WO2003028155A1

WO2003028155A1 - Marqueur a ondes electromagnetiques et systeme de marquage a ondes electromagnetiques

Info

Publication number: WO2003028155A1
Application number: PCT/JP2002/009883
Authority: WO
Inventors: Satoru Handa; Keiji Yasui; Koichi Nomura; Yoshihiko Tanji
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2003-04-03
Also published as: EP1434305A1; EP1434305A4; US20040051430A1; JP2003099125A

Description

明細書

電磁波マ一力と電磁波マーカシステム技術分野

本発明は、工作機械の作業監視および誘導、危険防止のサービスを提供したり、自動運転を行う交通システム、その他の動く移動体に使用する電磁波マーカシステムと電磁波マーカに関する。背景技術

一般に危険防止のサービスを提供したり、自動運転を行う交通システムにおいて、道路に敷設した電磁波マーカからマーカ直上がピークとなる電磁波を放射し、一方.、車両に搭載したマーカ検出装置で電磁波マ一力から放射された電磁波の強度分布を検出することにより、車線内の左右方向の走行位置を検知する電磁波マ一力システムと電磁波マーカが知られている。

従来の電磁波式レーンマーカは、電池電源や電源供給回路、ァンテナと制御回路を組み合わせて構成し、道路舗装部に埋設されている。また、電磁波マーカには、受信アンテナ、このアンテナで受信した電磁波周波数を高効率で 2通倍する周波数変換部と送信アンテナを備え、マーカ検出装置から送信された微弱な電磁波を受信して受信電磁波とは異なる周波数の電磁波をロスが少なく反射送信することで、電池電源や電源供給回路を不要とし、高い検出精度を実現した運倍反射式電磁波マーカシステムが提案されている。

そして、このような電磁波式のレーンマーカは、土盛り部はもとより鋼鉄製の鉄橋部やコンクリー卜製の高架橋部等あらゆる構造の道路に施設しても良好に動作することが求められるため、更に上記従来の通倍反射式電磁波マーカは、マーカの下部に板状フエライトと鋼板を組み込むことにより、上記した構造の道路上でも動作可能としていた。

一般に、鉄橋や高架橋等では、重量軽減等から舗装を薄くすることが望まれている。このため、舗装中に埋設するレーンマーカも薄型化が望まれている。また、舗装中に埋設することから腐食等に対して耐久性が高いことも必要である。

しかし、従来の通倍反射式電磁波マーカは、様々な構造の道路で使用可能ではあるが、マーカの下部に板状フェライトと鋼板を備えているためにマーカ全体の厚みが増大していた。また、鋼板. は剥き出しでは腐食に弱いため、樹脂ケースで封入したり、ガラスコーティング等により外気から遮断することが必要であり、その分の厚みも更に加わって厚さが増大し、同時にコストアップの要因にもなつていた。発明の開示

本発明の電磁波マーカは、電磁波を送信する送信アンテナと、送信アンテナを収納した非磁性体ケースと、非磁性体ケースに配置され、かつ電磁波を送信方向へ反射する電磁波反射板とを有するものである。図面の簡単な説明

図 1 は、本発明の実施の形態 1 および実施の形態 4〜実施の形態 6 における電磁波マーカを示す透視斜視図である。

図 2は、本発明の実施の形態 2および実施の形態 4〜実施の形態 6 における電磁波マーカを示す透視斜視図である。

図 3は、本発明の実施の形態 3および実施の形態 4〜実施の形態 6 における電磁波マーカを示す透視斜視図である。

図 4は、本発明の実施の形態 7 における電磁波マ一カシステムを示す構成図である。

図 5は、本発明の実施の形態 8 における電磁波マ一カシステムを示す構成図である。

図 6は、本発明の実施の形態 9および実施の形態 1 0における移動体に適用した電磁波マ一カシステムを示す斜視図である。

図 7は、本発明の実施の形態 1 1および実施の形態 1 2 における電磁波マーカシステムを示す構成図である。

図 8は、本発明の実施の形態 1 1 の電磁波マ一カシステムにおける反射送信した電磁波の強度分布イメージに対するマーカ検出装置の受信アンテナの関係を示す図である。

図 9は、本発明の実施の形態 1 3における電磁波マーカシステムを示す構成図である。発明を実施するための最良の形態以下、本発明の電磁波マーカと電磁波マーカシステムについて、図面を用いて説明する。そして、本発明は、口ポット式の工作機械の作業監視および誘導、口ポット式掃除機の作業誘導、交通システム等に適用でき、ここでは交通システムに使用した例で説明する。 (実施の形態 1)

図 1 は、本発明の実施の形態 1における電磁波マーカの構成を示す透視斜視図である。

レーンマーカである電磁波マ一力は、一例として道路に埋設して使用され、道路上を走行する自動車等の移動体（図示せず）から位置確認等のため送信された電磁波を受信する。そして、この電磁波に共振して電磁波を送信する、受信と送信機能を備えた送信アンテナ 1 と、送信アンテナ 1からの電磁波を送信方向へ反射する電磁波反射板 3 と、送信アンテナ 1 を分割した蓋側ケースに、電磁波反射板 3 を分割したもう一方のケースにそれぞれ配置し、両ケースを接合した非磁性体ケース 2で構成している。

送信アンテナ 1は、外部に対して電磁波を放射する平面的な円、楕円、矩形、あるいは多角形等であり、ここではループ円状に形成している。非磁性体ケース 2は、非磁性体の材料で円盤状に形成し、送信アンテナ 1 を上部に収納している。電磁波反射板 3は、送信アンテナ 1 の放射する電磁波のうち下方へ放射された電磁波を送信方向の上方へ反射するもので、送信アンテナ 1より大きな円盤状に形成し、送信アンテナ 1 の下部に相対向して平行に配置し、かつ非磁性体ケース 2の内下部に設けている。

実施の形態 1 において、非磁性体ケース 2の内側の下部に電磁波反射板 3 を送信アンテナ 1の下部に相対向して平行に配置しているので、送信アンテナ 1 の下側の構造、すなわち電磁波マーカを施工する側の構造に左右されず電磁波の吸収されない電磁波閉回路を形成でき、従来の電磁波マーカのような板状フェライト、鋼板を必要としなくなる。したがって、電磁波マーカの厚みを従来のものより薄くでき、重量軽減から舗装を薄くすることが望まれている鉄橋や高架橋への施設も容易に可能になり、かつ構造上も簡素化され安価に製造することができる。

また、一般に、鉄橋など鋼板上にレーンマ一力を設置しようとする際、レ一ンマーカの下部に位置する鋼板等の構造物によって電磁波が吸収され、電磁閉回路の形成が阻害され、送信アンテナから充分な出力を得られない恐れがある。また、コンクリートなど鉄筋を含む構成の道路等にマーカを設置する際、鉄筋の電磁波引き込み現象により反射する電磁波に強弱のむらが生じる恐れがある。

然るに実施の形態 1では、電磁波反射板 3を電磁波の送信方向へ反射させるため、送信アンテナ 1の下部に相対向して非磁性体ケース 2の下部に設けているので、送信アンテナ 1 からの下部方向への出力が上方へ反射され電磁閉回路が形成でき、効率よく送信できる。また、鉄筋の電磁波引き込み現象を電磁波反射板 3が防止し、安定した反射電磁波を形成することができる。

なお、実施の形態 1では、電磁波反射板 3を非磁性体ケース 2 に内蔵したが、非磁性体ケース 2の外底面に貼り付け、または非磁性体ケース 2の底に埋設しても、実施の形態 1 と同様の作用効果を期待できる。また、送信アンテナ 1 はループ状、非磁性体ケース 2は円筒状にしているが、これら形状に限定されるものでなく、そして、実施の形態と同様の作用効果を期待できる。

(実施の形態 2 )

図 2は、実施の形態 2における電磁波マーカの構成を示す透視斜視図である。実施の形態 2は、送信アンテナと受信アンテナをそれぞれ備えた電磁波マーカに、電磁反射板を設けた点が実施の形態 1 の発明と異なるだけであり、従って異なる点を中心に説明する。

電磁波マーカは、自動車等の移動体（図示せず）に設置されたマーカ検出装置（図示せず）の送信アンテナ（図示せず）から送信された特定の周波数の電磁波を受信する受信アンテナ 4と、受信アンテナ 4の受信した電磁波により、特定の周波数の電磁波を送信する送信アンテナ 5 と、電磁波反射板 7 と、受信アンテナ 4 、送信アンテナ 5、電磁波反射板 7 を収納した非磁性体ケース 6等で構成している。

受信アンテナ 4は、外部からの電磁波を受信する平面的なループ状に形成している。送信アンテナ 5は、外部に対して電磁波を放射する平面的なループ状に形成している。

非磁性体ケース 6は、非磁性体の材料で円盤状に形成し、受信アンテナ 4 とアンテナ 4の内側において同一平面に並設した送信アンテナ 5 を上部に収納している。電磁波反射板 7 は、電磁波を送信方向へ反射するため、送信アンテナ 5の放射する電磁波のうち、下方へ放射された電磁波を上方へ反射するもので、受信アンテナ 4、送信アンテナ 5より大きな円盤状に形成し、受信アンテナ 4、送信アンテナ 5の下部に相対向して平行に配置し、かつ非磁性体ケース ₂の内下部に設けている。実施の形態 2において、実施の形態 1 と同じような作用効果を期待できる。すなわち、非磁性体ケース 6の内側の下部に電磁波を送信方向へ反射するため電磁波反射板 7 を、受信アンテナ 4 、送信アンテナ 5の下部に相対向して平行に配置しているので、前記両アンテナの下側の構造、すなわち電磁波マーカを施工する側の構造に左右されず電磁波の吸収されない電磁波閉回路を形成でき、従来の電磁波マーカのような板状フェライト、鋼板を設けないから全体の厚さを薄くでき、あらゆる構造の道路等への施設も容易に可能になり、かつ構造上も簡素化され安価に製造することができる。

また、実施の形態 2では、送信アンテナ 5からの下部方向への出力が、電磁波の送信方向である上方へ反射され電磁閉回路が形成でき、効率よく送信ができる。また、鉄筋の電磁波引き込み現象を電磁波反射板 7が防止し、安定した反射電磁波を形成することができる。

なお、実施の形態 2では、電磁波反射板 7 を非磁性体ケース 6 に内蔵したが、非磁性体ケース 6の外底面に貼り付け、または非磁性体ケース 6の底に埋設しても、実施の形態 2 と同様の作用効果を期待できる。また、受信アンテナ 4、送信アンテナ 5はループ円状、非磁性体ケース 6は円筒状にしているが、これら形状に限定されるものでなく、そして実施の形態 2 と同様の作用効果を期待できる。

(実施の形態 3 )

図 3は、実施の形態 3 における電磁波マーカの構成を示す透視斜視図である。実施の形態 3は、送信する電磁波と受信する電磁波が互いに直交するように配置した送信アンテナと棒状フェライトの受信アンテナを備えた電磁波マーカに、電磁反射板を設けた点が実施の形態 1 の発明と異なるだけであり、従って異なる点を中心に説明する。略棒状の受信アンテナ 8は、棒状のフェライ卜にコイルを巻きつけて形成するバーアンテナにより構成されている。受信アンテナ 8は、車両等に設置されたマーカ検出装置（図示せず）の送信アンテナ（図示せず）から出力される第 1 の周波数の電磁波を受信する。周波数変換部 9は、受信アンテナ 8で受信した電磁波の周波数を変換し、第 1の周波数の 2通倍となる第 2の周波数のクロックを生成する。

送信アンテナ 1 0は、外部に対して電磁波を放射する平面的な円、楕円、矩形、あるいは多角形等、ここでは略平盤状のループ円状に形成したものである。また、周波数変換部 9で生成された第 2の周波数のクロックを電磁波として出力する。送信アンテナ 1 0は，受信する電磁波に対し送信する電磁波が直交するように. つまり両電磁波が直交するように、受信アンテナ 8 に対し平行でかつ下側に相対向して配置されている。

非磁性体ケース 1 1 は、非磁性体の材料で円、楕円、矩形、あるいは多角形等、ここでは円盤状に形成され、受信アンテナ 8 と送信アンテナ 1 0 を非磁性体ケース 1 1の上部に収納している。

電磁波反射板 1 2は、電磁波を送信方向へ反射し、送信アンテナ 1 0の放射する電磁波のうち下方へ放射された電磁波を上方へ反射し、受信アンテナ 8、送信アンテナ 1 0より大きな円盤状に形成して受信アンテナ 8、送信アンテナ 1 0の下部に相対向して平行に配置され、かつ非磁性体ケース 1 1の内下部に設けられている。

実施の形態 3において、マーカ検出装置から送信された電磁波を受信アンテナ 8で受信し、周波数変換部 9で 2避倍して異なる周波数の電磁波を、受信した電磁波の磁界と直交させる形で送信アンテナ 1 0から送信できる。したがって、マーカ検出装置側では微弱な送信出力で、かつ受信した電磁波から自らが送信した成分を分離する必要なくマーカを検出できる。

特に、実施の形態 3では、実施の形態 1 と同じような作用効果を期待できる。すなわち、非磁性体ケース 1 1の内側の下部に電磁波を送信方向へ反射する電磁波反射板 1 2を、受信アンテナ 8 、送信アンテナ 1 0の下部に相対向して平行に配置しているので、両アンテナの下側の構造、すなわち電磁波マーカを施工する側の構造に左右されず電磁波の吸収されない電磁波閉回路を形成でき. 従来の電磁波マ一力のような板状フェライト、鋼板を設けないから薄くでき、あらゆる構造の道路等への施設も容易に可能になり、かつ構造上も簡素化され安価に製造することができる。

また、送信アンテナ 1 0からの下部方向への出力が電磁波の送信方向である上方へ反射され電磁閉回路が形成でき、効率よく送信ができる。また、鉄筋の電磁波引き込み現象を電磁波反射板 1 2が防止し、安定した反射電磁波を形成することができる。

なお、実施の形態 3では、電磁波反射板 1 2を非磁性体ケース 1 1 に内蔵したが、非磁性体ケース 1 1の外底面に貼り付け、または非磁性体ケース 1 1 の底に埋設しても、実施の形態 3 と同様の作用効果を期待できる。また、受信アンテナ 8、送信アンテナ 1 0はループ円状、非磁性体ケース 1 1 は円筒状にしているが、これら形状に限定されるものでなく、そして、実施の形態 3 と同様の作用効果を期待できる。

(実施の形態 4 ) 実施の形態 4の電磁波マーカは、図 1〜図 3に示した実施の形態 1〜実施の形態 3 に記載した電磁波マーカにおいて、その電磁波反射板を非鉄金属で構成したもので、図 1〜図 3 を利用して説明する。図 1 〜図 3に示す電磁波反射板 3 、 7 、 1 2は、電磁波を送信方向へ反射するために非鉄金属で形成している。

実施の形態 4では、非鉄金属による板材で.電磁波反射板 3 、 7 、 1 2 を形成しているので、単一な材料で電磁反射効果が得られる。また、単一の板状材料で形成できることから電磁波マーカの薄型化を図ることができるとともに、構造が単純で組み立て工数の削減とコスト削減も可能になる。

もちろん、非鉄金属の材料で形成した電磁波反射板 3 、 7 、 1 2であっても、実施の形態 1〜実施の形態 3に記載した作用効果と同じように、電磁波マーカの薄型化と送信アンテナの電磁波の送信効率化に寄与でき、かつ鉄筋の電磁波引き込み現象も防止でさる。

(実施の形態 5 )

実施の形態 5の電磁波マーカは、図 1〜図 3に示した実施の形態 1〜実施の形態 3に記載した電磁波マ一力において、その電磁波反射板をステンレス鋼で構成したもので、図 1〜図 3を利用して説明する。図 1〜図 3に示す電磁波反射板 3 、 7 、 1 2は、電磁波を送信方向へ反射するためにステンレス鋼で形成している。

実施の形態 5では、ステンレス鋼の板材を用いて電磁反射板 3 7 、 1 2 を形成しているので、単一板で電磁波反射板を構成することが可能となり、また、鑌びに対する耐性が強いことから従来のように腐食対策で樹脂等で封止する必要が無く、電磁波マーカの薄型化を図ることができる。また、単一板を組み付けるだけで構成できることから、組み立て工数の簡略化と材料費の削減が可能となり、コスト低減を実現できる。

もちろん、ステンレス鋼の板材で形成した電磁波反射板 3 、 7 、 1 2であっても、実施の形態 1〜実施の形態 3 に記載した作用効果と同じように、電磁波マーカの薄型化と送信アンテナの電磁波の送信効率化に寄与でき、かつ鉄筋の電磁波引き込み現象も防止できる。

(実施の形態 6 )

実施の形態 6の電磁波マーカは、図 1〜図 3 に示した実施の形態 1〜実施の形態 3に記載した電磁波マーカにおいて、その電磁波反射板をアルミニウム板で構成したもので、図 1〜図 3 を利用して説明する。図 1〜図 3に示す電磁波反射板 3 、 7 、 1 2は、電磁波を送信方向へ反射するためにアルミニウム板で形成している。

実施の形態 6では、アルミニウム板を用いて電磁反射板 3 、 7 、 1 2を形成しているので、単一板で電磁波反射板を構成することが可能であり、また、鑌びゃ薬品に対する耐性が高いことから従来のように腐食対策で樹脂等で封止する必要が無く、電磁波マ一力の薄型化を図ることができる。また、単一板を組み付けるだけで構成できることから、組み立て工数の簡略化と、材料費の削減が可能となり、コスト低減を実現できる。更に、アルミニウムは比重が軽いことから軽量化も図ることができる。

もちろん、アルミニウムの板材で形成した電磁波反射板 3 、 7 、 1 2であっても、実施の形態 1〜実施の形態 3 に記載した発明の作用効果と同じように、電磁波マーカの薄型化と送信アンテナの電磁波の送信効率化に寄与でき、かつ鉄筋の電磁波引き込み現象も防止できる。

(実施の形態 7 )

図 4は、本発明の第 7の実施の形態における反射式電磁波マーカシステムを示す構成図である。反射式電磁波マーカ 1 3は、道路等に埋設されるので、図 1〜図 3に示す実施の形態 1から実施の形態 6のいずれかに記載した構成の電磁波マーカを使用している。マーカ検出装置 1 4は、車両等の移動体に搭載される。マー力検出装置 1 4の送信アンテナ 1 5は、特定の周波数の電磁波を反射式電磁波マーカ 1 3に向かって送信するものであり、ここでは棒状フェライトにコイルを巻き付けたバーアンテナで構成した例を示しているが、特に形状を規定するものではない。

マーカ検出装置 1 4の受信アンテナ 1 6は、反射式電磁波マ一力 1 3から反射送信された特定の周波数の電磁波を受信するものであり、ここでは棒状フェライトにコイルを巻き付けたバーアンテナで構成した例を示しているが、特に形状を規定するものではない。マーカ検出装置 1 4の検出部 1 7は、送信回路 1 8、同調回路 1 9、アナログ /デジタル変換部（以降、 AZD変換部と呼ぶ） 2 0、演算回路 2 1 とで構成している。送信回路 1 8は、送信アンテナ 1 5に接続して送信する特定の信号を送信アンテナ 1 5に出力する。

同調回路 1 9は、受信アンテナ 1 6に接続して受信アンテナ 1 6が受信した電磁波に対して特定の周波数に同調をとり抽出する AZD変換部 2 0は、同調回路 1 9に接続して、同調回路 1 9から出力される特定周波数の電磁波の強度をマイクロコンピュータでの演算に使えるようにデジタル変換するものである。マイクロコンピュータからなる演算回路 2 1 は、前記 A Z D変換部 2 0 に接続してデジタル変換した特定周波数の電磁波をとりこみ、電磁波の強度を用いてマーカ検出装置 1 4を設けた移動体の反射式電磁波マーカ 1 3 との相対位置等を演算する。

実施の形態 7 において、道路等に移動体を誘導したい方向に沿つて複数の反射式電磁波マーカ 1 3 を設置し、一方、マーカ検出装置 1 4は車両等の移動体に搭載し、送信アンテナ 1 5、受信ァンテナ 1 6により反射式電磁波マーカ 1 3 との電磁波の送受信を行い、マーカ検出装置 1 4によって反射式電磁波マーカ 1 3 を検出しながら移動体が移動し、反射式.電磁波マーカ 1 3の直上を電磁波の強度をピークとし、これより左右へずれることで電磁波が小さくなる、ピーク検出によって反射式電磁波マーカ 1 3 を通過した検知ができ、受信した電磁波の強度の比較によって反射式電磁波マーカ 1 3 との相対距離を検知することが可能になる。

更に、実施の形態 7 における反射式電磁波マーカシステムは、設置場所の構造によらず安定した特性を有し、かつ腐食し難く薄型化の図れる非鉄金属の板材、またはステンレス鋼の板材、あるいはアルミニウム板の電磁反射板を備えた実施の形態 4〜実施の形態 6に記載の反射式電磁波マーカを使用することで、工場内の通路、鉄橋や高架部を含む道路等の様々な設置環境に容易に対応できるとともに、様々な移動体の誘導等に適用できる。

また、反射式電磁波マーカのコスト低減で、多数のマーカ設置が必要となる広範囲でのサービス提供や、設置間隔の短縮によるきめ細かいサービス提供を低コストで可能になる。そして、特にアルミニウム板の電磁反射板を備えた反射式電磁波マーカを使用することで、加工性が向上し、更なるコスト低減と軽量化を図れる。

もちろん、実施の形態 7 の反射式電磁波マーカシステムでは、上記した実施の形態 1 から実施の形態 3 に記載した発明の作用効果と同じように、電磁波マーカの薄型化と送信アンテナの電磁波の送信効率化に寄与でき、かつ鉄筋の電磁波引き込み現象も防止できる。

(実施の形態 8 )

図 5は、実施の形態 8における反射式電磁波マーカシステムを示す構成図である。反射式電磁波マーカ 2 2は、受信する電磁波と送信する電磁波の磁界が直交するように、略棒状の受信アンテナ 2 2 aと略平盤状の送信アンテナ 2 2 bとを略平行に配置し、かつ受信した電磁波の周波数を周波数変換部 2 2 cで避倍した周波数の電磁波を送信する。また、反射式電磁波マーカ 2 2は、道路等に移動体を誘導したい方向に沿って複数個を埋設し、図 3 に示す実施の形態 3から実施の形態 6のいずれかに記載した構成の電磁波マーカを使用している。マーカ検出装置 2 3は、車両など移動体に搭載される。

マ一力検出装置 2 3の送信アンテナ 2 4は、特定の周波数の電磁波を反射式電磁波マーカ 2 2 に向かって送信し、ここでは平盤状の矩形アンテナで構成した例を示しているが特に形状を規定するものではない。マーカ検出装置 2 3の受信アンテナ 2 5は、反射式電磁波マーカ 2 2から反射送信された特定の周波数の電磁波を受信するものであり、ここでは棒状フェライトにコイルを巻き付けたバーアンテナで構成した例を示しているが、特に形状を規定するものではない。また、送信アンテナ 2 4 と受信アンテナ 2 5は、それらが送受信する両電磁波の磁界が直交するように配置している。

マーカ検出装置 2 3の検出部 2 6は、送信回路 2 7、同調回路 2 8 、 A Z D変換部 2 9、演算回路 3 0で構成している。送信回路 2 7は、送信アンテナ 2 4に接続して送信する特定の信号を送信アンテナ 2 4に出力する。同調回路 2 8は、受信アンテナ 2 5 に接続して受信アンテナ 2 5が受信した電磁波に対して特定の周波数に同調をとり、抽出するものである。

A Z D変換部 2 9は、同調回路 2 8に接続して同調回路 2 8から出力される特定周波数の電磁波の強度をマイクロコンピュータでの演算に使えるようにデジタル変換する。マイクロコンピュー夕からなる演算回路 3 0は、 A Z D変換部 2 9に接続してデジ夕ル変換した特定周波数の電磁波をとりこみ、電磁波の強度を用いてマ一力検出装置 2 3を設けた移動体における反射式電磁波マー力 2 2 との相対位置等を演算する。

実施の形態 8 において、道路等に移動体を誘導したい方向に沿つて複数の反射式電磁波マーカ 2 2 を設置し、一方、マーカ検出装置 2 3は車両等の移動体に搭載し、送信アンテナ 2 4、受信ァンテナ 2 5 により反射式電磁波マーカ 2 2 との電磁波の送受信を行い、マーカ検出装置 2 3 によって反射式電磁波マーカ 2 2 を検出しながら移動体が移動し、反射式電磁波マーカ 1 3の直上を電磁波の強度をピークとし、これより左右へずれることで電磁波が小さくなる、ピーク検出によって反射式電磁波マーカ 2 2 を通過- した検知ができ、すなわち受信した電磁波の強度の比較によって移動体における反射式電磁波マーカ 2 2 との相対距離を検知することが可能となる。

特に、反射式電磁波マーカ 2 2の受信する電磁波と送信する電磁波の磁界が直交するように、受信アンテナ 2 2 a と送信アンテナ 2 2 b とを略平行に配置したのに加えて、更にマーカ検出装置 2 3から反射式電磁波マ一力 2 2へ送信する電磁波と、マーカ検出装置 2 3が受信する反射式電磁波マーカ 2 2からの電磁波との磁界が直交するように送信アンテナ 2 4 と受信アンテナ 2 5 を配置していることから、両電磁波の相互の影響を低減でき、上記した検出をより効率的に行うことができる。

また、実施の形態 8における反射式電磁波マ一カシステムは、設置場所の構造によらず安定した特性を有し、かつ腐食し難く薄型化の図れる非鉄金属の板材、またはステンレス鋼の板材、あるいはアルミニウム板の電磁反射板を備えた実施の形態 3〜実施の形態 6 に記載の反射式電磁波マ一力を使用することで、工場内の通路、鉄橋や高架部を含む道路等の様々な設置環境に容易に対応できるとともに、様々な移動体の誘導等に適用できる。

また、反射式電磁波マーカのコスト低減で、多数のマーカ設置が必要となる広範囲でのサービス提供や、設置間隔の短縮によるきめ細かいサービス提供を低コストで可能になる。そして、特にアルミニウム板の電磁反射板を備えた反射式電磁波マーカを使用することで、加工性が向上し、更なるコスト低減を図れる。

もちろん、実施の形態 8の反射式電磁波マーカシステムでは、上記した実施の形態 1から実施の形態 3 に記載した発明の作用効果と同じように、電磁波マーカの薄型化と送信アンテナの電磁波の送信効率化に寄与でき、かつ鉄筋の電磁波引き込み現象も防止できる。

なお、実施の形態 8では、マーカ検出装置 2 3側の送信アンテナ 2 4、受信アンテナ 2 5を送受信する両電磁波の磁界が直交するように配置したが、反射式電磁波マ一力 2 2側だけ、つまり送信アンテナ 2 2 b、受信アンテナ 2 2 aを送受信する両電磁波の磁界が直交するように配置しただけでも、実施の形態 8の効果よりは劣るが、所期の目的を充分に達成できる。

(実施の形態 9， 1 0 )

図 6は、実施の形態 9および実施の形態 1 0 における移動体に適用した反射式電磁波マーカシステムを示す斜視図である。実施の形態 9 は、図 4に示す実施の形態 7 に記載した反射式電磁波マ一力システムを自動車等の移動体に使用した発明であり、実施の形態 1 0は、図 5に示す実施の形態 8に記載した避倍反射式電磁波マーカを有する避倍反射式電磁波マーカシステムを自動車等の移動体に使用した発明である。

反射式電磁波マーカ 3 1 は、図 1から図 3に示す実施の形態 1 から実施の形態 6のいずれかに記載した構成の電磁波マーカを使用し、所定置へ移動体を誘導したい走行路 3 1 aに適当な間隔で (以下、離散的という）複数個を埋設して設置されている。移動体 3 2は、ここでは自動車を用いた例で示されている。マーカ検出装置 3 3は、図 4、図 5に示す実施の形態 7および実施の形態 8に記載した反射式電磁波マ一カシステムにおけるマーカ検出装置のいずれかを使用し、移動体 3 2の先端面中心で、かつ反射式電磁波マーカ 3 1 に比較的近い位置に搭載されている。

実施の形態 9 , 1 0において、走行路 3 l aに移動体を誘導したい方向に沿って離散的に設置された複数の反射式電磁波マーカ 3 1 をマーカ検出装置 3 3により連続的に検知しながら移動体 3 2は反射式電磁波マーカ 3 1 の直上を走行し、また停止することができ、つまり、反射式電磁波マ一カシステムは、移動体 3 2 を所定置へ誘導したり、また停止させる等の制御を行うことができる。

また、実施の形態 9， 1 0では、上記した実施の形態 1から実施の形態 6 に記載した発明の作用効果と同じように、反射式電磁波マーカ 3 1 の薄型化を図ることができ、また腐食にも強いため、様々な設置場所の構造に対応できるため、工場内の通路や各種舗装路、鉄橋等でも適用可能となり、図に一例を示したように様々な移動体の誘導等に適用できる。

更に、実施の形態 1 0 における通倍反射式電磁波マ一カシステムは、上記した実施の形態 9の反射式電磁波マーカシステムにおける構成と動作に加え、マーカ検出装置 3 3 との間で送受信する通倍反射式電磁波マーカ 3 1 の受信と送信の各電磁波の磁界が直交するように受信アンテナと送信アンテナを配置しているため、両電磁波の相互千渉が解消でき、通倍反射式電磁波マーカ 3 1 を検出する性能を更に向上させることができるものである。

更に、各実施の形態 9 , 1 0 における反射式電磁波マーカシステムは、設置場所の構造によらず安定した特性を有し、かつ腐食し難く薄型化の図れる非鉄金属の板材、またはステンレス鋼の板材、あるいはアルミニウム板の電磁反射板を備えた実施の形態 4 〜実施の形態 6に記載の各反射式電磁波マーカを使用することで、工場内の通路、鉄橋や高架部を含む道路等の様々な設置環境に容易に対応できるとともに、様々な移動体の誘導等に適用できる。

もちろん、実施の形態 9， 1 0では、上記した実施の形態 1から実施の形態 3に記載した発明の作用効果と同じように、電磁波マーカの薄型化と送信アンテナの電磁波の送信効率化に寄与でき，かつ鉄筋の電磁波引き込み現象も防止できる。

(実施の形態 1 1 ， 1 2 )

図 7は、実施の形態 1 1および実施の形態 1 2における反射式電磁波マーカシステムを示す構成図で、図 8は、反射式電磁波マ —力の反射送信する電磁波の強度分布イメージに対するマーカ検出装置の受信アンテナの関係を示す図である。反射式電磁波マー力 3 4は、受信する電磁波ど送信する電磁波の磁界が直交するように、略棒状の受信アンテナ 3 4 a と略平盤状の送信アンテナ 3 4 bとを略平行に配置し、かつ受信した電磁波の周波数を周波数変換部 3 4 cで避倍した周波数の電磁波を送信し、道路等に移動体を誘導したい方向に沿って複数個を埋設している。

そして、実施の形態 1 1では、図 1から図 3に示す実施の形態 1から実施の形態 6のいずれか 1つに記載した構成の電磁波マー力を使用でき、この例では図 3に示す電磁波マーカを使用している。また、実施の形態 1 2では、図 3 に示す実施の形態 3から実施の形態 6のいずれかに記載した構成の電磁波マーカを使用でき、この例では図 3に示す電磁波マーカを使用している。マーカ検出装置 3 5は、車両など移動体に搭載される。

マーカ検出装置 3 5の送信アンテナ 3 6は、特定の周波数の電磁波を反射式電磁波マーカ 3 4に向かって送信するものであり、ここでは平盤状の矩形アンテナで構成した例を示しているが特に形状を規定するものではない。マーカ検出装置 3 5の受信アンテナ 3 7は、送信アンテナ 3 6を間にして複数である 2個を移動体 (図示せず）の進行方向に沿い前後の略一列に設置し、反射式電磁波マーカ 3 4から反射送信された特定の周波数の電磁波を受信するものであり、ここでは棒状フェライトにコイルを巻き付けたバーアンテナで構成した例を示しているが、特に形状を規定するものではない。そして、受信アンテナ 3 7 は複数個あるのに対し送信アンテナ 3 6は、 1個として図に示しているが、これは 1個でも複数個でも良く個数を特に規定していない。

マーカ検出装置 3 5の検出部 3 8は、送信回路 3 9 、 2個の同調回路 4 0 、 2個の A Z D変換部 4 1、演算回路 4 2で構成されている。送信回路 3 9は、送信アンテナ 3 6に接続して送信する特定の信号を送信アンテナ 3 6に出力する。各同調回路 4 0は、各受信アンテナ 3 7 に接続してそれぞれの受信アンテナ 3 7が受信した電磁波に対して特定の周波数に同調をとり抽出するものである。

各 A Z D変換部 4 1 は、各同調回路 4 0 に接続して各同調回路 4 0から出力される特定周波数の電磁波の強度をマイクロコンビユー夕での演算に使えるようにデジタル変換するものである。マイク口コンピュータからなる演算回路 4 2は、各 A Z D変換部 4 1 に接続してデジタル変換した特定周波数の電磁波をとりこみ、電磁波の強度を用いてマーカ検出装置 3 5 を設けた移動体における反射式電磁波マーカ 3 4 との相対位置等を演算するものであるすなわち、 2個の受信アンテナ 3 7で受信した反射式電磁波マ —力 3 4からの特定の周波数の電磁波を各 A Z D変換部 4 1 によつてデジタル変換し、そして特定周波数の電磁波の強度を比較して、前部の受信アンテナ 3 7が反射式電磁波マーカ 3 4を通過する前、反射式電磁波マーカ 3 4を間にして 2個の受信アンテナ 3 7が前後にある状態、後部の受信アンテナ 3 7が反射式電磁波マ一力 3 4を通過した後といった反射式電磁波マーカ 3 4との相対位置を検知して移動体の位置を分析するものである。なお、反射式電磁波マーカ 3 4、マーカ検出装置 3 5は、図 6 に示す実施の形態 9に記載した反射式電磁波マーカ 3 1 、マーカ検出装置 3 3 と同じように道路と移動体に設けて使用するものである。

上記実施の形態 1 1 , 1 2において、走行路に移動体を誘導したい方向に沿って離散的に設置された複数の反射式電磁波マーカ 3 4をマーカ検出装置 3 5で検知しながら移動体は移動することができ、つまり受信アンテナ 3 7が反射式電磁波マーカ 3 4の直上に近いほど、また、高さ方向の距離が短いほど受信強度は大きくなる。

すなわち、図 8に反射式電磁波マーカ 3 4を中心に示す位置から外側（前記中心から左右へ）へ行くにしたがい徐々に電磁波の強度が小さくなるイメージ 4 3にあって、移動体の進行方向に沿つて前側の受信アンテナ 3 7の受信する電磁波の強度は大きく、後側の受信アンテナ 3 7の受信する電磁波の強度は小さく、したがって、進行方向の前後 2個の受信アンテナ 3 7 による受信した電磁波の強度を演算回路 4 2で比較分析することで、反射式電磁波マーカ 3 4 との相対位置を検知でき、移動体の進行を誘導したり、また停止位置等の制御を行うことができる。

特に、実施の形態 1 1 , 1 2では、反射式電磁波マーカ 3 4から送信した特定の周波数の電磁波を、移動体の進行方向に前後一列に配置した 2個の受信アンテナ 3 7で受信して各 A Z D変換部 4 1 によってデジタル変換し、そして特定周波数の電磁波の強度を演算回路 4 2で、前部の受信アンテナ 3 7が反射式電磁波マ一力 3 4を通過する前状態、反射式電磁波マーカ 3 4を間にして 2 個の受信アンテナ 3 7が前後にある状態、後部の受信アンテナ 3 7が反射式電磁波マ一力 3 4を通過した後状態のそれぞれにおいて比較してマーカ検出装置 3 5 を搭載した移動体の反射式電磁波マ一力 3 4との相対位置を検知することができる。したがって、移動体に対し適切に誘導、停止等の制御を行うことができる。また、複数の受信アンテナ 3 7による強度比較を精緻に行うことにより、例えばミリメートル単位のような詳細な相対位置関係を検知することもできる。

更に、実施の形態 1 2では、反射式電磁波マーカ 3 4がマーカ検出装置 3 5から送信された電磁波を受信する受信アンテナ 3 4 a と、受信した電磁波を周波数変換部 3 4 cで通倍した異なる周波数の電磁波を送信する送信アンテナ 3 4 bを、図 3に示す反射式電磁波マーカと同じように受信した電磁波と送信する電磁波の磁界を直交させて送受信できるように配置しているので、マーカ検出装置側では微弱な送信出力で、かつ受信した電磁波から自らが送信した成分を分離する必要なく反射式電磁波マーカを検出できる。すなわち、反射式電磁波マーカ 3 4 とマーカ検出装置 3 5 の間での送受信の電磁波が直交して行なわれるため、電磁波の相互干渉が解消でき、反射式電磁波マーカとの相対位置の検出性能を更に向上させることができる。

更に、実施の形態 1 1， 1 2における反射式電磁波マ一カシステムは、設置場所の構造によらず安定した特性を有し、かつ腐食し難く薄型化の図れる非鉄金属の板材、またはステンレス鋼の板材、あるいはアルミニウム板の電磁反射板を備えた実施の形態 4 〜実施の形態 6に記載の各反射式電磁波マーカを使用することで. 工場内の通路、鉄橋や高架部を含む道路等の様々な設置環境に容易に対応できるとともに、様々な移動体の誘導等に適用できる。また、反射式電磁波マーカのコスト低減で、多数のマーカ設置が必要となる広範囲でのサービス提供や、設置間隔の短縮によるきめ細かいサービス提供を低コストで可能になる。そして、特にァルミニゥム板の電磁反射板を備えた反射式電磁波マーカを使用することで、加工性が向上し、更なるコスト低減を図れる。

もちろん、実施の形態 1 1， 1 2では、上記した実施の形態 1 から実施の形態 3に記載した発明の作用効果と同じように、電磁波マーカの薄型化と送信アンテナの電磁波の送信効率化に寄与でき、かつ鉄筋の電磁波引き込み現象も防止できる。

(実施の形態 1 3 ) 図 9は、実施の形態 1 3 における電磁波マ一カシステムを示す構成図である。実施の形態 1 3は、上記した実施の形態 1 0から実施の形態 1 2のいずれかに記載した電磁波マーカシステムの使用が可能で、この例では図 7 に示す実施の形態 1 1 に記載した反射式電磁波マ一カシステムを使用し、更に反射式電磁波マ一力に対するマーカ検出装置の相対位置の検知結果を表示する手段を付加したものであり、実施の形態 1 1 と同一構成および作用効果を奏する部部には図 7 と同じ符号を付して詳細な説明を省略し、異なる点を中心に説明する。

液晶画面等で構成した移動体の誘導 ·停止等の表示部 4 4は、演算回路 4 2に接続して検知による演算回路 4 2の分析した反射式電磁波マ一力 3 4に対するマーカ検出装置 3 5 を搭載した自動車等である移動体の相対位置の信号を受けてマーカ検出装置 3 5 、つまり移動体の位置を表示し、この表示を移動体の操作者が見て確認することで位置を通知するものである。

移動体の推進力やブレーキ力等を制御する移動制御部 4 5は、表示部 4 4に表示された移動体の位置を確認して停止位置に誘導したり、反射式電磁波マーカ 3 4直上、あるいは反射式電磁波マ一力 3 4の前後の特定位置を停止する目標として移動体の推進力やブレーキ力等を操作者が制御、あるいは口ポットである移動体自身が自動制御する。

実施の形態 1 3において、移動体のマーカ検出装置 3 5は上記した実施の形態 1 1 に記載したと同じように移動中において反射式電磁波マーカ 3 4との間で送信アンテナ 3 6 と 2個の受信アンテナ 3 7による電磁波の送受信により、反射式電磁波マーカ 3 4 に対する移動体の相対位置を検知する。

そして、マーカ検出装置 3 5の検知した位置を表示部 4 4に表示し、移動体の操作者は表示部 4 4に表示された移動体の位置を確認しながら移動制御部 4 5 により目標置に誘導したり、停止目標位置に停止せしめたりでき、また移動体が口ポットでき己で移動する際は自動的に誘導、そして自動停止させることができる。

なお、実施の形態 1 3の表示部 4 4は、マーカ検出装置 3 5 を搭載した移動体の操作者、または管理者が表示画面を見ながら移動制御部 4 5 を操作できる場所に設置する。

また、上記したそれぞれの実施の形態 7から 1 3 における電磁波マーカシステムにおいて、マーカ検出装置は、送信アンテナ、受信アンテナのそれぞれを設けたが、電磁波マ一力から送信された電磁波を受信し、電磁波マ一力との相対位置を、最低限検知できれば良いので、受信アンテナだけであっても良い。産業上の利用可能性

本発明は、工作機械の作業監視および誘導、危険防止のサービスを提供したり、自動運転を行う交通システム、その他の動く移動体に使用する電磁波マーカシステムと電磁波マ一力に関するもので、耐腐食性の向上と厚みの削減を両立させ、鉄橋を含む各種構造の道路等に設置可能な電磁波マーカと電磁波マーカシステムを提供するものである。

Claims

請求の範囲

1 . 電磁波を送信する送信アンテナと、

前記送信アンテナを収納した非磁性体ケースと、

前記非磁性体ケースに配置され、かつ電磁波を送信方向へ反射する電磁波反射板とを有する電磁波マーカ。

2 . 電磁波を受信する受信アンテナと、

電磁波を送信する送信アンテナと、

前記送信アンテナと前記受信アンテナとを収納した非磁性体ケースと、前記非磁性体ケースに配置され、かつ電磁波を送信方向へ反射する電磁波反射板とを有する電磁波マーカ。

3 . 電磁波を受信する略棒状の受信アンテナと、

前記受信アンテナに接続し、電磁波の周波数を通倍する周波数変換回路と、

前記周波数変換回路で通倍した周波数の電磁波を送信する略平盤状の送信アンテナと、

受信する電磁波と送信する電磁波とが直交するように前記受信ァンテナと前記送信アンテナを配置して収納した非磁性体ケースと前記非磁性体ケースに配置され、かつ電磁波を送信方向へ反射する電磁波反射板とを有する電磁波マ一力。

4 . 前記電磁波反射板は、非鉄金属で形成してなる請求項 1 〜請求項 3のいずれか 1つに記載の電磁波マーカ。

5 . 前記電磁波反射板をステンレス鋼で形成した請求項 1〜請求項 3のいずれか 1つに記載の電磁波マーカ。

6 . 前記電磁波反射板をアルミニウムで形成した請求項 1 〜請求項 3のいずれか 1つに記載の電磁波マーカ。

7 . 電磁波を受信する受信アンテナと、

電磁波を送信する送信アンテナと、

前記送信アンテナと前記受信アンテナとを収納した非磁性体ケースと、

前記非磁性体ケースに配置され、かつ電磁波を送信方向へ反射する電磁波反射板とを有する電磁波マーカと、

前記電磁波マーカから送信される電磁波を受信する受信アンテナと、

前記受信アンテナの受信した電磁波の強度を検出するマーカ検出装置とを有する電磁波マ一カシステム。

8 . 電磁波を受信する略棒状の受信アンテナと、

• 前記受信アンテナに接続し、電磁波の周波数を通倍する周波数変換回路と、

前記周波数変換回路で通倍した周波数の電磁波を送信する略平盤5 状の送信アンテナと、

受信する電磁波と送信する電磁波とが直交するように前記受信ァンテナと前記送信アンテナを配置して収納した非磁性体のケースと、

前記非磁性体ケースに配置され、かつ電磁波を送信方向へ反射す0 る電磁波反射板とを有する電磁波マーカと、

受信した電磁波の強度を検出するマ一力検出装置とを有する電磁波マ一カシステム。

5 9 . 電磁波を受信する受信アンテナと、電磁波を送信する送信アンテナと、

前記電磁波マーカから送信される電磁波を受信するアンテナと、受信した電磁波の強度を検出する手段とを有するマーカ検出装置とを有し、

前記電磁波マーカを離散的に複数個を配設するとともに、前記マ一力検出装置により連続的に前記電磁波マーカの検出を行うことを特徵とする電磁波マーカシステム。

1 0 . 電磁波を受信する略棒状の受信アンテナと、

前記受信アンテナに接続し、電磁波の周波数を避倍する周波数変換回路と、

前記周波数変換回路で通倍した周波数の電磁波を送信する略平盤状の送信ァンテナと、

受信する電磁波と送信する電磁波とが直交するように前記受信ァンテナと前記送信アンテナを配置して収納した非磁性体ケースと前記非磁性体ケースに配置され、かつ電磁波を送信方向へ反射する電磁波反射板とを有する電磁波マーカと、

受信した電磁波の強度を検出するマーカ検出装置とを有し、前記電磁波マーカを離散的に複数個を配設するとともに、前記マ一力検出装置により連続的に前記電磁波マーカとの送受信を行うことを特徴とする電磁波マ一カシステム。

1 1 . 電磁波を受信する受信アンテナと、

電磁波を送信する送信アンテナと、

移動方向に沿い移動体へ複数取り付けるとともに、離散的に複数個を配設した前記電磁波マ一力から送信される電磁波を受信する複数の受信アンテナと、

前記受信アンテナの受信した各電磁波の強度を比較するマーカ検出装置とを有する電磁波マ一カシステム。

1 2 . 電磁波を受信する略棒状の受信アンテナと、

前記受信アンテナに接続し、前記電磁波の周波数を通倍する周波数変換回路と、

前記周波数変換回路で避倍した周波数の電磁波を送信する略平盤状の送信アンテナと、

移動方向に沿い移動体へ複数取り付けるとともに、離散的に複数個を配設した前記電磁波マーカから送信される電磁波を受信する複数の受信アンテナと、

前記受信アンテナの受信した電磁波の強度を比較するマーカ検出装置とを有する電磁波マーカーシステム。

1 3. 前記マーカ検出装置は、複数の受信アンテナが受信する電磁波により移動体の位置を検知し、この検知した移動体の位置を認識することで誘導と停止位置の制御を行なわせる請求項 1 0 〜請求項 1 2のいずれか 1つに記載の電磁波マーカシステム。

1 4. 前記電磁波反射板は、非鉄金属である請求項 7〜請求項 1 2のいずれか 1つに記載の電磁波マ一カシステム。

1 5. 前記電磁波反射板は、ステンレス鋼製である請求項 7〜請求項 1 2のいずれか 1つに記載の電磁波マ一カシステム。

1 6. 前記電磁波反射板は、アルミニウム製である請求項？〜請求項 1 2のいずれか 1つに記載の電磁波マ一カシステム。