JPS5853312B2 - 移動体の自己位置検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一定走行路上を走行するクレーン、台車などの
移動体の位置を誘導無線方式を用いて移動体側にて検知
する装置の改良に関するもので、移動体の位置は走行路
を小区間毎に分割した区間に与えた番地によって与えら
れる。

従来の誘導線を利用した絶対番地式（たとえば基準地点
からの相対位置ではなくその地点に与えられた番地）移
動体位置検知装置では、たとえば番地として適宜の２進
コードを付与し、この２進コードの桁数に見合う複数の
平行２線式誘導線を走行路に沿って敷設し、かつ番地区
分点に２進コードの変化ビット毎に交差を施す。

またこれら複数の誘導線にはそれぞれ周波数の異なる特
定周波数信号発生器を接続して誘導線毎に異なる信号周
波数波を供給すると共に、他方移動体側では上記複数の
誘導線のすべてと結合する１つまたは複数の結合アンテ
ナを取付け、これらのアンテナ出力から上記各信号周波
数を別々に選別抽出し振幅変動レベルを検出する。

すなわち移動体の走行に伴って誘導線の交差位置でアン
テナよりの信号入力が消滅または急減することを各誘導
線別に検出する位置検知器を設け、その検知出力から番
地コードを得る方法が用いられている。

しかし従来のこのような装置では移動体側の装置の初動
作時に位置検知器をクリアした後絶対番地コードを入力
するか、移動体を走行路上の基準位置にホーミングさせ
ることが必要であり、また雑音妨害によって誤りを発生
する確率が大きく信頼度の点で問題があった。

本発明では上記のような初動作時の運用上の不便を取除
くと共に、交差位置の検出に位相差検出法を用いて雑音
による誤りを改善し、また移動体走行時にアンテナと誘
導線間の結合距離の変動による誤った検知を取除いて区
間区分点の検出精度を高めたこと、および１誘導線当り
１周波数割当従って番地コードの桁数だけの周波数が必
要という従来の要求を２誘導線当り１周波数割当とし、
所要周波数を番地コードの桁数の１／２（桁数を奇数に
することもできるが後記の理由で望ましくない）に節減
したことが特長で、以下図面によって本発明の詳細な説
明する。

本発明装置は走行路に沿って展張した複数の誘導線（第
３図）と地上側に設けた送信設備および移動体に搭載し
たアンテナと位置検知器から構成されるが、便宜上この
総合的な動作の説明の前に各部の構成と動作の概要を説
明する。

第１図は地上側送信設備の構成例である。

この図において１は発振器（Ｏ８Ｃ）、２．３ 、・・
・４はそれぞれ周波数の異なる発信器で、この数は番地
コードの桁数の１／２とする。

各発信器は位相弁別器（ＰＤ）２１、低域ろ波器（ＬＰ
Ｆ）２２、電圧制御可変発振１（ＶＯＣ）２３、分周器
（ＤＩＶ）２４、位相シフタ（ＰＳ）２５および変調増
幅器（Ｍ−Ａ） ２６ 、２７から構成される。

各発信器への０８ＣＩからの信号入力はそれぞれＡ。

ｓ Ｂ６ ｐ・・・・・・ＸｏとしＭ−Ａ２６，２７等
の最終段出力はＡｌｘＡ２ ｓ Ｂ１ ＃ Ｂ２ 、・
・・・・・Ｘｌ、Ｘ２ とする。

次に第１図の動作を説明する。

発振器ｏｓｃ ｉは発信器２，３．・・・４にそれぞれ
割当てられた発振周波数ｆｌ、ｆ２ｇ・・・ｆ、の公約
数で最適の周波数（ｆｏとする）で発振させる。

たとえばｆ、、ｆ２．ｆｎがそれぞれ１００ ＫＨｚ
。

１０６ ＫＨｚ 、 １１２ ＫＨｚならｆ ｏ ＝
２ ＫＨｚのようにとる。

このｆ。波は各発信器に並列に送られるが、たとえば発
信器２ではまずｆ。

波は位相弁別器ＰＤ２１の一方の入力となる。

またＶＣ０２３の発振周波数ｆ、の出力は分周器ＤＩＶ
２４に入力しこ＼であらかじめ設定された分局比ｎ１の
分局が行われてｆ １ ／ ｎ １ ”Ｈｆ （１とな
った出力をＰＤ２１の他の一方の入力とする。

従ってＰＤ２１はｆ。波とｆ １／ ｎ １波との位相
差に比例する出力を発生し、この出力はＬＰＦ２２を経
てＶＣＯ２３の発振制御信号として入力し、ＶＣＯ２３
の発振周波数ｆ１をｆｏに同期するように制御する。

すなわちＰＤ２１゜ＬＰＦ２２ 、ＶＣＯ２３、ＤＩＶ
２４Ｌｔ公知（７） ＰＬＬ回路（フェースロックルー
プ）を構成する。

かくて同期されたｆ１波は一方において変調増幅器２６
に送られ、他方においては位相シフタ２５に入力させて
位相をπ／２ラジアン変位させてからア 変調増幅器２
７に送入する。

これら２６と２７の変調・増幅器には変調入力として発
振器１よりのｆｏ波が入力してたとえば振幅変調を行い
、かつ必要なレベルまで増幅してπ／２だけ位相の異な
る変調されたｆ１波をＡ１およびＡ２、として２個ｌｉ
組の誘導線のそれぞれに送出する。

（第３図参照）同様にして発信器３では可変発振器■Ｃ
Ｏでｆ２を発振させ、分周器ＤＩＶでは１／ｎ２に分周
してｆ２／ｎ２′、ｆＯと入力のｆ。

波の位相差を求めてｆ２をｆ。

と同期させる。またｆ２波はπ／２だけ位相の異なる２
つに分けそれぞれｆ。

波で変調しかつ所要レベルに増幅した出力Ｂ１およびＢ
２をそれぞれ誘導線に送出する。

発振器４においても全く同様でＶＣＯではｆｎを発振さ
せ、ＤＩＶでは１／ｎ ｎに分周してｆ ｎ／ ｎ ｎ
桃ｆ。

と入力のｆ。波の位相差によってｆｎをｆ。

と同期させる。またｆｎ波はπ／２だけ位相の異なる２
つに分けそれぞれｆ。

波で変調しかつ所要レベルに増幅した出力Ｘ１ｒＸ２を
誘導線に送出する。

このように各発信器は割当てられた１周波を発生し、そ
の出力をπ／２だけ位相の異なる２つに分けさらにｆ。

波で変調して出力させる。

たとえば前記の例のようにｆ。２ＫＨｚとしｎ１＝５０
、 ｎ２＝５３ 、 ｎｎ＝５６とすればｆ １”
１００ ＫＨｚ 、ｆ ２ ” １０６ ＫＨｚ 。

ｆ ｎ 二１１２ ＫＨｚとなりｆ。

＝２ＫＨ２波でたとえば振幅変調されかつ互にπ／２の
位相差があるｆｌ、 ｆ２．・・・ｆｎの各２信号出力
が得られることになる。

なおこのように３波の発信器を備えたものは番地コード
が６桁または５桁の場合である。

次に第２図は移動体に塔載するループアンテナ５と位置
検知器の構成側回路図である。

この図において６．７．８は周波数ｆｌ 、 ｆ２．
ｆｎの各信号毎の位置検出回路で、各回路中の６０．６
２は帯域戸波器（ＢＰＦ）、６１は復調器または検波器
、６３．６８ａ、６８ｂは位相弁別器 （ＰＤ）、６４
．６９ａ、６９ｂは低域Ｆ波器（ＬＰＦ）、６５は電圧
制御可変発振器（ＶＣＯ）、６６は分周器（ＤＩＶ）、
６７は位相シック（Ｐ Ｓ ） ｅ Ａｌ ｚ ｅ Ａ
２１ｅＢ１ ｊ ｅＢ２１ ｅＸｌ ｊ ｅＸ２は位置
コード用出力である。

次に回路の動作を説明する。ループアンテナ５に誘導線
から誘起した信号波は位置検知器６゜７．８に並列に送
り込まれる。

たとえば位置検知器６では入力信号から周波数ｆ１の信
号のみをＢＰＦ６０で抽出する。

なおりＰＦ６０の帯域幅はｆｏ二２ＫＨｚの場合には±
２ＫＨｚ でよいことになる。

ＢＰＦ６０の出力の１つはｆ１波が振幅変調波なら包絡
線検波器ＤＥＴ６１で検波されたものをＢＰＦ６２によ
ってｆ。

波（２ＫＨｚ）成分を抽出して位相弁別器ＰＤ６３の１
人力とする。

他方ＶＣＯ６５はこの例ではｆ１波（１００ＫＨｚ）が
割当てられｆｌに等しい周波数ｆ！の発振を行う。

この発振出力は分局器６６に入力し１ ／ ｎ １ （
ｎ １５０）に分周されそのｆ ’１ ／ ｎ ｔ （
２□ｚ ）波出力をＰＤ６３のもう１つの入力とする。

ＰＤ ６３はＢＰＦ６２よりのｆ。

波とＩ／／ｎ０波との位相差に比例した出力を発生しＬ
ＰＦ６４を通じてＶＣＯ６５にその制御信号として入力
させる。

すなわちＶＣＯ６５を中心とするループ回路６５−６６
６３−６４−６５は第１図と同じ公知のＰＬＬ回路を構
成しｆ。

波に同期したｎｌ ｆｏ＝ ｆ’ｌ二ｆ二液１波振する
。

ＢＰＦ６０のｆ１波出力はまた位相弁別器ＰＤ６８ａお
よびＰＤ ６８ ｂに入力するが、ＰＤ６８ａのもう１
つの入力はＶＣＯ６５よりのｆｌ波であり、ＰＤ６８ｂ
のもう１つの入力はＶＣＯ６５よりの（／、波を位相シ
フタＰＳ６７でπ／２ラジアン位相をずらせたもので、
いずれも基準位相信号として用いられるｏ ＰＤ ５８
ａおよびＰＤ ６８ ｂ、よりのｆｌとｆ；両波間の
位相差出力はそれぞれＬＰＦ ６９ ａおよび６９ｂに
おいて変調周波数ｆ。

の成分を除去してｅＡｓおよびｅＡ２として出力する。

このｅＡｔとｅＡ２間の位相差は上記ＰＤに入力する２
つの基準位相信号にπ／２の位相差があるためπ／２と
なる。

同様にして他の位置検知器７および８についても、それ
ぞれのＶＣＯにｆ２波（１０６’ＥＧ（ｚ ）およびｆ
ｎ波（１１２ＫＨｚ）を割当て＼ｆ′２およびｆ′の各
波を発振発生させ、またそれぞれの分局器ＤＩＶには１
／ ｎ２ （ｎ２ ＝＝ ５３ ）および１／ｎ（ｎ
ｎ二５６）の分局を行わせて１およびｆｌｎ をそれぞ
れｆ。

波に同期させる。そして（Ｇおよびｆｌｎの■ＣＯ発振
出力およびそれらをπ／２ずらせた出力をそれぞれ基準
位相信号として入力のｆ２波およびｆｎ波との位相差出
力から位置検知器７からはｅ１３１ ｚ ｅ１３２ ｚ
８からはｅＸｌ、ｅＸ２をそれぞれ出力する。

第３図は誘導線の構成例図で、９ａ、９ｂ。

９ｃ 、９ｄは各誘導線の一端に設けられた発信器（第
１図）との結合器、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ。

１０ｄは交差形平行２線式誘導線で、走行路に沿ってた
とえば互に重ね合わせ移動体アンテナとの結合損失かは
シ一様になるように敷設したものである。

また各誘導線の他端は抵抗器りによって終端する。

図の最上段の（０）〜（１５）は走行路の一定区間をこ
の例では１６に分割して与えた区間固有番号で、（れら
の区間番号には本発明では交番２進符号を与えるが、区
間総数をＮとすれば必要の誘導線の数ｍはＮζ２ｍによ
って求められる。

この例ではｍ二４として区間数Ｎは最大１６までとって
いる。

この場合４桁すなわち４ビツト構成となる交番２進符号
のため４つの誘導線が必要であり、誘導線は区間区分点
（のたとえば始まりと定めた側の点）においてその区間
に与えられた交番２進符号に合わせて交差を施しておく
。

これら４つの誘導線のうち１０ａと１ ｏｂ 、 １０
ｃと１０ｄをそれぞれ組合わせ第１図の発信器２のＡＩ
出力を１０ａに、Ａ２出力を１０ｂに、発信器３のＢ１
出力を１０ｃに、Ｂ２出力を１０ｄにそれぞれ接続して
前記のｆ１波またはｆ２波の信号を４つの誘導線に流す
。

なお第３図の例ではＮは１６まででｍ二４で足りるから
ｆｌとｆ２の２波のみ用いればよく、第１図のＸｌ、Ｘ
２等の出力は使用しない０ さて誘導線１０ａと１０ｂではｆ１波の位相は第１図の
゛説明から１０ｂが１０ａよりπ／２だけ進んでいると
し、次の第１表に示すように（０）区間では１０ａに流
れる電流をＯ相とすれば１０ｂに流れる電流は＋７相と
なり、（１）区間では第３図の誘導線の交差配置から１
０ａがπ相、１０ｂが十工相となる、順に（２） （３
）、・・・の各区間においては第１哀のような位相関係
の信号電流が流れる。

従ってこれらＡ１．Ａ２の２つの信号出力は（０）区間
では第１表のφ□に示すように＋π／４．（１）区間で
は＋３π／４．（２）区間では一３π／４．（３）区間
では一π／４のような合成位相φＡのｆ１信号波を発生
しくまたは位相φＡのｆ１波に対応する電磁界を発生し
）（４）〜（７）の区間では（０）〜（３）区間と逆回
転の合成位相φＡのｆ１信号波を発生する。

また（８）〜ａυおよび（１２）〜（１５）の各区間に
おいてもそれぞれ（０）〜（３）および（４）〜（７）
の各区間と同じように変化する合成位相のｆ１波を発生
する。

次にｆ２波のＢ１およびＢ２出力はそれぞれ誘導線１０
ｃと１０ｄに電流を流すが、１０ｄの電流が１０ｃの電
流よりπ／２だけ進んでいるとすれば、上記同様第３図
から合成位相φＢが（０）〜（３）区間では＋π／４．
（４）〜（７）区間では＋３π／４．（８）〜συ区間
では一３π／４．α湯〜ａ■区間では一π／４のように
変化するｆ２信号波が発生する。

そして第１図の例ではｆ１波、ｆ２波およびそれらのπ
／２移相波はいずれも同相のｆ。

波による振幅変調が行われ、合成位相（φＡ、φＢ）波
の変調位相も同相である。

以上のように誘導線の交差位置でπ／２相変移したｆｌ
’ ｆ２の合成位相信号波が発生してこれが移動体の
ループアンテナ５にピックアップされることになる。

次に移動体側すなわち第２図に戻ってループアンテナ５
から各位置検知回路に入力した受信信号波から位置検知
回路６はｆ１波、位置検知回路７はｆ２波をそれぞれＢ
ＰＦで選択抽出し、これから第２図についての前記説明
のようにｆ。

波を検波抽出して回路６ではｆ１波を、回路７では（１
，波をそれぞれ同期発振させて基準位相信号波を発生さ
せる。

位置検知回路６ではＰＤ ６８ ｂに入力させる基準位
相信号波をＰＤ ６８ ａに入力させる基準位相信号波
より＋π／２進めさせておき合成位相のｆ１波の位相を
ＰＤ６８ａ、ＰＤ６８ｂでそれぞれ位相弁別した出力は
ＬＰＦを経て出力ｅＡＩｓｅＡ２として出力される。

ｅＡｌは第１表のように各区間毎にφＡの位相差を出力
するものとすればｅＡ２はこれより一π／２の差をもつ
各区間毎の位相差を出力する。

なおＰＤ６８ａ、ＰＤ６８ｂに与えられる基準位相信号
は上記のｆ。

液抽出回路やｆ１波の同期回路において固有の位相回転
があるので、ＰＤ６８ａおよびＰＤ６８ｂへのｆ１波入
力に対し理想的な位相関係となるようにＶＣＯ６５の出
力側に位相補正回路を挿入し補正を行っておく。

同様にして位置検知器７においでは周波数ｆ２の合成位
相波を選択抽出し、変調波ｆ。

に同期発振させたｆｌ２波を基準位相信号波として２つ
の位相差弁別器にπ／２相差で入力し、ｆ２合成位相波
の位相を検出した出力はＬＰＦを通じてｅＢ１ｙｅＢ２
として出力される。

第２表はこのようにして得られる区間（０）〜（１５）
におけるｅＡｌ ｊ ｅＡ２ ｊ ｅＢｌ ’ｅＢ２の
変化を示すもので、φＡは第１図および第３図のＡ１．
Ａ２によるｆ１合成位相波、φＢはＢ１゜Ｂ２による
ｆ２合成位相波、φＡ１は（／、基準位相信号、φＡ２
はφＡ１に対し＋π／２位相差のあるｆ１基準位相信号
それぞれの位相を示すものとし、φＡ−φＡ１はφＡ１
に対するφＡの位相差、φＡ−φＡ２はφＡ２に対する
φＡの位相差、同様にφＢ−φＢ１゜φＢ−φＢ２はφ
Ｂｌ−φＢ２に対するφＢの位相差をそれぞれ示してい
る。

ＰＤ６８ａ、ＰＤ６８ｂ等の位相（差）弁別器は２人力
の位相差が±π／２のとき七゛ロレベル出力として±π
／２未満では（田レベルを、±π／２を超えると（ルベ
ルを出力するものとしてｅＡ１〜ｅＢ２の各出力には図
示してないがＯレベルをスライスレベルとする方形波変
換回路を付加して、（田レベル入力に対しては”１”（
または”Ｈ”）、（０）レベルおよび（→レベル入力に
対しでは０”（またはＬ”）を出力するようにすれば、
第２表のｅＡｌｔ ｅＡ２ｒ ｅＢｔ ｚ ｅＢｌのシ
ンボルが各区間毎に出力され、これは各区間ノ交番２進
符号による番地コードである。

なお第１図および第２図に示した例においてはｆｏ波に
よる変調および受信波よりのｆ。

波成分抽出は１対の誘導線毎の割当周波数別に行ってい
るが、たとえばｆ１波のみをｆ。

波にて変調し、受信側（移動体側）ではｆ１波から抽出
したｆ。

波を 申、Ｂ波の同期制御のみでなくｆＱ・・・ｆ′波
の同期制御用＃ｃ、７．８の位置検知器に送って供用す
るように構成してもよいことは明らかである。

また上記の説明ではアンテナ５はループコイルアンテナ
としたがたとえば磁性心棒状アンテナ（バーアンテナ）
等でもよく、さらに上記の説明では各誘導線に常時割当
周波数の信号を発信器２，３．４等から伝送しでいる例
を示したが、たとえば第１図の発信器ｆ１波用の２のみ
とし、複数の誘導線には時間分割によって一定順序で複
数誘導線のうちからあらかじめ決めである２つ毎の組合
わせ誘導線を選択してｆ１１信号電流を流し上記のよう
に合成位相信号波を発生させ、他方移動体側ではアンテ
ナ５と位置検知器６のみ用いて上記の説明と同様に合成
信号波の位相を検出し、送信側と同じ一定順序で各組合
わせ誘導線の２つの検出位相または検出位相に対応する
出力を２つの記憶回路に同期して記憶させ、各組合わせ
誘導線よりの入力１循環ごとに番地コードまたは番地コ
ードに変換される出力を送出する時分割形位置検知装置
に構成することもできる。

なお番地コードの桁数が奇数のときは誘導線は奇数でよ
く１対の組から外れた誘導線にも１波を割当てることに
なるが合成位相波を用いる利点が与えられず回路構成も
統一されないのでむしろ１桁多い番地コードとする方が
望ましい。

以上の説明のように本発明の装置では番地コードの所要
ビット数に合わせて設けた偶数の複数誘導線を２つずつ
組合わせて同一周波数を割当てるので使用周波数が節減
されること、番地コードには交番２進符号を用いるので
隣接区間の番地コード間のハミング距離は１であって区
間区分点で誤り番地コードが発生しないこと、位置検出
に位相差弁別法を用いているため雑音妨害に強く走行に
伴う誘導線と移動体アンテナの間隔変動があっても高精
度で区間区分点の検出ができること等の特長がある。

また本装置はたとえばクレーンや台車などが自らの位置
をその絶対番地によって検知するものであるが、初動作
時および停電復旧時においても無操作で自動的にその現
所在番地が得られることは著しい利点である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の地上側送信設備の構成例図、第２
図は移動体側設備の構成例図、第３図は誘導線の構成例
図である。 １・・・・・・発振器（ＯＳＣ）、２，３．４・・・・
・・発信器、５・・・・・・ループ（コイル）アンテナ
、６，７，８・・・・・・位置検出回路、９ａ〜９ｄ・
・・・・・結合器、１０ａ〜１０ａ・・・・・・誘導線
、Ｌ・・・・・・終端抵抗、２１゜６３．６８ａ、６８
ｂ・・・・・・位相弁別器（ＰＤ）、２２．６４．６９
ａ 、 ６！３ｂ・−・−・Ｌｐｐ１２３ 。 ６５・・・・・・可変発振器（ＶＣＯ）、２４，６６・
・・・・・分周器（ＤＩＶ）、２５．６７・・・・・・
位相シフタ（ＰＳ）、２６．２７・・・・・・変調器兼
増幅器（Ｍ−Ａ）、６０゜６２・・・・・・ＢＰＦ、６
１・・・・・・検波器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一定走行路上を移動する移動体が自らの位置を走行
   路に沿った所要地域を複数の区間Ｎに分割し、その各区
   間に与えた交番２進コードによる番地コードによって検
   知する装置として、上記走行路に沿って所要地域に展張
   し、上記番地コードの桁数に等しくＮく２ｍとせる偶数
   ｍの互に並列な平行２線を番地コードの各桁コードに合
   わせて区間区分点にて交差を施した誘導線群と、上記誘
   導線群の一端から誘導線群中の隣合う２桁に割当てられ
   た２つの誘導線を１組とし、そのそれぞれに一定周波数
   ｆ。 の発振器より得た周波数ｎｆｇ（ｎは２以上の整数で、
   上記誘導線の組毎に異りｎｆ。 ｆｌ、 ｆ２・・・とする）の発振出力を組毎の誘導線
   の１つにはそのま”＞ｆ。 波にて変調した出力、他の１つにはπ／２ラジアンの位
   相変移を与えた後ｆｏ波にて変調した出力としてそれぞ
   れ供給する１個のｆ。 波発振器とｍ／２個の互に異なる周波数の発信器を含む
   地上側設備と、移動体に載置し移動中上記誘導線群と誘
   導結合する１つまたは複数のアンテナと、これらのアン
   テナ出力から上記誘導線の組毎に発生する周波数の合成
   位相信号波を周波数毎に選択抽出するｍ／２個の位置検
   知回路を含む移動体側設備とを具備し、上記各位置検知
   回路は上記合成位相信号波から変調周波数ｆ。 波を復調検出する回路、このｆ。 波にて同期制御され入力信号波（ｔｌ ｓ ｆ２等）と
   同じ周波数を発生する発振回路、この発振出力を１つは
   そのま＼、他の１つはπ／２ラジアン位相変移させたも
   のを基準位相波として入力信号波と、それぞれの位相差
   を求める２つの位相弁別器およびその出力から、番地コ
   ード出力を発生する方形波変換器を含むことを特徴とす
   る移動体の自己位置検知装置。