JPS6237853B2 - - Google Patents
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- JPS6237853B2 JPS6237853B2 JP56015142A JP1514281A JPS6237853B2 JP S6237853 B2 JPS6237853 B2 JP S6237853B2 JP 56015142 A JP56015142 A JP 56015142A JP 1514281 A JP1514281 A JP 1514281A JP S6237853 B2 JPS6237853 B2 JP S6237853B2
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
- H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
- H04B5/24—Inductive coupling
- H04B5/26—Inductive coupling using coils
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- Near-Field Transmission Systems (AREA)
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
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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
方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for detecting the position of a moving body using guided radio.
鉄道車輛、各種の交通機関あるいは産業用運搬
機関のように一定の走行路に沿つて動く移動体の
自動運転においては、常時地上において移動体の
位置を連続的かつ周期的に知ることが不可欠の要
請となる場合があり、最も典型的なものとしてリ
ニアモーターカーをあげることができる。 In the automatic operation of moving objects that move along a fixed route, such as railway vehicles, various types of transportation, or industrial transport facilities, it is essential to continuously and periodically know the position of the moving object on the ground at all times. The most typical example is a linear motor car.
この要請に応える代表的技術について第1図を
参照して説明する。1,2,3は導体であり、そ
れぞれ周期Pで波形に折り曲げられ、互いにP/
3づつずらして平面上に布設されることにより誘
導無線線路4が形成されている。従つて、線路4
は周期Pの繰り返し構造をとり、移動体搭載アン
テナ5に高周波電流(50〜200kHz)を通電する
と、線路4には移動体の走行に伴つて3相の正弦
波状電圧が誘起されることになる。線路4の長手
方向にz軸をとり、アンテナ5の座標を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、これらは次
式でもつて表わすことができる。 A typical technique that meets this demand will be explained with reference to FIG. 1, 2, and 3 are conductors, each of which is bent into a waveform with a period P, and mutually P/
The guided radio line 4 is formed by laying the wires on a plane with the wires shifted by three. Therefore, line 4
has a repeating structure with a period P, and when a high frequency current (50 to 200 kHz) is applied to the antenna 5 mounted on a moving object, a three-phase sinusoidal voltage will be induced on the track 4 as the moving object moves. . The z-axis is taken in the longitudinal direction of the line 4, and the coordinate of the antenna 5 is z,
Assuming that the voltages induced between conductors 1 and 2, 2 and 3, and 3 and 1 are V 12 , V 23 , and V 31 , respectively, these can be expressed by the following equations.
V12=kcos(2π/P)z ………(1) V23=kcos(2π/P){z+(P/3)} =kcos{(2π/P)z+(2π/3)} …(2) V31=kcos(2π/P){z+(2P/3)} =kcos{(2π/P)z−(2π/3)} …(3) kは線路5の構造等により定まる定数である。V 12 =kcos(2π/P)z……(1) V 23 =kcos(2π/P){z+(P/3)} =kcos{(2π/P)z+(2π/3)}…( 2) V 31 =kcos(2π/P){z+(2P/3)} =kcos{(2π/P)z−(2π/3)}…(3) k is a constant determined by the structure of the line 5, etc. be.
ここで、(1)〜(3)式の各電圧について、正相電圧
Vpおよび逆相電圧Voを次式により定義する。 Here, for each voltage in equations (1) to (3), the positive phase voltage V p and the negative phase voltage V o are defined by the following equation.
Vp=V12+e-j2〓/3V23+ej2〓/3V31 ……(4)
Vo=V12+ej2〓/3V23+e-j2〓/3V31 ……(5)
(1)〜(3)式を(4)式および(5)式に代入して整理する
と次式のようになる。V p =V 12 +e -j2 〓 /3 V 23 +e j2 〓 /3 V 31 ...(4) V o =V 12 +e j2 〓 /3 V 23 +e -j2 〓 /3 V 31 ...(5) Substituting equations (1) to (3) into equations (4) and (5) and rearranging them gives the following equations.
Vp=(3/2)kej2〓z/P ………(6)
Vo=(3/2)ke-j2〓z/P ………(7)
VpとVoの位相差をφとすると、
φ=∠Vp−∠Vo=4πz/P ………(8)
となる。なお、∠は複素量の偏角を表わす記号で
ある。 V p = (3/2) ke j2 〓 z/P ………(6) V o = (3/2) ke -j2 〓 z/P ………(7) The phase difference between V p and V o When φ is assumed, φ=∠V p −∠V o =4πz/P (8). Note that ∠ is a symbol representing the argument of a complex quantity.
すなわち、zがP/2増加する毎にφも2πの
直線的増加を示すことになり、φの値を知ること
により移動体の位置(アンテナ5の位置)をP/
2の周期で連続的に測定できることになる。 That is, every time z increases by P/2, φ also shows a linear increase of 2π, and by knowing the value of φ, the position of the moving object (the position of the antenna 5) can be changed to P/2.
This means that continuous measurement can be performed in 2 cycles.
しかしながら、線路4とアンテナ5との間の結
合損失を減少させるために両者を接近させる場
合、あるいはアンテナ5に寸法上の制約がある場
合には結合分布が歪み、奇数次の空間高調波成分
が発生する。例えば、V12は次式のような形で表
わされるようになる。 However, when the line 4 and the antenna 5 are brought close to each other to reduce coupling loss, or when the antenna 5 has dimensional restrictions, the coupling distribution is distorted and odd-order spatial harmonic components are Occur. For example, V 12 can be expressed as follows.
(n=0、1、2、3、………、C2o+1:フーリ
エ係数)
この場合、3相3導体系ではV12,V23,V31の
間には2π/3の位相差があること、正相又は逆
相の電圧を得るための信号処理を行うことなどの
理由により、第3、9、………次等、3の整数倍
の高調波成分は信号処理回路の中で消滅するので
あるが、これ以外の奇数次の高調波成分は消滅で
きないことから、位置測定に誤差が生じるという
問題がある。 (n=0, 1, 2, 3, ......, C 2o+1 : Fourier coefficient) In this case, in a three-phase three-conductor system, there is a phase difference of 2π/3 between V 12 , V 23 , and V 31 harmonic components that are integral multiples of 3, such as 3rd, 9th, etc., are not included in the signal processing circuit due to reasons such as However, since other odd-order harmonic components cannot be eliminated, there is a problem in that errors occur in position measurement.
本発明は、上記に基づいてなされたものであ
り、空間高調波成分を消滅させることにより、誤
差のない位置検知を可能とする移動体位置検知方
法の提供を目的とするものである。 The present invention has been made based on the above, and aims to provide a moving body position detection method that enables error-free position detection by eliminating spatial harmonic components.
本発明の位置検知方法は、移動体搭載アンテナ
の誘導無線線路長手方向への長さlを
l=mP/(2s+1)
(mは任意の整数、s=−1、2、−4、5、−
7、8、−10、………)
を満足するように設定することを特徴とするもの
である。 In the position detection method of the present invention, the length l of the guided radio line in the longitudinal direction of the antenna mounted on the mobile object is calculated as follows: l=mP/(2s+1) (m is any integer, s=-1, 2, -4, 5, −
7, 8, -10, ......).
あるいは、誘導無線線路中心より上記移動体搭
載アンテナの両辺を望む半角θaを
θa=mπ/(2s+1)
(mは任意の整数、s=−1、2、−4、5、−
7、8、−10、………)
を満足するように設定することを特徴とするもの
である。 Alternatively, the half angle θ a when viewing both sides of the antenna mounted on the mobile object from the center of the guided radio line is θ a = mπ/(2s+1) (m is any integer, s = -1, 2, -4, 5, -
7, 8, -10, ......).
以下、第1図および第2図に基づいて本発明に
ついて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on FIGS. 1 and 2.
アンテナ5は、長さlの長手方向辺AD,BCお
よび長さbの軸方向辺AB,CDを有する矩形状の
ループであるとし、線路4は幅が2aであつてそ
の中心線(図中の点線)をz軸にとる。また、線
路4とアンテナ5の横断面における位置関係は、
第2図に示す通りであり、z軸は紙面に直立して
おり、導体1,2,3はyz平面内に、アンテナ
5の面はyz平面と平行面内にそれぞれあり、線
路4とアンテナ5の中心線は完全に一致している
ものとする。 The antenna 5 is a rectangular loop having longitudinal sides AD, BC of length l and axial sides AB, CD of length b, and the line 4 has a width of 2a and its center line (in the figure dotted line) on the z-axis. Moreover, the positional relationship in the cross section between the line 4 and the antenna 5 is as follows:
As shown in Figure 2, the z-axis is upright on the paper, conductors 1, 2, and 3 are in the yz plane, and the plane of the antenna 5 is in a plane parallel to the yz plane. It is assumed that the center lines of 5 are completely aligned.
まず、線路4とアンテナ5間の相互インダクタ
ンスについて検討を行う。可逆の定理により線路
4に正相電流(または逆相電流)を通ずるものと
し、このとき、アンテナ5に鎖交する磁束から両
者の相互インダクタンスを求めても差支えない。 First, the mutual inductance between the line 4 and the antenna 5 will be considered. It is assumed that a normal sequence current (or a negative sequence current) is passed through the line 4 according to the reversibility theorem, and at this time, the mutual inductance between the two may be determined from the magnetic flux interlinking with the antenna 5.
導体1,2,3の電流をそれぞれI1,I2,I3と
し、
I1=I ………(10)
I2=ej2〓/3I ………(11)
I3=e-j2〓/3I ………(12)
とする。この電流は線路4の正相電流である。 The currents in conductors 1, 2, and 3 are respectively I 1 , I 2 , and I 3 , and I 1 = I ......(10) I 2 = e j2 〓 /3 I ...... (11) I 3 = e - j2 〓 /3 I ......(12). This current is the positive sequence current of line 4.
線路4の幅2aは周期Pに比較して通常小さい
から、各導体電流はそのz成分のみが支配的で、
これに垂直な部分は無視することができる。従つ
て、I1により生ずる磁界のベクトルポテンシヤル
は、そのz成分A1zのみを考慮すればよく、
〓2A1z=0 ………(13)
[〓2=(∂2/∂x2)+(∂2/∂y2)+(∂2/∂
z2)]
の微分方程式を満足しなければならない。 Since the width 2a of the line 4 is usually small compared to the period P, only the z component of each conductor current is dominant,
The part perpendicular to this can be ignored. Therefore, the vector potential of the magnetic field generated by I 1 only needs to consider its z component A 1z , and is: 〓 2 A 1z = 0 ...... (13) [〓 2 = (∂ 2 / ∂x 2 ) + (∂ 2 /∂y 2 )+(∂ 2 /∂
z 2 )] must be satisfied.
導体1の電流I1の位相振幅はzに無関係である
と共に、その形状は周期Pでもつて周期的に変化
することから、点EにおけるA1zは次の形をもつ
ものと考えられる。 Since the phase amplitude of the current I 1 in the conductor 1 is independent of z and its shape changes periodically with a period P, A 1z at point E is considered to have the following form.
ここで、r、θは点Eの座標、Ko(2nπr/
P)はn次の第2種変形ベツセル関数、Coは導
体の形状、寸法により定まる定数である。 Here, r, θ are the coordinates of point E, K o (2nπr/
P) is an nth-order modified Bessel function of the second kind, and C o is a constant determined by the shape and dimensions of the conductor.
I2,I3により生ずる磁界のベクトルポテンシヤ
ルのz成分A2z,A3zについても同様に次の形を
もつ。 Similarly, the z components A 2z and A 3z of the vector potential of the magnetic field generated by I 2 and I 3 have the following form.
全体としてのベクトルポテンシヤルのz成分
は、
となる。 The z component of the vector potential as a whole is becomes.
ここで、n=−1、2、−4、5、−7、8、−
10、11、−13、14、………の場合は、
1+2cos2(n+1)π/3=3 ………(18)
となり、またnが上記以外の整数値の場合には、
1+2cos2(n+1)π/3=0 ………(19)
となる。従つて、Azは次のように書き直すこと
ができる。 Here, n=-1, 2, -4, 5, -7, 8, -
In the case of 10, 11, -13, 14, ......, 1 + 2 cos2 (n + 1) π / 3 = 3 ...... (18), and if n is an integer value other than the above, 1 + 2 cos2 (n + 1) π/3=0 ......(19) Therefore, A z can be rewritten as:
ここで、〓は1+2cos2(n+1)π/3=3
の関数を満足するnについてのみ加算することを
意味する記号である。 Here, 〓 is 1+2cos2(n+1)π/3=3
This symbol means that addition is performed only for n that satisfies the function.
アンテナ5のAD部分の座標を(ra、θa)、
BC部分の座標を(ra、−θa)とし、アンテナ5
の中心の座標を特にzaとし、またアンテナコイ
ルの巻数をNaとすれば、アンテナ5と線路4間
の相互インダクタンスMは次式で与えられる。 The coordinates of the AD part of antenna 5 are (r a , θ a ),
Let the coordinates of the BC part be (r a , -θ a ), and the antenna 5
Letting the coordinates of the center of z a and the number of turns of the antenna coil be N a , the mutual inductance M between the antenna 5 and the line 4 is given by the following equation.
M=(Na/I)∫za+l/2 za−l/2{Az(r
a、θa)
−Az(ra、−θa)}dz ………(21)
(21)式に(20)式を代入し、項別にこれを積
分すれば次式のようにMについての一般的な表示
式を得る。M=(N a /I)∫ za+l/2 za-l/2 {A z (r
a , θ a ) −A z (r a , −θ a )}dz ......(21) Substituting equation (20) into equation (21) and integrating this term by term, M Obtain a general expression for .
前述のように、線路4の構造が平形で、線路4
およびアンテナ5の形状が対称で、かつ両者の形
状が一致し、両者の相対位置関係に幾何学的対称
性が確保されている場合には、(22)式において
nの偶数次の項は現われず、奇数項のみを考慮す
ればよい。従つて、Mは次式のようになる。 As mentioned above, the structure of the track 4 is flat, and the track 4
If the shape of the antenna 5 is symmetrical, the shapes of the two match, and geometric symmetry is ensured in the relative positional relationship between the two, then the even-order term of n appears in equation (22). First, only odd terms need to be considered. Therefore, M becomes as follows.
なお、〓はs=−1、2、−4、5、−7、8、
−10、………(2s+1=−1、5、−7、11、−
13、17、−19、………)のsのみについて加算す
ることを意味する記号である。(23)式の右辺に
おいてs=−1(2s+1=−1)の項が基本波で
あり、それ以外の項は高次高調波で位置測定誤差
の原因となるものである。 In addition, 〓 is s=-1, 2, -4, 5, -7, 8,
−10,……(2s+1=−1, 5, −7, 11, −
This symbol means to add only s of 13, 17, -19, ......). On the right side of equation (23), the term s=-1 (2s+1=-1) is the fundamental wave, and the other terms are higher-order harmonics that cause position measurement errors.
ここで、
(2s+1)πl/P=mπ ………(24)
[l=mP/(2s+1)]
あるいは、
(2s+1)θa=mπ ………(25)
[θa=mπ/(2s+1)]
の何れかの関係が成立するときに第(2s+1)次
の高調波は0となる。なお、m=1、2、3、…
……である。 Here, (2s+1)πl/P=mπ……(24) [l=mP/(2s+1)] Or, (2s+1)θ a =mπ……(25) [θ a =mπ/(2s+1) ] When any of the following relationships holds true, the (2s+1)th harmonic becomes 0. Note that m=1, 2, 3,...
It is...
以上の説明から明らかな通り、本発明によれば
アンテナの形状および寸法を特定することによ
り、任意の不要高調波成分を打ち消すことがで
き、誤差のない位置検知が可能となる。 As is clear from the above description, according to the present invention, by specifying the shape and dimensions of the antenna, any unnecessary harmonic components can be canceled out, making it possible to detect a position without error.
第1図および第2図は、本発明の一実施例の説
明図であり、第1図は平面説明す、第2図は側面
説明図である。
1,2,3:導体、4:誘導無線線路、5:ア
ンテナ。
1 and 2 are explanatory diagrams of one embodiment of the present invention, with FIG. 1 being a plan view and FIG. 2 being a side view. 1, 2, 3: conductor, 4: guided radio line, 5: antenna.
Claims (1)
ようにN本(Nは3または3より大なる整数)の
導体を配置してなる誘導無線線路を移動体走行路
に沿つて布設し、この誘導無線線路を移動体搭載
アンテナで励振することによりN相の正弦波状電
圧を誘起せしめ、これらの電圧から求めた正相電
圧と逆相電圧の位相差から移動体の位置を検知す
る方法において、上記移動体搭載アンテナの誘導
無線線路長手方向への長さlを l=mP/(2s+1) (mは任意の整数、s=−1、2、−4、5、−
7、8、−10、………) を満足するように設定することを特徴とする移動
体位置検知方法。 2 所定の周期Pでもつて繰り返し構造を有する
ようにN本(Nは3または3より大なる整数)の
導体を配置してなる誘導無線線路を移動体走行路
に沿つて布設し、この誘導無線線路を移動体搭載
アンテナで励振することによりN相の正弦波状電
圧を誘起せしめ、これらの電圧から求めた正相電
圧と逆相電圧の位相差から移動体の位置を検知す
る方法において、誘導無線線路中心より上記移動
体搭載アンテナの両辺を望む半角θaを θa=mπ/(2s+1) (mは任意の整数、s=−1、2、−4、5、−
7、8、−10、………) を満足するように設定することを特徴とする移動
体位置検知方法。[Claims] 1. A guided radio line consisting of N conductors (N is 3 or an integer greater than 3) arranged so as to have a repeating structure with a predetermined period P along a moving path. This guided wireless line is excited by an antenna mounted on a mobile object to induce an N-phase sinusoidal voltage, and the position of the mobile object is detected from the phase difference between the positive-sequence voltage and the negative-sequence voltage determined from these voltages. In the method of
7, 8, -10, . . . ). 2. A guided wireless line consisting of N conductors (N is 3 or an integer greater than 3) arranged so as to have a repeating structure with a predetermined period P is laid along the moving path, and this guided wireless line is In a method of inducing an N-phase sinusoidal voltage by exciting the line with an antenna mounted on a mobile object, and detecting the position of the mobile object from the phase difference between the positive-sequence voltage and the negative-phase voltage obtained from these voltages, inductive wireless The half angle θ a when viewing both sides of the antenna mounted on the mobile object from the center of the track is θ a = mπ/(2s+1) (m is any integer, s = -1, 2, -4, 5, -
7, 8, -10, . . . ).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56015142A JPS57129547A (en) | 1981-02-04 | 1981-02-04 | Inductive radio antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56015142A JPS57129547A (en) | 1981-02-04 | 1981-02-04 | Inductive radio antenna |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57129547A JPS57129547A (en) | 1982-08-11 |
| JPS6237853B2 true JPS6237853B2 (en) | 1987-08-14 |
Family
ID=11880556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56015142A Granted JPS57129547A (en) | 1981-02-04 | 1981-02-04 | Inductive radio antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57129547A (en) |
-
1981
- 1981-02-04 JP JP56015142A patent/JPS57129547A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57129547A (en) | 1982-08-11 |
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