JPH0450541B2 - - Google Patents
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- JPH0450541B2 JPH0450541B2 JP58140315A JP14031583A JPH0450541B2 JP H0450541 B2 JPH0450541 B2 JP H0450541B2 JP 58140315 A JP58140315 A JP 58140315A JP 14031583 A JP14031583 A JP 14031583A JP H0450541 B2 JPH0450541 B2 JP H0450541B2
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- 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
て磁界電流の周波数、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
(ここでは梯形波で図示している)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としては梯形ループ
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 (shown here as a trapezoidal wave) with a period P on a plane, and are arranged with a shift of P/3 from each other. Moreover, trapezoidal 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は梯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 the forward path and the conductor 1b as the return path, respectively. P is the conductor pitch. The antenna 32 uses a trapezoidal 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
の工事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
分の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 spatial harmonics of the construction work in Va(z) rapidly decrease, and when L is P/7 to P/5 and h is more than twice the track width d, It is known that if Va(z) is taken, it will almost consist 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。 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 following relationships hold, V 1 = V o , V 2 = V o e -j 〓 /2 ... ( 1-2 ) , V 2 is called a 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.
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。 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 in equation (2-1) above into equation (2), the following equation is obtained.
Vp(z)=(1/2)k{ej2〓z/P+e-j2〓z/P+e-j〓/2(ej
2〓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(z)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 j
2 〓 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) If the phase difference between V p (z) and V o (z) is 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 distance 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
ターカー極間距離の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 and 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.
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
は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の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.
本発明者は上記のような問題を解決するため
に、3個のアンテナを用いた位置検知方式を考案
したので、この方式について第3図により説明す
る。 In order to solve the above problems, the present inventor devised a position detection method using three antennas, and this method will be explained with reference to FIG. 3.
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(ここでは梯形波で図示している)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。14−1,14−2,14−3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, and the conductor 11 is bent into a waveform shape (shown here as a trapezoidal wave) with a period P, and the conductor 12 is arranged in a straight line in parallel with the conductor 11. A guided radio line 13 is formed by. Reference numerals 14-1, 14-2, and 14-3 are antennas mounted on the moving body, and 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、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3b
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 shown in FIG. 3, the line 43 shown in FIG.
It can be understood as a combination with the line 53 whose return route is .
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}……(5)
k1、k2:常数
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}...(5) k 1 , k 2 : Constants 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 0 Modulate the new carrier wave with each voltage in equation (6) and convert them into V u ′(z), V v ′(z), and V w ′
(z), 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〓ot
Vw′(z)=|V3(z)|ej〓ot=k1[1+K2cos2π(z−P
/3)/P]・ej〓ot……(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 〓 ot V w ′(z)=|V 3 (z)|e j 〓 ot =k 1 [1+K 2 cos2π(z−P
/3)/P]・e j 〓 ot ……(7) Here, in general, any three voltages V u ′, V v ′,
It is known that V w ' can be expressed as the sum of a positive sequence voltage V p , a negative sequence voltage V o and a 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) By focusing on the relationship, the following equation can be derived 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′(z)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), 3V o is expressed as a negative sequence voltage V o ′(z), 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+e-j2〓z/P)/2
cos(2πz/P+2π/3)
=(ej2〓z/P+j2〓z/3+e-j2〓z/P-j2〓z/3)/2
cos(2πz/P−2π/3)
=(ej2〓z/P-j2〓z/3+e-j2〓z/P+j2〓z/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 -j2 〓 z/P )/2 cos(2πz/P+2π/3) = (e j2 〓 z /P+j2 〓 z/3 +e -j2 〓 z/P-j2 〓 z/3 )/2 cos (2πz/P-2π/3) = (e j2 〓 z/P-j2 〓 z/3 +e - j2 〓 z/P+j2 〓 z/3 )/2
...(8-1) Substitute this equation (8-1) 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)k1 k2 e(j2〓z/P)+j〓ot
Vo′(z)=(3/2)k1 k2 e-(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) In other words, through the measurement of 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ているが、3個のアンテナ
を用いることにより第3、9、15次等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個の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 integer multiples of three such as the 3rd, 9th, and 15th The harmonic components of will disappear during the signal processing of equation (8), which has the advantage of improving position detection accuracy compared to the system using two antennas as shown in FIG.
また、上記のアナログ的方法のみならず、デイ
ジタル的方法からも検知することができる。 Furthermore, detection can be performed not only by the above-mentioned analog method but also by a digital method.
すなわち、(7)式と(8)式から
Vp′(z)={|V1(z)|+e-j2〓/3|V2(z)+ej2〓/3|V3
(z)|}ej〓ot……(10−1)
となり、
Φ′(z)=∠Vp′(z)−∠ej〓ot=∠{|V1(z)|+e-j2
〓/3|V2(z)+ej2〓/3|V3(z)|}
=∠{|V1(z)|+(−1/2−j√32)|V2(z)
|+(−1/2+j√32)|V3(z)|}
=∠〔|V1(z)|−(1/2){|V2(z)|+|V3(z)
|}+j(√32){−|V2(z)|+|V3(z)|}〕
=tan-1〔(√32){−|V2(z)|+|V3(z)|/
{|V1(z)|−(1/2)(|V2(z)|+|V3(z)|)}
〕
……(11)
したがつて、
z=(P/2π)tan-1[(√32){−|V2(z)|+
|V3(z)|}/{|V2(z)|−(1/2)(|V2(z)|+
|V3
(z)|)}] ……(12)
すなわち|V1(z)|、|V2(z)|、|V3(z)|をA/
Dに変換器によりデイジタル量に変換し、次いで
(12)式の演算をデイジタル的に処理することにより
移動体位置zを知ることができる。 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 j 〓 ot ……(10−1), and Φ′(z)=∠V p ′(z)−∠e j 〓 ot =∠{|V 1 (z)|+e -j2
〓 /3 |V 2 (z)+e j2 〓 /3 |V 3 (z)} =∠{|V 1 (z)|+(-1/2-j√32)|V 2 (z)
|+(-1/2+j√32)|V 3 (z)|} =∠[|V 1 (z)|-(1/2){|V 2 (z)|+|V 3 (z)
|}+j(√32){−|V 2 (z)|+|V 3 (z)|}] =tan -1 [(√32){−|V 2 (z)|+|V 3 (z) )|/
{|V 1 (z)|−(1/2) (|V 2 (z)|+|V 3 (z)|)}
]
...(11) Therefore, z=(P/2π)tan -1 [(√32){−|V 2 (z)|+
|V 3 (z)|}/{| V 2 (z)|−(1/2)
|V 3
(z)|)}] ...(12) That is, |V 1 (z)|, |V 2 (z)|, |V 3 (z)| are A/
D is converted into a digital quantity by a converter, and then
By digitally processing the calculation of equation (12), the moving body position z can be known.
上記方式は、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。 The above method can be applied to detecting the position of various types of moving objects, but can be particularly suitably adopted for 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、vw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. A traveling wave magnetic field is formed by passing a positive or negative phase current of about 0 to 30 Hz through the loop coils u, v, and w, and this acts on the electromagnet on the vehicle to generate thrust. Each loop coil u, vw forming this propulsion coil is
Since it has a periodic structure of P shifted by P/3, either one 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を接続導体、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 conductor connecting 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.
ところが、本発明者の検討によると、アンテナ
に誘起される電圧(例えばV1(z))は、第8図に
示すようにアンテナがループコイルuの直上を通
るたびに最大値をとり、その近傍では半正弦波に
近い形をとるのであるが、ループコイルv、wの
上では平坦な形となり、これがかなり広い範囲に
なることが確認された。 However, according to the inventor's study, the voltage induced in the antenna (for example, V 1 (z)) reaches its maximum value every time the antenna passes directly above the loop coil u, as shown in FIG. It has been confirmed that although it takes a shape close to a half-sine wave in the vicinity, it becomes a flat shape above the loop coils v and w, and this has a fairly wide range.
すなわち、このような波形は上下に非対称性が
甚しく、従つてフーリエ級数に展開すれば大きな
偶数次の高調波成分が含まれるため、位置検知誤
差を招くことになる。 That is, such a waveform has severe vertical asymmetry, and therefore, if expanded into a Fourier series, it will contain large even-order harmonic components, leading to position detection errors.
これは、誘導無線線路を形成する一方の導体の
波形形状が矩形波となるためであり、このような
問題はリニアモーターカーの推進コイルを用いる
場合のみならず、導体の波形形状を矩形波または
これに近い形状とした一般の誘導無線線路を用い
る場合にも生ずることになる。 This is because the waveform shape of one of the conductors forming the guided radio line is a rectangular wave, and this problem occurs not only when using the propulsion coil of a linear motor car, but also when the waveform shape of the conductor is a rectangular wave or a rectangular wave. This problem also occurs when a general guided radio line having a shape similar to this is used.
[発明の目的]
本発明ぱ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ると共に誘導無線線路の製造
を容易化でき、更には誘導無線線路の波形形状が
矩形波またはこれに近い形状であつても位置検知
誤差を招くことがない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 body 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. Furthermore, it is possible to miniaturize the on-board antenna and facilitate the manufacture of the guided radio line, and furthermore, even if the waveform shape of the guided radio line is a rectangular wave or a shape close to this, position detection errors will not occur. The purpose is to provide a method for detecting the position of a moving object.
[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
の間隔で配置された3個のアンテナ素子よりなる
アンテナ素子列の2組がP/2の奇数倍の間隔で
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素子に誘起されるそれ
ぞれの電圧(一方のアンテナ素子の各素子の誘起
電圧をそれぞれV1a(z)、V2a(z)、V3a(z)とし他方の
アンテナ素子列の各素子の誘起電圧をそれぞれ
V1b(z)、V2b(z)、V3b(z)とする)を直線検波してそ
の包絡線(上記各電圧に対応する包含絡線をそれ
ぞれ|V1a(z)|、|V2a(z)|、|V3a(z)|、|V1b(z)
|、|V2b(z)|、|V3b(z)|とする)を求め、これ
らの電圧をデイジタル量に変換して
V1e(z)=|V1a(z)|−|V1b(z)|
V2e(z)=|V2a(z)|−|V2b(z)|
V3e(z)=|V3a(z)|−|V3b(z)|
を得、
z=(P/2π)tan-1[(√32)−V2e(z)
+V3e(z)}/{V1e(z)−(1/2)}V2e(z) +V3e
(z)}]
の演算を行わしめることにより移動体の位置z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
Two sets of antenna element arrays each consisting of three antenna elements arranged at an interval of (The induced voltages of each element in one antenna element are V 1a (z), V 2a (z), and V 3a (z), respectively, and the induced voltages of each element in the other antenna element row are respectively
Let V 1b (z), V 2b (z), and V 3b (z)) be linearly detected and their envelopes (inclusive envelopes corresponding to each of the above voltages are |V 1a (z)|, |V, respectively). 2a (z)|, |V 3a (z)|, |V 1b (z)
|, |V 2b (z)|, |V 3b (z)|) and convert these voltages into digital quantities to obtain V 1e (z)= |V 1a (z)|−|V 1b (z)|V 2e (z)=|V 2a (z)|−|V 2b (z)| V 3e (z)=|V 3a (z)|−|V 3b (z)|, and z =(P/2π) tan -1 [(√32)−V 2e (z) +V 3e (z)}/{V 1e (z)−(1/2)}V 2e (z) +V 3e
(z)}] The purpose of this method is to continuously detect the position z of a moving body at a period P by performing the calculation.
本発明の原理を第6図に基いて説明する。 The principle of the present invention will be explained based on FIG.
第6図において、第6図aは平面図、第6図b
はA−A′断面図である。20,21はそれぞれ
導体であつて、導体20はP/3の長さの矩形部
分を周期Pでもつて有するように矩形波形状に折
り曲げられている。このように導体20は一定の
周期Pで同じ形状を繰り返すものであればよく、
第6図の導体20に示された矩形波形状の他、例
えば第13図a,b,cに示された3角波(鋸歯
状波)、梯形波、正弦波の様な形状が挙げられる。
導体21は導体20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22が形成されてい
る。 In Fig. 6, Fig. 6 a is a plan view, Fig. 6 b
is a sectional view taken along line A-A'. 20 and 21 are conductors, respectively, and the conductor 20 is bent into a rectangular wave shape so as to have a rectangular portion with a length of P/3 and a period P. In this way, the conductor 20 only needs to repeat the same shape at a constant period P,
In addition to the rectangular wave shape shown in the conductor 20 in FIG. 6, examples include triangular wave (sawtooth), trapezoidal, and sine wave shapes shown in FIGS. 13a, b, and c. .
The conductor 21 is arranged linearly in parallel with the conductor 20, thereby forming a guided radio line 22.
23−1a,23−2a,23−3a,23−
1b,23−2b,23−3bはそれぞれアンテ
ナ素子であつて、アンテナ素子23−1a,23
−2a,23−3aによつてアンテナ素子列23
−aが、アンテナ素子23−1b,23−2b,
23−3bによつてアンテナ素子23−bがそれ
ぞれ形成され、アンテナ素子列23−aとアンテ
ナ素子列23−bとは3P/2の間隔を置いて移
動体に搭載されている。 23-1a, 23-2a, 23-3a, 23-
1b, 23-2b, 23-3b are antenna elements, respectively, and antenna elements 23-1a, 23
Antenna element row 23 by -2a and 23-3a
-a is the antenna element 23-1b, 23-2b,
23-3b respectively form antenna elements 23-b, and the antenna element row 23-a and the antenna element row 23-b are mounted on the moving body with an interval of 3P/2.
地上送信機24から線路22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
成され角アンテナ素子に電圧が誘起される。アン
テナ素子23−1a,23−2a,23−3aに
誘起される電圧をそれぞれV1a(z)、V2a(z)、V3a(z)
とし、アンテナ素子23−1b,23−2b,2
3−3bに誘起される電圧をそれぞれV1b(z)、
V2b(z)、V3b(z)とする。 When a high frequency current of 50 to 200 KHz is supplied from the ground transmitter 24 to the line 22, an induced magnetic field is formed around the line 22, and a voltage is induced in the rectangular antenna element. The voltages induced in antenna elements 23-1a, 23-2a, and 23-3a are V 1a (z), V 2a (z), and V 3a (z), respectively.
and antenna elements 23-1b, 23-2b, 2
The voltage induced in 3-3b is V 1b (z),
Let V 2b (z) and V 3b (z).
各電圧を直線検波してその包絡線(各電圧の絶
対値)を求め、次式の演算によつてV1e(z)、V2e
(z)、V3e(z)を導く。 Linearly detect each voltage to find its envelope (absolute value of each voltage), and calculate V 1e (z), V 2e by calculating the following formula.
(z), derive V 3e (z).
V1e(z)=|V1a(z)|−|V1b(z)|
V2e(z)=|V2a(z)|−|V2b(z)|
V3e(z)=|V3a(z)|−|V3b(z)|
……(13)
アンテナ素子23−1aと23−1b,23−
2aと23−2b,23−3aと23−3bの間
隔はそれぞれP/2の奇数倍であり、(13)式の各式
の右辺の各項ごとに見れば、偶数次の空間高調波
成分は同相、基本波および奇数次の空間高調波成
分は逆相となるから、偶数次の空間高調波成分は
全て打消し合つて消滅する。従つて、(13)式の右辺
は殆ど完全な正弦波となるのでV1e(z)、V2e(z)、
V3e(z)はそれぞれ(5)式と同様に次式のように現わ
すことができる。 V 1e (z)=|V 1a (z)|−|V 1b (z)| V 2e (z)=|V 2a (z)|−|V 2b (z)| V 3e (z)=|V 3a (z) | − | V 3b (z) | ...(13) Antenna elements 23-1a, 23-1b, 23-
The intervals between 2a and 23-2b and between 23-3a and 23-3b are each an odd multiple of P/2, and if we look at each term on the right side of each equation (13), we can see that even-order spatial harmonic components are in phase, and the fundamental wave and odd-numbered spatial harmonic components are out of phase, so all even-numbered spatial harmonic components cancel each other out and disappear. Therefore, the right side of equation (13) is almost a perfect sine wave, so V 1e (z), V 2e (z),
V 3e (z) can be expressed as the following equations similarly to equation (5).
V1e(z)=k1{1+K2cos2πz/P}
V2e(z)=k1{1+K2cos2π(z+P/3)/P}
V3e(z)=k1{1+K2cos2π(z+2P/3)/P}
……(14)
ここで、Vu″(z)、Vv″(z)、Vw″(z)を次式により
定義する。V 1e (z)=k 1 {1+K 2 cos2πz/P} V 2e (z)=k 1 {1+K 2 cos2π(z+P/3)/P} V 3e (z)=k 1 {1+K 2 cos2π(z+2P/ 3)/P}
...(14) Here, V u ″(z), V v ″(z), and V w ″(z) are defined by the following equations.
Vu″(z)=V1e(z)ej〓ot
Vv″(z)=V2e(z)ej〓ot
Vw″(z)=V3e(z)ej〓ot ……(15)
これらの電圧は、新たな搬送波電源から導かれ
る角周波数ω0の搬送波をそれぞれV1e(z)、V2e(z)、
V3e(z)により変調することにより求めることがで
きる。 V u ″(z)=V 1e (z)e j 〓 ot V v ″(z)=V 2e (z)e j 〓 ot V w ″(z)=V 3e (z)e j 〓 ot …… (15) These voltages transform the carrier waves of angular frequency ω 0 derived from the new carrier power source into V 1e (z), V 2e (z), and V 2e (z), respectively.
It can be obtained by modulating with V 3e (z).
次に、(7−1)式〜(7−3)式で述べたと
きと同様に正相電圧Vp″(z)および逆相電圧Vo″(z)
を次式により定義する。 Next, as described in equations (7-1) to (7-3), the positive sequence voltage V p ″(z) and the negative sequence voltage V o ″(z)
is defined by the following equation.
Vp″(z)={V1e(z)+e-j2〓/3V2e(z)
+e-j2〓/3V3e(z)}ej〓ot
Vo″(z)={V1e(z)+ej2〓/3V2e(z)
+e-j2〓/3V3e(z)}ej〓ot
数学の公式により次式が導き出され、
cos2πz/P
=(e-j2〓z/P+e-j2〓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
……(16−1)
この(16−1)式を(14)式に代入し、さらにその
(14)式を(16)式に代入し、
1+ej2〓/3+e-j2〓/3=0 ……(16−2)
の関係に着目すれば零相電圧に相当する(14)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 1e (z)+e -j2 〓 /3 V 2e (z) +e -j2 〓 /3 V 3e (z)}e j 〓 ot V o ″(z)={V 1e (z)+e j2 〓 /3 V 2e (z) +e -j2 〓 /3 V 3e (z)}e j 〓 ot The following formula is derived from the mathematical formula, and cos2πz/P = (e -j2 〓 z/ P +e -j2 〓 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
...(16-1) Substitute this equation (16-1) into equation (14), and then
Substituting equation (14) into equation (16) and focusing on the relationship 1 + e j2 〓 /3 + e -j2 〓 /3 = 0 ... (16-2), we can obtain the equation (14) 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)=3k1k2e(j2〓z/P)+j〓ot
Vo″(z)=3k1k2e-(j2〓z/P)+j〓ot ……(17)
Vp″(z)またはVo″(z)と搬送波電源から導かれる
基準位相信号との位相と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)=3k 1 k 2 e (j2 〓 z/P)+j 〓 ot V o ″(z)=3k 1 k 2 e -(j2 〓 z/P)+j 〓 ot ……( 17) By comparing the phase of V p ″(z) or V o ″(z) with the reference phase signal derived from the carrier wave power source, Φ″(z) in the following equation can be obtained.
Φ″(z)=∠Vp″(z)−∠ej〓ot
=−(∠Vo″(z)−∠ej〓ot)=2πz/P ……(18)
すなわち、Φ″(z)の測定を通じ、移動体位置z
をPの周期で連続的に求めることができる。また
(16)式のVp″(z)を(18)式の第1式に代入すると次式の
ようになる。Φ″(z)=∠V p ″(z)−∠e j 〓 ot =−(∠V o ″(z)−∠e j 〓 ot )=2πz/P ……(18) That is, Φ″( z), the moving body position z
can be obtained continuously with a period of P. Also
Substituting V p ″(z) in equation (16) into the first equation of equation (18) yields the following equation.
Φ″(z)=∠[{V1e(z)+e-j2〓/3V2e(z)+ej2〓/3V3e(
z)}ej〓ot−∠ej〓ot
=∠{V1e(z)+(−1/2−j√3/2)V2e(z)+(
−1/2+j√3/2)V3e(z)}
=∠[V1e(z)−1/2{V2e(z)+V3e(z)}+j√3/2
){−V2(z)+V3(z)}]
=tan-1[(√3/2){−V2e(z)+V3e(z)}/{V1e
(z)−(1/2)(V2e(z)+V3e(z)}]……(19)
したがつて、
z=(P/2π)tan-1[(√3/2){−V2e(z)+V3e(
z)}/{V1e(z)−(1/2)(V2e(z)+V3e(z)}]……
(20)
すなわち、|V1a(z)|、|V2a(z)|、|V3a(z)|、|
V1b(z)|、|V2b(z)|、|V3b(z)|をA/D変換器に
よりデイジタル量に変換し(13)式および(20)式の演算
をデイジタルコンピユータによりデイジタル的に
処理することにより移動体の位置zを周期Pで検
知することができる。Φ″(z)=∠[{V 1e (z)+e -j2 〓 /3 V 2e (z)+e j2 〓 /3 V 3e (
z)}e j 〓 ot −∠e j 〓 ot =∠{V 1e (z)+(−1/2−j√3/2)V 2e (z)+(
−1/2+j√3/2)V 3e (z)} =∠[V 1e (z)−1/2{V 2e (z)+V 3e (z)}+j√3/2
) {−V 2 (z)+V 3 (z)}] =tan -1 [(√3/2) {−V 2e (z)+V 3e (z)}/{V 1e
(z)−(1/2)(V 2e (z)+V 3e (z)}]……(19) Therefore, z=(P/2π)tan −1 [(√3/2){− V 2e (z)+V 3e (
z)}/{V 1e (z)−(1/2)(V 2e (z)+V 3e (z)}]...
(20) That is, |V 1a (z)|, |V 2a (z)|, |V 3a (z)|, |
V 1b (z) |, |V 2b (z)|, |V 3b (z)| are converted into digital quantities by an A/D converter, and the calculations of equations (13) and (20) are performed digitally by a digital computer. The position z of the moving object can be detected at the period P by processing the above-mentioned information.
本発明は前述したようにニリアモーターカーの
自動運転を始め各種移動体の位置検知に適用可能
であるが、ニリアモーターカーの自動運転におい
ては第5図に示すように推進コイルを利用できる
ことは勿論である。 As mentioned above, the present invention is applicable to detecting the position of various types of moving objects, including the automatic operation of the Niria motor car, but it goes without saying that the propulsion coil can be used as shown in Fig. 5 in the automatic operation of the Niria motor car. It is.
[発明の実施例]
第6図および第7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. 6 and 7.
第7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、25−1a,25−2
a,25−3a,25−1b,25−2b,25
−3bは緩衝増幅器、26−1a,26−2a,
26−3a,26−1b,26−2b,26−3
bは帯域通過濾波器、27−1a,27−2a,
27−3a,27−1b,27−2b,27−3
bは検波器、28−1a,28−2a,28−3
a,28−1b,28−2b,28−3bはA/
D変換器、29はデイジタルコンピユータ、30
はデイジタル表示装置である。 FIG. 7 shows an example of the configuration of a signal processing device mounted on a mobile object, and shows 25-1a, 25-2
a, 25-3a, 25-1b, 25-2b, 25
-3b is a buffer amplifier, 26-1a, 26-2a,
26-3a, 26-1b, 26-2b, 26-3
b is a bandpass filter, 27-1a, 27-2a,
27-3a, 27-1b, 27-2b, 27-3
b is a detector, 28-1a, 28-2a, 28-3
a, 28-1b, 28-2b, 28-3b are A/
D converter, 29, digital computer, 30
is a digital display device.
誘導無線線路22の端末に設けられた送信器2
4により導体20を往路、導体21を帰路として
高周波電流が給電されると、アンテナ素子23−
1a,23−2a,23−3a,23−1b,2
3−2b,23−3bに電圧が誘起される。 Transmitter 2 provided at the terminal of guided radio line 22
4, when a high frequency current is fed through the conductor 20 as the forward path and the conductor 21 as the return path, the antenna element 23-
1a, 23-2a, 23-3a, 23-1b, 2
A voltage is induced in 3-2b and 23-3b.
各アンテナ素子23−1a,23−2a,23
−3a,23−1b,23−2b,23−3bに
誘起された電圧は、それぞれ緩衝増幅器25−1
a,25−2a,25−3a,25−1b,25
−2b,25−3bにより不平衡電圧に変換さ
れ、帯域通過濾波器26−1a,26−2a,2
6−3a,26−1b,26−2b,26−3b
によつて雑音成分が除去され、検波器27−1
a,27−2a,27−3a,27−1b,27
−2b,27−3bによつて直線検波される。次
に、これらの電圧はA/D変換器28−1a,2
8−2a,28−3a,28−1b,28−2
b,28−3bにおいてデイジタル量に変換さ
れ、デイジタルコンピユータ29に導かれる。デ
イジタルコンピユータ29では(13)式、(19)式、(20)式
の演算がデイジタル的に処理され、移動体位置z
が求められ、この量はデイジタル表示装置30に
表示される。 Each antenna element 23-1a, 23-2a, 23
The voltages induced in -3a, 23-1b, 23-2b, and 23-3b are applied to buffer amplifiers 25-1 and 23-3b, respectively.
a, 25-2a, 25-3a, 25-1b, 25
-2b, 25-3b into an unbalanced voltage, and bandpass filters 26-1a, 26-2a, 2
6-3a, 26-1b, 26-2b, 26-3b
The noise component is removed by the detector 27-1.
a, 27-2a, 27-3a, 27-1b, 27
-2b and 27-3b perform linear detection. Next, these voltages are applied to A/D converters 28-1a and 28-1a.
8-2a, 28-3a, 28-1b, 28-2
b, 28-3b, it is converted into a digital quantity and guided to the digital computer 29. The digital computer 29 digitally processes the calculations of equations (13), (19), and (20), and calculates the moving body position z.
is determined and this quantity is displayed on the digital display device 30.
(19)式または(20)式の演算は何れも四則演算であ
り、極めて容易に処理できる。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 (19) and (20) 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、線路の価格を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.
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.
また、本発明はP/2の奇数倍の間隔で配置し
たアンテナ素子列に誘起される電圧についての差
を求めるものであり、これによつて誘導無線線路
が矩形波に近い波形形状をしている場合であつて
も高調波成分で除去でき位置検知誤差を解消でき
る。 Furthermore, the present invention seeks to determine the difference in voltages induced in arrays of antenna elements arranged at intervals of an odd multiple of P/2, thereby making it possible for the guided radio line to have a waveform shape close to a rectangular wave. Even if there is a problem, it can be removed by harmonic components and position detection errors can be eliminated.
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11
図及び第12図は本発明と同様な誘導無線線路を
用い、アンテナを3個使用した位置検知方式の説
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図は本発明の原理および
一実施例の説明図、第7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8図は導体
間に誘起される電圧の波形の説明図、第9図及び
第10図はアンテナに誘起する誘導電圧の説明
図、第13図は波形導体の説明図である。
20:波形導体、21:直線状導体、22:誘
導無線線路、23−a,23−b:アンテナ素子
列、24:地上送信器、25−1a,25−2
a,25−3a,25−1b,25−2b,25
−3b:緩衝増幅器、26−1a,26−2a,
26−3a,26−1b,26−2b,26−3
b:帯域通過濾波器、27−1a,27−2a,
27−3a,27−1b,27−2b,27−3
b:検波器、28−1a,28−2a,28−3
a,28−1b,28−2b,28−3b:A/
D変換器、29:デイジタルコンピユータ、3
0:デイジタル表示装置。
Figure 1 is an explanatory diagram of the conventional method, Figure 2 is an explanatory diagram of the relationship between moving body position z and phase difference, Figures 3 and 11.
1 and 12 are explanatory diagrams of a position detection system using an inductive radio line similar to the present invention and three antennas, FIG. 4 is a schematic explanatory diagram of a ground propulsion coil for a linear motor car, and FIG. A schematic explanatory diagram of the case where the ground propulsion coil of a linear motor car is used as an inductive radio line, FIG. 6 is an explanatory diagram of the principle and one embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a diagram of the signal processing device used in the present invention. An explanatory diagram of one embodiment, Fig. 8 is an explanatory diagram of the waveform of the voltage induced between the conductors, Figs. 9 and 10 are explanatory diagrams of the induced voltage induced in the antenna, and Fig. 13 is an explanation of the waveform conductor. It is a diagram. 20: Waveform conductor, 21: Straight conductor, 22: Guided radio line, 23-a, 23-b: Antenna element array, 24: Ground transmitter, 25-1a, 25-2
a, 25-3a, 25-1b, 25-2b, 25
-3b: Buffer amplifier, 26-1a, 26-2a,
26-3a, 26-1b, 26-2b, 26-3
b: band pass filter, 27-1a, 27-2a,
27-3a, 27-1b, 27-2b, 27-3
b: Detector, 28-1a, 28-2a, 28-3
a, 28-1b, 28-2b, 28-3b: A/
D converter, 29: Digital computer, 3
0: 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の間隔で配置さ
れた3個のアンテナ素子よりなるアンテナ素子列
の2組がP/2の奇数倍の間隔で搭載されてお
り、誘導無線線路に高周波電流を通電したとき上
記各アンテナ素子に誘起されるそれぞれの電圧
(一方のアンテナ素子列の各素子の誘起電圧をそ
れぞれV1a(z)、V2a(z)、V3a(z)とし他方のアンテナ
素子列の各素子の誘起電圧をそれぞれV1b(z)、
V2b(z)、V3b(z)とする)を直線検波してその包絡
線(上記各電圧に対応する包含絡線をそれぞれ|
V1a(z)|、|V2a(z)|、|V3a(z)|、|V1b(z)|、|V2
b
(z)|、|V3b(z)|とする)を求め、これらの電圧
をデイジタル量に変換して V1e(z)=|V1a(z)|−|V1b(z)| V2e(z)=|V2a(z)|−|V2b(z)| V3e(z)=|V3a(z)|−|V3b(z)| を得、 z=(P/2π)tan-1[(√3/2){−V2e(z)+V3e(
z)}/{V1e(z)−(1/2)}V2e(z)+V3e(z)}] の演算を行わしめることにより移動体の位置z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 having the same shape repeated at a constant period P and a linear conductor parallel to the conductor is laid along the travel path of the moving object, On the other hand, two sets of antenna element arrays each consisting of three antenna elements arranged at an interval of P/3 are mounted on the mobile object at an interval of an odd multiple of P/2, and a high-frequency current is applied to the guided radio line. When the above voltages are induced in each antenna element (the induced voltages of each element in one antenna element row are V 1a (z), V 2a (z), and V 3a (z), respectively), the voltages induced in each antenna element in the other antenna element row are Let the induced voltage of each element be V 1b (z),
Let V 2b (z) and V 3b (z)) be linearly detected and their envelopes (inclusive envelopes corresponding to each of the above voltages are respectively |
V 1a (z)|, |V 2a (z)|, |V 3a (z)|, |V 1b (z)|, |V 2
b
(z)|, |V 3b (z)|) and convert these voltages into digital quantities to obtain V 1e (z)= |V 1a (z)|−|V 1b (z)| V 2e (z)=|V 2a (z)|−|V 2b (z)| V 3e (z)=|V 3a (z)|−|V 3b (z)| is obtained, and z=(P/2π ) tan -1 [(√3/2){−V 2e (z)+V 3e (
z)}/{V 1e (z)−(1/2)}V 2e (z)+V 3e (z)}] The position z of the moving object is continuously detected with a period P. A mobile object position detection method characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58140315A JPS6031619A (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 |
---|---|---|---|
JP58140315A JPS6031619A (en) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | Method for detecting position of moving body |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6031619A JPS6031619A (en) | 1985-02-18 |
JPH0450541B2 true JPH0450541B2 (en) | 1992-08-14 |
Family
ID=15265942
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58140315A Granted JPS6031619A (en) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | Method for detecting position of moving body |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6031619A (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5370797B2 (en) * | 2001-09-21 | 2013-12-18 | 新日鐵住金株式会社 | Crane position detection system |
-
1983
- 1983-07-29 JP JP58140315A patent/JPS6031619A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6031619A (en) | 1985-02-18 |
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