JPH0450539B2 - - Google Patents
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- JPH0450539B2 JPH0450539B2 JP58140313A JP14031383A JPH0450539B2 JP H0450539 B2 JPH0450539 B2 JP H0450539B2 JP 58140313 A JP58140313 A JP 58140313A JP 14031383 A JP14031383 A JP 14031383A JP H0450539 B2 JPH0450539 B2 JP H0450539B2
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0259—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using magnetic or electromagnetic means
- G05D1/0265—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using magnetic or electromagnetic means using buried wires
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Description
【発明の詳細な説明】
[発明の対象]
本発明は誘導無線を利用して移動体の位置を連
続的に検知する方式に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] The present invention relates to a system for continuously detecting the position of a moving object using guided radio.
[発明の背景]
例えば、リニアモーターカーの自動運転におい
ては、走行路に沿つて一定間隔に配置されたモー
ター極(推進コイル)の極間距離の範囲内で常時
地上においてその車体位置を検知し、これに応じ
で磁界電流の周波数、振幅、位相を合理的に調整
することが、この車両の円滑な運転に不可欠な要
請とされている。[Background of the Invention] For example, in the automatic operation of a linear motor car, the position of the car body is constantly detected on the ground within the distance between motor poles (propulsion coils) placed at regular intervals along the running route. , it is considered essential for the smooth operation of this vehicle to rationally adjust the frequency, amplitude, and phase of the magnetic field current accordingly.
現在、この要請に応える手段として有力視され
ているものとして誘導無線を用いた方式がある。
この方式には、移動体搭載アンテナの励振によつ
て誘導無線線路に誘起された電圧を地上において
処理し、これから直接に移動体位置を検知する方
式(地上検知)と、誘導無線線路に給電された電
圧を移動体搭載アンテナで受信し、移動体上で信
号処理して位置を検知し、これを符号化して無線
により地上基地局へ送信する方式(車上検知)と
がある。 Currently, a method using guided radio is considered to be a promising means to meet this demand.
This method consists of two methods: a method in which the voltage induced in the guided radio line by the excitation of an antenna mounted on a mobile object is processed on the ground, and the position of the moving object is directly detected from this (ground detection), and a method in which the position of the moving object is directly detected from the voltage induced on the guided radio line by the excitation of the antenna mounted on the moving object. There is a method (on-vehicle detection) in which the voltage is received by an antenna mounted on a mobile body, the position is detected by signal processing on the mobile body, and this is encoded and transmitted wirelessly to a ground base station.
地上検知方式は地上において直接に制御信号が
得られる利点がある反面、誘導無線線路内の漏話
量が大きな場合に測定誤差を生ずる欠点がある。
また、車上検知方式では誘導無線線路内の漏話が
全く問題とならない反面、位置情報を符号化し、
これを無線伝送する必要があり、系統が複雑化す
る欠点があり、双方の方式は優劣つけ難い。 Although the ground detection method has the advantage of directly obtaining control signals on the ground, it has the disadvantage of causing measurement errors when the amount of crosstalk in the guided radio line is large.
In addition, while the on-vehicle detection method does not have any problem with crosstalk in the guided radio line, it encodes position information.
This needs to be transmitted wirelessly, which has the disadvantage of complicating the system, so it is difficult to compare the superiority of the two methods.
車上検知方式として現在提案されている位置検
知方式について第1図および第2図を参照して説
明する。 A position detection method currently proposed as an on-vehicle detection method will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
第1図において、第1図aは平面図、第1図b
はA−A′断面図である。1,2は導体、3は導
体1,2により形成される誘導無線線路、4−
1,4−2は移動体搭載アンテナである。 In Figure 1, Figure 1 a is a plan view, Figure 1 b
is a sectional view taken along line A-A'. 1 and 2 are conductors, 3 is an inductive radio line formed by conductors 1 and 2, and 4-
1 and 4-2 are antennas mounted on a mobile object.
導体1,2は平面上に周期Pでもつて波形形状
に折り曲げられ、相互にP/3ずらして配置され
ている。また、アンテナ4−1,4−2としては
枠形ループコイルが用いられ、相互にP/4ずら
して移動体上に固定されている。 The conductors 1 and 2 are bent into a waveform shape with a period P on a plane, and are arranged offset from each other by P/3. Further, frame-shaped loop coils are used as the antennas 4-1 and 4-2, and are fixed on the moving body with a mutual shift of P/4.
地上送信機5から線路3に50〜200KHzの高周
波電流を供給すると、周囲には誘導磁界が形成さ
れアンテナ4−1,4−2に電圧が誘起される。 When a high frequency current of 50 to 200 KHz is supplied from the ground transmitter 5 to the line 3, an induced magnetic field is formed around the line 3, and a voltage is induced in the antennas 4-1 and 4-2.
線路3とアンテナ4−1,4−2との離隔距離
およびアンテナ4−1,4−2の寸法を適当に選
択することにより各アンテナ4−1,4−2に誘
起される電圧の振幅をz(線路3の端末からアン
テナ4−1までの距離)について正弦波状とする
ことができる。 The amplitude of the voltage induced in each antenna 4-1, 4-2 can be controlled by appropriately selecting the distance between the line 3 and the antennas 4-1, 4-2 and the dimensions of the antennas 4-1, 4-2. z (distance from the terminal of the line 3 to the antenna 4-1) can be made sinusoidal.
ここで、アンテナ誘導電圧の包絡線がzについ
て正弦波状となる理由について説明する。 Here, the reason why the envelope of the antenna induced voltage has a sinusoidal shape with respect to z will be explained.
第7図にあるように、波形導体1aと導体1b
から成る線路33を考える。第7図aは平面図で
あり、第7図bはA−A′断面図である。波形導
体1aを往路、導体1bを帰路として夫々に電流
I,−Iを通電する。Pは導体ピツチである。ア
ンテナ32は枠形ループコイルを用い、線路33
の上を高さhを保持しながらz方向に移動させ
る。すると、アンテナ32の誘導電圧Va(z)は、
zについてPを周期とする周期函数となる。アン
テナ32の長さL及びアンテナ32と線路33と
の距離hがともに極めて小さい場合は、第8図の
ように、Va(z)は波形導体1aの形に近似した形
状を示すと共に、多くの高次の空間高調波成分を
含むものとなる。 As shown in FIG. 7, the corrugated conductor 1a and the conductor 1b
Consider a line 33 consisting of. FIG. 7a is a plan view, and FIG. 7b is a sectional view taken along line A-A'. Currents I and -I are applied to the waveform conductor 1a as an outgoing path and the conductor 1b as a return path, respectively. P is the conductor pitch. The antenna 32 uses a frame-shaped loop coil, and the line 33
Move it in the z direction while maintaining the height h. Then, the induced voltage Va(z) of the antenna 32 is
It is a periodic function with respect to z having a period of P. When the length L of the antenna 32 and the distance h between the antenna 32 and the line 33 are both extremely small, as shown in FIG. This includes high-order spatial harmonic components.
L及びhを次第に増加させて行くと、Va(z)中
の高次の空間高調波は急速に減少して行き、Lを
P/7〜P/5、hを線路の幅dの2倍以上にと
ればVa(z)は概ね正弦波成分のみとなることが知
られている。これは、Lを増加させると高調波成
分に対応する起電力がアンテナ内で相殺する傾向
を示すこと、及びhが増大するにつれて高調波成
分に対応する磁束が急速に減少するためであると
言われている。 As L and h are gradually increased, the higher-order spatial harmonics in Va(z) rapidly decrease, and L is P/7 to P/5 and h is twice the line width d. It is known that if the above is taken, Va(z) will consist almost only of sine wave components. This is because as L increases, the electromotive force corresponding to the harmonic component tends to cancel out within the antenna, and as h increases, the magnetic flux corresponding to the harmonic component rapidly decreases. It is being said.
このような理由から第1図において、アンテナ
4−1および4−2に誘起される電圧をそれぞれ
V1(z)およびV2(z)とすれば、
V1(z)=kcos2πz/P
V2(z)=kcos2π(z+P/4)/P
=kcos{(2πz/P)+π/2} ……(1)
K:常数
と現わすことができる。 For this reason, in Fig. 1, the voltages induced in antennas 4-1 and 4-2 are respectively
If V 1 (z) and V 2 (z), then V 1 (z)=kcos2πz/P V 2 (z)=kcos2π(z+P/4)/P=kcos {(2πz/P)+π/2} ...(1) K: Can be expressed as a constant.
ここで、2つの電圧V1,V2の間に
V1=Vp,V2=Vpej〓/2 ……(1−1)
の関係が成り立つとき、V1,V2は二相式の正相
電圧と呼びその値をVpにより代表させ、また
V1=Vo,V2=Voe-j〓/2 ……(1−2)
の関係が成り立つとき、V1,V2を二相式の逆相
電圧と呼び、その値をVoにより代表させる。(な
お、慣習上Vpを逆相電圧、Voを正相電圧と呼ば
れる場合がある。)一般に、任意の2つの電圧
V1,V2は正相電圧および逆相電圧の和として表
わすことができる。すなわち、
V1=Vp′+Vo′
V2=Vp′ej〓/2+Vo′e-j〓/2 ……(1−3)
これにより直ちに
2Vp′=V1+e-j〓/2V2
2Vo′=V1+ej〓/2V2 ……(1−4)
が導き出される。 Here, when the following relationship holds between the two voltages V 1 and V 2 , V 1 = V p , V 2 = V p e j 〓 /2 (1-1), V 1 and V 2 are It is called the positive sequence voltage of the phase equation, and its value is represented by V p , and when the relationship of V 1 = V o , V 2 = V o e -j 〓 /2 ... (1-2) holds, V 1 , V 2 is called the two-phase negative phase voltage, and its value is represented by V o . (By convention, V p is sometimes called the negative sequence voltage, and V o is sometimes called the positive sequence voltage.) In general, any two voltages
V 1 and V 2 can be expressed as the sum of a positive sequence voltage and a negative sequence voltage. That is, V 1 =V p ′+V o ′ V 2 =V p ′e j 〓 /2 +V o ′e -j 〓 /2 ...(1-3) This immediately results in 2V p ′=V 1 +e -j 〓 /2 V 2 2V o ′=V 1 +e j 〓 /2 V 2 ...(1-4) is derived.
ここでは計算による便宜上、2Vp′を正相電圧
Vp(z)、2Vo′を逆相電圧Vo(z)と表わし、正相電圧
Vp(z)および逆相電圧Vo(z)を次式により定義する。 Here, for convenience of calculation, 2V p ′ is the positive sequence voltage
V p (z), 2V o ′ are expressed as the negative sequence voltage V o (z), and the positive sequence voltage
V p (z) and negative phase voltage V o (z) are defined by the following equations.
Vp(z)=V1(z)+e-j〓/2V2(z)
Vo(z)=V1(z)+ej〓/2V2(z) ……(2)
(1)式を変形すれば、
V1(z)=(1/2)k(ej2〓z/P+e-j2〓z/P)
V2(z)
=(1/2)k(ej2〓z/P+j〓/2+e-j2〓z/P-j〓/2)
……(2−1)
(2)式に上記(2−1)式の関係を代入すること
により次式が得られる。 V p (z)=V 1 (z)+e -j 〓 /2 V 2 (z) V o (z)=V 1 (z)+e j 〓 /2 V 2 (z) ……(2) (1 ), V 1 (z) = (1/2) k (e j2 〓 z/P +e -j2 〓 z/P ) V 2 (z) = (1/2) k (e j2 〓 z/P+j 〓 /2 +e -j2 〓 z/Pj 〓 /2 )
...(2-1) By substituting the relationship of the above equation (2-1) into equation (2), the following equation is obtained.
Vp(z)=(1/2)k{ej2〓z/P++e-j2〓z/p +e-j〓/2(ej2〓z/p+j〓/2+ e-j2〓z/P-j〓/2)} =Kej2〓z/P Vo(z)=(1/2)k{ej2〓z/P+e-j2〓z/P +ej〓/2(ej2〓z/P+j〓/2 +e-j2〓z/P-j〓/2)} =Ke-j2〓z/P ……(3) Vp(z)とVo(2)の位相差をΦ(z)とすれば、 Φ(z)=∠Vp(z)−∠Vo(z) =4πz/P ……(4) (∠:偏角を意味する記号) となる。V p (z)=(1/2)k{e j2 〓 z/P+ +e -j2 〓 z/p +e -j 〓 /2 (e j2 〓 z/p+j 〓 /2 + e -j2 〓 z /Pj 〓 /2 )} =Ke j2 〓 z/P V o (z)=(1/2)k{e j2 〓 z/P +e -j2 〓 z/P +e j 〓 /2 (e j2 〓 z /P+j 〓 /2 +e -j2 〓 z/Pj 〓 /2 )} =Ke -j2 〓 z/P ……(3) The phase difference between V p (z) and V o (2) is expressed as Φ(z ), then Φ(z)=∠V p (z)−∠V o (z) =4πz/P...(4) (∠: symbol meaning declination angle).
すなわち、Φ(z)は第2図に示すようにzがP/
2増加する毎に直線的に2πの増加を示すことに
なり、Φ(z)の測定を通じ、移動体位置をP/2の
周期で連続的に測定することができる。 In other words, Φ(z) is defined as z is P/ as shown in Figure 2.
Every increase by 2 indicates a linear increase of 2π, and by measuring Φ(z), the position of the moving object can be continuously measured at a period of P/2.
従つて、これをリニアモーターカーの位置検知
に適用する場合には、Pをモーター極間距離の2
倍にとり、且つ線路をモーター極と同期した位置
に敷設することにより所期の目的を達成すること
ができる。 Therefore, when applying this to the position detection of a linear motor car, P is equal to 2 of the distance between motor poles.
The desired purpose can be achieved by doubling the number of lines and laying the line in a position synchronized with the motor pole.
しかしながら、上記のような方式には次のよう
な欠点がある。 However, the above method has the following drawbacks.
すなわち、各導体1,2の周期Pはリニアモー
タカー極間距離の2倍に等しくなければならない
が、リニアモーターカーの実用機ではモーター極
間距離は約6mになるものと予想されており、従
つて導体周期Pは約12mとしなければならなくな
る。 In other words, the period P of each conductor 1, 2 must be equal to twice the distance between the poles of a linear motor car, but in a practical linear motor car, the distance between the motor poles is expected to be approximately 6 m, so Therefore, the conductor period P must be approximately 12 m.
このため、線路3の製造が困難となり、高価と
なる恐れがある。 For this reason, manufacturing of the line 3 may become difficult and expensive.
また、この方式を実現するためには、(1)式に示
したように各導体間の誘起電圧がzについて純粋
な正弦波状となることが必要であり、このためア
ンテナ5の長さLはP/7〜P/5(P=12mの
場合は1.7〜2.4m)と極めて大きくなる。アンテ
ナを車体に取り付ける場合、車体を流れる渦電流
の影響を避けるため車体に切欠部を設けなければ
ならないが、これが大きな寸法となることは車体
の機械的強度上からも好ましくない。 In addition, in order to realize this method, it is necessary that the induced voltage between each conductor has a pure sine wave shape with respect to z, as shown in equation (1), and therefore the length L of the antenna 5 is It becomes extremely large, P/7 to P/5 (1.7 to 2.4 m when P=12 m). When attaching an antenna to a car body, it is necessary to provide a notch in the car body to avoid the effects of eddy currents flowing through the car body, but it is not desirable from the viewpoint of the mechanical strength of the car body that this becomes large.
[発明の目的]
本発明は移動体の位置検知周期を線路の導体周
期Pと等しくすることができ、これをリニアモー
ターカーの自動運転に適用した場合には導体周期
Pをモーター極間距離と等しくでき、また車上ア
ンテナを小型化でき、さらには線路の製造を容易
化できる移動体位置検知方式の提供を目的とする
ものである。[Object of the invention] The present invention can make the position detection period of a moving object equal to the conductor period P of the track, and when this is applied to automatic operation of a linear motor car, the conductor period P can be made equal to the distance between motor poles. It is an object of the present invention to provide a moving body position detection method that can be used in the same manner as described above, that can reduce the size of the on-board antenna, and that can also facilitate the manufacture of railway tracks.
[発明の概要]
本発明の要点は、移動体の走行路に沿つて、一
定の周期Pで同じ形状を繰り返して成る導体と、
この導体と平行した直線状導体とよりなる誘導無
線線路が敷設されており、一方移動体にはP/3
の間隔で3個のアンテナが搭載されており、誘導
無線線路に高周波電流を通電したとき上記各アン
テナに誘起されるそれぞれの電圧を直線検波して
その包絡線(これをそれぞれ|V1(z)|,|V2(z)
|,|V3(z)|とする)を求め、これらの量をデイ
ジタル量に変換し、
Z=(P/2π)tan-1[(√3/2){−|V2(z)|
+|V3(z)|}/{|V1(z)|−(1/2)(|V2(z)+|
V3(z)|}]
の演算を行わしめることにより移動体の位置を周
期Pで連続的に検知することにある。[Summary of the Invention] The gist of the present invention is that a conductor is formed by repeating the same shape at a constant period P along the travel path of a moving object;
A guided radio line consisting of a straight conductor parallel to this conductor is laid, while a P/3
Three antennas are mounted at intervals of )|,|V 2 (z)
|, |V 3 (z)|) and convert these quantities into digital quantities, Z=(P/2π)tan -1 [(√3/2){−|V 2 (z) | + | V 3 (z) | | / { | V 1 (z) | − (1/2) ( | V 2 (z) + |
V 3 (z)|}] The purpose of this method is to continuously detect the position of a moving object at a period P by performing the calculation.
本発明の原理を第3図に基いて説明する。 The principle of the present invention will be explained based on FIG.
第3図において、第3図aは平面図、第3図b
はA−A′断面図である。11,12はそれぞれ
導体であつて、導体11は周期Pでもつて波形形
状に折り曲げられ、導体12は導体11と並行し
て直線状に配置されることによつて誘導無線線路
13が形成されている。14−1,14−2,1
4−3はそれぞれ移動体搭載アンテナであつて、
各アンテナはP/3の間隔を置いて移動体に固定
されている。 In Figure 3, Figure 3a is a plan view and Figure 3b is a plan view.
is a sectional view taken along line A-A'. 11 and 12 are conductors, respectively. The conductor 11 is bent into a waveform shape with a period P, and the conductor 12 is arranged in a straight line in parallel with the conductor 11, thereby forming an inductive radio line 13. There is. 14-1, 14-2, 1
4-3 are mobile-mounted antennas,
Each antenna is fixed to the moving body at an interval of P/3.
地上送信機15から線路13に50〜200KHzの
高周波電流を供給すると、周囲には誘導磁界が形
成されアンテナ14−1,14−2,14−3に
電圧が誘起される。 When a high frequency current of 50 to 200 KHz is supplied from the ground transmitter 15 to the line 13, an induced magnetic field is formed around the line 13, and a voltage is induced in the antennas 14-1, 14-2, and 14-3.
第3図の誘導無線線路13は、第9図のaに示
された導体2aを往路、導体2bを帰路とする線
路43と、bに示された導体3aを往路、導体3
bを帰路とする線路53との合成として把握する
ことができる。 The guided radio line 13 in FIG. 3 includes a line 43 that uses the conductor 2a shown in a in FIG.
It can be understood as a combination with the line 53 whose return route is b.
第9図aの線路43からアンテナに誘起される
電圧は前述したように正弦波状を示し、第10図
aのような波形となる。第9図bの線路53から
は第10図bのような一様な振幅の電圧が誘起さ
れ、両者を合成すれば第10図cのような波形を
示す電圧が得られることとなる。数式的に表わせ
ば次式のようになる。 The voltage induced in the antenna from the line 43 in FIG. 9a has a sinusoidal waveform as described above, and has a waveform as shown in FIG. 10a. A voltage with a uniform amplitude as shown in FIG. 10b is induced from the line 53 in FIG. 9b, and when both are combined, a voltage having a waveform as shown in FIG. 10c is obtained. Expressed mathematically, it is as follows.
V(z)=k1{1+k2cos2πz/P}……(4−1) ただし、k1,k2は常数。V(z)=k 1 {1+k 2 cos2πz/P}...(4-1) However, k 1 and k 2 are constants.
このように、線路13の端末からアンテナまで
の距離をzとすると、これら各アンテナ14−
1,14−2,14−3に誘起される電圧V1(z),
V2(z),V3(z)はそれぞれ次式のように現わされる。 In this way, if the distance from the terminal of the line 13 to the antenna is z, each of these antennas 14-
Voltage V 1 (z) induced in 1, 14-2, 14-3,
V 2 (z) and V 3 (z) are expressed as shown below.
V1(z)=k1{1+k2cos2πz/P}
V2(z)=k1{1+k2cos2π(z+P/3)/P}
V3(z)=k1{1+k2cos2π(z+2P/3)/P}
K1,K2:常数 ……(5)
0<k2<1であるから、(5)式の右辺は常に正で
ある。V 1 (z)=k 1 {1+k 2 cos2πz/P} V 2 (z)=k 1 {1+k 2 cos2π(z+P/3)/P} V 3 (z)=k 1 {1+k 2 cos2π(z+2P/ 3)/P} K 1 , K 2 : constants (5) Since 0<k 2 <1, the right side of equation (5) is always positive.
したがつて、V1(z),V2(z),V3(z)を直線検波し
てその包絡線|V1(z)|,|V2(z)|,|V3(z)|を求
めると次式のようになる。 Therefore, by linearly detecting V 1 (z), V 2 (z), and V 3 (z), their envelopes |V 1 (z)|, |V 2 (z)|, |V 3 (z) )| is calculated as follows.
|V1(z)|=V1(z)
|V2(z)|=V2(z)
|V3(z)|=V3(z) ……(6)
ここで、高周波数ω0の新たな搬送波を(6)式の
各々の電圧で変調しそれぞれをVu′(z),Vv′(z),
Vw′(z)とすると次式のようになる。|V 1 (z)|=V 1 (z) |V 2 (z)|=V 2 (z) |V 3 (z)|=V 3 (z) ...(6) Here, the high frequency ω The new carrier wave of 0 is modulated by each voltage in equation (6), and they are respectively V u ′(z), V v ′(z),
If V w ′(z), then the following equation is obtained.
Vu′(z)
=|V1(z)|ej〓ot
=k1(1+k2cos2πz/P)・ej〓ot
Vv′(z)
=|V2(z)|ej〓ot
=k1[1+k2cos2π(z+P/3)/P]
・ej〓pt
Vw′(z)
=|V3(z)|ej〓ot
=k1[1+k2cos2π(z−P/3)/P]
・ej〓pt ……(7)
ここで一般に任意の3つの電圧Vu′,Vv′,Vw′
は次式のように正相電圧Vp、逆相電圧Voおよび
零相電圧V0の和として表わすことができること
が知られている。V u ′(z) =|V 1 (z)|e j 〓 ot =k 1 (1+k 2 cos2πz/P)・e j 〓 ot V v ′(z) =|V 2 (z)|e j 〓 ot = k 1 [1 + k 2 cos2π (z + P / 3) / P] ・e j 〓 pt V w ′(z) = |V 3 (z) | e j 〓 ot = k 1 [1 + k 2 cos2π (z - P /3)/P] ・e j 〓 pt ……(7) Here, generally any three voltages V u ′, V v ′, V w ′
It is known that can be expressed as the sum of positive-sequence voltage V p , negative-sequence voltage V o and zero-sequence voltage V 0 as shown in the following equation.
Vu′=Vp+Vo+V0
Vv′=Vpej2〓/3+Voe-j2〓/3+V0
Vw′=Vpe-j2〓/3+Voej2〓/3+V0 ……(7−1)
1+ej2〓/3+e-j2〓/3=0 ……(7−2)
の関係に着目すれば、(7−1)式から次式を導
き出すことができる。V u ′=V p +V o +V 0 V v ′=V p e j2 〓 /3 +V o e -j2 〓 /3 +V 0 V w ′=V p e -j2 〓 /3 +V o e j2 〓 /3 +V 0 ...(7-1) 1+e j2 〓 /3 +e -j2 〓 /3 =0 ...(7-2) If we focus on the relationship, we can derive the following equation from equation (7-1). .
3Vp=Vu′+e-j2〓/3Vv′
+ej2〓/3Vw′
3Vo=Vu′+ej2〓/3Vv′
+e-j2〓/3Vw′
3V0=Vu′+Vv′+Vw′ ……(7−3)
ここでは計算による便宜上、3Vpを正相電圧
Vp′(z)、3Voを逆相電圧Vo′(2)と表わし、次式に
より正相電圧Vp′(z)および逆相電圧Vo′(z)を定義
する。3V p =V u ′+e -j2 〓 /3 V v ′ +e j2 〓 /3 V w ′ 3V o =V u ′+e j2 〓 /3 V v ′ +e -j2 〓 /3 V w ′ 3V 0 =V u ′+V v ′+V w ′ ...(7-3) Here, for convenience of calculation, 3V p is the positive sequence voltage.
V p ′(z) and 3V o are expressed as negative sequence voltage V o ′(2), and the positive sequence voltage V p ′(z) and negative sequence voltage V o ′(z) are defined by the following equation.
Vp′(z)=Vu′(z)+e-j2〓/3Vv′(z)
+ej2〓/3Vw′(z)
Vo′(z)=Vu′(z)+ej2〓/3Vv′(z)
+e-j2〓/3Vw′(z) ……(8)
数学の公式により次式が導き出され、
cos2πz/P
=(ej2〓z/P+e2〓z/P)/2
cos(2πz/P+2π/3)
=(ej2〓z/P+j2〓/3
+e-j2〓z/P-j2〓/3)/2
cos(2πz/P−2π/3)
=(ej2〓z/P-j2〓/3
+e-j2〓z/P+j2〓/3)/2 ……(8−1)
この(8−1)式を(7)式に代入し、さらにその
(7)式を(8)式に代入し、
1+ej2〓/3+e-j2〓/3=0 ……(8−2)
の関係に着目すれば零相電圧に相当する(7)式の各
式右辺中括弧内の第1項は消滅し、次式が得られ
る。V p ′(z)=V u ′(z)+e -j2 〓 /3 V v ′(z) +e j2 〓 /3 V w ′(z) V o ′(z)=V u ′(z)+e j2 〓 /3 V v ′(z) +e -j2 〓 /3 V w ′(z) ...(8) The following formula is derived from the mathematical formula, cos2πz/P = (e j2 〓 z/P +e 2 〓 z/P )/2 cos (2πz/P+2π/3) = (e j2 〓 z/P+j2 〓 /3 +e -j2 〓 z/P-j2 〓 /3 )/2 cos (2πz/P-2π /3) = (e j2 〓 z/P-j2 〓 /3 +e -j2 〓 z/P+j2 〓 /3 )/2 ......(8-1) This equation (8-1) is transformed into equation (7) and then
Substituting equation (7) into equation (8) and focusing on the relationship 1 + e j2 〓 /3 + e -j2 〓 /3 = 0 ... (8-2), we can obtain the equation (7) which corresponds to the zero-sequence voltage. The first term in the braces on the right side of each equation disappears, and the following equation is obtained.
Vp′(z)
=(3/2)k1k2e(j2〓z/P)+j〓ot
Vo′(z)=
(3/2)k1k2e-(j2〓z/P)+j〓ot ……(9)
Vp′(z)またはVo′(z)と搬送波電源から導かれる
基準位相信号を比較することにより次式のΦ′(z)
を求めることができる。V p ′(z) = (3/2)k 1 k 2 e (j2 〓 z/P)+j 〓 ot V o ′(z)= (3/2)k 1 k 2 e -(j2 〓 z /P)+j 〓 ot ……(9) By comparing V p ′(z) or V o ′(z) with the reference phase signal derived from the carrier wave power source, Φ′(z) of the following equation is obtained.
can be found.
Φ′(z)=∠Vp′(z)−∠ej〓ot
=−(∠Vo′(z)−∠ej〓ot)
=2πz/P ……(10)
すなわち、Φ′(z)の測定を通じ、移動体位置z
をPの周期で連続的に知ることができる。Φ′(z)=∠V p ′(z)−∠e j 〓 ot =−(∠V o ′(z)−∠e j 〓 ot ) =2πz/P ……(10) That is, Φ′( z), the moving body position z
can be known continuously with a period of P.
なお、(5)式の各式の右辺には実際には若干の空
間高調波成分が含まれるが、3個のアンテナを用
いることにより第3、9、15次第3の整数倍次の
高調波成分は(8)式の信号処理の際に消滅すること
になり、第1図の2個がアンテナを用いる方式に
比して位置検知精度が向上する利点がある。 Note that the right-hand side of each equation (5) actually contains some spatial harmonic components, but by using three antennas, harmonics of the 3rd, 9th, and 15th orders, which are integral multiples of 3, are This component disappears during the signal processing of equation (8), which has the advantage of improving position detection accuracy compared to the method using two antennas as shown in FIG.
以上はアナログ的方法であるが、デイジタル的
方法から移動体位置zを検知することが可能であ
る。すなわち、(7)式と(8)式から
Vp′(z)
={|V1(z)|+e-j2〓/3|V2(z)|
+ej2〓/3|V3(z)|}ejwot ……(10−1)
となり、
Φ′(z)=∠Vp′(z)−∠ejwot
=∠{|V1(z)|+e-j2〓/3|V2(z)|+ej2〓/3|V3(
z)}
=∠{|V1(z)|+(−1/2−j√3/2)|V2(z)
|+(−1/2+j√3/2)|V3(z)|}
=∠〔|V1(z)|+(1/2){|V2(z)|+|V3(z)|}
+j(√3/2){−|V2(z)|+|V3(z)|}
=tan-1〔(√3/2{−|V2(z)|+|V3(z)}/{
|V1(z)|(1/2)(|V2(z)|+|V3(z)|)}〕……(1
1)
したがつて、
Z=(P/2π)tan-1[(√3/2){−|V2(z)|
+|V3(z)|}/{|V2(z)|−(1/2)(|V2(z)|+
|V3(z)|)}]……(12)
このように、|V1(z)|,|V2(z)|,|V3(z)|を
デイジタル的に処理することによつて、移動体位
置zを検知することが可能である。 Although the above method is an analog method, it is possible to detect the moving body position z using a digital method. That is, from equations (7) and (8), V p ′(z) = {|V 1 (z)|+e -j2 〓 /3 |V 2 (z)| +e j2 〓 /3 |V 3 (z )}e jwot ……(10−1), and Φ′(z)=∠V p ′(z)−∠e jwot =∠{|V 1 (z)|+e -j2 〓 /3 |V 2 (z)|+e j2 〓 /3 |V 3 (
z)} =∠{|V 1 (z)|+(−1/2−j√3/2)|V 2 (z)
|+(−1/2+j√3/2)|V 3 (z)|} =∠〔|V 1 (z)|+(1/2)||V 2 (z)|+|V 3 (z )|}
+j (√3/2) {−|V 2 (z)|+|V 3 (z)|} =tan -1 [(√3/2{−|V 2 (z)|+|V 3 (z) )}/{
|V 1 (z)|(1/2) (|V 2 (z)|+|V 3 (z)|)}]……(1
1) Therefore, Z=(P/2π)tan -1 [(√3/2){−|V 2 (z)| +|V 3 (z)|}/{|V 2 (z)| −(1/2)(|V 2 (z)|+
|V 3 (z)|)}]...(12) In this way, |V 1 (z)|, |V 2 (z)|, and |V 3 (z)| can be digitally processed. Therefore, it is possible to detect the moving body position z.
本発明は各種移動体の位置検知に対して適用可
能であるが、特にリニアモーターカーの自動運転
に好適に採用され得る。 Although the present invention is applicable to detecting the position of various moving bodies, it can be particularly suitably applied to automatic operation of linear motor cars.
この場合、誘導無線線路はリニアモーターカー
の軌道に並行して導体を所定形状に敷設すること
により形成可能であるが、リニアモーターカーの
推進コイルを利用することもできる。 In this case, the guided radio line can be formed by laying a conductor in a predetermined shape parallel to the track of the linear motor car, but the propulsion coil of the linear motor car can also be used.
第4図はリニアモーターカーの推進コイルの概
要を示したものであり、矩形状のループコイル
u,v,wがモーター極を形成している。ループ
コイルu,v,wに0〜30Hz程度の正相または逆
相の電流を通して進行波磁界を形成せしめると、
これが車上の電磁石に作用して推力を生ずる。こ
の推進コイルを形成する各ループコイルu,v,
wは、P/3ずつずらしてPの周期構造を有して
いるので、このいずれかを第3図の導体11に対
応させて使用することが可能である。 FIG. 4 shows an outline of a propulsion coil for a linear motor car, in which rectangular loop coils u, v, and w form motor poles. When a traveling wave magnetic field is formed by passing a current of about 0 to 30 Hz in positive or negative phase through the loop coils u, v, and w,
This acts on the electromagnets on the vehicle, creating thrust. Each loop coil u, v, forming this propulsion coil,
Since w has a periodic structure of P shifted by P/3, either of these can be used in correspondence with the conductor 11 in FIG.
リニアモーターカーの運転において、車体位置
の検知を必要とするのは、前にも述べた通り磁界
電流の調整のためであり、ループコイルを本発明
における誘導無線線路の一部として使用できれば
利点は大きい。 In the operation of a linear motor car, the detection of the vehicle body position is required to adjust the magnetic field current, as mentioned earlier, and if the loop coil can be used as part of the inductive wireless line in the present invention, there will be an advantage. big.
第5図はリニアモーターカーの推進コイルを本
発明の誘導無線線路として使用する場合の一例を
示したものである。 FIG. 5 shows an example in which a propulsion coil of a linear motor car is used as an inductive radio line of the present invention.
15は送信機、16は変成器、17,18,1
9は各ループコイルu,v,wの接続導体、12
は直線状導体である。各導体17,18,19を
図のように接続することによりループコイルuを
往路、直線状導体12を帰路とする誘導無線線路
を形成でき、第3図で説明した方法と同様にして
位置検知を行うことができる。 15 is a transmitter, 16 is a transformer, 17, 18, 1
9 is a connecting conductor of each loop coil u, v, w, 12
is a straight conductor. By connecting the conductors 17, 18, and 19 as shown in the figure, it is possible to form an inductive radio line with the loop coil u as the outward path and the straight conductor 12 as the return path, and position detection can be performed in the same way as the method explained in FIG. 3. It can be performed.
[発明の実施例]
第3図および第6図に基いて本発明の一実施例
について説明する。[Embodiment of the Invention] An embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 3 and 6.
第6図は移動体に搭載された信号処理装置の構
成例を示したものであり、20−1,20−2,
20−3は緩衝増幅器、21−1,21−2,2
1−3は帯域通過濾波器、22−1,22−2,
22−3は検波器、23−1,23−2,23−
3はA/D変換器、24はデイジタルコンピユー
タ、25はデイジタル表示装置である。 FIG. 6 shows an example of the configuration of a signal processing device mounted on a mobile object, and includes 20-1, 20-2,
20-3 is a buffer amplifier, 21-1, 21-2, 2
1-3 is a band pass filter, 22-1, 22-2,
22-3 is a detector, 23-1, 23-2, 23-
3 is an A/D converter, 24 is a digital computer, and 25 is a digital display device.
誘導無線線路13の端末に設けられた送信器1
5により導体11を往路、導体12は帰路として
高周波電流が給電されると、移動体搭載アンテナ
14−1,14−2,14−3に電圧が誘起され
る。 Transmitter 1 provided at the terminal of guided radio line 13
When a high frequency current is supplied through conductor 11 as an outgoing path and conductor 12 as a return path, a voltage is induced in the antennas 14-1, 14-2, and 14-3 mounted on the moving body.
各アンテナに誘起された電圧は、緩衝増幅器2
0−1,20−2,20−3により不平衡電圧に
変換され、帯域通過濾波器21−1,21−2,
21−3によつて雑音成分が除去され、次いで検
波器22−1,22−2,22−3によつて直線
検波されてからA/D変換器23−1,23−
2,23−3に導かれ、ここでデイジタル量に変
換される。 The voltage induced in each antenna is transferred to the buffer amplifier 2
0-1, 20-2, 20-3, and is converted into an unbalanced voltage by bandpass filters 21-1, 21-2,
21-3 removes noise components, and then linear detection is performed by detectors 22-1, 22-2, 22-3, and then A/D converters 23-1, 23-
2, 23-3, where it is converted into a digital quantity.
各A/D変換器23−1,23−2,23−3
からは|V1(z)|,|V2(z)|,|V3(z)|が出力さ
れ、デイジタルコンピユータ24に導かれる。こ
こで(11)式または(12)式の演算がデイジタル的に処理
され、デイジタル表示装置25に表示される。 Each A/D converter 23-1, 23-2, 23-3
|V 1 (z)|, |V 2 (z)|, and |V 3 (z)| are outputted and guided to the digital computer 24. Here, the calculation of equation (11) or equation (12) is digitally processed and displayed on the digital display device 25.
(11)式または(12)式の演算は何れも四則演算であり
極めて容易に処理することができる。また、コン
ピユータによりtan-1を求める演算も既に確立さ
れており、級数を利用するもの、数表の検索によ
るものがある。 The calculations in equations (11) and (12) are all four arithmetic operations and can be processed extremely easily. Additionally, calculations for calculating tan -1 using a computer have already been established, including those that use series and those that search numerical tables.
本発明の適用例としてリニアモーターカーをあ
げて説明してきたが、これに限定されるものでは
なく、鉄道車両、各種新交通システム、クレー
ン、搬送台車のように一定走行路に沿つて移動す
る移動体の位置検知に広く適用可能である。 Although the explanation has been given using a linear motor car as an example of application of the present invention, the present invention is not limited to this, but it is also applicable to vehicles that move along a fixed running route such as railway vehicles, various new transportation systems, cranes, and transportation vehicles. It is widely applicable to body position detection.
[発明の効果]
以上説明してきた通り、本発明によれば移動体
位置の検知周期は誘導無線線路の導体形状の周期
Pと等しくすることができるようになる。すなわ
ち、検知周期がP/2となる従来方式に比較し
て、導体周期を1/2としても同一の検知周期を
得ることができる。このため、線路の製造が容易
となり、線路の価格が低減することができる。ま
た、導体の周期が短縮すれば、これに比例して移
動体搭載アンテナの寸法の小型化が可能となり、
アンテナの車体への取り付けが容易となると共
に、車体に大きな切欠部を設ける必要がなくなり
車体強度に関する不安も解消する。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the detection period of the moving body position can be made equal to the period P of the conductor shape of the guided radio line. That is, compared to the conventional method in which the detection period is P/2, the same detection period can be obtained even if the conductor period is halved. Therefore, manufacturing of the line becomes easy and the price of the line can be reduced. In addition, if the period of the conductor is shortened, the size of the antenna mounted on a mobile object can be reduced in proportion to this.
The antenna can be easily attached to the vehicle body, and there is no need to provide a large cutout in the vehicle body, which eliminates concerns regarding the strength of the vehicle body.
本発明をリニアモーターカーの位置検知に応用
する場合には、その地上推進コイルを位置検知用
の誘導無線線路として多目的に利用することが可
能となり、システム構成の経済化に大きく寄与す
ることができる。 When the present invention is applied to the position detection of a linear motor car, the ground propulsion coil can be used for multiple purposes as a guided radio line for position detection, and it can greatly contribute to the economicalization of the system configuration. .
第1図は従来方式の説明図、第2図は移動体位
置zと位相差との関係の説明図、第3図、第9図
及び第10図は本発明の原理および一実施例の説
明図、第4図はリニアモーターカーの地上推進コ
イルの概略説明図、第5図はリニアモーターカー
の地上推進コイルを本発明の誘導無線線路として
使用する場合の概略説明図、第6図は本発明に使
用される信号処理装置の一実施例の説明図、第7
図及び第8図はアンテナに誘起する誘導電圧の説
明図である。
11:折り曲げ導体、12:直線状導体、1
3:誘導無線線路、14−1,14−2,14−
3:移動体搭載アンテナ、20−1,20−2,
20−3:緩衝増幅器、21−1,21−2,2
1−3:帯域通過濾波器、22−1,22−2,
22−3:検波器、23−1,23−2,23−
3:A/D変換器、24:デイジタルコンピユー
タ、25:デイジタル表示装置。
Fig. 1 is an explanatory diagram of the conventional method, Fig. 2 is an explanatory diagram of the relationship between the moving body position z and the phase difference, and Figs. 3, 9, and 10 are explanatory diagrams of the principle and one embodiment of the present invention. Figure 4 is a schematic explanatory diagram of the ground propulsion coil of a linear motor car, Figure 5 is a schematic diagram of the case where the ground propulsion coil of a linear motor car is used as the guided radio line of the present invention, and Figure 6 is a schematic diagram of the ground propulsion coil of the linear motor car. Explanatory diagram of an embodiment of the signal processing device used in the invention, No. 7
FIG. 8 and FIG. 8 are explanatory diagrams of the induced voltage induced in the antenna. 11: bent conductor, 12: straight conductor, 1
3: Guided radio line, 14-1, 14-2, 14-
3: Mobile-mounted antenna, 20-1, 20-2,
20-3: Buffer amplifier, 21-1, 21-2, 2
1-3: band pass filter, 22-1, 22-2,
22-3: Detector, 23-1, 23-2, 23-
3: A/D converter, 24: Digital computer, 25: Digital display device.
Claims (1)
じ形状を繰り返して成る導体と、この導体と平行
した直線状導体とよりなる誘導無線線路が敷設さ
れており、一方移動体にはP/3の間隔で3個の
アンテナが搭載されており、誘導無線線路に高周
波電流を通電したとき上記各アンテナに誘起され
るそれぞれの電圧を直線検波してその包絡線(こ
れをそれぞれ|V1(z)|,|V2(z)|,|V3(z)|とす
る)を求め、これらの量をデイジタル量に変換
し、 Z=(P/2π)tan-1[(√3/2){−|V2(z)| +|V3(z)|}/{|V1(z)|−(1/2)(|V2(z)+|
V3(z)|)}] の演算を行わしめることにより移動体の位置を周
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。[Claims] 1. A guided radio line consisting of a conductor repeating the same shape at a constant period P and a linear conductor parallel to this conductor is laid along the travel path of a moving object, On the other hand, the mobile object is equipped with three antennas at intervals of P/3, and when a high-frequency current is passed through the inductive radio line, the voltages induced in each of the antennas are linearly detected, and the envelope ( |V 1 (z)|, |V 2 (z)|, |V 3 (z)|) and convert these quantities into digital quantities, Z=(P/2π) tan -1 [(√3/2) {−|V 2 (z)| +|V 3 (z)|}/{|V 1 (z)|−(1/2) (|V 2 (z)+ |
V 3 (z) |
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58140313A JPS6031617A (en) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | Method for detecting position of moving body |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58140313A JPS6031617A (en) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | Method for detecting position of moving body |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6031617A JPS6031617A (en) | 1985-02-18 |
JPH0450539B2 true JPH0450539B2 (en) | 1992-08-14 |
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ID=15265892
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58140313A Granted JPS6031617A (en) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | Method for detecting position of moving body |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS6031617A (en) |
-
1983
- 1983-07-29 JP JP58140313A patent/JPS6031617A/en active Granted
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