JPS6336471B2 - - Google Patents

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。

鉄道車輛や産業用の各種運搬機関のように一定
の軌道に沿つて走行する移動体の位置を誘導無線
を利用して検知することは従来より知られてお
り、これまでに種々の方式が提案されている。

一方、移動体の走行区間を一定の小区間に分割
し、移動体がそのうちのどの区間にあるかを常時
移動体上で検知することが移動体の自動運転シス
テムにおいて不可欠の要請となる場合があり、特
に移動体上に電子計算機を搭載し、その内臓プロ
グラムによつて移動体が自動走行するシステムに
おいては重要な問題である。

第１図はこの要請に応えるため従来から知られ
ている移動体位置検知方式の一例を示すものであ
る。

２１，２２，２３，２４，２５はそれぞれ移動
体走行路に沿つて布設された対導体、２６は移動
体に搭載されたアンテナ（枠型コイル）である。
対導体２１〜２５によつて誘導無線線路が構成さ
れることになるが、対導体２１は線路全長にわた
つて交差部がないように平行布設される。対導体
２２は線路全長を２分割する地点で交差部C₂を
設け、対導体２３は線路全長を４分割する地点で
交差部C₃を設け、同様に対導体２４および２５
は８分割および16分割する地点で交差部C₄およ
びC₅を設けてそれぞれ布設される。

ここで、アンテナ２６に高周波電流（50〜
200kHz）を通電すると、対導体２１〜２５には
電磁誘導によりそれぞれ電圧が誘起される。

いま、対導体２１に誘起される電圧と対導体２
２に誘起される電圧について考えてみると、交差
部C₂を境にして両者の電圧の位相差が180゜変化す
ることになり、対導体２１の電圧と対導体２２の
電圧の位相差を測定することにより移動体が交差
部C₂の左右何れにあるかを知ることができる。
同様に各対導体２３，２４，２５に誘起される電
圧の位相と対導体２１に誘起される電圧の位相を
比較することにより細分化された移動体の位置情
報を得ることができる。

しかしながら、上記の方式には次のような問題
点がある。

(1) 各対導体２２，２３，２４，２５はそれぞれ
１ビツトの位置情報を有するにすぎず、また、
基準位相設定用の対導体２１を必要とすること
から、多くの位置情報を得るには必然的に誘導
無線線路を構成する導体数も増大し、コスト高
になる。

(2) 対導体２１は交差部がなく、また対導体２
２，２３のように上位番地の情報を受け持つも
のは交差部を設ける間隔も大きくなり、このた
め周囲雑音を打ち消す機能を欠き、また各対導
体間の漏話電圧も増大するので動作の不安定や
測定誤差の原因となる。

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決す
るもので、１導体当りに附与される位置情報量を
増大でき、かつ周囲雑音や漏話の影響を受けにく
い移動体位置検知方式の提供を目的とするもので
ある。

本発明の移動体位置検知方式は、移動体の位置
変化に伴い各導体間に正弦波状の導体間電圧が誘
起されるような周期構造を形成するように３本の
導体を配置し、かつ移動体の走行区間を複数個に
分割した小区間毎に上記周期構造が異なるように
形成してなる誘導無線線路を移動体走行路に沿つ
て布設し、一方移動体には線路長手方向に所定の
間隔をおいて２個のアンテナを配置し、この２個
のアンテナをそれぞれ異なる周波数f_a、f_bの信号
で励振することにより誘導無線線路の導体間に電
圧を誘起せしめ、各導体間に誘起された電圧を誘
導無線線路の端末で選択受信してそれぞれの周波
数f_a、f_bについての各導体間電圧の包絡線振幅の
自乗値を求め、この自乗値の相互間の差をとるこ
とによつて得た電圧でもつて新たな搬送波を変調
することにより、周波数f_aについての電圧V^(a) _u、
V^(a) _v、V^(a) _wおよび周波数f_bについての電圧V^(b) _u、
V^(b) _v、V^(b) _wを得、V^(a) _u、V^(a) _v、V^(a) _wについての正
相
電圧V_paおよび逆相電圧V_oaを次式により定義し、 V_pa＝V^(a) _u＋e^-j2〓^/3V^(a) _v＋e^j2〓^/3V^(a) _w V_oa＝V^(a) _u＋e^j2〓^/3V^(a) _v＋e^-j2〓^/3V^(a) _w また、V^(b) _u、V^(b) _v、V^(b) _wについての正相電圧V_pb
および逆相電圧V_obを次式により定義したとき、 V_pb＝V^(b) _u＋e^-j2〓^/3V^(b) _v＋e^j2〓^/3V^(b) _w 二つの正相電圧V_paとV_pbとの位相差または二
つの逆相電圧V_oaとV_obとの位相差を求めること
により移動体が存在する小区間を知るようにした
ことを特徴とするものである。

以下、第２図〜第４図を参照して本発明につい
て詳細に説明する。

第２図において、１，２，３は誘導無線線路４
を構成する導体であり、５_aおよび５_bは線路４の
長手方向にΔzの間隔で配置された移動体搭載ア
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、互いにＰ／３ずつずらし
て布設されているので、線路４としては周期Ｐの
繰り返し構造となつている。このため、アンテナ
５_a，５_b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な
つて、正弦波状の電圧が誘起されることになる。

いま、アンテナ５_a，５_bをそれぞれ異なつた周
波数f_a、f_bの信号で励振し、線路４の始端（ｚ＝
０）において周波数f_a、f_bの信号を選択受信する
場合について考える。

導体１と２間、２と３間、３と１間に誘起され
る電圧を周波数f_aおよびf_bについてそれぞれV^(a) ₁₂、
V^(a) ₂₃、V^(a) ₃₁およびV^(b) ₁₂、V^(b) ₂₃、V^(b) ₃₁とすると
、これ
らは次式のように表すことができる。

V^(a) ₁₂＝k_1acos（2π／Ｐ）ｚ V^(a) ₂₃＝k_1acos（2π／Ｐ）｛ｚ＋（1/3）Ｐ｝ ＝k_1acos｛（2π／Ｐ）ｚ＋（2π／３）｝ V^(a) ₃₁＝k_1acos（2π／Ｐ）｛ｚ＋（2/3）Ｐ｝ ＝k_1acos｛（2π／Ｐ）ｚ−（2π／３）｝ …(1) V^(b) ₁₂＝k_1bcos（2π／Ｐ）（ｚ＋Δz） V^(b) ₂₃＝k_1bcos（2π／Ｐ）｛（ｚ＋Δz）＋（2π／３
）｝ V^(b) ₃₁＝k_1bcos（2π／Ｐ）｛（ｚ＋Δz）−（2π／３
）｝ …(2) なお、k_1a，k_1bはアンテナ５_a，５_bと線路４の
形状、寸法および周波数等により定まる定数であ
る。

いま、各電圧V^(a) ₁₂、V^(a) ₂₃、V^(a) ₃₁を直線検波して
そ
の包絡線の絶対値を求め、更にその自乗値を求め
ると次のようになる。

｜V^(a) ₁₂｜²＝k² _1acos²（2π／Ｐ）ｚ ＝（1/2）k² _1a［１＋cos（4π／Ｐ）ｚ］ ｜V^(a) ₂₃｜²＝k² _1acos²｛（2π／Ｐ）ｚ ＋（2π／３）｝ （1/2）k² _1a［１＋cos｛（4π／Ｐ）ｚ −（2π／３｝］ ｜V^(a) ₃₁｜²＝k² _1acos²｛（2π／Ｐ）ｚ−（2π／３）
｝ ＝（1/2）k² _1a［１＋cos｛（4π／Ｐ）ｚ ＋（2π／３｝］ …(3) 次いで、 V^(a) _eu＝k_2a（｜V^(a) ₁₂｜²−｜V^(a) ₂₃｜²） V^(a) _ev＝k_2a（｜V^(a) ₂₃｜²−｜V^(a) ₃₁｜²） V^(a) _ew＝k_2a（｜V^(a) ₃₁｜²−｜V^(a) ₁₃｜²）…(4) によつてV^(a) _eu、V^(a) _ev、V^(a) _ewをそれぞれ定義し、(3
)式
を(4)式に代入することにより、次式が得られる。
なお、k_2aは定数である。

V^(a) _eu＝（√3/2）k² _1ak_2a・cos｛（4π／Ｐ）ｚ ＋（π／６）｝ V^(a) _ev＝（√3/2）k² _1ak_2a・cos｛（4π／Ｐ）ｚ ＋（π／６）−（2π／３）｝ V^(a) _ew＝（√3/2）k² _1ak_2a・cos｛（4π／Ｐ）ｚ ＋（π／６）＋（2π／３）｝ …(5) ここで、V^(a) _eu、V^(a) _ev、V^(a) _ewにより新たな搬送波
e^j〓′^tを変調し、これらをそれぞれV^(a) _u、V^(a) _v、V^(a
) _w
とすると、次式が得られる。

（√3/2）k² _1ak_2a・cos｛（4π／Ｐ）ｚ ＋（π／６）｝・e^j〓′^t V^(a) _v＝（√3/2）k² _1ak_2a・cos｛（4π／Ｐ）ｚ ＋（π／６）−（2π／３）｝・e^j〓′^t V^(a) _w＝（√3/2）k² _1ak_2a・cos｛（4π／Ｐ）ｚ ＋（π／６）＋（2π／３）｝・e^j〓′^t …(6) ここで、V^(a) _u、V^(a) _v、V^(a) _wについての正相電圧
V_paおよび逆相電圧V_oaを次式により定義する。

V_pa＝V^(a) _u＋e^-j2〓^/3V^(a) _v＋e^j2〓^/3V^(a) _w V_oa＝V^(a) _u＋e^j2〓^/3V^(a) _v＋e^-j2〓^/3V^(a) _w …(7) (6)式を(7)式に代入すると次式が得られる。

V_pa＝（３√3/4）k² _1ak_2a・e^-j(4〓^/P)[^z+(〓^/6)]・e^j
〓′^t V_oa＝（３√3/4）k² _1ak_2a・e^j(4〓^/P)[^z+(〓^/6)]・e^j〓
′^t
…(8) V^(b) ₁₂、V^(b) ₂₃、V^(b) ₃₁についても(3)〜(7)式と同様
の信
号処理を行ない、正相電圧V_pbおよび逆相電圧
V_obを求めると次式のようになる。

V_pb＝（３√3/4）k² _1bk_2b・e^-j(4〓^/P)[^z+〓^z+(〓^/6)]
・
e^j〓′^t V_ob＝（３√3/4）k² _1bk_2b・e^j(4〓^/P)[^z+〓^z+(〓^/6)]・
e^j〓′^t
…(9) V_oaとV_obの位相差をφ_oとすれば次のような関
係が得られる。

φ_o＝∠V_ob−V_oa＝（4π／Ｐ）Δz …(10) V_paとV_pbの位相差からも次式のように同じ結
果が得られる。

φ_p＝∠V_pb−V_pa＝（4π／Ｐ）Δz …(11) ここで、第３図に示すように移動体の全走行区
間をｎ個の小区間に分割して各小区間をD₁……、
D_i、……D_oとし、各小区間における線路４の周
期をP₁、……、P_i、……P_oとする。

移動体が小区間D_iにあるときの位相差φ_oiは、 φ_oi＝（4π／P_i）Δz …(12) となる。Δzは一定であることからφ_oiの測定を通
じてP_iを知ることができ、これにより移動体が小
区間D_i内にあることを検知できる。

第４図は、誘導無線線路の端末に接続される信
号処理回路の一例を示したものである。

６₁，６₂，６₃は変成器、７₁，７₂，７₃は分波
器、８_a1，８_a2，８_a3，８_b1，８_b2，８_b3は自乗検
波回路、９_a1，９_a2，９_a3，９_b1，９_b2，９_b3は減
算回路、１０_a1，１０_a2，１０_a3，１０_b1，１０_b
２，１０_b3は振幅変調回路、１１_a2，１１_b2は−
120゜移相回路、１１_a3，１１_b3は＋120゜移相回路、
１２_a，１２_bは加算回路、１３は搬送波電源、１
４は位相計である。

周波数f_aの電圧は、自乗検波回路８_a1，８_a2，
８_a3において｜V^(a) ₁₂｜²、｜V^(a) ₂₃｜²、｜V^(a) ₃₁｜²
に比例
する電圧に変換され、次いで減算回路９_a1，９_a
２，９_a3で処理され、｜V^(a) ₁₂｜²−｜V^(a) ₂₃｜²、｜V^(
a) ₂₃｜
^２−｜V^(a) ₃₁｜²、｜V^(a) ₃₁｜²−｜V^(a) ₁₂｜²に比例し
た電圧
が出力される。振幅変調回路１０_a1，１０_a2，１
０_a3において搬送波電源１３から導かれる搬送波
e^j〓′^tを100％変調し、振幅変調回路１０_a1からの
出力はそのまま加算回路１２_aに入力され、振幅
変調回路１０_a2，１０_a3からの出力はそれぞれ移
相回路１１_a2，１１_b2において−120゜、＋120゜の位
相変形を受けてから加算回路１２_aに導かれ、加
算回路１２_aからは電圧V_oaが出力される。

周波数f_bの電圧も同様にして加算回路１２_bに
導かれ、加算回路１２_bからは電圧V_obが出力され
る。

そして、位相計１４において電圧V_oaとV_obの
位相差が表示され、これにより移動体がどの小区
間に存在するかを知ることができる。

本発明において使用される誘導無線線路の構造
は第２図に示すような形状に限定されず、３本以
上の奇数本の導体を用いたものであれば、矩形波
状あるいは三角波状の導体形状でもよく、また、
平形のもののみならず螺旋状の導体構造であつて
もよい。

以上説明してきた通り、本発明によれば少ない
導体数でもつて多くの位置情報を得ることが可能
となり、また、外部雑音や漏話による影響が大き
く軽減される。さらに、上位番地に関する位置情
報を得るため第２図に示すような線路を２以上布
設する場合でも漏話による影響を大きく軽減でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の説明図、第２図は本発明にお
ける誘導無線線路の構成例の説明図、第３図は位
置検知区間を小区間に分割した状態の説明図、第
４図は本発明において使用される信号処理回路の
一例の説明図である。 １，２，３：導体、４：誘導無線線路、５_a，
５_b：移動体搭載アンテナ、６₁，６₂，６₃：変成
器、７₁，７₂，７₃：分波器、８_a1，８_a2，８_a3，
８_b1，８_b2，８_b3：自乗検波回路、９_a1，９_a2，９
_ａ３，９_b1，９_b2，９_b3：減算回路、１０_a1，１０_a
２，１０_a3，１０_b1，１０_b2，１０_b3：振幅変調回
路、１１_a2，１１_b2：−120゜移相回路、１１_a3，
１１_b3：＋120゜移相回路、１２_a，１２_b：加算回
路、１３：搬送波電源、１４：位相計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 移動体の位置変化に伴い各導体間に正弦波状
   の導体間電圧が誘起されるような周期構造を形成
   するように３本の導体を配置し、かつ移動体の走
   行区間を複数個に分割した小区間毎に上記周期構
   造が異なるように形成してなる誘導無線線路を移
   動体走行路に沿つて布設し、一方移動体には線路
   長手方向に所定の間隔をおいて２個のアンテナを
   配置し、この２個のアンテナをそれぞれ異なる周
   波数f_a、f_bの信号で励振することにより誘導無線
   線路の導体間に電圧を誘起せしめ、各導体間に誘
   起された電圧を誘導無線線路の端末で選択受信し
   てそれぞれの周波数f_a、f_bについての各導体間電
   圧の包絡線振幅の自乗値を求め、この自乗値の相
   互間の差をとることによつて得た電圧でもつて新
   たな搬送波を変調することにより、周波数f_aにつ
   いての電圧V^(a) _u、V^(a) _v、V^(a) _wおよび周波数f_bについ
   ての電圧V^(b) _u、V^(b) _v、V^(b) _wを得、V^(a) _u、V^(a) _v、V^{(a
   )} _wに
   ついての正相電圧V_paおよび逆相電圧V_oaを次式
   により定義し、 V_pa＝V^(a) _u＋e^-j2〓^/3V^(a) _v＋e^j2〓^/3V^(a) _w V_oa＝V^(a) _u＋e^j2〓^/3V^(a) _v＋e^-j2〓^/3V^(a) _w また、V^(b) _u、V^(b) _v、V^(b) _wについての正相電圧V_pb
   および逆相電圧V_obを次式により定義したとき、 V_pb＝V^(b) _u＋e^-j2〓^/3V^(b) _v＋e^j2〓^/3V^(b) _w V_ob＝V^(b) _u＋e^j2〓^/3V^(b) _v＋e^-j2〓^/3V^(b) _w 二つの正相電圧V_paとV_pbとの位相差または二
   つの逆相電圧V_oaとV_obとの位相差を求めること
   により移動体が存在する小区間を知るようにした
   ことを特徴とする移動体位置検知方式。