JPS6246829B2 - - Google Patents

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JPS6246829B2
JPS6246829B2 JP56013206A JP1320681A JPS6246829B2 JP S6246829 B2 JPS6246829 B2 JP S6246829B2 JP 56013206 A JP56013206 A JP 56013206A JP 1320681 A JP1320681 A JP 1320681A JP S6246829 B2 JPS6246829 B2 JP S6246829B2
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JP
Japan
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voltage
radio line
guided
conductors
phase
Prior art date
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Expired
Application number
JP56013206A
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English (en)
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JPS57125862A (en
Inventor
Tatsu Hatsuta
Tai Kusakabe
Fumiki Sone
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd filed Critical Hitachi Cable Ltd
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Publication of JPS57125862A publication Critical patent/JPS57125862A/ja
Publication of JPS6246829B2 publication Critical patent/JPS6246829B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/026Relative localisation, e.g. using odometer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)
  • Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、誘導無線を利用した移動体位置検知
方式に関するものである。
鉄道車輌等各種の交通機関または産業用の運搬
機関の自動運転や運行管理においては、移動体の
位置を常時地上において一定周期の範囲内で連続
的に知ることが不可欠の要請となる場合が多く、
その最も典型的な例としてリニアモータカーの自
動運転をあげることができる。
この要請に応える代表的なものとして、3導体
の誘導無線線路を用いた位置検知方式が提案され
ており、これについて第1図および第2図を参照
して説明する。
第1図において、1,2,3はそれぞれ導体で
あり、これら導体によつて誘導無線線路4が形成
されている。5は移動体搭載アンテナである。
各導体1,2,3は平面上に周期Pでもつて波
形形状に折り曲げられ、P/3ずつずらして配置
されているので誘導無線線路4全体としては周期
Pの繰り返し構造となつている。
ここで、誘導無線線路4とアンテナ5との離隔
距離およびアンテナ5の寸法を適当に選択し、ア
ンテナ5に高周波電流(50〜200KHz)を通電す
ると、各導体1,2,3間には移動体の移動に伴
つて正弦波状の電圧が電磁誘導により誘起され
る。
いま、誘導無線線路4の端末からアンテナ5ま
での距離をzとし、導体1と2,2と3,3と1
間に誘起される電圧をそれぞれV12,V23,
V31とすると、 V12=k cos(2π/P)z V23=k cos(2π/P)(z+P/3) =k cos{(2π/P)z+2π/3} V31=k cos(2π/P)(z+2P/3) =k cos{(2π/P)z−2π/3}
……(1) と表すことができる。
ここで、kは誘導無線線路4、アンテナ5の形
状、寸法、両者の離隔距離、電流の大きさ、周波
数により定まる定数である。
いま、V12,V23,V31についての正相
電圧Vpおよび逆相電圧Vnを次式のように定義す
る。
Vp=V12+e〓V23 +e〓V31 Vn=V12+e〓V23 +e〓V31 …(2) (1)式と(2)式から、 Vp=(3/2)ke〓 Vn=(3/2)ke〓 …(3) が得られる。
Vp及びVnの位相差φを求めると、 φ=∠Vp−∠Vn=4πz/P …(4) となる(∠:複素数の平角を意味する記号)。
このことは、誘導無線線路4の端末に信号処理
回路をおき、(1)式から(4)式に相当する演算をアナ
ロク的に行つて、位相差φ=∠Vp−∠Vnを求め
れば第2図に示すように移動体位置zをP/2の
周期で連続的に知ることができることを意味す
る。
しかしながら、実際の誘導無線線路では導体の
形状、寸法に若干の製造誤差が不可避的に含ま
れ、このため正相および逆相の両電圧間には漏話
電圧が発生し、位置検知誤差の原因になる。
本発明は上記した従来技術の問題点を解消する
もので、漏話による位置検知誤差のない移動本位
置検知方式の提供を目的とするものである。
本発明の位置検知方式は、所定の周期Pでもつ
て繰り返し構造を有するように2本の導体を配置
してなる誘導無線線路を移動体の走行路に沿つて
布設し、一方移動体には誘導無線線路の長手方向
にP/3の間隔をおいて3個のアンテナを一列に
配置し、これらのアンテナをそれぞれ異なる周波
数の信号でもつて励振することによつて誘導無線
線路の導体間に誘起される電圧を誘導無線線路の
端末で選択受信して各周波数の電圧について包絡
線の自乗値を求め、これによつて得られた電圧を
正相または逆相成分に分解し、この正相または逆
相電圧と搬送波電源より導かれる基準位相信号と
の位相差に基づいて移動体の位置を検知すること
を特徴とするものである。
本発明における誘導無線線路は2本の導体によ
り構成されるため、漏話の影響を全く受けない。
かかる誘導無線線路ととして、2本の導体を所定
間隔毎に互いに交差するように平面上に配置して
なる交差型誘導無線線路、あるいは2本の導体を
それぞれが180゜の位置関係を保つように所定周
期で螺旋状に巻回してなる螺旋型誘導無線線路な
どがあげられる。
以下、本発明の実施例について説明する。
第3図は本発明の一実施例の説明図である。6
a,6bは導体であり、各導体は周期Pの単位で
もつて波形に折り曲げられ、互いにP/2だけず
らして配置することにより誘導無線線路が形成さ
れている。
一方、移動体には誘導無線線路長手方向に沿つ
て間隔P/3[あるいは(P/3)+(P/2)の
整数倍]をおいてアンテナ7a,7b,7cが一
列に配置されており、各アンテナ7a,7b,7
cは各送信機8a,8b,8cからそれぞれ発振
される異なつた角周波数ωa,ωb,ωcの高周
波電流により励振される。
アンテナ7a,7b,7cから導体6a,6b
に誘起された信号は線路端末に接続された地上局
で信号処理されることになるが、まず変成器9に
おいて不平衡電圧に変換され、次いで分波器10
において各角周波数ωa,ωb,ωcの信号にそ
れぞれ分波される。
各角周波数ωa,ωb,ωcの信号についての
電圧をそれぞれVa,Vb,Vcとすると、これらは
次のようにあらわされる。
Va=ka cos(2π/P)z ・e-(a+ja)z+jat Vb=kb cos(2π/P)(z+P/3) ・e-(b+jb)(z+)+jbt ≒Kb cos{(2π/P)z+2π/3} ・e-(b+jb)z+jbt Vc=kc cos(2π/P)(z+P/3) ・e-(c+jc)(z+)+jct ≒Kc cos{(2π/P)z−2π/3} ・e-(c+jc)z+jct …(5) なお、ka,kb,Kcは定数、αa,αb,αc
およびβa,βb,βcはそれぞれ角周波数ω
a,ωb,ωcの信号についての誘導無線線路の
減衰定数および位相定数である。
これらの電圧Va,Vb,Vcは増幅器11a,1
1b,11cで増幅され、自乗検波回路12a,
12b,12cに導かれ、次のように自乗値が求
められる。
|Va| =ka2e-2azcos2(2π/P)z =(1/2)ka2e-2az ・{1+cos(4π/P)z} |Vb|=kb2e-2bz ・cos2{(2π/P)z+2π/3} =(1/2)kb2e-2bz ・[1+cos{(4π/P)z−2π/3}] |Vc|=kc2e-2cz ・cos2{(2π/P)z−2π/3} =(1/2)kc2e-2cz ・[1+cos{(4π/P)z+2π/3]} …(6) 自乗検波回路12a,12b,12cからの出
力を減算回路13a,13b,13cに導くこと
によつて|Va|,|Vb|,|Vc|の相互
間の差に比例した電圧Veu,Vev,Vewが求めら
れる。
すなわち、 Veu=k2(|Va|−|Vb|) Vev=k2(|Va|−|Vb|) Vew=k2(|Va|−|Vb|) …(7) が得られる。なお、k2は定数である。
誘導無線線路長さが比較的短く、またωa,ω
b,ωcの値が接近しており、かつ各送信機8
a,8b,8cの出力が同一の場合には、 Ka=kb=kc=kc=k1 e-2az=e-2bz=e-2cz=e-2zと近似
することができる。
したがつて、変調回路14a,14b,14c
において、電圧Veu,Vev,Vewでもつて搬送周
波数電源17から導かれる搬送波ejtを100%
変調することによつてそれぞれ得られる電圧
Vu,Vv,Vwは次のようにあらわされる。
Vu=(√3/2)k12k2cos{(4π/P) z+π/6}・ejt Vv=(√3/2)k12k2cos {(4π/P)z +(π/6)−2π/3}・ejt Vw=(√3/2)k12k2cos{(4π/P) z+(π/6)+2π/3}・ejt …(8) 続いて、変調回路14aからの電圧Vuはそのま
ま加算回路16に導き、変調回路14b,14c
からの電圧Vv,Vwは移相回路15b,15cで
それぞれ+120゜,−120゜の位相変位をあたえて
から加算回路16に導くことにより次のような逆
相電圧Vnが得られる。
Vn=Vu+e〓Vv +e〓Vw =(3√3/4) k12k2ej{()z+〓} ・ejt …(9) ここで、搬送波電源17から導かれる搬送波e
jtと逆相電圧Vnとの位相差 ∠Vnを求めると、 ∠Vn=(4π/P)z+π/6 …(10) となり、zがP/2増加する毎に∠Vnの値も2
π増加することになり、位相計18における∠
Vnの測定を通じて移動体の位置zを周期的かつ
連続的に検知することができる。
なお、正相電圧Vpは、 Vp=Vn+e〓Vv +ej23Vv =(3√3/4) k12k2e-j{()z+〓} ・ejt …(11) となることから、 −∠Vp=(4π/P)z+π/6 …(12) が得られ、上記と同一の結果を得ることができ
る。
以上は、誘導無線線路長が比較的短く、またω
a,ωb,ωcの値が接近している場合について
説明してきたが、誘導無線線路長さが長大となつ
た場合、またはωa,ωb,ωc)の周波数間隔
が大きい場合においては、e-2az,e−2bz
-2czの偏差が大となり、上記実施例の方式で
は測定誤差を生じるようになる。
測定の精度を維持するためには、地上において
zの値の概略値を知り、線路減衰の効果を各周波
数について補償する必要がある。
なお、ka,kb,kcの値の間に偏差がある場合
には、この偏差はzに無関係であるから固定的な
補償法で行われる。
第4図は、線路減衰の補償を組入れた位置検知
方式の一実施例の説明図である。
移動体には第3図の実施例で説明したアンテナ
7a,8b,7cおよび送信機8a,8b,8c
の他に、パイロツト信号用アンテナ7p1,7p
2,7p3およびパイロツト信号用送信機8pが
搭載されている。
送信機8pは、角周波数ωpのパイロツト信号
を出力し、その出力は一定値を保つように厳格に
管理される。
アンテナ7p1,7p2,7p3はP/3の間
隔でもつて誘導無線線路長手方向に一列に配置さ
れる。
送信機8pの出力は3等分され、そのうちの一
つは直接アンテナ7p1に供給され、他の二つは
移相回路19b,19cによりそれぞれ−120
゜,+120゜の位相変化を受けた後アンテナ7p
2,7p3に導かれる。
このため、誘導無線線路にはzに無関係に一定
大きさの起電力(パイロツト信号)が誘起され
る。パイロツト信号は、地上局に設けられた変成
器9、分波器10を経てAGC信号発生器20に
導かれる。
AGC信号発生器20はパイロツト信号のレベ
ルVpを測定して移動体位置の概略値を知り、線
路減衰2αaz,2αbz,2αczの影響を補償す
るのに適切なAGC信号をそれぞれAGC増幅器1
1a,11b,11cに供給し、各周波数の信号
について、 e-2az=e-2bz=e-2cz の関係を維持し、位置測定の精度を確保する。こ
のようにしてAGC増幅器11a,11b,11
cにおいて線路減衰の影響を補償された各角周波
数ωa,ωb,ωcについての電圧Va,Vb,Vc
は、前述の実施例と同様にして信号処理が施され
ることになる。
また、周囲温度の変化によりαa,αb,αc
の値が変動する場合にも上記と同様の問題を生じ
るが、その結果はzが若干変化したことと等価で
あり、上記と同様にして対処することが可能とな
る。
なお、パイロツト信号用のアンテナの個数、間
隔、給電位相差はそれぞれ3個、P/3、±120゜
の組合わせに限定されるものではなく、2個、
P/4[または(P/4)+(P/2)の整数
倍]、±90゜であつてもよく、一般にはN個、P/
n、±2π/Nの組合わせである。
本発明において使用される誘導無線線路の導体
配列は、両導体をP/2だけずらしたものに限定
されるものではなく、一方の導体を他方の導体に
対してP/3だけずらしたものであつてもよい。
このような導体配列にすると、導体間の誘起電圧
に第3,9,15…次等の3の正数倍次の空間高調
波成分が現れなくなり、アンテナの寸法、形状の
決定の上で有利となる。
以上説明してきたように、本発明は2本の導体
よりなる誘導無線線路によつて移動体の位置を検
知するものであり、漏話に起因する位置検知誤差
のおそれが全くなくなり、また誘導無線線路の構
造が簡略化されるようになり、大規模かつ長距離
の移動体運転システムへの適用が容易となる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は3導体方式による移動体
位置検知方式の説明図、第3図は本発明の一実施
例の説明図、第4図は本発明の他の実施例の説明
図で、線路減衰の影響を補償する機能を付加した
方式の説明図である。 6a,6b……導体、7a,7b,7c……ア
ンテナ、8a,8b,8c……送信機、9……変
成器、10……分波器、12a,12b,12c
……自乗検波回路、13a,13b,13c……
減算回路、14a,14b,14c……変調回
路、15b,15c……移相回路、16……加算
回路、17……搬送波電源、18……位相計。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 所定の周期Pでもつて繰り返し構造を有する
    ように2本の導体を配置してなる誘導無線線路を
    移動体の走行路に沿つて布設し、一方移動体には
    誘導無線線路の長手方向にP/3の間隔をおいて
    3個のアンテナを一列に配置し、これらのアンテ
    ナをそれぞれ異なる周波数の信号でもつて励振す
    ることによつて誘導無線線路の導体間に誘起され
    る電圧を誘導無線線路の端末で選択受信して各周
    波数の電圧について包絡線の自乗値を求め、この
    自乗値の相互間の差に比例した電圧でもつて新た
    な搬送波を変調し、これによつて得られた電圧を
    正相または逆相成分に分解し、この正相または逆
    相電圧と搬送波電源より導かれる基準位相信号と
    の位相差に基づいて移動体の位置を検知すること
    を特徴とする移動体位置検知方式。
JP56013206A 1981-01-30 1981-01-30 System for detecting position of moving body Granted JPS57125862A (en)

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JPS57125862A JPS57125862A (en) 1982-08-05
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