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JPH0543069B2 - - Google Patents
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JPH0543069B2 - - Google Patents

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JPH0543069B2
JPH0543069B2 JP25159485A JP25159485A JPH0543069B2 JP H0543069 B2 JPH0543069 B2 JP H0543069B2 JP 25159485 A JP25159485 A JP 25159485A JP 25159485 A JP25159485 A JP 25159485A JP H0543069 B2 JPH0543069 B2 JP H0543069B2
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frequency
moving body
antenna
radio line
envelope
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Tatsu Hatsuta
Tai Kusakabe
Takahiro Asai
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、誘導無線を使用し、一定の走行路
(軌道等)に沿つて移動する移動体(リニアモー
タカーをはじめ、各種の交通機関、産業用運搬機
関)の位置を移動体上において周期的且つ連続的
に検知する方式に関するものである。 [従来の技術] 鉄道車輛、各種産業用搬送システムまたは新交
通機関等、一定の走行路に沿つて移動する移動体
の位置を常時正確に把握することは、これら移動
体の自動運転において最も基本的な要請である。 移動体の走行路起点からの距離を検出する方式
としては、走行路を等しい長さの単位区間に細分
化して夫々を番地化し、移動体が何れの単位区間
内に位置するかを検知する方式(粗な絶対番地方
式)と、各単位区間の一端を起点とする移動体ま
での距離を連続的に検知する方式(相対位置検知
方式)とを組み合わせるものが一般的である。移
動体の運動の制御方式は集中制御方式と分散制御
方式に大別され、また、移動体位置検知は、地上
基地局において各移動体の位置を検知する地上検
知方式と、各移動体が自己の位置を検知する車上
検知方式に区別されるが、最近マイクロコンピユ
ータの急速な発展および普及とともに、各移動体
が自己の運転プログラムに従つて自主的に自動運
転を行う分散制御方式が次第に広く用いられる傾
向にあり、これと共に移動体位置検知も車上方式
による場合が多くなつてきた。 第5図は、一定周期間隔で配列された単位区間
(最下位番地)の範囲内で移動体位置を移動体上
で検知する方式として現在提案されているものの
一例を示すものである。 1a,1bはそれぞれ導体であり、これら導体
は一定周期Pで波形形状に折り曲げられ、かつ長
手方向にP/3だけずらして配置することにより
誘導無線線路4が形成される。 2a,2bは移動体に搭載されたアンテナ(枠
型ループコイル)であり、誘導無線線路4の長手
方向にP/4だけずらして配置されている。 3は信号処理回路で、アンテナ2a,2bの出
力電圧を処理し、移動体の位置情報を導出する。 5は送信機で、誘導無線線路4の始端に配置さ
れ、導体1a,1bに高周波電流を供給する。 6は移動体の走行路であり、これを一定長さl
で細分化することにより、単位区間A1、A2、A3
…に分けられている。 導体1a,1bの周期Pの単位区間A1、A2
A3…の長さlとの間は、 P=2l の関係となるように設定される。 かかる構成において、アンテナ2aおよび2b
の出力電圧を夫々VaおよびVbとすれば、これら
の電圧と移動体位置zとの間には次の関係が成り
立つ。 Va=k cos2π/Pz・e-z-jz+jt Vb=k cos2π/P(z+1/4P)・e-z-jz+j
t=k cos(2π/Pz+π/2)・e-z-jz+jt
…(1) kは常数、α、βは夫々誘導無線線路の減衰常
数および以上常数である。 上記を変形すると、 Va=1/2k(ej2z/P+e-j2z/P)・e-z-jz+j
t Vb=1/2k(ej2z/P+j/2+e-j2z/P+j/2)・e
-z-jz+jt ……(1−1) となり、ここで、正相電圧Vpおよび逆相電圧Vn
を次式により定義する。 Vp=Va+e-j/2・Vb Vn=Va+ej/2・Vb ……(2) (1−1)式を(2)式に代入すると、 Vp=1/2k(ej2z/P+e-j2z/P+ej2z/P+j/2-
j
/2+e-j2z/P+j/2-j/2)・e-z-jz+jt 1/2k(ej2z/P+e-j2z/P+ej2z/P+e-j2z
/P-j
〓)・e-z-jz+jt=kej2z/P-z-jz+jt
Vn=1/2k(ej2z/P+e-j2z/P+ej2z/P+j/2+
j
/2+e-j2z/P-j/2+j/2)・e-z-jz+jt 1/2k(ej2z/P+e-j2z/P+ej2z/P+j〓+e-j
2
z/P)・e-z-jz+jt=ke-j2z/P-z-jz+j
t……(3) となり、両電圧Vp、Vnの位相角を夫々∠Vp、
∠Vnとすると、両電圧の位相差φは、次式のよ
うに表すことができる。 φ=∠Vp−∠Vn=4πz/P ……(4) すなわち、第6図に示すようにzがP/2増加
する毎に位相差φは2πの直線的増加を示すこと
になり、位相差φの値測定を通じて移動体位置z
をP/2の範囲内で周期点かつ連続的に測定する
ことが可能となる。 この場合、周期P/2を単位区間長lと一致さ
せ、また、位相差φが2πから0へ移行する点を
各単位区間A1、A2、A3…の境界点と一致させる
ことにより、単位区間の範囲内での位置(相対位
置)を知ることができる。 なお、信号処理回路5の内部は具体的には図示
されてないが、前述の演算は移相器、加算器、位
相比較器等により構成されたアナログ演算回路に
より容易に実現できるものである。 また、上述の方法はアンテナの出力が移動体の
座標zについて純粋に正弦波状であることを前提
としているが、これは、アンテナの寸法、アンテ
ナと誘導無線線路間の離隔距離を適当に選択する
ことにより、ほぼ純水な正弦波状の結合分布波形
を得ることができる。 さらに、誘導無線線路4を導体1aと1bが
P/3ずらせた構造とすることにより、結合分布
波形に含まれる第3、9、15…次の空間高調波を
打ち消し、これによる位置検知誤差を消滅させる
ことが可能になる。 [発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上述の位置検知方式によれば、
移動体の相対位置検知の周期がP/2であり、こ
のため、誘導無線線路の導体の布設周期は単位区
間長lの2倍(P=2l)としなければならない。
このように長大な周期の誘導無線線路の構造を実
現することは極めて困難で、導体の布設精度も低
下し、ひいては移動体位置検知精度が低下するお
それがある。 また、上記の車体位置検知が成功するための前
提条件は誘導無線線路とアンテナ間の結合分布波
形を純粋な正弦波状とする必要があるが、このた
めには、アンテナ寸法(誘導無線線路長手方向長
さ)をP/7〜P/3の範囲に定める必要があ
り、導体周期の増大に比例してアンテナ寸法を増
大するため、経済上の不利益を生ずるとともに、
アンテナの移動体への実装の面からも種々の不利
益を生ずる。 本発明は上記に基いてなされたもので、移動体
位置の検知周期を誘導無線線路導体周期Pに等し
くして、誘導無線線路製造の容易化、アンテナの
小型化を図ることを目的とするものである。 [問題点を解決するための手段] 本発明の要旨は、一定の周期Pで波形形状に折
り曲げられた往復導体を線路長手方向にP/3ず
らして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、これに高周波電流を通電する
ことにより該誘導無線線路長手方向に正弦波状に
分布する高周波磁界を形成させ、移動体上に該誘
導無線線路の長手方向に配列された複数個のアン
テナを搭載し、該アンテナにより前記高周波磁界
を受信し、該受信電圧を処理することにより移動
体の相対位置を一定周期でもつて連続的に移動体
上において検知する方式において、第1周波数お
よびこれに2逓倍することにより得られた第2周
波数の高周波電流を重畳して前記誘導無線線路に
通電し、移動体上においては、P/4の間隔をお
いて配置された2個のアンテナにより前記高周波
磁界を受信し、前記各アンテナの受信電圧の第1
周波数成分または第2周波数成分に基いて各アン
テナ受信電圧の包絡線の絶対値を求め、前記各ア
ンテナ受信電圧の第1周波数成分を2逓倍し、そ
の論理和から第2周波数の基準位相信号を求め、
前記各アンテナ受信電圧の第2周波数成分と前記
基準位相信号との位相を比較することにより、前
記各アンテナ受信電圧の包絡線の符号の正負を判
別し、該符号の正負を判別した前記各アンテナ受
信電圧の包絡線Vae、Vbeから、移動体位置zを
次式 Z=−P/2πtan-1Vbe/Vae により、周期Pで連続的に検知することにあり、
又アンテナが3個以上の場合においては、P/N
の間隔をおいて配置されたN個(N≧3)のアン
テナにより前記高周波磁界を受信し、前記各アン
テナの受信電圧の第1周波数成分または第2周波
数成分に基いて各アンテナ受信電圧の包絡線の絶
対値を求め、前記各アンテナ受信電圧のうち少な
くもお2つの電圧の第1周波数成分を2逓倍し、
その論理和から第2周波数の基準位相信号を求
め、前記各アンテナ受信電圧の第2周波数成分と
前記基準位相信号との位相を比較することによ
り、前記各アンテナ受信電圧の包絡線の符号の正
負を判別し、該符号の正負を判別した前記各アン
テナ受信電圧の包絡線Vie(i=1、2、3…N)
から、移動体位置zを次式 により、周期Pで連続的に検知することにある。 以下、2個のアンテナを用いた場合について詳
しく説明する。 本発明は、2つのアンテナの受信電圧Va、Vb
の包絡線の値に基いて正相電圧Vpまたは逆相電
圧Vnの位相角をデイジタル的に演算するもので
ある。 アンテナの受信電圧Va、Vbの正相電圧Vpは、
前述の説明から明らかな通り、次式でもつて表さ
れる。 Vp=k・ej(2/P)z-z-jz+jt=Va+e-
j
・Vb=Va−jVb……(5) Va、Vbの包絡線を夫々Vae、Vbeとすると、
(5)式は次式のように表すことができる。 Va=Vae・e-jz+jt Vb=Vbe・e-jz+jt ……(6) (1)式および(6)式から、 Vae=k・e-z・cos2π/Pz Vbe=k・e-z・cos(2π/Pz+π/2)……(7
) となる。これらの量は実数(正又は負の量)であ
る。 Vpを定常態電気量を表す複数ベクトルvpと位
相量に分離して、 Vp=vp・e-jz+jt ……(8) と表すことができる。 (5)式、(7)式および(8)式から、 vp=k・e-z・ej(2/P)z=Vae−jVbe ……(9) が得られる。従つて、 ∠vp=(2π/P)z=−tan-1(Vbe/Vae)……(1
0) が得られる。これにより、Vae、Vbeの大きさお
よび符号(正か負か)を知ることができれば∠
vpの値を知ることができる。この場合、zがP
の増加をする毎に∠vpは2πの増加を示し、∠vp
の値を通じて移動体位置zを周期Pで連続的に検
知することが可能となる。 ところで、通常移動体上では包絡線Vae、Vbe
の振幅を知ることは極めて容易であるが、これら
の符号判別の根拠となる基準位相信号がないた
め、これらの量の正負の判別は不可能である。 そこで、本発明では、地上送信機から誘導無線
線路への送信周波数を第1および第2の2周波と
し、これら2周波のうち第2周波数は第1周波数
を2逓倍したものを使用し、移動体上のアンテナ
でこれらを選択的に受信し、さらに第1周波数を
2逓倍してこれを基準位相信号として第2周波数
で検出された受信電圧の包絡線の正負を判別する
ようにしている。 2つのアンテナにおける受信電圧Va、Vbの第
1周波数ω1の成分を夫々Va(ω1)、Vb(ω1)で表
すと、 Va(ω1)=k1・cos2π/Pz・e−α1z−jβ1z+jω1
t Vb(ω1)=k1・cos2π/P(z+1/4P)・e−α1
z−jβ1z+jω1t ……(11) の関係が得られる。 第2周波数ω2成分についても同様に、 Va(ω2)=k2・cos2π/Pz・e−α2z −jβ2z+j
ω2t Vb(ω2)=k2・cos2π/P(z+1/4P)・e−α2
z−jβ2z+jω2t ……(12) の関係が得られる。ここで、k、α、βに附され
た添字1および2は夫々周波数ω1およびω2に関
する量であることを意味する。 Va(ω1)=Vae(ω1)・e−jβ1z+jω1t Vb(ω1)=Vbe(ω1)・e−jβ1z+jω1t ……(13) と書き改め、Vae(ω1)、Vbe(ω1)を包絡線と呼
ぶことにすると、 Vae(ω1)=k1・e−α1z ・cos2π/Pz Vbe(ω1)=k1・e−α1z ・cos(2π/Pz+π/2) ……(14) となる。 これらの量は実数(正又は負の量)であると共
にその絶対値は夫々Va(ω1)、Vb(ω1)の振幅を
表す。また、Vae(ω1)、Vbe(ω1)の正負は夫々
cos(2π/P)z、cos[(2π/P)z+(π/2)]
のそれと一致する。 一方、Va(ω1)、Vb(ω1)の位相角瞬時値を
夫々∠Va(ω1)、∠Vb(ω1)とすると、これらは
(13)式から次のように書くことができる。 ∠Va(ω1)=−β1z+ω1t(Vae(ω1)>0)=π−
β1z+ω1t(Vae(ω1)<0) ∠Vb(ω1)=−β1z+ω1t(Vbe(ω1)>0)=π−
β1z+ω1t(Vbe(ω1)<0)……(15) 更に、Va(ω1)、Vb(ω1)を2逓倍したものを
夫々Vaw(ω1)、Vbw(ω1)とし、またその位相
角瞬時値を夫々Vaw(ω1)、∠Vbw(ω1)とする
と、これらはVaw(ω1)、Vbw(ω1)の正負の如
何にかかわらず、次のように書くことができる。 ∠Vaw(ω1)=∠Vbw(ω1)=−2β1z+2ω1t……(16) また、Va(ω2)、Vb(ω2)の位相角瞬時値を
夫々∠Va(ω2)、∠Vb(ω2)で表すと、 ∠Va(ω2)=−β2z+ω2t(Vae(ω2)>0)=π−
β2z+ω2t(Vae(ω2)<0) ∠Vb(ω2)=−β2z+ω2t(Vbe(ω2)>0)=π−
β2z+ω2t(Vbe(ω2)<0)……(17) となる。 ∠Va(ω2)と∠Vaw(ω1)の位相差を△φaと
すると、cos(2π/P)z>0(Vae(ω1)、Vae
(ω2)が共に正)の場合は、(16)式および(17)式か
ら、 △φa=∠Va(ω2)−∠Vaw(ω1)=(−β2z+ω2t)
−(−2β1z+ω1t)=(2β1+β2)z=δ……(18) となる。ここで、δは、 δ=(2β1−β2)z ……(19) により定義される量である。また、cos(2π/P)
z<0(Vae(ω1)、Vae(ω2)が共に負)の場合
も同様にして、 △φa=∠Va(ω2)−∠Vaw(ω1)=(π−β2z+ω2t
)−(−2β1z+2ω1t)=π−(2β1+β2)z=π−
δ……(20) が得られる。 誘導無線の周波数帯域(50〜200kHz)では、
誘導無線線路の位相常数は略々周波数に比例する
ため、δの値は多くの場合極めて小さい。いま、
簡単のためにこの量を無視すると、(18)式および(20)
式は、夫々 △φa=0(cos(2π/P)z>0)=π(c
os(2π/P)z<0)……(21) となることが明らかである。 このように、△φaの位相が0かπかを判別す
ることにより、cos(2π/P)zの正負を(換言
すればVae(ω1)およびVae(ω2)の正負を)容
易に判別することができる。 誘導無線線路長が極めて長く、δの影響を必ず
しも無視できない場合については次の通りであ
る。 誘導無線線路の全長をLとすると、|δ|が最
大となるのはz=Lのときであり、この値を|δ
|maxで表すと、 |δ|max=(2β1−β2)L ……(22) となる。 (18)式、(20)式および(22)の式から、cos(2π/
P)z>0(Vae(ω1)、Vae(ω2)が共に正の場
合は、 −|δ|max<△φa<+|δ|max ……(23) cos(2π/P)z>0(Vae(ω1)、Vae(ω2)が
共に負の場合は、 π−|δ|max<△φa<π+|δ|max
……(24) となる。 |δ|maxの値は比較的小さいため、|δ|
max=π/2とすれば、全ての場合に対処する
ことができる。 この値を用いると、cos(2π/P)z>0(Vae
(ω1)、Vae(ω2)が共に正)の場合は、 −(π/2)<△φa<π/2 ……(25) cos(2π/P)z>0(Vae(ω1)、Vae(ω2)が
共に負)の場合は、 π/2<△φa<3π/2 ……(26) 換言すれば、△φaの値が(25)式および(26)
式のいずれの範囲に含まれるかを判断することに
よつて、包絡線Vae(ω1)およびVae(ω2)の正
負(符号)を知ることができる。 また、包絡線Vbe(ω1)およびVbe(ω2)の正
負(符号)も同様にして知ることができる。 このようにして、各アンテナの受信電圧の包絡
線の絶対値および符号を知ることができれば、∠
vp=2π/Pz=−tan-1Vbe(ω1)/Vae(ω1)……(
27) または、 z=−P/2π=tan-1Vbe(ω1)/Vae(ω1)……(28
) から移動体位置zを周期Pでもつて連続的に検知
することができる。 [実施例] 以下、第1図〜第4図を参照しながら本発明の
一実施例について詳細に説明する。 第1図は本発明の一実施例の全体説明図であ
る。なお、第5図と同一呼称、同一機能部分は同
一符号を付してある。 7は、アンテナ2a,2bの出力(夫々Va、
Vb)に処理を施し、移動体位置zをデイジタル
演算により算出する信号処理回路で、その内部構
成は第3図に示してある。 8は周波数ω1の連続正弦波を出力する信号発
生器、9は周波数ω1の信号を2逓倍し、周波数
ω2(ω2=ω1×2)の連続正弦波に変換して出力す
る2逓倍回路、101,102は夫々周波数ω1およ
びω2の連続正弦波を電力増幅する送信機、11
は送信機101,102の出力を合成し、誘導無線
線路4へ向けて信号を出力する合波器である。 かかる構成において、信号発生器8から出力さ
れた周波数ω1、ω2の信号は2分され、一方は送
信機(電力増幅器)101へ、他方は2逓倍回路
9へ経由して送信機(電力増幅器)102へ夫々
入力する。 送信機101出力(周波数ω1)および送信機1
2の出力(周波数ω2)は合波器により合成され
た後、誘導無線線路4へ供給される。これらの信
号は、誘導無線線路4に沿つて伝搬し、移動体搭
載アンテナ2a,2bに受信される。 第3図は信号処理回路7の一例を詳細に示した
ものである。 12a,12bは夫々アンテナ2a,2bの出
力Va、Vbを不平衡電圧に変換する緩衝増幅器、
13a,13bは夫々周波数ω1を通過域の中心
周波数とする帯域通過濾波器(以下「BPF」と
いう)、14a,14bは夫々周波数ω2を通過域
の中心周波数とするBPFである。15a,15
bはこれに入力する高周波電圧に正確に比例する
直流電圧を出力する直線検波器、16a,16
b,16c,16dはこれらに入力する高周波信
号をこれと同一周波数、同一位相の矩形波に変化
して出力する波形整形器である。17a,17b
は波形整形器16c,16dの出力を夫々2逓倍
する2逓倍回路、18は2逓倍回路17a,17
bの出力の論理和を求め、これを基準位相信号と
して出力するOR回路、19a,19bは夫々検
波器15a,15bの出力をデイジタル量に変換
するAD変換器、20a,20bは夫々波形整形
器16a,16bの出力とOR回路18からの基
準位相信号との位相を比較する位相比較器であ
る。21は演算制御部であり、外部より入力する
諸データを内部に組み込む入力インターフエイス
21a、入力データについての処理プログラムを
格納するROM21b、ROM21bのプログラ
ムに従つて入力データを処理するCPU21c、
その中間データを一時的に貯蔵するRAM21
d、データ処理結果を外部へ向けて出力する出力
インターフエイス21eとにより構成される。 アンテナ2a,2bの受信電圧Va、Vbは緩衝
増幅器12a,12bにより夫々不平衡電圧に変
換される。アンテナ2a,2bの受信電圧Va、
Vbは誘導によつて生じる平衡型の電圧であり、
一方、該アンテナ2a,2bに接続されている信
号処理回路7で使用されている回路素子(増幅
器、論理回路、トランジスタ等)は大地帰路型
(Earth Returnすなわち不平衡型)であるため、
アンテナの受信電圧Va、Vbを信号回路7におい
て合理的に処理するためには、信号処理回路7の
初段に平衡−不平衡変換回路素子である干渉増幅
器12a,12bを設ける必要があるのである。 緩衝増幅器12a,12bからの出力はBPF
13a,14aおよび13b,14bに入力され
る。 このうち周波数ω1の成分Va(ω1)、Vb(ω1)は
夫々BPF13a,13bを通過した後に2分さ
れ、一方は直線検波器15a,15bに入力して
|Va(ω1)|、|Vb(ω1)|(すなわち、|Vae(ω1

|、|Vbe(ω1)|となり、AD変換器19a,1
9bによりデイジタル量に変換された後入力イン
ターフエイス21aへ入力する、他方は、波形成
形器16c,16dに入力し、同一周波数、同一
位相の矩形波に変換され、2逓倍回路17a,1
7bにおいて2逓倍され、OR回路18に置いて
両者の論理和が求められる。2逓倍回路17a,
17bからそれぞれ出力される矩形波状のパルス
列の繰り返し周波数及び位相はVaw(ω1)、Vbw
(ω1)のそれと等しい。又、Vaw(ω1)、Vbw
(ω1)の大きさは移動体位置zにより変化して交
互に零となり、従つて波形整形器16c,16d
の出力、2逓倍回路17a,17bの出力に交互
に零となるが、OR回路18により両者の論理和
が求められ、繰り返し周波数2ω1の一定振幅の矩
形波が得られる。OR回路18の出力は、位相比
較器20a,20bへ入力し、基準位相信号とし
て機能する。 アンテナ2a,2b受信電圧Va、Vbのうち、
周波数ω2の成分Va(ω2)、Vb(ω2)はそれぞれ
BPF14a,14bを通過して波形整形器16
a,16bに入力し、それぞれVa(ω2)、Vb
(ω2)と同一繰り返し周波数、同一位相の矩形波
に変換され、位相比較器20a,20bに入力す
る。δ=0の場合について波形整形器16aの出
力波形を第4図a,bに、またOR回路18の出
力波形(基準位相信号)を第4図cにそれぞれ示
すが、これらの波形を比較すれば(21)式の関係
が成立することは容易に理解することができる。
位相比較器20a,20bにおいては、前述の基
準位相信号(周波数2ω1)と波形整形器16a,
16bの出力(周波数ω2)との位相比較が行わ
れるが、元来ω2はω1を2逓倍することにより得
られたものであるから、2ω1とω2は常に正確に一
致し、前述の位相比較が可能になる。 演算制御部21の入力インターフエイス21a
には、前述した通り、AD変換器19a,19b
の出力(夫々|Vae(ω1)|、|Vbe(ω1)|)のほ
か、位相比較器20a,20bの出力(夫々φa、
△φb)が入力する。 演算制御部21においては、ROM21b内に
格納されたプログラムに基いてこれら力データに
ついての処理が開始される。 まず、△φa、△φbの値からVae(ω1)、Vbe
(ω1)正負が判断され、その結果と|Vae(ω2
|、|Vbe(ω2)|の数値とを組み合わせることに
より、Vae(ω1)、Vbe(ω1)を代数量として特定
することができる。 続いて、(27)式または(28)式により位相角
∠vpをデイジタル的に直接算出し、これを通じ
て移動体位置zを周期Pで持つて連続的に検知す
ることができる。 すなわち、第2図に示すようにzがPの増加を
するごとに∠vpは2πの増加を示し、∠vpの値を
通じて移動体位置zを周期Pで持つて連続的に検
知することができる。 第3図の信号処理回路においては、アンテナ受
信電圧の包絡線の絶対値として、|Vae(ω1)|、
|Vbe(ω1)|を用いているが、この代わりに|
Vae(ω2)|、|Vbe(ω2)|を用いても全く同じ結
果が得られる。また、逆相電圧の位相角∠vnを
算出し、これを通じて移動体位置zを求めてもよ
い。 上記実施例においてはアンテナが2個の場合に
ついて説明したが、本発明は3個またはこれ以上
の場合についても適用可能である。 アンテナが3個の場合について次に説明する。
3個のアンテナをP/3の間隔で取付け、その受
信電圧を夫々Va、Vb、Vcとすれば、これらの
電圧と移動体位置zとの間には次の関係が成り立
つ。 Va=k cos(2πz/P)・e-z-jz+jt Vb=k cos{2π(z+P/3)/P}・e-z-jz+j
t=k cos(2πz/P+2π/3)・e-z-jz+jt
Vc=k cos{2π(z+2P/3)/P}・e-z-jz+j
t=k cos(2πz/P+4π/3)・e-z-jz+jt
=k cos(2πz/P−2π/3)・e-z-jz+jt
……(28−1) kは常数、α、βは夫々誘導無線線路の減衰常
数及び位相常数である。 上式(28−1)を次のように変形する。 Va=1/2k(ej2z/P+e-j2z/P)・e-z-jz+j
t Vb=1/2k(ej2z/P+j2/3+e-j2z/P
+j2
/3)・e-z-jz+jt Vc=1/2k(ej2z/P-j2/3+e-j2z/P
+j2
/3)・e-z-jz+jt……(28−2) ここで正相電圧Vp、Vnを次式のように定義す
る。 Vp=Va+e-j2/3・Vb+ej2/3・Vc Vn=Va+e-j2/3・Vb+e-j2/3・Vc……(29) 式(28−2)を(29)の第1式に代入すれば、
Vpは次のようになる。 Vp=1/2k(ej2z/P+e-j2z/P+ej2z/P+j2/3
-j2
/3+e-j2z/P-j2/3-j2/3 +ej2z/P-j2/3+j2/3+e-j2z/P+j2/3+j2/
3
)・e-z-jz+jt =1/2k{(3ej2z/P+e-j2z/P(1+e-j4/3
+ej4/3)}・e-z-jz+jt=3/2kej2z/P-
z-jz+jt (∵e-j4/3=ej2/3、ej4/3=e-j2/3、1+ej
2
/3+e-j2/3=0)……(29−1) 定常態の電気量を表す複素ベクトルvpと位相
量に分離して表すと次式のようになる。 Vp=vp・e-jz+jt ……(30) ただし、 Vp=3/2ke-z・ej2z/P……(30−1) である。 一方、Va、Vb、VCについて、式(28−1)
を包絡線Vae、Vbe、VCeと位相量とに分離して
表わせば、次式のようになる。 Va=Vae・e-jz+jt Vb=Vbe・e-jz+jt Vc=Vce・e-jz+jt ……(31) ただし、包絡線Vae、Vbe、Vceは Vae=k cos(2πz/P)・e-z Vbe=k cos(2πz/P+2π/3)・e-z Vce=k cos(2πz/P−2π/3)・e-z
……(31−1) である。 式(29)の第1式を(30)、(30−1)、(31)を
用いて書き直せば、 Vp=vp・e-jz+jt=3/2ke-z・ej2z/P・e-j
z+jt=(Vae+e-j2/3・Vbe+ej2/3・Vce)・e-j
z+jt
……(31−2) これより直ちに、 vp=3/2ke-z・ej2z/P=Vae+(−1/2−j√
3/2)Vbe+(−1/2−j√3/2)Vce ={Vac−1/2(Vbe+Vce)}−j√3/2(Vbe−
Vce)……(31−3) 上式の両辺の偏角(位相角)を等置すれば、 ∠vp=2πz/P=tan-1−√3/2(Vbe−Vce)/Vae−
1/2(Vbe−Vce)
……(32) すなわち、正相電圧ベクトルの実数部および虚
数部が分かれば、同電圧の偏角が明らかとなり、
移動体位置zを求めることができる。 逆相電圧を用いても相似の演算可能である。 一般にアンテナがN個(N≧3)の場合には、
これらのアンテナの間隔をP/Nとし、各アンテ
ナ受信電圧の包絡線を夫々Vie(i=1、2、3
…N)とするとき、移動体位置zは、 から求めることができる。 [発明の効果] 以上説明してきた通り、本発明の位置検知方式
は、移動体走行路に沿つて布設された一定の周期
Pを有する波形の往復導体より形成された誘導無
線線路に、周波数ω1及びこれを2逓倍した周波
数ω2の電流を通電することにより、誘導無線線
路長手方向に正弦波状に分布する高周波磁界を形
成させ、移動体上に一定間隔で取付けられた複数
個のアンテナでもつて該高周波磁界を各周波数に
ついて選択的に受信し、各アンテナの誘起電圧の
包絡線の振幅を求めると共に各アンテナの誘起電
圧のω1成分を2逓倍することにより得られた電
圧から求めた基準位相電圧を基準として、各アン
テナ誘起電圧の包絡線の正負を判別し、これらの
数値に基いて移動体位置を周期的かつ連続的に測
定するようにしたため、移動体上で自己の位置を
Pの周期で連続的に測定できるようになつた。 従つて、与えられた検知周期に対して導体周期
Pを短縮することができ、導体布設精度の向上お
よび製造の容易化によるコスト低減が図れる。ま
た、車上アンテナの小型化によるアンテナ実装の
容易化が図れるようになる。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] The present invention is applicable to mobile objects (various transportation systems including linear motor cars) that use guided radio to move along a certain running route (track, etc.). The present invention relates to a method for periodically and continuously detecting the position of an industrial transport engine on a moving body. [Conventional technology] Accurately grasping the position of moving objects such as railway vehicles, various industrial transport systems, new transportation systems, etc. that move along a certain travel route at all times is the most fundamental aspect of automated operation of these moving objects. This is a specific request. A method for detecting the distance from the starting point of a moving object's travel path is to subdivide the driving path into unit sections of equal length, convert each section into an address, and detect which unit section the moving object is located within. It is common to use a combination of (rough absolute banchi method) and a method (relative position detection method) that continuously detects the distance to the moving object starting from one end of each unit section. Control methods for the movement of moving objects are broadly divided into centralized control methods and distributed control methods.Moving object position detection is divided into ground detection methods in which the position of each moving object is detected at a ground base station, and However, with the recent rapid development and spread of microcomputers, distributed control methods, in which each moving object autonomously drives itself according to its own driving program, are gradually becoming more widespread. Along with this, on-vehicle methods are increasingly being used to detect the position of moving objects. FIG. 5 shows an example of a method currently proposed for detecting the position of a moving object on a moving object within a unit section (lowest address) arranged at regular intervals. Reference numerals 1a and 1b each represent a conductor, and these conductors are bent into a waveform shape at a constant period P, and the guided radio line 4 is formed by arranging them at a distance of P/3 in the longitudinal direction. Reference numerals 2a and 2b are antennas (frame-shaped loop coils) mounted on the moving body, and are arranged shifted by P/4 in the longitudinal direction of the guided radio line 4. A signal processing circuit 3 processes the output voltages of the antennas 2a and 2b and derives position information of the moving body. A transmitter 5 is placed at the starting end of the guided radio line 4 and supplies high frequency current to the conductors 1a and 1b. 6 is the running path of the moving object, which has a certain length l
By subdividing the unit intervals A 1 , A 2 , A 3
It is divided into... Unit sections A 1 , A 2 of period P of conductors 1a and 1b,
The relationship between A 3 ... and the length l is set to be P=2l. In such a configuration, antennas 2a and 2b
Assuming that the output voltages of are Va and Vb, respectively, the following relationship holds between these voltages and the moving body position z. Va=k cos2π/Pz・e -zjz+jt Vb=k cos2π/P(z+1/4P)・e -zjz+j
t = k cos(2π/Pz+π/2)・e -zjz+jt
...(1) k is a constant, α and β are the attenuation constant and the above constant of the guided radio line, respectively. Transforming the above, Va=1/2k(e j2z/P +e -j2z/P )・e -zjz+j
t Vb=1/2k(e j2z/P+j/2 +e -j2z/P+j/2 )・e
-zjz+jt ...(1-1), where the positive sequence voltage Vp and the negative sequence voltage Vn
is defined by the following equation. Vp=Va+e -j/2・Vb Vn=Va+e j/2・Vb ...(2) Substituting equation (1-1) into equation (2), Vp=1/2k(e j2z/ P +e -j2z/P +e j2z/P+j/2-
j
/2 +e -j2z/P+j/2-j/2 )・e -zjz+jt 1/2k(e j2z/P +e -j2z/P +e j2z/P +e -j2z
/Pj
〓)・e -zjz+jt =ke j2z/P-zjz+jt
Vn=1/2k(e j2z/P +e -j2z/P +e j2z/P+j/2+
j
/2 +e -j2z/Pj/2+j/2 )・e -zjz+jt 1/2k(e j2z/P +e -j2z/P +e j2z/P+j 〓+e -j
2
z/P )・e -zjz+jt =ke -j2z/P-zjz+j
t ...(3), and the phase angles of both voltages Vp and Vn are respectively ∠Vp and
Assuming ∠Vn, the phase difference φ between both voltages can be expressed as in the following equation. φ=∠Vp−∠Vn=4πz/P...(4) In other words, as shown in Fig. 6, the phase difference φ shows a linear increase of 2π every time z increases by P/2, and the position The moving body position z is determined by measuring the value of the phase difference φ.
can be measured continuously at periodic points within the range of P/2. In this case, by making the period P/2 coincide with the unit interval length l, and by making the point where the phase difference φ transitions from 2π to 0 coincide with the boundary point of each unit interval A 1 , A 2 , A 3 . , the position (relative position) within the unit interval can be known. Although the interior of the signal processing circuit 5 is not specifically shown, the above-mentioned calculations can be easily realized by an analog calculation circuit composed of a phase shifter, an adder, a phase comparator, and the like. In addition, the above method assumes that the output of the antenna is purely sinusoidal with respect to the coordinate z of the moving body, but this requires appropriate selection of the dimensions of the antenna and the separation distance between the antenna and the guided radio line. By doing so, it is possible to obtain a sinusoidal coupling distribution waveform of substantially pure water. Furthermore, by making the guided radio line 4 have a structure in which the conductors 1a and 1b are shifted by P/3, the 3rd, 9th, 15th... spatial harmonics included in the coupled distribution waveform are canceled out, and the resulting position detection error is reduced. It is possible to make it disappear. [Problems to be solved by the invention] However, according to the above-mentioned position detection method,
The cycle of relative position detection of a moving body is P/2, and therefore the laying cycle of the conductor of the guided radio line must be twice the unit section length l (P=2l).
It is extremely difficult to realize a structure of a guided radio line with such a long period, and there is a risk that the accuracy of laying the conductor will be lowered, and the accuracy of detecting the position of a moving object will be lowered. In addition, the prerequisite for the above vehicle body position detection to be successful is that the coupling distribution waveform between the guided radio line and the antenna must be a pure sine wave. It is necessary to set the antenna length) in the range of P/7 to P/3, and the antenna dimensions increase in proportion to the increase in the conductor period, which causes an economic disadvantage.
Various disadvantages also occur in terms of mounting the antenna on a moving object. The present invention has been made based on the above, and an object of the present invention is to make the detection cycle of a moving object position equal to the guided radio line conductor period P, thereby facilitating the production of a guided radio line and downsizing the antenna. It is. [Means for Solving the Problems] The gist of the present invention is to install a guided radio line in which a reciprocating conductor bent into a waveform shape with a constant period P is arranged with a shift of P/3 in the longitudinal direction of the line. The guided wireless lines are laid along the running path, and by passing a high frequency current through them, a high frequency magnetic field distributed in a sinusoidal manner in the longitudinal direction of the guided wireless lines is formed, and the guided wireless lines are arranged on the moving body in the longitudinal direction. In a method in which a plurality of antennas are mounted, the antenna receives the high frequency magnetic field, and the received voltage is processed, the relative position of the moving object is continuously detected on the moving object at a constant period. The frequency and a high-frequency current of a second frequency obtained by doubling this are superimposed to energize the guided radio line, and on the moving body, two The high frequency magnetic field is received by an antenna, and the first of the received voltages of each of the antennas is
Determine the absolute value of the envelope of each antenna reception voltage based on the frequency component or the second frequency component, double the first frequency component of each antenna reception voltage, and calculate the reference phase signal of the second frequency from the logical sum. seek,
By comparing the phase of the second frequency component of each of the antenna reception voltages and the reference phase signal, it is determined whether the sign of the envelope of each of the antenna reception voltages is positive or negative, and each of the antennas in which the sign of the sign is determined is positive or negative. From the received voltage envelopes Vae and Vbe, the moving object position z is continuously detected at a period P using the following formula: Z=-P/2πtan -1 Vbe/Vae.
In addition, if there are three or more antennas, the P/N
The high-frequency magnetic field is received by N antennas (N≧3) arranged at intervals of determining the absolute value of the line, and doubling the first frequency component of at least two of the voltages received by each antenna;
A reference phase signal of a second frequency is obtained from the logical sum, and the phase of the second frequency component of each antenna reception voltage and the reference phase signal is compared to determine whether the sign of the envelope of each antenna reception voltage is positive or negative. and the envelope Vie (i=1, 2, 3...N) of each antenna reception voltage whose sign is determined
From, the moving body position z can be calculated using the following formula Therefore, the detection is performed continuously at a period P. The case using two antennas will be explained in detail below. In the present invention, the reception voltages Va and Vb of two antennas are
The phase angle of the positive phase voltage Vp or the negative phase voltage Vn is calculated digitally based on the value of the envelope of . The positive sequence voltage Vp of the antenna reception voltages Va and Vb is,
As is clear from the above explanation, it is also expressed by the following equation. Vp=k・e j(2/P)z-zjz+jt =Va+e -
j
・Vb=Va−jVb……(5) Letting the envelopes of Va and Vb be Vae and Vbe, respectively,
Equation (5) can be expressed as the following equation. Va=Vae・e -jz+jt Vb=Vbe・e -jz+jt ...(6) From equations (1) and (6), Vae=k・e -z・cos2π/Pz Vbe=k・e -z・cos(2π/Pz+π/2)……(7
) becomes. These quantities are real numbers (positive or negative quantities). By separating Vp into multiple vectors vp representing steady-state electrical quantities and phase quantities, it can be expressed as Vp=vp・e -jz+jt ……(8). From equations (5), (7), and (8), vp=k・e z・e j(2/P)z = Vae−jVbe ……(9) is obtained. Therefore, ∠vp=(2π/P)z=−tan -1 (Vbe/Vae)...(1
0) is obtained. By this, if we can know the magnitude and sign (positive or negative) of Vae and Vbe, ∠
You can know the value of vp. In this case, z is P
Every time ∠vp increases, ∠vp shows an increase of 2π, and ∠vp
It becomes possible to continuously detect the moving body position z with a period P through the value of . By the way, normally on a moving body, the envelopes Vae and Vbe
Although it is extremely easy to know the amplitude of these quantities, it is impossible to determine whether these quantities are positive or negative because there is no reference phase signal that serves as a basis for determining these signs. Therefore, in the present invention, the transmission frequency from the ground transmitter to the guided radio line is two frequencies, the first and second frequencies, and the second frequency of these two frequencies is twice the first frequency. These are selectively received by an antenna on the body, and the first frequency is further doubled and used as a reference phase signal to determine whether the envelope of the received voltage detected at the second frequency is positive or negative. If the first frequency ω 1 components of the received voltages Va and Vb at the two antennas are expressed as Va (ω 1 ) and Vb (ω 1 ), respectively, then Va (ω 1 )=k 1・cos2π/Pz・e−α 1 z−jβ 1 z+jω 1
t Vb(ω 1 )=k 1・cos2π/P(z+1/4P)・e−α 1
The following relationship is obtained: z−jβ 1 z+jω 1 t ...(11). Similarly for the second frequency ω 2 component, Va(ω 2 )=k 2・cos2π/Pz ・e−α 2 z −jβ 2 z+j
ω 2 t Vb (ω 2 )=k 2・cos2π/P(z+1/4P)・e−α 2
The following relationship is obtained: z−jβ 2 z+jω 2 t ...(12). Here, the subscripts 1 and 2 attached to k, α, and β mean quantities related to frequencies ω 1 and ω 2 , respectively. Va(ω 1 )=Vae(ω 1 )・e−jβ 1 z+jω 1 t Vb(ω 1 )=Vbe(ω 1 )・e−jβ 1 z+jω 1 t …(13), Vae(ω 1 ), Vbe(ω 1 ) is called an envelope, then Vae(ω 1 )=k 1・e−α 1 z ・cos2π/Pz Vbe(ω 1 )=k 1・e−α 1 z ・cos(2π/Pz+π/2)...(14) These quantities are real numbers (positive or negative quantities), and their absolute values represent the amplitudes of Va (ω 1 ) and Vb (ω 1 ), respectively. Also, the positive and negative values of Vae (ω 1 ) and Vbe (ω 1 ) are respectively
cos(2π/P)z, cos[(2π/P)z+(π/2)]
matches that of On the other hand, if the instantaneous phase angle values of Va (ω 1 ) and Vb (ω 1 ) are respectively ∠Va (ω 1 ) and ∠Vb (ω 1 ), then these are
From equation (13), it can be written as follows. ∠Va(ω 1 )=−β 1 z+ω 1 t(Vae(ω 1 )>0)=π−
β 1 z + ω 1 t (Vae (ω 1 ) < 0) ∠Vb (ω 1 ) = − β 1 z + ω 1 t (Vbe (ω 1 ) > 0) = π−
β 1 z + ω 1 t (Vbe (ω 1 ) < 0)...(15) Furthermore, the values obtained by multiplying Va (ω 1 ) and Vb (ω 1 ) by 2 are Vaw (ω 1 ) and Vbw (ω 1 ), respectively. and the instantaneous values of the phase angles are Vaw (ω 1 ) and ∠Vbw (ω 1 ), respectively. Regardless of whether Vaw (ω 1 ) or Vbw (ω 1 ) are positive or negative, they are as follows. I can write. ∠Vaw (ω 1 ) = ∠Vbw (ω 1 ) = −2β 1 z + 2ω 1 t……(16) In addition, the instantaneous phase angle values of Va (ω 2 ) and Vb (ω 2 ) are respectively expressed as ∠Va (ω 2 ), ∠Vb(ω 2 ), ∠Va(ω 2 )=−β 2 z+ω 2 t(Vae(ω 2 )>0)=π−
β 2 z + ω 2 t (Vae (ω 2 ) < 0) ∠Vb (ω 2 ) = − β 2 z + ω 2 t (Vbe (ω 2 ) > 0) = π-
β 2 z + ω 2 t (Vbe (ω 2 ) < 0) (17). If the phase difference between ∠Va (ω 2 ) and ∠Vaw (ω 1 ) is △φa, then cos(2π/P)z>0(Vae(ω 1 ), Vae
2 ) are both positive), from equations (16) and (17), △φa = ∠Va (ω 2 ) − ∠Vaw (ω 1 ) = (−β 2 z + ω 2 t)
−(−2β 1 z+ω 1 t)=(2β 12 )z=δ……(18). Here, δ is a quantity defined by δ=(2β 1 −β 2 )z (19). Also, cos(2π/P)
Similarly, when z<0 (both Vae(ω 1 ) and Vae(ω 2 ) are negative), △φa=∠Va(ω 2 )−∠Vaw(ω 1 )=(π−β 2 z+ω 2 t
)−(−2β 1 z+2ω 1 t)=π−(2β 12 )z=π−
δ...(20) is obtained. In the guided radio frequency band (50-200kHz),
Since the phase constant of the guided radio line is approximately proportional to the frequency, the value of δ is often extremely small. now,
Ignoring this quantity for simplicity, equations (18) and (20)
The formulas are respectively △φa=0(cos(2π/P)z>0)=π(c
It is clear that os(2π/P)z<0)...(21). In this way, by determining whether the phase of △φa is 0 or π, the sign of cos(2π/P)z (in other words, the sign of Vae(ω 1 ) and Vae(ω 2 )) can be easily determined. can be determined. The case where the guided radio line length is extremely long and the influence of δ cannot necessarily be ignored is as follows. If the total length of the guided radio line is L, |δ| becomes maximum when z=L, and this value is |δ
When expressed as |max, |δ|max=(2β 1 −β 2 )L (22). From equations (18), (20), and (22), cos(2π/
P) z>0(If Vae(ω 1 ) and Vae(ω 2 ) are both positive, −|δ|max<△φa<+|δ|max...(23) cos(2π/P)z >0 (if Vae(ω 1 ) and Vae(ω 2 ) are both negative, π−|δ|max<△φa<π+|δ|max
...(24) becomes. Since the value of |δ|max is relatively small, |δ|
By setting max=π/2, all cases can be dealt with. Using this value, cos(2π/P)z>0(Vae
1 ) and Vae (ω 2 ) are both positive), −(π/2)<△φa<π/2 ...(25) cos(2π/P)z>0(Vae(ω 1 ), Vae (ω 2 ) are both negative), then π/2<△φa<3π/2...(26) In other words, the value of △φa is expressed by equations (25) and (26).
By determining in which range of the expression the envelopes Vae(ω 1 ) and Vae(ω 2 ) are positive or negative (sign), it is possible to know the sign. Furthermore, the positive and negative (signs) of the envelopes Vbe (ω 1 ) and Vbe (ω 2 ) can be found in a similar manner. In this way, if we can know the absolute value and sign of the received voltage envelope of each antenna, then ∠
vp=2π/Pz=−tan -1 Vbe(ω 1 )/Vae(ω 1 )……(
27) Or, z=-P/2π=tan -1 Vbe(ω 1 )/Vae(ω 1 )……(28
), the moving body position z can be detected continuously with a period P. [Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is an overall explanatory diagram of an embodiment of the present invention. Note that parts with the same names and functions as those in FIG. 5 are given the same reference numerals. 7 is the output of the antennas 2a and 2b (Va, respectively
This is a signal processing circuit that processes the signal Vb) and calculates the moving body position z by digital calculation, and its internal configuration is shown in FIG. 8 is a signal generator that outputs a continuous sine wave of frequency ω 1 ; 9 is a signal generator that doubles the signal of frequency ω 1 , converts it into a continuous sine wave of frequency ω 22 = ω 1 × 2), and outputs it. 2 multiplier circuits, 10 1 and 10 2 are transmitters for power amplifying continuous sine waves of frequencies ω 1 and ω 2 , respectively; 11;
is a multiplexer that combines the outputs of the transmitters 10 1 and 10 2 and outputs a signal toward the guided radio line 4. In this configuration, the signals of frequencies ω 1 and ω 2 output from the signal generator 8 are divided into two, one being sent to the transmitter (power amplifier) 10 1 and the other being sent to the transmitter (power amplifier) 10 1 via the doubling circuit 9. power amplifier) 10 2 respectively. Transmitter 10 1 output (frequency ω 1 ) and transmitter 1
0 2 output (frequency ω 2 ) is combined by a multiplexer and then supplied to the guided radio line 4. These signals propagate along the guided radio line 4 and are received by the antennas 2a and 2b mounted on the mobile body. FIG. 3 shows an example of the signal processing circuit 7 in detail. 12a and 12b are buffer amplifiers that convert the outputs Va and Vb of the antennas 2a and 2b, respectively, into unbalanced voltages;
13a and 13b are band pass filters (hereinafter referred to as "BPF") each having the frequency ω 1 as the center frequency of the passband, and 14a and 14b are BPFs each having the frequency ω 2 as the center frequency of the passband. 15a, 15
b is a linear detector that outputs a DC voltage that is exactly proportional to the high frequency voltage input to it; 16a, 16;
Reference numerals b, 16c, and 16d are waveform shapers that change the high-frequency signals input thereto into rectangular waves having the same frequency and phase as the rectangular waves, and output the rectangular waves. 17a, 17b
18 is a doubling circuit that doubles the output of the waveform shapers 16c and 16d, and 17 is a doubling circuit 17a, 17.
20a and 20b are waveform shapers, respectively. This is a phase comparator that compares the phases of the outputs of 16a and 16b with the reference phase signal from the OR circuit 18. 21 is an arithmetic control unit, which includes an input interface 21a that incorporates various data input from the outside, a ROM 21b that stores a processing program for the input data, a CPU 21c that processes the input data according to the program in the ROM 21b,
RAM 21 that temporarily stores the intermediate data
d, and an output interface 21e for outputting data processing results to the outside. The received voltages Va and Vb of the antennas 2a and 2b are converted into unbalanced voltages by buffer amplifiers 12a and 12b, respectively. Received voltage Va of antennas 2a and 2b,
Vb is a balanced voltage caused by induction,
On the other hand, since the circuit elements (amplifiers, logic circuits, transistors, etc.) used in the signal processing circuit 7 connected to the antennas 2a and 2b are of the earth return type (Earth Return, that is, unbalanced type),
In order to rationally process the antenna reception voltages Va and Vb in the signal circuit 7, it is necessary to provide the interference amplifiers 12a and 12b, which are balanced-unbalanced conversion circuit elements, at the first stage of the signal processing circuit 7. The output from buffer amplifiers 12a and 12b is BPF
13a, 14a and 13b, 14b. Among these, components Va (ω 1 ) and Vb (ω 1 ) of frequency ω 1 are divided into two after passing through BPFs 13a and 13b, respectively, and one is inputted to linear detectors 15a and 15b, where |Va (ω 1 )| , |Vb(ω 1 )| (i.e. |Vae(ω 1
)
|, |Vbe(ω 1 )|, and AD converter 19a, 1
9b converts it into a digital quantity and then inputs it to the input interface 21a.The other inputs it to the waveform shapers 16c and 16d, converts it into a rectangular wave with the same frequency and the same phase, and then sends it to the doubling circuits 17a and 1.
In step 7b, the signal is multiplied by two, and placed in an OR circuit 18, where the logical sum of the two is calculated. double multiplier circuit 17a,
The repetition frequency and phase of the rectangular wave pulse train output from 17b are Vaw (ω 1 ), Vbw
1 ). Also, Vaw (ω 1 ), Vbw
The magnitude of (ω 1 ) changes depending on the moving body position z and becomes zero alternately, so that the waveform shapers 16c and 16d
, and the outputs of the doubler circuits 17a and 17b are alternately zero, but the OR circuit 18 calculates the logical sum of the two, and a constant amplitude rectangular wave with a repetition frequency of 2ω1 is obtained. The output of the OR circuit 18 is input to the phase comparators 20a and 20b and functions as a reference phase signal. Among antennas 2a and 2b receiving voltages Va and Vb,
The components Va (ω 2 ) and Vb (ω 2 ) of frequency ω 2 are respectively
Waveform shaper 16 passes through BPF14a, 14b
a, 16b, respectively Va (ω 2 ), Vb
It is converted into a rectangular wave having the same repetition frequency and the same phase as (ω 2 ), and is input to the phase comparators 20a and 20b. When δ=0, the output waveforms of the waveform shaper 16a are shown in FIGS. 4a and 4b, and the output waveform (reference phase signal) of the OR circuit 18 is shown in FIG. 4c. It is easy to understand that the relationship in equation (21) holds.
In the phase comparators 20a and 20b, the aforementioned reference phase signal (frequency 2ω 1 ) and the waveform shaper 16a,
A phase comparison is performed with the output of 16b (frequency ω 2 ), but since ω 2 was originally obtained by doubling ω 1 , 2ω 1 and ω 2 always match exactly; The above-mentioned phase comparison becomes possible. Input interface 21a of calculation control unit 21
As mentioned above, the AD converters 19a and 19b are
In addition to the outputs of the phase comparators 20a and 20b (respectively |Vae(ω 1 )|, |Vbe(ω 1 )|), the outputs of the phase comparators 20a and 20b (respectively φa,
△φb) is input. In the arithmetic control section 21, processing of these force data is started based on the program stored in the ROM 21b. First, from the values of △φa and △φb, Vae (ω 1 ) and Vbe
1 ) is determined to be positive or negative, and the result and |Vae(ω 2 )
By combining the values of | and |Vbe(ω 2 )|, Vae(ω 1 ) and Vbe(ω 1 ) can be specified as algebraic quantities. Subsequently, the phase angle ∠vp is directly calculated digitally using equation (27) or equation (28), and through this, the moving body position z can be continuously detected with a period P. In other words, as shown in Fig. 2, ∠vp increases by 2π every time z increases by P, and the moving object position z can be continuously detected with a period P through the value of ∠vp. . In the signal processing circuit shown in Fig. 3, the absolute value of the envelope of the antenna reception voltage is |Vae(ω 1 )|,
|Vbe(ω 1 )| is used, but instead of |
Exactly the same result can be obtained using Vae(ω 2 )| and |Vbe(ω 2 )|. Alternatively, the phase angle ∠vn of the negative phase voltage may be calculated, and the moving body position z may be determined through this. Although the above embodiments have been described with reference to two antennas, the present invention is also applicable to three or more antennas. Next, a case where there are three antennas will be explained.
If three antennas are installed at intervals of P/3 and the received voltages are Va, Vb, and Vc, respectively, the following relationship holds between these voltages and the moving body position z. Va=k cos(2πz/P)・e -zjz+jt Vb=k cos {2π(z+P/3)/P}・e -zjz+j
t = k cos(2πz/P+2π/3)・e -zjz+jt
Vc=k cos {2π(z+2P/3)/P}・e -zjz+j
t = k cos (2πz/P+4π/3)・e -zjz+jt
=k cos(2πz/P−2π/3)・e -zjz+jt
...(28-1) k is a constant, α and β are the attenuation constant and phase constant of the guided radio line, respectively. The above equation (28-1) is transformed as follows. Va=1/2k(e j2z/P +e -j2z/P )・e -zjz+j
t Vb=1/2k(e j2z/P+j2/3 +e -j2z/P
+j2
/3 )・e -zjz+jt Vc=1/2k(e j2z/P-j2/3 +e -j2z/P
+j2
/3 )・e -zjz+jt ...(28−2) Here, the positive sequence voltages Vp and Vn are defined as in the following equations. Vp=Va+e -j2/3・Vb+e j2/3・Vc Vn=Va+e -j2/3・Vb+e -j2/3・Vc……(29) Expression (28-2) is By substituting into equation 1, we get
Vp is as follows. Vp=1/2k(e j2z/P +e -j2z/P +e j2z/P+j2/3
-j2
/3 +e -j2z/P-j2/3-j2/3 +e j2z/P-j2/3+j2/3 +e -j2z/P+j2/3 +j2/
3
)・e -zjz+jt = 1/2k {(3e j2z/P +e -j2z/P (1+e -j4/3
+e j4/3 )}・e -zjz+jt = 3/2ke j2z/P-
zjz+jt (∵e -j4/3 =e j2/3 , e j4/3 =e -j2/3 , 1+e j
2
/3 +e -j2/3 = 0)... (29-1) When expressed separately into the complex vector vp representing the steady state electrical quantity and the phase quantity, the following equation is obtained. Vp=vp・e -jz+jt ……(30) However, Vp=3/2ke z・e j2z/P ……(30−1). On the other hand, for Va, Vb, and VC, formula (28-1)
If it is expressed separately into the envelopes Vae, Vbe, VCe and the phase amount, the following equation is obtained. Va=Vae・e -jz+jt Vb=Vbe・e -jz+jt Vc=Vce・e -jz+jt ……(31) However, the envelope Vae, Vbe, Vce are Vae=k cos (2πz/P)・e -z Vbe=k cos (2πz/P+2π/3)・e -z Vce=k cos (2πz/P−2π/3)・e -z
...(31-1). If we rewrite the first equation of equation (29) using (30), (30-1), and (31), we get Vp=vp・e -jz+jt =3/2ke -z・e j2z/P・e -j
z+jt = (Vae+e -j2/3・Vbe+e j2/3・Vce)・e -j
z+jt
...(31-2) Immediately from this, vp=3/2ke -z・e j2z/P = Vae+(-1/2-j√
3/2) Vbe+(-1/2-j√3/2)Vce = {Vac-1/2(Vbe+Vce)}-j√3/2(Vbe-
Vce)...(31-3) If the argument angles (phase angles) on both sides of the above equation are set equal, ∠vp=2πz/P=tan -1 −√3/2(Vbe−Vce)/Vae−
1/2 (Vbe−Vce)
...(32) In other words, if the real and imaginary parts of the positive sequence voltage vector are known, the argument of the same voltage becomes clear,
The moving object position z can be determined. Similar calculations can also be performed using reverse phase voltages. Generally, when there are N antennas (N≧3),
The interval between these antennas is P/N, and the envelope of each antenna reception voltage is Vie (i=1, 2, 3
...N), the moving body position z is It can be found from [Effects of the Invention] As explained above, the position detection method of the present invention uses a guided radio line formed of a corrugated reciprocating conductor with a constant period P, which is laid along a moving vehicle travel path, at a frequency ω. By applying a current with a frequency of ω 1 and ω 2 multiplied by 2, a high-frequency magnetic field that is distributed in a sinusoidal manner in the longitudinal direction of the guided radio line is formed, and even if multiple antennas are installed at regular intervals on a moving body, Then, the high-frequency magnetic field is selectively received for each frequency, the amplitude of the envelope of the induced voltage of each antenna is determined, and the standard is determined from the voltage obtained by doubling the ω 1 component of the induced voltage of each antenna. The phase voltage is used as a reference to determine whether the envelope of each antenna induced voltage is positive or negative, and the position of the moving object is measured periodically and continuously based on these values. It is now possible to measure continuously at intervals of Therefore, the conductor period P can be shortened for a given detection period, and costs can be reduced by improving conductor installation accuracy and facilitating manufacturing. Further, by making the on-vehicle antenna smaller, it becomes easier to mount the antenna.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例の全体説明図、第2
図は移動体位置と正相電圧位相角との関係の説明
図、第3図は信号処理回路の一例の説明図、第4
図は受信電圧のω2成分の位相と、基準位相信号
の関係の説明図、第5図は従来例の説明図、第6
図は従来例における移動体位置と位相角との関係
の説明図である。 1a,1b:導体、2a,2b:アンテナ、
4:誘導無線線路、3,7:信号処理回路、8:
信号発生器、9:2逓倍回路、101,102:地
上送信器、11:合波器、12a,12b:緩衝
増幅器、13a,13b,14a,14b:
BPF、15a,15b:直線検波器、16a,
16b,16c,16d:波形整形器、17a,
17b:2逓倍回路、18:OR回路、19a,
19b:AD変換器、20a,20b:位相比較
器、21:演算制御部。
FIG. 1 is an overall explanatory diagram of one embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is an explanatory diagram of the relationship between the position of the moving body and the positive-sequence voltage phase angle, Fig. 3 is an explanatory diagram of an example of a signal processing circuit, and Fig.
The figure is an explanatory diagram of the relationship between the phase of the ω 2 component of the received voltage and the reference phase signal. Figure 5 is an explanatory diagram of the conventional example.
The figure is an explanatory diagram of the relationship between the position of a moving body and the phase angle in a conventional example. 1a, 1b: conductor, 2a, 2b: antenna,
4: Guided radio line, 3, 7: Signal processing circuit, 8:
Signal generator, 9: double multiplier circuit, 10 1 , 10 2 : ground transmitter, 11: multiplexer, 12a, 12b: buffer amplifier, 13a, 13b, 14a, 14b:
BPF, 15a, 15b: Linear detector, 16a,
16b, 16c, 16d: waveform shaper, 17a,
17b: double multiplier circuit, 18: OR circuit, 19a,
19b: AD converter, 20a, 20b: phase comparator, 21: calculation control unit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一定の周期Pで波形形状に折り曲げられた往
復導体を線路長手方向にP/3ずらして配置して
なる誘導無線線路を移動体の走行路に沿つて布設
し、これに高周波電流を通電することにより該誘
導無線線路長手方向に正弦波状に分布する高周波
磁界を形成させ、移動体上に該誘導無線線路の長
手方向に配列された複数個のアンテナを搭載し、
該アンテナにより前記高周波磁界を受信し、該受
信電圧を処理することにより移動体の相対位置を
一定周期でもつて連続的に移動体上において検知
する方式において、第1周波数およびこれを2逓
倍することにより得られた第2周波数の高周波電
流を重畳して前記誘導無線線路に通電し、移動体
上においては、P/4の間隔をおいて配置された
2個のアンテナにより前記高周波磁界を受信し、
前記各アンテナの受信電圧の第1周波数成分また
は第2周波数成分に基いて各アンテナ受信電圧の
包絡線の絶対値を求め、前記各アンテナ受信電圧
の第1周波数成分を2逓倍し、その論理和から第
2周波数の基準位相信号を求め、前記各アンテナ
受信電圧の第2周波数成分と前記基準位相信号と
の位相を比較することにより、前記各アンテナ受
信電圧の包絡線の符号の正負を判別し、該符号の
正負を判別した前記各アンテナ受信電圧の包絡線
Vae、Vbeから、移動体位置zを次式 Z=−P/2πtan-1Vbe/Vae により、周期Pで連続的に検知することを特徴と
する移動体位置検知方式。 2 一定の周期Pで波形形状に折り曲げられた往
復導体を線路長手方向にP/3ずらして配置して
なる誘導無線線路を移動体の走行路に沿つて布設
し、これに高周波電流を通電することにより該誘
導無線線路長手方向に正弦波状に分布する高周波
磁界を形成させ、移動体上に該誘導無線線路の長
手方向に配列された複数個のアンテナを搭載し、
該アンテナにより前記高周波磁界を受信し、該受
信電圧を処理することにより移動体の相対位置を
一定周期でもつて連続的に移動体上において検知
する方式において、第1周波数およびこれを2逓
倍することにより得られた第2周波数の高周波電
流を重畳して前記誘導無線線路に通電し、移動体
上においては、P/Nの間隔をおいて配置された
N個(N≧3)のアンテナにより前記高周波磁界
を受信し、前記各アンテナの受信電圧の第1周波
数成分または第2周波数成分に基いて各アンテナ
受信電圧の包絡線の絶対値を求め、前記各アンテ
ナ受信電圧のうち少なくとも2つの電圧の第1周
波数成分を2逓倍し、その論理和から第2周波数
の基準位相信号を求め、前記各アンテナ受信電圧
の第2周波数成分と前記基準位相信号との位相を
比較することにより、前記各アンテナ受信電圧の
包絡線の符号の正負を判別し、該符号の正負を判
別した前記各アンテナ受信電圧の包絡線Vie(i
=1、2、3…N)から、移動体位置zを次式 により、周期Pで連続的に検知することを特徴と
する移動体位置検知方式。
[Scope of Claims] 1. A guided radio line in which reciprocating conductors bent into a waveform shape at a constant period P are shifted by P/3 in the longitudinal direction of the track is laid along the travel path of a moving object, and this A high frequency magnetic field distributed in a sinusoidal manner in the longitudinal direction of the guided radio line is formed by applying a high frequency current to the guided radio line, and a plurality of antennas arranged in the longitudinal direction of the guided radio line are mounted on a moving body,
In a method of continuously detecting the relative position of a moving body on a moving body at a constant period by receiving the high frequency magnetic field by the antenna and processing the received voltage, the first frequency and the second frequency are doubled. The high-frequency current of the second frequency obtained is superimposed and energized through the guided radio line, and on the moving body, the high-frequency magnetic field is received by two antennas arranged at an interval of P/4. ,
The absolute value of the envelope of each antenna reception voltage is determined based on the first frequency component or the second frequency component of the reception voltage of each antenna, the first frequency component of each antenna reception voltage is multiplied by 2, and the logical sum thereof is calculated. A reference phase signal of a second frequency is obtained from , and the phase of the second frequency component of each of the antenna reception voltages and the reference phase signal is compared to determine whether the sign of the envelope of each of the antenna reception voltages is positive or negative. , the envelope of each antenna reception voltage whose sign is determined to be positive or negative;
A moving body position detection method characterized in that the moving body position z is continuously detected at a period P from Vae and Vbe using the following formula: Z=-P/2πtan -1 Vbe/Vae. 2. An inductive radio line consisting of reciprocating conductors bent into a waveform at a constant period P and shifted by P/3 in the longitudinal direction of the line is laid along the travel path of the moving object, and a high-frequency current is applied to it. thereby forming a high frequency magnetic field distributed in a sinusoidal manner in the longitudinal direction of the guided radio line, and mounting a plurality of antennas arranged in the longitudinal direction of the guided radio line on the moving body,
In a method of continuously detecting the relative position of a moving body on a moving body at a constant period by receiving the high frequency magnetic field by the antenna and processing the received voltage, the first frequency and the second frequency are doubled. The high-frequency current of the second frequency obtained is superimposed and energized through the inductive radio line, and on the moving body, N antennas (N≧3) arranged at intervals of P/N are used to superimpose the high-frequency current of the second frequency obtained. A high frequency magnetic field is received, the absolute value of the envelope of each antenna reception voltage is determined based on the first frequency component or the second frequency component of the reception voltage of each antenna, and the absolute value of the envelope of the reception voltage of each antenna is determined. By doubling the first frequency component, calculating the reference phase signal of the second frequency from the logical sum, and comparing the phase of the second frequency component of each of the antenna reception voltages and the reference phase signal, each of the antennas It is determined whether the sign of the envelope of the received voltage is positive or negative, and the envelope Vie(i
= 1, 2, 3...N), the moving body position z can be calculated using the following formula. A moving body position detection method characterized in that continuous detection is performed at a period P.
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