JPS6057010B2 - 移動体の位置検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一定走行路上に移動するクレーン、台車など
の位置を誘導無線を利用して地上側て検知する装置の改
良に関するもので、移動体の位置は走行路を複数の区間
に分割しその区間毎に与えた番地コード（これを絶対番
地とも言う）によつて検知しかつ番地コードを形成する
ために敷設した誘導線の数に対して得られる番地数を従
来の方式より増加させたことが大きな特長である。

従来の誘導無線式移動体位置検知装置には走行路を分
割した区間毎に適当な２進コード化した番地を与え、こ
の番地コードを形成する桁数（ビット数）に見合う複数
でその番地区分点において番地コードに合わせて交差を
施した複数の並列な平行２線式誘導線と、これらに平行
で基準位相信号を得るための平行２線式誘導線とを走行
路に沿つて敷設し、移動体側には特定周波数の発信機と
誘導線群と結合するアンテナを塔載して、上記基準位相
信号誘導線によるアンテナ入力を基準位相入力として上
記交差を施した各誘導線によるアンテナ入力の位相を検
出することによつて、移動体の位置を番地コードとして
検知する方法を用いたものがすでに提案されているが、
この方法では番地数Ｎと２線式誘導線数ｎの間にはＮ＜
、２゛−”の関係が必要で、たとえばｎ＝１０の誘導線
群を用いても５１２個の番地数が得られるに過ぎす使用
誘導線数に対して得られる番地数が少ないという欠点が
あつた。

本発明はこのような欠点を改善するために行つたもので
、まず基準位相信号用誘導線を用いずさらに一定数の誘
導線ならより多くの番地数を得られるようにしたことが
特長で、雑音の多い地域においても検知精度が高く、装
置の初動作時において直ちに絶対番地が得られ、特に連
続番地数すなわち区間数の大きい場合に所要誘導線の数
が従来のものより著しく少なくて済むのて経済的負担の
軽減度が大きい。

以下本発明を具体的に説明する。本発明装置は走行路に
沿つて敷設した誘導線系と、移動体に設けたアンテナと
発信機（または送信機）よりなる移動体側設備と、地上
固定側（地上局という）に設けた位置検出器を主体とす
る地上局設備とから構成されている。

第１図は移動体側設備の構成例図で、図中の１はあらか
じめ定めてある誘導無線帯の一周波数ＦＯの発振器、２
はＦ。

波を１／ｍに分周する分周器（ｍは２以上の整数とする
）、３は正弦波増幅器、４は振幅または周波数変調器（
ＡＭまたはＦＭ（：Ｉ）ＭＯＤ）て搬送波Ｆ。波をＦＯ
／ｍ波で変調する。５は増幅器、６は誘導線群に対面結
合するアンテナコイルである。

図から明らかなように発振器１よりのＦ。波は分周器２
および変調器４に入力するが、分周器２てはＦＯ／ｍ波
に変換し次段の正弦波増幅器３において必要なレベルま
で増．幅されたＦ。／ｍ波は変調入力として変調器４に
送られる。いま振幅変調を用いるものとすれば搬送周波
数がＦ。ｌ′ＦＯ／ｍ波の振幅変調を受けた変調器４の
出力は出力増幅器５を経てアンテナ６に出力される。ア
ンテナ６の構造については後に町説明する。また変調は
振幅変調としたが周波数変調としても同様である。次に
誘導線系について説明する。

第２図は誘導線系の構成例図である。ます走行路に沿つ
て分割された各区間にはそれぞれ交番２進符号（グレイ
−コード）による（絶対）番地コードが与えられ、この
コードに合わせて次のように平行２線式誘導線の線間隔
や交差を求める。第２図は番地コードが図の最下段に示
す６桁（６ビット）の場合で＆＝？番地までの分割に用
いることができる。また図の最上段の（イ））〜（６４
）は区間区分点番号を表わし、１１、１０は誘導線の２
線間隔で１１〉１。としそれぞれ広間隔、狭間隔と呼ふ
ことにする。従来の装置では番地コードが６桁なら誘導
線は６〜７個を必要としたが、この例では４個のみ使用
する。すなわち本発明では２つ１組の誘導線で３桁のコ
ードに対応させるもので、区間区分点で誘導線の間隔を
広（１１）、狭（１０）に変化させることおよびＪ２線
を交差させることを利用している。第２図の例では最上
段とその次の段の誘導線とがそれぞれ番地コードの第２
桁（２１）と第３桁（７）を担当し、各誘導線はその桁
のコードが変化する毎に区間区分点にて交差を施してい
るが、これと同時に番地コードの第１桁（２））に合わ
せてたとえばｔのコードが゜“１゛なら７および７の各
誘導線間隔をそれぞれ１１および１。とし、“゜０゛な
ら逆にＺ．．７の各誘導線間隔をそれぞれ１。，．１１
とすることは図示の通りであり、この１１、１０の変化
は区間区分点の（１）、（３）、（５）・・ ・・のよ
うな奇数位置でおこつている。なおｉ桁のコードは４ｋ
−２、７桁のコードは沙−４（ｋは１、２、３・・・・
・・の整数）の区分点番号の位置で交差を行つている
。このようにすれば後記のように２と７各桁用の２つの
誘導線で７、？、７の３桁の番地、７＝８番地毎の区分
が可能となる。同様にしてさらに７桁およびｔ桁の番地
コードに合わせて交差を施した２つの誘導線を１組とし
、？桁のコードが゜゜１゛なら７桁とｔ桁の各誘導線間
隔を１１と１。に、゜゛０゛ならその逆の１。と１１に
行えばＦ．２ｌ、ｔの３桁の番地区分が可能で、Ｚ．．
７、７、ｔの４つの誘導線を用いれば７＝６４番地の区
分が以下の説明のように可能である。なお７、ｔの各誘
導線の交差はそれぞれ３２ｋ−１６および６４ｋ−３２
の区分点番号で行われ、線間隔の変更は１６ｋ−８の区
分点番号の位置で行われている。また各誘導線の一方の
終端は図示省略の終端抵抗で終端し、他の一端は１０，
１１，１２，１３のような結合器（たとえば結合用変成
器）を通じて地上局の位置検出器に接続する。

さらに上記の各誘導線は走行路に平行でたとえばそれぞ
れが重なり合うように４列に配置される。このため移動
体はアンテナとの距離に多少の差があるが結合損失の相
違はごく僅かである。たＳｔこのため各誘導線に接近し
て配置し、各誘導線間の全区間に亘る干渉は交差区間を
等間隔とし偶数区間数とすること等によつて相殺すると
いう注意が必要である。第３図は位置検出器の構成例図
である。

図中の７はＦ。／ｍ波抽出回路、８は周波数ＦＯ″（Ｆ
Ｏ″＝ＦＯ）の基準位相信号発生回路、９，１８は位置
検出回路、１２，１５はπ／２ラジアン位相シフタ（Ｐ
Ｓ）、１６，１７は位相合成器、であり、Ａ，ｂ，ｃ，
ｄはＺ．ｆの組合わせ誘導線、ａ″，ｂ″，ｃ″，ｄ″
は７、ｔの組合わせ誘導線それぞれの位置検出番地コー
ド出力である。また、回路７中の７１，７２はこの例で
は振幅変調検波器、７３はＦ。／ｍ波の合成器、７４は
Ｆ。／ｍ波の帯域戸波器（ＢＰＦ）、回路８中の８１は
位相弁別器（ＰＤ）、８２は低域？過器（ＬＰＦ）、８
３は１／ｍ分周器、８４はＦＪ波発振器、回路９中の９
１（９１ａ〜９１ｃ）は位相シフタ（ＰＳ）、９２はＰ
Ｄｌ９３はＬＰＦである。第３図の回路の動作は次のよ
うである。さて本例では７、７各誘導線からの結合器１
０，１１を通じた２つの出力をＦ。

／ｍ波抽出回路７に入力して検波器７１，７２にて振幅
の包絡線検波出力を発生する。この２つの検波出力は合
成器７３で合成されＢＰＦ７４でＦ。／ｍ波が抽出され
る。基準位相信号発生器８の入力はこの抽出ＦＯ／ｍ波
で８１〜８４はＰＬＬ（フェースロックループ）発振回
路を構成している。すなわちＦＯ″波の（電圧制御）可
変発振器（ＶＣＯ）８４の出力は分周器８３でＦＪ／ｍ
に分周されＰＤ８ｌの１方の入力となる。ＰＤ８ｌのも
う１つの入力はＢＰＦ７４からのＦ。／ｍ波で、両人力
の位相差出力がＬＰＦ８２を通じてＶＣＯ８４に制御電
圧として入力し、その発振周波数ＦＪがＦ。に等しくな
るようにＦＪ／ｍ＜５ｆ０／ｍの同期制御を行う。そし
てＶＣＯ８４のＦ。″波出力は位置検出回路９および１
８に送られる。他方結合器１０，１１よりの入力は位相
合成器１６にも与えられるが、ｚ誘導線よりの入力はそ
のまま、！透導線よりの入力は位相シフタ（ＰＳ）１２
によつてたとえば（＋）π／２ラジアン位相を変移させ
て２つを合成し、結合器１３，１４よりの入力も同様位
相合成器１７に７誘導線よりの入力はそのまま、ｔ誘導
線よりの入力はＰＳｌ５にてたとえば（＋）Ｉラジアン
位相を変移させて入力合成し、合成器１６，１７の出力
はそれぞれ位置検出回路９および１８に送られる。次に
位置検出回路の動作を回路を回路９によつて説明する。

基準位相信号のＦＪ波は位相弁別器ＰＤ９２ａに入力す
ると共に位相シフタＰＳ９ｌａに入力してここでたとえ
ば（＋）Ｉラジアン移相してＰＤ９２ｂに入力させ、さ
らにＰＳ９ｌａの出力はＰＳ９ｌｂに入力してここでさ
らに（＋）Ｉラジアン移相させたものをＰＤ９２ｃに入
力させると共にＰＳ９ｌｃにも入力させてここで（＋）
Ｉラジアン移相させてＰＤ９２ｄに入力させる。すなわ
ち位相弁別器ＰＤ９２ａ．．ＰＤ９２ｂ．．ＰＤ９２ｃ
．ＰＤ９２ｄに入力する基準位相信号はたとえば０１π
／４、π／２、３π／４のような位相差があつてそれぞ
れ位相合成器１６よりの信号波の位相を弁別し、その出
力はそれぞれＬＰＦ９３ａ，９３ｂ，９３ｃ，９３ｄを
通じてＡ，ｂ，ｃ，ｄの出力となる。なおＦＪの基準位
相信号はその発生についてＦ。／ｍ波抽出回路７やＦＪ
波発生回路８を介しているので、合成回路１６および１
７の出力波と位相が必ずしも一致してないことが多く、
理想的な位相関係に補正する位相補正回路を信号発生回
路８の出力側に挿入することが実際には必要である。回
路１８の動作も回路９と全く同一でａ″，ｂ゛，ｃ″，
ｄ″の各出力が得られる。説明が最後になつたが位置検
知動作を次に説明する。まず第１図のような発信器とア
ンテナを搭載した移動体がアンテナを第２図のような構
成の誘導線に結合させながら移動するとき、各誘導線に
誘導する電圧を第３図のような位置検出器に導き番地コ
ードに変換するものであるが、第４図は第２図のように
誘導線を構成した場合の誘導電圧の位相と大きさを示す
ベクトルおよび合成位相と交番２進符号による番地コー
ドを示す図、第５図は第３図中の位相合成器の動作を示
すベクトル図、第６図は第３図中の位置検出回路の位相
弁別器ＰＤの位相関係図をそれぞれ示している。さて７
誘導線にはアンテナからその各区間に線間隔の広（１１
）、狭（１０）に応じて第４図のベクトルに示すような
誘導出力を発生する。すなわち間隔１１の区間では出力
が大きく間隔の区間では出力が小さい。また交差区分点
を通過する度に出力の位相は逆相となることがわかる。
次に！誘導線の出力は第３図のように位相シフタＰＳｌ
２にて＋Ｉラジアン移相させるので第４図７の出力は移
相後のベクトルで示してある。なおアンテナと誘導線と
の結合損失は誘導線の線間隔にほＳ゛反比例するから、
第１図のようにアンテナ６をたとえば２つのコイルで構
成しその中心間隔を１１よりや）大きくして誘導線の２
線にそれぞれ対向するように配置した場合に、１０〆１
１／２とすれば１１区間における上記結合損失は１。区
間における結合損失の１１２となり、ｚ誘導線ではたと
えばベクトルの大きさら１ａ１／２位相の反転した７。
≠７１／２である。次にｚ誘導線の出力と７誘導線の出
力をπ／２移相した出力は第３図の位相合成器１６にて
位相合成されるが、これは第５図のベクトル図に示すよ
うに第４図のａ１とＢ。が入力して位相合成ベクトルφ
１を出力し、もとｂ１とからベクトルψ２，ｉ０とＫｇ
とからベクトルψ３のように移動体が移動するに従つて
各区間毎の合成されたＦ。波の位相は次々と移つてゆく
。第５図の例では（０）区間から（８）区間まで移動体
が移動すれば合成位相ベクトルはφ１からφ８に回転し
、次に（８）区間から（１６）区間まで移動すれば誘導
線の構成から明らかなように合成位相ベクトルはψ８か
らψ１に上記とは逆に回転する。このように２つの誘導
線Ｚと７を用いて８位相すなわち８位置番地を発生させ
るのでＰＳｌ２と１６を合わせて８位相合成器と呼ぶこ
とができる。そしてこれらの移動体アンテナの結合位置
に対応するψ１〜ψ８の位相合成信号が位相合成器１６
から出力され、位置検出回路９に入力する。この回路９
には他方ＦＪの基準位相信号が回路８から入力するが、
位相弁別器一ＰＤ９２ａでは第６図の０すの位相信号と
すれば、ＰＤ９２ｂには＋Ｉの位相信号、ＰＤ９２Ｃに
は＋Ｉの位相信号、ＰＤ９２ｄには＋↑の位相信号がそ
れぞれ入力し、移動体の存在区間すなわちアンテナの結
合している区間毎のψ１〜ψ８の間の位相弁別を行い各
ＬＰＦを通じてＡ，ｂ，ｃ，ｄのように出力する。次の
第１表はこのａ−ｄ出力を番地コードに変換する符号変
換器（図示省略）の符号変換表を示しているが、位相弁
別器では基準位相信号が０示なら０±Ｉ以内のψ１，ψ
２，ψ７，ψ８ （第１表のａおよび第５図参照）を゜
゜１゛として出力し、０±Ｉ以上の、ψ３，φ，，ψ，
，φ６を“゜０゛として出力する。同様にして基準位相
信号が＋π／４、＋π／２、＋３・π／４の各場合の位
相弁別出力は第１表のＢ，ｃ，ｄのようになる。従つて
たとえば合成位相ベクトルψ１の区間ではＡ，ｂ，ｃ，
ｄの出力は１１１０となり、ψ２の区間では１１１１と
なることがわかる。なおアンテナから誘導され位相合成
された信号にはＦ。／ｍ波の振幅成分が重畳されている
から各位相弁別器９２はＦ。／ｍ波の重畳出力を発生す
るが、ＬＰＦ９３によつてＦ。／ｍ波が除かれそれぞれ
の区間におけるψ１〜ψ８の位相弁別直流出力分がＡ，
ｂ，ｃ，ｄとして出力される。また第１表のＡ，ｂ，ｃ
，ｄの出力符号は符号変換器を用いて右側のＡＢＣで示
すような８つの位相を３ビット構成の交番２進符号の番
地コードとして出力させることは容易である。このよう
にＡｂｃｄ符号およびＮ℃符号共に隣接する区間のコー
ド間距離は１ビットであるから区分点通過時においても
誤り番地を発生することは抑止されている。７およびＴ
Ｏ）誘導線についても全く同様で、第４図に示すように
（イ））〜（８）の区間では位相合成ベクトルはψ，、
（８）〜（１６）区間ではψ２（１６）〜（２４）区間
ではψ３ （２４）〜（３２）区間ではψ４ （３２）
〜（４０）区間ではψ５ （４０）〜（４８）ではψ６
（４８）〜（５６）ではφ， （５６）〜（６４）区
間ではψ８で、これが第３図の位置検出回路１８に入力
し、他方回路８からＦＪの基準位相信号波が前記回路９
の場合と同様に入力し、０、＋７ｒ／４、＋π／２、＋
３π／２の位相で位相合成波の位相弁別を行い、第１表
のａ″，ｂ″，Ｃ゛，ｄ″の出力を発生する。

これを符号変換器に送れば第１表のＡ″Ｂ″Ｃ″コード
が得られるから（１）〜（６４）の区分点に対しＡＢＣ
ＮＢ″Ｃ″を総合して６ビットの番地コードが得られる
ことがわかる。以上の例は２つ１組の平行２線式誘導線
によつて７の区分区間に区分コードを与えるものを２つ
組合わせたものであるが、この方式では誘導線の全数を
ｎ、区間数＝番地数をＮとすれはＮ＝２ｎ＋ｆ（ｎは２
以上の偶数）となるが、ｎが奇数ｎ″ならｎ″−１の誘
導線は偶数の場合と同じく２個で３ビットのコードを構
成し、残りの１つの誘導線では交差によつて２値情報を
表わせばよくＮ＝２（ｎ″−１ゝ（３１２）×２となる
。これを前記従来の方法ではたとえばＮ＝５１旙地を得
るのに５１２＝？で誘導線数１０を要したのに比べると
ｎ＋艮＝９からｎ＝６でよく著しい節減となることがわ
かる。また本発明ては区間区分点の検出精度を高めるた
め区分点に合わせて誘導線の２線に交差を施した場合に
誘導電圧の位相が１８０線（πラジアン）変化すること
および２組の誘導線を組合わせて誘導電圧の振幅の差す
なわちアンテナと誘導線間の結合損失が急に変化するこ
とを利用しているが、この結果区分点で位相合成信号波
の位相偏移が急峻に発生し高い精度の位置検出が可能と
なつている。

次に移動体に設けるアンテナについては第１図に一例を
示したが、もしループ状のコイルアンテナを使用すると
折曲部分で誘導線と直角方向の結合が発生して区分点前
後の位相変化が乱れ検出精度が低下する。

従つて本発明では上記直角部分の結合がなく誘導線と平
行方向の結合をするたとえば２個１組の磁性心入りコイ
ルアンテナなどが適している。以上詳細に説明したよう
に本発明装置は一般に番地数に比例して敷設費および保
守費が高価となる誘導線数を著しく軽減したもので、位
置検出回路が多少複雑になるが総合的には著しく経済的
である。

また本装置を設置したクレーンや台車などを自動制御す
る場合に、その位置は絶対番地として高精度にて地上側
で検知できるので制御の信頼性向上に大きく役立つとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は移動体に載置する設備の構成例図、第２図は誘
導線群の構成例図、第３図は地上側位置検知器の構成例
図、第４図は第２図の誘導線による誘導電圧と番地コー
ドの一例図、第５図は第３図中の位相合成器の動作を示
すベクトル図、第６図は第３図中の位相弁別器９２の位
相関係図である。 １・・・・・・発振器（ＦＯ波）、２，８３・・・・・
・分周器、３，５・・・・・・増幅器、４・・・・・・
変調器、６・・・・・・アンテナ、７・・・・・・ＦＯ
／ｍ波抽出回路、８・・・・・・基準位相信号発生回路
、９，１８・・・・・位置検出回路、１０，１１，１３
，１４・・・・・結合器、１２，１５・・π／２ラジア
ン位相シフタ、１６，１７・・位相合成器、７１，７２
・・・・・・検波器、７３・・・・・合成器、７４・・
・・・・ＢＰＦ、８１，９２・・・・・・位相差弁別器
、８２，９３・・・・・・ＬＰＦｌ９ｌ・・・・・・π
／４ラジアン位相シフタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一定走行路上を移動する移動体の位置を地上固定側
   で検知する装置として、あらかじめ定められた周波数ｆ
   ＿０の搬送波を周波数ｆ＿０／ｍ（ｍは２以上の整数）
   の分周波によつて変調した出力を発生する発信機とその
   出力を入力としかつ誘導線群と結合するアンテナとより
   なる移動体側の設備と、走行路に沿つて互に平行に敷設
   された走行路をＮ個の区間に分割しその区間区分点に与
   えた交番２進コードによる番地コードの３ビット毎に２
   個を１組として割当てＮ番地に対しＮ＝２＾（＾３＾／
   ＾２＾）＾ｎ（ｎは偶数）またはＮ＝２＾（＾３＾／＾
   ２＾）＾（＾ｎ＾−＾１＾）×２（ｎは奇数）の関係に
   あるｎ／２組またはｎ個の平行２線式誘導線群であつて
   各誘導線は割当てられた番地コードのビットの符号に合
   わせて区間区分点において上記２個１組毎に平行２線間
   の間隔を広、狭と相反的に変化させあるいは交差を施し
   かつ一端を抵抗器で他端を結合器でそれぞれ終端した誘
   導線設備と、結合器を通じて得られる各誘導線の出力を
   入力とし上記番地コードを出力とする地上固定の位置検
   知器とを具備し、上記位置検知器には入力中の２つ以上
   の誘導線出力から抽出した変調波（ｆ＿０／ｍ）成分に
   よつて周波数同期を行つた周波数ｆ＿０の基準位相信号
   を発生する変調波抽出と電圧制御発振器と、上記３ビッ
   ト毎に２個１組の誘導線よりの入力毎に設けられ、その
   結合信号から８種の位相信号を発生する位相合成回路と
   、上記位相合成回路出力と基準位相信号出力とから上記
   ８種の位相信号を弁別した符号を出力する位置検出回路
   と、この符号出力から交番２進符号を発生する符号変換
   器を含むことを特徴とする移動体の位置検知装置。