定量τｘが収束し、結果として、第１加速度データと、オリジナルの第２加速度データとの時刻が、ちょうど、工程Ｓ１２における時間の調整量である時間増分推定量τｘだけずれていることを示す。したがって、第１加速度データと、オリジナルの第２加速度データとの時間差がちょうど時間増分推定量τｘであることが判明し、なおかつ第２の工程Ｓ１１において、この時間増分推定量τｘだけ第２加速度データの時間が既に調整されて正しく補正されているため、処理を終了する。
【0042】
ここで、時間増分推定量τｘは、時間増分調整量Δｔ１すなわち当該時間増分推定量τｘの値に対して計算された時間差推定量Δｔ２の値が加算されることで更新される。時間差推定量Δｔ２の値は、換言すれば、第１加速度データと、オリジナルの第２加速度データとの時間差に対する、時間増分推定量τｘの誤差であり、この誤差である時間差推定量Δｔ２の値が時間増分推定量τｘに加算されることで、更新前に比べると、時間増分推定量τｘの値はより正確になっている。
したがって、工程Ｓ１０において、時間差推定量Δｔ２が０に一致しないと判定された場合には、再度工程Ｓ１１に遷移し、当該工程Ｓ１１、時間差を調整する第２の工程Ｓ１２、伝達関数を同定する工程Ｓ７、及び時間増分推定量を算出する工程Ｓ８を繰り返す。
このようにして、工程Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ７、Ｓ８の繰り返しを重ねるにつれて、時間差推定量Δｔ２の値がより０に近づくようになり、すなわち時間増分推定量τｘの値が第１加速度データと、オリジナルの第２加速度データとの間の、本来の時間差に近づくようになる。
そして、工程Ｓ１０において、時間差推定量Δｔ２の値が０に一致した場合に、上記のように、時間増分推定量τｘが収束したと判定し、処理を終了する。
したがって、工程Ｓ１０において、時間差推定量Δｔ２が０に一致しないと判定された場合には、再度工程Ｓ１１に遷移し、当該工程Ｓ１１、時間差を調整する第２の工程Ｓ１２、伝達関数を同定する工程Ｓ７、及び時間増分推定量を算出する工程Ｓ８を繰り返す。
このようにして、工程Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ７、Ｓ８の繰り返しを重ねるにつれて、時間差推定量Δｔ２の値がより０に近づくようになり、すなわち時間増分推定量τｘの値が第１加速度データと、オリジナルの第２加速度データとの間の、本来の時間差に近づくようになる。
そして、工程Ｓ１０において、時間差推定量Δｔ２の値が０に一致した場合に、上記のように、時間増分推定量τｘが収束したと判定し、処理を終了する。
【0043】
本変形例の構成においては、第１センサー１１と第２センサー１２は、鉛直方向に離間して設けられ、第１加速度データと第２加速度データを取得する工程Ｓ１Ａにおいては、第１センサー１１及び第２センサー１２の各々によって得られた鉛直方向の加速度データを、それぞれ第１加速度データ及び第２加速度データとして取得し、時間増分推定量τｘを算出する工程Ｓ８の後に、時間増分推定量τｘが収束するまで、算出された時間増分推定量τｘを時間増分調整量Δｔ１として、第１加速度データとの時間差が小さくなるように、第２加速度データを時間軸方向に時間増分調整量Δｔ１だけ移動することで時間を調整し、第１加速度データとの間の時間差を調整する第２の工程Ｓ１２と、時間差を調整する第２の工程Ｓ１２において時間が調整された第２加速度データを、第２加速度データとした、理論伝達関数を同定する工程Ｓ７と、時間増分推定量τｘを算出する工程Ｓ８と、を実行して、時間増分推定量τｘを更新することを繰り返す。
既に説明したように、第１センサー１１及び第２センサー１２の各々によって得られた鉛直方向の加速度データを、それぞれ第１加速度データ及び第２加速度データとして取得することにより、水平方向の加速度データを用いる場合に比べると、第１センサー１１と第２センサー１２の間の時刻のずれを、より正確に特定することができる。
また、上記のような構成においては、時間増分推定量τｘを算出する工程Ｓ８によって、いったん第１加速度データに対する第２加速度データの時間差となる時間増分推定量τｘを算出した後に、時間増分推定量τｘを更新して、精度を向上させる。更新は、次のような処理を繰り返すことで行われる。まず、いったん算出された時間増分推定量τｘを時間増分調整量Δｔ１として、第１加速度データとの時間差が小さくなるように、第２センサー１２によって取得されたオリジナルの第２加速度データを時間軸方向に、時間増分調整量Δｔ１だけ移動することで時間を調整して、第１加速度データとの間の時間差を調整する。このように時間が調整された第２加速度データを第２加速度データとして、上記の理論伝達関数を同定する工程Ｓ７を再度実行して、理論伝達関数を同定する。そして、上記の時間増分推定量τｘを算出する工程Ｓ８を実行する。すなわち、再度同定された理論伝達関数を用いて、再度、時間差推定量Δｔ２を算出し、当該時間差推定量Δｔ２に、時間増分調整量Δｔ１である、上記のいったん算出された時間増分推定量τｘを加算して、時間増分推定量τｘを再度、算出する。すなわち、最後に算出された時間増分推定量τｘを時間増分調整量Δｔ１として、第２加速度データの時間を調整し、これと第１加速度データとの間の時間差推定量Δｔ２を算出して、時間増分調整量Δｔ１すなわち最後に算出された時間増分推定量τｘに加算して、時間増分推定量τｘを新たに算出、更新することを繰り返す。この繰り返しにより、時間増分推定量τｘは、第１センサー１１と第２センサー１２の間の時刻のずれの、本来の値に近づくように収束するとともに、時間差推定量Δｔ２は０に収束する。
このように、時間増分推定量τｘが収束するまで処理を繰り返して時間増分推定量τｘを更新することで、第１センサー１１と第２センサー１２の間の時刻のずれを、より正確に、計算することが可能となる。
既に説明したように、第１センサー１１及び第２センサー１２の各々によって得られた鉛直方向の加速度データを、それぞれ第１加速度データ及び第２加速度データとして取得することにより、水平方向の加速度データを用いる場合に比べると、第１センサー１１と第２センサー１２の間の時刻のずれを、より正確に特定することができる。
また、上記のような構成においては、時間増分推定量τｘを算出する工程Ｓ８によって、いったん第１加速度データに対する第２加速度データの時間差となる時間増分推定量τｘを算出した後に、時間増分推定量τｘを更新して、精度を向上させる。更新は、次のような処理を繰り返すことで行われる。まず、いったん算出された時間増分推定量τｘを時間増分調整量Δｔ１として、第１加速度データとの時間差が小さくなるように、第２センサー１２によって取得されたオリジナルの第２加速度データを時間軸方向に、時間増分調整量Δｔ１だけ移動することで時間を調整して、第１加速度データとの間の時間差を調整する。このように時間が調整された第２加速度データを第２加速度データとして、上記の理論伝達関数を同定する工程Ｓ７を再度実行して、理論伝達関数を同定する。そして、上記の時間増分推定量τｘを算出する工程Ｓ８を実行する。すなわち、再度同定された理論伝達関数を用いて、再度、時間差推定量Δｔ２を算出し、当該時間差推定量Δｔ２に、時間増分調整量Δｔ１である、上記のいったん算出された時間増分推定量τｘを加算して、時間増分推定量τｘを再度、算出する。すなわち、最後に算出された時間増分推定量τｘを時間増分調整量Δｔ１として、第２加速度データの時間を調整し、これと第１加速度データとの間の時間差推定量Δｔ２を算出して、時間増分調整量Δｔ１すなわち最後に算出された時間増分推定量τｘに加算して、時間増分推定量τｘを新たに算出、更新することを繰り返す。この繰り返しにより、時間増分推定量τｘは、第１センサー１１と第２センサー１２の間の時刻のずれの、本来の値に近づくように収束するとともに、時間差推定量Δｔ２は０に収束する。
このように、時間増分推定量τｘが収束するまで処理を繰り返して時間増分推定量τｘを更新することで、第１センサー１１と第２センサー１２の間の時刻のずれを、より正確に、計算することが可能となる。
【0044】
（その他の変形例）
なお、本発明の複数のセンサー間での時刻同期方法は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態においては、建築構造物１の地上１階フロア１ＦＬに設置されたセンサーを第１センサー１１とし、他の階層に設置されたセンサーを第２センサー１２としたが、これに限られない。例えば、建築構造物１の屋上フロアＲＦＬに設置されたセンサーを第１センサー１１とし、地上１階フロア１ＦＬ等、他の階層に設置されたセンサーを第２センサー１２としてもよい。
また、上記実施形態においては、第１センサー１１は建築構造物１の地上１階フロア１ＦＬに設置され、第２センサー１２は屋上フロアＲＦＬに設置されていたが、これに限られず、地上１階フロア１ＦＬ、屋上フロアＲＦＬ以外の階層に設けられても構わない。第１センサー１１は１階でなくてもよく、地下の免震層、また基礎底盤上に設置しても良い。また、第１センサー１１は第２センサー１２より下層階に設置されていればよく、双方ともに建物の２階以上の中間階に設置する場合であっても良い。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
なお、本発明の複数のセンサー間での時刻同期方法は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態においては、建築構造物１の地上１階フロア１ＦＬに設置されたセンサーを第１センサー１１とし、他の階層に設置されたセンサーを第２センサー１２としたが、これに限られない。例えば、建築構造物１の屋上フロアＲＦＬに設置されたセンサーを第１センサー１１とし、地上１階フロア１ＦＬ等、他の階層に設置されたセンサーを第２センサー１２としてもよい。
また、上記実施形態においては、第１センサー１１は建築構造物１の地上１階フロア１ＦＬに設置され、第２センサー１２は屋上フロアＲＦＬに設置されていたが、これに限られず、地上１階フロア１ＦＬ、屋上フロアＲＦＬ以外の階層に設けられても構わない。第１センサー１１は１階でなくてもよく、地下の免震層、また基礎底盤上に設置しても良い。また、第１センサー１１は第２センサー１２より下層階に設置されていればよく、双方ともに建物の２階以上の中間階に設置する場合であっても良い。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
【符号の説明】
【0045】
１…建築構造物 １２…第２センサー
１１…第１センサー θ…角度
１１…第１センサー θ…角度
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】