JPS6016642B2 - 移動体の前後進の地上検知装置 - Google Patents

移動体の前後進の地上検知装置

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JPS6016642B2
JPS6016642B2 JP7284278A JP7284278A JPS6016642B2 JP S6016642 B2 JPS6016642 B2 JP S6016642B2 JP 7284278 A JP7284278 A JP 7284278A JP 7284278 A JP7284278 A JP 7284278A JP S6016642 B2 JPS6016642 B2 JP S6016642B2
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孝男 癸生川
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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、車両
、列車などの移動体を特に自動運転や運転制御を行う場
合に、その走行安全のために前進または後退の検知を地
上固定側(以下地上局という)にて行う検知装置に関す
るものである。
従釆は上記のような移動体の運転制御に当っては、指令
側より送られる指令信号によって移動体の走行制御部が
制御され、その動作結果を被制御情報として指令側に帰
還する方法あるいはこの帰遼を行わない方法が用いられ
ているが、制御側と被制御側聞の通信系を含む制御系統
の故障時には安全面での信頼性が不十分で特に移動体の
停止時の後退、たとえば勾配のある場所で停止した場合
の後退は制御系が正常な動作を行っているときでも起り
得るものであるが、従釆の移動体の前、後進の検出は移
動体の車輪あるいは車軸の回転からまたは移動体の走行
路上の位置検知装置からそれぞれ得られるデータによっ
て行うものであるから、車輪の回転が徐々に行われると
きは毎秒回転数が少なすぎて検出が困難であり、後者で
は移動距離が大きくなってから検知されるなど実用上不
測の後退の検出等には役に立たないという欠点があった
。本発明は上記従来の装置の欠点である信頼性と検知機
能の向上を目的とし、移動体が短距離の移動を行っても
速かに地上局にて検知できることが特徴で、上記のよう
な移動体の走行制御の安全性確保に大きく寄与するもの
である。
さらにこの検知装置に使用する誘導線、機器および運用
周波数は、移動体と地上局間のデータ伝送、位置検知な
どに使用されるものを共用することができるので、経済
上の効果は著しい。以下本発明を実施例によって詳細に
説明する。最初誘導線を用いた移動体の位置検知の方法
について説明する。
第1図は位置検知装置の構成例図である。この図は移動
体走行路に沿って敷設した交差形平行2線式誘導線6が
1個のみの場合で、1はナ,とナ2の2周波の送信機、
4は結合器、5は終端抵抗である。この地上局側の送信
機1からはたとえばデータにて位相偏移変調(PSKと
いう)したデータ伝送用ナ,波と無変調のナ2波(ただ
しナ2キナ,)の2つの信号電流を結合器4を介して誘
導線6に流す。ただし位置検知には〆,波は必要がなく
プ2波のみ考えればよい。2と3は移動体に設ける設備
で、3は譲導線6に結合しながら移動するアンテナ、2
は位置検知器で「走行路上の定点すなわち誘導線6の交
差が施されている地点を検知する。
なぜならアンテナ3に誘導線から謙超される信号のナ2
波の位相は、移動体が第1図のaまたはc区間にある場
合とbまたはd区間にある場合とでは180o異ってい
るから、交差点A,B,C等をアンテナ3が通過する度
に信号位相が180o変化することを検出すれば交差点
の位置を、また位相変化数を計数すれば走行路の基準点
よりの位贋(すなわち番地)をそれぞれ検知することが
できるからである。次に第2図は本発明を実施した移動
体と地上局間の通信装置の基本的構成例図である。
この図において7は地上局受信装置で、データ受信、移
動体の位置検知および走行方向検知の機能を併有してい
る。8,9はそれぞれ誘導線10,11と受信機入力間
の結合器、10は走行路に沿って必要な区間に敷設した
データ伝送用平行2線式誘導線、11は10同様必要区
間に10と並列に敷設した位置および走行方向検知用等
間隔交差形平行2線式誘導線、12,13は終端抵抗器
、14〜16は移動体側設備であり、14,15は譲導
線と結合するアンテナで、誘導線に沿ってアンテナ間隔
セ=亨こ配置してある。
ここでL・は誘導線11の交差間隔である。また16は
データおよび位置検知信号の送信機である。さらにDi
nはデータ入力、Doutはデータ出力、sは移動体の
前、後進検知出力、pは位置検知出力をそれぞれ表わす
ものとする。ごて移動体送信機16にはプ,,「2,ナ
3の3周波発生器、その出力増幅器およびデータ(2進
コード)によって丁,波を位相偏移変調(PSK)する
変調器等が含まれ、PSKされた〆,波はアンテナ15
に、またナ.に対してナn=kナ,/(k−1)〔ただ
しkは2以上の整数、nは2または3とする、またメ2
羊〆3〕の関係にあるナ2波およびナ3波は無変調でそ
れぞれアンテナ14およびアンテナ15にそれぞれ送出
する。
以下に説明する例では〆2=2ナ,(k=2),ナ3=
4ナ,/3(k=4)に選んでいるがkをさらに別な数
に選んでも同様の動作が得られる。第3図は第2図の地
上局受信装置7の構成例ブロック図である。
図中の17,18,19は帯域炉波器(BPF)でそれ
ぞれナ3 ,ナ2 ,ナ,の各波成分を抽出する。20
,21,22は増幅兼振幅制限器(A・L)、23は門
K信号復調器、24は(k=2の場合であるから)周波
数2逓情器、25は周波数変換器、26は周波数4逓倍
器、27,28は位相弁別繁(PD)、29,30は低
域炉波器(LPF)を含む方形波変換器(W)、31は
位置検出出力器、32,33は変換点パルス発生器、3
4〜37はアンドゲート、38,39はオアゲート、4
0はフリツプフロツプを主体とする走行方向信号出力器
である。
第4図は第3図の各部動作波形例図で、この図によって
第3図の動作を説明する。
アンテナ14,15から誘導線10,11に誘導結合さ
れたナ.,ナ2 ,ナ3各波の信号電流はまずBPF1
7〜19にそれぞれ入力するが、BPFI9では誘導線
10よりの〆,が抽出され、A・L22で増幅後一定振
幅となったナ,波は3つに分れて1つは俺K信号復調器
23に導かれん波を的Kしているデータの復調出力瓜u
tが出力される。他の2つは周波数変換器25および周
波数2逓倍器24への入力で、後者24ではナ,波は2
〆,=ナ2となってPD28の1入力となるが、ナ,波
は通常データが“0”なら先行符号の位相を持続し、デ
ータが“1”なら先行符号の位相から180o(中ラジ
アン)位相がシフトする差動形2相位相偏移変調(DP
SK)の形式が用いられているので、たとえば全波整流
方式による2逓倍器24を用いて上記の180o移相(
シフト)の位相変調のナ,波からシフト量ゼ〇の連続位
相波2ナ.を出力しPD28の基準位相信号となる。第
6図はナ,波から連続位相の2ナ,波が得られることを
示すもので、データ符号によって位相が1800 シフ
トする「,波も全波整流後の2ナ,波は連続位相となる
ことがわかる。ところでBPF18では誘導線11より
のナ2波を抽出し、A・L21で一定振幅とした後PD
28の他の入力とし、上記基準位相信号との間で位相が
同相か逆相かを弁別し、それに合わせてたとえば高、低
レベル(日,L)を出力する。さてBPF17では誘導
線1 1よりのナ3 波を抽出しA・Lで一定振幅とし
た後、その出力(ナ3)とA・L22の出力(ナ,)が
周波数変換器25においてその差周波数〆3−〆・=(
き−1)ナ.=ナ,/3に変換され、その出力はさらに
周波数4逓倍器26で4逓倍されて周波数4〆,/3と
なった出力が次段PD27に基準位相信号として入力す
る。
なおA・L22の出力である2相位相偏移変調されたナ
,波は前記の通り18ぴ シフトされたものであり、他
方A・L20の出力であるナ3波は送信側から無変調で
出力されるが、誘導線11の交差位置の前後におけるア
ンテナ3に誘起される電圧には1800の位相差がある
。このためこれら2つの180oの一定量シフトされた
ナ3とナ,による差周波数(「3−ナ,=プ,/3)の
シフト量は18びとなる。次に周波数4逓倍器26では
前記のように全波整流を用いて2×2逓倍すれば〆,/
3波は4逓倍されて4ナ上,/3=ナ8波となると共に
、1800のシフトは4倍の00すなわち連続位相波と
なり、次段のPD27の一方の入力となる。位相弁別器
PD27の他の入力はA・L20よりの振幅一定のナ3
波で、上記4ナ,/3波との間の同相か逆相かの位相弁
別が行われそれによって高低レベルの出力が行われる。
このようにして得られたPD27およびPD28の出力
はそれぞれ入力にLPFを設けてある方形波変換器(W
)29および30に導かれて方形波に整形される。この
方形波は第4図a,bに示すようになる。ただし第4図
上段に示すように誘導線10と11の配置を定めその間
の位相を図のように仮定した場合である。また第3図の
PD27およびPD28の位相弁別特性は、たとえばそ
れぞれの基準位相信号とナ2波または〆3波とが同相な
ら正の最大出力、逆相(180o)なら負の最大出力、
90oの位相差なら出力ゼロとなるから、これらのPD
の入力の位相差を理想特性が得られるようにしておくこ
とが肝要である。しかしながら送信機16からのナ,,
ナ2,ナ3の出力は第2図に示すように移動体アンテナ
14と15を経て譲導線10,11に誘導され「結合器
8,9から受信装置7に導かれる。この受信装置7内部
(第3図)ではBPF17〜19、増幅制限器20〜2
2、ミキサ25、逓倍器24,26にて信号処理され、
PD28,PD27にそれぞれ入力されるが、これらの
信号の経路による位相回転量は予測できない値であるか
ら、それを考慮していない場合は上記PDの理想特性が
得られる入力位相差状態には一般になることはない。こ
のためPD28とPD27の入力の少くとも一方には位
相シフト補正回路を挿入し、基準位相信号と受信して各
PDの入力に達したナ2波または〆3波との間の位相差
が前記の理想値、すなわち誘導線交差部通過の前後の位
相差が正しく00と18ぴまたはその逆となるように位
相補正を行っておくことが必要である。位相シフト補正
回路には周知のようにLC回路やRC回路その他が使用
され、その構成もよく知られているので説明は省略する
。さらに移動体の2つのアンテナ14と15は第2図の
ように誘導線11の交差間隔Lの約1/2の−間隔に配
置し、アンテナ14にはナ2波、アンテナ15にはナ3
波が送出されるので、a波形とb波形はL,/2の位相
差になつている。さて方形波変換器W29よりのa出力
とW30よりのb出力は31の排他的論理和回路によっ
て合成され、第4図p波形のように走行路に沿ってL=
L/2惑こ極性が反転するパルス出力が縛られるが、こ
のp出力は移動体の位置検知出力として利用される。
次に本発明の主眼である移動体の前進か後進かの方向検
知回路について説明する。
第3図の32〜40が上記の位置検知装置に付加した部
分である方向検知回路ということができる。いま移動体
の走行方向を第4図において右方向をSr、左方向をS
Iとし、P32およびP33はそれぞれパルスbとパル
スaの立上り変換点と立下り変換点においてそれぞれ区
分してパルスを発生するものとする。すなわち変換点の
立上り側をu、立下り側をdで表わせば、P32からは
buとbdを、P33からはauとadを別々の端子か
ら出力するから、第4図に示すように走行がSr方向な
らa波形からau,ad、b波形からbu,bdの各パ
ルスが発生し、S,方向ならu,dがSrの場合と反対
の位魔に発生する。そして次段のたとえばAND回路3
4(2入力ANDゲートが2個含まれそれらの1入力は
共通のaである)では、a波形のHレベルでb小ゞルス
が出力されるのはS,方向のときであり、bdパルスが
出力されるときはSr方向のときである。このようにa
,a,b,bの各波形(a,bはそれぞれa,bの逆相
波形)およびau,ad,bu,Wの各パルスの組合わ
せによるAND回路34〜37のパルス出力は次表のよ
うになる。たゞしrは右方向、1は左方向にそれぞれ移
動するときに出力することを示す。このように移動体が
Sr方向に走行すればORゲート39からは第4図rパ
ルス列が出力し、SI方向に走行すればORゲート38
から1パルス列が出力して次段40(走行方向信号出力
器)のフリツブフロツプ(FF40)のセット入力をた
とえばOR39よりのrパルス列が駆動し、リセット入
力をOR38よりの1パルス列が駆動するので、rパル
ス列が続く限りFF40は出力1に、1パルス列が続く
限り出力0に保持され、その出力Sは1または0、(ま
たは日,L)の方向信号を出力する。
この信号を利用して移動体の移動方向を表示、記録し、
あるいは不測の方向への移動を検知して警報や制御信号
を発生させることは容易で、その方法も公知であるから
図示も省略してある。なお上記の方法による方向検知能
力を数値例で示すと、たとえば誘導線の交差部間隔L,
=500肋の場合にはL2=L,′2=25仇舷で、移
動体が250側移動すれば方向信号が発生し移動方向が
検知できる。
なお−はL2=(m+裏>L.〔mは。’1,2,・・
・〕の任意のmに対して選んでも動作は同様であって、
アンテナ14,15の相互干渉がある場合にはmを1以
上に選べばよい。以上の説明は移動体側から地上局への
データ伝送と位置検知に使用する3周波数、誘導線、送
信機、受信装置等を共用して僅かな方向検知回路を付加
することによって、移動体の緩慢な移動でも僅かな一定
移動距離で移動方向の検知が可能な装置についてであっ
たが、方向検知のためにはナ,波すなわちデータ伝送波
の変調の有無は問題にならないことは明らかである。
また上記と別な方法として、データ伝送用誘導線10と
位置検知、走行方向検知用談導線11とは分離されてい
るのでナ,,ナ2,ナ3 の周波数関係を無相関として
aおよびb各波形を検出する方法がある。第5図はこの
場合の地上局受信装置の構成例図である。第5図におい
て41〜45はBPF、46〜50は増幅兼振幅制限器
(A・L)、51,52は位相弁別器(PD)、53は
第3図と同じ方形波変換器W29およびW30と32〜
40の移動方向検出回路を含んだ部分である。23,3
1は第3図と共通で功utとpの各出力回路である。
この場合もアンテナ14からのナ2波およびアンテナ1
5からのナ3およびナ,波が(この組合わせは〆2とナ
3の周波数が異なればよいので任意である)誘導線10
,11に議導結合され、またアンテナ14と15の間隔
L2はL/2に等しいとする。第5図に示すように誘導
線10よりの信号はBPF42,44,45にそれぞれ
入力し、BPF45からはナ,波成分、BPF44から
ナ2波成分、BPF42からナ3波成分が抽出される。
また誘導線1 1よりの信号はBPF41,43にそれ
ぞれ入力しそれぞれナ3波、ナ2波が抽出される。これ
ら抽出された各出力はそれぞれ次段の46〜50のA・
L‘こおいて増幅されかつ一定振幅に制限された後、A
・L50よりのナ,波出力はデータ復調器23でデータ
信号に復調されDoutを出力する。またA・L48お
よびA・L49よりの丁2波出力はそれぞれPD52の
2入力の1つとなりその位相差が検出される。さらにA
・L46およびA・L47よりのナ3波出力はそれぞれ
PD51の2入力の1つとなりその位相差が検出される
。これらPD51,PD52の各出力は第3図の29,
30,32〜40と同じ構成の53に入力するから第4
図と同一の動作を行って方向信号Sを出力することは明
らかである。また位置検知出力pも第3図の場合と同様
に得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は位置検知装置の構成例図、第2図は本発明を実
施した移動体固定局間の通信装置の基本的構成例図、第
3図は地上固定局の受信装置の構成例図、第4図は第3
図の各部動作波形例図、第5図は地上固定局の受信装置
の別な構成例図、第6図はデータ符号によって位相が0
0または180o シフトするナ,波から連続位相の2
逓情波2ナ2が得られることの説明図である。 1,16・・・・・・送信機、2・・・・・・移動体の
位置検知機、3,14,15……移動体アンテナ、4,
8,9・・・・・・結合器、6,10,11・・・・・
・議導線、7...・・・地上局受信装置、17,18
,19,41〜45・・・…帯城炉波器(BPF)、2
0,21,22,46〜50……増幅兼振幅制限器(A
・L)、23・・・・・・位相偏移(俺K)信号復調器
、24・・…・周波数2逓倍器、25・・・・・・周波
数変換器、26・・・・・・周波数4逓倍器、27,2
8,51,52・・・・・・位相弁別器(PD)、29
,30・・・・・・方形波変換器、31・・・・・・位
置検出信号出力器、32,33・…・・変換点パルス発
生器(P)、34〜37・・・…アンドゲート、38,
39……オアゲート、40……走行方向信号出力器、5
3……29,30,32〜40を含む部分。 外了図 汁2図 汁S図 蓑字6図 外4図 矛5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 移動体の一定走行路に沿つて平行2線式の第1の誘
    導線とこの誘導線と平行に所要区間に亘つて一定交差間
    隔L_1で交差を施した交差形平行2線式の第2の誘導
    線を設け、また移動体には無変調または位相偏移変調を
    施した第1の搬送周波数f_1波とこれに対してf_n
    =kf_1/(k−1)〔たゞしnは2または3とし、
    kは2以上の整数、かつf_2≠f_3とする〕の周波
    数関係にある無変調の第2の搬送周波数f_2波および
    第3の搬送周波数f_3波の各出力を発生する3周波送
    信機と、上記誘導線群に結合し間隔L_2=(m+1/
    2)L_1(mは0,1,2,3等の整数)で一方にf
    _1波とf_3波、他方にf_2波を、または一方にf
    _1波とf_2波、他方にf_3波を、それぞれ上記送
    信機より出力される2個のアンテナとを設け、更に地上
    局には移動体移動中上記第1誘導線の一端から第1搬送
    周波f_1成分を、第2誘導線の一端から第2搬送周波
    f_2成分および第3搬送周波f_3成分をそれぞれ別
    々に抽出し、f_2波の位相弁別は第2搬送周波数f_
    2の信号を一方の入力とし、他方の入力には第1搬送周
    波数f_1を2逓倍した基準位相信号を用いた位相弁別
    器にて行い、またf_3波の位相弁別はf_3波の信号
    を一方の入力とし他方の入力にはf_1波とf_3波の
    差周波数(f_3−f_1)をk逓倍した基準位相信号
    を用いた位相弁別器にて行つた後それぞれの弁別出力を
    方形波出力に変換し、かつこれらの方形波毎にその立上
    りおよび立下りの時点においてそれぞれ変換点パルス発
    生器による合計4種の変換点パルスを発生させ、これら
    の変換点パルスをf_2波およびf_3波の前記方形波
    の正出力およびその反転出力で前記の変換点パルスをそ
    れぞれ抽出する4組のアンドゲートを設け、f_2波の
    正出力でf_3波の立上り変換点パルスを、f_2波の
    反転出力でf_3波の立下り変換点パルスを、またf_
    3波の正出力でf_2波の立下り変換点パルスを、f_
    3波の反転出力でf_2波の立上り変換点パルスのいず
    れかが得られたときは一方の走行方向と判定し、f_2
    波の正出力でf_3波の立下り変換点パルスを、f_2
    波の反転出力でf_3波の立上り変換点パルスを、また
    f_3波の正出力でf_2波の立上り変換点パルスを、
    f_3波の反転出力でf_2波の立下り変換点パルスの
    いずれかが得られたときは上記の走行方向とは逆の走行
    方向と判定し、それぞれの方向別のパルス出力を記憶回
    路に記憶し走行方向識別信号を出力する回路を有する受
    信機を備えて地上局にて移動体の走行方向を検知するこ
    とを特徴とする移動体の前後進の地上検知装置。 2 移動体の一定走行路に沿つて平行2線式の第1の誘
    導線とこの誘導線と平行に所要区間に亘つて一定間隔L
    _1毎に交差を施した交差形平行2線式の第2の誘導線
    を設け、また移動体には少くとも互に無相関の周波数関
    係にある無変調の2つの搬送周波数f_2およびf_3
    の各出力を発生する送信機と、L_1/2の間隔で配設
    され上記送信機よりのf_2波およびf_3波出力を別
    々に上記各誘導線に誘導結合する2個のアンテナを設け
    、更に地上局には移動体移動中上記両誘導線の一端から
    誘導線毎に周波数f_2および周波数f_3の両波をそ
    れぞれ抽出、増幅し、かつ振幅制限を行う両波毎一対の
    増幅回路と、f_2波およびf_3波毎に平行2線式の
    第1誘導線出力による上記増幅回路の一対の各出力を基
    準位相信号とし、また交差形平行2線式の第2誘導線出
    力による前記増幅回路の他の一対の各出力を位相信号と
    して、これら基準位相信号と位相信号を2つの入力とし
    f_2波とf_3波それぞれの交差位置を弁別する位相
    弁別器と、これら一対の位相弁別出力それぞれの方形波
    変換を行う方形波発生器と、得られたf_2波とf_3
    波の各方形波毎にその立上りおよび立下りの時点におい
    て変換点パルスを発生するf_2波とf_3波の各変換
    点パルス発生器と、f_2方形波出力の正出力時に上記
    f_3波立上り変換点パルスを、f_2方形波出力の反
    転出力時にf_3波立下り変換点パルスを、またf_3
    方形波出力の正出力時に上記f_2波立下り変換点パル
    スを、f_3方形波出力の反転出力時にf_2波立上り
    変換点パルスをそれぞれ出力するアンドゲート群と、こ
    れらの変換点パルスのいずれかが得られたとき一方の走
    行方向信号を出力するオアゲートと、f_2方形波出力
    の正出力時にf_3波立下り変換点パルスを、f_2方
    形波出力の反転出力時にf_3波立上り変換点パルスを
    、またf_3方形波出力の正出力時にf_2波立上り変
    換点パルスを、f_3方形波出力の反転出力時にf_2
    波立下り変換点パルスをそれぞれ出力するアンドゲート
    群とこれらの変換点パルスのいずれかが得られたとき上
    記と逆方向の走行方向信号を出力するオアゲートと、こ
    れらのオアゲートによる走行方向別パルス信号を入力し
    て走行方向を記憶し走行方向識別信号を出力する記憶回
    路とを有する受信機を備えたことを特徴とする移動体の
    前後進の地上検知装置。
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JPH0717627Y2 (ja) * 1989-05-01 1995-04-26 東海旅客鉄道株式会社 列車選別装置

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