JPH087075B2 - 移動体における自己位置検知方法及びその装置 - Google Patents

移動体における自己位置検知方法及びその装置

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JPH087075B2
JPH087075B2 JP1273876A JP27387689A JPH087075B2 JP H087075 B2 JPH087075 B2 JP H087075B2 JP 1273876 A JP1273876 A JP 1273876A JP 27387689 A JP27387689 A JP 27387689A JP H087075 B2 JPH087075 B2 JP H087075B2
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moving body
moving
line
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coupling
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義直 横田
淑史 酒井
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、移動体上において自己の走行装置を精密に
検知出来るもので、例えば、各種鉄道、モノレール、エ
レベータ等、専用の移動路上を走行する移動体の自己位
置検知方法及びその検知方法を用いた自己位置検知装置
に関するものである。
[従来の技術] 従来、移動体上における自己位置の検知方法としては
移動体上の操縦者の目視による地上標識の確認が主体
で、その補助手段としてトランスポンダによる情報伝送
手段により地点情報を移動体へ伝送する方法が用いられ
ている。他には移動体を支える支持輪の回転数から移動
距離を算出し、移動体の位置を検知する方法がある。
[発明が解決しようとする課題] (1) 移動体の移動速度は年々向上しており、特に現
在研究開発が進められている浮上式鉄道の走行速度は50
0km/hである。このような高速走行中の移動体上から目
視によって地上標識の識別を行うのは困難であり、特に
雨天や濃霧等の気象条件下ではほとんど不可能である。
(2) 省力化や安全性の向上のため移動体の自動運転
が望まれているがそのためには常時移動体上で自己の位
置を連続検知することは不可欠である。
従来、補助手段として用いられてきたトランスポンダ
による情報伝送手段により地点情報を移動体へ伝送する
方法では移動体がトランスポンダの地上子の設置位置に
到達した時点でしか位置を検知出来ない地点検知方式で
あるため連続位置検知には使用出来ない。
(3) 移動体を支える支持輪の回転数から移動距離を
算出して移動体の位置を検知する方法では、移動体の移
動速度が低く支持輪の摩耗も少ない場合は有効である
が、移動速度が高速になると支持輪の空転現象や減速時
のすべりにより位置検知誤差は非常に大きな値となる。
また現在研究開発が進められている浮上式鉄道において
は移動体と移動路は非接触で走行するためこの方法は使
用出来ない。
[課題を解決するための手段] 本発明は、以上述べた従来の問題点を解消し、かつ精
度の高い自己位置検知方法及びその方法を用いた自己位
置検知装置を提案せんとするもので、次の手段を採る。
以下に述べるnとは2以上の整数から任意に選択された
1つの値である。
(1) 移動体と移動路を結ぶ媒体に高周波磁界を採用
し、且つ移動体と移動路をこの媒体を通じて常時結合状
態になるようにした。
(2) 上記(1)を具体化する装置として、移動体と
移動路とを結ぶための移動路側結合装置には一定周期P
を隔てて直線状に配列される結合ループ群を2線式伝送
線により縦続接続した誘導回線をn回線用意し、この誘
導回線を移動体の移動路に沿って各回線の結合ループが
重ならず、回線相互でP/nの整数倍の間隔になるように
ずらして配置する。この誘導回線の片端に位置する送信
装置から高周波電流を流すことにより誘導回線中の結合
ループ群に常時高周波磁界を発生させる。移動体側結合
装置としては、移動体に固定され、誘導回線との電磁誘
導結合により誘導電圧を生じる受信用アンテナを設置
し、先の高周波磁界により誘導電圧を生じさせる。
(3) 移動路上の誘導回線を構成する結合ループ群と
移動体上の受信アンテナとの組合せとして結合ループ群
と受信アンテナとの位置関係が移動路方向に互いにP/n
づつずれたn個の組合せを考え、それぞれの組合せによ
って得られる誘導電圧の包絡線検波の絶対値を自己位置
検知のための基本データとする。
(4) 上記(3)を具体化する装置としては、上記
(2)に記載の誘導回線n回線の片端に位置する送信装
置から誘導回線ごとに異なる周波数の高周波電流を流す
ことにより誘導回線中の結合ループ群に回線ごとに異な
る周波数の高周波磁界を発生させ、移動体上の受信アン
テナに誘起される誘導電圧を位置検知処理装置で前述の
異なる周波数成分ごとに分離することにより、結合ルー
プ群と受信アンテナとの位置関係が移動路方向に互いに
P/nづつずれたn個の組合せとそれぞれの組合せによる
誘導電圧が得られる。この誘導電圧をそれぞれ包絡線検
波して、その絶対値を自己位置検知のための基本データ
とする。
(5) 移動体上に位置する位置検知処理装置では、上
記(4)の手段によって得られた基本データをマイクロ
コンピュータに取り込み、基本データのn個の値の比率
が、移動体の移動に伴い連続的に且つ前述の一定周期間
隔Pを単位として周期的に変化することを利用して、一
定周期間隔Pの範囲内で連続的に検知した移動体の位置
を算出すると共に、前述の周波数をカウントすることに
より得られる移動体の移動量を合成することにより移動
体の自己位置を連続検知する。
[作用] (1) 移動体と移動路を結ぶ媒体に高周波磁界を使用
したため気象条件の変化に対しても安定した特性が得ら
れ、また移動体と移動路が機械的に接触している必要が
無い。
(2) 移動路側結合装置として誘導回線を採用し、誘
導回線を構成する結合ループ群は常時高周波磁界を発生
しているため受信アンテナと結合ループは常に結合状態
にあり、移動体は連続的に自己の位置を検知することが
出来る。
(3) 移動体上に位置する位置検知処理装置では、連
続的に変化する基本データの比率を基に位置を算出する
ため、移動体の位置を連続検知することが出来る。ま
た、その過程において移動体の走行速度、移動方向の検
知、過去のデータによる異常データの補正も同時に且つ
高速に処理し、高速で移動中の移動体においても正確に
自己の位置を連続検知することが出来る。
(4) 位置検知を行う過程で人間の介在が必要ないた
め、自動運転にも対応できる。
[実施例] 本発明をn=3の場合、すなわち移動路上の誘導回線
が3回線の場合について第1図,第2図に示す実施例に
従って説明する。
(1) 第1図は、移動路上の誘導回線が3回線の場合
の自己位置検知装置の概要を示したブロック図で、移動
路上に設けられた3つの誘導回線9ab,10ab,11abの片端
に位置する送信装置12u,12v,12wからの周波数の異なる
高周波電流Iu,Iv,Iwにより各誘導回線中の結合ループ群
(91g,92g,93g),(101g,102g,103g),(111g,112g,1
13g)はそれぞれIu,Iv,Iwと同じ周波数の高周波磁界を
発生する。
誘導回線9ab,10ab,11abが隣接する結合ループの中心
点で交差されているのは、外部雑音磁界による影響を隣
接する結合ループで相殺するためである。
この時、移動体上の受信アンテナ13に誘起される電圧
は各結合ループ群との電磁誘導結合による誘導電圧が合
成されたものである。これを増幅し、この中からIu,Iv,
Iwと同じ周波数の成分のみをそれぞれバンドパスフィル
ター14u,14v,14wで取り出し、レベル調整を施した後包
絡線検波回路15u,15v,15wに入力し、その出力をA/D変換
器16u,16v,16wでディジタル値に変換したものを自己位
置検知のための基本データとして入力インターフェイス
17を介してマイクロコンピュータ18に入力する。
(2) 第2図は誘導回線と受信アンテナの電磁誘導結
合により受信アンテナに誘起される誘導電圧の各周波数
成分が受信アンテナの移動とともに変化する様子と処理
の過程でどの様な信号が得られるかを示している。
受信アンテナ13に誘起する電圧の内、Iuと同じ周波数
成分Vuは13の移動に伴う13と結合ループ群91g,92g,93g
との相互インダクタンスの変化により第2図(ロ)のよ
うに変化する。このVuを包絡線検波すると同図(ハ)の
Vcuの信号電圧が得られる。誘導回線内の結合ループと
受信アンテナの大きさを調整することによりVcuは正弦
波状に変化する信号となり、最大誘起電圧の波高値をV
0,結合ループ間中心からのアンテナ13の位置をxとすれ
ばつぎの式で表わされる。
同様にして受信アンテナ13に誘起する誘導電圧の内、
Iv,Iwと同じ周波数成分による信号電圧Vcu,Vcwも得られ
るが、結合ループ群(91g,92g,93g),(101g,102g,103
g),(111g,112g,113g)が互いに移動路方向にP/3づつ
ずれて設置されているため次の式となる。
ここで、 Vn=Vcu+e−j(2π/3)Vcu+e−j(4π/3)Vcw
…… で定義されるVnを導入すると、式〜から が得られる。この式より、 ∠Vn=−(2πx/P−π) …… が得られ、∠Vnの値を通じて周期間隔Pの範囲内でアン
テナ13の位置xを連続的に検知出来ることが分かる。ま
た、式より の関係を導くことが出来る。ここで、 で定義される値を導入すると式より、 となる。
つまり、Vcu,Vcv,Vcwの3つの値が分かれば式にそ
の値を代入することにより第2図(ヘ)のようにアンテ
ナの移動に伴い一定周期間隔Pを単位として0から2π
まで直線状にしかも周期的に変化する値を得ることがで
きる。よってこの周期数をカウントすることにより得ら
れる位置情報とθの値を合成することによりアンテナの
位置、すなわち移動体の位置を連続検知することができ
る。また、θの時間に対する変化率から移動体の移動速
度及び、移動方向も検知できる。
このようにして得られた情報は、第1図の出力インタ
ーフェイス19を介して出力される。
[発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば次の効果が得られ
る。
(1) 気象条件の変化にかかわらず移動相上での自己
位置の検知が安定して、精度良く、且つ連続的に検知で
きる。
(2) 移動体と移動路が接触している必要が無いため
機械的な摩耗の心配がいらず、メンテナンスが非常に楽
である。また浮上式鉄道のように移動路と非接触状態で
走行する移動体にも適用出来る。
(3) 式から分かるようにθは3つの誘導電圧の比
率で決まるため移動体の揺れに対しても誘導電圧が3つ
とも同時に変化することから安定した位置検知特性を得
ることができる。
(4) 移動体の速度に対し、0km/hから演算処理時間
の許す限り高速まで広い速度範囲に対応出来る。
(5) 連続的に自己の位置及び速度が精度良く検知出
来るため、きめの細かい速度制御にも対応出来、鉄道や
エレベータといった乗り物以外でも荷物運搬用のキャリ
ーやクレーンの自動運転のための位置検知装置としても
応用可能であり、その用途は幅広いものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例の自己位置検知装置の概要を
示したブロック図、 第2図は誘導回線と受信アンテナの電磁誘導結合により
受信アンテナに誘起される誘導電圧が受信アンテナの移
動とともに変化する様子と処理の過程でどの様な信号が
得られるかを示した図である。 9ab,10ab,11a……誘導回線 91g,92g,93g,101g,102g,103g,111g,112g,113g……結合
ループ 12u,12v,12w……送信装置 13……受信アンテナ 15u,15v,15w……包絡線検波回路 16u,16v,16w……A/D変換器 17……入力インターフェイス 18……マイクロコンピュータ 19……出力インターフェイス 14u,14v,14w……バンドパスフィルタ 20su,20sv,20sw,20ru,20rv,20rw……マッチングトラン
ス 21su,21sv,21sw,21ru,21rv,21rw……増幅回路 22su,22sv,22sw……発信回路 23u,23v,23w……レベル調整回路 25……位置検知処理装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】移動体の移動路に沿って一定周期Pを隔て
    て直線状に配列される結合ループ群をnを2以上の整数
    から任意に選択した1つの値としてn群用意し、各群を
    移動路の方向に互いにP/nづつ隔てて配置し、それぞれ
    異なる周波数の高周波磁界を発生させ、 移動体には受信用アンテナ1つを設置し、前述のn個の
    結合ループ群との電磁誘導結合により受信用アンテナに
    生じる誘導電圧を前述の異なる周波数成分ごとに分離
    し、それぞれの包絡線検波の絶対値を検出し、このn個
    の検出値の比率が、移動体の移動に伴い連続的に且つ前
    述の一定周期間隔Pを単位として周期的に変化すること
    を利用して、 移動体上において前述のn個の検出値から移動体の位置
    を連続的に算出することを特徴とする 移動体における自己位置検知方法。
  2. 【請求項2】一定周期Pを隔てて直線状に配置される結
    合ループ群を2線式伝送線により縦続接続した誘導回線
    を、nを2以上の整数から任意に選択した1つの値とし
    てn回線用意し、この誘導回線を移動体の移動路に沿っ
    て各回線の結合ループが重ならず、回線相互でP/nの整
    数倍の間隔になるようにずらして配置することにより得
    られる、位置関係を持つ誘導回線n回線と、 この誘導回線n回線にそれぞれ異なる周波数の高周波電
    流を流すための送信装置と、 移動体上に固定され、前述の誘導回線との電磁誘導結合
    により誘導電圧を生じる受信用アンテナと、 受信用アンテナに生じる誘導電圧を前述の異なる周波数
    成分ごとに分離し、それぞれの包絡線絶対値を検出し、
    このn個の検出値の比率が、移動体の移動に伴い連続的
    に且つ一定周期間隔Pを単位として周期的に変化するこ
    とを利用して、 一定周期間隔Pの範囲内で連続的に検知した移動体の位
    置と前述の周波数をカウントすることにより得られる移
    動体の移動量を合成することにより移動体の位置を連続
    検知することができる位置検知処理装置による構成を特
    徴とする 特許請求の範囲第1項記載の方法を用いた移動体におけ
    る自己位置検知装置。
JP1273876A 1989-10-23 1989-10-23 移動体における自己位置検知方法及びその装置 Expired - Lifetime JPH087075B2 (ja)

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JPS5294155A (en) * 1976-02-03 1977-08-08 Kokusai Electric Co Ltd Method of detecting position of travelling body
JPS5855460B2 (ja) * 1977-03-07 1983-12-09 住友電気工業株式会社 誘導無線による移動体位置検出方式
JPS57125861A (en) * 1981-01-29 1982-08-05 Hitachi Cable Ltd System for detecting position of moving body

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