WO2012143988A1 - 位置測定装置 - Google Patents

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WO2012143988A1
WO2012143988A1 PCT/JP2011/059516 JP2011059516W WO2012143988A1 WO 2012143988 A1 WO2012143988 A1 WO 2012143988A1 JP 2011059516 W JP2011059516 W JP 2011059516W WO 2012143988 A1 WO2012143988 A1 WO 2012143988A1
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WO
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polarization
reflectors
information reading
reflector
polarization information
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/059516
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English (en)
French (fr)
Inventor
亘 辻田
猪又　憲治
渡辺　正浩
鹿井　正博
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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Priority to US14/111,012 priority patent/US9488500B2/en
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/344—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using polarisation
    • G01D5/345—Polarising encoders

Definitions

  • the present invention relates to a position measuring apparatus for a moving body, and more particularly to a position measuring apparatus for measuring the position of a moving body such as a train of a railway or a car of an elevator (elevator).
  • a linear encoder includes a scale fixed to a fixed body and a head fixed to a moving body that moves relative to the fixed body, and reads position information of the head relative to the scale using the head. Detect the position of the moving body.
  • an optical linear encoder includes a head including a light emitting element and a light receiving element, and a scale having a grid scale, and reflects light from the light emitting element by the grid scale of the scale and receives reflected light by the light receiving element. The position of the head is detected based on the change in the amount of reflected light.
  • the magnetic linear encoder includes a head including a magnetoresistive element and a scale including a plurality of magnets alternately arranged so that adjacent magnets have opposite polarities.
  • the head position is detected by measuring the change in the magnetic field corresponding to the scale provided corresponding to the pole and the S pole.
  • these linear encoders need to set the gap between the head and the scale to about 1 mm or less. If the gap is set to be several centimeters or more in the optical encoder, the light irradiation point is blurred or the amount of reflected light is reduced, and the S / N ratio of the signal is lowered. For this reason, there is a problem that the position measurement error becomes large, and in the worst case, measurement is impossible. Furthermore, there is a problem that positioning becomes impossible due to the influence of dirt such as dust and ambient light. In addition, if the gap is set to several centimeters or more in the magnetic encoder, it is necessary to use a strong magnet in order to measure the change in the magnetic field, and there is a problem that the cost of the scale increases. In addition, there is a problem that measurement is impossible due to the influence of a magnetic material present around the magnetic encoder.
  • Patent Document 1 includes a head that is fixed to a moving body and that transmits and receives radio waves, and a scale that changes the reflection intensity of the radio waves fixed to the fixed body.
  • a detection device that detects a change in intensity to detect a position is described. Since the detection apparatus according to Patent Document 1 uses radio waves, the position of the moving body can be detected without being affected by dirt such as dust, ambient light, and magnetic bodies existing around the detection apparatus. In addition, since it is only necessary to detect the change in the reflected intensity of the radio wave, the gap between the head and the scale can be set wider than in the prior art.
  • the detection apparatus according to Patent Document 1 performs position detection using the reflection intensity of radio waves, it is difficult to detect a change in reflection intensity if there are many reflective objects such as metal around the detection apparatus. There is a problem that position detection becomes impossible. Furthermore, in the detection apparatus according to Patent Document 1, when the moving body vibrates, loss due to radio wave propagation changes due to a change in the distance between the head and the scale, and thus the received reflection intensity changes. Therefore, there is a problem that it is impossible to distinguish whether the change in the reflection intensity is due to the scale or due to the vibration of the moving body, making it impossible to detect the position. Furthermore, the detection apparatus according to Patent Document 1 has a problem in that position detection becomes impossible because the reflection intensity changes due to phase interference due to multiple reflection of radio waves between the head and the scale.
  • the first object of the present invention is to provide a position measuring apparatus that solves the above-described problems and can set a distance between a moving body and a fixed body larger than that of the prior art.
  • the second object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and the reflection object and the magnetic body around the position measuring device, the vibration of the moving body, and the multiple reflection of the radio wave between the moving body and the fixed body. It is an object of the present invention to provide a position measuring device that can detect the position of a moving body even when phase interference due to the presence of the moving object exists.
  • the position measuring device is arranged at a predetermined reflector interval along a predetermined movement path of a moving body, and reflects a reflected wave in each predetermined polarization direction when a predetermined radio wave enters.
  • a position measuring device comprising a reflecting means including a plurality of radiating reflectors and a position detecting means for detecting a position of the moving body on a moving path, wherein the position detecting means is connected to the moving body from the moving body.
  • At least one polarization information reading unit that radiates radio waves toward the reflection unit, receives a reflected wave from the reflection unit, and generates a polarization state signal corresponding to the polarization direction of the received reflected wave.
  • a position calculation means for calculating the position of the moving body on the movement path based on at least one polarization state signal from the at least one polarization information reading means.
  • the relative position of a moving body such as a train and an elevator car can be measured without being affected by environmental changes such as dirt such as dust and ambient light.
  • the interval between the position detecting means and the reflecting means may be half of the reflector interval, when the reflector interval is set to 30 cm, the distance between the position detecting means and the reflecting means is The interval can be set to several tens of centimeters, and the position of moving bodies such as trains and elevator cars can be measured.
  • the position of the position detecting means is measured based on the polarization direction of the reflected wave, not the reflected intensity of the reflected wave, the metal object around the position measuring device, the vibration of the moving body, and phase interference due to multiple reflections Without being affected, a change in the polarization state signal corresponding to a change in the polarization direction of the reflected wave can be detected, and the position of a moving body such as a train and an elevator car can be accurately measured as compared with the prior art.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a polarization information reading circuit 110 in FIG. 1. It is a fragmentary perspective view of the reflecting device 200 of FIG.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the polarization information reading circuit 110 and the reflector 2-1 when the center C110 of the polarization information reading circuit 110 of FIG. 1 is immediately above the reflector 2-1.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a polarization information reading circuit 110 and a reflector 2-2 when the center C110 of the polarization information reading circuit 110 of FIG. 1 is immediately above the reflector 2-1.
  • the distance Zg between the position detection device 100 and the reflection device 200 is sufficiently smaller than half of the reflector interval ⁇ xr, reception with respect to the x coordinate of the position of the polarization information reading circuit 110 is performed. It is a graph of level difference signal (DELTA) E.
  • DELTA level difference signal
  • the distance Zg between the position detection device 100 and the reflection device 200 is sufficiently smaller than the wavelength ⁇ of the radio wave radiated from the transmission antenna 112, and the reflector interval ⁇ xr is half of the wavelength ⁇ .
  • FIG. 12 It is a block diagram which shows the structure of 1 C of position measuring apparatuses which concern on Embodiment 4 of this invention. It is a block diagram which shows the structure of 110 A of polarization information reading circuits which concern on Embodiment 5 of this invention. 13 is a graph of a reception signal E1 discretized by a reception signal separation unit 704 according to propagation time in FIG. 12. It is a block diagram which shows the structure of position measurement apparatus 1D which concerns on Embodiment 6 of this invention.
  • the reception antenna 113 that receives the linearly polarized radio wave having the polarization direction of +45 degrees that constitutes the polarization information reading circuit 110-9 of FIG. 14 has the linear polarization having the polarization direction of ⁇ 45 degrees to +45 degrees.
  • FIG. 15 is a bar graph showing a reception level difference signal ⁇ E9 when the polarization information reading circuit 110-9 of FIG. 14 is directly above the reflectors 4-1, 4-2, 4-3, or 4-4. It is a block diagram which shows the structure of the position measuring device 1E which concerns on Embodiment 7 of this invention.
  • FIG. 18 is a bar graph showing each reception level difference signal ⁇ E9 when the polarization information reading circuit 110-9 of FIG. 17 is directly above the reflectors 5-1, 5-2, 4-3, or 4-4. It is a block diagram which shows the structure of the polarization information reading circuit 110B which concerns on Embodiment 8 of this invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the position measuring apparatus 1 according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the polarization information reading circuit 110 of FIG.
  • a position measurement device 1 that is a radio wave encoder device includes a position detection device 100 and a reflection device 200.
  • the reflection device 200 is fixed to a fixed body such as a track or a wall of an elevator, while the position detection device 100 is fixed to a moving body such as a train or an elevator car.
  • the polarization information reading circuit 110 and the reflection device 200 correspond to the head and scale in the linear encoder device, respectively.
  • the position measuring device 1 is used to detect the position of the moving body on the moving path.
  • the reflectors 2-1 to 2-12 of the reflector 200 have the polarization directions of reflected waves from two adjacent reflectors.
  • the position detection devices 100 are provided with one polarization information reading circuit 110, and the position calculation circuit 120 is predetermined based on a change in the reception level difference signal ⁇ E from the polarization information reading circuit 110.
  • the relative position on the moving path of the moving body with respect to the reference position is calculated.
  • the moving path of the moving body is a straight line along the x-axis in FIG.
  • the reflection device 200 includes a rectangular resin plate 201 and a reflector group 604 arranged along the moving path of the moving body.
  • the reflector group 604 includes reflectors 2-1 to 2-12.
  • the reflectors 2-1 to 2-12 are, for example, metal bars having the same shape and formed of the same material (that is, having the same reflectivity).
  • the center of the reflector 2-1 is defined as the origin O of the right-handed xyz coordinate system, and the upward direction with respect to the origin O is defined as the positive direction of the z-axis.
  • the longitudinal direction of the plate 201 is defined as the x-axis direction.
  • reflectors 2-1 to 2-12 have coordinate centers (x1, 0, 0), (x2, 0, 0),. , 0, 0) are embedded in the surface of the resin plate 201 so as to be arranged at the reflector interval ⁇ xr.
  • the angles ⁇ 2-2, ⁇ 2-4,..., ⁇ 2-12 between the longitudinal directions of the even-numbered reflectors 2-2, 2-4,. are set to ⁇ 45 degrees (the counterclockwise direction from the y-axis is defined as the positive direction of the angles ⁇ 2-1 to ⁇ 2-12).
  • the metal bar when a radio wave is incident on a metal rod, the metal bar reflects the incident radio wave by changing the polarization direction of the radio wave in the longitudinal direction of the metal rod, and the linearly polarized wave having the polarization direction in the longitudinal direction of the metal rod is reflected.
  • the reflectors 2-2, 2-4,..., 2-12 radiate linearly polarized radio waves having a polarization direction that forms an angle of ⁇ 45 degrees with the y-axis.
  • the position detection apparatus 100 includes a polarization information reading circuit 110 and a position calculation circuit 120 including a counter circuit 121.
  • the polarization information reading circuit 110 includes a transmission unit 111 including an oscillator 301, a transmission antenna 112, a reception antenna 113, a reception antenna 114, and a reception level difference calculator 305. 115.
  • the transmission antenna 112, the reception antenna 113, and the reception antenna 114 are rectangular patch antennas each having a height so as to transmit or receive linearly polarized radio waves. It is provided in parallel with the resin plate 201 at each position of Zg. In FIG.
  • the polarization direction P112 of the radio wave radiated from the transmission antenna 112 is set to 0 degrees
  • the polarization direction P113 of the radio wave received by the reception antenna 113 is set to +45 degrees and is received by the reception antenna 114.
  • the polarization direction P114 of the radio wave is set to -45 degrees.
  • the center of each antenna 112, 113, 114 is defined as a center C110.
  • the position detection apparatus 100 has a center C110 from a coordinate position (0, 0, Zg) immediately above the reflector 2-1 to a coordinate position (x12, 0, Zg) immediately above the reflector 2-12. It is configured to move on the line segment.
  • an oscillator 301 generates an oscillation signal S301 having a predetermined frequency and outputs it to a feeding point Q of the transmission antenna 112.
  • the transmitting antenna 112 radiates the oscillation signal S301 as a linearly polarized radio wave having the polarization direction P112.
  • the radiated radio wave is reflected by the reflection point on the reflection device 200 and then received by the receiving antennas 113 and 114.
  • the reception antenna 113 receives a radio wave that is radiated from the transmission antenna 112 and then reflected by the reflection device 200 and has the polarization direction P113, and receives the non-inverting input of the reception level difference calculator 305 as a reception signal E1. Output to the terminal.
  • the receiving antenna 114 receives a radio wave that is radiated from the transmitting antenna 112 and then reflected by the reflecting device 200 and has the polarization direction P114, and receives it as an incoming signal E2 at the inverting input terminal of the reception level difference calculator 305. Output.
  • the reflection point on the reflection device 200 of the radio wave received by the reception antenna 113 and the reflection point on the reflection device 200 of the radio wave received by the reception antenna 114 are substantially the centers of the antennas 112 to 114. This is the position where C110 is projected onto the resin plate 201.
  • the radio waves from the reflection point described above are dominant, but the radio waves from the transmission antenna 112 reach the reflection device 200 while spreading within a predetermined radiation angle range. Therefore, radio waves from other than the reflection point are also included.
  • an output signal from the reception level difference calculator 305 is output to the position calculation circuit 120 as a reception level difference signal ⁇ E.
  • the reception level difference signal ⁇ E is a polarization state signal corresponding to the polarization direction of the reflected wave.
  • the position calculation circuit 120 calculates the x-coordinate of the center C110 of the antennas 112 to 114 (hereinafter referred to as the position of the position detection device 100) based on the reception level difference signal ⁇ E, as will be described in detail later.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the polarization information reading circuit 110 and the reflector 2-1 when the center C110 of the polarization information reading circuit 110 of FIG. 1 is immediately above the reflector 2-1.
  • the angle ⁇ 2-1 between the longitudinal direction of the reflector 2-1 and the y axis is +45 degrees, which matches the polarization direction P113 of the radio wave received by the receiving antenna 113.
  • the reception level of the reception signal E1 is maximum, and the reception level of the reception signal E2 is minimum.
  • the value of the reception level difference signal ⁇ E output from the reception level difference calculator 305 is a positive maximum value.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the polarization information reading circuit 110 and the reflector 2-1 when the center C110 of the polarization information reading circuit 110 of FIG. 1 is immediately above the reflector 2-2.
  • the angle ⁇ 2-2 between the longitudinal direction of the reflector 2-2 and the y-axis is ⁇ 45 degrees, which is coincident with the polarization direction P114 of the radio wave received by the receiving antenna 114.
  • the reception level of the reception signal E1 is minimized, and the reception level of the reception signal E2 is maximum.
  • the value of the reception level difference signal ⁇ E output from the reception level difference calculator 305 is a negative minimum value.
  • FIG. 6 is a plan view of the reflection device 200 of FIG. 1, a graph of reception levels E1 and E2 when the polarization information reading circuit 110 of FIG. 1 moves from the origin O in the positive direction of the x axis, and the reception level. It is a graph of difference signal (DELTA) E.
  • the reception signal E1 is a sine wave having a period 2 ⁇ xr that is twice the reflector interval ⁇ xr.
  • the reception signal E2 is a sine wave having a phase opposite to that of the reception signal E1.
  • the reception level difference signal ⁇ E is a sine wave having a period 2 ⁇ xr that is twice the reflector interval ⁇ xr.
  • the position calculation circuit 120 includes a counter circuit 121.
  • the counter circuit 121 receives a predetermined start signal instructing the start of position detection of the position detection device 100 from an external device of the position measurement device 1, the counter circuit 121 resets the count value and performs zero crossing of the input reception level difference signal ⁇ E. Count the number of times.
  • the position calculation circuit 120 multiplies the count value obtained by the counter circuit 121 by the reflector interval ⁇ xr, so that the position detection device 100 is relative to the position of the position detection device 100 (the reference position) when the start signal is input.
  • the position is calculated and output as position data D120.
  • FIG. 7A shows the position of the polarization information reading circuit 110 when the distance Zg between the position detection device 100 and the reflection device 200 is sufficiently smaller than half of the reflector interval ⁇ xr in the position measurement device 1 of FIG. It is a graph of the reception level difference signal ⁇ E with respect to the x coordinate.
  • the slope of the reception level difference signal ⁇ E is very small when the position detection device 100 is between two adjacent reflectors 2-1 to 2-12. Therefore, it is difficult for the counter circuit 121 to detect the zero cross point of the reception level difference signal ⁇ E. For this reason, it is difficult to detect the position of the position detection device 100.
  • FIG. 7B shows the position measurement apparatus 1 of FIG. 1 in which the distance Zg between the position detection apparatus 100 and the reflection apparatus 200 is sufficiently smaller than the wavelength ⁇ of the radio wave radiated from the transmission antenna 112 and the reflector distance ⁇ xr is 7 is a graph of a reception level difference signal ⁇ E with respect to the x coordinate of the position of the polarization information reading circuit 110 when it is less than half of the wavelength ⁇ .
  • the reception level difference signal ⁇ E becomes a sine wave that zero-crosses at each intermediate position between two adjacent reflectors 2-1 to 2-12. Based on the count value from the circuit 121, the position of the position detection device 100 can be calculated.
  • FIG. 7C shows the x coordinate of the position of the polarization information reading circuit 110 when the distance Zg between the position detection device 100 and the reflection device 200 is half the reflector interval ⁇ xr in the position measurement device 1 of FIG. Is a graph of the reception level difference signal ⁇ E for.
  • the reception level difference signal ⁇ E is reflected regardless of the wavelength ⁇ of the radio wave radiated from the transmission antenna 112. It becomes a sinusoidal waveform that crosses zero at each position in the middle of two adjacent reflectors of the devices 2-1 to 2-12. Therefore, the position of the position detection device 100 can be calculated based on the count value from the counter circuit 121.
  • FIG. 7D shows the position measurement apparatus 1 of FIG. 1 with respect to the x coordinate of the position of the polarization information reading circuit 110 when the distance Zg between the position detection apparatus 100 and the reflection apparatus 200 is larger than the reflector distance ⁇ xr. It is a graph of the reception level difference signal ⁇ E.
  • phase interference occurs.
  • the polarization information reading circuit 110 is directly above the reflector 2-3, the receiving antennas 113 and 114 are not only the reflector 2-3 but also the surrounding reflectors 2- The reflected waves from 2 and 2-4 are received. Therefore, the position of the position detection device 100 cannot be calculated based on the count value from the counter circuit 121.
  • the interval Zg between the position detection device 100 and the reflection device 200 is one half of the reflector interval ⁇ xr regardless of the wavelength ⁇ of the radio wave radiated from the transmission antenna 112. I understand that it is necessary.
  • the radio wave radiated from the transmission antenna 112 is selected from a microwave, a quasi-millimeter wave, and a millimeter wave
  • the position measuring device 1 in FIG. It is preferable that the interval ⁇ xr is set to 30 cm and the interval Zg between the position detection device 100 and the reflection device 200 is set to 10 cm or more and 20 cm or less. At this time, a position detection accuracy of 30 cm is obtained.
  • 1 is used for measuring the position of the car in the elevator, for example, the reflector interval ⁇ xr is set to 5 cm, and the interval Zg between the position detection device 100 and the reflection device 200 is set to 2 cm. It is preferable to set it to 3 cm or less. In this case, a position detection accuracy of 5 cm can be obtained.
  • the polarization state of the reflected wave changes from the polarization state of the incident wave depending on the shape of the object.
  • a radio wave is incident on a metal bar such as the reflectors 2-1 to 2-12
  • a linearly polarized radio wave that vibrates in the longitudinal direction of the metal bar is radiated as a reflected wave.
  • the longitudinal direction of the metal rod can be detected based on the polarization direction of the reflected wave.
  • the reception level is theoretically It becomes zero.
  • the linearly polarized wave having the first polarization direction is incident on the antenna that receives the linearly polarized wave having the first polarization direction, the reception level is maximized.
  • reception signals E1 and E2 from the pair of reception antennas 113 and 114 that respectively receive radio waves having polarization directions P113 and P114 that pass through substantially the same path and are orthogonal to each other, a reception level is obtained.
  • the magnitude of the difference signal ⁇ E can be maximized, and the S / N ratio of the reception level difference signal ⁇ E can be maximized.
  • the relative positions of moving bodies such as trains and elevator cars are not affected by environmental changes such as dirt such as dust and ambient light. Can be measured.
  • the interval Zg between the position detection device 100 and the reflection device 200 may be half of the reflector interval ⁇ xr, when the reflector interval ⁇ xr is set to 30 cm, The distance Zg between the reflecting device 200 and the reflecting device 200 can be set to several tens of centimeters, and the relative position of a moving body such as a train and an elevator car can be measured.
  • the position detection apparatus 100 is measured based on the polarization direction of the reflected wave, not the reflection intensity of the reflected wave, the position detection apparatus 1 is not affected by the vibration of the surrounding metal object and the moving body.
  • the change in the reception level difference signal ⁇ E corresponding to the change in the polarization direction of the reflected wave can be detected, and the relative position of the moving body can be measured more accurately than in the prior art.
  • the position of the position detection device 100 is measured based on the polarization direction of the reflected wave, even if the moving body vibrates, the change in the reception level difference signal ⁇ E corresponding to the change in the polarization direction of the reflected wave is detected.
  • the relative position of a moving body that vibrates violently such as a train or an elevator car can be accurately measured as compared with the prior art.
  • a change in the reception level difference signal ⁇ E corresponding to a change in the polarization direction of the reflected wave can be detected.
  • the relative position of the moving body can be accurately measured as compared with the prior art even in an environment where there are many metal objects around the moving body, such as on the top and inside the hoistway.
  • the reflection device 200 includes the resin plate 201 and the reflectors 2-1 to 2-12 that are metal bars, but the present invention is not limited to this.
  • the reflectors 2-1 to 2-12 may radiate the incident radio wave as a reflected wave by changing the polarization direction of the radio wave to a predetermined direction.
  • each of the reflectors 2-1 to 2-12 may be an antenna element that reflects and radiates linearly polarized radio waves.
  • a conductor tape such as an aluminum tape and a copper tape may be attached to the surface of the resin plate 200 as the reflectors 2-1 to 2-12.
  • the polarization direction P113 of the radio wave received by the reception antenna 113 and the deviation of the radio wave received by the reception antenna 114 are set.
  • the wave directions P114 are orthogonal to each other, and the polarization directions of the reflected waves radiated by the reflectors 2-1, 2-3,..., 2-11 and the reflectors 2-2, 2-4,.
  • the polarization directions of the reflected waves radiated by ⁇ 12 are orthogonal to each other.
  • the polarization direction P113 of the radio wave received by the receiving antenna 113 is configured to match the polarization direction of the reflected wave radiated by the reflectors 2-1, 2-3,. .
  • the present invention is not limited to this, and the polarization direction P113 and the polarization direction P114 may not be orthogonal to each other.
  • the polarization directions P113 and P114 are the polarization directions of the reflected waves radiated by the reflectors 2-1, 2-3,..., 2-11 or the reflectors 2-2, 2-4,. 12 does not have to coincide with the polarization direction of the reflected wave radiated by 12.
  • the polarization direction P113 may be set to +30 degrees and the polarization direction P114 may be set to ⁇ 30 degrees.
  • the transmitting antenna 112 radiates a linearly polarized radio wave having a polarization direction P112 of 0 degrees.
  • the present invention is not limited to this, and a predetermined polarization state such as a circularly polarized wave is used. Radio waves may be emitted.
  • the radio waves from the transmission antenna 112 are preferably linearly polarized waves having a predetermined polarization direction orthogonal to the moving path of the moving body to which the position detecting device 100 is fixed.
  • each of the reflectors 2-1 to 2-12 reflects and radiates in a direction in which the polarization direction of the incident radio wave is changed by +45 degrees or ⁇ 45 degrees from the polarization direction of the linear polarization described above. It is preferable.
  • the position calculation circuit 120 calculates the position of the position detection device 100 based on the count value of the zero cross of the reception level difference signal ⁇ E
  • the present invention is not limited to this.
  • the position calculation circuit 120 based on the reception level difference signal ⁇ E, the position calculation circuit 120 has a bit value “1” when the reception level difference signal ⁇ E is positive, while the bit value “0” when the reception level difference signal ⁇ E is negative. May be calculated by counting the number of times the bit data is inverted and multiplying the count value of the count result by the reflector interval ⁇ xr.
  • the entire position detection device 100 is fixed to the moving body.
  • the present invention is not limited to this, and at least the antennas 112 to 114 of the position detection device 100 are fixed to the moving body and the reflection is performed. What is necessary is just to provide so that it may have fixed space
  • FIG. FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a position measuring apparatus 1A according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the position measurement apparatus 1A according to the present embodiment has two polarization information reading circuits 110-1 and 110-2 and a polarization information reading circuit 110- in comparison with the position measurement apparatus 1 according to the first embodiment.
  • a circuit 120A is a circuit 120A.
  • the position measuring device 1A includes a reflecting device 200 and a position detecting device 100A.
  • the position detection apparatus 100A includes a polarization information reading circuit group 601 including polarization information reading circuits 110-1 and 110-2 provided to move on the reflector group 604, and a position calculation circuit 120A. It is prepared for.
  • the polarization information reading circuit 110-1 is configured similarly to the polarization information reading circuit 110 of FIG. 2, and outputs a reception level difference signal ⁇ E1.
  • the polarization information reading circuit 110-2 is configured in the same manner as the polarization information reading circuit 110 in FIG. 2, and outputs a reception level difference signal ⁇ E2.
  • the height of the center C110-1 of the antennas 112 to 114 constituting the polarization information reading circuit 110-1 and the height of the center C110-2 of the antennas 112 to 114 constituting the polarization information reading circuit 110-2 are as follows. , Respectively, are set to the height Zg (see FIG. 1).
  • the distance L between the center C110-1 and the center 110-2 is set so that the phase difference between the reception level difference signal ⁇ E1 and the reception level difference signal ⁇ E2 is 90 degrees. Specifically, the distance L is expressed by the following equation.
  • n is a positive odd number.
  • the position calculation circuit 120A includes an arctangent calculation unit 401, a counter circuit 402, an angular position converter 403, and an adder 404.
  • the arc tangent calculation unit 401 uses the following equation using the reception level difference signal ⁇ E1 from the polarization information reading circuit 110-1 and the reception level difference signal ⁇ E2 from the polarization information reading circuit 110-2. The calculation is performed, and the calculated angle ⁇ is output to the counter circuit 402 and the angular position converter 403.
  • FIG. 9 is a plan view of the reflection device 200 of FIG. 8, and a graph of reception level difference signals ⁇ E1 and ⁇ E2 when the polarization information reading circuit group 601 of FIG. 8 moves from the origin O in the positive x-axis direction. Is a graph of the angle ⁇ .
  • the reception level difference signals ⁇ E1 and ⁇ E2 are each a sine wave and have a phase difference of 90 degrees from each other.
  • the angle ⁇ has a value from ⁇ 180 degrees to +180 degrees, and is a periodic function having a period 2 ⁇ xr that is twice the period of the reflector interval ⁇ xr. As shown in FIG.
  • the counter circuit 402 when the counter circuit 402 receives a predetermined start signal instructing the start of position detection of the position detection device 100A from an external device of the position measurement device 1A, the counter circuit 402 resets the count value, the angle ⁇ is zero, and the angle When the inclination of ⁇ is a positive finite value, the count value is incremented, while when the angle ⁇ is zero and the inclination of the angle ⁇ is a negative finite value, the count value is decremented. Then, the count value is multiplied by a distance (for example, 2 ⁇ xr) corresponding to the period of the angle ⁇ , and the distance of the multiplication result is used as the reference position as the position of the polarization information reading circuit group 601 when the start signal is received. Is output to the adder 404 as relative position data D402.
  • a distance for example, 2 ⁇ xr
  • the angular position converter 403 includes a moving direction of the polarization information reading circuit group 601, each angle ⁇ discretized with a predetermined resolution, an angle ⁇ that is zero, and an inclination of the angle ⁇ .
  • a conversion table 403t between a relative position (for example, having a value not less than ⁇ xr and not more than ⁇ xr) with respect to the position of the polarization information reading circuit group 601 at a finite value is stored in advance.
  • the angular position converter 403 detects the movement direction of the polarization information reading circuit group 601 based on the input inclination of the angle ⁇ , and refers to the conversion table 403t based on the detected movement direction and the angle ⁇ .
  • the input angle ⁇ is converted into a relative position, and the converted relative position is output to the adder 404 as relative position data D403. Further, in FIG. 8, the adder 404 adds the relative position data D404 to the input relative position data D402, and outputs the addition result as position data D404.
  • the reflector interval ⁇ xr is set to 30 cm, and the interval Zg between the position detecting device 100A and the reflecting device 200 is set to 10 cm or more and 20 cm or less.
  • the conversion table 403t when the angle ⁇ is discretized into 60 or more angles in a range from ⁇ 180 degrees to +180 degrees, a position measurement accuracy of 1 cm or less is obtained.
  • the reflector interval ⁇ xr is set to 5 cm, and the interval Zg between the position detecting device 100A and the reflecting device 200 is set to 2 cm or more and 3 cm or less. If the angle ⁇ is discretized into 100 or more angles in the range from ⁇ 180 degrees to +180 degrees in the conversion table 403t, position measurement accuracy of 1 mm or less is obtained.
  • the two polarization information reading circuits 110-1 and 110-2 are used, position measurement accuracy smaller than the reflector interval ⁇ xr can be obtained, and the first embodiment As compared with the above, the relative position of the position detecting device 100A can be measured between the reflectors 2-1 to 2-12 with high accuracy.
  • the angular position converter 403 includes the movement direction of the polarization information reading circuit group 601, each angle ⁇ discretized with a predetermined resolution, and the angle ⁇ is zero and the angle ⁇ With reference to the conversion table 403t between the relative position with respect to the position of the polarization information reading circuit group 601 when the inclination is a finite value, the input angle ⁇ is converted into the relative position D403.
  • the present invention is not limited to this, and the angular position converter 403 includes the moving direction of the polarization information reading circuit group 601, each angle ⁇ discretized with a predetermined resolution, the angle ⁇ is zero, and the angle The input angle ⁇ may be converted to the relative position D403 using a predetermined conversion formula between the relative position with respect to the position of the polarization information reading circuit group 601 when the inclination of ⁇ is a finite value.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of position measurement apparatus 1B according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the position measuring device 1B includes a position detecting device 100B and a reflecting device 200A.
  • the reflection device 200A includes a rectangular resin plate 201 and a reflector group 605, and the reflector group 605 includes twelve reflectors 3-1 to 3-12.
  • the reflectors 3-1 to 3-12 are metal bars having the same length.
  • the center of the reflector 3-1 is defined as the origin O of the right-handed xyz coordinate system, and the upward direction with respect to the origin O is defined as the positive direction of the z-axis.
  • the longitudinal direction of the plate 201 is defined as the x-axis direction.
  • reflectors 3-1 to 3-12 are arranged on the surface of the resin plate 201 so that the centers of the reflectors 3-1 to 3-12 are aligned with the positive part of the x axis at the reflector interval ⁇ xr. Embedded.
  • the position measurement apparatus 1B has the following characteristics.
  • the reflection device 200A includes a reflector group 605 including the reflectors 3-1 to 3-12 arranged at the reflector interval ⁇ xr.
  • each of the reflectors 3-1 to 3-12 is selected.
  • the respective patterns in the polarization direction of the reflected waves from the six selected reflectors are provided to be different from each other.
  • the position detection device 100B includes six polarization information reading circuits 110-3 to 110-8 provided at the same interval La as the reflector interval ⁇ xr.
  • the polarization information reading circuits 110-3 to 110-8 are configured in the same manner as the polarization information reading circuit 110, respectively, and generate reception level difference signals ⁇ E3 to ⁇ E8.
  • the position calculation circuit 120B is based on the patterns of the reception level difference signals ⁇ E3 to ⁇ E8, and the moving path of the moving body to which the position detection device 100B is fixed (the path along the x axis in FIG. 10). Calculate the absolute position above.
  • each angle between each of the reflectors 3-1 to 3-12 and the y-axis is set to correspond to bit data “0” or bit data “1”, respectively.
  • the angle between each longitudinal direction of the reflectors 3-1, 3-2, 3-4 to 3-6, 3-8, 3-9, and 3-11 and the y axis is represented by bit data.
  • the angle corresponding to “1” is set to +45 degrees
  • the angle between each longitudinal direction of the reflectors 3-3, 3-7, 3-10 and 3-12 and the y-axis is set to bit data “0”.
  • the corresponding angle is set to -45 degrees.
  • the 12-bit bit pattern represented by each angle between each of the reflectors 3-1 to 3-12 and the y axis does not have the same pattern in any continuous bit section, for example.
  • a 12-bit bit pattern (in the case of FIG. 10, the bit pattern “1101111011010”) corresponding to each angle between each of the reflectors 3-1 to 3-12 and the y-axis according to the present embodiment is This corresponds to a part of the above code length of 63 bits.
  • the position detection device 100B includes a polarization information reading circuit group 602 provided so as to move on the reflector group 605, and a position calculation circuit 120B.
  • the polarization information reading circuit group 602 includes polarization information reading circuits 110-3 to 110-8 each configured in the same manner as the polarization information reading circuit 110 (see FIG. 2). ⁇ E3 to ⁇ E8 are generated and output to the position calculation circuit 120B.
  • the heights of the centers C110-3 to C110-8 of the antennas 112 to 114 constituting the polarization information reading circuits 110-3 to 110-8 are respectively set to the height Zg (see FIG. 1). Has been.
  • the polarization information reading circuits 110-3 to 110-8 are provided such that the centers C110-3 to C110-8 are arranged on the x axis with an interval La equal to the reflector interval ⁇ xr.
  • the position calculation circuit 120 ⁇ / b> B includes a bit generation unit 501 and a bit position conversion unit 502.
  • the bit generation unit 501 converts the received reception level difference signals ⁇ E3 to ⁇ E8 into a 6-bit code signal S501 based on the codes of the reception level difference signals ⁇ E3 to ⁇ E8, and outputs them to the bit position conversion unit 502. Specifically, for each input reception level difference signal ⁇ E3 to ⁇ E8, when the sign is positive, it is converted to bit data “1”, while when the sign is negative, it is converted to bit data “0”.
  • a code signal S501 including the subsequent six bit data is generated.
  • the bit position conversion unit 502 stores in advance a conversion table 502t between the code signal S501 and the absolute position of the polarization information reading circuit group 602, and refers to the conversion table 502t based on the input code signal S501. Then, the code signal S501 is converted into the absolute position of the polarization information reading circuit group 602 and output as position data D502.
  • the polarization directions of the reflected waves reflected by the reflectors 3-1 to 3-12 are the polarization directions of the reflected waves from the six consecutive reflectors. Therefore, the absolute position of the polarization information reading circuit group 602 is determined based on the reception level difference signals ⁇ E3 to E8 from the six polarization information reading circuits 110-3 to 110-8. Therefore, it can be measured more accurately than in the prior art.
  • bit data “0” or “1” is assigned to reception level difference signals ⁇ E3 to ⁇ E8.
  • the present invention is not limited to this, and each pattern of reception level difference signals ⁇ E3 to ⁇ E8 is used. May be.
  • polarization information reading circuits 110-3 to 110-8 and twelve reflectors 3-1 to 3-12 are used.
  • the present invention is not limited to this.
  • a plurality of P (P is an integer of 3 or more) reflectors and a plurality of M (M is an integer of 2 or more smaller than P) polarization information reading circuits 110 may be used.
  • the P-bit bit pattern corresponding to each angle between each reflector and the y-axis is set so that the same bit pattern does not exist in each successive M-bit section.
  • a 12-bit bit pattern (in the case of FIG. 10, bit pattern “1101111011010”) represented by the polarization direction of the reflected wave from each of the reflectors 3-1 to 3-12. .)
  • bit pattern “1101111011010” represented by the polarization direction of the reflected wave from each of the reflectors 3-1 to 3-12.
  • the pattern in the polarization direction of the reflected wave from the reflectors 3-1 to 3-12 may be set so as to correspond to a part of continuous codes selected from the pseudo random code.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a position measuring apparatus 1C according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the position measurement device 1 ⁇ / b> C includes a position detection device 100 ⁇ / b> C and a reflection device 200 ⁇ / b> B.
  • the reflection device 200B includes a resin plate 201, a reflector group 604 configured in the same manner as in the first embodiment, and a reflector group 605 configured in the same manner as in the third embodiment.
  • the reflector group 605 is provided in parallel to the reflector group 604, and the x coordinate of the reflector 2-1 is equal to the x coordinate of the reflector 3-1.
  • the position measuring apparatus 1C has the following features.
  • Reflector 200B includes reflector group 605 according to Embodiment 3 and reflectors 2-1 to 2-12 arranged at reflector interval ⁇ xr, and is provided in parallel to reflector group 605.
  • a reflector group 604 is provided.
  • the reflectors 2-1 to 2-12 of the reflector group 604 are provided so that the polarization directions of the reflected waves from the two adjacent reflectors are different from each other.
  • the position detection device 100C further includes two polarization information reading circuits 110-1 and 110-2 provided at a predetermined interval from each other as compared with the position detection device 100B.
  • the polarization information reading circuits 110-1 and 110-2 are configured similarly to the polarization information reading circuit 110, respectively, and generate reception level difference signals ⁇ E1 and ⁇ E2.
  • the interval between the polarization information reading circuits 110-1 and 110-2 is set to an interval obtained by multiplying the reflector interval ⁇ xr by a value obtained by dividing a predetermined positive odd number by 2.
  • the position calculation 120C includes the patterns of the six reception level difference signals ⁇ E3 to ⁇ E8 from the six polarization information reading circuits 110-3 to 110-8, and the polarization information reading circuits 110-1 and 110-. 2, the absolute position on the moving path of the moving body to which the position detecting device 100C is fixed is reflected between the reflectors 3-1 to 3-12 based on the two received level difference signals ⁇ E 1 and ⁇ E 2. calculate.
  • the position detection device 100C is configured in the same manner as in the second embodiment, and is configured in the same manner as in the third embodiment, with the polarization information reading circuit group 601 provided to move on the reflector group 604. And a polarization information reading circuit group 602 provided so as to move on the reflector group 605, and a position calculation circuit 120C.
  • the position calculation circuit 120C includes an arctangent calculation unit 401, an angle position converter 403 that stores a conversion table 403t in advance, a bit generation unit 501, a bit position conversion unit 502 that stores a conversion table 502t in advance, And a device 603.
  • the arctangent calculation unit 401 calculates the angle ⁇ based on the reception level difference signals ⁇ E1 and ⁇ E2 and outputs the angle ⁇ to the angular position converter 403, as in the second embodiment.
  • the angle position converter 403 detects the moving direction of the polarization information reading circuit group 601 based on the input inclination of the angle ⁇ , and sets the detected moving direction and the angle ⁇ . Based on the conversion table 403t, the input angle ⁇ is converted into relative position data D403 and output to the adder 603.
  • the bit generation unit 501 converts the reception level difference signals ⁇ E3 to ⁇ E8 into a 6-bit code signal S501 and outputs it to the bit position conversion unit 502, as in the third embodiment.
  • the bit position conversion unit 502 refers to the conversion table 502t based on the input code signal S501, converts the code signal S501 into the absolute position of the polarization information reading circuit group 602, and adds the adder 603 as position data D502. Output to.
  • the adder 603 adds the relative position data D403 to the position data D502 and outputs the result as position data D603.
  • the reflector group 604 and the polarization information reading circuit group 601 are further provided.
  • the absolute position of the moving body can be measured with an accuracy smaller than the reflector interval ⁇ xr.
  • FIG. FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a polarization information reading circuit 110A according to the fifth embodiment of the present invention.
  • a polarization information reading circuit 110A includes a control unit 701, a transmission unit 111A including an oscillator 301 and a pulse generation unit 702, a transmission antenna 112, a reception antenna 113, a reception antenna 114, and a reception unit 115A. And is configured.
  • the receiving unit 115 ⁇ / b> A includes a distance setting unit 703, a reception signal separating unit 704 according to propagation time, and a reception level difference calculator 305.
  • the control unit 701 outputs a predetermined control signal to the pulse generation unit 702 and the reception signal separation unit 704 according to propagation time.
  • the polarization information reading circuit 110A separates the one-time reflected wave that is reflected only once by the reflection device 200 from the received reflected wave, and receives the reception level based on the separated one-time reflected wave.
  • a difference signal ⁇ Ea is generated.
  • the oscillator 301 generates an oscillation signal S301 having a predetermined frequency and outputs it to the pulse generation unit 702.
  • the pulse generation unit 702 generates a pulse signal having a predetermined frequency in response to the control signal S701, multiplies the oscillation signal S301 by the pulse signal, and outputs a transmission signal S702 as a multiplication result to the transmission antenna 112.
  • Transmitting antenna 112 radiates transmission signal S702 as a radio wave as in the first embodiment. The radiated radio wave is reflected by the reflector plate 200 and then received by the receiving antennas 113 and 114 as in the first embodiment.
  • reception antennas 113 and 114 output the reception signals E1 and E2 to the reception signal separation unit 704 for each propagation time, respectively. Then, the reception signal separation unit 704 according to propagation time discretizes the input reception signals E1 and E2 with a predetermined time resolution.
  • FIG. 13 is a graph of the received signal E1 discretized by the received signal separating unit 704 according to propagation time in FIG.
  • the radio wave radiated from the transmission antenna 113 at the output timing t ⁇ b> 0 of the control signal S ⁇ b> 701 is reflected on the reflection device 200 and then received by the reception antenna 113.
  • the once reflected wave is received when the propagation time t1 has elapsed
  • the twice reflected wave is received when the propagation time t2 has elapsed.
  • a reception signal separation unit 704 according to propagation time detects a propagation time t1 of a one-time reflected wave included in the discretized reception signal E1, and antennas 112 to 114 based on the detected propagation time t1.
  • the distance Zc from the reflection device 200 is calculated using the following equation.
  • the distance setting unit 703 stores data of an actual interval Zg (see FIG. 1) from the reflectors 200 of the antennas 112 to 114 in advance, and the data of the interval Zg is received signal separation unit 704 according to propagation time. Output to.
  • the reception signal separating unit 704 according to propagation time removes multiple reflected waves such as a twice reflected wave received after the passage of the propagation time t2 from the discretized received signal E1, and separates only the reflected wave once. .
  • the reception signal separating unit 704 for each propagation time assumes that the level of the reception signal E1 is inversely proportional to the propagation distance of the radio wave, and based on the input interval Zg and the calculated distance Zc, the received signal E1 discretized.
  • the corrected reception signal E1a is output to the non-inverting input terminal of the reception level difference calculator 305.
  • the reception signal separating unit for each propagation time 704 removes the multiple reflected waves from the discretized received signal E2, separates only the reflected wave once, and separates the received signal once. Correct the reflected wave level. Then, the reception signal separation unit 704 according to propagation time outputs the corrected received signal E2a to the non-transfer input terminal of the reception level difference calculator 305.
  • An output signal from the reception level difference calculator 305 is output to the position calculation circuit 120 as a reception level difference signal ⁇ Ea.
  • the frequency of the pulse signal generated by the pulse generator 702 is set to be lower than the frequency of the oscillation signal S301, and in the reception signals E1 and E2, the twice reflected wave is not superimposed on the once reflected wave.
  • the frequency of the pulse signal generated by the pulse generation unit 702 is set to 1/8 of the frequency of the oscillation signal S301.
  • the example in which the twice reflected wave and the once reflected wave are completely separated is shown in FIG. 13, it is sufficient that a part of the once reflected wave does not overlap with the twice reflected wave. May be a signal of a one-time reflected wave superimposed on a two-time reflected wave.
  • the multiple reflected waves are removed from the received signals E1 and E2 and the level of the reflected wave is corrected once, the vibration of the moving body, the multiple reflections, and the surroundings are compared with the above embodiments.
  • the influence of the reflected wave from the metal can be corrected, and the position of the moving body can be measured with higher accuracy.
  • the reception level of the single reflected wave included in the reception signals E1 and E2 is extracted using the pulse signal, but the present invention is not limited to this.
  • the oscillation signal S301 may be modulated according to a predetermined code sequence and radiated from the transmission antenna 112. Further, based on the oscillation signal S301, a frequency modulated continuous wave signal (FM-CW (Frequency-Modulated-Continuous Wave) signal), FM (Frequency-Modulated) pulse signal, or orthogonal frequency division multiplexing (OFDM (Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing)) A signal may be generated and radiated from the transmitting antenna 112.
  • FM-CW Frequency-Modulated-Continuous Wave
  • OFDM Orthogonal frequency division multiplexing
  • FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a position measurement apparatus 1D according to Embodiment 6 of the present invention.
  • the position measurement device 1 ⁇ / b> D includes a position detection device 100 ⁇ / b> D and a reflection device 200 ⁇ / b> C.
  • the reflection device 200 ⁇ / b> C includes a rectangular resin plate 201, a reflector group 804, and a reflector group 805.
  • the reflector group 804 includes four reflectors 2-1 to 2-2 arranged at a reflector interval ⁇ xr, similar to the reflectors 2-1 to 2-4 of the reflector 200 according to Embodiment 1. 4 is configured.
  • the reflector group 805 is provided in parallel to the reflector group 804, and is a reflector 4-1 to 4- that is four metal rods arranged at the reflector interval ⁇ xr and having the same length. 4 is configured. Further, the x coordinate of the reflector 2-1 is equal to the x coordinate of the reflector 4-1. Further, in FIG. 14, the angle between the reflector 4-1 and the y axis is set to +15 degrees, the angle between the reflector 4-2 and the y axis is set to -15 degrees, and the reflector 4 The angle between ⁇ 3 and the y axis is set to ⁇ 45 degrees, and the angle between the reflector 4-4 and the y axis is set to +45 degrees.
  • the position detection device 120D is provided with a polarization information reading circuit 110 provided so as to move on the reflector group 804 and a polarization information reading circuit provided so as to move on the reflector group 805.
  • a polarization information reading circuit 110-9 configured similarly to the circuit 110 and a position calculation circuit 120D are provided.
  • the position calculation circuit 120D includes a detection unit 801, a bit generation unit 802, and a bit position conversion unit 803.
  • the polarization information reading circuit 110 generates a reception level difference signal ⁇ E and outputs it to the detection unit 801 as in the first embodiment.
  • the polarization information reading circuit 110-9 generates the reception level difference signal ⁇ E 9 and outputs it to the detection unit 801, similarly to the polarization information reading circuit 110.
  • the reflection device 200C includes a reflector group 805 including reflectors 4-1 to 4-4 arranged at a reflector interval ⁇ xr, and reflectors 2-1 to 2-4 arranged at a reflector interval ⁇ xr. And a reflector group 804 provided in parallel to the reflector group 805.
  • the reflectors 4-1 to 4-4 are provided so that the polarization directions of the reflected waves from the reflectors 4-1 to 4-4 are different from each other, and the reflectors 2-1 to 2-4 are The polarization directions of the reflected waves from the two adjacent second reflectors are different from each other.
  • the position detection device 100D includes two polarization information reading circuits 110-9 and 110 provided corresponding to the reflector group 805 and the reflector group 804, respectively.
  • the polarization information reading circuit 110-9 radiates radio waves toward the reflector group 805 to generate a reception level difference signal ⁇ E9
  • the polarization information reading circuit 110 radiates radio waves toward the reflector group 804.
  • a reception level difference signal ⁇ E is generated.
  • the position calculation circuit 120D is based on each change of the reception level difference signals ⁇ E9 and ⁇ E, and the moving path of the moving body to which the position detection device 100D is fixed (the path along the x axis in FIG. 14). Calculate the absolute position above.
  • FIG. 15 shows the polarization directions of ⁇ 45 degrees to +45 degrees when the receiving antenna 113 that receives the linearly polarized radio wave having the polarization direction of +45 degrees constituting the polarization information reading circuit 110-9 of FIG. It is a graph which shows a received signal level when the linearly polarized wave which has is received. As shown in FIG. 15, when the polarization direction of the received radio wave increases from ⁇ 45 degrees to +45 degrees, the received signal level increases. The received signal level is maximized when the polarization direction of the received radio wave is +45 degrees, and the received signal level is minimized when the polarization direction of the received radio wave is ⁇ 45 degrees.
  • a receiving antenna that receives a linearly polarized wave having a polarization direction of ⁇ 45 degrees receives a linearly polarized wave having a polarization direction of ⁇ 45 degrees to +45 degrees
  • the polarization of the received waves The received signal level is maximized when the direction is ⁇ 45 degrees, and the received signal level is minimized when the polarization direction of the received radio wave is +45 degrees.
  • FIG. 16 is a bar graph showing the reception level difference signal ⁇ E9 when the polarization information reading circuit 110-9 of FIG. 14 is directly above the reflectors 4-1, 4-2, 4-3, or 4-4. .
  • the level of the reception level difference signal ⁇ E9 changes according to the polarization direction of the reflected wave radiated from the reflectors 4-1, 4-2, 4-3, or 4-4. Therefore, the four threshold values TH1, TH2, TH3, and TH4 can be set so as to identify the reflectors 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4 based on the reception level difference signal ⁇ E9. .
  • the detection unit 801 detects the maximum value and the minimum value of the input reception level difference signal ⁇ E, so that the center C110 of the antennas 112 to 114 constituting the polarization information reading circuit 110 is reflected by the reflector 2-. It is detected that the signal exists immediately above any one of 1 to 2-4, and the reception level difference signal ⁇ E9 at the detection timing is output to the bit generation unit 802.
  • the bit generation unit 802 is based on the level of the received reception level difference signal ⁇ E9 and the threshold values TH1, TH2, TH3, and TH4 in FIG. 16, and the polarization information reading circuit 110-9. To which of the reflectors 4-1 to 4-4 is located directly above the center C110-9 of the antennas 112 to 114 that constitutes. Then, in accordance with the identified reflector, a predetermined bit signal S802 is generated and output to the bit position conversion unit 803. Specifically, when the center C110-9 is immediately above the reflectors 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4, the bit generation unit 802 performs bit data “01”, “10”, “ A bit signal S802 including "00" and "11" is generated.
  • the bit position conversion unit 803 stores in advance a conversion table 803t between the bit data included in the bit signal S802 and the position of the polarization information reading circuit 110-9.
  • the bit position conversion unit 803 refers to the conversion table 803t, converts the bit data included in the input bit signal S802 into the position of the polarization information reading circuit 110-9, and outputs it as position data D803.
  • the position of the polarization information reading circuit 110-9 is determined. It can be expressed by 2-bit bit data. For this reason, compared with said each embodiment, the full length of 200 C of reflective apparatuses can be shortened, and small and low-cost position measuring apparatus 1D can be implement
  • FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a position measurement apparatus 1E according to Embodiment 7 of the present invention.
  • the position measurement device 1E includes a position detection device 100E and a reflection device 200D.
  • the reflection device 200D is characterized by including a reflector group 905 instead of the reflector group 805, as compared with the reflection device 200C of FIG.
  • the reflector group 905 includes reflectors 5-1 and 5-2, which are metal rods, respectively, instead of the reflectors 4-1 and 4-2, as compared with the reflector group 805.
  • the angle between the reflector 5-1 and the y-axis is set to +45 degrees similarly to the angle between the reflector 4-4 and the y-axis, and the length of the reflector 5-1 is the reflector 4 Shorter than -4. For this reason, the reflection area of the reflector 5-1 is smaller than that of the reflector 4-4, and the reflectance of the reflector 5-1 is smaller than the reflectance of the reflector 4-4. Further, the angle between the reflector 5-2 and the y axis is set to ⁇ 45 degrees similarly to the angle between the reflector 4-3 and the y axis, and the length of the reflector 5-2 is It is shorter than the length of the reflector 4-3. For this reason, the reflection area of the reflector 5-2 is smaller than that of the reflector 4-3, and the reflectance of the reflector 5-2 is smaller than the reflectance of the reflector 4-3.
  • the position detection device 100E includes a polarization information reading circuit 110 provided to move on the reflector group 804 and a polarization information reading circuit provided to move on the reflector group 905.
  • a polarization information reading circuit 110-9 configured similarly to the circuit 110 and a position calculation circuit 120E are configured.
  • the position calculation circuit 120E includes a detection unit 901, a bit generation unit 902, and a bit position conversion unit 903.
  • the polarization information reading circuit 110 generates a reception level difference signal ⁇ E and outputs it to the detection unit 901 as in the first embodiment.
  • the polarization information reading circuit 110-9 generates the reception level difference signal ⁇ E 9 and outputs it to the detection unit 901, as with the polarization information reading circuit 110.
  • the position measuring apparatus 1E has the following characteristics.
  • the reflection device 200D includes a reflector group 905 including reflectors 5-1 to 5-4 arranged at a reflector interval ⁇ xr, and reflectors 2-1 to 2-4 arranged at a reflector interval ⁇ xr. And a reflector group 804 provided in parallel with the reflector group 905.
  • the reflectors 5-1 to 5-4 have a combination of the polarization direction of the reflected wave from each of the reflectors 5-1 to 5-4 and the reflectance of each of the reflectors 5-1 to 5-4.
  • the reflectors 2-1 to 2-4 are provided so as to be different from each other, and are provided so that the polarization directions of the reflected waves from the two adjacent second reflectors are different from each other.
  • the position detection device 100E includes two polarization information reading circuits 110-9 and 110 provided corresponding to the reflector group 905 and the reflector group 804, respectively.
  • the polarization information reading circuit 110-9 radiates radio waves toward the reflector group 805 to generate a reception level difference signal ⁇ E9
  • the polarization information reading circuit 110 radiates radio waves toward the reflector group 804.
  • a reception level difference signal ⁇ E is generated.
  • the reception level difference signal ⁇ E9 corresponds to the polarization direction of the reflected wave from the reflector group 905 and the reflectance on the reflector group 905.
  • the position calculation circuit 120D is based on each change in the reception level difference signals ⁇ E9 and ⁇ E, and the moving path of the moving body to which the position detection device 100D is fixed (the path along the x axis in FIG. 17). Calculate the absolute position above.
  • FIG. 18 is a bar graph showing each received level difference signal ⁇ E9 when the polarization information reading circuit 110-9 of FIG. 17 is directly above the reflectors 5-1, 5-2, 4-3, or 4-4. is there.
  • the level of the reception level difference signal ⁇ E9 changes according to the polarization direction of the reflected wave radiated from the reflectors 5-1, 5-2, 4-3, 4-4. Therefore, the four threshold values TH1a, TH2a, TH3a, and TH4a can be set so as to identify the reflectors 5-1, 5-2, 4-3, and 4-4 based on the reception level difference signal ⁇ E9. .
  • the detection unit 901 detects the maximum value and the minimum value of the received reception level difference signal ⁇ E, so that the center C110 of the antennas 112 to 114 constituting the polarization information reading circuit 110 is reflected by the reflector 2-. It is detected that the signal exists immediately above any one of 1 to 2-4, and the reception level difference signal ⁇ E9 at the detection timing is output to the bit generation unit 902.
  • the bit generation unit 902 includes the polarization information reading circuit 110-9 based on the level of the received reception level difference signal ⁇ E9 and the threshold values TH1a, TH2a, TH3a, and TH4a of FIG. To which of the reflectors 5-1, 5-2, 4-3, and 4-4 is located directly above. Then, in accordance with the identified reflector, a predetermined bit signal S902 is generated and output to the bit position conversion unit 903. Specifically, when the center C110-9 is located immediately above the reflectors 5-1, 5-2, 4-3, and 4-4, the bit generation unit 902 performs bit data “00”, “10”, A bit signal S902 including “01” and “11” is generated.
  • the bit position conversion unit 903 stores a conversion table 903t between the bit data included in the bit signal S902 and the position of the polarization information reading circuit 110-9 in advance.
  • the bit position conversion unit 903 refers to the conversion table 903t, converts the bit data included in the input bit signal S902 to the position of the polarization information reading circuit 110-9, and outputs it as position data D903.
  • reflectors 5-1, 5-2, 4-3, and 4-4 that radiate reflected waves having combinations of mutually different polarization directions and reflectivities are provided. Since it is provided, the position of the polarization information reading circuit 110-9 can be represented by 2-bit bit data. For this reason, like Embodiment 6, the full length of reflection apparatus 200CD can be shortened, and the space-saving and low-cost position measuring apparatus 1E can be implement
  • FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of a polarization information reading circuit 110B according to Embodiment 8 of the present invention.
  • the polarization information reading circuit 110B includes a transmission unit 111B including oscillators 1003 and 1004, transmission / reception antennas 1001 and 1002, and a reception unit 115 including a reception level difference calculator 305.
  • the polarization direction P1001 of the radio wave transmitted or received by the transmission / reception antenna 1001 and the polarization direction P1002 of the radio wave transmitted or received by the transmission / reception antenna 1002 are set to be orthogonal to each other. Specifically, the polarization direction P1001 is set to +45 degrees, and the polarization direction P1002 is set to -45 degrees.
  • the oscillator 1003 generates an oscillation signal S1001 having a predetermined frequency and outputs it to the feeding point Q1 of the transmission / reception antenna 1001.
  • the transmitting / receiving antenna 1001 radiates the oscillation signal S1001 as a linearly polarized radio wave having the polarization direction P1001. Further, the transmission / reception antenna 1001 receives the reflected wave having the polarization direction P1001 and outputs it as a reception signal E1001 to the non-inverting input terminal of the reception level difference calculator 305.
  • the oscillator 1004 generates an oscillation signal S1002 having the same frequency as the oscillation signal S1001 and outputs it to the feeding point Q2 of the transmission / reception antenna 1002.
  • the transmitting / receiving antenna 1002 radiates the oscillation signal S1002 as a linearly polarized radio wave having the polarization direction P1002.
  • the transmission / reception antenna 1002 receives a reflected wave having the polarization direction P1002, and outputs it as a reception signal E1002 to the inverting input terminal of the reception level difference calculator 305.
  • the output signal from the reception level difference calculator 305 is output to the position calculation circuit 120 as a reception level difference signal ⁇ Eb.
  • the transmission antenna 112 and the reception antenna 113 are shared, and the transmission antenna 112 and the reception antenna 114 are shared.
  • a more compact position measuring device can be realized.
  • the polarization direction of the radio wave radiated from the transmission / reception antenna 1001, the polarization direction of the reflected wave reflected by the reflection device 200, and the polarization direction of the radio wave received by the transmission / reception antenna 1001 are matched to radiate from the transmission / reception antenna 1002.
  • the reception is performed in comparison with the above embodiments.
  • Each level of the signals E1001 and E1002 can be increased. Therefore, the S / N ratio of the reception level difference signal ⁇ Eb can be improved compared to the above embodiments, and the position of the moving body can be accurately detected.
  • the oscillator 1003 and the oscillator 1004 may be replaced with one oscillator.
  • the polarization information reading circuit 110A according to the fifth embodiment or the polarization information reading circuit 110B according to the eighth embodiment may be used in place of the polarization information reading circuits 110, 110-1 to 110-9. .
  • the reflectors 2-1 to 2-12, the reflectors 3-1 to 3-12, the reflectors 4-1 to 4-4, and the reflectors 5-1 to 5-2 and 4-3 to 4-4 are arranged in a straight line, but the present invention is not limited to this, and may be arranged along a predetermined movement path of the moving body.
  • the moving path of the moving body is a straight line along the x-axis, but the present invention is not limited to this and may be a curved line.
  • the reception level difference signals ⁇ E, ⁇ E1 to ⁇ E9, ⁇ Ea, and ⁇ Eb are used as the polarization state signals.
  • the present invention is not limited to this, and the reception signals E1, E2, E1a, E1b, E1001 are used.
  • E1002 may be used as the polarization state signal.
  • the position measuring apparatus since radio waves are used, a moving body such as a train and an elevator car is not affected by environmental changes such as dirt such as dust and ambient light. Can be measured. Further, since the interval between the position detecting means and the reflecting means may be half of the reflector interval, when the reflector interval is set to 30 cm, the distance between the position detecting means and the reflecting means is The interval can be set to several tens of centimeters, and the position of moving bodies such as trains and elevator cars can be measured.
  • the position of the position detecting means is measured based on the polarization direction of the reflected wave, not the reflected intensity of the reflected wave, the metal object around the position measuring device, the vibration of the moving body, and phase interference due to multiple reflections Without being affected, a change in the polarization state signal corresponding to a change in the polarization direction of the reflected wave can be detected, and the position of a moving body such as a train and an elevator car can be accurately measured as compared with the prior art.
  • Position measuring device 2-1 to 2-12, 3-1 to 3-12, 4-1 to 4-4, 5-1, 5-2 reflector, 100 , 100A, 100B, 100C, 100D, 100E position detection device, 110, 110A, 100B, 110-1 to 110-9 polarization information reading circuit, 111, 111A transmission unit, 112 transmission antenna, 113 reception antenna, 114 reception antenna 115, 115A receiver, 120, 120A, 120B, 120C, 120D, 120E position calculation circuit, 121 counter circuit, 200, 200A, 200B, 200C, 200D reflection device, 201 resin plate, 301 oscillator, 305 reception level difference calculation 401, arc tangent calculation unit, 402 counter circuit, 403 angular position converter, 04, 603 adder, 501, 802, 902 bit generation unit, 502, 803, 903 bit position conversion unit, 601, 602 polarization information reading circuit group, 604, 605, 804, 805 reflector group, 701 control

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Abstract

　反射装置（２００）は、所定の偏波方向の反射波をそれぞれ放射する反射器を備える。移動体に固定された偏波情報読取回路（１１０）は、送信アンテナ（１１３）から電波を反射装置（２００）に向けて放射し、反射装置（２００）からの反射波を受信し、受信された反射波の偏波方向に対応する受信レベル差信号（ΔＥ）を発生する。位置演算回路（１２０）は、受信レベル差信号（ΔＥ）に基づいて、偏波情報読取回路（１１０）の位置を算出する。

Description

位置測定装置
　本発明は、移動体の位置測定装置に関し、特に、鉄道の列車又は昇降機（エレベータ）のかごなどの移動体の位置を測定する位置測定装置に関する。
　従来技術に係るリニアエンコーダは、固定体に固定されたスケールと、固定体に対して相対的に移動する移動体に固定されたヘッドとを備え、ヘッドを用いてスケールに対するヘッドの位置情報を読み取り、移動体の位置を検出する。例えば、光学式リニアエンコーダは、発光素子と受光素子を備えたヘッドと、格子目盛を有するスケールとを備え、発光素子からの光をスケールの格子目盛で反射させ、反射光を受光素子で受光し、反射光の光量変化に基づいてヘッドの位置を検出する。また、例えば、磁気式リニアエンコーダは、磁気抵抗素子を備えたヘッドと、隣り合う磁石が互いに逆極性になるように交互に配置された複数の磁石を備えたスケールとを備え、各磁石のＮ極とＳ極に対応して設けられた目盛に対応する磁場の変化を計測してヘッドの位置を検出する。
　一般に、これらリニアエンコーダは、ヘッドとスケールとの間のギャップを約１ｍｍ以下に設定する必要がある。光学式エンコーダにおいてギャップを数ｃｍ以上に設定すると、光の照射点がぼやけたり、反射光の光量が小さくなったりして、信号のＳ／Ｎ比が低下する。このため、位置の測定誤差が大きくなり、最悪の場合、測定不可能となるという問題がある。さらに、埃などの汚れ及び外乱光の影響を受けて測位不可能となるという問題がある。また、磁気式エンコーダにおいてギャップを数ｃｍ以上に設定すると、磁場の変化を計測するために強力磁石を用いる必要があり、スケールのコストが高くなるという問題がある。また、磁気式エンコーダの周辺に存在する磁性体の影響を受けて計測不可能となるという問題がある。
　ところで、鉄道分野では列車の運行制御を高精度に行うために列車位置の高精度検出の要望があり、昇降機分野ではかごの制御を高精度に行うためにかご位置の高精度検出の要望がある。鉄道の列車位置検出にリニアエンコーダを用いる場合、ヘッドとスケールとの間のギャップは１０ｃｍ～４０ｃｍとする必要がある。また、昇降機のかご位置検出にリニアエンコーダを用いる場合、ヘッドとスケールとの間のギャップは数ｃｍとする必要がある。
　しかしながら、従来技術に係る光学式又は磁気式のリニアエンコーダにおいて、上述したように、ヘッドとスケールとの間のギャップを数ｃｍ以上に広く設定することには問題が多く、これらのリニアエンコーダを鉄道の列車位置検出や昇降機のかご位置検出へ直接適用することは困難である。
　これらの問題を解決するために、特許文献１には、移動体に固定され、電波を送受信するヘッドと、固定体に固定した電波の反射強度を変化させるスケールとを備え、ヘッドにおいて電波の反射強度の変化を検出して位置を検出する検出装置が記載されている。特許文献１に係る検出装置では、電波を用いているため、埃などの汚れ、外乱光、及び検出装置の周辺に存在する磁性体の影響を受けることなく移動体の位置を検出できる。また、電波の反射強度の変化を検出可能であればよいので、従来技術に比較してヘッドとスケールとの間のギャップを広く設定できる。
特開２０１０－３８６０７号公報。
　しかしながら、特許文献１に係る検出装置は、電波の反射強度を利用して位置検出を行うため、検出装置の周辺に金属などの反射物が多いと、反射強度の変化を検出することが難しくなり、位置検出が不可能になるという問題がある。さらに、特許文献１に係る検出装置では、移動体が振動するとヘッドとスケールとの間の距離の変化により電波伝搬による損失が変化するので、受信する反射強度が変化する。そのため、反射強度の変化がスケールによるものなのか移動体の振動によるものかを区別できず位置検出が不可能になるという問題がある。さらに、特許文献１に係る検出装置では、ヘッドとスケールとの間の電波の多重反射による位相干渉により反射強度が変化し、位置検出が不可能になるという問題がある。
　本発明の第１の目的は、以上の問題点を解決し、従来技術に比較して移動体と固定体との間の距離を大きく設定できる位置測定装置を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、以上の問題点を解決し、位置測定装置の周辺の反射物体及び磁性体、移動体の振動、ならびに移動体と固定体との間の電波の多重反射による位相干渉が存在しても移動体の位置を検出できる位置測定装置を提供することにある。
　本発明に係る位置測定装置は、移動体の所定の移動経路に沿って所定の反射器間隔で配置され、所定の電波が入射するときに所定の各偏波方向の反射波をそれぞれ反射して放射する複数の反射器を備えた反射手段と、上記移動体の移動経路上の位置を検出する位置検出手段とを備えた位置測定装置であって、上記位置検出手段は、上記移動体から上記電波を上記反射手段に向けて放射し、上記反射手段からの反射波を受信し、上記受信された反射波の偏波方向に対応する偏波状態信号をそれぞれ発生する少なくとも１つの偏波情報読取手段と、上記少なくとも１つの偏波情報読取手段からの少なくとも１つの偏波状態信号に基づいて、上記移動体の移動経路上の位置を算出する位置演算手段とを備えたことを特徴とする。
　本発明に係る位置測定装置によれば、電波を用いるので、埃などの汚れ及び外乱光などの環境の変化の影響を受けずに、列車及び昇降機のかごなどの移動体の相対位置を測定できる。また、位置検出手段と反射手段との間の間隔は、反射器間隔の２分の１であればよいので、反射器間隔を３０ｃｍに設定したときは、位置検出手段と反射手段との間の間隔を数１０ｃｍに設定でき、列車及び昇降機のかごなどの移動体の位置を測定できる。さらに、反射波の反射強度ではなく、反射波の偏波方向に基づいて位置検出手段の位置を測定するので、位置測定装置の周辺の金属物体、移動体の振動、及び多重反射による位相干渉の影響を受けることなく、反射波の偏波方向の変化に対応する偏波状態信号の変化を検出でき、列車及び昇降機のかごなどの移動体の位置を従来技術に比較して正確に測定できる。
本発明の実施の形態１に係る位置測定装置１の構成を示すブロック図である。 図１の偏波情報読取回路１１０の構成を示すブロック図である。 図１の反射装置２００の部分斜視図である。 図１の偏波情報読取回路１１０の中心Ｃ１１０が反射器２－１の直上にあるときの偏波情報読取回路１１０及び反射器２－１を示すブロック図である。 図１の偏波情報読取回路１１０の中心Ｃ１１０が反射器２－１の直上にあるときの偏波情報読取回路１１０及び反射器２－２を示すブロック図である。 図１の反射装置２００の平面図と、図１の偏波情報読取回路１１０が原点Ｏからｘ軸の正の方向に移動したときの受信レベルＥ１及びＥ２のグラフと、受信レベル差信号ΔＥのグラフである。 図１の位置測定装置１において、位置検出装置１００と反射装置２００との間の間隔Ｚｇが反射器間隔Δｘｒの半分よりも十分小さいときの、偏波情報読取回路１１０の位置のｘ座標に対する受信レベル差信号ΔＥのグラフである。 図１の位置測定装置１において、位置検出装置１００と反射装置２００との間の間隔Ｚｇが送信アンテナ１１２から放射される電波の波長λよりも十分小さく、かつ反射器間隔Δｘｒが波長λの半分以下であるときの、偏波情報読取回路１１０の位置のｘ座標に対する受信レベル差信号ΔＥのグラフである。 図１の位置測定装置１において、位置検出装置１００と反射装置２００との間の間隔Ｚｇが反射器間隔Δｘｒの半分であるときの、偏波情報読取回路１１０の位置のｘ座標に対する受信レベル差信号ΔＥのグラフである。 図１の位置測定装置１において、位置検出装置１００と反射装置２００との間の間隔Ｚｇが反射器間隔Δｘｒよりも大きいときの、偏波情報読取回路１１０の位置のｘ座標に対する受信レベル差信号ΔＥのグラフである。 本発明の実施の形態２に係る位置測定装置１Ａの構成を示すブロック図である。 図８の反射装置２００の平面図と、図８の偏波情報読取回路群６０１が原点Ｏからｘ軸の正の方向に移動したときの受信レベル差信号ΔＥ１及びΔＥ２のグラフと、角度θのグラフである。 本発明の実施の形態３に係る位置測定装置１Ｂの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態４に係る位置測定装置１Ｃの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態５に係る偏波情報読取回路１１０Ａの構成を示すブロック図である。 図１２の伝搬時間別受信信号分離部７０４により離散化された受信信号Ｅ１のグラフである。 本発明の実施の形態６に係る位置測定装置１Ｄの構成を示すブロック図である。 図１４の偏波情報読取回路１１０－９を構成する＋４５度の偏波方向を有する直線偏波の電波を受信する受信アンテナ１１３が、－４５度から＋４５度までの偏波方向を有する直線偏波を受信したときの受信信号レベルを示すグラフである。 図１４の偏波情報読取回路１１０－９が反射器４－１，４－２，４－３，又は４－４の直上にあるときの受信レベル差信号ΔＥ９を示す棒グラフである。 本発明の実施の形態７に係る位置測定装置１Ｅの構成を示すブロック図である。 図１７の偏波情報読取回路１１０－９が反射器５－１，５－２，４－３，又は４－４の直上にあるときの各受信レベル差信号ΔＥ９を示す棒グラフである。 本発明の実施の形態８に係る偏波情報読取回路１１０Ｂの構成を示すブロック図である。
　以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。なお、同様の構成要素については同一の符号を付している。
実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係る位置測定装置１の構成を示すブロック図であり、図２は、図１の偏波情報読取回路１１０の構成を示すブロック図であり、図３は、図１の反射装置２００の部分斜視図である。図１において、電波式エンコーダ装置である位置測定装置１は、位置検出装置１００と、反射装置２００とを備えて構成される。ここで反射装置２００は線路又は昇降機の壁などの固定体に固定される一方、位置検出装置１００は、列車又は昇降機のかごなどの移動体に固定される。また、偏波情報読取回路１１０及び反射装置２００は、リニアエンコーダ装置におけるヘッド及びスケールにそれぞれ対応する。位置測定装置１は、上記移動体の移動経路上の位置を検出するために用いられる。
　詳細後述するように、本実施の形態に係る位置測定装置１が、反射装置２００の反射器２－１～２－１２は、隣接する各２個の反射器からの反射波の偏波方向が互いに異なるように設けられ、上記位置検出装置１００は１つの偏波情報読取回路１１０を備え、位置演算回路１２０は、偏波情報読取回路１１０からの受信レベル差信号ΔＥの変化に基づいて、所定の基準位置に対する移動体の移動経路上の相対位置を算出することを特徴としている。なお、本実施の形態において、移動体の移動経路は図１のｘ軸に沿う直線である。
　図３において、反射装置２００は、長方形の樹脂板２０１と、移動体の移動経路に沿って配置された反射器群６０４とを備えて構成される。また、反射器群６０４は、反射器２－１～２－１２を備えて構成される。反射器２－１～２－１２（図６参照。）は、例えば、互いに同一の形状を有しかつ同一の材料で形成された（すなわち、互いに同一の反射率を有する。）金属棒である。ここで、図３に示すように、反射器２－１の中心を右手系のｘｙｚ座標系の原点Ｏと定義し、原点Ｏに対して上方向をｚ軸の正の方向と定義し、樹脂板２０１の長手方向をｘ軸方向と定義する。図３において、反射器２－１～２－１２は、反射器２－１～２－１２の各中心が座標位置（ｘ１，０，０），（ｘ２，０，０），…，（ｘ１２，０，０）に反射器間隔Δｘｒで並ぶように、樹脂板２０１の表面に埋め込まれている。また、奇数番目の反射器２－１，２－３，…，２－１１の各長手方向とｙ軸との間の角度β２－１，β２－３，…，β２－１１は、それぞれ＋４５度に設定されている一方、偶数番目の反射器２－２，２－４，…，２－１２の各長手方向とｙ軸との間の角度β２－２，β２－４，…，β２－１２、それぞれ－４５度に設定されている（ｙ軸から反時計回り方向を、角度β２－１～β２－１２の正の方向と定義する。）。一般に、金属棒に電波が入射すると、金属棒は、入射した電波の偏波方向を金属棒の長手方向に変化させて反射して、金属棒の長手方向の偏波方向を有する直線偏波の電波を放射する。従って、奇数番目の反射器２－１，２－３，…，２－１１は、ｙ軸との間で＋４５度の角度をなす偏波方向を有する直線偏波の電波を放射し、偶数番目の反射器２－２，２－４，…，２－１２は、ｙ軸との間で－４５度の角度をなす偏波方向を有する直線偏波の電波を放射する。
　図１において、位置検出装置１００は、偏波情報読取回路１１０と、カウンタ回路１２１を備えた位置演算回路１２０とを備えて構成される。また、図２において、偏波情報読取回路１１０は、発振器３０１を備えた送信部１１１と、送信アンテナ１１２と、受信アンテナ１１３と、受信アンテナ１１４と、受信レベル差演算器３０５を備えた受信部１１５とを備えて構成される。図１及び図２に示すように、送信アンテナ１１２と、受信アンテナ１１３と、受信アンテナ１１４とは、それぞれ矩形のパッチアンテナであって、直線偏波の電波を送信又は受信するように、高さＺｇの各位置に樹脂板２０１に平行に設けられている。図２において、送信アンテナ１１２から放射される電波の偏波方向Ｐ１１２は０度に設定され、受信アンテナ１１３により受信される電波の偏波方向Ｐ１１３は＋４５度に設定され、受信アンテナ１１４により受信される電波の偏波方向Ｐ１１４は－４５度に設定されている。ここで、各アンテナ１１２，１１３，１１４の中心を中心Ｃ１１０と定義する。図１において、位置検出装置１００は、中心Ｃ１１０が反射器２－１の直上の座標位置（０，０，Ｚｇ）から反射器２－１２の直上の座標位置（ｘ１２，０，Ｚｇ）までの線分上を移動するように構成されている。
　図２において、発振器３０１は、所定の周波数を有する発振信号Ｓ３０１を発生して送信アンテナ１１２の給電点Ｑに出力する。送信アンテナ１１２は、発振信号Ｓ３０１を、偏波方向Ｐ１１２を有する直線偏波の電波として放射する。放射された電波は、反射装置２００上の反射点で反射した後に、受信アンテナ１１３及び１１４により受信される。ここで、受信アンテナ１１３は、送信アンテナ１１２から放射された後に反射装置２００で反射され、かつ偏波方向Ｐ１１３を有する電波を受信して、受信信号Ｅ１として受信レベル差演算器３０５の非反転入力端子に出力する。一方、受信アンテナ１１４は、送信アンテナ１１２から放射された後に反射装置２００で反射され、かつ偏波方向Ｐ１１４を有する電波を受信して、受信信号Ｅ２として受信レベル差演算器３０５の反転入力端子に出力する。ここで、受信アンテナ１１３により受信される電波の反射装置２００上の反射点と、受信アンテナ１１４により受信される電波の反射装置２００上の反射点とは、実質的に、アンテナ１１２～１１４の中心Ｃ１１０を樹脂板２０１に投影した位置である。なお、受信アンテナ１１３及び１１４により受信される電波において、上述した反射点からの電波が支配的であるが、送信アンテナ１１２からの電波は所定の放射角度の範囲内に広がりながら反射装置２００に到達するので、上記反射点以外からの電波も含む。
　また、図２において、受信レベル差演算器３０５からの出力信号は、受信レベル差信号ΔＥとして位置演算回路１２０に出力される。ここで、受信レベル差信号ΔＥは、反射波の偏波方向をに対応する偏波状態信号である。位置演算回路１２０は、受信レベル差信号ΔＥに基づいて、詳細後述するように、アンテナ１１２～１１４の中心Ｃ１１０のｘ座標（以下、位置検出装置１００の位置という。）を算出する。
　図４は、図１の偏波情報読取回路１１０の中心Ｃ１１０が反射器２－１の直上にあるときの偏波情報読取回路１１０及び反射器２－１を示すブロック図である。図４に示すように、反射器２－１の長手方向とｙ軸との間の角度β２－１は＋４５度であり、受信アンテナ１１３で受信される電波の偏波方向Ｐ１１３と一致するので、受信信号Ｅ１の受信レベルは最大になり、受信信号Ｅ２の受信レベルは最小になる。また、受信レベル差演算器３０５から出力される受信レベル差信号ΔＥの値は正の極大値となる。
　図５は、図１の偏波情報読取回路１１０の中心Ｃ１１０が反射器２－２の直上にあるときの偏波情報読取回路１１０及び反射器２－１を示すブロック図である。図５に示すように、反射器２－２の長手方向とｙ軸との間の角度β２－２は－４５度であり、受信アンテナ１１４で受信される電波の偏波方向Ｐ１１４と一致するので、受信信号Ｅ１の受信レベルは最小になり、受信信号Ｅ２の受信レベルは最大になる。また、受信レベル差演算器３０５から出力される受信レベル差信号ΔＥの値は負の極小値となる。
　図６は、図１の反射装置２００の平面図と、図１の偏波情報読取回路１１０が原点Ｏからｘ軸の正の方向に移動したときの受信レベルＥ１及びＥ２のグラフと、受信レベル差信号ΔＥのグラフである。図６に示すように、受信信号Ｅ１は、反射器間隔Δｘｒの２倍の周期２Δｘｒを有する正弦波である。また、受信信号Ｅ２は受信信号Ｅ１に対して逆位相の正弦波である。さらに、受信レベル差信号ΔＥは、反射器間隔Δｘｒの２倍の周期２Δｘｒを有する正弦波である。
　図１において、位置演算回路１２０はカウンタ回路１２１を備えて構成される。カウンタ回路１２１は、位置測定装置１の外部装置から位置検出装置１００の位置検出の開始を指示する所定の開始信号を受信すると、カウント値をリセットし、入力される受信レベル差信号ΔＥのゼロクロスの回数をカウントする。位置演算回路１２０は、カウンタ回路１２１によるカウント値に反射器間隔Δｘｒを乗算することにより、開始信号を入力したときの位置検出装置１００の位置（基準位置である。）に対する位置検出装置１００の相対位置を算出し、位置データＤ１２０として出力する。
　次に、アンテナ１１２～１１４の高さＺｇ（以下、位置検出装置１００と反射装置２００との間の間隔Ｚｇという。）の設定方法を説明する。
　図７Ａは、図１の位置測定装置１において、位置検出装置１００と反射装置２００との間の間隔Ｚｇが反射器間隔Δｘｒの半分よりも十分小さいときの、偏波情報読取回路１１０の位置のｘ座標に対する受信レベル差信号ΔＥのグラフである。この場合、図７Ａに示すように、位置検出装置１００が反射器２－１～２－１２のうちの隣接する２つの反射器の間にあるときに受信レベル差信号ΔＥの傾きが非常に小さくなるので、カウンタ回路１２１による受信レベル差信号ΔＥのゼロクロス点の検出が難しい。このため、位置検出装置１００の位置の検出は難しい。
　図７Ｂは、図１の位置測定装置１において、位置検出装置１００と反射装置２００との間の間隔Ｚｇが送信アンテナ１１２から放射される電波の波長λよりも十分小さく、かつ反射器間隔Δｘｒが波長λの半分以下であるときの、偏波情報読取回路１１０の位置のｘ座標に対する受信レベル差信号ΔＥのグラフである。この場合、図７Ｂに示すように、受信レベル差信号ΔＥは、反射器２－１～２－１２のうちの隣接する２つの反射器の中間の各位置でゼロクロスする正弦波になるので、カウンタ回路１２１からのカウント値に基づいて位置検出装置１００の位置を算出できる。
　図７Ｃは、図１の位置測定装置１において、位置検出装置１００と反射装置２００との間の間隔Ｚｇが反射器間隔Δｘｒの半分であるときの、偏波情報読取回路１１０の位置のｘ座標に対する受信レベル差信号ΔＥのグラフである。位置検出装置１００と反射装置２００との間の間隔Ｚｇが反射器間隔Δｘｒの半分であるときは、受信レベル差信号ΔＥは、送信アンテナ１１２から放射される電波の波長λによらずに、反射器２－１～２－１２のうちの隣接する２つの反射器の中間の各位置でゼロクロスする正弦波的な波形になる。このため、カウンタ回路１２１からのカウント値に基づいて位置検出装置１００の位置を算出できる。
　図７Ｄは、図１の位置測定装置１において、位置検出装置１００と反射装置２００との間の間隔Ｚｇが反射器間隔Δｘｒよりも大きいときの、偏波情報読取回路１１０の位置のｘ座標に対する受信レベル差信号ΔＥのグラフである。この場合、位相干渉が生じ、例えば、偏波情報読取回路１１０が反射器２－３の直上にあるとき、受信アンテナ１１３及び１１４は、反射器２－３だけでなく、周囲の反射器２－２及び２－４からの反射波を受信してしまう。従って、カウンタ回路１２１からのカウント値に基づいて位置検出装置１００の位置を算出できない。
　図７Ｂにおける位置検出装置１００と反射装置２００との間の間隔Ｚｇの条件は、図７Ｃにおける位置検出装置１００と反射装置２００との間の間隔Ｚｇの条件に含まれる。従って、図７Ａ～図７Ｄにより、位置検出装置１００と反射装置２００との間の間隔Ｚｇは、送信アンテナ１１２から放射される電波の波長λに関係なく、反射器間隔Δｘｒの２分の１であればよいことがわかる。
　例えば、送信アンテナ１１２から放射される電波を、マイクロ波、準ミリ波、及びミリ波から選択した場合、図１の位置測定装置１を鉄道における列車位置の測定に用いるときは、例えば、反射器間隔Δｘｒを３０ｃｍに設定し、位置検出装置１００と反射装置２００との間の間隔Ｚｇを１０ｃｍ以上２０ｃｍ以下に設定することが好ましい。このとき、３０ｃｍの位置検出精度が得られる。また、図１の位置測定装置１を昇降機におけるかごの位置の測定に用いるときは、例えば、反射器間隔Δｘｒを５ｃｍに設定し、位置検出装置１００と反射装置２００との間の間隔Ｚｇを２ｃｍ以上３ｃｍ以下に設定することが好ましい。この場合、５ｃｍの位置検出精度が得られる。
　次に、偏波方向Ｐ１１３及びＰ１１４と、反射器２－１，２－３，…，２－１１とｙ軸との間の角度β２－１，β２－３，…，２－１１と、反射器２－２，２－４，…，２－１２とｙ軸との間の角度β２－２，β２－４，…，β２－１２の各設定方法を説明する。一般に、物体に電波が入射して反射すると、物体の形状によって反射波の偏波状態は入射波の偏波状態から変化する。例えば、反射器２－１～２－１２のような金属棒に電波が入射すると、金属棒の長手方向に振動する直線偏波の電波が反射波として放射される。従って、反射波の偏波方向に基づいて金属棒の長手方向を検出できる。また、所定の第１の偏波方向を有する直線偏波を受信するアンテナに当該偏波方向に直交する第２の偏波方向を有する直線偏波が入射すると、理論的には、受信レベルはゼロとなる。一方、第１の偏波方向を有する直線偏波を受信するアンテナに第１の偏波方向を有する直線偏波が入射すると、受信レベルは最大になる。従って、実質的に同一の経路を通過しかつ互いに直交する偏波方向Ｐ１１３及びＰ１１４を有する電波をそれぞれ受信する１組の受信アンテナ１１３及び１１４からの受信信号Ｅ１及びＥ２を用いることにより、受信レベル差信号ΔＥの大きさを最大にでき、受信レベル差信号ΔＥのＳ／Ｎ比を最大にできる。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、電波を用いるので、埃などの汚れ及び外乱光などの環境の変化の影響を受けずに、列車及び昇降機のかごなどの移動体の相対位置を測定できる。また、位置検出装置１００と反射装置２００との間の間隔Ｚｇは、反射器間隔Δｘｒの２分の１であればよいので、反射器間隔Δｘｒを３０ｃｍに設定したときは、位置検出装置１００と反射装置２００との間の間隔Ｚｇを数１０ｃｍに設定でき、列車及び昇降機のかごなどの移動体の相対位置を測定できる。さらに、反射波の反射強度ではなく、反射波の偏波方向に基づいて位置検出装置１００の位置を測定するので、位置測定装置１の周辺の金属物体及び移動体の振動の影響を受けることなく、反射波の偏波方向の変化に対応する受信レベル差信号ΔＥの変化を検出でき、移動体の相対位置を従来技術に比較して正確に測定できる。
　またさらに、反射波の偏波方向に基づいて位置検出装置１００の位置を測定するので、移動体が振動しても、反射波の偏波方向の変化に対応する受信レベル差信号ΔＥの変化を検出でき、列車や昇降機のかごなどの激しく振動する移動体の相対位置を、従来技術に比較して正確に測定できる。また、位置測定装置１００と反射装置２００の間において、電波の多重反射による位相干渉があっても、反射波の偏波方向の変化に対応する受信レベル差信号ΔＥの変化を検出でき、鉄橋の上及び昇降路の内部などの移動体の周辺に多くの金属物体が存在する環境の下でも、移動体の相対位置を従来技術に比較して正確に測定できる。
　なお、本実施の形態では、反射装置２００は樹脂板２０１と金属棒である反射器２－１～２－１２とを備えて構成されたが、本発明はこれに限られない。反射器２－１～２－１２は、入射した電波の偏波方向を所定の方向に変化させて反射波として放射すればよい。例えば、反射器２－１～２－１２は、それぞれ直線偏波の電波を反射して放射するアンテナ素子であってもよい。また、金属板に、ｙ軸との間で４５度の角度をなすスリットと、ｙ軸との間で４５度－４５度の角度をなすスリットとを、反射器２－１～２－１２として交互に形成してもよい。さらに、樹脂板２００の表面に、アルミテープ及び銅テープなどの導体のテープを、反射器２－１～２－１２として貼り付けてもよい。
　また、本実施の形態では、受信レベル差信号ΔＥのＳ／Ｎ比を最大にするために、受信アンテナ１１３により受信される電波の偏波方向Ｐ１１３と、受信アンテナ１１４により受信される電波の偏波方向Ｐ１１４とが互いに直交し、かつ反射器２－１，２－３，…，２－１１によって放射される反射波の偏波方向と、反射器２－２，２－４，…，２－１２によって放射される反射波の偏波方向とが互いに直交するように構成した。さらに、受信アンテナ１１３により受信される電波の偏波方向Ｐ１１３と、反射器２－１，２－３，…，２－１１によって放射される反射波の偏波方向とが一致するように構成した。しかしながら、本発明はこれに限られず、偏波方向Ｐ１１３と、偏波方向Ｐ１１４とは互いに直交していなくてもよい。また、偏波方向Ｐ１１３及びＰ１１４は、反射器２－１，２－３，…，２－１１によって放射される反射波の偏波方向又は反射器２－２，２－４，…，２－１２によって放射される反射波の偏波方向と一致していなくてもよい。例えば、偏波方向Ｐ１１３を＋３０度に設定し、偏波方向Ｐ１１４を－３０度に設定してもよい。
　さらに、本実施の形態では、送信アンテナ１１２は０度の偏波方向Ｐ１１２を有する直線偏波の電波を放射したが、本発明はこれに限られず、円偏波などの所定の偏波状態の電波を放射してもよい。ただし、送信アンテナ１１２からの電波は、位置検出装置１００が固定された移動体の移動経路に直交する所定の偏波方向を有する直線偏波であることが好ましい。このとき、反射器２－１～２－１２はそれぞれ、入射した電波の偏波方向を上述した直線偏波の偏波方向から＋４５度又は－４５度だけ変化させた方向で反射して放射することが好ましい。
　またさらに、位置演算回路１２０は、受信レベル差信号ΔＥのゼロクロスのカウント値に基づいて位置検出装置１００の位置を算出したが、本発明はこれに限られない。例えば、位置演算回路１２０は、受信レベル差信号ΔＥに基づいて、受信レベル差信号ΔＥが正のときにビット値「１」を有する一方、受信レベル差信号ΔＥが負のときにビット値「０」を有するビットデータを生成し、当該ビットデータが反転する回数をカウントし、カウント結果のカウント値に反射器間隔Δｘｒを乗算することにより、位置検出装置１００の位置を算出してもよい。
　また、本実施の形態において、位置検出装置１００全体を移動体に固定したが、本発明はこれに限られず、位置検出装置１００のうち、少なくともアンテナ１１２～１１４を移動体に固定し、かつ反射手段２００との間で一定の間隔Ｚｇを有するように設ければよい。
実施の形態２．
　図８は、本発明の実施の形態２に係る位置測定装置１Ａの構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る位置測定装置１Ａは、実施の形態１に係る位置測定装置１に比較して、２つの偏波情報読取回路１１０－１，１１０－２と、偏波情報読取回路１１０－１，１１０－２からの受信レベル差信号ΔＥ１及びΔＥ２の各変化に基づいて、移動体に固定された位置検出装置１００Ａの相対位置を反射器２－１～２－１２間で算出する位置演算回路１２０Ａとを備えたことを特徴としている。
　図８において、位置測定装置１Ａは、反射装置２００と、位置検出装置１００Ａとを備えて構成される。また、位置検出装置１００Ａは、反射器群６０４上を移動するように設けられた偏波情報読取回路１１０－１，１１０－２を含む偏波情報読取回路群６０１と、位置演算回路１２０Ａとを備えて構成される。ここで、偏波情報読取回路１１０－１は図２の偏波情報読取回路１１０と同様に構成され、受信レベル差信号ΔＥ１を出力する。また、偏波情報読取回路１１０－２は図２の偏波情報読取回路１１０と同様に構成され、受信レベル差信号ΔＥ２を出力する。さらに、偏波情報読取回路１１０－１を構成するアンテナ１１２～１１４の中心Ｃ１１０－１の高さと、偏波情報読取回路１１０－２を構成するアンテナ１１２～１１４の中心Ｃ１１０－２の高さとは、それぞれ高さＺｇ（図１参照。）に設定されている。また、中心Ｃ１１０－１と中心１１０－２との間の距離Ｌは、受信レベル差信号ΔＥ１と受信レベル差信号ΔＥ２との間の位相差が９０度になるように設定される。具体的には、距離Ｌは以下の式で表される。
Ｌ＝ｎ×Δｘｒ／２
　ただし、ｎは正の奇数である。
　図８において、位置演算回路１２０Ａは、逆正接演算部４０１と、カウンタ回路４０２と、角度位置変換器４０３と、加算器４０４とを備えて構成される。逆正接演算部４０１は、偏波情報読取回路１１０－１からの受信レベル差信号ΔＥ１と、偏波情報読取回路１１０－２からの受信レベル差信号ΔＥ２とを用いて次式を用いて逆正接演算を行い、演算結果の角度θをカウンタ回路４０２及び角度位置変換器４０３に出力する。
θ＝ｔａｎ－１（ΔＥ２／ΔＥ１）
　図９は、図８の反射装置２００の平面図と、図８の偏波情報読取回路群６０１が原点Ｏからｘ軸の正の方向に移動したときの受信レベル差信号ΔＥ１及びΔＥ２のグラフと、角度θのグラフである。図９に示すように、受信レベル差信号ΔＥ１及びΔＥ２はそれぞれ正弦波であり、互いに９０度の位相差を有する。また、角度θは－１８０度から＋１８０度までの値を有し、反射器間隔Δｘｒの周期の２倍の周期２Δｘｒを有する周期関数である。また、図９に示すように、偏波情報読取回路群６０１がｘ軸の正の方向に移動しているとき、角度θがゼロでありかつ角度θの傾きが有限値であるときの当該傾きは正の値になる。一方、偏波情報読取回路群６０１がｘ軸の負の方向に移動しているとき、角度θがゼロでありかつ角度θの傾きが有限値であるときの当該傾きは負の値になる。
　図８において、カウンタ回路４０２は、位置測定装置１Ａの外部装置から位置検出装置１００Ａの位置検出の開始を指示する所定の開始信号を受信するとカウント値をリセットし、角度θがゼロでありかつ角度θの傾きが正の有限値であるとき、カウント値をインクリメントする一方、角度θがゼロでありかつ角度θの傾きが負の有限値であるとき、カウント値をデクリメントする。そして、カウント値に角度θの周期に対応する距離（例えば、２Δｘｒである。）を乗算して、乗算結果の距離を、開始信号受信時の偏波情報読取回路群６０１の位置を基準位置とする相対位置データＤ４０２として加算器４０４に出力する。
　また、図８において、角度位置変換器４０３は、偏波情報読取回路群６０１の移動方向と、所定の分解能で離散化された各角度θと、角度θがゼロでありかつ角度θの傾きが有限値であるときの偏波情報読取回路群６０１の位置に対する相対位置（例えば、－Δｘｒ以上Δｘｒ以下の値を有する。）との間の変換テーブル４０３ｔを予め格納している。角度位置変換器４０３は、入力される角度θの傾きに基づいて偏波情報読取回路群６０１の移動方向を検出し、検出された移動方向と角度θに基づいて変換テーブル４０３ｔを参照して、入力される角度θを相対位置に変換し、変換後の相対位置を相対位置データＤ４０３として加算器４０４に出力する。さらに、図８において、加算器４０４は、入力される相対位置データＤ４０２に相対位置データＤ４０４を加算して、加算結果を位置データＤ４０４として出力する。
　例えば、位置測定装置１Ａを鉄道における列車位置の測定に用いるときは、反射器間隔Δｘｒを３０ｃｍに設定し、位置検出装置１００Ａと反射装置２００との間の間隔Ｚｇを１０ｃｍ以上２０ｃｍ以下に設定し、変換テーブル４０３ｔにおいて角度θを－１８０度から＋１８０度までの範囲で６０個以上の角度に離散化すると、１ｃｍ以下の位置測定精度が得られる。また、位置測定装置１Ａを昇降機におけるかごの位置の測定に用いるときは、反射器間隔Δｘｒを５ｃｍに設定し、位置検出装置１００Ａと反射装置２００との間の間隔Ｚｇを２ｃｍ以上３ｃｍ以下に設定し、変換テーブル４０３ｔにおいて角度θを－１８０度から＋１８０度までの範囲で１００個以上の角度に離散化すると、１ｍｍ以下の位置測定精度が得られる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、２つの偏波情報読取回路１１０－１，１１０－２を用いたので、反射器間隔Δｘｒよりも小さい位置測定精度が得られ、実施の形態１に比較して、高い精度で位置検出装置１００Ａの相対位置を反射器２－１～２－１２間で測定できる。
　なお、本実施の形態において、角度位置変換器４０３は、偏波情報読取回路群６０１の移動方向と、所定の分解能で離散化された各角度θと、角度θがゼロでありかつ角度θの傾きが有限値であるときの偏波情報読取回路群６０１の位置に対する相対位置との間の変換テーブル４０３ｔを参照して、入力される角度θを相対位置Ｄ４０３に変換した。しかしながら、本発明はこれに限られず、角度位置変換器４０３は、偏波情報読取回路群６０１の移動方向と、所定の分解能で離散化された各角度θと、角度θがゼロでありかつ角度θの傾きが有限値であるときの偏波情報読取回路群６０１の位置に対する相対位置との間の所定の変換式を用いて、入力される角度θを相対位置Ｄ４０３に変換してもよい。
　実施の形態３．
　図１０は、本発明の実施の形態３に係る位置測定装置１Ｂの構成を示すブロック図である。図１０において、位置測定装置１Ｂは、位置検出装置１００Ｂと、反射装置２００Ａとを備えて構成される。また、反射装置２００Ａは、長方形の樹脂板２０１と、反射器群６０５とを備えて構成され、反射器群６０５は、１２個の反射器３－１～３－１２を備えて構成される。反射器３－１～３－１２は、互いに同一の長さを有する金属棒である。ここで、図１０に示すように、反射器３－１の中心を右手系のｘｙｚ座標系の原点Ｏと定義し、原点Ｏに対して上方向をｚ軸の正の方向と定義し、樹脂板２０１の長手方向をｘ軸方向と定義する。図１０において、反射器３－１～３－１２は、反射器３－１～３－１２の各中心がｘ軸の正の部分に反射器間隔Δｘｒで並ぶように、樹脂板２０１の表面に埋め込まれている。
　詳細後述するように、本実施の形態に係る位置測定装置１Ｂは以下の特徴を有する。
（ａ）反射装置２００Ａは、反射器間隔Δｘｒで配置された反射器３－１～３－１２を含む反射器群６０５を含む。ここで、反射器３－１～３－１２は、反射器３－１～３－１２から互いに隣接する６個の反射器を順次１個の反射器だけシフトしながら選択したときに、上記各選択された６個の反射器からの反射波の偏波方向の各パターンが互いに異なるように設けられている。
（ｂ）位置検出装置１００Ｂは、反射器間隔Δｘｒと同一の間隔Ｌａで設けられた６個の偏波情報読取回路１１０－３～１１０－８を備える。ここで、偏波情報読取回路１１０－３～１１０－８は、それぞれ偏波情報読取回路１１０と同様に構成され、受信レベル差信号ΔＥ３～ΔＥ８を発生する。
（ｃ）位置演算回路１２０Ｂは、受信レベル差信号ΔＥ３～ΔＥ８のパターンに基づいて、位置検出装置１００Ｂが固定された移動体の、移動経路（図１０のｘ軸に沿った経路である。）上の絶対位置を算出する。
　図１０において、各反射器３－１～３－１２とｙ軸との間の各角度は、それぞれビットデータ「０」又はビットデータ「１」に対応するように設定されている。具体的には、反射器３－１、３－２、３－４～３－６、３－８、３－９及び３－１１の各長手方向とｙ軸との間の角度は、ビットデータ「１」に対応する角度＋４５度に設定され、反射器３－３、３－７、３－１０及び３－１２の各長手方向とｙ軸との間の角度は、ビットデータ「０」に対応する角度－４５度に設定されている。ここで、各反射器３－１～３－１２とｙ軸との間の各角度で表される１２ビットのビットパターンには、例えば任意の連続するビット区間で同一のパターンが存在しないという特徴を有するコードを用いる。例えば、コード長６３ビットのコードの場合、任意の連続する６ビット区間では同じパターンが存在しないことを特徴とするコードを用いる。本実施形態に係る各反射器３－１～３－１２とｙ軸との間の各角度に対応する１２ビットのビットパターン（図１０の場合は、ビットパターン「１１０１１１０１１０１０」である。）は、上記のコード長６３ビットの一部分に対応している。
　また、図１０において、位置検出装置１００Ｂは、反射器群６０５上を移動するように設けられた偏波情報読取回路群６０２と、位置演算回路１２０Ｂとを備えて構成される。偏波情報読取回路群６０２は、それぞれ偏波情報読取回路１１０（図２参照。）と同様に構成された偏波情報読取回路１１０－３～１１０－８を備えて構成され、受信レベル差信号ΔＥ３～ΔＥ８を生成して位置演算回路１２０Ｂに出力する。ここで、各偏波情報読取回路１１０－３～１１０－８を構成するアンテナ１１２～１１４の各中心Ｃ１１０－３～Ｃ１１０－８の高さは、それぞれ高さＺｇ（図１参照。）に設定されている。また、偏波情報読取回路１１０－３～１１０－８は、各中心Ｃ１１０－３～Ｃ１１０－８がｘ軸上に、反射器間隔Δｘｒと等しい間隔Ｌａで配置されるように設けられる。
　さらに、図１０において、位置演算回路１２０Ｂは、ビット生成部５０１と、ビット位置変換部５０２とを備えて構成される。ビット生成部５０１は、受信レベル差信号ΔＥ３～ΔＥ８の各符号に基づいて、入力される受信レベル差信号ΔＥ３～ΔＥ８を６ビットのコード信号Ｓ５０１に変換してビット位置変換部５０２に出力する。具体的には、入力される受信レベル差信号ΔＥ３～ΔＥ８毎に、符号が正のときはビットデータ「１」に変換する一方、符号が負のときはビットデータ「０」に変換し、変換後の６個のビットデータを含むコード信号Ｓ５０１を発生する。ビット位置変換部５０２は、コード信号Ｓ５０１と、偏波情報読取回路群６０２の絶対位置との間の変換テーブル５０２ｔを予め格納しており、入力されるコード信号Ｓ５０１に基づいて変換テーブル５０２ｔを参照し、コード信号Ｓ５０１を偏波情報読取回路群６０２の絶対位置に変換し、位置データＤ５０２として出力する。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、反射器３－１～３－１２によって反射される反射波の偏波方向は、連続する６個の反射器による反射波の各偏波方向のパターンが互いに異なるように設定されたので、６個の偏波情報読取回路１１０－３～１１０－８からの受信レベル差信号ΔＥ３～Ｅ８に基づいて偏波情報読取回路群６０２の絶対位置を、従来技術に比較して正確に測定できる。
　なお、本実施の形態において、受信レベル差信号ΔＥ３～ΔＥ８にビットデータ「０」又は「１」を割り当てたが、本発明はこれに限られず、受信レベル差信号ΔＥ３～ΔＥ８の各パターンを用いてもよい。
　また、本実施の形態において、６個の偏波情報読取回路１１０－３～１１０－８と、１２個の反射器３－１～３－１２とを用いたが、本発明はこれに限られず、複数Ｐ個（Ｐは３以上の整数。）の反射器と、複数Ｍ個（ＭはＰより小さい２以上の整数。）の偏波情報読取回路１１０とを用いればよい。この場合、各反射器とｙ軸との間の各角度に対応するＰビットのビットパターンは、連続するＭビットの各区間において同一のビットパターンが存在しないように設定される。
　さらに、本実施の形態において、各反射器３－１～３－１２とからの反射波の偏波方向で表される１２ビットのビットパターン（図１０の場合は、ビットパターン「１１０１１１０１１０１０」である。）は、コード長６３ビットのコードに対応していたが、本発明はこれに限られない。反射器３－１～３－１２からの反射波の偏波方向のパターンを、擬似ランダムコードから選択された連続する一部のコードに対応するように設定してもよい。
実施の形態４．
　図１１は、本発明の実施の形態４に係る位置測定装置１Ｃの構成を示すブロック図である。図１１において、位置測定装置１Ｃは、位置検出装置１００Ｃと、反射装置２００Ｂとを備えて構成される。ここで、反射装置２００Ｂは、樹脂板２０１と、実施の形態１と同様に構成された反射器群６０４と、実施の形態３と同様に構成された反射器群６０５とを備えて構成される。また、反射器群６０５は、反射器群６０４に対して平行に設けられ、かつ反射器２－１のｘ座標と反射器３－１のｘ座標とは等しい。
　詳細後述するように、本実施の形態に係る位置測定装置１Ｃは以下の特徴を有する。
（ａ）反射装置２００Ｂは、実施の形態３に係る反射器群６０５と、反射器間隔Δｘｒで配置された反射器２－１～２－１２を含みかつ反射器群６０５に平行に設けられた反射器群６０４を備える。ここで、反射器群６０４の反射器２－１～２－１２は、隣接する各２個の反射器からの反射波の偏波方向が互いに異なるように設けられる。
（ｂ）位置検出装置１００Ｃは、位置検出装置１００Ｂに比較して、互いに所定の間隔で設けられた２個の偏波情報読取回路１１０－１及び１１０－２をさらに備える。ここで、偏波情報読取回路１１０－１及び１１０－２はそれぞれ、偏波情報読取回路１１０と同様に構成され、受信レベル差信号ΔＥ１及びΔＥ２を発生する。また、偏波情報読取回路１１０－１及び１１０－２の間隔は、所定の正の奇数を２で除した値を反射器間隔Δｘｒに乗じた間隔に設定されている。
（ｃ）位置演算１２０Ｃは、６個の偏波情報読取回路１１０－３～１１０－８からの６個の受信レベル差信号ΔＥ３～ΔＥ８のパターンと、偏波情報読取回路１１０－１及び１１０－２からの２個の受信レベル差信号ΔＥ１及びΔＥ２の各変化とに基づいて、位置検出装置１００Ｃが固定された移動体の移動経路上の絶対位置を反射器３－１～３－１２間で算出する。
　図１１において、位置検出装置１００Ｃは、実施の形態２と同様に構成されかつ反射器群６０４上を移動するように設けられた偏波情報読取回路群６０１と、実施の形態３と同様に構成されかつ反射器群６０５上を移動するように設けられた偏波情報読取回路群６０２と、位置演算回路１２０Ｃとを備えて構成される。さらに、位置演算回路１２０Ｃは、逆正接演算部４０１と、変換テーブル４０３ｔを予め格納する角度位置変換器４０３と、ビット生成部５０１と、変換テーブル５０２ｔを予め格納するビット位置変換部５０２と、加算器６０３とを備えて構成される。逆正接演算部４０１は、実施の形態２と同様に、受信レベル差信号ΔＥ１及びΔＥ２に基づいて角度θを算出して角度位置変換器４０３に出力する。また、角度位置変換器４０３は、実施の形態２と同様に、入力される角度θの傾きに基づいて偏波情報読取回路群６０１の移動方向を検出し、検出された移動方向と角度θに基づいて変換テーブル４０３ｔを参照して、入力される角度θを相対位置データＤ４０３に変換して加算器６０３に出力する。
　一方、図１１において、ビット生成部５０１は、実施の形態３と同様に、受信レベル差信号ΔＥ３～ΔＥ８を、６ビットのコード信号Ｓ５０１に変換してビット位置変換部５０２に出力する。さらに、ビット位置変換部５０２は、入力されるコード信号Ｓ５０１に基づいて変換テーブル５０２ｔを参照し、コード信号Ｓ５０１を偏波情報読取回路群６０２の絶対位置に変換し、位置データＤ５０２として加算器６０３に出力する。そして、加算器６０３は、位置データＤ５０２に相対位置データＤ４０３を加算し、位置データＤ６０３として出力する。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、実施の形態３に比較して、反射器群６０４と、偏波情報読取回路群６０１とをさらに備えたので、実施の形態３に比較して、移動体の絶対位置を、反射器間隔Δｘｒより小さい精度で測定できる。
実施の形態５．
　図１２は、本発明の実施の形態５に係る偏波情報読取回路１１０Ａの構成を示すブロック図である。図１２において、偏波情報読取回路１１０Ａは、制御部７０１と、発振器３０１及びパルス生成部７０２を備えた送信部１１１Ａと、送信アンテナ１１２と、受信アンテナ１１３と、受信アンテナ１１４と、受信部１１５Ａとを備えて構成される。また、受信部１１５Ａは、距離設定部７０３と、伝搬時間別受信信号分離部７０４と、受信レベル差演算器３０５とを備えて構成される。ここで、制御部７０１は、所定の制御信号をパルス生成部７０２及び伝搬時間別受信信号分離部７０４に出力する。
　本実施の形態に係る偏波情報読取回路１１０Ａは、受信された反射波から、反射装置２００で１回だけ反射した１回反射波を分離し、分離された１回反射波に基づいて受信レベル差信号ΔＥａを発生することを特徴としている。
　図１２において、発振器３０１は、所定の周波数を有する発振信号Ｓ３０１を発生してパルス生成部７０２に出力する。また、パルス生成部７０２は、制御信号Ｓ７０１に応答して、所定の周波数を有するパルス信号を発生し、発振信号Ｓ３０１にパルス信号を乗算して、乗算結果の送信信号Ｓ７０２を送信アンテナ１１２に出力する。送信アンテナ１１２は、送信信号Ｓ７０２を実施の形態１と同様に電波として放射する。放射された電波は、実施の形態１と同様に、反射装置板２００によって反射された後、受信アンテナ１１３及び１１４により受信される。さらに、受信アンテナ１１３及び１１４は、受信信号Ｅ１及びＥ２をそれぞれ伝搬時間別受信信号分離部７０４に出力する。そして、伝搬時間別受信信号分離部７０４は、入力される受信信号Ｅ１及びＥ２をそれぞれ所定の時間分解能で離散化する。
　図１３は、図１２の伝搬時間別受信信号分離部７０４により離散化された受信信号Ｅ１のグラフである。図１３に示すように、制御信号Ｓ７０１の出力タイミングｔ０において送信アンテナ１１３から放射された電波は、反射装置２００上で反射した後に、受信アンテナ１１３により受信される。このとき、１回反射波は、伝搬時間ｔ１が経過したときに受信され、２回反射波は、伝搬時間ｔ２が経過したときに受信される。
　図１２において、伝搬時間別受信信号分離部７０４は、離散化された受信信号Ｅ１に含まれる１回反射波の伝搬時間ｔ１を検出し、検出された伝搬時間ｔ１に基づいて、アンテナ１１２～１１４の反射装置２００からの距離Ｚｃを、以下の式を用いて算出する。
Ｚｃ＝ｃ×ｔ１／２
　ここで、ｃは光速である。
　一方、距離設定部７０３は、アンテナ１１２～１１４の反射装置２００からの実際の間隔Ｚｇ（図１参照。）のデータを予め格納しており、間隔Ｚｇのデータを伝搬時間別受信信号分離部７０４に出力する。伝搬時間別受信信号分離部７０４は、離散化された受信信号Ｅ１から、伝搬時間ｔ２の経過後に受信される２回反射波などの多重反射波を除去して、１回反射波のみを分離する。さらに、伝搬時間別受信信号分離部７０４は、受信信号Ｅ１のレベルは電波の伝搬距離に反比例すると仮定し、入力される間隔Ｚｇと算出した距離Ｚｃとに基づいて、離散化された受信信号Ｅ１に含まれる１回反射波のレベルを補正し、補正後の離散化された受信信号Ｅ１ａを受信レベル差演算器３０５の非反転入力端子に出力する。伝搬時間別受信信号分離部７０４は、離散化された受信信号Ｅ１と同様に、離散化された受信信号Ｅ２から多重反射波を除去して１回反射波のみを分離し、分離された１回反射波のレベルを補正する。そして、伝搬時間別受信信号分離部７０４は、補正後の離散化された受信信号Ｅ２ａを受信レベル差演算器３０５の非転入力端子に出力する。受信レベル差演算器３０５からの出力信号は、受信レベル差信号ΔＥａとして位置演算回路１２０に出力される。
　なお、パルス生成部７０２によって発生されるパルス信号の周波数は、発振信号Ｓ３０１の周波数より低く、かつ受信信号Ｅ１及びＥ２において、２回反射波が１回反射波に重畳しないように設定される。例えば、図１３の例では、パルス生成部７０２によって発生されるパルス信号の周波数は、発振信号Ｓ３０１の周波数の８分の１に設定されている。なお、図１３において、２回反射波と１回反射波が完全に分離している例を示したが、１回反射波の一部が２回反射波と重畳していなければよく、一部が２回反射波と重畳している１回反射波の信号を用いてもよい。
　以上説明したように、受信信号Ｅ１及びＥ２から多重反射波を除去し、１回反射波のレベルを補正するので、上記各実施形態に比較して、移動体の振動、多重反射、及び周辺の金属からの反射波の影響を補正でき、移動体の位置をより高い精度で測定できる。
　なお、本実施の形態では、パルス信号を用いて受信信号Ｅ１及びＥ２に含まれる１回反射波の受信レベルを抽出したが、本発明はこれに限られない。例えば、発振信号Ｓ３０１を所定の符号系列に従って変調して送信アンテナ１１２から放射してもよい。また、発振信号Ｓ３０１に基づいて、周波数変調連続波信号（ＦＭ－ＣＷ（Frequency Modulated-Continuous Wave）信号）、ＦＭ（Frequency Modulated）パルス信号、又は直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing））信号を生成して送信アンテナ１１２から放射してもよい。
実施の形態６．
　図１４は、本発明の実施の形態６に係る位置測定装置１Ｄの構成を示すブロック図である。図１４において、位置測定装置１Ｄは、位置検出装置１００Ｄと、反射装置２００Ｃとを備えて構成される。また、反射装置２００Ｃは、長方形の樹脂板２０１と、反射器群８０４と、反射器群８０５とを備えて構成される。ここで、反射器群８０４は、実施の形態１に係る反射装置２００の反射器２－１～２－４と同様に反射器間隔Δｘｒで配置された４個の反射器２－１～２－４を備えて構成される。また、反射器群８０５は、反射器群８０４に対して平行に設けられ、反射器間隔Δｘｒで配置されかつ互いに同一の長さを有する４本の金属棒である反射器４－１～４－４を備えて構成される。さらに、反射器２－１のｘ座標と反射器４－１のｘ座標とは等しい。さらに、図１４において、反射器４－１とｙ軸との間の角度は＋１５度に設定され、反射器４－２とｙ軸との間の角度は－１５度に設定され、反射器４－３とｙ軸との間の角度は－４５度に設定され、反射器４－４とｙ軸との間の角度は＋４５度に設定されている。
　また、図１４において、位置検出装置１２０Ｄは、反射器群８０４上を移動するように設けられた偏波情報読取回路１１０と、反射器群８０５上を移動するように設けられかつ偏波情報読取回路１１０と同様に構成された偏波情報読取回路１１０－９と、位置演算回路１２０Ｄとを備えて構成される。ここで、位置演算回路１２０Ｄは、検知部８０１と、ビット生成部８０２と、ビット位置変換部８０３とを備えて構成される。図１４において、偏波情報読取回路１１０は、実施の形態１と同様に受信レベル差信号ΔＥを発生して検知部８０１に出力する。また、偏波情報読取回路１１０－９は、偏波情報読取回路１１０と同様に受信レベル差信号ΔＥ９を発生して検知部８０１に出力する。
　詳細後述するように、本実施の形態に係る位置測定装置１Ｄは以下の特徴を有する。
（ａ）反射装置２００Ｃは、反射器間隔Δｘｒで配置された反射器４－１～４－４を含む反射器群８０５と、反射器間隔Δｘｒで配置された反射器２－１～２－４を含みかつ反射器群８０５に平行に設けられた反射器群８０４とを備える。ここで、反射器４－１～４－４は、反射器４－１～４－４からの反射波の各偏波方向が互いに異なるように設けられ、反射器２－１～２－４は、隣接する各２個の第２の反射器からの反射波の偏波方向が互いに異なるように設けられる。
（ｂ）位置検出装置１００Ｄは、反射器群８０５及び反射器群８０４にそれぞれ対応して設けられた２個の偏波情報読取回路１１０－９及び１１０を備える。ここで、偏波情報読取回路１１０－９は反射器群８０５に向けで電波を放射して受信レベル差信号ΔＥ９を発生し、偏波情報読取回路１１０は反射器群８０４に向けで電波を放射して受信レベル差信号ΔＥを発生する。
（ｃ）位置演算回路１２０Ｄは、受信レベル差信号ΔＥ９及びΔＥの各変化に基づいて、位置検出装置１００Ｄが固定された移動体の移動経路（図１４のｘ軸に沿った経路である。）上の絶対位置を算出する。
　図１５は、図１４の偏波情報読取回路１１０－９を構成する＋４５度の偏波方向を有する直線偏波の電波を受信する受信アンテナ１１３が、－４５度から＋４５度までの偏波方向を有する直線偏波を受信したときの受信信号レベルを示すグラフである。図１５に示すように、受信した電波の偏波方向が－４５度から＋４５度まで増加すると、受信信号レベルは増加する。そして、受信した電波の偏波方向が＋４５度であるときに受信信号レベルは最大になり、受信した電波の偏波方向が－４５度であるときに受信信号レベルは最小となる。同様に、－４５度の偏波方向を有する直線偏波の電波を受信する受信アンテナが、－４５度から＋４５度までの偏波方向を有する直線偏波を受信すると、受信した電波の偏波方向が－４５度であるときに受信信号レベルは最大になり、受信した電波の偏波方向が＋４５度であるときに受信信号レベルは最小となる
　図１６は、図１４の偏波情報読取回路１１０－９が反射器４－１，４－２，４－３，又は４－４の直上にあるときの受信レベル差信号ΔＥ９を示す棒グラフである。図１６に示すように、受信レベル差信号ΔＥ９のレベルは、反射器４－１，４－２，４－３，又は４－４から放射される反射波の偏波方向に応じて変化する。このため、受信レベル差信号ΔＥ９に基づいて反射器４－１，４－２，４－３，及び４－４を識別するように、４つのしきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３及びＴＨ４を設定できる。
　図１４において、検知部８０１は、入力される受信レベル差信号ΔＥの極大値及び極小値を検出することにより、偏波情報読取回路１１０を構成するアンテナ１１２～１１４の中心Ｃ１１０が反射器２－１～２－４のうちのいずれか１つの直上に存在することを検出し、当該検出タイミングにおける受信レベル差信号ΔＥ９をビット生成部８０２に出力する。
　また、図１４において、ビット生成部８０２は、入力される受信レベル差信号ΔＥ９のレベルと、図１６のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３及びＴＨ４とに基づいて、偏波情報読取回路１１０－９を構成するアンテナ１１２～１１４の中心Ｃ１１０－９が反射器４－１～４－４のうちのどの反射器の直上にあるのかを識別する。そして、識別された反射器に応じて、所定のビット信号Ｓ８０２を発生して、ビット位置変換部８０３に出力する。具体的には、ビット生成部８０２は、中心Ｃ１１０－９が反射器４－１，４－２，４－３及び４－４の直上にあるとき、ビットデータ「０１」、「１０」、「００」及び「１１」をそれぞれ含むビット信号Ｓ８０２を発生する。
　さらに、図１４において、ビット位置変換部８０３は、ビット信号Ｓ８０２に含まれるビットデータと偏波情報読取回路１１０－９の位置との間の変換テーブル８０３ｔをあらかじめ格納している。ビット位置変換部８０３は、変換テーブル８０３ｔを参照して、入力されるビット信号Ｓ８０２に含まれるビットデータを偏波情報読取回路１１０－９の位置に変換し、位置データＤ８０３として出力する。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、互いに異なる偏波方向の反射波を放射する反射器４－１～４－４を設けたので、偏波情報読取回路１１０－９の位置を２ビットのビットデータで表すことができる。このため、上記各実施形態に比較して、反射装置２００Ｃの全長を短くでき、小型及び低コストの位置測定装置１Ｄを実現できる。
実施の形態７．
　図１７は、本発明の実施の形態７に係る位置測定装置１Ｅの構成を示すブロック図である。図１７において、位置測定装置１Ｅは、位置検出装置１００Ｅと、反射装置２００Ｄとを備えて構成される。また、反射装置２００Ｄは、図１４の反射装置２００Ｃに比較して、反射器群８０５に代えて反射器群９０５を備えたことを特徴としている。さらに、反射器群９０５は、反射器群８０５に比較して、反射器４－１及び４－２に代えて、それぞれ金属棒である反射器５－１及び５－２を備えている。反射器５－１とｙ軸との間の角度は、反射器４－４とｙ軸との間の角度と同様に＋４５度に設定され、かつ反射器５－１の長さは反射器４－４の長さよりも短い。このため、反射器５－１の反射面積は反射器４－４のそれよりも小さくなり、反射器５－１の反射率は反射器４－４の反射率よりも小さい。また、反射器５－２とｙ軸との間の角度は、反射器４－３とｙ軸との間の角度と同様に－４５度に設定され、かつ反射器５－２の長さは反射器４－３の長さよりも短い。このため、反射器５－２の反射面積は反射器４－３のそれよりも小さくなり、反射器５－２の反射率は反射器４－３の反射率よりも小さい。
　また、図１７において、位置検出装置１００Ｅは、反射器群８０４上を移動するように設けられた偏波情報読取回路１１０と、反射器群９０５上を移動するように設けられかつ偏波情報読取回路１１０と同様に構成された偏波情報読取回路１１０－９と、位置演算回路１２０Ｅとを備えて構成される。ここで、位置演算回路１２０Ｅは、検知部９０１と、ビット生成部９０２と、ビット位置変換部９０３とを備えて構成される。図１７において、偏波情報読取回路１１０は、実施の形態１と同様に受信レベル差信号ΔＥを発生して検知部９０１に出力する。また、偏波情報読取回路１１０－９は、偏波情報読取回路１１０と同様に受信レベル差信号ΔＥ９を発生して検知部９０１に出力する。
　詳細後述するように、本実施の形態に係る位置測定装置１Ｅは以下の特徴を有する。
（ａ）反射装置２００Ｄは、反射器間隔Δｘｒで配置された反射器５－１～５－４を含む反射器群９０５と、反射器間隔Δｘｒで配置された反射器２－１～２－４を含みかつ反射器群９０５に平行に設けられた反射器群８０４とを備える。ここで、反射器５－１～５－４は、各反射器５－１～５－４からの反射波の偏波方向と各反射器５－１～５－４の反射率との組み合わせが互いに異なるように設けられ、反射器２－１～２－４は、隣接する各２個の第２の反射器からの反射波の偏波方向が互いに異なるように設けられる。
（ｂ）位置検出装置１００Ｅは、反射器群９０５及び反射器群８０４にそれぞれ対応して設けられた２個の偏波情報読取回路１１０－９及び１１０を備える。ここで、偏波情報読取回路１１０－９は反射器群８０５に向けで電波を放射して受信レベル差信号ΔＥ９を発生し、偏波情報読取回路１１０は反射器群８０４に向けで電波を放射して受信レベル差信号ΔＥを発生する。なお、受信レベル差信号ΔＥ９は、反射器群９０５からの反射波の偏波方向及び反射器群９０５上での反射率に対応する。
（ｃ）位置演算回路１２０Ｄは、受信レベル差信号ΔＥ９及びΔＥの各変化に基づいて、位置検出装置１００Ｄが固定された移動体の移動経路（図１７のｘ軸に沿った経路である。）上の絶対位置を算出する。
　図１８は、図１７の偏波情報読取回路１１０－９が反射器５－１，５－２，４－３，又は４－４の直上にあるときの各受信レベル差信号ΔＥ９を示す棒グラフである。図１８に示すように、受信レベル差信号ΔＥ９のレベルは、反射器５－１，５－２，４－３，４－４から放射される反射波の偏波方向に応じて変化する。このため、受信レベル差信号ΔＥ９に基づいて反射器５－１，５－２，４－３，及び４－４を識別するように、４つのしきい値ＴＨ１ａ，ＴＨ２ａ，ＴＨ３ａ及びＴＨ４ａを設定できる。
　図１７において、検知部９０１は、入力される受信レベル差信号ΔＥの極大値及び極小値を検出することにより、偏波情報読取回路１１０を構成するアンテナ１１２～１１４の中心Ｃ１１０が反射器２－１～２－４のうちのいずれか１つの直上に存在することを検出し、当該検出タイミングにおける受信レベル差信号ΔＥ９をビット生成部９０２に出力する。
　また、図１７において、ビット生成部９０２は、入力される受信レベル差信号ΔＥ９のレベルと、図１８のしきい値ＴＨ１ａ，ＴＨ２ａ，ＴＨ３ａ及びＴＨ４ａとに基づいて、偏波情報読取回路１１０－９を構成するアンテナ１１２～１１４の中心Ｃ１１０－９が反射器５－１，５－２，４－３，及び４－４のうちのどの反射器の直上にあるのかを識別する。そして、識別された反射器に応じて、所定のビット信号Ｓ９０２を発生して、ビット位置変換部９０３に出力する。具体的には、ビット生成部９０２は、中心Ｃ１１０－９が反射器５－１，５－２，４－３，及び４－４の直上にあるとき、ビットデータ「００」、「１０」、「０１」及び「１１」をそれぞれ含むビット信号Ｓ９０２を発生する。
　さらに、図１７において、ビット位置変換部９０３は、ビット信号Ｓ９０２に含まれるビットデータと偏波情報読取回路１１０－９の位置との間の変換テーブル９０３ｔをあらかじめ格納している。ビット位置変換部９０３は、変換テーブル９０３ｔを参照して、入力されるビット信号Ｓ９０２に含まれるビットデータを偏波情報読取回路１１０－９の位置に変換し、位置データＤ９０３として出力する。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、互いに異なる偏波方向及び反射率の組み合わせを有する反射波を放射する反射器５－１，５－２，４－３，及び４－４を設けたので、偏波情報読取回路１１０－９の位置を２ビットのビットデータで表すことができる。このため、実施の形態６と同様に、反射装置２００ＣＤの全長を短くでき、省スペース及び低コストの位置測定装置１Ｅを実現できる。
実施の形態８．
　図１９は、本発明の実施の形態８に係る偏波情報読取回路１１０Ｂの構成を示すブロック図である。図１９において、偏波情報読取回路１１０Ｂは、発振器１００３及び１００４を備えた送信部１１１Ｂと、送受信アンテナ１００１及び１００２と、受信レベル差演算器３０５を備えた受信部１１５とを備えて構成される。図１９において、送受信アンテナ１００１により送信又は受信される電波の偏波方向Ｐ１００１と送受信アンテナ１００２により送信又は受信される電波の偏波方向Ｐ１００２とは、互いに直交するように設定されている。具体的には、偏波方向Ｐ１００１は＋４５度に設定され、偏波方向Ｐ１００２は－４５度に設定されている。
　また、図１９において、発振器１００３は、所定の周波数を有する発振信号Ｓ１００１を発生して送受信アンテナ１００１の給電点Ｑ１に出力する。送受信アンテナ１００１は、発振信号Ｓ１００１を、偏波方向Ｐ１００１を有する直線偏波の電波として放射する。また、送受信アンテナ１００１は、偏波方向Ｐ１００１を有する反射波を受信して、受信信号Ｅ１００１として受信レベル差演算器３０５の非反転入力端子に出力する。
　さらに、図１９において、発振器１００４は、発振信号Ｓ１００１と同一の周波数を有する発振信号Ｓ１００２を発生して送受信アンテナ１００２の給電点Ｑ２に出力する。送受信アンテナ１００２は、発振信号Ｓ１００２を、偏波方向Ｐ１００２を有する直線偏波の電波として放射する。また、送受信アンテナ１００２は、偏波方向Ｐ１００２を有する反射波を受信して、受信信号Ｅ１００２として受信レベル差演算器３０５の反転入力端子に出力する。そして、受信レベル差演算器３０５からの出力信号は、受信レベル差信号ΔＥｂとして位置演算回路１２０に出力される。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、上記各実施の形態に比較して、送信アンテナ１１２と受信アンテナ１１３とを共用し、送信アンテナ１１２と受信アンテナ１１４とを共用しているので、より小型の位置測定装置を実現できる。また、送受信アンテナ１００１から放射する電波の偏波方向と、反射装置２００で反射された反射波の偏波方向と、送受信アンテナ１００１で受信する電波の偏波方向を一致させ、送受信アンテナ１００２から放射する電波の偏波方向と、反射装置２００で反射された反射波の偏波方向と、送受信アンテナ２００１で受信する電波の偏波方向を一致させたので、上記各実施の形態に比較して受信信号Ｅ１００１及びＥ１００２の各レベルを大きくできる。このため、上記各実施の形態に比較して受信レベル差信号ΔＥｂのＳ／Ｎ比を向上して、寄り正確に移動体の位置を検出できる。
　なお、図１９において、発振器１００３と発振器１００４とを１つの発振器に置き換えてもよい。
　また、実施の形態５に係る偏波情報読取回路１１０Ａ又は実施の形態８に係る偏波情報読取回路１１０Ｂを、偏波情報読取回路１１０，１１０－１～１１０－９に代えて用いてもよい。
　さらに、上記各実施の形態において、反射器２－１～２－１２，反射器３－１～３－１２，反射器４－１～４－４、ならびに反射器５－１～５－２及び４－３～４－４は、それぞれ直線状に配置されたが、本発明はこれに限られず、移動体の所定の移動経路に沿って配置されればよい。また、上記各実施の形態において、移動体の移動経路は、ｘ軸に沿った直線であったが、本発明はこれに限られず、曲線であってもよい。
　また、上記実施の形態において、受信レベル差信号ΔＥ，ΔＥ１～ΔＥ９，ΔＥａ及びΔＥｂを偏波状態信号として用いたが、本発明はこれに限られず、受信信号Ｅ１、Ｅ２，Ｅ１ａ，Ｅ１ｂ，Ｅ１００１又はＥ１００２を偏波状態信号として用いてもよい。
　以上説明したように、本発明に係る位置測定装置によれば、電波を用いるので、埃などの汚れ及び外乱光などの環境の変化の影響を受けずに、列車及び昇降機のかごなどの移動体の相対位置を測定できる。また、位置検出手段と反射手段との間の間隔は、反射器間隔の２分の１であればよいので、反射器間隔を３０ｃｍに設定したときは、位置検出手段と反射手段との間の間隔を数１０ｃｍに設定でき、列車及び昇降機のかごなどの移動体の位置を測定できる。さらに、反射波の反射強度ではなく、反射波の偏波方向に基づいて位置検出手段の位置を測定するので、位置測定装置の周辺の金属物体、移動体の振動、及び多重反射による位相干渉の影響を受けることなく、反射波の偏波方向の変化に対応する偏波状態信号の変化を検出でき、列車及び昇降機のかごなどの移動体の位置を従来技術に比較して正確に測定できる。
　１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ　位置測定装置、２－１～２－１２，３－１～３－１２，４－１～４－４，５－１，５－２　反射器、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ　位置検出装置、１１０，１１０Ａ，１００Ｂ，１１０－１～１１０－９　偏波情報読取回路、１１１，１１１Ａ　送信部、１１２　送信アンテナ、１１３　受信アンテナ、１１４　受信アンテナ、１１５，１１５Ａ　受信部、１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄ，１２０Ｅ　位置演算回路、１２１　カウンタ回路、２００，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ　反射装置、２０１　樹脂板、３０１　発振器、３０５　受信レベル差演算器、４０１　逆正接演算部、４０２　カウンタ回路、４０３　角度位置変換器、４０４，６０３　加算器、５０１，８０２，９０２　ビット生成部、５０２，８０３，９０３　ビット位置変換部、６０１，６０２　偏波情報読取回路群、６０４，６０５，８０４，８０５　反射器群、７０１　制御部、７０２　パルス生成部、７０３　距離測定部、７０４　伝搬時間別受信信号分離部、８０１，９０１　検知部、９０５　反射器群。

Claims (17)

  1. 　移動体の所定の移動経路に沿って所定の反射器間隔で配置され、所定の電波が入射するときに所定の各偏波方向の反射波をそれぞれ反射して放射する複数の反射器を備えた反射手段と、
    　上記移動体の移動経路上の位置を検出する位置検出手段とを備えた位置測定装置であって、
    　上記位置検出手段は、
    　上記移動体から上記電波を上記反射手段に向けて放射し、上記反射手段からの反射波を受信し、上記受信された反射波の偏波方向に対応する偏波状態信号をそれぞれ発生する少なくとも１つの偏波情報読取手段と、
    　上記少なくとも１つの偏波情報読取手段からの少なくとも１つの偏波状態信号に基づいて、上記移動体の移動経路上の位置を算出する位置演算手段とを備えたことを特徴とする位置測定装置。
  2. 　上記反射手段の複数の反射器は、隣接する各２個の反射器からの反射波の偏波方向が互いに異なるように設けられ、
    　上記位置検出手段は１つの偏波情報読取手段を備え、
    　上記位置演算手段は、上記１つの偏波情報読取手段からの偏波状態信号の変化に基づいて、所定の基準位置に対する上記移動体の移動経路上の相対位置を算出することを特徴とする請求項１記載の位置測定装置。
  3. 　上記反射手段の複数の反射器は、隣接する各２個の反射器からの反射波の偏波方向が互いに異なるように設けられ、
    　上記位置検出手段は互いに所定の間隔で設けられた２個の偏波情報読取手段を備え、
    　上記位置演算手段は、上記２個の偏波情報読取手段からの２個の偏波状態信号の各変化に基づいて、所定の基準位置に対する上記移動体の移動経路上の相対位置を上記反射器間で算出することを特徴とする請求項１記載の位置測定装置。
  4. 　上記２個の偏波情報読取手段の間隔は、所定の正の奇数を２で除した値を上記反射器間隔に乗じた間隔に設定され、
    　上記位置演算手段は、上記２個の偏波状態信号の逆正接値に基づいて上記移動体の相対位置を上記反射器間で算出することを特徴とする請求項３記載の位置測定装置。
  5. 　上記電波は、上記移動体の移動経路に直交する所定の偏波方向を有する直線偏波であり、
    　上記複数の反射器はそれぞれ、入射した上記電波の偏波方向を上記直線偏波の偏波方向から＋４５度又は－４５度だけ変化させた方向で反射して放射することを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載の位置測定装置。
  6. 　上記各偏波情報読取手段は、上記受信された反射波から、上記反射手段で１回だけ反射した１回反射波を分離し、上記分離された１回反射波に基づいて上記偏波状態信号を発生することを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか１つに記載の位置測定装置。
  7. 　上記複数の反射器は、上記反射器間隔で配置された複数の第１の反射器を含む第１の反射器群を含み、
    　上記第１の反射器群の複数の第１の反射器は、上記複数の第１の反射器から互いに隣接する複数Ｍ個の第１の反射器を順次１個の第１の反射器だけシフトしながら選択したときに、上記各選択された複数Ｍ個の第１の反射器からの第１の反射波の偏波方向の各パターンが互いに異なるように設けられ、
    　上記位置検出手段は複数Ｍ個の偏波情報読取手段を備え、
    　上記複数Ｍ個の偏波情報読取手段は上記反射器間隔と同一の間隔で設けられ、
    　上記複数Ｍ個の偏波情報読取手段はそれぞれ、上記移動体から上記電波を上記第１の反射器群に向けて放射し、上記第１の反射器群からの第１の反射波を受信し、上記受信された第１の反射波の偏波方向に対応する偏波状態信号を発生し、
    　上記位置演算手段は、上記複数Ｍ個の偏波情報読取手段からの複数Ｍ個の偏波状態信号のパターンに基づいて、上記移動体の移動経路上の絶対位置を算出することを特徴とする請求項１記載の位置測定装置。
  8. 　上記第１の反射器群の複数の第１の反射器からの第１の反射波の偏波方向のパターンは、擬似ランダムコードから選択された連続する一部のコードに対応するように設定されたことを特徴とする請求項７記載の位置測定装置。
  9. 　上記複数の反射器は、上記反射器間隔で配置された複数の第２の反射器を含みかつ上記第１の反射器群に平行に設けられた第２の反射器群をさらに含み、
    　上記第２の反射器群の複数の第２の反射器は、隣接する各２個の第２の反射器からの第２の反射波の偏波方向が互いに異なるように設けられ、
    　上記位置検出手段は、互いに所定の間隔で設けられた２個の別の偏波情報読取手段をさらに備え、
    　上記２個の別の偏波情報読取手段はそれぞれ、上記移動体から上記電波を上記第２の反射器群に向けて放射し、上記第２の反射器群からの第２の反射波を受信し、上記受信された第２の反射波の偏波方向に対応する偏波状態信号を発生し、
    　上記位置演算手段は、上記複数Ｍ個の偏波情報読取手段からの複数Ｍ個の偏波状態信号のパターンと、上記２個の別の偏波情報読取手段からの２個の偏波状態信号の各変化とに基づいて、上記移動体の移動経路上の絶対位置を上記第１の反射器間で算出することを特徴とする請求項７又は８記載の位置測定装置。
  10. 　上記２個の偏波情報読取手段の間隔は、所定の正の奇数を２で除した値を上記反射器間隔に乗じた間隔に設定され、
    　上記位置演算手段は、上記２個の偏波情報読取手段からの２個の偏波状態信号の逆正接値に基づいて上記移動体の移動経路上の
    絶対位置を上記第１の反射器間で算出することを特徴とする請求項９記載の位置測定装置。
  11. 　上記複数の反射器は、
    　上記反射器間隔で配置された複数の第１の反射器を含む第１の反射器群と、
    　上記反射器間隔で配置された複数の第２の反射器を含み、かつ上記第１の反射器群に平行に設けられた第２の反射器群とを含み、
    　上記第１の反射器群の複数の第１の反射器は、上記複数の第１の反射器からの第１の反射波の各偏波方向が互いに異なるように設けられ、
    　上記第２の反射器群の複数の第２の反射器は、隣接する各２個の第２の反射器からの第２の反射波の偏波方向が互いに異なるように設けられ、
    　上記位置検出手段は、上記第１の反射器群及び上記第２の反射器群にそれぞれ対応して設けられた２個の偏波情報読取手段を備え、
    　上記２個の偏波情報読取手段のうちの一方の偏波情報読取手段は、上記移動体から上記電波を上記第１の反射器群に向けて放射し、上記第１の反射器群からの第１の反射波を受信し、上記受信された第１の反射波の偏波方向に対応する偏波状態信号を発生し、
    　上記２個の偏波情報読取手段のうちの他方の偏波情報読取手段は、上記移動体から上記電波を上記第２の反射器群に向けて放射し、上記第２の反射器群からの第２の反射波を受信し、上記受信された第２の反射波の偏波方向に対応する偏波状態信号を発生し、
    　上記位置演算手段は、上記２個の偏波情報読取手段からの２個の偏波状態信号の各変化に基づいて、上記移動体の移動経路上の絶対位置を算出することを特徴とする請求項１記載の位置測定装置。
  12. 　上記複数の反射器は、
    　上記反射器間隔で配置された複数の第１の反射器を含む第１の反射器群と、
    　上記反射器間隔で配置された複数の第２の反射器を含み、かつ上記第１の反射器群に平行に設けられた第２の反射器群とを含み、
    　上記第１の反射器群の複数の第１の反射器は、上記各第１の反射器からの第１の反射波の偏波方向と上記各第１の反射器の反射率との組み合わせが互いに異なるように設けられ、
    　上記第２の反射器群の複数の第２の反射器は、隣接する各２個の第２の反射器からの第２の反射波の偏波方向が互いに異なるように設けられ、
    　上記位置検出手段は、上記第１の反射器群及び上記第２の反射器群にそれぞれ対応して設けられた２個の偏波情報読取手段を備え、
    　上記２個の偏波情報読取手段のうちの一方の偏波情報読取手段は、上記移動体から上記電波を上記第１の反射器群に向けて放射し、上記第１の反射器群からの第１の反射波を受信し、上記受信された第１の反射波の偏波方向及び上記第１の反射器群上での反射率に対応する偏波状態信号を発生し、
    　上記２個の偏波情報読取手段のうちの他方の偏波情報読取手段は、上記移動体から上記電波を上記第２の反射器群に向けて放射し、上記第２の反射器群からの第２の反射波を受信し、上記受信された第２の反射波の偏波方向に対応する偏波状態信号を発生し、
    　上記位置演算手段は、上記２個の偏波情報読取手段からの２個の偏波状態信号の各変化に基づいて、上記移動体の移動経路上の絶対位置を算出することを特徴とする請求項１記載の位置測定装置。
  13. 　上記電波は、上記移動体の移動経路に直交する所定の偏波方向を有する直線偏波であり、
    　上記複数の第１の反射器はそれぞれ、入射した上記電波の偏波方向を上記直線偏波の偏波方向から＋４５度又は－４５度だけ変化させた方向で反射して放射し、
    　上記複数の第２の反射器はそれぞれ、入射した上記電波の偏波方向を上記直線偏波の偏波方向から＋４５度又は－４５度だけ変化させた方向で反射して放射することを特徴とする請求項７乃至１２のうちのいずれか１つに記載の位置測定装置。
  14. 　上記各偏波情報読取手段は、上記受信された第１の反射波又は第２の反射波から、上記反射手段で１回だけ反射した１回反射波を分離し、上記分離された１回反射波に基づいて上記偏波状態信号を発生することを特徴とする請求項７乃至１３のうちのいずれか１つに記載の位置測定装置。
  15. 　上記各偏波情報読取手段は、
    　上記電波を上記反射手段に向けて放射する送信アンテナと、
    　所定の第１の偏波方向の反射波を受信する第１の受信アンテナと、
    　上記第１の偏波方向と異なる所定の第２の偏波方向の反射波を受信する第２の受信アンテナと、
    　上記第１の受信アンテナにより受信された第１の受信信号のレベルと、上記第２の受信アンテナにより受信された第２の受信信号のレベルとの差を表す受信レベル差信号を、上記偏波状態信号として発生する受信手段とを備え、
    　上記送信アンテナと、上記第１の受信アンテナと、上記第２の受信アンテナとは、上記移動体に固定され、かつ上記反射手段との間で所定の一定の間隔を有するように設けられたことを特徴とする請求項１乃至１４のうちのいずれか１つに記載の位置測定装置。
  16. 　上記一定の間隔は上記反射器間隔の２分の１に設定されたことを特徴とする請求項１５記載の位置測定装置。
  17. 　上記第１の偏波方向と上記第２の偏波方向とは互いに直交することを特徴とする請求項１５又は１６記載の位置測定装置。
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