JPH07202770A - 移動体の通過確認装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 移動体を固体ごとに基準として設定されたラ
インを通過するタイミングを正確に確認することができ
る装置を提供する。 【構成】 電磁波を発生するコイルアンテナを搭載した
移動体７と、走行路に設けた検出アンテナ３と、検出ア
ンテナの走行方向前方に設けられた比較アンテナ４とか
らなる。コイルアンテナに発生した電磁波による検出ア
ンテナおよび比較アンテナの誘導電流の位相を比較し、
逆相のタイミングを検出する。また、さらに送信アンテ
ナ５を設け、コイルアンテナの励磁用のパルスを周期的
に送信する。移動体には固有のアドレスが設定され、パ
ルスを受信すれば内部カウンタを進行させ、上記アドレ
ス値と一致すればコイルアンテナにパルス状の励磁電流
を流す。検出アンテナ側では移動体の内部カウンタと同
期して進行するカウンタを設け、検出アンテナと比較ア
ンテナの誘導電流が逆相になったタイミングを読みとる
ときに、カウンタの数値を読みとる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速で移動する物体の
通過タイミングおよび通過した移動体を個々に識別する
ための装置に関するものであり、特に、サーキットレー
スにおいて各車のラップタイムを計測する手段に有効に
利用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来からレース車などのように同一コー
ス上を走行する複数の高速移動体を、それぞれ識別しな
がら基準点の通過タイミングを計測するには困難が伴っ
ている。たとえば、サーキットレースにおいて競争車の
ラップタイムを計測するには、人の目とストップウォッ
チで行うことも可能ではあるが、誤差が非常に大きい。
車が高性能になればなるほど誤差を小さくすることが求
められ、フォーミュラ１レースなどでは千分の一秒まで
計測が可能でなければならない。従って、電気的に計測
することが一般的になっている。

【０００３】そこで、現在行われている計測は図１０に
示したように、コースのコントロールライン（計測線）
上に透過形の光電スイッチを一対設置し、このコントロ
ールラインを車が遮ったタイミングを計測してラップタ
イムを特定する。一方、車にはそれぞれ別の周波数をも
った発信機が搭載されており、コントロールラインの前
方路面に埋設されたコイルアンテナによって通過した車
から出力される電波の周波数を測定し、車番を特定す
る。そしてコンピュータにおいてラップタイムと車番を
合成して、個別の車のラップタイムを表示するようにし
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の計測で
はラップタイムの計測タイミングをとらえるために光電
スイッチを用いているので、車が複数台前後してコント
ロールラインを通過した場合には車番ごとの正確なラッ
プタイムを特定することができないという問題がある。
即ち、図１１に示したように２台の車がコントロールラ
インを通過すれば、投光器側の車Ａの長さ分だけは遮光
状態が継続するので、受光器側の車Ｂのノーズが通過し
たタイミングをとらえることができない。従って２台の
車に対して１つのラップタイムしか存在しないという不
都合が生じる。さらに、車番を特定するための周波数は
２台がそれぞれ別のチャンネルで発信しており、２つの
異なる周波数が認識されることになり、どちらの車番に
対して１つのラップタイムを与えればよいのか機械側で
は全く識別ができないという致命的な欠陥がある。

【０００５】この場合、２台とも同ラップとして処理す
れば、車Ｂのラップタイムは不正確である。たとえばコ
ントロールライン付近で時速３００kmで走行していると
すれば、千分の一秒まで計測するとして、約８cmの識別
が可能である。車Ｂのノーズが車Ａのノーズに近い場合
には誤差は少ないが、車Ｂのノーズが車Ａのテールに近
いときには約５ｍの距離差があり、これを同タイムとし
て処理すると車Ｂのラップタイムには０．０５秒程度の
誤差が生じる。これではシステムとしては千分の一秒ま
で計測できたとしても、信頼率からすればその２０分の
１でしかなくなってしまう。

【０００６】本発明では上述したような従来の課題を解
決することを目的とするもので、移動体を固体ごとに基
準として設定されたラインを通過するタイミングを正確
に確認することができる装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では上記目的を達
成するために、電磁波を発生するコイルアンテナを搭載
した移動体と、この移動体の走行路に設けた検出アンテ
ナと、この検出アンテナの走行方向前方に設けられた比
較アンテナとからなり、上記コイルアンテナに発生した
電磁波による上記検出アンテナおよび比較アンテナの誘
導電流の位相を比較し、これら誘導電流が逆相のタイミ
ングを検出するという手段を用いた。

【０００８】また、より詳細には、検出アンテナおよび
比較アンテナに加えて、さらに走行路には送信アンテナ
を設け、この送信アンテナからはコイルアンテナの励磁
用のパルスを周期的に送信する一方、移動体には固有の
アドレスが設定され、上記パルスを受信すれば内部カウ
ンタを進行させ、上記アドレス値と一致すれば上記コイ
ルアンテナにパルス状の励磁電流を流すと共に、上記検
出アンテナ側では上記移動体の内部カウンタと同期して
進行するカウンタを設け、上記検出アンテナと比較アン
テナの誘導電流が逆相になったタイミングを読みとると
同時に、上記カウンタの数値を読みとるという手段を用
いた。さらに、誘導電流のレベルを安定させるために、
検出アンテナおよび比較アンテナとして、受信端の反対
側の反射点にはインピーダンス整合用の負荷を設けると
いう手段を用いた。

【０００９】

【作用】検出アンテナと比較アンテナには、コイルアン
テナに発生する電磁波によって誘導電流が発生するが、
両者の誘導電流はコイルアンテナが両者に挟まれた位置
にあるときにのみ逆相になる。本発明の手段ではこのタ
イミングをとらえて、移動体の通過を確認する。詳細な
作用としては、移動体ではサイクリックに送信アンテナ
から発信される電波を受信し、これによって内部カウン
タのカウント値を進行させ、固有のアドレス値に至れば
上記コイルアンテナを励磁させる。一方、検出アンテナ
と比較アンテナが設置された側では上記コイルアンテナ
の位置に応じて逆相の誘導電流が生じたタイミングのみ
をとらえ、上記カウンタと同期してカウント値を進行さ
せているカウンタの数値をそのタイミングで読みとるこ
とによって、上記アドレスを判定するという作用を行
う。これによって、時間の計測と、アドレスの判定を同
時に行うという一連の動作をなす。さらに、検出アンテ
ナと比較アンテナにインピーダンス整合負荷を設けると
いう手段によって、発生する誘導電流のレベルを安定さ
せるという機能を有している。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付した図面に従
って説明する。図１は本発明を自動車のサーキットレー
スにおけるラップタイムの測定システムに応用したとこ
ろを示したもので、１はレース場の路面、２はコントロ
ールラインである。３〜５はそれぞれ路面１に埋設され
たアンテナであり、３はコントロールライン２上に埋設
され、コントロールライン２を移動体が通過したタイミ
ングをとらえるための検出アンテナ、４は検出アンテナ
３よりも前方に埋設され、検出アンテナが受ける信号の
位相を識別するための比較アンテナ、５は移動体に対し
て一定の信号を送信するための送信アンテナである。こ
こで重要な要件としては、検出アンテナ３は極力コント
ロールラインの直上に設置することと、比較アンテナ４
は検出アンテナ３よりも前方、即ち移動体が検出アンテ
ナ３を通過して後に比較アンテナ４を通過する位置関係
にすることである。６は各アンテナ３〜５の信号を制御
し、移動体の確認を行うための集中制御器である。７は
移動体であって、本実施例においてはレースに参加して
いる車として説明する。

【００１１】先ず、車７がコントロールライン２を通過
するタイミングを計測する手段について説明する。図２
に示すように車７にはコイルアンテナ８が搭載されてお
り、このコイルアンテナ８には交流電流を流し、交流磁
界を発生させる。検出アンテナ３と比較アンテナ４によ
ってフィールドＡ、Ｂ、Ｃが形成されるが、車７がフィ
ールドＡにあるときにコイルアンテナ８に交流磁界が発
生したときには、検出アンテナ３および比較アンテナ４
よりも手前の交流磁界によって誘導されることから、両
者に発生する誘導電流の位相は同相になる。そして、車
７が矢印方向に走行してコイルアンテナ８の中心が検出
アンテナ３の直上を通過し、フィールドＢに入ってから
交流磁界が発生したときには、検出アンテナ３に発生す
る誘導電流と比較アンテナ４に発生する誘導電流とは逆
相の関係になる。続いてなお車７が走行して比較アンテ
ナ４の直上を通過したときには２つのアンテナ３、４に
発生する誘導電流は両者ともにフィールドＡにあったと
きと逆転する結果、同相になる。そこで、比較アンテナ
４側から見て検出アンテナ３の位相が逆相になるフィー
ルドＢでコイルアンテナ８から電磁波を出射すれば、コ
ントロールライン２を車７が通過したタイミングを確実
に認識できることになる。従ってこのタイミングで時計
を読めば、コントロールライン２を車が通過した時間を
計測できる。たとえば、この時間から直前のラップタイ
ムを減算すれば、新規なラップタイムを容易に算出する
ことができる。本発明ではタイミングの認識を２つの誘
導電流の位相比較で行っているので、外来ノイズが重畳
した場合でも位相差には何等影響することはなく、ノイ
ズに強い測定が可能となる。特に、エンジンを搭載した
自動車の場合は高電圧のスパークノイズが放射され、電
流検出や電圧検出では誤動作が多かったが、本実施例で
はこのような問題は皆無になる。また、電圧差を検出パ
ラメータとしていないので、検出位置精度は非常に高
く、判断に要する応答時間も飛躍的に短くなる。

【００１２】図３は検出アンテナ３と比較アンテナ４の
相互に発生する誘導電流から逆相タイミングを取り出す
ための回路を示したものである。検出アンテナ３および
比較アンテナ４に発生する誘導電流はそれぞれ別のアン
プ５、６で増幅されて波形ａ、ｂが出力される。波形
ａ、ｂは同期検波回路１１に入力され、同相、逆相のタ
イミングに応じて検波出力波形ｃが出力される。この出
力は平滑回路１２において平均化されて波形ｄを得る。
そして、波形ｄを比較回路１３に入力して予め算出した
しきい値１４で比較処理し、波形ｅのタイミング出力を
得るのである。従って、波形ｅのダウンエッジで時計を
読めば、車が検出アンテナ３、即ちコントロールライン
２を通過した時間を確定することができる。

【００１３】上述した説明では、コイルアンテナ８に交
流磁界を定常的に発生しておけばコントロールライン２
の直上で位相が逆転するので、非常に正確に計時するこ
とができる。しかし、車７が複数台コースを走行してい
る場合には、集中制御回路６では現在の計時がどの車の
ものであるのかを判断することはできない。そこで、本
発明では各車に搭載したコイルアンテナ８から電磁波を
サイクリックに出射し、フィールドＢ内で逆相を識別す
ると同時に、アドレスを併せて特定することにした。次
にこの構成について説明する。基本的には、各車には電
磁波の出射タイミングについてそれぞれ異なるアドレス
が与えられており、集中制御回路６にはそのアドレスを
判定する構成を有している。図４は車側に搭載した装置
の回路図である。図中、１５は個別のアドレスを設定す
るためのアドレススイッチで、実施例では７ビットのデ
ィップスイッチで構成されている。従って、最大１２８
台の車に対して個別にアドレス設定できる。１６は水晶
発振子で励磁される発振回路、１７は発振回路１６の発
振周波数を分周するための分周器で、７ビットカウンタ
１８のクロック入力を得ている。そして、このクロック
によってアドレススイッチ１５の設定値まで７ビットカ
ウンタをカウントアップすれば、アドレス一致回路１９
から１パルス分だけ一致出力が行われる。この一致出力
には発振回路１６の出力が交流信号として重畳され、帯
域フィルタ２０を介して増幅された後、車載送信アンテ
ナ２１から送信される。車載送信アンテナ２１は図２に
おけるコイルアンテナ８と同一の概念である。従って、
車載送信アンテナ２１からの出力によってフィールドＢ
内で検出アンテナ３の位相が逆転するタイミングをとら
えることにより、計時とその車のアドレスを同時に認識
できることになる。また、上記タイミングはアドレスス
イッチ１５の設定アドレスによって決定されることにな
るので、集中制御回路６では車載送信アンテナ２１から
の出力タイミングを判定するだけで複数の車をシリアル
に識別することができる。

【００１４】ところで、車載送信アンテナ２１からの信
号出力タイミングを判定するには、車７側と集中制御回
路６側で基準を一致させなければならない。このために
本実施例では、集中制御回路６から車側のカウンタ１８
に対してリセット信号を送信してカウントアップ開始を
制御すると共に、後に説明する集中制御回路６内に設け
られたカウンタのカウントアップ開始と一致させる。図
４において、２２は車載受信アンテナであって、リセッ
ト信号を受信すればアンプ２３で増幅し、検波回路２４
で検波した後にローパスフィルタ２５で平滑化し、任意
に設けられるハイパスフィルタ２６を介して比較回路２
７でしきい値を超えるレベルの信号を取り出し、カウン
タ１８および分周器１７のリセット端子に入力する。こ
れによって図４の回路はリセット信号を定期的に受信す
る限り、車載送信アンテナ２１から設定アドレスに応じ
た時間の経過後に信号が出力される。図５には、図４の
回路のＡ〜Ｅにおけるタイミング波形であり、この車の
アドレスが４に設定されている場合の出力タイミングを
示す。

【００１５】次に、集中制御回路６の内部ブロックを図
６に示す。２８は水晶発振子で励磁された発振回路であ
り、クロック周期を車側と一致させるために水晶発振子
の振動周波数は発振回路１６と一致させている。２９は
Ｎ進カウンタであり、少なくともアドレスが設定されて
いる車の台数分だけのカウント数値を有している。Ｎ進
カウンタ２９は１周期ごとに制御パルス発生回路３０に
パルスを出力する。制御パルス発生回路３０はＮ進カウ
ンタ２９から受けたパルスに応じてパルスを出力し、キ
ャリア発生用の発振回路３１で作られた波形を重畳した
送信波をアンプ３２を介して送信アンテナ５から送信す
る。即ち、この送信波が車載検出アンテナ２２に受信さ
れ、車７に搭載された装置のリセットパルスとして機能
するのである。送信アンテナ５からはサイクリックにリ
セットパルスが出力されているので、車側ではコントロ
ールラインの手前から車載送信アンテナ２１から電磁波
が出力されているが、集中制御装置６で有効な出力とし
て処理されるのは、検出アンテナ３と比較アンテナ４の
誘導電流が逆相になったときだけである。このようにし
て集中制御装置６では車に対してリセットパルスを送信
するが、Ｎ進カウンタ２９のカウントは車に搭載された
７ビットカウンタ１８のカウント値と一致して進行して
いることになる。そこで、図６の信号検出回路３３が車
７から受信した逆相パルスを検出したときには、このパ
ルスタイミングにおいてデータラッチ回路３４にラッチ
タイミングパルスが出力される。データラッチ回路３４
にはＮ進カウンタ２９のカウント値が順次読み込まれて
いるので、ラッチタイミングにおけるカウント値を判別
すれば、そのタイミングを有する車のアドレスが判定で
きることになる。従って、ラッチタイミングパルスがデ
ータラッチ回路３４に入力されたときのＮ進カウンタ２
９のカウント値を読むことによって車番を確認し、その
タイミングにおいて時計を読むことによって所用時間を
計測することができることになる。図７は図６の回路に
おけるＡ〜Ｆまでの箇所のタイミング波形を示したもの
である。なお、信号検出回路３３の内部ブロックは図３
に示したブロック図が相当する。

【００１６】なお、車載側の回路と集中制御回路６では
内部回路の構成の相違によって遅延時間も異なってい
る。従って集中制御回路６からリセットパルスが出力さ
れて車載のカウンタ１８が起動するタイミングと、Ｎ進
カウンタ２９のカウント値をデータラッチ回路３４がラ
ッチするタイミングとは厳密に定数計算の後にずらせる
ことがあるのはもちろんである。結果として、信号検出
回路３３の出力タイミングとＮ進カウンタ２９からデー
タラッチ回路３４に対するカウント値の出力タイミング
が一致するようなタイミング設定を定数計算などで最終
的に決定するのである。

【００１７】以上のように、走行する複数の車にそれぞ
れ別個のアドレスを与えておくことによって図２のフィ
ールドＢでコイルアンテナ８が電磁波を出力したタイミ
ングをとらえ、時間計測とアドレス判定を同時に行うこ
とができる。厳密にいえばこのタイミングはコントロー
ルライン２の直上であるとは限らないが、検出アンテナ
３と比較アンテナ４の距離を短くしておけば大きな問題
ではない。たとえば、両者の距離を５０cmにしておけ
ば、時速３００kmで車が走行するとして走行所用時間は
千分の６秒であるが、カウント用の発振回路に採用する
クロック周波数を高くしておけばカウント周期は非常に
短くなるので、実際の誤差は非常に小さいものである。

【００１８】ところで、検出アンテナ３および比較アン
テナ４のように直線状の固定アンテナの場合には、コイ
ルアンテナ８が通過する位置、即ちアンテナの長さに対
してどの位置をコイルアンテナ８が通過するかによっ
て、誘導電流のレベルが変動する。たとえば図８に示し
たように、検出アンテナ３をコイルアンテナ８ａが通過
するときと、コイルアンテナ８ｂが通過するときには受
信レベルは異なる。これは検出アンテナ３に発生する誘
導電流として受信端３ａから見て進行波と反射波があ
り、この合成波形は受信端３ａに出現するからである。
特に、波長とアンテナ長の関係で、進行波と反射波が完
全に相反して打ち消し合い、受信レベルがゼロになるこ
とがある。本実施例ではこれを避けるために、図９のよ
うに反射点にインピーダンス整合用の抵抗３ｃを設け、
反射波を吸収するようにした。これによって受信レベル
はコイルアンテナが通過する位置に影響を受けることな
く、確実に検出できるようになった。

【００１９】本実施例では移動体をサーキットレースに
おけるレース車として説明したが、その他にもループ状
の移動路を走行する複数の高速移動体の移動時間を個別
に測定する構成であればどのようなシステムであっても
採用することができ、固定アンテナの設置場所も路面に
埋め込むだけでなく、空中に張架することもできる。コ
イルアンテナと固定アンテナの距離があまり離れないよ
うにすれば、アンテナ設置位置は任意である。

【００２０】

【発明の効果】本発明では、固定アンテナを走行路に２
本並行して設け、移動体に搭載されたコイルアンテナに
発生する電磁波によって両者に発生する誘導電流の位相
を比較し、逆相のタイミングのみを取り出すこととした
ので、検出する要素が非常に明確であり、かつ複数台の
移動体が相前後して通過したときでも、それぞれのタイ
ミングを確実に別個に判定することが可能となった。加
えて、外来ノイズの影響を受けることはほとんどなく、
信頼性が高い装置とすることができた。

【００２１】また、検出側と移動体側にはそれぞれカウ
ンタを設け、検出側から出力される電波によって両者の
カウンタをリセットし、同期してカウント値を進行させ
ると共に、移動体に予め設定されたアドレスに従ってコ
イルアンテナの励磁タイミングを発生し、検出側ではそ
のタイミングを読みとって時間計測をすると同時に、同
期している自己のカウント値をそのタイミングで読みと
っている。従って、時間の計測と同時にそのタイミング
を発生した移動体のアドレスをも判定することができ、
時間の計測と移動体の特定が確実に関連づけられ、正確
な通過確認を行うことが可能となった。

【００２２】さらに、固定アンテナにはインピーダンス
整合用の負荷を与えているので、誘導電流の測定におい
て反射波による干渉が発生せず、安定した測定を可能と
することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置のアンテナ位置を示す平面図、

【図２】２つのアンテナに発生する電流の位相を説明す
るための平面図、

【図３】同、逆相のタイミングのみを取り出すための回
路を示したブロック図、

【図４】移動体側の回路を示したブロック図、

【図５】図４の回路における主要点のタイミング波形
図、

【図６】集中制御装置側の回路を示すブロック図、

【図７】図７の回路における主要点のタイミング波形
図、

【図８】固定アンテナの従来例を示す平面図、

【図９】本実施例の固定アンテナを示す平面図、

【図１０】従来の測定方法を示す平面図、

【図１１】同、平面図である。

【符号の説明】

３ 検出アンテナ ４ 比較アンテナ ５ 送信アンテナ ６ 集中制御器 ７ 移動体 ８ コイルアンテナ １１ 同期検波回路 １５ アドレススイッチ １６ 発振回路 １８ ７ビットカウンタ １９ アドレス一致回路 ２１ 車載送信アンテナ ２９ Ｎ進カウンタ ３０ 制御パルス発生回路 ３４ データラッチ回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電磁波を発生するコイルアンテナを搭載し
   た移動体と、この移動体の走行路に設けた検出アンテナ
   と、この検出アンテナの走行方向前方に設けられた比較
   アンテナとからなり、上記コイルアンテナに発生した電
   磁波による上記検出アンテナおよび比較アンテナの誘導
   電流の位相を比較し、これら誘導電流が逆相のタイミン
   グを検出することを特徴とした移動体の通過確認装置。
2. 【請求項２】検出アンテナおよび比較アンテナに加え
   て、さらに走行路には送信アンテナを設け、この送信ア
   ンテナからはコイルアンテナの励磁用のパルスを周期的
   に送信する一方、移動体には固有のアドレスが設定さ
   れ、上記パルスを受信すれば内部カウンタを進行させ、
   上記アドレス値と一致すれば上記コイルアンテナにパル
   ス状の励磁電流を流すと共に、上記検出アンテナ側では
   上記移動体の内部カウンタと同期して進行するカウンタ
   を設け、上記検出アンテナと比較アンテナの誘導電流が
   逆相になったタイミングを読みとると同時に、上記カウ
   ンタの数値を読みとる請求項１記載の移動体の通過確認
   装置。
3. 【請求項３】検出アンテナおよび比較アンテナとして、
   受信端の反対側の反射点にはインピーダンス整合用の負
   荷を設けた請求項１記載の移動体の通過確認装置。