JPH08147404A

JPH08147404A - 情報検出および伝送装置の構成方法

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Publication number: JPH08147404A
Application number: JP6324084A
Authority: JP
Inventors: Yoji Kozuka; 洋司小塚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-11-19
Filing date: 1994-11-19
Publication date: 1996-06-07
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: JP3721385B2

Abstract

(57)【要約】【構成】情報表示体の情報表示体面から十分離れて隣
接位置を検出でき、上下左右の振動に耐えられるように
構成した情報表示体部、センサ部、情報処理部からなる
情報検出装置。【効果】バーコードのようなコード幅を読む磁気セン
サでは、幅に対する検出出力が高さに依存し、激しい振
動や横揺れに対して十分な精度が得られない。これに対
し本発明は、耐振動性であり、また耐候性、耐環境性の
ため、移動体へ実施して効果が大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は、情報検出装置および情
報伝送装置の構成原理と構成方法に関する。

【従来の技術】従来、情報表示体検出装置の代表的なも
のとして、バーコードリーダがある。これは主として、
光学的なスキャナを用いて、商品に表示されているバー
コードを読み取り情報を得るというものであった。光学
的なものの他に、磁気式もあるが、この場合表示体のバ
ーコードに近接してコードを読み取る方式である。ま
た、表示体のコードから離れて読む場合はロボットの誘
導に応用されているように、床面に配置された帯状の表
示体からはずれないように、これを辿る方式のものがあ
る。これは、コード幅を判定するものではない。さら
に、表示体コードから離れて磁気センサによるバーコー
ド幅を検出するものが研究されているが、検出距離によ
り出力が変動し、移動体の振動に耐えるコード幅情報を
検出する装置を構成することは、困難を極める。特に、
コード情報表示体から十分離れた高さを保ってコード情
報を読み取る磁気センサの構成は、いくつかの障壁があ
る。また、通常のバーコードラベルを屋外に設置し、こ
れを検出することは天候や環境に左右され一般に精度良
く読み取ることはできない。このため、屋外で利用でき
るコード表示体とこれに関する情報表示体検出装置が求
められている。請求項１および３〜６はこのように従来
技術では困難であったものを改善しようとするものであ
る。次に、屋外の道路や鉄道の線路等に、これらコード
表示体や検出装置、情報伝送装置等を設置する場合、電
源が問題となる。従来、このような場合、太陽電池がも
っぱら用いられるが、特に正確で安定した動作が要求さ
れる情報伝送装置に対して、太陽電池だけでは、天候に
左右され安定した電力供給をすることに不安が残る。本
発明の請求項２は、このような従来技術の改善を目的と
するものである。

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的とすると
ころは、第一に耐環境性、特に耐候性をそなえた移動体
用情報検出装置およびこれを応用した情報伝送装置であ
る。第二に、これに関連し、屋外での電源電力を確保す
る手段の改善をはかるものである。第三に、移動体用情
報検出装置において、軌道面や道路上に配置する情報表
示体側には電源を必要とせず、法律で定められた移動体
の床面の高さに応じて、情報を高速かつ天候や周囲環境
に左右されず検出できる装置を構成することである。

【課題を解決するための手段】この目的を達成させるた
めに、まず第一に、図１に示すようにそれぞれ異なった
周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，…を放射する放射器（１）を
路面や軌道面に設置し、これらの放射器から放射される
それぞれの周波数の電磁波をセンサやアンテナを移動さ
せて検出する手段をとる。この方法は、各線状放射器か
ら放射される異なった周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，…等の
電磁波の各種組み合わせがバーコードの太い細いという
情報に対応していると考えることができる。各線状放射
器から放射される電磁波は信号情報を変調しない単一の
連続波であっても、信号を変調したものでもよく、この
点は公知の開口面状放射器の場合（特許平成２−１４０
２３、および、特許平成４−２８８１０４）と同様であ
る。これらの手段で環境や天候に左右されずバーコード
と同様の情報が得られる他、本発明は各線状放射器から
放射される電磁波の周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，…等を切
り替えることにより可変情報を提供することができ、か
つ双方向の情報伝達も可能である。もちろんこの場合の
放射手段は電磁波に限らず光、超音波等、何を用いても
よい。次に、一例としてこのようなｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，
…の周波数からなる多周波列を放射し、移動体に情報を
与える通信方式において、電源への電力を供給すること
が、特に鉄道の軌道や一般の道路では困難となる場合が
多い。このような場合、たとえば鉄道を例にとるなら
ば、バッテリーを充電する手段として太陽電池の他、列
車が通過する際に生ずる風圧を利用して発電させたり、
また振動を利用したり、さらに周囲の電源等からの電磁
誘導作用を利用して電力を得る手段をとる。つまり、移
動体が移動する際に発生する外的な物理力を積極的に利
用する手段をとる。これらを複合させた給電システムを
構成し、太陽電池だけでは不足したり不安定となる電力
を補う手段で情報検出装置や情報伝送装置を構成する。
本発明は、鉄道等の軌道近辺では、電源を確保すること
が種々の制約を受け、至って困難であることに対する解
決手段を与える。次にバーコードのような表示体を読み
取り、これを屋外での通信へ応用する際、従来のバーコ
ードでは汚染されたり破損したりするという問題があ
る。このため、導体板や磁性材料が使われ、これを磁気
センサで読み取る方法が考えられている。しかし、従来
の方法では列車や自動車等の法定車高以上の高さでこれ
ら移動体の振動に耐え、かつ高速でコード情報を検出す
ることは、極めて困難である。一般に、例えばバーコー
ドでは、白いコードの幅や、黒いコードの幅を読む利用
法であるが、後述するように、磁気センサでコード幅を
読む場合、コード表示面からの高さにより磁界分布が広
がるように変動し、移動体の激しい振動に対して安定し
たコード情報の検出ができなくなる。この問題を解決す
るために、本発明では、原理的には１ビットの情報を得
るために隣接している２本のコード位置を検出する手段
をとり、かつこれに適した磁気センサとの組み合わせ
で、上述の問題を解決している。しかし当然この方式で
は、従来のバーコード長に比べ同一の情報量を得るのに
コード表示体の全長が長くなる。このため本発明では、
一連のコード表示体を複数列並列に配置して、これらの
情報を同時に検出する手段をとり、全長を短縮してい
る。しかし、この場合、列車の線路間にこれを設置する
ような場合、複数連のコード表示体の横幅を線路間幅に
制約され、できるだけ短くする必要がある。このため各
コード表示板の横幅を短くすると移動体進行方向に対し
て横方向に隣接するコード間の磁界の干渉等の問題が生
じ、横幅を狭めることは困難でる。この問題に対して後
述の実施例に述べるセンサ構成法と情報処理系で解決し
ている。

【実施例】以下、本発明の情報検出装置および情報伝送
装置の構成方法を図面に示す実施例に基づいて説明す
る。図１は、線状に張られた複数本からなる線状放射器
（１）から、それぞれ異なった周波数ｆ_１，ｆ_２，
ｆ_３，…の電磁波が放射されている。各線状放射器
（１）から放射される電波の搬送周波数ｆ_１，ｆ_２，ｆ
_３，…は、周波数切り替え装置（２）により電気的に適
宣切り替えられ、可変情報に対応できるように構成す
る。この線状放射器（１）に直交するように、例えば移
動体のセンサが軌道面（４）上を横切ることにより、ｆ
_１，ｆ_２，ｆ_３，…の周波列を検出し、あたかもバーコ
ードの太い細いに対応するような情報を得ることができ
る。図２は、この線状放射器（１）を軸方向に見た断面
図である。これは隣接する線状放射器（１）の相互干渉
を避け、かつビーム状の指向性をもたせるために各線状
放射器（１）の間に電波吸収体（３）や光波吸収材、遮
蔽材等を配置している。また、当然センサに相当する受
信アンテナ部も電波吸収体をアンテナをのぞく周囲に装
着させ電磁波の再放射を防止する構成をとっている。も
ちろん、ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，…の搬送周波数に信号を変
調し、種々の情報も提供できる。この構成により高速で
移動する移動体に対応でき、通常のバーコード等と異な
り天候に左右されることのないシステムを構成できる。
次に、第３図は、第１図のような情報伝送装置や公知の
空間バーコード（特許平成２−１４０２３）等の電力を
供給する方法を示す斜視図である。この実施例では、鉄
道線路の横に設置された公知の多周波列放射型情報読み
取り装置の構成を例にとっている。これは図１と情報検
出原理は同じであるが、放射波を開口面アンテナや平面
アンテナ（パッチアンテナ）、および平面状に配列され
た放射源、つまり面状放射源からビーム状の電波や光を
放射するものであった。同図で放射素子（６）は比較的
低電力でマイクロ波やミリ波等を放射できるＩＣ回路構
成の放射素子（６）で、各素子から異なった周波数
ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３，…等の電波が放射されている。これ
を移動体（７）が線路（８）を通過する際に、センサ
（９）で読み取りバーコードの太い細いに対応する情報
を検出する。この場合、電源として、充電機能を装備し
たバッテリー装置（１０）が使われ、各放射素子に給電
されている。この場合、太陽電池だけでは、天候に左右
され情報伝送という重要な役割を果たす通信装置に対し
て不十分である。これを補完するために、列車等の移動
体が起こす風力を利用する発電機（１１）を設置する。
これは風向が左右いずれの方向に変化しても発電できる
ようにシステムを構成しておく。また、給電線に絶縁し
たロゴスキーコイルのような磁界検出用センサ（１２）
を挟むようにし、移動体が走行する際に負荷の変動に基
づく電流が流れることを利用して、電磁誘導作用によ
り、集電し、バッテリーに給電する方法をとっている。
さらに列車通過時に枕木や線路に加わる加重を利用し
て、発電機を駆動する手段をとる。図３の例では、枕木
の下に設置した加重検出器（１３）で加重を得て発電機
（１４）を駆動している。移動体の発生する物理的な力
を利用するこれらの発電方式は、軌道上のみならず、道
路の路面上等に設置して発光素子等を点滅できるなど他
の電気設備にも応用できる。このように構成した各電力
供給源からの電力を統合してバッテリーを充電し、各放
射素子（６）に電力を常時供給することができる。本発
明は、単に多周波列放射型情報読み取り装置のみなら
ず、他の電気設備への電力供給方法としても応用でき
る。次に、図４は、磁気式情報検出装置を構成するため
の一部分図の斜視図である。この例は、基板（１５）上
に配置された導体板（１６）や磁性材料からなる板状コ
ード列による情報表示体を示している。従来のバーコー
ドが明暗からなる太い線、細い線における明部のみの
幅、暗部のみの幅を読んでいるのに対し、本発明はコー
ド表示の一要素である１つの導体板（１６）の中心線
（１７）から、隣接している他の導体板（１６）の中心
線（１８）までの距離を１ビットの情報として表示する
ものである。もちろんこの場合導体板の中心に限定され
ず１本のコード上の任意点でよい。図５は、以上のよう
に構成した情報表示体の情報量を増大させるために、複
数個からなるコード列を隣接して配置した場合の一実施
例である。耐候性、耐環境性の情報表示体検出装置の構
成は、上記情報表示体を用いてはじめて可能になる。以
下、この構成原理について述べる。従来の磁気式コード
検出法のうち、表示体のコードの幅、つまり図４の例に
おいて、導体板（１６）の幅を読むものでは、図６に示
すように導体板（１６）からの高さに対して磁界強度が
コード幅より広がる特性を示す。このため、激しく振動
する移動体等ではコード幅の検出精度が得られず、その
応用は制約される。また、このコード幅を読む従来の磁
気センサを用いて、図４の構成のコード中心から隣の中
心までのコード距離を検出しようとすると、隣接コード
中心間隔が狭くなるにつれコード面から２０ｃｍ程度の
所定の高さでも、この相互の間隔の検出ができなくなる
という問題がある。本発明はこのような問題に対し、有
限要素法による磁界解析を駆使して、まず理論的に磁気
センサの構造とコード表示体の相互関係を割り出し、実
験によりコード表示体とセンサの最適な関係を決定して
いる。つまり、図７に示すセンサの構成法により、表示
体面からの高さに無関係に隣接コードの中心間の距離が
検出できるようにセンサ構造を決定している。図７はそ
の構成原理を説明する磁気センサの断面図である。この
磁気センサは移動体進行方向に対し、真横から見たもの
で、基本的には、左右の励磁界発生器と磁界検出素子
（２１）から成っている。右側の励磁界発生器（２２）
と左側の励磁界発生器（２３）とでは、磁界検出素子
（２１）側における磁界（２４）の向きが互いに反対に
なるよう励磁してあり、磁界検出素子（２１）により導
体板（１６）もしくは磁性体が発生する反磁界と励磁界
により合成された磁界を検出する。この場合、左右の励
磁界発生器は移動体周辺で発生している磁界を避けた周
波数で変調することにより、またこの周波数の磁界のみ
を検出することで耐環境上の問題、つまりＥＭＣの問題
を解決している。図８は本発明の変形一実施例で、右側
の励磁界発生器（２２）と左側の励磁界発生器（２３）
の角度をつけて配置したもので、コード位置の検出特性
を改善した一実施例を示している。さらに、図９は、左
右一対の励磁界発生器（２２）及び（２３）の間に２つ
の磁界検出素子（２１）を配置した本発明の一変形実施
例の平面図である。この磁界センサ部の構成で、図５に
示したような互いに近接した二連のコード列の情報を各
コード表示板による反磁界等の干渉を受けることなく同
時に検出することができるため、情報表示体の横幅を短
くすることができ、列車の線路間に配置する場合等には
有利となる。もちろん、一対の励磁界発生器（２２）と
（２３）および１つの磁界検出素子（２１）から成る図
９の場合のセンサ部を複数個互いに独立に移動体進行方
向に対して横に配置すれば、複数連のコード列の情報を
同時に検出することができる。このような構成による磁
界検出素子（２１）で検出した磁界分布の情報は、増幅
器、振幅検波回路、フィルターを経てＡ／Ｄ変換され、
コードの中心位置を検出する情報処理装置を経て、情報
表示体のコード列の全情報を知ることができる。以上、
要するに本発明は、図４〜図９の一実施例に示したよう
な、情報表示体の構成法および磁気センサ部の構成法と
上記情報処理部の構成から成る表示体情報検出システム
であって、これらの組み合わせの構成により、情報表示
体面から十分離れた高さを保って上下、左右の振動に耐
え、しかも比較的全長が短くかつ横幅の狭い複数連から
なるコード列の情報表示体を同時に読み取ることがで
き、その上、天候や周囲の環境に左右されない情報表示
体検出装置を提供するものである。一例として、列車の
線路間に本発明の情報表示体を設置して情報を検出する
システムでは、三連のコード列からなる全長６０ｃｍ、
横幅７５ｃｍのコード情報表示体で５３万通り以上の情
報を提供できる。

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は情報検出装置の構成方法に関するもので、それぞれ以
下のような実用上の効果を有している。まず、請求項１
に関する線状に張られた複数個の放射源から放射波を移
動体等が横切って、各放射波の周波数を識別して、バー
コード情報と同等な情報を得る装置は、高速な移動体へ
の情報伝達に極めて有効である。また、この方法は各線
状放射器（１）で絶縁体等で覆うこともでき、天候に左
右されずしかも電波法で制約されない微弱電波で構成可
能であり実施してその効果は大きい。また、請求項２に
関連し、多周波列放射型読み取り装置に複合電源を付加
する効果は次の通りである。すなわち、この装置の放射
源は発光素子やマイクロ波、ミリ波等のＩＣ化された素
子で構成でき、比較的低消費電力の装置が構成できる。
その結果、電源として太陽電池による駆動電力で十分で
あるが、移動体への正確な情報伝達等を考えると天候等
の影響を受ける要素を取り除く必要がある。特に列車の
軌道近傍では、線路の保守等の工事の邪魔になり電源線
を敷設することが困難となる。このため列車が発生する
風圧や振動を利用して発電機を駆動して電力を補完する
ことが効果的である。また、列車線路近傍には通常大電
力の電線が存在する。これらの電源に非接触なロゴスキ
ーコイルのようなセンサで電磁誘導作用を利用して電流
を検出することができる。これらを必要に応じて整流し
てバッテリーに充電することでＩＣ化された低電力放射
装置は十分駆動できる。このように本発明は、屋外の諸
電気設備に応用でき、特にトンネル内のように太陽電池
が使用できない箇所等に応用して、その効果は顕著であ
る。次に請求項３〜６に関連する発明は、耐候性、耐環
境性および移動体の上下左右の振動に耐えるコード状情
報表示体検出装置に関するもので、その構成が至って簡
単であり実施してその効果は大である。特に列車等への
位置情報、注意情報等の情報提供手段として、降雪や降
雨、土砂かぶり等に耐え、周囲電磁界の影響等ＥＭＣの
立場からも有効な情報検出装置である。線路間に置く情
報表示体は、三連構成にすることができ、全長６０ｃ
ｍ、横幅７５ｃｍで約５３万通り以上の情報を提供で
き、しかもこの方式は従来のトランスポンダ方式のよう
な情報伝達手段に比べ、電源線を必要としないため線路
の保守等に対しても有利であり、その上低コストで構成
でき、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】線状放射器による情報検出装置の斜視図。

【図２】線状放射器の一構成例を示す断面図。

【図３】移動体移動時に生じる物理力を利用した複合電
源設備の一実施例の斜視図。

【図４】情報表示体の構成例を示す斜視図。

【図５】情報表示体の構成例を示す斜視図。

【図６】磁気センサの検出特性を示す説明図。

【図７】磁気センサ部の構成原理を示す断面図。

【図８】磁気センサ部の他の構成法を示す断面図。

【図９】二連式コード情報を検出する磁気センサの平面
図。

【符号の説明】

１…線状放射器、２…周波数切り替え装置、３…電波吸
収体、４…軌道面、５…終端負荷装置、６…面状電磁波
放射器、７…移動体、８…線路、９…受信側センサ、１
０…バッテリー充電装置、１１…風力発電機、１２…磁
界検出センサ、１３…加重検出器、１４…発電機、１５
…基板、１６…導体板、１７…導体板の中心線、１８…
他の導体の中心線、１９…板状コード断面図、２０…磁
界分布曲線、２１…磁界検出素子、２２…右側励磁コイ
ル、２３…左側励磁コイル、２４…磁界。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】線状に張られた複数個の電磁波放射源から
の複数の周波数で変調された放射波をこれら放射源を横
切ることにより、情報を検出する装置。
【請求項２】移動体の移動時に発生する外的物理力の風
力、振動、送電線電流の変化を利用して電力を供給する
複合型電源を装備した情報伝送装置。
【請求項３】バーコード状に配列されている導体による
情報表示板の各表示板上の一定の位置を検出し、一対の
隣接表示板間の距離を１ビットとする情報検出方法をと
り、左右２つの励磁界発生器の中央に磁界検出器を置
き、この磁界検出器側で左右の励磁界の向きが反対にな
るように励磁界を発生させ、その直下にある上記情報表
示板からの反磁界と干渉した磁界分布を検出して、情報
表示板の位置を検出する方法に基づく情報検出装置。
【請求項４】請求項３記載の情報検出装置において、情
報表示板として、導体板以外の材料を用いて構成する情
報検出装置。
【請求項５】請求項３および４記載の情報検出装置にお
いて、一列の情報表示板から成る情報表示体を複数列並
列に設置して、上記請求項３記載の左右２つからなる一
対の励磁界発生器に情報表示体の複数列の数に対応した
複数個の磁界検出器を用いて情報検出を行うように構成
した情報検出装置。
【請求項６】請求項５記載の情報検出方法において、一
対の励磁界発生器と１つの磁界検出器とから成る磁界セ
ンサ部を複数個並列に配置して構成する情報検出装置。