JPS6057776B2 - 移動体の位置検知と情報信号伝送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一定走行路上を移動する移動体と地上固定局（
以下地上局という）間を誘導無線方式を用いて情報信号
の伝送および走行路を区分した区間についての移動体の
存在区間位置を検知する装置に関するもので、特にゴム
タイヤを用いた車両の運行においても信号周波数と伝送
路を情報伝送と位置検知に共用できることが特長の１つ
である。

従来は走行路の定地点において地上および移動体にそれ
ぞれ設けた装置の相互接近結合を利用して帰還発振回路
を形成させると共にその発振周波数を情報の種別にあら
かじめ取決めてある値にすることにより、移動体と地上
装置が接近し電磁誘導結合度が大となつて発振した周波
数を移動体または地上局で検知して情報が伝達される定
点式と、走行路に沿つて敷設した平行２線式誘導線の一
端に情報信号の送信機や受信機を接続した地上局と移動
体に塔載され上記誘導線と誘導結合するアンテナおよび
情報信号の送、受信機を備えた移動局間て情報信号の送
受を行う連続式とが知られているが、定点式は情報伝達
と位置検知が定地点．に限られること、連続式は連続し
て情報の伝達が行われるが走行路上の移動体の位置検知
は不可能で位置検知装置を別に設けなければならないこ
とがそれぞれの欠点である。

なお誘導線を一定間隔で交差させた平行２線式とし情報
信号の伝送と位．置検知のいずれも可能とした方式もあ
るが、交差点では情報信号の伝達ができないことおよび
誤り率が極端に悪くなるという問題が残つている。本発
明は上記の欠点を取除くと共に最近の車両の自動運行制
御や自動運転などへの用途では最小一の設備で多機能の
ものが要求されるがこれを従来の装置に比べて低価格に
て供給できるようにしたもので、特にゴムタイヤ車輪を
用いた車両でもその走行時に連続して情報信号を伝送で
きると共にこれと同一周波数信号によつて走行路上の移
動体の位置を検知可能としたことが特長で、以下図面に
よつて詳細に説明する。第１図は本発明装置の構成例図
で、移動体側から地上局側に情報信号Ｄｉを伝送しかつ
移動体の位置を地上局側で検出する場合である。

この図中１と３は移動体の走行路に沿つて展張した平行
２線式誘導線で、走行路を適当に分割した区間Ａ，Ｂ，
Ｃの区分点において２線の交差を行つてい・る。２は上
記交差形誘導線の２線と同一平面内で２線の中間に展張
した誘導線、Ｒは誘導線１と２、２と３の一方の終端に
それぞれ接続した終端インピーダンスまたは抵抗、４は
上記誘導線１と３の他の一終端間に１次（側）コイルを
接続した第１の変成器で、その１次コイルの中性点タッ
プと誘導線２の他の終端間には第２の変成器５の１次コ
イルを接続する。

次にこれらの地上設備に対して移動体には誘導線１，２
，３と結合するループアンテナコイル６および７が設け
てある。

たＳｔ６は交差を施したループコイルで、誘導線１，２
，３に実線矢印のような位相差で流れる電流（変成器５
の２次側入力による）に対して誘導出力を発生し、また
は逆にその内部電流によつて１，２，３各誘導線に実線
矢印のような位相差の電流を誘起させるいわゆる誘導線
１，３と２に結合するループコイルであり、７は無交差
ループコイルで、誘導線１と３にのみ破線矢印のような
位相差で流れる電流（変成器４の２次側入力による）に
対して誘導出力を発生し、またはその内部電流によつて
誘導線１と３のみに破線矢印のような位相差の電流を誘
起させるいわゆる誘導線１と３に結合するループコイル
である。また第１図の例では８〜１０は移動体に載置し
た送信設備であつて、移動体側の情報ＤＩはエンコーダ
（符号器）１０において符号化された後変調器９に送り
込まれる。この変調方法は公知のオンオフキーイング、
ＦＳＫｌＰＳＫのいずれでもよいが、ここではＤＰＳＫ
（差動形位相偏移）変調が行われたと仮定すれば、ＤＰ
ＳＫ変調された変調信号が一般にはＬＦまたは■ＬＦ帯
周波数の送信機８に入力し、ここで所定のＬＦ−ＶＬＦ
′中の１送信周波数への変換や電力増幅が行われ、その
出力はループコイル６および７に供給される。次に１１
〜１７は地上局側の受信検出設備であつてループコイル
６よりの誘導信号は実線矢印の位相関係で流れ変成器５
の２次側にのみ出力を生じ、ループコイル７よりの誘導
信号は破線矢印の位相関係で流れる変成器４の２次側に
のみ出力を発生する。なお変成器４と５の相互結合はほ
とんどゼロで、１と３で構成される誘導線路と２と１，
３で構成される誘導線路はよく平衡していてその間の結
合は著しく小さいものとする。具体的には変成器４の２
次側よりの入力に対して変成器５の２次側出力はゼロで
あり、逆に変成器５の２次側入力に対して変成器４の２
次側出力はゼロとなるように、誘導線の終端抵抗Ｒや変
成器、特に４の１次コイルに接続した平衡用抵抗（図示
省略）を調整しておく、実際の誘導線の一例ではＬＦを
用い線長数−の場合両変成器間の結合損失は約６０ｄＢ
で実用上十分な値が得られている。ループコイル６によ
る誘導入力は変成器５から汀またはＶＬＦ受信機１１お
よび信号増幅と振幅制限器（Ａ上）１４に入力し、また
ループコイル７による誘導入力は変成器４から信号増幅
と振幅制限器（Ａ上）１５に入力する。まず受信機１１
では規定周波数の信号波を選択抽出し、処理上の必要が
あれば最適周波数に変換することも行つて次段の復調器
（ＤＥＭ）１２に入力させる。復調器１２は送信側変調
器９の変調方式に対応するが、この場合は前記の仮定に
よつてＤＰＳＫの復調を行つて復調符号を復号器（ＤＥ
Ｃ）１３に送出すると復号器１３は入力符号から情報Ｄ
。に復号して出力する。他方Ａ上１４に入力した変成器
５よりの信号波は規定周波数の信号波の選択抽出を含む
信号増幅と一定振幅への振増制限が行われ、その出力は
次段の位相弁別器（ＰＤ）１６の１つの入力に送られる
。

ＰＤｌ６のもう１つの入力は変成器４からの入力をＡ上
１４と同一機能のＡ上１５にて信号波の選択抽出、増幅
、一定振幅制限を行つたもので、ＰＤｌ６ではこの２入
力間の位相弁別を行い、（２入力間の位相差については
次に説明する）弁別出力を次段の方形波変換器（ＳＴ）
１７に送入させる。ＳＴｌ７は低域Ｐ波器（ＬＰＦ）を
含む方形波変換回路で、位置検知用の信号Ｄｐを出力す
る。次に変成器４および５から出力する信号波の位相に
ついて説明する。

誘導線１と３による平行２線には走行路の適宜定められ
た区間の区分点に合わせて第１図のように交差を施して
あるが、ループコイル６に誘導結合して得られる変成器
５の出力信号は、ループコイル６が交差形であるため移
動体が走行して誘導線交差部上で結合する場合でも、出
力信号の位相の不連続は発生せす、Ａ，Ｂ，Ｃの全区間
で一定連続位相のものとなる。またループコイル７に誘
導結合して得られる変成器４の出力信号は、ループコイ
ル７が無交差形で交差形平行２線式誘導線（１と３によ
る）との結合出力であるから、移動体が走行して交差点
を通過する毎に、すなわち区間が変る毎に１８０を（π
ラジアン）位相が変化する。次に第２図は第１図の各部
波形のタイムチャートで、この図によつて第１図の動作
をさらに詳しく説明する。

た〜しこの図では情報伝送速度と移動体の走行速度は一
定とした。図中のａ波形は第１図の変調器９によるＤＰ
ＳＫ変調波の位相変化を示し、ＥＮＣｌＯよりの符号が
“１゛なら先行位相に対してπ相（１８０符）移相し、
符号が゜゜０゛なら位相は変化せず連続位相になる。ま
たｂは誘導線１と３に施された交差点のａの変調波と関
連させた位置を示す。いまａ波形がループコイル６およ
び７に入力するときｂの交差点に関係して変成器５に出
力する信号波形はＣ１変成器４に出力する波形はｄのよ
うにそれぞれ表わされる。ｃ波形は前記の理由によつて
ｂの交差点に無関係な連続位相波であり、ｄ波形は交差
点を境にしてπ相の変化をしている。また破線は振幅の
包絡線を示″し、ｄ波形は交差点で落ち込んでいる。さ
てｃ波形は前記のように受信機１１とＡ上１４に入力し
、ＤＥＭｌ２にて復調しさらにＤＥＣｌ３にて復号され
た情報出力Ｄ。

は第２図ｅ波形となり、これはａ波形の情報と同一で正
しい情報伝送が行われる。他方ｄ波形はＡ上１５に入力
しその出力は上記Ａ上１４の出力と共に次段の位相弁別
器ＰＤｌ６にＣ，ｄの波形として入力するが、その位相
差はｂの交差点より前すなわち左側では同相、右側では
逆相になる。従つてＰＤｌＪ６の出力はたとえば同相な
ら正レベル、逆相なら負レベルとなるが、次段の方形波
変換器１７において正レベルをＨ（高）レベルに、ゼロ
および負レベルをＬ（低）レベルに変換されて、その位
置検知用出力Ｄｐは第２図ｆ波形のように変化する。な
おループコイル６から変成器５までの経路とループコイ
ル７から変成器４までの経路における位相の変化量およ
びＡ上１４とＡ上１５における内部位相変化量には相違
があるから、ＰＤｌ６の入力側に実際は位相補正回路を
設けて２入力が理想的な位相関係となるようにあらかじ
め調整しておく必要がある。このようにして出力信号Ｄ
ｐは区間毎に１、０の２値のいずれかで反転出力される
から、区間数が２以上の一般の場合にはたとえば２値反
転回数を計数表示して移動体の存在区間を知ることがで
きる。これらの技術は公知であるから本説明ではこれ以
上の説明は省略する。なお以上の説明では送信信号の変
調をＤＰＳＫとしたが、ＦＳＫ（周波数偏移）変調や２
進オン・オフキーイング変調等のいずれでも同一の機能
が得られることは容易に類推できるであろう。

また第１図の例は移動体側から情報信号を送出し地上局
では情報信号の受信と共に移動体の位置（正しくは存在
区間）検知を行うものであるが、これとは逆の方向とし
地上局から情報信号送出を行い移動体側で情報信号を受
信すると共に走行路上の存在区間位置を自己検知するこ
とも可能で、この場合には８，９，１０よりなる情報送
信設備を地上局側に設けて送信機８の出力を変成器４と
５の２，次側に供給すること、１１〜１７よりなる情報
受信設備を移動局に設けてループコイル６の出力を受信
機１１およびＡ上１４に入力させまたループコイル７の
出力をＡ上１５に入力させればよいことになる。これら
から移動体と地上局の双方；に送信設備と受信設備を共
に設けて切換使用すれば、いずれの方向への情報伝送と
位置検知が可能であることは明らかでこの場合誘導線、
変成器、ループコイルは共用されるので経済性は高い。
さらに移動体側の結合コイル６および７は上記の例では
ループコイルとしたがこれはループコイルに限定される
ものではなく、たとえば同一の結合が得られる磁性心入
り棒状コイルアンテナ（パーアンテナ）の１個〜数個を
用いたアンテナを用いることもできる。以上詳細に説明
したように本発明においては１つの情報信号波を用いて
伝達不能や情報誤り率の・劣化を発生させることなく連
続して情報信号を伝達することができ、同時に上記情報
信号波から移動体の区間位置を検知できるため、一定走
行路上の車両の運行制御における車両と地上局の制御器
間の指令や監視情報の伝送、あるいは車両の自動制御に
おける車両区間位置や速度の検知、定位置停止制御、停
止位置などの位置検知に利用することが容易であるなど
広い用途がある。

しかも本装置に含まれる誘導線は簡単な構成でよく、送
信および受信の各設備も低電力で簡単な回路または回路
素子を用いることができ、低廉で高信頼度の装置である
ということができる。図面の簡単な説明第１図は本発明
装置の構成例図、第２図は第１図の各部波形例図である
。

１，２，３・・・・・・誘導線、４，５・・・・・・変
成器、６，７・・・・・・ループコイル、８・・・・・
・送信機、９・・・・・変調機、１０・・・・・・符号
器、Ｄピ・・・・・情報入力、ＤＯ・・・情報出力、Ｄ
ｐ・・・・・・位置信号出力、１１・・・・受信機、１
２・・・・・・復調器、１３・・・・・・復号器、１４
，１５・・・・・・信号増幅兼振幅制限器（Ａ上）、１
６・・・・・・位相差弁別器（ＰＤ）、１７・・・・・
方形波発生器（ＳＴ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一定走行路上を移動する移動体から地上局への情報
   の伝送および地上局にて移動体の走行路上の位置検知を
   行う装置であつて、移動体には伝送しようとする情報入
   力Ｄｉを符号化しその出力にて伝送搬送波を変調して２
   つのループコイルのそれぞれに出力する情報信号送信設
   備１０、９、８と、前記情報信号波を地上局の平行３線
   式誘導線に誘導結合して送出する交差形ループコイル６
   と無交差形ループコイル７よりなるループコイル設備を
   載置し、地上局には移動体走行路に沿つてかつ走行路を
   あらかじめ区分した区間区分点に合わせて３線中の外側
   ２線１と３間に交差を施した平行３線式誘導線１、２、
   ３と、その一端において外側２線間に終端接続した第１
   変成器４およびこの第１変成器の中点と前記誘導線の中
   央の線２間に終端接続した第２変成器５よりなり前記誘
   導線と結合する前記移動体の交差形ループコイル６の前
   記情報信号入力を第２変成器から、また前記無交差形ル
   ープコイル７の前記情報信号入力を第１変成器からそれ
   ぞれ出力する誘導線設備と、前記第２変成器５の出力か
   ら移動体よりの前記情報信号波を受信復調後復号して情
   報出力Ｄ＿ｏを得る情報受信設備１１〜１３と、前記第
   １変成器４および第２変成器５のそれぞれの出力を別々
   に増幅と振幅制限を行いその２つの出力信号間の位相差
   を弁別しその出力を方形波に変換して前記誘導線に施さ
   れた交差による移動体の位置を示す位置検知信号Ｄｐを
   出力する位置検知信号出力回路１４〜１７とを設置して
   情報信号の受信と移動体の位置検知を行うことを特徴と
   する移動体の位置検知と情報信号伝送装置。 ２ 一定走行路上を移動する移動体へ地上局からの情報
   の伝送と移動体側にて自己の走行路上の位置検知を行う
   装置であつて、地上局には伝送しようとする情報入力Ｄ
   ｉを符号化しその出力にて伝送搬送波を変調した情報信
   号送信波を発生する情報信号送信設備１０、９、８と、
   移動体の走行路に沿つてかつ走行路をあらかじめ区分し
   た区間区分点に合わせて３線中の外側２線１と３間に交
   差を施した平行３線式誘導線１、２、３とその一端にお
   いて外側２線間に終端接続した第１変成器４およびこの
   第１変成器の中点と前記誘導線の中央の線２間に終端接
   続した第２変成器５よりなり前記情報信号波を前記第１
   および第２変成器に入力する誘導線設備を設置し、移動
   体には前記平行３線式誘導線の３線１、２、３に誘導結
   合して前記第２変成器５からの情報信号波を結合出力す
   る交差形ループコイル６と前記誘導線の外側２線１と３
   に誘導結合して前記第１変成器４からの前記情報信号波
   を結合出力する無交差形ループコイル７の一対よりなる
   ループコイル設備と、前記交差形ループコイル６の出力
   から前記情報信号波を受信復調後復号して情報信号Ｄ＿
   ｏを得る情報受信設備１１〜１３と、前記一対のループ
   コイル６と７それぞれの出力を別々に増幅と振幅制限を
   行つてその２つの出力信号間の位相差を弁別しその出力
   を方形波に変換して前記誘導線に施された交差による移
   動体の位置を示す位置検知信号Ｄｐを出力する位置検知
   信号出力回路１４〜１７とを載置して前記地上局よりの
   情報の受信と自己位置検知を行うことを特徴とする移動
   体の位置検知と情報信号伝送装置。