JP2001522076A - 案内路作動車両用の正確な位置感知および通信方法および装置 - Google Patents

案内路作動車両用の正確な位置感知および通信方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、トラックおよび道路車両のような目的物を追跡感知し、かつこれら対象物、したがってまた中継点と通信するための案内路基準の方法および装置およびシステムを提供する。このシステムは、巻線、送信機および受信機を備える。巻線は、１または複数の電流路を形成するように接続された２またはそれ以上の移相導線より成る。移相導線は、鋸歯状波、正弦波はまたは方形波のような周期的に反復するパターンで賦型ないし構成された誘導要素（ワイヤのような）である。送信機は、移相導線の少なくとも一つに、巻線に沿う（あるいは巻線に関する）第１の位置の周期的関数として変わるエンベロープを有する位置信号を供給する。センサは、巻線に沿って第２の位置に配置されており、巻線上の位置感知信号を検出し、第１位置および第２位置間の距離を指示する信号を発生する。その距離信号は、関数であり、特に第２位置における複数の移相導体により運ばれる位置感知信号の重畳ないし重ね合わせである。関連する方法および装置は、巻線に沿っての対象物間の通信を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （利用分野） 本発明は車両輸送技術に関し、特定すると、案内路上における車両位置の感知
および車両との通信装置および方法に関する。本発明は、経路または案内路作動
車両システム、例えば車両位置および相対距離の機上追跡、ならびに車両間およ
び車両と路傍間の通信に応用を有する。
【０００２】 （発明の背景） 従来技術においては、多くの種々の異なる位置監視システムが提案され、商用
に供されてきている。近代の自動化輸送システムに対する要件は、この種のシス
テムに正確で信頼性のある情報について厳しい要求を課している。Personal Rap
id Transit（PRT）の場合、例えば１秒またはそれ以下の運行間隔を提案してい る。このような短い運行間隔の場合、車両の衝突を防ぎ安全な態様で動作させる
ためには、正確で最新の位置情報を有することが肝心である。
【０００３】 輸送機構で使用のため、相対位置感知機構の漏洩導波路での実施が提案されて
きた。この技術は、無線周波数信号が導波路内に導入され、先行の車両までの距
離がエコーの時間遅延により測定される導波路内におけるRADERに非常に類似し ている。導波路は、無線周波数信号が、殆どの部分にわたり導波路内を走行する
ように抑制されるような態様で設計される。導波路は、これらの信号が導入され
ることを許容するため一側が開放されているから、信号の一部がこの開口から漏
洩するので、信号強度は距離とともに減衰する。この種のシステムは、導波路と
無線周波数送信機および受信機の両者に関して、実施がかなり高価につく傾向が
ある。
【０００４】 移送システムに必要とされる距離を取得するためには、普通この種のシステム
にかなり高価な導波路が必要である。距離はかなり制限され、天候状態により影
響を受け、この種の技術の有用性を制限する。何故ならば、システムは最悪のケ
ースのシナリオに対して設計されねばならないからである。距離はかなり正確に
測定されるけれども、この技術は、先行の車両までの距離を測定するようにのみ
実施された。相対位置感知のために従来技術により提案された他のシステムは、
離散回路伝送線である。伝送線は、梯子形回路網において規則的間隔で離散抵抗
によりブリッジ接続された３本の平行導線ケーブルより成る。この技術において
は、各車両は伝送線にアンテナを介して正弦波を導入する。信号は、信号源から
の距離に従って、伝送線内において指数関数的に減衰する。後続の車両は、この
信号を検出し、信号の大きさから適当な距離を抽出できる。
【０００５】 このシステムは、小さな程度の成分ドリフトと、大きな程度のギャップ間距離
の変動と追跡の不規則性を蒙る。アンテナと伝送線間のギャップに小変動がある
と、信号の大きさに大きな変化が起こり得る。かくして、ギャップが公称よりも
若干大きいと、後続の車両は低レベルの信号を検出し、後続の車両は先行の車両
から実際の距離よりもさらに離れていることを決定する。信号は指数関数的に減
少するから、システムの正確性も車両間の距離が増加すると低下する。伝送線の
特定の実施形態は、その離散的性質や、性能を改善するために導波路に規則的間
隔でフェライトスラグを包含することに起因して、形成するのにかなり費用が掛
かった。さらに、このシステムは、先行または後続のいずれかの車両までの距離
を検出することのみを可能にするものである。しかしながら、異なる周波数の二
組の送信機を利用することによって、双方向のシステムも実施できよう。
【０００６】 相対的位置感知を可能にする他の従来システムは、低コスト車両RADARのシス テムである。この種のシステムは、他の近傍の車両またはこれらの車両上のレー
ダ反射器の位置を検出するため低電力のレーダトランシーバを利用する。ある提
案においては費用を抑制するため、高電力ＲＦ増幅器を使用せず、低電力信号の
みを利用する。それゆえ、このシステムにおいては、距離は非常に制限される。
このシステムではまた、視線測定に制限され、それゆえ、距離は案内路曲線上で
非常に制限される。このシステムは、自動車上における警告システムならびにGr
oup Rapid Transit（GRT）システムにおける使用のために提案された。この形式
のレーダシステムは、いまだ多量生産されていないから、コストはかなり高い。
【０００７】 従来技術にはまた、車両に案内路上における自己の位置を検出させるために、
多くのシステムが存在する。この目的のために使用される一つの広範に使用され
ている従来技術は、走行距離計使用のシステムである。走行距離計は、かなり長
い距離に関して誤差の累積を受ける。走行距離形はまた、位置の正確な測定のた
め車の静止摩擦に依存する。静止摩擦が失われる氷状態またはその他の状態では
、走行距離計は適正に動作しない。
【０００８】 従来技術の中にはまた、車両上で位置検出のため、案内路に沿ってマーカーを
使用するものがある。この種のマーカーは、普通、案内路に沿って規則的間隔で
離間配置されおり、位置を周期的に更新するのみである。この種のマーカーは、
光学、磁気、誘導または超音波形式により構成してよい。
【０００９】 従来技術において提案される他の技術は、車両上において位置情報を収集する
ために、Global Positioning System（ＧＰＳ）を利用することである。直接的 な実施形態は、多くの輸送システムの場合十分に正確でない。この制限を回避す
るために、ＧＰＳを使用する差動的な位置決めが提案された。他の制約として、
地下設置に際して信号強度が十分でないこと、都市領域における多重路の干渉が
あげられる。従来技術においてはまた、案内路上における車両の概略位置を路傍
位置で決するために、誘導ループまたは梯子形伝送線（例えば米国特許第3,772,
640号、3,906,436および3,979,091）を利用した。この種のシステムの解析は、 伝送線において利用される転換周期に依存して、不連続ステップである。関連す
る技術は、センサが転換点を横切ることが予測されるたびに反転される信号を巻
線に加えることによって、案内路上におけるその適正位置について車両に指令す
るのに使用された。かくして、適正な動作中、センサは信号の反転を検出しない
。従来技術においては、車両と路傍間の通信を可能にするため、種々の方法が使
用されてきた。これらの方法の殆どは、ワイヤレス無線通信の使用を包含してお
り、そこで使用されるスペクトルは政府当局により調整される。
【００１０】 かかる方式の一つの欠点は、ビルディングおよびトンネル壁のような介在する
構造物からの信号の劣化である。この種の方式での他の問題は、他の無線周波源
からの遠隔フィールド干渉である。
【００１１】 これらの問題を緩和するために、二三の誘導通信方式が提案された（例えば米
国特許第3,979,091号および第3,617,890号）。これらの方式は、規則的な転換点
をもつ誘導形ループを使用して信号を送受し、遠隔フィールド源および遠隔フィ
ールド放射の影響を減ずる。上述の点にかんがみて、本発明の目的は、案内路基
準の位置感知および通信方法および装置を提供することである。本発明の他の目
的は、案内路上または案内路と関連して作動される車両の位置を感知しかつ該車
両と通信するのに適用できるような方法および装置を提供することである。
【００１２】 本発明のさらに他の目的は、車両がレール、道路または他の媒体のいずれの上
を移動するかに拘わりなく、あらゆる形式の車両に適用できる方法および装置を
提供することである。
【００１３】 本発明のさらに他の目的は、車両位置の車両上検出ならびに路傍基準の検出を
可能にする方法および装置を提供することである。本発明のさらに他の目的は、
例えば車両が地下にあるか地上ステーションアンテナまたはサテライトとの接触
からその他の方法で邪魔されるかどうかに拘わりなく車両の検出および通信を可
能にする方法および装置を提供することである。本発明のさらに他の目的は、高
度に正確な位置感知を可能にする方法および装置を提供することである。本発明
のこれらおよびその他の目的は、以下の図面および開示から明らかとなろう。
【００１４】 （発明の概要） 上述の諸目的は、送信機（例えば路傍ステーションまたは移動車両上にある）お
よびセンサ（例えば車両上にある）間で位置感知および通信信号を搬送する移相
導線巻線を利用する本発明により達成される。
【００１５】 詳述すると、本発明は、その１側面として、巻線、送信機および受信機を含む
案内路基準の位置感知システムを提供する。巻線は、１または複数の閉鎖電流路
（またはループ）を形成するように接続された２または複数の移相ないし位相導
線より成る。かくして、２または３本の移相導線をその端部にて単一または複数
のループを形成するように接続し、あるいは４本の移相導線を二つのループを形
成するように対で接続するというようにしてよい。移相導線は、鋸歯、正弦波ま
たは方形波のような周期的に反復するパターンで賦型または構成された導電性要
素（例えばワイヤ）である。反復パターンの「位相」は相互にオフセットされてお
り、例えば二つが同時にピークを有さないようになされる。単一巻線の例は、「
扁平化」ひねりワイヤ対である。
【００１６】 送信機は、移相導線の少なくとも一つに位置感知信号を供給するが、この信号
は、巻線に沿う（関する）第１の位置の周期的関数として変わるエンベロープを
有するものとする。かくして、例えば、位置感知信号は、巻線上の送信機それ自
体の位置のシヌソイド関数（例えば三角法の正弦または余弦）であるエンベロー
プを有してよい。
【００１７】 センサは、巻線に沿う第２の位置に配置され、巻線上の位置感知信号を検出し
、第１および第２位置間の距離を指示する信号を発生する。その距離信号は、関
数であり、詳しく言うと、第２位置にて複数の移相導線により運ばれる位置感知
信号の重畳ないし重ね合わせである。
【００１８】 本発明の他の側面に従うと、送信機とセンサは、誘導要素例えばその磁極が巻
線に対面、隣接したワイヤ包被フェライトコアである。センサの磁極は、例えば
、移相導線から発する磁束が（位置感知信号の伝送の結果として）、各移相導線
に関するセンサの位置に依存する電圧（または電流）をセンサに誘起するように
配置できる。所与のセンサの磁極は、反対の極性より成り、それゆえ、遠いフィ
ールドにおいて放射源に対して強い拒絶を示す。
【００１９】 同様に、送信機は、移相導線に、移相導線に関する距離にしたがって変わる位
置感知信号を誘起し得る。上述のように、送信機の磁極は反対極性より成るから
、磁極は遠いフィールドに無視し得るほどの放射しか生じない。
【００２０】 本発明は、関連する側面として、上述のように、巻線に関する第１および第２
位置間の距離の周期的関数として変わるエンベロープを有する距離信号を生ずる
（例えば、車両内またはセンサが位置付けられる路傍にて使用のため）。例えば
、本発明の一側面に従うと、第１および第２位置間の距離が36.5ラジアンである
（移相導線の周期に関して表される）場合、距離信号のエンベロープは、0.3631
85の値（すなわち36/5の余弦）を有してよい。その距離が37ラジアンに増した場
合、距離信号のエンベロープは0.765414の値（すなわち37の余弦）に増す。
【００２１】 例えばもしも送信機およびセンサが一定に３π離れている場合、距離信号の周
期的エンベロープがゼロに留まらないことを保証するために、本発明は、他の側
面として、例えば同じ車両上に複数のセンサを利用する。これらの側面に従うと
、センサは、巻線に沿って相当に近接して、しかしなお離間して配置される。例
えば、このような二つのセンサは、移相導線の反復パターンの周期に関して１/ ４周期オフセットされよう。３またはそれ以上のセンサは、かかる１周期にわた
り等しく離間されよう。
【００２２】 本発明は、さらに他の側面として、送信機が固定的であるが、移動送信機すな
わち仮想マーカーのエンベロープと同様なエンベロープを有する位置感知信号を
巻線に供給する上述のようなシステムを提供する。これは、例えば、移動送信機
により加えられるような電流（または電位）と同じ電流（または電位）を移相導
線に加えることによって遂行される。この種の仮想マーカーは、案内路に沿って
移動する車両を調整するのに使用できる。
【００２３】 上述の本発明の側面は、車両の案内路基準の追跡および車両との通信に応用を
有する。本発明のかかる１側面に従うと、路傍送信機により巻線に位置感知信号
が誘起されるのであるが、この信号は車両基準のセンサの出力に、静止の車両上
の送信機により発生されるものと同じに現れる。車両は、巻線上の仮定の静止車
両の位置に関する自己の位置および速度、したがってそれ自身の位置および速度
を追跡できる。この情報は、車のスリップを検出し静止摩擦制御系を実施すため
車両基準の走行距離計とともに使用できる。
【００２４】 本発明の関連する側面に従うと、２またはそれ以上の路傍基準の送信機から巻
線に仮想マーカー信号が導入されるが、この信号は、車両基準のセンサの出力に
、移動車両上の送信機により発生されるものと同じに現れる。かくして、車両は
、この仮想車両に関するその自己の位置および速度、したがって任意の移動点に
対するその相対位置および速度を路傍システムにより特定されるところにしたが
って追跡できる。
【００２５】 本発明は、他の側面として、上述の形式の巻線を介して情報の伝送を行うシス
テムを提供する。本発明のこれらの側面に従うと、送信機（例えば車両上または
路傍ステーションに配置される）は、伝送されるべき情報を含む通信信号を巻線
に供給する。上述の位置感知信号と同様に、伝送される情報信号は、巻線に関す
る送信機の位置に依存する周期的振幅をもつエンベロープを有する。センサ（例
えば移動車両上に配置される）は、巻線に沿う第２の位置における２またはそれ
以上の移相導線内の伝送された情報信号の重畳として受信された情報信号を発生
する。
【００２６】 本発明の関連する同期通信の側面においては、システムは、センサの出力に、
例えば送信機からのその距離に依存する利得を適用し、それによりそのエンベロ
ープの振幅のシヌソイドな変動を補償することによって、受信された情報信号内
の位置に関連する変動を補償する受信機を備える。さらに詳しく言うと、例えば
、上述の通信システムは、相互にオフセットされた複数のセンサ（例えば移動車
両上に配置される）を備えてよい。かかるシステム内の受信機は、センサの出力
およびその負出力を同期的に「整流する」ことにより、すなわちそのエンベロープ
が最大の正の振幅を有するセンサ出力（またはその負）を選択することによって
、伝送された情報を解読する。
【００２７】 本発明の非同期通信の側面においては、システムは、複数のオフセットセンサ
を利用し、その出力を、受信された情報信号内の位置依存の変動を低減または除
去するように結合する。かくして、例えば、伝送された情報信号は、複数の「シ ンボル」、例えば周波数または形状により相互に識別可能なサブ信号を含んでよ い。かかるシンボルは、例えば、異なる周波数（例えばそれぞれ3000Hzおよび40
00Hz）および/または異なる形状（例えばそれぞれ正弦波および方形波）のそれ ぞれの波形で、２進値「０」および「１」を表すものとし得る。
【００２８】 複数のセンサは、例えば巻線周期の１／４の倍数だけ相互にオフセットされて
おり、例えば誘導により複シンボル伝送情報信号を検出する。増幅器は、例えば
各センサ出力をシンボルで畳み込むことによって、生じた「チャンネル」信号内
の各シンボルのレベルを決定する。各チャンネル（またはセンサ出力）内の各シ
ンボルのレベルは、ついで平方され、相互に加算される。このようにして、伝送
された情報の内容は、送信機およびセンサの相対距離に依存する態様で解読でき
る。
【００２９】 本発明は、さらに他の側面として、送信機が、通信信号に加えて上述の形式の
位置感知信号を巻線に供給する上述の通信システムを提供する。例えば移動車両
上の複数のセンサはが、通信信号および位置感知信号を、両者とも第２の位置に
おける導線上に包含される信号の重畳として感知する。受信機は、第１および第
２位置間の距離に基づき（それゆえ通信信号の予測された変動に基づき）利得を
適用することによって、および／または上述の態様でセンサ出力を整流すること
によって、通信信号内の位置に関係する変動を補償する。
【００３０】 本発明の上述の側面は、例えば単相２導線巻線上で実施できる。これは、導線
が相互に空間的にオフセットされた同一の反復パターンを形成する周期的な巻線
を使用することにより遂行される。２本の導線は、巻線の端部にて接続され、閉
鎖電流路すなわちループを形成する。本発明の位置感知の側面において、単相巻
線を介しての動作は、調波的に関連づけられた搬送波周波数で駆動される２また
はそれ以上の送信機および２またはそれ以上のセンサの使用を通じて遂行できる
。本発明の通信の側面においては、同一のビット流が別個の周波数帯域で伝送さ
れてよい。一つの送信機から一つのセンサまで限定される信号経路は、伝送情報
を解読するように結合される。
【００３１】 本発明の他の側面として、システムの位置感知および通信の特徴面は、リニヤ
モータにおける推進に利用されるような同じ巻線上で実施される。
【００３２】 本発明の上述及びその他の側面は、図面を参照して行った以下の説明から明ら
かとなろう。
【００３３】 （図示された実施例の詳細な説明） （システム構成） 本発明による、多相（多重フェーズ）の巻線及び適当なセンサ及び送信機を持
ったアーキテクチャーを利用して、いくつかの便利な位置感知、制御、及び通信
メカニズムが実施される。位置感知メカニズムは巻線上の位置の検出及び巻線上
の送信機に対する位置の検出を含む。制御メカニズムは車両が検出するだろう仮
想上の移動するマーカーの実施を含む。通信もまた巻線を介して達成される。
【００３４】 巻線はアーキテクチャーの中心であり、望まれた機能を実施するために使用さ
れる信号経路を与える。この巻線は通常、車両の下の案内路（例えば、トラック
や道路）の中央に置かれるが、他の空間配置も同等に機能するだろう。巻線は、
直接の目的が推進力であるリニヤモータの巻線と別個であってもよいし、その一
部であってもよい。路傍及び車両上の送信機は巻線に信号を誘導するために利用
される。センサは巻線上に誘導されたこれらの信号を検出するために使用される
。
【００３５】 本発明はいかなる長さの巻線をも意図しているが、通常の巻線は、追跡される
物体、例えば、車両の予想されるサイズ、数、及び間隔や運行間隔に合う区分（
または、線分）で構成される。経験則として、従来の区分（または、線分）は、
それによって扱われる車両の平均長の４から１００倍になると考えられる。例え
ば、交通量の多い所や経路の制約が要求される所では短めの長さが使用されるだ
ろう。用語「巻線」はここで一般にそのような区分を参照するために使用されて
いるが、それに限定されないことは当業者に認識されるだろう。
【００３６】 （巻線、送信機、及びセンサ） 案内路に沿って位置感知及び通信信号を伝えるために、正弦曲線、方形波、及
び鋸歯等の多様な巻線の幾何構成が利用されるだろう。基本的な構成要求は、巻
線内の位相の周期的なパターンである。説明される技術は、長いループに接続さ
れた２つまたはそれ以上の規則的な間隔の位相を持った巻線に実施される。単相
の巻線に同様な技術を使用するために機能拡張が説明される。最適なシステムを
得るために、車両の送信機及びセンサの形状を巻線のそれに対し適応させること
が必要であることに注意しなければならない。
【００３７】 図１は案内路（図示せず）で使用される巻線のパターンのための２つの可能な
選択、鋸歯１０及び方形波１２を図示している。どちらの可能な選択も、単体の
導線の７つの周期を図示している。導線は単線でもよいし、高周波での伝導を改
善するために数本のより線から成るリッツ線でもよい。
【００３８】 従来の金属導線の他に、巻線は超伝導のセラミックや、位置感知及び通信の信
号をここで説明されているように実施することが可能な他の合成物から作られて
もよい。巻線で使用される個々の導線の太さは微細に変化し、特に、動作周波数
及び巻線の長さに依存する。
【００３９】 図２Ａ及び２Ｂは、それぞれ、そのような導線１４の送信機１６に対する相互
作用を図示している。送信機はフェライト「Ｃ」の芯、または高透磁率を持った
他の材料、及び芯の周りの巻線２０から成る。交流信号電流が芯の巻線を通して
駆動され、図中の磁力線２６で図示されるような、２つの極の面２２Ａと２２Ｂ
との間の磁場を発生する。そのような送信機は「８型」巻線や他の同様な構成か
ら構成されてもよい。
【００４０】 導線を周る磁束の量は、送信機の導線に対する位置に依存する。図２Ａ−２Ｂ
は、磁心のほとんどの磁束が導線の（１つの）対角線の部材の周りを包んでいる
ので、導線を周る磁束の量が最大である場合を図示している。図３Ａ−３Ｂは、
導線を周る正味の磁束が最小である場合を図示している。これは、導線に沿って
境界を持つ平面で磁場の積分によって示される。導線のパターンは水平方向に繰
り返すので、導線を周る磁束の量は送信機、θ、の周期的な関数になる。１つの
周期はここで、２πの距離として表される。相互カップリング関数、Ｆ（θ）、
が送信機と導線との間に存在し、送信機の極の面、巻線の配置構成、及び送信機
と巻線との間の距離に依存する。送信機を適切な形状にすることにより、フーリ
エ級数の基本的成分（または、基本振動）がこの周期的な関数を支配する。よっ
て、Ｆ（θ）≒ｃｏｓ（θ）である。
【００４１】 正弦波の電流Ｉin＝Ｉ0ｓｉｎ（ωcｔ）が送信機の巻線を通して駆動された場
合、磁束φL＝φ0ｓｉｎ（ωcｔ）が導線の平面を通して発生する。この時間と 共に変動する磁束は導線に電圧を誘導し、それは導線の周りの全磁束の導関数（
または、微分）に比例する。巻線の形状により、導線の周りの全磁束はφL＝φ0 Ｆ（θ）ｓｉｎ（ωcｔ）の形式になる。よって、誘導される電圧は以下の２つ の項を持つだろう。１つ目の項は送信機の電流の正弦波変化によるものであり、
２つ目の項は送信機の巻線に対する移動によるものである。最大の車両速度での
カップリングレベルの変化の基本周波数Ｆ（θ）よりかなり高い周波数ωcの搬 送波を使用することにより、後者の項は無視できる。もちろん、低い周波数や直
流の搬送波信号が使用できることは当業者にとって認識できるだろう（ただし、
これは少ない移動や相対的に移動しないところでの位置感知を妨げるが）。
【００４２】 （単体のループを使用した位置感知） したがって、大よそＶw＝Ｖ0Ｆ（θ）ｃｏｓ（ωcｔ）の電圧が誘導され、そ こにおいて、Ｆ（θ）は導線との位置と共に変化するカップリングを考慮に入れ
ている。誘導手段により検出される導線中の電流信号を生成するために、閉ルー
プ経路が必要である。ループを閉じるための１つの方法は、第１の導線と同じパ
ターンで、空間的なオフセットを持ち、両端で最初の導線接続された第２の導線
を利用することである。図４は導線２８Ａ、２８Ｂから成り、半周期のオフセッ
トを持ったそのような構成を図示している。この構成は、送信機からの信号がカ
ップリングする転換するループの組を形成する。２つの導線により形成されるル
ープの周りに誘導される電圧、または位相は、Ｖw＝Ｖ0（Ｆ（θ）−Ｆ（θ−π
））ｃｏｓ（ωcｔ）であり、ここで、πは１周期の半分を表し；この電圧は２ つの位相の導線によって形成されるループに電流の信号を生成する。上述の近似
Ｆ（θ）≒ｃｏｓ（θ）により、ループの周りの電圧は以下のように簡単にされ
る。
【数１】
【００４３】 位相にカップリングする信号の振幅は送信機の位置のコサインに比例する。送
信機の位置θ＝π／２＋πＮで、（ここで、Ｎは整数）ループにはいかなる信号
も誘導されない。
【００４４】 （２つのループを使用した位置感知） この理由により、各々２つの導線から成る１つまたは複数の付加的な位相を加
えることが望まれる。３つまたはそれ以上の位相が利用された場合、それらは、
１周期中の位相が等間隔になるようにお互いに空間的なオフセットを持つべきで
ある。図５に図示されている、好まれる実施例では、２つの位相３２、３４が使
用され、４分の１周期ずつ離れている。この場合、２つの位相の各々に誘導され
る電圧は次のようになる。
【数２】
【００４５】 各位相が同じインピーダンスであると、電流信号は以下のようになる。
【数３】
【００４６】 これらの式の項βは、位相のインピーダンスがインダクタンス成分を含んでい
る場合に起きる電流信号の位相のずれを表している。
【００４７】 （２つのループからの位置感知信号の検出） 巻線のこれらの信号を検出するために車両にセンサが設置される。そのような
センサは車両送信機の形式と同一である。よって、センサと巻線の位相との間の
カップリング関数は送信機のそれと同一である。しかしながら、信号源を送信機
の巻線に駆動する代わりに、電圧がセンサの巻線で検出される。感度を改善する
ために、センサにて送信機より多い巻数を使用することが望ましい。センサによ
り検出される信号は、位置に依存するセンサの各位相とのカップリングレベルに
よって重み付けされた各位相の信号の組み合わせである。
【００４８】 図６は、送信機が巻線３６に対して位置θにある車両１上にあり、センサが巻
線３６に対して位置θ2＝θ＋φにある車両２上にある場合の状況を図示してい る。車両はこの図解で距離φだけ離れている。２−位相の巻線の場合、車両のセ
ンサの出力で検出される信号は送信機によって各位相に誘導される信号から計算
されるだろう。合計の電圧は、各位相のセンサに対するカップリングを掛けられ
た各位相の信号の和である。また、センサに誘導される電圧はセンサに鎖交する
全磁束量の時間の導関数（または、時間微分）である。電圧もまた２つの項を持
ち、一方だけが意味を持つ。よって、
【数４】
【００４９】 よって、この解析は、センサと送信機との間の誘導結合は位置の違いのコサイ
ンに比例することを示している。この結果は位置感知及び通信機能を可能にする
ために使用される。同様な結果は等間隔に離れた３つないしそれ以上の巻線に対
しても得られ、信号の大きさだけが異なる。
【００５０】 センサにより受信される信号は２つの項の積であり、１つの項、Ｖ2ｃｏｓ（ φ（ｔ））、は送信機とセンサとの間の相互カップリングを表し、もう一つの項
、ｓｉｎ（ωcｔ+β）、は搬送波である。よって、受信される信号は搬送波の周
波数まで変調されたカップリングレベルと見なすことができる。位置情報はカッ
プリングレベルに含まれるので、よって、相互カップリング情報を得るために搬
送波の周波数からカップリングレベルが復調されることが望まれる。あるいは、
信号は送信機とセンサとの間のカップリングレベルにより変調された搬送波と見
なすことができる。搬送波に通信信号が埋め込まれている場合、通信信号を取り
出すため、受信された信号のカップリングレベルの変調の影響を取り除くことが
望まれる。
【００５１】 （路傍変換機） センサは巻線の各位相の信号を検出するために路傍で利用されてもよい。図７
を参照すると、例えば、導線３８を位相から環状の強磁性体磁心４０を通すこと
により、信号は磁心の第２の巻線４２上で検出される。そのようなセンサの二次
的な巻線で、車両の送信機から位相ａで検出される電圧は以下の形式になるだろ
う。
【数５】
【００５２】 同様に、路傍で巻線の位相に信号を発生させるために送信機が使用されてもよ
い。送信機は車両の形式と同一でよく、巻線の位相に信号をカップリングさせる
ために電流が送信機の巻線を通して駆動される。
【００５３】 （３つの位相の巻線を使用した位置感知） 単体の（または、単心の）導線の位相だけを使用する便利で代替的な巻線の構
成が存在する。各位相に発生した電流を取り戻すために付加的な導線が使用され
る。この構成において、適正な動作のために少なくとも２つの位相が必要である
。動作を適切に行うために、戻りの導線は各位相に対し低いインピーダンスを持
ち、変換機によって発生される磁束に強くカップリングしてはいけない。
【００５４】 単体の（または、単心の）導線の位相だけを使用する、さらに便利な代替案の
巻線の構成が存在する。この構成において、適正な動作を行うために、少なくと
も３つの位相が必要である。３つの位相の場合、３つの各位相の信号電流は他の
２つの導線に沿って戻る。３つの各導線に誘導される電圧は３つの位相の組を形
成するので、これは可能である。３つの位相の端がＹ字配置で接続されたとき、
３つの位相の組からの電流はゼロになるように足し合わされ、以下に示されるよ
うに、戻りの導線は必要でない。そのような巻線の短い区間の図解は図８に示さ
れている。
【００５５】 Ｂ及びＣ位相（それぞれ、４４Ｂ、４４Ｃ）は大体同じインピーダンスを持つ
ので、路傍の送信機によりＡ位相（４４Ａ）導線に駆動される信号は他の２つの
位相を等しく通って戻る。Ｂ及びＣ位相に対しても同様なことが言える。位相は
３つの位相の組を形成し、戻りの電流は代わりの２つの導線で反対向きに流れる
ので、位相Ａの電流の流れは適正な形式である。電流は、重ね合わせにより、各
位相で電圧により発生する電流の和になる。車両に置かれた送信機によって誘導
される電流はしたがって次の形式になる。
【数６】
【００５６】 これらの信号により、３つの各位相で誘導される信号から車両２のセンサに誘
導される電圧を計算することは簡単である。合計の電圧は、これらの各位相のセ
ンサに対するカップリングを掛けた各位相の信号の和である。
【数７】
【００５７】 以下の三角恒等式を使用することにより、この式を簡単にすることが可能であ
る。
【数８】
【００５８】 さらに、代数操作により、
【数９】
【００５９】 この結果は２つの位相、４つの位相のための結果と同様であり、大きさだけが
変化する。よって、３つの導線だけの巻線を本発明の実施に使用することができ
、これは最小の導線の数を使用するので、おそらく、最適な方法である。そのよ
うな構成は、３つやそれ以上の等間隔の、単体の導線の位相と共に十分に動作す
るであろう。
【００６０】 （リニヤモータ巻線） 上述の３つの位相の巻線は、同時に、リニヤモータの推進力の巻線として使用
できる。そのような巻線は位置感知と同様に、推進力として直接使用することが
できるが、処理のために位置感知の信号を推進力の電流から容易に分離すること
が望まれる。位置感知と推進力の信号を周波数で分離することはこの仕事を容易
にするが、巻線の構成を使用して２つを分離することも同様に望ましい。この目
的をどのように達成するかの例は３つの位相の場合に対して示されるが、２つま
たはそれ以上の位相に対しても等しく応用可能である。
【００６１】 ３相モーターの応用例のために、図９に示されているように、モーターの各位
相に対し４つの導線４６Ａ−４６Ｄが利用される。明確化のために、３つのモー
ターの１つの位相４６だけが示される、他の位相は構成において同一であり、巻
線の周期に均等に配置される。推進力の巻線のために、図９に示されるような終
端と共に、全部で１２の導線が使用される。モーターの位相はパワーエレクトロ
ニクス駆動モジュール（power electronics drive module）にデルタまたはＹ字
構成で接続されるだろう。車両の界磁配列（field array）を表している１つの 磁極の組４８Ａ、４８Ｂは、図９に示されているように巻線の縦方向の軸と揃っ
ているが、実際の界磁配列（field array）は通常、交互する極性と共に配置さ れる多くの極から成る。界磁配列の空間的な周期λpは巻線の空間的な周期に等 しい。
【００６２】 図１０は、３相位置感知巻線配置の１つの位相５０を示しているが、２つまた
はそれ以上の位相に対しても同じ技術が応用可能である。ここでまた、各位相に
対し４つの導線５０Ａ−５０Ｄが使用される。よって、位置感知巻線のために、
図１０に示されるように、終端と共に全部で１２の導線が使用される。車両の変
換機を表している極の組は巻線の縦方向の軸に対し横向きであり、好まれるもの
として、図１０に示されるように、その軸に直行する。車両の変換機の空間的な
周期λsは位置感知の巻線の２分の１であり、換言すれば、推進力の界磁配列の ２分の１である。
【００６３】 ３つの全ての位相が考慮されたとき、推進力と位置感知の巻線の両方で使用さ
れる導線は全く同じ形状になり、唯一、終端の接続の構成が２つの巻線のパター
ンの違いである。それゆえ、２つの巻線を重ね合わせ、１つの物理的構成として
推進力と位置感知の巻線を組み合わせることが可能である。２つの巻線を重ね合
わせる１つの方法は、各導線に対しマルチストランドリッツワイヤ（multi-stra
nd Litz wire）を使用することである。そのようなリッツワイヤ５４の断面図が
図１１に示されている。ストランド（より線）の各々、例えば、リッツワイヤの
５４Ａ、は個々に絶縁されている。図１１で「Ｓ」のしるしが付けられているリ
ッツワイヤの１つのより線は、位置感知巻線の導線を実施するために使用される
。リッツワイヤの残りのより線は推進力巻線の導線を実施するために使用される
。
【００６４】 横向きに整列した位置感知変換機が推進力巻線と正味の相互結合を持たないこ
と、及び、縦方向に整列した車両推進力の界磁配列が位置感知巻線と正味の相互
結合を持たないことは、図９及び図１０から明白である。推進力と位置感知に対
し異なった空間の周期の値を利用することは、２つの巻線の間のカップリングを
減少させ、位置感知と推進力信号の分離を容易にする。例えば、位置感知の周期
が推進力配列の周期の倍であるような、多様な空間の周期構成を使用して、同様
な結果になることが当業者によって認識できるだろう。
【００６５】 （互い違いの案内路） 複数の区間から成る巻線上の位置決定（及び通信）を可能にするために、位置
追跡情報及び通信信号が区間から区間へ転送される。好まれる実施例において、
これは各区間の端に配置された中継点の使用により達成される。それらの中継点
は、マーカー信号及びそれぞれの区間の車両のための他の位置情報を生成する送
信機を含む。それらはまた、区間の車両（及び他の中継点）からの通信を検出し
、それらを隣接する区間に転送するためのセンサを含む。
【００６６】 図２４及び２５は、位置感知または異なった区間にある近傍の車両間の通信信
号の喪失の可能性に対する安全策を与える区間の重なり合った配置を描いている
。これらの図は全ての付近の車両の検出を可能にするための２つの技術を図示し
ている。これらの技術は車両上から付近の車両の追跡を可能にするだけではなく
、それらが区間の境界を越えるときに絶対的な車両の位置の情報を与える。
【００６７】 １つの方法は、図２４の上面図に示されているように、案内路上に隣り合った
二重の巻線８４、８６（それぞれ、巻線区間８４Ａ−８４Ｃ及び８６Ａ−８６Ｃ
から成る）の２組を利用することである。各車両は巻線の２組の各々に対し二重
のセンサを持つ。そのような設定により、各車両はそれが位置している２つの巻
線にいつ他の車両が入るか（または、去るか）調べることができるだろう。よっ
て、これらの事象により相対位置が更新される。よって、車両の区間の半分以下
にいる他のいかなる車両も確実に追跡できるだろう。
【００６８】 ハードウエアの重複を最小にするために、もう１つの方法は、図２５に横から
見た図で図示されているように、２つの重なり合った巻線８８、９０（それぞれ
、巻線区間８８Ａ−８８Ｃ及び９０Ａ−９０Ｃから成る）を利用する。この方法
では、３つの基本的な信号レベルが存在する。２つの同じ区間の２つの車両に対
し、信号は全強度になる。１つの共通な巻線区間の２つの車両に対し、信号は半
強度になる。２つの車両がいかなる共通の区間をも持たないとき、信号は受信さ
れない。現在の信号がいつレベルを変化させるかを検出することにより、車両の
位置、特定の境界を越えることの情報が更新される。また、区間の半分内にいる
いかなる車両をも断続的に追跡することができる。このシステムは最初のシステ
ムのすべての利益を持つが、半分のハードウエアしか必要としない。
【００６９】 （位置感知回路及びその方法） 説明された巻線、センサ、及び送信機と共に、いくつかのタイプの位置感知構
成を実施することが可能である。第１の位置感知アルゴリズムは、車両上で、他
の車両の相対的な位置の追跡を可能にする。この技術は、車両上に送信機及びセ
ンサの両方を必要とする。関連する技術は、路傍の単体の送信機及び車両上のセ
ンサの組の使用を通して、車両による、それ自身の正確な位置の独立した（また
は、自発的な）位置感知を可能にする。最後に、車両が、その車両上のセンサの
組を通して、路傍の送信機から路傍のシステムにより指定される仮想上の移動す
る点を追跡することができる。
【００７０】 （相対的な位置感知） 車両上で受信される信号は１つの車両と次の車両との間の距離を追跡するため
に利用されてもよい。単体の巻線上の複数の車両の動作は、各車両が異なった周
波数で送信することにより達成することができる。フィルタリングはいかなる特
定の車両からの信号の分離を可能にする。
【００７１】 前述されたように、もう１つの車両上の送信機から車両上のセンサで受信され
る信号は以下の形式である。
【数１０】
【００７２】 この結果は実験的な測定にとても近い。図１２に図示されるように、この信号
はそれによって、相対的な位置を一意的に追跡するには十分でないことに注意す
ることは重要である。ここで電気的な位置が円５８上の点５６によって表された
場合、カップリングレベルはその点のＸ座標の測定値として解される。付加的な
情報なしで、円上の点はそれが移動するとき、一意的には追跡されないだろう。
送信機とセンサが整数の周期だけ離れている場合を考える。この配置のセンサと
送信機は最も大きくカップリングする状態にある。２つの間の距離が減少した場
合、カップリング及び、（よって）信号レベルは降下する。２つの間の距離が増
加した場合も、カップリングは降下する。付加的な情報なしで、車両同士が近づ
いているか離れているかを知ることは不可能である。これら２つの場合を区別す
ることはとても重要である。それゆえ、位置の違いの追跡をするために必要な付
加的な情報を持つことはとても重要である。
【００７３】 センサと送信機が整数の周期より４分の１だけ大きい（または、小さい）場合
を考えた場合、センサに信号は全く受信されない。よって、この配置のとき搬送
波を追跡することは不可能である。搬送波の位相の情報がないと、適当な信号レ
ベルがその後に再確立されたとき、カップリングの結果としての信号は喪失して
しまう。よって、センサ及び送信機がこの配置であるとき、搬送波を追跡する何
らかの手段がなくてはならない。
【００７４】 この課題を達成するための１つの手段は図１２から推定される。位置のサイン
の測定は、円上を移動する点を一意的に追跡するために必要な付加的な情報を与
えるだろう。解決法は、図１３に図示されているように、巻線５９に対する位置
が４分の１周期だけずれていることを除いて、第１のものと同様な第２のセンサ
を追加することである（それは前図で示され上述された方法で構成される）。図
示されているように、２つのセンサ６０、６２は空間内で重なり合わなければな
らないが、（重なっていないのは）図解のためである。実際の実施では、センサ
がお互いに干渉しないように、センサの一方を１周期ずらすことができる。ある
いは、３つまたはそれ以上のセンサが１周期内に等間隔に置かれ利用されてもよ
い。センサの配置は空間の制約により、周期の整数により変化してもよい。そう
でなければ、センサは物理的に重なり合わなければならず、接近による干渉を起
こすため、そのような配置が必要であろう。よって、
【数１１】
【００７５】 この信号の追加により、位置の違いの追跡が可能になる。実際、２つの信号（
が共同して）位相内の違いを一意的に決定する。図１２で、１つのカップリング
はＸ軸を表し、他はＹ軸を表す。しかしながら、搬送波の位相が未知の場合、位
置は±１８０度であることだけが判り（すなわち、１８０度ずれているかも知れ
ない）、それはさらに一意的に追跡され、正確にされなければならないだろう。
この不正確さは、搬送波の符号が未知であり、したがって、信号の包絡線の符号
も未知であるという事実による。１つの車両が他の一定の速度の車両から離れて
いく場合に対する、これらのセンサで受信される信号のシミュレーションが図１
４に図示されている。図解のために、高周波数の搬送波は４０Ｈｚの搬送波で置
き換えられている。
【００７６】 よって、任意の開始の値と共に、両方の信号の包絡線は正しい符号になるかも
しれないし、両方の信号の包絡線は反転しているかもしれないし、結果として１
８０度の不正確さとなる。その上で、初期の位置の推定値が得られた場合、搬送
波の位相が決定され、必要な計算で明らかにされるだろう。
【００７７】 （２つのセンサを使用した位置感知） 一意的な位置の追跡をするために十分な情報が可能になった上で、実際のアル
ゴリズムが説明される。信号の中で必要な情報は２つのセンサと送信機との間の
カップリングレベルであるので、第１のステップはセンサの信号からこれらのパ
ラメーターを引き出すことである。センサ信号は、そのようなカップリングレベ
ルが送信される搬送波により変調されたものとして見なされるだろう。搬送波の
周波数の追跡が可能であれば、その信号を復調することも可能になるだろう。セ
ンサ信号からカップリングレベルを復調するために利用される１つのシステムは
図１５に示されている。
【００７８】 このシステムの全ての処理は離散的に実行されるので、復調の離散処理の第１
のステップは、Ａ／Ｄ変換機及び必要なエイリアス除去処置と共に信号をサンプ
リングすることである。搬送波信号はフェーズロックループ（ＰＬＬ）及びいく
つかの簡単な処理と共に追跡される。サンプリングシステム及びデジタル履行の
計算の負荷の要求を軽減するためのステップが行われてもよい。センサ信号は本
質的に狭帯域なので、信号はフィルタリングされ、その次に、計算の負荷を軽減
するために低い周波数に変調されてもよい。この発想の実施は図１５で変換の後
の最初の操作として図示されている。１つの車両からの信号を他の信号及びセン
サによって受信されたノイズから分離するために、バンドパスフィルタリングが
次に利用される。
【００７９】 フェーズロックループが適正に動作するために、追跡される搬送波信号が常に
供給されなけばならない。ＰＬＬに一定の振幅の搬送波信号を供給する１つの方
法が図示される。２つのセンサ信号はカップリングの相対的な符号に依って正と
負の両方の搬送波を伝えるので、このステップが必要である。さらに、元のセン
サ信号は抑圧搬送波信号だけを含む。
【００８０】 それゆえ、搬送波を追跡し、カップリング信号を復調するために、センサ信号
から搬送波信号を取り戻すことが必要である。振幅一定の二重周波数搬送波信号
は、２乗すること、２つのバンドパスされたセンサ信号を加えること、及びハイ
パスフィルタリングすることにより得られる。ローパスフィルタリングにより信
号レベル検出器が作られ、自動利得制御のために利用される。時間領域での導出
（または、微分）は次のようになる。
【数１２】
【００８１】 この二重周波数信号はＰＬＬに供給され、それはこの信号を追跡し、半分の周
波数の信号を出力する。よって、符号の不確定な搬送波信号は再構築され、図１
５に図示されているように、バンドパス信号をベースバンドに戻すために利用さ
れる。復調された信号から二重周波数のアーティファクトを取り除くためにフィ
ルタが利用される。カップリング信号はここで、車両間の相対位置を追跡するた
めに有効であり、次の形式になる。
【数１３】
【００８２】 （位置決定のための方法） 以下に説明されるのは、２つのセンサの測定値から位置を求めるための方法で
ある。もちろん、当業者は他の技術も同様に利用できることを認識するだろう。
２つの信号の大きさは、信号の振幅と同様に、車両間の相対的な位相を一意的に
特定する。２つの信号を組み合わせる１つの単純化した方法は、センサ２の大き
さをセンサ１の大きさで割ることであり、位相のタンジェントの結果となる。単
純な反転のルックアップ表が即座の相対的な位相を求めるために利用される。
【００８３】 いくつかの長所を持ったより良い選択は位置追跡のための監視装置の使用であ
る。監視装置は位置及び速度を追跡し、ノイズや擬似の入力を取り除くことを助
ける。追跡の１つの信頼性のある方法は、図１６に図示されているように、非線
形の監視装置を実施することである。監視装置の入力のイノベーションは
【数１４】 ではなく
【数１５】 に比例するので、監視装置は非線形である。監視装置は、センサからの信号の直
行カップリング包絡線（quadrature coupling envelope）を利用した、２つの入
力フェーズロックループ（input phase-locked loop）と見なすことができるだ ろう。このシステムのフィードバック経路のための重み付け機能は、センサのカ
ップリング機能を使用して決定される。
【数１６】
【００８４】 監視装置の誤差は
【数１７】 で定義される。このシステムの誤差力学（error dynamics）は、次の数式から得
られる非線形微分方程式によって決定される。
【数１８】
【００８５】 小さい誤差に対しては、近似的に線形となり、次の式で決定される。
【数１９】
【００８６】 ｃ及びｋを適当に選ぶことにより、優れた特性を持った追跡システムを達成す
ることが可能である。線形化された誤差力学の極の１つの選択は７０及び１８０
ｒａｄ／ｓの場所である。極の場所のこの選択は、ｋ＝３１２６ｒａｄ／ｓ2及 びｃ＝１２５．０ｒａｄ／ｓを導く。極は、ノイズ耐性とモデル化されないシス
テムの力学及びロッキング速度の効果との間のバランスに応じて選択されるべき
である。
【００８７】 このシステムは通常の動作中にロックを獲得する（または、同期する）ことを
保証することと、小さい誤差に対する線形力学を含む多くの利点を持つ。さらに
、２つの入力システムでの位置要素の和
【数２０】 はフェーズロックループのイノベーションで相殺し、単体の入力のフェーズロッ
クループで必要とされる、そのような要素のフィルタリングの必要性を否定する
。単体の入力のＰＬＬ実施で不可能な特徴が２つの入力のＰＬＬの使用を通して
可能になる。この特徴はまた、監視装置が変化しない相対位置を追跡することを
可能にする。この非線形監視装置の最大の利点の１つは、重み付け機能が、付加
的な相関のないガウスノイズからの影響を最小にするように設計されることであ
る。
【００８８】 図解された実施例の１つの特徴は相対的な位相のみが判るということである。
さらに詳細に述べると、２つの車両の間の周期の数は監視装置の出力から直接に
は決定されないことである。車両が周期の整数倍プラス周期の何分の１かだけ離
れているとき、監視装置は車両の間の周期の何分の１かだけを出力する。しかし
ながら、正確な距離は、相対的な距離が変化したときに全周期を数えることによ
り一意的に追跡できるだろう。
【００８９】 （自発的な位置感知） 上述の節にて展開されたアルゴリズムは車両間の位置感知以外のさらなる課題
に対して利用されてもよい。アルゴリズムはまた、車両が案内路に対するそれ自
身の位置を検出する自発的な（または、独立した）位置感知に対しても利用され
る。この機能は付加的な利点を持った、走行距離計にとても似ている。この方法
は累積的な誤差の欠点を持たず、その測定のために車輪のトラクションに依存し
ない。
【００９０】 （静止したマーカー信号） 路傍で巻線の全ての位相へのアクセスすることにより、路傍の変換機を使用し
て巻線の各位相に望まれた信号を取り入れることができる。よって、図１７に図
示されているように、停止した車両によって作られるものと同一の「マーカー」
信号（例えば、静止したマーカー信号６４）を巻線５９の中に取り込むことがで
きる。車両上のシステムは、実際に停止した車両と静止したマーカー信号とを区
別せず、よって、仮想上のマーカーからの車両の距離を追跡することができる。
この技術は２つまたはそれ以上の位相を持った巻線に適用されるだろう。３相の
場合、そのような仮想上のマーカーを実施するために必要な信号は車両の送信機
によって作られるものと同一である。
【数２１】
【００９１】 位置の便利な選択はθ＝０であり、以下の信号になる。
【数２２】
【００９２】 必要な路傍の送信機の数は、マーカーに対し適切な位置を選択することにより
、１つだけ減らすことができるだろう。例えば、θ0＝π／２の場合、３つの信 号の第１のものはゼロになる。必要な送信機の数のさらなる減少は、３つの位相
の同相モード信号が車両のセンサの出力で拒絶されることを認識することにより
達成されるだろう。この事実は、３つの全ての位相で車両のセンサの出力を同相
モード正弦波に対して調べることと、三角恒等式の利用により得られる。
【数２３】
【００９３】 よって、同相モード信号は、センサで検出された信号にいかなる変化も与えず
に、全ての３つの位相に加えられることができる。よって、θ＝０の場合の位相
Ｃの信号を全ての３つの位相から引くことを選択してもよいだろう。よって、Ｂ
及びＣ位相の信号は同様にゼロに等しく、これらの信号を駆動するために送信機
は必要とされない。位相Ａの信号はここで、以下のようになる。
【数２４】
【００９４】 この結果は他の観点からも申し分のない意味を持つ。センサ１は位相Ａの信号
を位置のコサインに結び付け、センサ２は位相Ａの信号を位置のサインに結び付
ける。
【００９５】 実際の車両はこの仮想上のマーカー車両に対する自身の位置、すなわち、路傍
の静止した点に対する位置を検出することができる。さらに、電気的な位置だけ
がこの技術により測定され、正確な位置を追跡するために付加的な情報が必要で
ある。この目的は、車両によって簡単に検出される路傍の磁気的または光学的な
マーカーの使用を含む、いくつかの方法を介して達成されるだろう。
【００９６】 （仮想上のマーカーの追跡） 上述の概念をもう一歩拡張させることは点の追跡の機能を可能にする。路傍は
、前述の節で説明されたように、静止したマーカー６４を取り入れることが可能
なだけではなく、巻線５９の中に移動するマーカー６６を取り入れることも可能
である。この場合の信号は移動する車両により作られる信号と同一である。車両
がそれ自身の推進力を制御する場合、それは図１８に図示されているように、そ
のような追跡信号の後を追うように指示される。よって、車両がマーカーの後を
追うように指示することで、何時でも、それが案内路の何処にいるべきかを通信
することが可能になる。この概念は、輸送の現場で「ポイントフォローイング（
point-following）」として知られ、いくつかの輸送制御システムの基本となっ ている。
【００９７】 この特徴はまた、輸送システムの推進力としてダブリーエキサイテッドリニヤ
モータ（ＤＥＬＭ（Doubly Excited Linear Motor））が利用されている場合も う１つの重要な使用方法を持つ。ＤＥＬＭはＰＲＴシステムでの使用のために提
案されている。この具体例にて、いくつかの車両は同じ固定子の巻線により推進
させられる。固定子は一定の速度で動く磁場を生成する。車両が進むまたは止ま
っている間、車両は移動する磁場へ同期させるため、それ自身の磁場を調節する
。最も効率的に動作するために、車両は磁場のそれらの回転子への相対的な位相
を知る必要がある。固定子の磁場と同期して移動する、動く仮想上のマーカー信
号を巻線に置くことにより、車両は磁場に対する相対的な位置を追跡することが
できる。
【００９８】 車両が追跡するため、望まれる位置θd（ｔ）に移動するマーカーを作り出す ために必要な信号は以下の通りである。
【数２５】
【００９９】 さらに、路傍の送信機の数は、センサの同相モードの拒絶の特徴を認識するこ
とにより、減らすことができる。この場合、以下の信号と共に、この特徴を実施
するために２つの位相で信号が必要である。
【数２６】
【０１００】 （通信の構成、回路、及び方法） 車両と路傍のステーションとの間の通信は輸送制御システムの典型的な構成で
あり、車両の状況、目的地、速度、及び他の必要な情報を伝えるために使用され
る。位置感知機能のために利用されるアーキテクチャーは、その構造が例えばデ
ジタル信号プロセッサー等と共に実施される場合、通信リンクの追加のために付
加的なハードウエアを必要としない。車両間または路傍と車両との間の通信は位
置感知信号のために利用されるのと同じ信号経路を使用することにより可能であ
る。
【０１０１】 位置感知の巻線を通してのデータ伝達のための通信方法が以下に図示され、説
明される。第１の方法は同期の受信機の方法を利用する。ここで、用語「同期」
は受信機の車両の位置との同期のことを言う。システムはハイパスチャンネル上
での送信を可能にする多様な技術と共に利用される。
【０１０２】 第２の方法は、動作のために車両の位置の情報に依存しない有利性を持つ非同
期の受信機を利用する。この方法は周波数偏移変調（ＦＳＫ）の形式を利用して
説明されるが、他の変調技術が利用されてもよい。ＦＳＫ方法において、各ビッ
トまたは（１つのシンボルに対し２以上のビットの場合）各シンボルを送信する
ために独立した周波数が使用される。非同期の受信機を実施するために使用され
る技術は、直交振幅変調（ＱＡＭ）等の他の変調の形式に同等に応用可能である
。
【０１０３】 以下の節で、路傍から車両への送信が説明される。使用される技術は、変更な
しに、車両間及び、車両から路傍への通信に使用されてもよい。例えば、受信機
で２つ以上のセンサが利用される場合に、この技術が少しだけ変更されるだろう
。これらの変更は部分的であり、基本的な技術は変更されない。
【０１０４】 このシステムで通信構成を実施するために路傍の送信機と車両のセンサとの間
の通信信号の伝達を理解する必要がある。路傍から車両の受信機へ変調された信
号Ｓ（ｔ）を送信することが望まれた場合を仮定する。Ｓ（ｔ）に比例する電流
信号が巻線の１つの位相に送信機を通して駆動される。車両上のセンサに受信さ
れる信号は以下のようになる。
【数２７】
【０１０５】 位置感知と同様に、２つのセンサにつながれた信号の振幅は車両の位置θに依
存する。成分
【数２８】 を形成するために、元の信号Ｓ（ｔ）はチャンネルの特性でフィルタリングされ
る。非同期の受信機は位置の依存性を修正することを試み、２次的なフィルタリ
ング効果を補正するためにチャンネル等化器（channel equalizer）が利用され る。
【０１０６】 （同期受信機） 位置依存性のための１つの可能な補正は、どちらかのセンサからの最大の振幅
の信号を受信機に送ることである。信号の符号を変化させないように注意しなけ
ればならないので、１つの小さな調整がなされなければならない。センサの２つ
及びそれらの信号の負の信号の４つの信号を考える。正の最大の振幅の信号を受
信機に転送することが可能であり、よって、４つの信号の１つから次の信号への
移行が起きるとき、信号の符号を不都合に変えない。この技術はまさに同期整流
器の機能であり、それの振る舞いは信号のカップリング包絡線（coupling envel
ope）に依存し、よって、センサの位置に依存する。この整流効果は、４つの信 号のカップリング包絡線と共に図１９に示されている。この図の周期は７５ミリ
メーターで図示されている。
【０１０７】 よって、位置が変化するとき、受信機に送られる信号の選択は巻線の４分の１
サイクルごとに変化する。任意の時間にどの信号が受信機へ転送されるかを知る
ために、車両の位置を知る必要がある。前述された自発的位置感知の構成は、ま
さにこの目的のために使用される。車両間の通信のためには、相対的な位置感知
構成がこの要求を満たすだろう。この技術は、図１９で見られるように、受信機
へ送られる信号上に位置依存性の脈動を残す。特定の受信機がこの歪みを補正す
ることができるが、この脈動は、４分の１サイクルごとに繰り返す位置依存性の
ゲインにより簡単に除去できるだろう。必要な位置依存性のゲインは図２０に図
示されている。
【０１０８】 同期受信機は、通信信号からいかなる位置依存性をも取り除き、チャンネルを
効果的に線形化する。ここで、通信は、それを通して通信するために、線形で時
間に依存しないチャネルを持ち、このチャンネル（ハイパス等）の特性に耐えら
れるいかなる変調及び通信も利用できるだろう。３つまたはそれ以上のセンサの
システムに対する変更は単純である。例えば、このシステムで３つのセンサ通信
をサポートするために必要な唯一の変更は、４パルスフィルタに代わり、センサ
の３相の組に関連して使用される６パルスフィルタの使用である。
【０１０９】 （非同期受信機） 多くの場合に、車両の位置の情報に依存しない通信システムを持つことが望ま
れる。例えば、通信システムが位置感知構成の搬送波の周波数を割り当てるため
に使用される場合、通信システムは位置感知システムに依存しないことが必要で
ある。また、構成要素が故障し、位置感知構成が動作していない場合でも通信の
能力を持っていることは重大な意味がある。
【０１１０】 第２のシステムはこの要求を満たすために動作するように設計され、それは車
両の位置といかなる同期も必要としないため、適当な名前として、非同期受信機
と呼ばれる。しかしながら、このシステムは利用される特定の変調技術の情報を
必要とする。この方法は、周波数偏移変調（ＦＳＫ）の方法を使用して実施され
、そこにおいて、各シンボルを送信するために独立した周波数が利用される。Ｆ
ＳＫパルスのパルスの形状は以下の式で示される。
【数２９】
【０１１１】 よって、送信されるアナログの信号は以下のようになる。
【数３０】
【０１１２】 ここで、ｄ［ｍ］は送信されるデジタル信号である。
【０１１３】 この技術で、独立した受信機６８、７０が、図２１に示されているように、２
つのチャンネルの各々に対して使用される。各受信機は可能性のある各シンボル
に対するレベルの独立した検出を出力するために設計されている。この実証的な
技術において、ゼロのビットまたは１のビットのどちらかを表すために使用され
る２つのシンボルだけが使用される。バンドパスフィルタ７２、７４は、通信信
号を位置感知信号及び巻線のノイズから分離するために各受信機で利用される。
【０１１４】 図２２はＦＳＫ受信機の１つの例を示し、そこにおいて、各可能性のあるシン
ボルのために、入力信号は送信されたシンボルに合ったフィルタ７６、７８を通
され、示されるように、平均化フィルタ８０、８２がそれに続く。これらのフィ
ルタは各センサのために、通信信号の各シンボルのレベルを検出するために使用
される。センサ１からの信号のレベルは位置のコサインに比例するので、第１受
信機の出力のゼロまたは１シンボルの検出されたレベルもまたｃｏｓ（θ）に比
例する。センサ２からの信号のレベルは位置のサインに比例するので、同様な様
式で、第２受信機の出力のゼロまたは１シンボルの検出されたレベルは両者とも
ｓｉｎ（θ）に比例する。
【０１１５】 これらの位置への依存性を除去するために、検出されたゼロシンボルのレベル
は２乗され、加えられ、同様な様式で１シンボルの検出されたレベルは２乗され
、加えられる。三角恒等式ｓｉｎ2（θ）＋ｃｏｎ2（θ）＝１により、これらの
２つの信号はここで、検出された１シンボルレベルの２乗及び検出されたゼロシ
ンボルレベルの２乗に、それぞれ、比例する。送信の比較及びデコードをするた
めに、これらの新しい信号の平方根をとることが可能であるが、それは計算上た
いへんであり、実施において不必要である。２乗されたゼロシンボルレベルを２
乗された１シンボルレベルから引くことにより新しい信号が取得され、それはゼ
ロが送信されたとき負であり、１が送信されたとき正である。通信システムのノ
イズ耐性の付加的なレベルを加えるため、決定スライサー（ビットレベル検出器
）にヒステリシスが加えられてもよい。２つの信号を加えることにより、独立の
信号レベル検出器が作られる。この実施は、車両の移動に関わりなく、強健な通
信システムを作り出すことができる。
【０１１６】 より高いビットレートを獲得するために他の変調方法と共に、同様な技術が利
用されてもよい。例えば、これらの技術は、ビットレートを倍にするために最小
偏移変調（ＭＳＫ（minimum shift keying））と共に利用されてもよい。この方
法は、信号のレベルを出力として得る、いかなる通信機構と共に使用されてもよ
いだろう。例えば、これらの技術は、直交振幅変調（ＱＡＭ）システムでの使用
のために拡張されてもよいだろう。出力レベルはこの方法で２乗されるので、出
力レベルの符号は失われ、ＱＡＭ配列の１つの四半分だけが使用可能である。出
力信号レベルは２乗されるので、もう１つのさらなる必要な変更は非線形の決定
スライサーの使用である。レベルの平方根をとることが可能であるが、数値のル
ーチンは計算上たいへんである。元のスライサーレベルを取ることが簡単であり
、非線形量子化スライサー（non-linear quantized slicer）での使用のため、 それらを２乗する。
【０１１７】 （さらなる実施例） アーキテクチャーのもう１つの可能な変化は、センサ及び送信機の構成を変更
することである。例えば、車両のセンサの数を増やし、それらを周期上に等間隔
にし、アルゴリズムへのわずかな変更で同じ結果を達成することが可能である。
１つの興味のあるケースは、４分の１周期離れた２つの車両送信機及び単体の車
両のセンサを利用する、前述の方法の複式である。
【０１１８】 この方法は２つの送信機に対し、２つの別個の周波数の使用を必要とする。そ
うでなければ、巻線に生成される信号は単体の送信機で駆動される信号と同じ形
式になる。２つのセンサのために調波的に関係のある周波数を使用することが必
要である。センサに受信された信号が各々、通常の車両の間隔で零交差するとき
、２つの搬送波を独立に追跡することは不可能である。１つの可能な方法は、次
の形式の調波的に関係のある搬送波を使用することである。
【数３１】
【０１１９】 ２つの入力からの基本周波数ωcを追跡するためにフェーズロックループ（Ｐ ＬＬ）が作られてもよい。各々の入力は２乗され、直流成分を除去するためハイ
パスフィルタを通され、独立した位相検出器に入力される。フェーズロックルー
プのデジタル実施により、ＰＬＬが２つの周波数を出力することは可能である。
この場合の各々の出力周波数は搬送波周波数の倍である。これらの出力は２つの
位相検出器に戻される。２つの位相検出器の出力は、ＰＬＬフィルタにイノベー
ションを供給するため合計される。信号のカップリングにより、一方の検出器の
出力信号は２乗された位置のコサインに比例し、もう一方は２乗された位置のサ
インに比例する。よって、それがロックされること（または、同期すること）を
保持するためにＰＬＬに一定の入力が存在する。ＰＬＬはまた、センサ信号を復
調するために二重の復調出力を持つ。
【０１２０】 この実施には、克服しなければならない小さな問題が存在する。２つの位相検
出器からの入力と共にＰＬＬは、図２３に示されているように、Ｎ＝４と共に、
Ｎの安定平衡点を持つ。よって、システムは正しい基本位相でロックされること
を保証されない。１つの解決は２ステップのロッキング機構を利用することであ
る。最初に、ＰＬＬを２つの信号の最大の信号にロックするために、２つの位相
検出器の１つが利用される。システムは、基本位相に対して等間隔に別れた選択
である、Ｎの可能性の１つにロックされる。
【０１２１】 他の信号が正確なリード（または、読み取り）を取得するために十分な強さに
なったとき、Ｎの可能性の間で選択がなされる。正確な選択をするために、シス
テムは最初のロックに使用されていない信号の１サイクルを利用する。この信号
はそれゆえ、ＰＬＬのＮの可能性の出力と相関がある。Ｎの相関はコサイン関数
の１サイクルの等間隔に別れたＮの点の振幅を持つので、正確な選択は最大の正
の相関を持つ。適当な位相のロックにより、両方の位相検出器が動作に入る。こ
の解決は、本発明の技術の単体の位相の巻線への実施を可能にする。
【０１２２】 車両が空の案内路の長い広がりにより離れている、長い運行間隔のシステムに
対し、各車両にさらに複雑なアルゴリズムを実施する代償として、単純で、安価
な巻線を実施することは意味がある。単体の位相のシステムは単体の送信機で実
施されないことは明白であるが、２つの車両センサ及び２つの車両送信機は上手
く実施されるだろう。また、前述の２つの調波的な関係の搬送波が２つの送信機
を駆動する場合を考える。各センサに２つの周波数の、４つの信号がセンサに受
信される。これらの４つの信号はフィルタリングにより分離され、次の形式にな
る。
【数３２】
【０１２３】 最初の２つの信号を２乗し足すこと及び、２番目の２つの信号を２乗し足すこ
とは、前節の二重の位相検出器で使用された入力と同じ形式に導く。よって、２
つの搬送波を取り戻すために、前節の復調機構が使用されてもよい。これらの搬
送波は次のように４つのカップリング包絡線を復調するために使用される。線形
的に１番目と４番目のカップリング包絡線を組み合わせること、及び２番目と３
番目のカップリング包絡線を組み合わせることにより、元の非線形監視装置で使
用されたのと同じ形式の信号が作られる。
【数３３】
【０１２４】 適当な信号処理、前節の復調、及び元の非線形監視装置により、相対的な位置
感知構成が単体の位相の巻線上で可能である。単体の位相の巻線上の動作を可能
にするために、仮想上のマーカー追跡に対する同様な変更がなされてもよい。こ
の技術のために、望まれた仮想上のマーカー位置の２つの送信機を持った車両の
カップリングレベルに比例した大きさで、路傍の送信機により２つの周波数が単
体の位相に置かれる。自発的な位置感知技術は単体の位相の巻線上で動作するた
めに変更を必要としない。
【０１２５】 異なった帯域で同じデジタル信号を送信する２つの独立した送信機を利用する
ことにより、単体の巻線上の通信もまた達成できる。４つの受信された信号の強
度が、各シンボルのための全体の検出レベルを形成するために組み合わされ、次
にその信号がデコードされてもよい。
【０１２６】 （要約） ここで説明されたのは、巻線、送信機、センサ、及び案内路ベースの目的物、
例えば、車両と中継点の検知、追跡、及び通信を可能にするたにそれらを使用す
るための技術である。これらは、個別用高速輸送システム（ＰＲＴ）、地上高速
輸送（ＧＲＴ）、手荷物積み降ろし、貨物積み降ろし、高速道路及び道路の案内
（例えば、車及びトラックの検知、追跡、及び通信）を含む応用例の範囲で利用
されてもよいことが認識される。
【０１２７】 ここで説明された図解の実施例は例であり、それらに変更を組み込んだ他の実
施例も本発明の範囲に含まれることもまた認識される。よって、例えば、巻線、
送信機、及びセンサは上述のもの以外の材料、配置で構成されてもよい。さらに
、これらの構成要素（及び、それらの信号）は、上述の図面及び付随する説明で
引用された特定のもの以外の論理及び技術を使用して使用されてもよい。さらに
、位置感知及び通信信号は周期的なものとして説明されたが、それらが擬似的な
周期であってもよいことを当業者は認識するだろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に従う移相導線において使用される形式の反復パターンを示す線図であ
る。
【図２Ａ】 送信機（またはセンサ）位置の変動が本発明に従うシステムの移相導線に加え
られる（から受信される）磁束に及ぼす影響を示す線図である。
【図２Ｂ】 送信機（またはセンサ）位置の変動が本発明に従うシステムの移相導線に加え
られる（から受信される）磁束に及ぼす影響を示す線図である。
【図３Ａ】 送信機（またはセンサ）位置の変動が本発明に従うシステムの移相導線に加え
られる（から受信される）磁束に及ぼす影響を示す線図である。
【図３Ｂ】 送信機（またはセンサ）位置の変動が本発明に従うシステムの移相導線に加え
られる（から受信される）磁束に及ぼす影響を示す線図である。
【図４】 本発明に従う案内路に使用される巻線を示す線図である。
【図５】 本発明に従う案内路に使用される巻線を示す線図である。
【図６】 本発明に従うシステムにおける送信機およびセンサを有する車両間の関係を示
す線図である。
【図７】 本発明に従うシステムにおける路傍ステーション（中継点）にて信号を受信す
るのに使用されるセンサを例示する線図である。
【図８】 本発明に従う案内路に使用される巻線を示す線図である。
【図９】 本発明に従うシステムにおいて位置感知および通信信号と関連して使用できる
リニヤモータの推進巻線を示す線図である。
【図１０】 本発明に従うシステムにおいてリニヤモータと一緒に使用できる位置感知およ
び通信巻線を示す線図である。
【図１１】 本発明に従うシステムにおいて推進および位置感知／通信機能の両者を支持す
るために巻線において使用される導線の断面図である。
【図１２】 本発明に従うシステムにおける車両位置およびセンサ出力間の関係を示す線図
である。
【図１３】 本発明に従う例えば車両上における二つのセンサの構成を示す線図である。
【図１４】 本発明に従うシステムにおいて送信機から遠ざかって移動する車両により受信
される位置感知信号を示す線図である。
【図１５】 本発明に従うシステムにおいて位置感知システム位置感知信号から位置情報を
復調するための回路を示す回路図である。
【図１６】 本発明のシステムにおける車両位置を追跡するための回路を示す回路図である
。
【図１７】 本発明に従うシステムにおける静止マーカー信号の使用を示す線図である。
【図１８】 本発明に従うシステムにおける移動マーカー信号の使用を示す線図である。
【図１９】 本発明に従う同期通信システムにおけるセンサ出力エンベロープおよびその負
の整流の結果を示す線図である。
【図２０】 本発明に従う同期整流通信システムにおいて位置依存性のリップルを除去する
のに使用される利得を示す線図である。
【図２１】 本発明に従う非同期通信システムにおいて通信信号を復調するのに使用される
回路を示す回路図である。
【図２２】 本発明に従う非同期通信システムにおいて通信信号を復調するのに使用される
回路を示す回路図である。
【図２３】 複数の送信機および単一のセンサを利用する本発明の代替具体例における位相
検出器の入力を示す線図である。
【図２４】 本発明のシステムにおけるシステムにおける互い違い配置の案内路（および巻
線）の使用を示す線図である。
【図２５】 本発明のシステムにおけるシステムにおける互い違い配置の案内路（および巻
線）の使用を示す線図である。
【図２６】 本発明のシステムにおけるシステムにおける互い違い配置の案内路（および巻
線）の使用を示す線図である。
【符号の説明】
１０ 鋸歯パターンの巻線 １２ 方形波パターンの巻線 １４ 導線 １６ 送信機 ２０ 送信機の巻線 ２２ 送信機の極の面 ２６ 磁力線 ２８ 導線 ３２、３４ 導線 ３６ 巻線 ３８ 導線 ４０ 環状の強磁性体磁心 ４２ 環状の強磁性体磁心の巻線 ４４ 導線 ４６ 導線 ４８ 磁極 ５０ 導線 ５４ リッツワイヤ ５６ 円上の点 ５８ 電気的な位置を表す円 ５９ 巻線 ６０、６２ センサ ６４ マーカー信号 ６６ 移動するマーカー信号 ６８、７０ 受信機 ７２、７４ バンドパスフィルタ ７６、７８ シンボルにマッチしたフィルタ ８０、８２ 平均化フィルタ ８４、８６ 二重の巻線 ８８、９０ 重なり合った巻線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (55)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２またはそれ以上の移相導線より成り各移相導線が周期的反
    復パターンで構成された導電性要素より成る巻線と、 該巻線と電磁結合で配置されており、巻線に関する第１の位置の周期的関数と
    して変わるエンベロープを有する少なくとも一つの位置感知信号を巻線に供給す
    るための送信機と、 巻線に関して第２の位置にて巻線に電磁的結合で配置されており、巻線に関す
    る第１および第２の位置間の距離を指示し、第２位置における位置感知信号の重
    畳ないし重ね合わせの関数である距離信号を発生するセンサと を備えることを特徴とする案内路基準の位置を決定するシステム。
  2. 【請求項２】 車両の位置を決定するため、前記送信機およびセンサのいず
    れかが巻線に関して移動する車両上に配置される請求項１記載の案内路基準の位
    置決定システム。
  3. 【請求項３】 前記送信機が巻線に関して静止的である請求項２記載の案内
    路基準の位置決定システム。
  4. 【請求項４】 ２またはそれ以上の移相導線が少なくとも一つの閉鎖電流路
    を形成する請求項１記載の案内路基準の位置決定システム。
  5. 【請求項５】 前記反復パターンが、鋸歯、方形波、正弦波のいずれかを含
    む請求項１記載の案内路基準の位置決定システム。
  6. 【請求項６】 前記センサが、供給される位置感知信号から生じかつ各移相
    導線から発する磁束が移相導線に関するセンサの位置に依存する電流および電圧
    のいずれかをセンサ内に誘起するように、巻線に関して配置された誘導要素であ
    る請求項１記載の案内路基準の位置決定システム。
  7. 【請求項７】 前記センサが、前記巻線に関する第１および第２位置間の距
    離の周期的関数として変わるエンベロープを有する距離信号を発生する請求項６
    記載の案内路基準の位置決定システム。
  8. 【請求項８】 前記センサが、実質的に、巻線に関して第１および第２位間
    の距離のシヌソイド関数として変わるエンベロープを有する距離信号を発生する
    請求項７記載の案内路基準の位置決定システム。
  9. 【請求項９】 前記送信機が、磁束を発生し、磁束が移相導線に関する送信
    機の位置に依存する振幅を有する位置感知信号を各移相導線内に誘起するように
    巻線に関して移動する請求項１記載の案内路基準の位置決定システム。
  10. 【請求項１０】 前記送信機およびセンサの少なくとも一方が、周りに巻線
    が巻かれた透磁性のコアより成る請求項６および９のいずれかに記載の案内路基
    準の位置決定システム。
  11. 【請求項１１】 前記送信機およびセンサの少なくとも一方がフェライトコ
    アを含み、その少なくとも一つの磁極が巻線の移相導線と対面関係でかつそれと
    磁気的に結合して配置される請求項１０記載の案内路基準の位置決定システム。
  12. 【請求項１２】 前記送信機が、巻線に関して静止的であり、かつ、巻線に
    関して静止的および可動位置のいずれかである第１の位置の周期的関数として変
    わるエンベロープを有する位置感知信号を、移相導線の少なくとも一つに供給す
    る請求項１記載の案内路基準の位置決定システム。
  13. 【請求項１３】 少なくとも一つの閉鎖電流路を形成する２またはそれ以上
    の移相導線より成り各移相導線が周期的反復パターンで構成された導電性要素よ
    り成り、前記移相導線の周期的反復パターンが相互に関してオフセットされてい
    る巻線と、 該巻線と電磁結合で配置されており、巻線に関する第１の位置の周期的関数と
    して変わるエンベロープを有する少なくとも一つの位置感知信号を巻線に供給す
    るための送信機と、 巻線に関する第２の位置にて巻線と電磁結合で配置され、巻線に関する第１お
    よび第２の位置間の距離を指示する距離信号を、第２位置における位置感知信号
    の重畳の関数として発生するセンサと を備えることを特徴とする案内路基準の位置を決定するシステム。
  14. 【請求項１４】 前記巻線の移相導線が実質的に同じ周期的反復パターンで
    構成される請求項１３記載の案内路基準の位置決定システム。
  15. 【請求項１５】 前記各移相導線の反復パターンが、第１の周期に実質的に
    等しい周期にわたり反復され、 前記移相導線の反復パターンの位相が、前記第１周期に実質的に等しい周期に
    わたり実質的に等しく離間されている請求項１３記載の案内路基準の位置決定シ
    ステム。
  16. 【請求項１６】 前記位相導線の各対が閉鎖電流路を形成する請求項１５記
    載の案内路基準の位置決定システム。
  17. 【請求項１７】 前記巻線が、相互に電気的に結合された３またはそれ以上
    の移相導線を含む請求項１３記載の案内路基準の位置決定システム。
  18. 【請求項１８】 前記３またはそれ以上の移相導線が、端部にて相互に電気
    的に結合されている請求項１７記載の案内路基準の位置決定システム。
  19. 【請求項１９】 前記３またはそれ以上の移相導線の端部が、Ｙ字状形態で
    相互に電気的に結合されている請求項１５記載の案内路基準の位置決定システム
    。
  20. 【請求項２０】 前記センサが、前記移相導線から発する組み合わされた磁
    束が巻線に関する第１および第２の位置間の距離の周期的関数として変わる電流
    および電圧のいずれかをセンサ内に誘起するように、巻線に関して配置された誘
    導要素である請求項１６および１９のいずれかに記載の案内路基準の位置決定シ
    ステム。
  21. 【請求項２１】 前記センサが、実質的に、巻線に関する第１および第２位
    置換の距離のシヌソイド関数として変わるエンベロープを有する距離信号を発生
    する請求項２０記載の案内路基準の位置決定システム。
  22. 【請求項２２】 車両の位置を決定するため、前記送信機およびセンサのい
    ずれかが巻線に関して移動する車両上に配置される請求項２１記載の案内路基準
    の位置決定システム。
  23. 【請求項２３】 前記送信機が巻線に関して静止的である請求項２１記載の
    案内路基準の位置決定システム。
  24. 【請求項２４】 少なくとも一つの閉鎖電流路を形成する２またはそれ以上
    の移相導線より成り各移相導線が周期的反復パターンで構成された導電性要素よ
    り成り、かつ前記全移相導線の反復パターンが第１の周期に実質的に等しい周期
    にわたり反復され、前記周期的反復パターンの位相が相互に関してオフセットさ
    れている巻線と、 該巻線と電磁結合で配置されており、巻線に関する第１の位置の周期的関数と
    して変わるエンベロープを有する少なくとも一つの位置感知信号を巻線に供給す
    るための送信機と、 実質的に巻線に関する第２の位置にて巻線と電磁結合で配置され、巻線に関す
    る第１および第２の位置間の距離を指示する距離信号を、センサにおける位置感
    知信号の重畳の関数として発生するセンサであって、相互に関してオフセットさ
    れている複数のセンサと を備えることを特徴とする案内路基準の位置を決定するシステム。
  25. 【請求項２５】 前記移相導線が、相互に空間的にオフセットされ、前記第
    １周期に実質的に等しい周期にわたり実質的に等しく離間され、 前記複数のセンサが、前記第１周期の１／４に実質的に等しい距離オフセット
    された第１および第２のセンサを含む請求項２４記載の案内路基準の位置決定シ
    ステム。
  26. 【請求項２６】 前記移相導線が、相互に空間的にオフセットされ、前記第
    １周期に実質的に等しい周期にわたり実質的に等しく離間され、 前記複数のセンサが、前記第１周期に実質的に等しい周期にわたり離間された
    ３またはそれ以上のセンサを含む請求項２４記載の案内路基準の位置決定システ
    ム。
  27. 【請求項２７】 前記第１および第２位置換の距離を、第１および第２セン
    サにより発生される距離信号の関数として決定するための回路を備える請求項２
    ５および２６のいずれかに記載の案内路基準の位置決定システム。
  28. 【請求項２８】 少なくとも一つの閉鎖電流路を形成する２またはそれ以上
    の移相導線より成る巻線と、 該巻線と電磁結合で配置されており、伝送されつつある情報を含む伝送された
    情報信号であって、該巻線により結合されたものが巻線に関する第１の位置の周
    期的関数として変わるエンベロープを有する伝送された情報信号を巻線に供給す
    るための送信機と、 巻線に結合されており、伝送されつつある情報を含む受信された情報信号を、
    巻線に関する第２の位置における２またはそれ以上の移相導線内の伝送された情
    報信号の重畳の関数として発生するためのセンサと を備えることを特徴とする案内路上における情報伝送システム。
  29. 【請求項２９】 前記センサが、伝送情報信号から生じかつ前記第２位置に
    おいて移相導線から発する磁束が移相導線に関するセンサの位置に依存する電流
    および電圧のいずれかを含むように、巻線に関して配置された誘導要素を具備す
    る請求項２８記載の案内路上における情報伝送システム。
  30. 【請求項３０】 前記センサに結合されており、前記の受信された情報信号
    に、送信機および移相導体のいずれかに関するセンサの位置の関数である利得を
    適用するための受信機を具備する請求項２９記載の案内路上における情報伝送シ
    ステム。
  31. 【請求項３１】 伝送された情報信号から生じかつ第２位置において移相導
    線から発する磁束が、各センサにおいて移相導線に関するそのセンサの位置に依
    存する電流および電圧のいずれかを誘起するように、巻線に関して配置された誘
    導要素を各々含む複数のセンサを備え、 センサの少なくとも二つが相互に関してオフセットされている 請求項２８記載の案内路上における情報伝送システム。
  32. 【請求項３２】 前記複数のセンサに結合されており、センサ出力およびそ
    の負出力を整流することによって、受信された情報信号を発生するための受信機
    を具備する請求項３１記載の案内路上における情報伝送システム。
  33. 【請求項３３】 前記各移相導線が、周期的反復パターンで構成された導電
    性要素より成り、該全移相導線の反復パターンが、第１の周期に実質的に等しい
    周期にわたり反復され、該周期的反復パターンの位相が前記第１周期に実質的に
    等しい周期にわたり相互に関してオフセットされている請求項３２記載の案内路
    上における情報伝送システム。
  34. 【請求項３４】 この種のセンサが二つ設けられ、該センサが、実質的に前
    記第１周期の１／４プラス、０、１、または複数の整数周期だけ相互にオフセッ
    トされている請求項３３記載の案内路上における情報伝送システム。
  35. 【請求項３５】 この種のセンサが３またはそれ以上設けられ、該センサが
    、実質的に前記第１周期プラス０、１、または複数の整数周期に等しい周期にわ
    たり実質的に等しく離間されている請求項３３記載の案内路上における情報伝送
    システム。
  36. 【請求項３６】 少なくとも一つの閉鎖電流路を形成する２またはそれ以上
    の移相導線より成る巻線と、 該巻線と電磁結合で配置されており、 （i） 伝送されつつある情報を含む伝送された情報信号であって、結合されたも
    のが巻線に関する第１の位置を指示する周期的関数として変わるエンベロープを
    有する伝送された情報信号、 （ii）巻線に関する第１の位置を指示する周期的関数として変わるエンベロープ
    を有する少なくとも一つの位置感知信号 を巻線に供給するための送信機と、 巻線に結合されており、伝送されつつある情報を含む受信された情報信号を発
    生するための受信機であって、この受信された情報信号が、巻線に関する第２の
    位置における２またはそれ以上の移相導線内の送信された情報信号の重畳の関数
    としてかつ巻線に関する第２の位置における２またはそれ以上の移相導線内の位
    置感知信号の重畳の関数として発生される受信機と を備えることを特徴とする案内路上における情報伝送システム。
  37. 【請求項３７】 前記受信機が、（i）位置感知信号と（ii）伝送された情 報信号から生じ前記第２位置において移相導線から発する磁束が、移相導線に関
    するセンサの位置に依存する電流および電圧のいずれかを誘起するように巻線に
    関して配置された誘導要素を含むセンサを具備する案内路上における情報伝送シ
    ステム。
  38. 【請求項３８】 前記センサが、巻線に関する第１および第２位置換の距離
    を指示する距離信号を第２位置における位置感知信号の重畳の関数として発生し
    、 受信機が受信された情報信号に距離信号の関数として利得を適用する 請求項３７記載の案内路上における情報伝送システム。
  39. 【請求項３９】 前記受信機が、伝送された情報信号から生じかつ第２位置
    において移相導線から発する磁束が、各センサに移相導線に関するそのセンサの
    位置に依存する電流および電圧のいずれかを誘起するように、巻線に関して配置
    された誘導要素を各々含む複数のセンサを具備し、 センサの少なくとも二つが相互に関してオフセットされており、 前記受信機が、受信された情報信号を、センサの最大の正の振幅出力およびその
    負出力として発生する整流器を具備する 請求項３６記載の案内路上における情報伝送システム。
  40. 【請求項４０】 少なくとも一つの閉鎖電流路を形成する２またはそれ以上
    の移相導線より成る巻線と、 該巻線と電磁結合で配置されており、伝送されつつある情報を表す伝送された情
    報信号を供給する送信機と、 伝送された情報信号から生ずる磁束が、各センサに送信機に関するそのセンサの
    位置の周期的関数として変わるエンベロープを有するチャネル信号を誘起するよ
    うに巻線に関して配置された誘導要素を含み、相互に関してオフセットされてい
    る複数のセンサと、 前記複数のセンサに結合されており、受信された情報信号を、センサ内に誘導さ
    れるチャンネルの関数であって送信機に関するセンサの位置への情報信号の依存
    性を減ずる関数として発生するための受信機と を備えることを特徴とする案内路上における情報伝送システム。
  41. 【請求項４１】 前記受信機が、実質的に送信機に関するセンサの位置に依
    存する受信された情報信号を発生する請求項４０記載の案内路上における情報伝
    送システム。
  42. 【請求項４２】 伝送された情報信号が複数のシンボルを含む請求項４０記
    載の案内路上における情報伝送システム。
  43. 【請求項４３】 前記受信機が、各センサのチャネル信号に含まれる各シン
    ボルに対して検出レベルを生成し、 前記受信機が、各シンボルに対して、全センサに対するそのシンボルに対して
    検出レベルの平方の和を含むように受信された情報を発生する請求項４２記載の
    案内路上における情報伝送システム。
  44. 【請求項４４】 前記センサが、任意の瞬間において、伝送された情報信号
    から生ずる磁束が、センサの少なくとも一つのセンサ内に実質的にゼロでない電
    流および実質的にゼロでない電圧のいずれかを誘起するようにオフセットされて
    いる請求項４０記載の案内路上における情報伝送システム。
  45. 【請求項４５】 前記移相導線が、相互に空間的にオフセットされ、かつ前
    記第１周期に実質的に等しい周期にわたり実質的に等しく離間され、 センサが、前記第１周期の１／４の整数倍に実質的に等しい量だけ相互にオフセ
    ットされている請求項４４記載の案内路上における情報伝送システム。
  46. 【請求項４６】 前記受信機が、センサ内に誘起される電流および電圧のい
    ずれかの平方の和の関数として受信された情報信号を発生する案内路上における
    情報伝送システム。
  47. 【請求項４７】 少なくとも一つの閉鎖電流路を形成する２またはそれ以上
    の移相導線より成る巻線と、 該巻線と電磁結合で配置されており、 （i） 伝送されつつある情報を含む伝送された情報信号であって、結合されたも
    のが巻線に関する第１の位置の周期的関数として変わるエンベロープを有する伝
    送された情報信号、 （ii）結合されたものが巻線に関する第１の位置の周期的関数として変わるエン
    ベロープを有する少なくとも一つの位置感知信号 を巻線に供給するための送信機と、 巻線に関する第の２位置にて巻線と電磁結合で配置されており、巻線に関する
    第１および第２位置間の距離を指示する距離信号を、第２位置における位置感知
    信号の重畳の関数として発生するためのセンサと、 巻線およびセンサに結合されており、伝送されつつある情報を含む受信された情
    報信号を発生するための受信機であって、受信された情報信号が、巻線に関する
    第２の位置における２またはそれ以上の移相導線内の伝送された情報信号の重畳
    の関数としてかつ距離信号の関数として発生される受信機と を備えることを特徴とする案内路上における位置感知および通信システム。
  48. 【請求項４８】 車両の位置を決定するため、前記送信機およびセンサのい
    ずれかが、巻線に関して移動する車両上に配置される請求項４７記載の案内路上
    における位置感知および通信システム。
  49. 【請求項４９】 前記送信機が巻線に関して固定的である請求項４８記載の
    案内路上における位置感知および通信システム。
  50. 【請求項５０】 前記の伝送された情報信号および位置感知信号から生じか
    つ前記第２位置において移相導線から発する磁束が、各センサに移相導線に関す
    るそのセンサの位置に依存する電圧および電流のいずれかを誘起するように巻線
    に関して配置された誘導要素を各々具備する複数のセンサを備える請求項４８記
    載の案内路上における位置感知および通信システム。
  51. 【請求項５１】 前記巻線がリニヤモータを駆動するための推進信号を搬送
    する請求項１、１３、２４、２８、３６、４０および４８記載の案内路上におけ
    る位置感知および通信システム。
  52. 【請求項５２】 前記巻線が、推進信号を搬送する第１の一組と、位置感知
    信号および通信信号のいずれかを搬送するための第２の一組とより成る少なくと
    も二組の移相導線より成る請求項５１記載の案内路上における位置感知および通
    信システム。
  53. 【請求項５３】 前記１または複数のセンサが巻線に関して横断方向に整列
    されている請求項５２記載の案内路上における位置感知および通信システム。
  54. 【請求項５４】 リニヤモータに対するフィールドアレイ構成するトランス
    ジューサが巻線と実質的に整列している請求項５３記載の案内路上における位置
    感知および通信システム。
  55. 【請求項５５】 前記巻線がリッツワイヤより成る請求項５２記載の案内路
    上における位置感知および通信システム。
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