JPS5938551B2 - 移動体の位置検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 一定走行路上を移動する移動体、たとえばクレーンなど
を自動化システムによって走行制御を行う場合などでは
移動体の現在位置を常時監視することが必要である。

本発明はこのような移動本位置を固定（地上）側で検知
するための位置検知装置に関するものである。

本発明においては移動体走行路を任意数の区間に分割し
、その各区間に２進コードによる番地コードを割当てた
場合、番地コードのビット数（所要ビットは分割区間数
によって決まる）に応じた数の走行路に沿って敷設した
並列平行２線式誘導線群とそれらに接続された位置検知
器、移動体に載置され上記誘導線群に結合する送信アン
テナとこれに（ｎ−１）ｆ２／ｎ−ｆｌ（ｎは２以上の
整数）の関係にある２周波数ｆ１．ｆ２を各誘導線に供
給する信号発生器（または送信機）から構成し、移動体
の位置に固定側で検知する。

この位置は従来の装置で得られているような基準点から
の相対位置でなく絶対位置であるため、移動開始時や停
電復旧時でも現在位置が直ちに検知され、また移動開始
時に基準点からの距離を知るなどという運用操作が不要
であること、後述のように所要誘導線数を節約できるこ
と等の実用上着しい効果が得られる。

以下図面を用いて本発明をさらに詳細に説明する。

図１は本発明の基本構成図で、誘導線は２個１組とした
場合である。

図中の実線の１，１′および破線２，２′はそれぞれ平
行２線よりなる誘導線で、以下便宜上それぞれを導体対
と呼ぶことにする。

３は移動体側送信アンテナで、これに信号を供給する信
号発生器は図示省略しである。

ｘ、ｙ、ｚは互に直角な３軸で、たとえばＸ軸は移動体
の走行方向の中央線、ｙ軸はこれと直角な水平線、Ｚ軸
は垂直線である。

図１Ａでは１，１′および２゜２′の各導体対はたとえ
ばＸ軸より一定距離にあってｘｙ面に対して１と１′、
２と２′は上下に互に鏡像関係にあるものとし、アンテ
ナ３はＸ軸またはこれに平行なａ線に沿って移動するも
のとする。

また図示のように１，１′と２，２′は走行路の分割区
間毎に互違いにＸ軸に接近する１ａや２ｂのような区間
とＸ軸から遠ざかった１ｂや２ａのような区間を折曲げ
によって設けである。

このようにすればアンテナ３よりの誘起電圧は１ａ、２
ａ間に移動体がある場合には導体対１，１′では大きく
、導体対２，２′では小さいこと、１ｂ、２ｂ区間では
逆になることは明らかである。

なお同一区間において２つの導体対間の誘起電圧のレベ
ル差は実用上６ｄＢ（１／２）以上あれば十分である。

次に図１Ｂでは導体対１，１′と２，２′は同一（Ｘ、
ｙ）平面上にあり、各分割区間ごとに各導体対の線間距
離ｄ１．ｄ２を互違いに広、狭２様にして繰返し展張す
る。

そしてこのとき移動アンテナ３は導体対の中心線となっ
ているＸ軸を通りｘｙ面に垂直な面上にＸ軸から最適な
一定距離にあるａ線に沿って移動するように誘導線を敷
設する。

このときも各導体対におけるアンテナ３よりの誘起電圧
はｄ１区間とｄ２区間の間で６ｄＢ以上のレベル差が得
られれば実用上十分である。

なお本発明では後述のように振幅成分と位相成分を複合
して用いるので２つの導体対の誘起電圧比は約６ｄＢ〜
１０ｄＢが望ましい。

さて図１ＡおよびＢの形式の誘導線を敷設したときａ線
上を移動する送信アンテナ３よりの各導体対の誘起電圧
ｅは図１０のように変化する。

図２は本発明を実施した移動体位置検知装置の最も基本
的な構成側図である。

この場合の導体対１．１′および２，２′の展張は図１
Ａの方法を用いている。

４，５はそれぞれ導体対１，１′および２゜２′の１端
に接続された結合器、他端に接続された６、７は終端抵
抗である。

結合器４，５の出力はそれぞれ位置検知器（図示省略し
たがたとえば図３に示す）に出力される。

Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄは移動体走行路の分割された各区間を示
し、ＢとＣの区分点で１，１′導体対は２線の交叉を行
って左右では誘起電圧の位相は反転（１８０°偏移）す
るようにしである。

また移動体の送信アンテナからは２ｆ１−ｆ２または（
ｎ−１） ｆ２／ｎ＝ ｆ、 （ｎは２以上の正の整数
）の関係がある２つの周波数ｆ１およびｆ２の信号が放
射される。

図２の動作を説明する前に位置検知器について説明する
。

図３は２ｆ１＝ｆ２の関係にある２周波信号を用いた場
合の位置検知器の回路構成例ブロック図である。

８と９は帯域濾波器（Ｂ Ｐ Ｆ ）で８はｆ、波抽出
用、９はｆ２波抽出用である。

１０と１１は信号増幅器、１２と１３は振幅制限器（リ
ミッタ）、１４はｆ１波の周波数２逓倍器、１５は位相
弁別器、１６は方形波変換器であるが、ＢＰＦ８．９へ
の入力信号は図２の結合器５の出力で、導体対１，１′
の誘起電圧が移動体がＢとＣの区分点を通過することに
よって位相が反転することを弁別する回路構成である。

次に８′は図２の結合器４よりの導体対２，２′の誘起
電圧中のｆ１構成分を抽出するＢＰＦ、１７は９からの
ｆ２２倍器と８′力）らのｆ１１信号の共用増幅器、１
８は振幅制限器（コモンリミッタ）、１９は差動形層波
数弁別器（ＦＤ）、２０は方形波変換器で、８′〜２０
の回路系は１゜１′および２，２′導体対と送信アンテ
ナ３の結合損失の差がＡ−Ｂ、Ｃ−Ｄの各区分点で反転
するので１，１′によるｆ２出力と２，２′によるｆ１
出力のレベル反転を弁別するためのものである。

図４は図３が２ ｆ、 ＝ ｆ２の場合であるのに対し
、（ｎ １ ） ｆ２／ ｎ−ｆｌのｎが３以上の場
合の位相反転弁別機能を持つ位置検知器の回路構成側図
である。

図４において２１はｆ１構成分を抽出するＢＰＦ、２２
はｆ２２成分を抽出するＢＰＦとその出力の増幅器、２
３は２１と２２の各出力を入力とする周波数変換器で、
その出力からｆ２−ｆ１構成を抽出するＢＰＦを含む。

２４は増幅器、２５゜２６は振幅制限器、２γは周波数
ｎ逓倍器、２８は位相弁別器、２９は方形波変換器であ
る。

この場合には図２の導体対１，１′からの信号（誘起電
圧）は結合器５を経て２１．２２にそれぞれ入力し、周
波数ｆ１およびｆ２の各成分が別々に分離され、周波数
変換器２３でその差周波数ｆ２−ｆ１＝ｆ２／ｎが抽出
され、一定振幅とした後周波数をｎ倍にしてｆ２が得ら
れる。

このｆ２出力は位相の基準として用いるため便宜上ｆ２
′として表わせば位相弁別器２８にはこのｆ２′と位相
情報を持ったままの振幅制限器（以下リミッタという）
２６からのｆ２が入力して位相弁別が行われ、Ｂ、Ｃの
区分点での位相反転は出力の正負反転として検出される
。

ＡとＢ、ＣとＤの両区分点については図には省略しであ
るが、図３と同様に８’、１７〜２０の回路系を設け、
ＢＰＦ２２よりのｆ２構成とＢＰＦ８′よりのｆ１構成
による差動形層波数選別を行って検出できる。

その理由については以下にさらに明らかにする。

次に図２および図３の動作について図５を用いてさらに
詳しく説明する。

図５は図２のＡ−Ｄ間における移動体位置に対するアン
テナ３よりの信号による誘起電圧のレベル変化特性で、
まず図の左端にす、ｃで示したのは導体対１，１′によ
る図３の８．９（ＢＰＦｌ、ＢＰＦ２）のｆ１波、ｆ２
波の出力である。

このように移動体アンテナ３の移動時にＡ、Ｄ両区間で
はアンテナと導体対間の結合損失が少＜、Ｂ、Ｃ両区間
では結合損失が大きくなるため出力レベルｅが変化する
。

またＢとＣの区分点では導体の交叉が行われているため
相殺されて出力はゼロに低下する。

そしてこのゼロレベルを境にして出力の位相は１８０°
変化する。

次にｇで示した特性は導体対２，２′による図３の８′
（ＢＰＦ３）のｆ１波出力で、ｂ、ｃの特性とは変化が
逆であることがわかる。

さてｂ特性のｆ１１信号は図３の１０，１２で増幅され
振幅制限された後１４で２逓倍されてｆ２′信号となり
位相弁別器ＰＤ１５に入力する。

リミタ１２ではレベル変化は抑圧されて僅かなものとな
りさらに１４における周波数２逓倍によって導体対１，
１′の交叉部を境とする位相反転は除去され連続位相の
ｆＩ波が得られる。

（２逓倍によって１８０°反転位相部を有する波形は連
続位相となることは図式的にも直ちに理解されるであろ
う）一方Ｃ特性を有するｆ２２倍器は図３のＩＣｌ３で
増幅と振幅制限が行われてレベル変化は抑圧されるが位
相情報はそのまＸでＰＤｌ ５の一方に入力する。

なお８〜１４系の回路では固有の位相回転があるので、
ＰＤｌ５の両人力ではＢ、Ｃの区分点とＰＤｌ５のゼロ
出力が一致するようにたとえばＰＤｌ ５内蔵の位相補
正器であらかじめ調整しておく。

このようにしてｂおよびＣ特性を有するｆ１波出力およ
びｆ２波出力から位相弁別器ＰＤ１５によって図５ｈ特
性に示すようにＢとＣの区分点（交叉部）でセ宅出力と
なり、同相（０°）では＋ｅ高出力逆相（１８０°）で
は−〇出力を発生する。

しかし区分点近傍では振幅レベルがす、Ｃ特性のように
減少するので、（逆位相による相殺によって）急峻な位
相弁別出力が得られない。

このためＰＤｌ ５の出力ゼロ点を変換点とする方形波
変換回路１６で整形し図５にのような方形波出力を得る
ようにしである。

なお図中Ｈ，Ｌは高・低レベル出力を示す。

とにかくこれによって分割区間の位置を示す符号の１つ
のビットが構成されたことになる。

次にＣ特性のｆ、波信号とｇ特性のｆ２２倍器が入力す
る増幅器１７の出力は１８の共用リミタで２周波のレベ
ルの加算合成が一定値になるように振幅制限が行われる
が、この際大振幅の成分は小振幅の成分を抑圧するとい
う一般リミタ特性がある。

リミタ１８の出力は次段の差動形層波数弁別器１９に入
力し図５ｐ特性のような出力を生じる。

このｐ出力はＣおよびｇ特性のようにＡとＢ、ＣとＤの
各区分点でレベルの特性が反転している。

なおＡとＢ、ＣとＤの各区分点で弁別器１９の出力ｐを
ゼロとなるようにするには各区分点における誘起電圧の
バランス、結合器、ＢＰＦの固有の損失の差の補正等を
行うことが必要で、増幅器１７の２周波の入力側には補
正回路を設けておく。

このようにすれば出力ｐのゼロ点は区分点と一致するの
で、さらにｐのゼロ点を変換点とする方形波変換回路２
０で図５ｑのような方形波出力に変換する。

従ってこれによって上記同様位置を示す符号の１ビツト
が構成される。

以上の図２〜図５による基本構成の説明では移動体走行
路の４区間の位置を２ビツトに符号化することを２つの
誘導線を用いて行うものを示した。

次に誘導線（導体対）が２つであっても図６上段に示す
ように交叉部を設ければ３ビツトに符号化できることを
説明する。

図６は分割区間数がＡ〜Ｈの８区間の場合で、２つの導
体対１，１′および２，２′の展張は図１Ａの方式で行
うが、導体対１ 、１’（実線）では交叉部をＢとＣ，
ＦとＧの区分点に設け、移動体の送信アンテナとの結合
度はＡ、Ｄ、Ｅ、Ｈ各区間では大きく、Ｂ、Ｃ，Ｆ。

Ｇの各区間では他の区間より小さくなるように導体対に
折曲げ成形を施しである。

また導体対２゜２′（破線）では交叉部をＤとＥの区分
点に設け、導体対の折曲げ成形は導体対１，１′とは逆
にＡ、Ｄ。

Ｅ、Ｈの４区間では結合度を小さく、Ｂ 、 Ｃ、Ｆ。

Ｇの４区間では結合度が大きくなるように行っである。

そしてこれら２つの導体対は上下（または平行）に重な
るように設置し、移動体アンテナとの結合度すなわち結
合損失の大小がそれぞれ同等でＡとＢ、Ｃとり、ＥとＦ
、ＧとＨの各区分点における誘起電圧レベルの切替り特
性の切替り点が、固定側位置検出器の特性を含めて一致
するように補正して構成する。

なお結合損失従って誘起電圧レベルの切替り差は６〜１
０ｄＢが望ましく、著しい変化は位相弁別上かえって不
都合である。

いま移動体の送信アンテナから２ｆ１＝ｆ２という関係
にある２周波ｆ１． ｆ２を送出しまた固定側では図３
と類似の位置検知器（図７）を用いて位置コードを検出
するものとする。

なお送信アンテナは１個に限ることなく２個以上でもＺ
軸方向に列べて誘起電圧特性が上記の切替り特性および
位相反転特性を満足させれば使用できる。

図７は図６の場合に用いる位置検知器の構成側図で、図
３と同一記号（ダッシュ記号を含む）のブロックは同一
機能のものを示している。

図示ののように導体対１，１′およば２，２′の誘起電
圧は結合器を経てそれぞれＢｒＦ３．９およびＢＰＦ８
’、９’に入力する。

ＢｒＦ３，８’はそれぞれの入力する。

ＢｒＦ３，８’はそれぞれの入力からｆ１１成分を抽出
し、ＢｒＦ３，９’はそれぞれの入力からｆ２２成分を
抽出する。

このうちＢｒＦ３よりのｆ２波とＢＰＦ８’よりのｆ１
波すなわち両導体対よりの入力レベルが増幅器１７に入
力し増幅された後リミタ１８で強い振幅波が弱い振幅波
を抑圧する振幅制限を受け、これらｆ１波とｆ２波は差
動形層波数弁別回路１９で判別されて正負の電圧となり
、さらに方形波変換器２０で方形波信号に変換され、そ
の出力は図６下段に示すように２１位ビットの番地コー
ドＣａｄとなるが、このようにＡとＢ、Ｃとり、ＥとＦ
、ＧとＨの各区分点を境にしてＨとＬレベルすなわち“
１゛と０゛との変換が行われる。

次に２２位の出力はＢｒＦ３のｆ１波出力とＢｒＦ３の
ｆ２波出力すなわち導体対１，１′よりの信号のみ用い
て得られる。

ｆ１波出力は１０．１２で増幅と振幅制限を受け、１４
で周波数を倍として２ｆ２＝ｆ２（これをｆ２′とする
）を位相弁別器（ＰＤ）１５に送り込む、一方ｆ２波は
ＩＣｌ３で増幅と振幅制限を受けＰＤｌ ５に入力する
。

ＰＤＩ ５はこの２人力からＢとＣ，ＦとＧの各区分点
を境とする導体対１，１′の信号の位相反転を検出し図
５ｈのように出力するから、これを方形波変換器１６で
方形波に変換し図６の２２位コードを出力する。

２３位の出力は全く同様にしてＢ Ｐ Ｆ ８’のｆ１
波出力とＢＰＦ９’のｆ２波出力すなわち導体対２，２
′よりの信号のみ用いて１０′〜１６′の回路系から得
られ、位相弁別器１５′は２人力から図６のＤとＥの区
分点を境とする信号入力の位相反転を検出し方形波変換
器１６′から図６最下段の２３位コードを出力する。

以上３つの回路系による信号肌理によってＡ〜Ｈの８区
間にそれぞれ割当てる３ビツトの番地フード（アドレス
） Ｃａｄが得られ、図６の例ではそれぞれＡは１１１
．Ｂは１１０ 、Ｃは１００．Ｄは１０１゜Ｅは００１
、Ｆは０００．Ｇは０１０．Ｈは０１１として表わさ
れる。

そしてこの例からも明らかなように、隣接区間相互の番
地コードのハミング距離（Ｈａｍｍｉｎｇ距離）は必ず
１になるので、位置検出の誤り符号発生を抑止すること
ができる。

なお２１，２２，２３、各位のコードから、たとえば、
１０進番地コード等に変換したりコードの表示を行う回
路は周知であるから説明は省略するが、上記のようにし
て移動体の位置を固定側で番地コードとして知ることが
できる。

走行路の区分数が多く割当アドレスを４ビット以上（２
のｎ ＞＋１）とする場合には、さらに図２または図６
の導体対１，１′あるいは１，１′と２゜２′の導体対
を割当番地コードに合わせて構成しかつ並列に増設し、
また図３、図４、図７のような位置検知器を適宜増設す
ればよいことは明らかである。

このとき所要ビット数すなわち最大符号化ビット数すと
所要誘導線の対数（たとえば導体対１．１′と２，２′
の組合せのような１組を１対とする）Ｍとの間にはＭ＝
ｂ／３という関係があり、たとえば６ビツトのアドレス
に対してはＭ＝２で、展張すべき導体対の総数は４とな
る。

これは従来の装置が１ビット当り１〜２の導体対を要し
たものが多いことに比べて著しく有利で走行路が長く区
分数が多い程この効果は大きい。

以上詳細に述べたように本発明装置は移動体の現在位置
を常に絶対番地コードとして検知することができ、検知
精度が高く運用上の予備操作も不要である点の利点があ
り展張すべき誘導線の数が少く設備費が安価になること
も著しい効果である。

【図面の簡単な説明】

図ＩＡ 、Ｂは本発明に用いる誘導線の基本構成側図、
Ｃはその誘起電圧特性図、図２は図１の誘導線に交叉部
を設けた構成側図、図３および図４は図２の固定側に設
ける位置検知器の回路構成側図、図５は図３の各部信号
レベル図、図６は本発明を実施した装置の誘導線の構成
と位置検知器の出力レベルの図、図７は図６の装置に用
いる位置検知器の回路構成図である。 １．１’、２．２’・・・・・・誘導線（平行２線導体
対）、３・・・・・・移動体送信アンテナ、４，５・・
・・・・結合器、６．７・・・・・・終端抵抗、８，９
，８’、９’、２１・・・・・・帯域濾波器（ＢＰＦ）
、１０．１１．１０’、１１’。 １７．２４・・・・・・増幅器、１２ 、１３ 、１２
’ 、 １３’。 １８．２５．２６・・・・・・振幅制限器、１４．１４
’。 ２７・・・・・・周波数逓倍器、１５，１５’、２８・
・・・・・位相弁別器、１６．１６’、２０．２９・・
・・・・方形波変換器、１９・・・・・・周波数弁別器
、２２・・・・・・ＢＰＦ付増付量幅器３・・・・・・
周波数変換器とＢＰＦ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 移動体に載置されｆｌ−（ｎ−１） ｆ２／ ｎ
   （ｎは２以上の正整数）の関係にある２周波数ｆ１およ
   びｆ２の信号発生器とその出力を誘導線群に誘導結合さ
   せる送信アンテナまたはアンテナコイル、および移動体
   の一定走行路に沿って展張敷設した平行２線式誘導線の
   並列群とその２誘導線毎を１組としその一端に接続した
   位置検知器を具備し、上記誘導線群は上記走行路を任意
   に分割した区間毎に割当てられ隣接区間相互の番地コー
   ド間のハミング距離を１とした２進符号による番地コー
   ドのビット数に合わせて２ビツトまたは３ビツト毎に２
   個の割合にて展張し、かつその各２個１組の誘導線は上
   記３ビツト中の１ビツトの２値打号（“１゛と“０゛）
   に対応させて上記各区間毎に１方の誘導線を上記送信ア
   ンテナとの結合損失を大小２通りとなるように折曲げる
   と共に他方の誘導線をこれと逆相に折曲げまた他の２ビ
   ツトの各ビット符号に２つの誘導線をそれぞれ対応させ
   てその区間区分点に交叉をそれぞれ施し、さらに上記位
   置検知器は上記２誘導線の出力からそれぞれ上記２周波
   ｆ１およびｆ２構成をそれぞれ抽出し１方の誘導線より
   のｆ１波出力と他方の誘導線よりのｆ２波出力のレベル
   比較により１ビット符号を弁別出力すると共に各誘導線
   のｆ１波およびｆ２波両出力の中ｆ１波をｎ逓倍した出
   力とｆ２波出力との位相差弁別を行ってそれぞれ１ビツ
   トの符号を弁別出力させるように構成して移動体の位置
   を絶対番地コードとして検出することを特徴とする移動
   体の位置検知装置。