JPH0143274B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の属する技術分野） 本発明は一定走行路に沿つて展張施設された誘
導線路に沿つて移動するクレーン、台車などの移
動体の現在位置を移動体側において自己検知する
装置に関するものである。 （従来の技術とその問題点） 移動体の走行路を任意数の区間に分割して各区
間に２進符号による絶対番地を与え、その番地コ
ードに合わせて走行路に沿つて展張した一般に複
数の誘導線に交叉パターンを形成させるいわゆる
誘導線方式の移動体位置検知方法または装置につ
いては、これまで種々なものが提案されている。
しかしこれまでのものは番地コードを構成するビ
ツト当たり少なくとも１個以上の誘導線が必要で
あつた。 最初に移動体の位置を検知する方法の基本原理
を説明する。ただしこれは誘導線を１個のみ用い
た場合で図１は従来の位置検知装置の構成原理図
である。図１において記号１は並行２線式誘導線
で、走行路に沿つた分割区間Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの区
分点毎に交叉を施してある。３はその終端抵抗、
４は結合器、２は２周波信号送信機で、以上の１
〜４は地上側設備である。次に５と６は移動体に
載置する設備で、５は位置検知器、６は受信用ア
ンテナまたはアンテナコイルである。また図中の
ａは移動体の移動に伴うアンテナ６の移動方向を
示すもので、アンテナ６は誘導線１の面（展張
面）との結合度がほぼ同一に保たれて移動するも
のとする。送信機２よりの信号出力は結合器４を
経て誘導線１に供給される、誘導線電流はＡと
Ｃ、ＢとＤとの各区間ではそれぞれ同位相である
がＡ、Ｃ区間とＢ、Ｄ区間の間には各区間の境界
で２線の交叉が施されているため180°の位相差が
ある。また地上側２周波送信機２には２つの周波
数f₁とf₂の各発振器とその増幅器が含まれ、かつ
2f₁＝f₂の関係が成立するものとする。次に移動
体側アンテナ６は誘導線１と結合して各区間にお
いてその区間の電流に比例する電流出力を位置検
知器５に送出するが区間が異なる度に電流の位相
は180゜変化する。 次に移動体の位置検知器５の構成例ブロツク図
を図２に、またその各部信号波形図を図３にそれ
ぞれ示してある。図２において２１，２７は帯域
波器（BPF）で、誘導線よりのf₁波およびf₂波
の信号成分をそれぞれ選択抽出する。２２，２８
はそれぞれ周波数f₁およびf₂の増幅器(A)、２３，
２９は振幅制限器（以下リミツタという、Ｌ）、
２４は周波数２逓倍器（Ｘ）、２５は席弁別器
（PD）、２６は方形波コンバータ（DC）である。
なお２４（Ｘ）はf₁波のゼロ位相に同期した2f₁
波を出力する。さらにBPF、増幅器およびリミ
ツタのそれぞれ固有の位相回転量は予測できない
ものがあるが、PD２５の入力が最適となるよう
に最初位相補正を行つておくための手動調整位相
器が、例えばPD２５の入力側などに設けてある。 さて図１の２周波送信機２からの送信信号は誘
導線各区間の相対位相をもつて受信アンテナ６よ
り位置検知器５に入力し、図２のようにf₁成分と
f₂成分は分離して処理されるが、区間毎の処理を
図３の波形図によつて説明する。図３の左端の記
号は図２中の記号に対応する。まずｃは移動体ア
ンテナがａ線上を移動したときのf₁波のリミツタ
２３出力の位相変化（実線）、ｄは同様にf₂波の
リミツタ２９出力の位相変化（実線）でこれらの
波形に示すように各区分点でいずれも位相が反転
している。なおｃ，ｄに破線で示した包絡線は出
力の振幅特性であつて、誘導線の交叉点では誘起
電圧はゼロである。ｃ出力は逓倍器２４で周波数
が2f₁のｅ波形となりその位相の変化はｃと異な
り連続的である。次に２つの出力ｄとｅはPD２
５において位相差が検出され、ｇ波形に示すよう
にPD２５の出力がゼロとなる交叉点を境にして
たとえば同相の場＋Ｅ、逆相の場合−Ｅの出力を
発生する。なおPD２５の出力ゼロは誘導線の誘
導電圧ゼロ（交叉点における相殺）のｄとｅの入
力時にも一致している。このｇの出力ゼロ点は
PD２５の出力波形を方形波に変換する方形波変
換器（DC）２６の出力の高、低（Ｈ、Ｌ）レベ
ルの変換点でもあるから、DC２６の出力はｈ波
形のようになり、ｇの＋ＥはＨレベル、−ＥはＬ
レベルに変換されてレベル変換点は区分点に一致
している。 上記のＨ、Ｌレベルは明らかに２進符号として
そのまま表示させることができるが、図１のよう
に誘導線が１個では区間毎に割当てた番地コード
の１ビツトを表わすことができるに過ぎない。い
ま分割区間数を2ⁿ（８区間なら2³）とすればｎビ
ツトの番地コードを用いることが必要であるが、
これに対して従来はｎ個の誘導線を互いに並行に
敷設し、各誘導線はその区間の番地コードの各ビ
ツトコードに合わせて交叉を行うか否かを定めて
いた。しかしこの方法は誘導線の費用が高くつく
ことが欠点である。 （発明の目的） 本発明の目的は、上述のような欠点を解決し、
所要誘導線を減らし、検知設備の経済化を図つた
移動体の自己位置検知装置を提供することにあ
る。 （発明の構成と動作） 図４は本発明を実施した移動体自己位置検知装
置の一例の構成図で、１つの誘導線でも移動体の
アンテナの数を増加して（この例では２アンテ
ナ）交叉一区間当たり複数の番地コードが得られ
ることが特徴である。 図４において、１は長さＬごとに交叉が施され
た並行２線式誘導線、３は終端抵抗、４は結合
器、２−１０は４周波送信機であり、以上は地上
側の設備である。４周波送信機２−１０は、２台
の２周波送信機２−１及び２−２を備え、２−１
は周波数f₁とf₂の２周波で２×f₁＝f₂の関係の２
周波送信機であり、２−２は周波数f₁′とf₂′の２
周波で２×f₁′＝f₂′の関係の２周波送信機である。
この４周波f₁、f₂、f₁′、f₂′はBPFでそれぞれ容易
に分離できるように選ばれる。 ４周波送信機２−１０から結合器４を介して誘
導線１に送出された４周波信号のうち、２周波送
信機２−１からのf₁、f₂の信号は移動体に設置さ
れた受信アンテナ６−１によつて受信され位置検
知器５−１によつて検知出力h₁を得る。同様に、
２周波送信機２−２からのf₁′、f₂′の信号は移動
体の受信アンテナ６−２で受信され、位置検知器
５−２によつて検知出力h₂を得る。位置検知器５
−１および５−２は図２に示した回路を具備す
る。 アンテナ６−１と６−２のａ線に沿つた間隔ｌ
は誘導線１の交叉点間隔Ｌの1/2以下に設定する。 地上側の４周波送信機２−１０の中の２周波送
信機２−１及び２−２からのそれぞれf₁とf₂及び
f₁とf₂′の２周波電流は結合器４を経て誘導線１に
供給され、それぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各区間の電
流の位相並びに移動体の位置検知供給５−１，５
−２の出力h₁，h₂は図２及び図３に示した通りで
ある。 さて、ｌＬ／２だけ離れた２個のアンテナ６
−１，６−２を有する移動体がａ線に沿つて移動
したとき、検知器５−１，５−２の出力h₁，h₂は
図５のようになる。ただしこの横軸はアンテナ６
−１，６−２の中間点ｚの位置を示している。 図５において、まず、点ｚがＡ区間の中央にあ
るときはアンテナ６−１，６−２は共にＡ区間内
にあるからh₁、h₂両出力は共に“１”である。次
に、点ｚがＡ、Ｂの区分点からｌ／２だけＡ区間
寄りの位置にあればアンテナ６−１はＡ区間にあ
るので検知器５−１の出力h₁は“１”、アンテナ
６−２はＡ、Ｂ区分点にあるので検知器５−２の
出力h₂は“１”と“０”の変換点であるためいず
れかになる。次に、ｚ点がＡ区間内にあるがＡ、
Ｂ区分点からｌ／２以下の範囲にあればアンテナ
６−２はＢ区間内にあるので５−２の出力h₂は
“０”となり、６−１はＡ区間内にあるから５−
１の出力h₁は“１”になる。この状態はｚ点がＢ
区間に進んでＡ、Ｂ区分点からｌ／２以内にある
までは続くことが図５から明らかである。次に、
ｚ点がｌ／２だけＢ区間に進むと出力h₁は“１”
と“０”の変換点であり出力h₂は“０”である。
次に、ｚ点がＡ、Ｂ区分点からｌ／２以上離れか
つＢ、Ｃ区分点からｌ／２以上手前のＢ区間にあ
ればh₁、h₂両出力は共に“０”である。同様にし
てｚ点がＢ、Ｃ区分点からｌ／２以下のＢ区間ま
たはＢ、Ｃ区分点からｌ／２以下のＣ区間にある
ときには出力h₁は“０”、出力h₂は“１”になる。
このようにｚ点の位置により検知器５−１，５−
２の出力は変化するから、そのh₁、h₂両出力を組
合わせれば図５のＹ波形のように“11”、“01”、
“00”、“10”の４つのコードが２区間１サイクル
または２交叉点１サイクル毎に得られる。 さらに、上述の動作に基づいて位置識別のコー
ドを増すために、移動体のアンテナを等間隔の３
個とし、それに対応して２周波送信機を３個、位
置検知器を３個使用すれば、２交叉点１サイクル
を“111”、“011”、“001”、“000”、“100”、“1
10”
の６個のコードで識別出来る出力が得られる。す
なわち、一般にアンテナ数をＭとしたとき2M個
のコードが得られる。しかし、実際には物理的制
約があつて実装するアンテナの数には限度がある
ので、複数のアンテナと複数の誘導線の組合わせ
を用いることが実用的である。次に、その例を図
６及び図７によつて説明する。 図６は誘導線３個とアンテナ２個を用いた場合
の本発明による移動体の自己位置検知装置の構成
例図である。図において、１−１，１−２，１−
３はいずれも平行２線式誘導線でその交叉位置に
ついては図７によつて後に説明する。４−１，４
−２，４−３は各誘導線と信号送信機２−１１，
２−２１，２−３１との結合器である。２−１
１，２−２１，２−３１は各誘導線毎に異なる４
周波の電流を供給する４周波送信機であり、それ
ぞれ図４で説明した４周波送信機２−１０と同様
に２周波送信機が２個ずつ内蔵されており、移動
体側の２個の受信アンテナ６−１，６−２を経て
位置検知器５−１１と５−１２，５−２１と５−
２２，５−３１と５−３２とでそれぞれ検知され
合成された出力Y₂ ³，Y₂ ²，Y₂ ¹は、図５のＹ形式
の出力波形が得られる。 すなわち、誘導線１−１について具体的に説明
すると、４周波送信機２−１１に内蔵される２個
の２周波送信機の周波数は、f₁とf₂、f₁′とf₂′であ
り、互いに2f₁＝f₂、2f₁′＝f₂′の関係にある。f₁お
よびf₂の送信信号は、受信アンテナ６−１を経て
検知供給５−１１で検知出力が得られ、f₁′と
f₂′の送信信号は受信アンテナ６−２を経て検知
器５−１２で検知出力が得られる。そしてこの両
検知出力を合成して出力Y₂ ³が得られることとな
り図５のＹ波形で示す２ビツトで４通りのコード
が得られることがわかる。 同様にして、他の誘導線１−２，１−３につい
てもそれぞれ２ビツトで４通りのコードが得ら
れ、これらを組合わせることにより６ビツトで４
×４＝2⁴＝16個のコードが得られる。この場合、
合計12周波数が用いられるが、その周波数の関係
は、内蔵する各２周波送信機の２周波は１対２の
関係を保ちながら使用する12周波はすべて異なり
移動体側検知器のBPFで容易に分離できる間隔
にあるものとする。 このようにして得られた検知出力Y₂ ³，Y₂ ²，
Y₂ ¹は、それぞれ各誘導線１−１，１−２，１−
３の交叉位置情報を与えることになる。 図７は、誘導線１−１，１−２，１−３の交叉
位置と、図６のように構成された本発明の自己位
置検知装置の動作説明図である。 図において、２¹，２²，２³は図６の誘導線１
−１，１−２，１−３と同じ３個の並列誘導線を
表わし、走行路に沿つた各誘導線の交叉位置は図
の太い縦線のように誘導線毎にずらせて等間隔Ｌ
に配置されている。また、移動体の２つのアンテ
ナの間隔ｌはＬ／２に選んである。なお、図の最
上段の数字＃０〜＃15は分割された16区間を示し
てある。各誘導線の交叉点の位置は、誘導線２³
では７と15の各区間の中央、２³では３と11の各
区間の中央、２¹では１、５、９、13の各区間の
中央に設けてあり、かつ、これら交叉点は移動体
の走行路に沿つて重複することなく等間隔Ｌに配
置されている。次に、２つのアンテナの中間点を
図５と同じくｚとし、アンテナと各誘導線との結
合度はほぼ等しく一定に保たれるとすれば、誘導
線２³による組合わせた出力Y₂ ³はｚ点が０〜６区
間にあるときはY₂ ³波形図に示すように“11”を
出力し、ｚ点が７区間にあるときは“01”を、同
じく８〜14区間にあるときは“00”を、15区間に
あるときは“10”をそれぞれ出力する。また誘導
線２²検知器出力Y₂ ²はｚ点が０〜２区間および12
〜15区間にあれば“11”、３区間にあれば“01”、
４〜10区間にあれば“00”、11区間にあれば“10”
をそれぞれ出力する。さらに誘導線2¹検知器出力
Y₂ ¹はｚ点が０区間、６〜８区間、14〜15区間に
あれば“11”、１と９区間にあれば“01”、２〜４
区間および10〜12区間にあれば“00”、５と13区
間では“10”をそれぞれ出力する。従つてこれら
のY₂ ³、Y₂ ²、Y₂ ¹各波形を組合わせるとＸ波形の
ように16通りのレベル変化またはコードが得られ
る。 このように従来移動体アンテナが１個の場合2³
個のコードしか得られなかつたが、本発明ではア
ンテナ２個をｌ間隔で用いることによつて2⁴個の
番地コードが得られる。 図６の例では２進６ビツトコードであるが、通
常の番地コードで表わすには符号変換を用いてこ
れを２進４ビツトコード（2⁴＝16）に変換して出
力すればよい。 なお、上記の説明では走行路に沿つた誘導線の
交叉間隔をすべて等長とし誘導線２¹では４区間
（＝2L）、誘導線２²および２³では８区間（＝4L）
毎に交叉を施したが、交叉間隔をＬ以上の任意の
長さにすることは自由である。ただし、交叉間隔
Ｌの最小値はＬ＝2lである。 さて、上記のように複数の誘導線と複数のアン
テナの組合わせにより得られる番地の数C_NOは、
αをアンテナ数、ｎを平行２線式誘導線の数とす
ると、 C_NO＝α・2ⁿ で表わされる。表１はこの式から求めた一例であ
る。例えば、等長区間30個に番地表示を与えるに
は、アンテナ１個の場合、５個の誘導線が必要で
あるが、８個のアンテナを用いれば誘導線は２個
でよいことがわかる。（C_NOが与えられれば実際に
はC_NOα・2ⁿのように選ぶことは当然である。）

【表】 なお、図６の説明のように移動側検知器で互い
に分離できる周波数を割当てる周波数分割多重形
式では、例えば、８個のような多数の受信アンテ
ナを用いると誘導線費より多周波送信機、位置検
知器の周波数分離抽出波器などの費用が高価に
なることもある。このような場合には、信号送信
機の送周波数をf₁およびf₂の１組として後で図８
に示す他の実施例の時分割多重方式によつて地上
側送信機から２周波を循環送出する方法を用いて
総合的に低価格にすればよい。 次に、他の実施例として、図８の構成は、周波
数を２波のみ用いる時分割形式であつて、図中の
２はf₁とf₂の２周波送信機、４１は２周波送信機
２の出力の各誘導線１−１，１−２，１−３への
分配器であつて、一定速度で各誘導線に２周波出
力を循環的に切換出力する。４２はアンテナ６−
１，６−２の出力切換器で、地上側の分配器４１
の循環分配速度の２倍に同期している。５は図
２、図３同様の位置検知器、４３は出力切替器４
２の切替速度に同期した検知出力分配器である。
このように移動体側を構成すれば各誘導線毎に２
つのアンテナによるその誘導受信出力は切換えら
れて位置検知器５から出力Ｙが得られ、さらに分
配器４３によつて２つのアンテナを経て検知され
た出力Ｙを組合わせて各誘導線によるY₂ ³、Y₂ ²、
Y₂ ¹の各出力が得られる。また、図８の各誘導線
の交叉が図７と同様に施されているものとすれば
同様のY₂ ³、Y₂ ²、Y₂ ¹の検知が行われる。ただ
し、図７では各検出出力が連続波形となつている
が、図８の構成では、番地コードの各ビツトコー
ドの直列符号として出力させることになる。そこ
で適当なメモリを付加すれば、図７と同じ連続並
列コード出力とすることもできる。さらに、図７
からも明らかなように誘導線の交叉配置間隔Ｌ、
使用アンテナ数α、アンテナ間隔ｌの関係をｌ＝
Ｌ／αとすれば位置検知区分点は誘導線相互間で
重複しないので誤り番地コードを発生しない。 （発明の効果） 以上詳細に説明したように、移動体の移動距離
および分割区間数が共に大きく、割当番地数が例
えば250必要であるような場合には、従来の方法
では誘導線は８個（2⁸＝256）となりその施設費
は著しく高価になる。さらに、最小区間長が数10
cmのように短いときは区分点の精度も高いものが
要求される。しかも誘導線の交叉間隔を小さくす
ると複数区間の干渉が生じて見掛上結合損失が増
大した結果となり区分点誤差が大きくなるなど、
要求精度を満足できないことが多かつた。これに
対して本発明によれば、複数のアンテナ（250番
地に対しては表１からアンテナ数８として誘導線
は５個となる）を用いることによつて、同じ誘導
線の交叉間隔を大きくできるため区分点誤差も最
小に維持することができ、誘導線数も減小される
など実用上の効果は著しい。

【図面の簡単な説明】

図１は従来の移動体位置検知装置の構成原理
図、図２は位置検知器の構成例ブロツク図、図３
はその各部波形例図、図４は本発明の移動体の自
己位置検知装置の一例の構成図、図５は図４の動
作説明図、図６は本発明の他の実施例の構成図、
図７は図６の動作説明図、図８は本発明の他の実
施例を示す時分割形式による構成例図である。 １，１−１，１−２，１−３……誘導線、２，
２−１，２−２……２周波送信機、２−１０，２
−１１，２−２１，２−３１……４周波送信機、
３……終端抵抗、４，４−１，４−２，４−３…
…結合器、５，５−１，５−２，５−１１，５−
１２，５−２１，５−２２，５−３１，５−３２
……位置検知器、６，６−１，６−２……受信用
アンテナ、２１，２７……帯域波器、２２，２
８……増幅器、２３，２９……振幅制限器、２４
……周波数２逓倍器、２５……位相弁別器、２６
……方形波コンバータ、４１，４３……出力（切
替）分配器、４２……アンテナ切替器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 移動体が自己の現在位置を自己検知するため
   に、 移動体の走行路に沿つて展張しこれを任意数Ｃ
   の区間に分割しその各区間に２進符号の番地を割
   当て、これに合わせて交差を施したｎ個（ｎは１
   以上の整数）の平行２線式誘導線と、 その各誘導線の片端に接続されそれぞれ周波数
   の異なる２対１の周波数比をもつ２周波の２組よ
   りなる４周波信号を供給する４周波送信機と、 前記移動体に載置され前記各誘導線と誘導結合
   し、かつ、該誘導線に沿つて前記交差間隔の1/2
   以下の間に等間隔配置されたα個（αは２以上の
   整数）の受信アンテナと、 該α個の受信アンテナにそれぞれ接続され前記
   ４周波信号中の前記２周波信号を入力とする複数
   の位置検知器とを備え、 前記ｎ、Ｃ及びαはα×2ⁿ＝Ｃの条件を満たす
   ように選ばれ、 前記各位置検知器は前記２周波信号入力の各周
   波数成分をそれぞれ抽出増幅して一定振幅に制限
   し、該２周波信号の低い周波数成分を２倍の周波
   数に変換したのち該２周波信号の位相差を弁別し
   て２値符号化出力とする回路を備え、これら各位
   置検知器の出力を前記４周波信号に対応する組み
   合わせによつて移動体の自己位置を移動体側で検
   知することを特徴とする移動体の自己位置検知装
   置。