DE112016000867T5

DE112016000867T5 - Fahrstrecken-Messvorrichtung

Info

Publication number: DE112016000867T5
Application number: DE112016000867.8T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Taguchi; Wataru Tsujita; Masahiro Ishikawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-02-23
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2017-11-16
Also published as: CN107250839B; JPWO2016136371A1; WO2016136371A1; KR102034474B1; CN107250839A; JP6207792B2; KR20170107501A

Abstract

Eine Sendeantenne (12a) sendet ein Sendesignal als Funkwelle zu einer Führungsschiene (2) aus. Eine Empfangsantenne (12b) empfängt eine Funkwelle, die von der Sendeantenne (12a) zu einer feststehenden Fläche ausgesendet und von dieser reflektiert worden ist, um ein reflektiertes Signal zu erhalten. Ein IQ-Demodulator (14) demoduliert das reflektierte Signal anhand von Quadraturdemodulation auf der Grundlage des Sendesignals und erhält IQ-Signale, die Koordinaten des reflektierten Signals in einer IQ-Ebene angeben. Eine Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung (15) erfasst Koordinaten eines Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals in der IQ-Ebene auf der Grundlage von mindestens zwei IQ-Signalen. Eine Fahrstrecken-Berechnungsschaltung (16) berechnet eine Phasendifferenz vom Sendesignal zum reflektierten Signal auf der Grundlage der Koordinaten des reflektierten Signals und des Phasendrehungszentrums, und berechnet die Fahrstrecke der Aufzugkabine (3) auf der Grundlage der Phasendifferenz.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrstrecken-Messvorrichtung und ein Verfahren zum Messen einer Fahrstrecke eines sich bewegenden Körpers. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einen Aufzug und ein Fahrzeug, der bzw. das mit einer solchen Fahrstrecken-Messvorrichtung ausgestattet ist.
Stand der Technik
Zum Beispiel offenbaren die Patentdokumente 1 und 2 Fahrstrecken-Messvorrichtungen, die an einem sich bewegenden Körper, wie etwa einer Aufzugkabine oder einem Fahrzeug angebracht sind, um eine Fahrstrecke und/oder Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers anhand einer Funkwelle zu messen.
Das Patentdokument 1 offenbart ein technisches Verfahren, ein Sendesignal als Funkwelle von einem sich bewegenden Körper (Fahrzeug) zu einer feststehenden Fläche (Erdboden) auszusenden und eine Fahrstrecke des sich bewegenden Körpers auf der Grundlage einer Phasendifferenz vom Sendesignal zu einem reflektierten Signal zu berechnen. Da die Phasendifferenz auf der Grundlage eines akkumulierten Werts der Phasendifferenz (einer akkumulierten Phase) berechnet wird, ohne Informationen über eine Amplitude des reflektierten Signals zu verwenden, ist es möglich, die Fahrstrecke selbst dann genau zu messen, wenn sich Reflexionsbedingungen der Funkwelle an der feststehenden Fläche rapide verändern.
Das Patentdokument 2 offenbart eine Sicherheitsvorrichtung für einen Aufzug, die eine Funkwelle von einer Kabine zu einer Führungsschiene oder Wand aussendet und eine Geschwindigkeit der Kabine auf der Grundlage eines Betrags an Dopplerverschiebung einer reflektierten Welle berechnet. Das Patentdokument 2 offenbart, dass zwei Dopplersensoren mit ungefähr den gleichen und symmetrischen Emissionswinkeln vorn und hinten, oder links und rechts, in Bezug auf eine Bewegungsrichtung angebracht und ihre Emissionswinkel auf der Grundlage der Detektionssignale dieser Dopplersensoren kalibriert werden.
STAND DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: Internationale Veröffentlichung WO 2013/105359 A1
Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung JP 2010-105 754 A

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Die Fahrstrecken-Messvorrichtung demoduliert das reflektierte Signal anhand von Quadraturdemodulation (IQ-Demodulation) und berechnet Koordinaten des reflektierten Signals in einer IQ-Ebene, um die Phasendifferenz vom Sendesignal zum reflektierten Signal zu berechnen. Allerdings kann ein Phasendrehungszentrum des reflektierten Signals, das heißt, ein Drehzentrum der Koordinaten des reflektierten Signals in der IQ-Ebene aufgrund eines DC-Offsets, der sich aus Temperatureigenschaften und Herstellungstoleranzen bei eine Oszillator und einer Antenne zum Erzeugen des Sendesignals ergibt, und aufgrund einer direkten Welle, die von einer Sendeantenne direkt an einer Empfangsantenne ankommt, vom Ursprung abweichen. In diesem Fall besteht insofern ein Problem, als die Phasendifferenz nicht genau ermittelt werden kann, was somit zu einem Fehler bei einer berechneten Fahrstrecke führt.
Da entsprechend dem Patentdokument 1 die Fahrstrecke auf der Grundlage des akkumulierten Werts der Phasendifferenz berechnet wird, ohne Informationen über die Amplitude der reflektierten Welle zu verwenden, ist es möglich, die Fahrstrecke selbst dann genau zu berechnen, wenn sich die Reflexionsbedingungen der Funkwellen aufgrund des Vorhandenseins eines Metallgegenstands verändern. Jedoch gibt es kein Mittel, um eine Abweichung des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals vom Ursprung in der IQ-Ebene zu korrigieren.
Da entsprechend dem Patentdokument 2 die zwei Dopplersensoren angebracht und ihre Emissionswinkel auf der Grundlage der Detektionssignale dieser Dopplersensoren kalibriert werden, ist es möglich, die von Montagefehlern der Sensoren herrührenden Abweichungen der Emissionswinkel mühelos zu kalibrieren. Jedoch gibt es kein Mittel, um eine Abweichung des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals vom Ursprung in der IQ-Ebene zu korrigieren.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen und eine Fahrstrecken-Messvorrichtung und ein Fahrstreckenmessverfahren anzugeben, die bzw. das eine Fahrstrecke eines sich bewegenden Körpers selbst dann genau zu messen vermag, wenn ein Phasendrehungszentrum eines reflektierten Signals von einem Ursprung in einer IQ-Ebene abweicht. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Aufzug und ein Fahrzeug anzugeben, der bzw. das mit einer solchen Fahrstrecken-Messvorrichtung ausgestattet ist.
PROBLEMLÖSUNG
Gemäß einer Fahrstrecken-Messvorrichtung eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist die Fahrstrecken-Messvorrichtung an einem sich bewegenden Körper vorgesehen, der entlang einer feststehenden Fläche fährt, und misst eine Fahrstrecke des sich bewegenden Körpers. Die Fahrstrecken-Messvorrichtung ist versehen mit: einem Oszillator, einer Sendeantenne, einer Empfangsantenne, einer IQ-Signalaufnahmeeinrichtung, einer Phasendrehungszentrum-Detektionseinrichtung und einer Fahrstreckenberechnungseinrichtung. Der Oszillator generiert ein Sendesignal mit einer Funkfrequenz für mehrere Zeiteinheitsintervalle.
Die Sendeantenne sendet das Sendesignal zur feststehenden Fläche als Funkwelle aus. Die Empfangsantenne empfängt eine Funkwelle, die von der Sendeantenne zur feststehenden Fläche ausgesendet und von der feststehenden Fläche reflektiert worden ist, und erhält die Funkwelle als reflektiertes Signal, das dem Sendesignal entspricht. Die IQ-Signalaufnahmeeinrichtung demoduliert das reflektierte Signal anhand von Quadraturdemodulation auf der Grundlage des Sendesignals als Referenzsignal für jedes der mehreren Zeiteinheitsintervalle, und erhält mehrere IQ-Signale, die jeweils den mehreren Zeiteinheitsintervallen entsprechen, wobei die mehreren IQ-Signale jeweils Koordinaten des reflektierten Signals in einer IQ-Ebene angeben.
Die Phasendrehungszentrum-Detektionseinrichtung erfasst Koordinaten eines Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals in der IQ-Ebene auf der Grundlage mindestens zweier IQ-Signale der mehreren IQ-Signale, die von der IQ-Signalaufnahmeeinrichtung erhalten worden sind. Die Fahrstreckenberechnungseinrichtung berechnet eine Phasendifferenz vom Sendesignal zum reflektierten Signal auf der Grundlage der Koordinaten des reflektierten Signals und der Koordinaten des Phasendrehungszentrums in der IQ-Ebene und berechnet die Fahrstrecke des sich bewegenden Körpers auf der Grundlage der Phasendifferenz.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der Fahrstrecken-Messvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist die Fahrstrecken-Messvorrichtung dazu ausgelegt, die Abweichung des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals vom Ursprung auf der Grundlage der mindestens zwei erhaltenen IQ-Signale zu berechnen und die Phasendifferenz vom Sendesignal zum reflektierten Signal auf der Grundlage des genauen Phasendrehungszentrums zu ermitteln, um die Fahrstrecke zu berechnen. Dementsprechend ist es möglich, die Fahrstrecke des sich bewegenden Körpers selbst dann genau zu messen, wenn das Phasendrehungszentrum des reflektierten Signals vom Ursprung abweicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Schaubild, das schematisch einen Aufbau eines Aufzugs zeigt, an dem eine Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht ist.
2 ist ein Schaubild, das einen inneren Aufbau der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Schaubild, das eine beispielhafte Anordnung einer Antenne 12 der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Schaubild, um eine beim Fahren einer Kabine 3 auftretende Änderung bei einem Ausgangssignal eines IQ-Demodulators 14 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darzustellen.
5 ist ein Schaubild, um ein Verhältnis zwischen dem Ausgangssignal des IQ-Demodulators 14 und einer Fahrstrecke der Kabine 3 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darzustellen.
6 ist ein Schaubild, um eine Berechnung einer Phasendifferenz gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darzustellen.
7 ist ein Schaubild, um eine Berechnung einer Phasendifferenz gemäß einem Vergleichsbeispiel darzustellen.
8 ist ein Ablaufschema, das einen Funktionsablauf der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist ein Ablaufschema, das Details eines Anhalte-Entscheidungsprozesses des Schritts S1 gemäß 8 zeigt.
10 ist ein Ablaufschema, das Details eines Phasendrehungszentrum-Detektionsprozesses des Schritts S3 gemäß 8 zeigt.
11 ist ein Schaubild, um darzustellen, wie Koordinaten eines Phasendrehungszentrums eines reflektierten Signals gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu detektieren sind.
12 ist ein Schaubild, um darzustellen, wie Frequenzen von Sendesignalen im Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu bestimmen sind.
13 ist ein Ablaufschema, das Details des Fahrstreckenberechnungsprozesses des Schritts S4 gemäß 8 zeigt.
14 ist ein Schaubild, um darzustellen, wie ein IQ-Signal gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu korrigieren ist.
15 ist ein Ablaufschema, das einen Funktionsablauf der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
16 ist ein Ablaufschema, das Details eines Phasendrehungszentrum-Detektionsprozesses des Schritts S42 gemäß 15 zeigt.
17 ist ein Ablaufschema, das Details eines Phasendrehungszentrum-Detektionsprozesses gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
18 ist ein Schaubild, um darzustellen, wie Koordinaten eines Phasendrehungszentrums eines reflektierten Signals gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu detektieren sind.
19 ist ein Schaubild, um darzustellen, wie die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu detektieren sind.
20 ist ein Schaubild, das schematisch einen Aufbau eines Zugs zeigt, an dem eine Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht ist.
21 ist ein Schaubild, um darzustellen, wie Koordinaten eines Phasendrehungszentrums eines reflektierten Signals gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu detektieren sind.
22 ist ein Schaubild, um darzustellen, wie die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu detektieren sind.
23 ist ein Schaubild, um darzustellen, wie die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu detektieren sind.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
Bei einer ersten Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem eines Fahrstrecken-Messvorrichtung an einer Kabine angebracht ist. In diesem Fall handelt es sich bei einem Aufzugschacht des Aufzugs um eine feststehende Fläche, bei der Kabine um einen sich bewegenden Körper, und die Fahrstrecken-Messvorrichtung misst eine Fahrstrecke der entlang des Aufzugschachts fahrenden Kabine.
1 ist ein Schaubild, das schematisch einen Aufbau eines Aufzugs zeigt, an dem eine Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht ist. Mit Bezug auf 1 ist ein Paar Führungsschienen 2 im Inneren eines Aufzugschachts 1 installiert. Eine Kabine 3 wird mittels der Führungsschienen 2 geführt, um im Inneren des Aufzugschachts 1 nach oben und unten zu fahren.
Die Kabine 3 ist mit einem Hauptseil 5 aufgehängt, das um eine Antriebsvorrichtung 4 geschlungen ist, und ein Gegengewicht 6 ist auf der entgegengesetzten Seite des Hauptseils 5 aufgehängt. Die Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 ist an der Oberseite der Kabine 3 mit einer Befestigungsvorrichtung 7 angebracht. Es ist anzumerken, dass die Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 auch an einer Seitenwand oder an der Unterseite der Kabine 3 angebracht sein kann.
2 ist ein Schaubild, das einen inneren Aufbau der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 misst eine Fahrstrecke der Kabine 3. Mit Bezug auf 2 ist die Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 so aufgebaut, dass sie einen Oszillator 11, eine Sendeantenne 12a, eine Empfangsantenne 12b, einen Verstärker 13, einen IQ-Demodulator 14, eine Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15, eine Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16, einen Eingabeanschluss 17, einen Ausgabeanschluss 18, eine Anhalte-Entscheidungsschaltung 19 und eine Steuerschaltung 20 aufweist.
Der Oszillator 11 generiert ein Funkfrequenzsignal. In diesem Fall generiert der Oszillator 11 das Funkfrequenzsignal ständig als kontinuierliche Welle durch Synchronisieren eines PLL (Phasenregelschleife – Phase Locked Loop) mit einer Referenzsignalquelle, die über gute Temperatureigenschaften verfügt, wie etwa ein Kristalloszillator. Der Oszillator 11 generiert das Funkfrequenzsignal mit einer von der Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 eingestellten Funkfrequenz für mehrere Zeiteinheitsintervalle.
Das Funkfrequenzsignal, das von dem Oszillator 11 für die mehreren Zeiteinheitsintervalle generiert worden ist, wird in Form von mehreren Sendesignalen, die jeweils den mehreren Zeiteinheitsintervallen entsprechen, an die Sendeantenne 12a und den IQ-Demodulator 14 geschickt. Um die Fahrstrecke zu messen, kann der Oszillator 11 ein Funkfrequenzsignal in einem Mikrowellenband, wie etwa beispielsweise einem 10 GHz-Band, einem 24 GHz-Band, einem 60 GHz-Band oder einem 77 GHz-Band generieren.
Die Sendeantenne 12a ist eine Übertragungseinrichtung, um die von dem Oszillator 11 generierten mehreren Sendesignale als Funkwelle (Übertragungswelle) zur feststehenden Fläche auszusenden. In diesem Fall ist die feststehende Fläche in etwa parallel zur Fahrtrichtung der Kabine 3 und der Sendeantenne 12a und der Empfangsantenne 12b entgegengesetzt. Bei der feststehenden Fläche, zu der die Sendeantenne 12a die Funkwelle aussendet, kann es sich um die Führungsschienen 2 oder eine Wand des Aufzugschachts 1 handeln. Darüber hinaus kann ein reflektierender Körper an der feststehenden Fläche vorgesehen sein, und die Funkwelle kann zum reflektierenden Körper ausgesendet werden.
Die Empfangsantenne 12b ist eine Empfangseinrichtung, die nahe der Sendeantenne 12a vorgesehen ist, um die von der Sendeantenne 12a zur feststehenden Fläche ausgesendete und von der feststehenden Fläche reflektierte Funkwelle (reflektierte Welle) zu empfangen, um die reflektierte Welle als das dem Sendesignal entsprechende reflektierte Signal zu erhalten. Das an der Empfangsantenne 12b erhaltene reflektierte Signal wird an den Verstärker 13 geschickt.
Es ist davon auszugehen, dass die Sendeantenne 12a und die Empfangsantenne 12b horizontal polarisiert sind. Das heißt, die Polarisierungsrichtung ist parallel zu einer seitlichen Richtung der Führungsschienen 2 und senkrecht zu einer Längsrichtung der Führungsschienen 2. Es ist anzumerken, dass die Sendeantenne 12a und die Empfangsantenne 12b auch vertikal polarisiert sein können.
Die Sendeantenne 12a und die Empfangsantenne 12b können als Patch-Antennen ausgeführt sein, die auf demselben Substrat ausgebildet sind. In diesem Fall können die Sendeantenne 12a und die Empfangsantenne 12b als eine Komponente behandelt werden, und die eine Antenne 12 kann funktionell die Sendeantenne 12a und die Empfangsantenne 12b enthalten. Darüber hinaus können die Sendeantenne 12a und die Empfangsantenne 12b an verschiedenen Positionen bei der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 vorgesehen sein.
In diesem Fall kann sich eine Ausbreitungsstrecke der Funkwelle von der Sendeantenne 12a zur feststehenden Fläche von einer Ausbreitungsstrecke der Funkwelle von der feststehenden Fläche zur Empfangsantenne 12b unterscheiden. Nachstehend wird in der vorliegenden technischen Beschreibung ein beispielhafter Fall beschrieben, in dem die Sendeantenne 12a und die Empfangsantenne 12b nahe beieinander vorgesehen und die Ausbreitungsstrecken zu und von der feststehenden Fläche einander gleich sind.
Der Verstärker 13 verstärkt das von der Empfangsantenne 12b geschickte reflektierte Signal auf einen vorbestimmten Amplitudenpegel. Das von dem Verstärker 13 verstärkte reflektierte Signal wird an den IQ-Demodulator 14 geschickt.
Bei dem IQ-Demodulator 14 handelt es sich um eine IQ-Signalaufnahmeeinrichtung zum Demodulieren des reflektierten Signals anhand von Quadraturdemodulation (IQ-Demodulation), um mehrere IQ-Signale zu erhalten. Da das Sendesignal wie vorstehend beschrieben eine kontinuierliche Welle ist, ist auch das reflektierte Signal eine kontinuierliche Welle. Der IQ-Demodulator 14 tastet das reflektierte Signal für jedes Zeiteinheitsintervall zur Quadraturdemodulation ab und verarbeitet somit das aus der kontinuierlichen Welle entstammende Signal als mehrere reflektierte Signale, die jeweils den mehreren Zeiteinheitsintervallen (d.h. den mehreren Sendesignalen) entsprechen.
Für jedes der mehreren Zeiteinheitsintervalle demoduliert der IQ-Demodulator 14 das vom Verstärker 13 geschickte reflektierte Signal, wobei das reflektierte Signal dem von dem Oszillator 11 erzeugten Sendesignal entspricht, anhand der Quadraturdemodulation auf der Grundlage des Sendesignals als Referenzsignal. Auf diese Weise erhält der IQ-Demodulator 14 die mehreren IQ-Signale, die jeweils den mehreren Zeiteinheitsintervallen entsprechen, wobei jedes der mehreren IQ-Signale Koordinaten der reflektierten Signale in einer IQ-Ebene angibt. Die von dem IQ-Demodulator 14 erhaltenen IQ-Signale werden an die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15, die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 und die Anhalte-Entscheidungsschaltung 19 geschickt.
Die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 ist eine Phasendrehungszentrum-Detektionseinrichtung, um auf der Grundlage mindestens dreier IQ-Signale der mehreren von dem IQ-Demodulator 14 erhaltenen IQ-Signale Koordinaten eines Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals in der IQ-Ebene (d.h. der mindestens drei IQ-Signale) zu detektieren. Die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 führt einen Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess unter der Steuerung der Steuerschaltung 20 durch und schickt ein Signal, das die Koordinaten des von der Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 erfassten Phasendrehungszentrums angibt, an die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16, und schickt ein anderes Signal, das angibt, dass der Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess abgeschlossen worden ist, an die Steuerschaltung 20.
Zusätzlich stellt die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 eine Frequenz des zu generierenden Sendesignals für den Oszillator 11 ein. Zusätzlich schickt die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 ein Signal, das der Anhalte-Entscheidungsschaltung 19 die Frequenz des für den Oszillator 11 eingestellten Sendesignals mitteilt.
Die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 ist eine Fahrstreckenberechnungseinrichtung, um eine Phasendifferenz vom Sendesignal zum reflektierten Signal auf der Grundlage der Koordinaten des reflektierten Signals und der Koordinaten des Phasendrehungszentrums in der IQ-Ebene zu berechnen, und um die Fahrstrecke der Kabine 3 auf der Grundlage der Phasendifferenz zu berechnen. Bevor die Phasendifferenz berechnet wird, kann die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 die Koordinaten des reflektierten Signals in der IQ-Ebene auf der Grundlage der Koordinaten des Phasendrehungszentrums korrigieren und die Phasendifferenz vom Sendesignal zum reflektierten Signal auf der Grundlage der korrigierten Koordinaten berechnen. Die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 führt einen Fahrstreckenberechnungsprozess unter der Steuerung der Steuerschaltung 20 durch und schickt ein Signal, das diese von der Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 berechnete Fahrstrecke angibt, jeweils an die Steuerschaltung 20 und den Ausgabeanschluss 18. Falls ein Rücksetzsignal extern über den Eingabeanschluss 17 eingegeben wird, setzt die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 die Fahrstrecke auf Null zurück.
Die Anhalte-Entscheidungsschaltung 19 ist eine Anhalte-Entscheidungseinrichtung, um zu bestimmen, ob auf der Grundlage der vom IQ-Demodulator 14 geschickten IQ-Signale und der Frequenz des von der Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 mitgeteilten Sendesignals die Kabine 3 anhält oder nicht. Falls die Anhalte-Entscheidungsschaltung 19 bestimmt, dass die Kabine 3 anhält, schickt die Anhalte-Entscheidungsschaltung 19 ein Anhaltesignal an die Steuerschaltung 20, wobei das Anhaltesignal angibt, dass die Kabine 3 anhält.
Die Steuerschaltung 20 steuert die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 und die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16. Die Steuerschaltung 20 empfängt das Anhaltesignal von der Anhalte-Entscheidungsschaltung 19. Zusätzlich schickt die Steuerschaltung 20 ein Signal, das die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 instruiert, den Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess durchzuführen, und empfängt das Signal, das angibt, dass der Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess abgeschlossen worden ist, von der Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15. Zusätzlich schickt die Steuerschaltung 20 ein Signal, das die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 instruiert, den Fahrstreckenberechnungsprozess durchzuführen, und empfängt das Signal, das die berechnete Fahrstrecke angibt, von der Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16.
3 ist ein Schaubild, das eine beispielhafte Anordnung der Antenne 12 der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 3 ist eine schematische Seitenansicht der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10. Mit Bezug auf 3 gibt eine Strichlinie 21 eine zur feststehenden Fläche (einer Fläche der Führungsschiene 2) senkrechte Linie an. Die Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 kann an der Strichlinie 21 gleich und symmetrisch in einen oberen und einen unteren Bereich unterteilt sein. Zusätzlich gibt eine Strichlinie 22 eine in einem Winkel θ in Bezug auf die Strichlinie 21 zu einer Aufwärtsfahrtrichtung der Kabine 3 hin geneigte Linie an. Der Winkel θ ist auf z.B. 45° eingestellt. Wie in 3 gezeigt, ist die Antenne 12 so angeordnet, dass die Funkwelle entlang der Richtung der Strichlinie 22 ausgesendet wird. In diesem Fall hat eine Strecke, ausgehend von der Mitte der Antenne 12 zur feststehenden Fläche, eine in 3 gezeigte Länge „h“. Zusätzlich hat eine Ausbreitungsstrecke der Funkwelle ausgehend von der Antenne 12 zur feststehenden Fläche eine in 3 gezeigte Länge L. Das Verhältnis zwischen „h“ und L wird durch die folgende Gleichung (1) angegeben. L = h/cosθ (1).
Nachstehend wird erläutert, wie die Fahrstrecke der Kabine 3 auf der Grundlage einer Änderung bei einem Ausgangssignal des IQ-Demodulators 14 zu berechnen ist, und ferner wird ein dabei auftretendes Problem erläutert.
4 ist ein Schaubild, um die beim Fahren der Kabine 3 auftretende Änderung beim Ausgangssignal des IQ-Demodulators 14 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darzustellen. Zunächst wird mit Bezug auf 4 die beim Fahren der Kabine auftretende Änderung beim Ausgangssignal des IQ-Demodulators 14 und wie die Fahrstrecke der Kabine 3 auf der Grundlage der Änderung zu berechnen ist erläutert. Dabei wird ein Fall erläutert, in dem die Fahrstrecke der Kabine 3 auf der Grundlage des reflektierten Signals berechnet wird, das unter dem gleichen Winkel wie demjenigen der ausgesendeten Funkwelle (d.h. aus der Richtung der Strichlinie 22) ankommt.
Allerdings kann eine Richtung, in der das reflektierte Signal mit einer maximalen Stärke ankommt, berechnet werden, und die Fahrstrecke der Kabine 3 kann auf der Grundlage des aus der berechneten Richtung ankommenden reflektierten Signals berechnet werden. Die Richtung, in der das reflektierte Signal mit der maximalen Stärke ankommt, kann auf der Grundlage der Richtcharakteristik der Antenne 12, der Strecke „h“ von der Antenne 12 zur feststehenden Fläche und einem Anbringungswinkel θ der Antenne 12 berechnet werden.
Mit Bezug auf 4 gibt ein Vektor ∆s eine Richtung und eine Größenordnung an, mit der die Führungsschiene 2, bei der es sich um die feststehende Fläche handelt, virtuell pro infinitesimaler Einheitszeit fährt. Tatsächlich fährt die Fahrstrecken-Messvorrichtung 10, wenn die Kabine 3 fährt. Allerdings wird in diesem Fall die Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 als Referenz angesehen. Die infinitesimale Zeiteinheit ist ein derartiges Zeitintervall, in dem eine Strecke, die die Kabine 3 mit einer Höchstgeschwindigkeit durchfährt, ausreichend kleiner ist als eine Wellenlänge des Sendesignals (z.B. 1/10 oder kleiner). Außerdem wird ein Änderungsbetrag ∆L der Ausbreitungsstrecke der Funkwelle von der Antenne 12 zur feststehenden Fläche durch die folgende Gleichung (2) angegeben. ∆L = ∆s · sinθ (2).
Zusätzlich wird, wenn λ die Wellenlänge des Sendesignals bezeichnet, ein Phasenänderungsbetrag ∆Ψ des reflektierten Signals für die infinitesimale Einheitszeit durch die folgende Gleichung (3) angegeben. ∆Ψ = 2(2π/λ) · ∆L (3)
Dieser Phasenänderungsbetrag ∆Ψ erscheint als Änderung beim Ausgangssignal des IQ-Demodulators 14. Der IQ-Demodulator 14 demoduliert das reflektierte Signal anhand der Quadraturdemodulation auf der Grundlage des Sendesignals und gibt ein IQ-Signal mit zwei Komponenten aus, einer I-Komponente (eine In-Phase-Komponente) und einer Q-Komponente (eine Quadraturkomponente). Dann kann die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 eine Phase des IQ-Signals ermitteln, indem sie arctan (Q/I) berechnet. „arctan“ ist eine umgekehrte Tangensfunktion. Dann wird ∆Ψ als Differenz zwischen der aktuell ermittelten Phase und der vorherigen Phase berechnet, die vor der infinitesimalen Einheitszeit erhalten worden ist. Also kann die Fahrstrecke ∆s pro infinitesimaler Einheitszeit aus den Gleichungen (2) und (3) berechnet werden.
Eine Fahrstrecke „s“ der Kabine 3 kann für eine bestimmte Zeit ermittelt werden, indem die Fahrstrecke ∆s pro infinitesimaler Einheitszeit auf die vorstehend beschriebene Weise berechnet und die Fahrstrecke ∆s integriert wird. Hingegen ist es auch möglich, indem der Phasenänderungsbetrag ∆Ψ pro infinitesimaler Einheitszeit akkumuliert wird, um eine akkumulierte Phase zu erhalten, die Fahrstrecke „s“ direkt aus der akkumulierten Phase zu berechnen. Letztere Berechnung wird mit Bezug auf 5 beschrieben.
5 ist ein Schaubild, um ein Verhältnis zwischen dem Ausgangssignal des IQ-Demodulators 14 und der Fahrstrecke der Kabine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darzustellen. 5 zeigt ein Verhältnis zwischen der I-Komponente (auf der x-Achse) und der Q-Komponente (auf der y-Achse) des Ausgangssignals des IQ-Demodulators 14 und die Fahrstrecke der Kabine 3 (auf der z-Achse). Mit Bezug auf 5 gibt ein Kreis 31 eine Ortskurve der Phasendrehung auf einer xy-Ebene (der IQ-Ebene) an. Eine Helix 32 wird erhalten, indem der Kreis 31 entlang der z-Achse gestreckt wird. Die Phase gibt eine Drehung im Uhrzeigersinn an, und die Drehung im Uhrzeigersinn wird als positiv definiert.
Die akkumulierte Phase, die durch Akkumulieren des auf der Grundlage des Ausgangssignals des IQ-Demodulators 14 berechneten Phasenänderungsbetrags ∆Ψ erhalten wird, ist als ein Punkt auf der Helix 32 angegeben. Wenn Ψ die akkumulierte Phase bezeichnet, wird die Fahrstrecke „s“ durch die folgende Gleichung (4) erhalten. s = Ψ·λ/(4π·sinθ) (4).
Mit Bezug auf 5 gibt ein Punkt 33 auf der Helix 32 eine Phase an, die bei Vorangehen entlang der Helix 32 von 0 auf 2π angestiegen ist. In diesem Fall wird die Phase so berechnet, dass bei weiterem Vorangehen entlang der Helix 32 um 2π die Phase nicht von 2π auf 0 zurückgeht und erneut auf 2π ansteigt, sondern von 2π weiter auf 4π ansteigt. Hier wird eine derartige kontinuierliche Phasenakkumulation ohne Diskontinuität in der Phase verwendet, was als Phasenabwicklung (phase unwrap) bekannt ist. Und zwar wird der Phasenänderungsbetrag über 2π oder mehr akkumuliert und die Fahrstrecke auf der Grundlage der akkumulierten Phase berechnet. Falls ein Rücksetzsignal von außen über den Eingabeanschluss 17 eingegeben wird, setzt die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 die akkumulierte Phase auf Null zurück.
In einem Falle, in dem die Fahrstrecke der Kabine 3 auf die vorstehend beschriebene Weise berechnet wird, ist es, falls das Phasendrehungszentrum des reflektierten Signals von einem Ursprung O in der IQ-Ebene abweicht, nicht möglich, den Phasenänderungsbetrag und die akkumulierte Phase genau zu berechnen, und es tritt ein Fehler in der berechneten Fahrstrecke auf.
Tatsächlich kann das Phasendrehungszentrum des reflektierten Signals aufgrund eines DC-Offsets, der sich aus Temperatureigenschaften und Herstellungstoleranzen des Oszillators 11 und der Antenne 12 ergibt, und aufgrund einer direkten Welle, die von einer Sendeantenne 12a direkt an der Empfangsantenne 12b ankommt, vom Ursprung O abweichen. Mit Bezug auf 6 und 7 wird der Messfehler der Fahrstrecke erläutert, der auftritt, wenn das Phasendrehungszentrum des reflektierten Signals vom Ursprung O abweicht.
6 ist ein Schaubild, um eine Berechnung der Phasendifferenz gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darzustellen. 7 ist ein Schaubild, um eine Berechnung einer Phasendifferenz gemäß einem Vergleichsbeispiel darzustellen. Mit Bezug auf 6 und 7 geben Punkte P₁₁ bis P₁₄ die von dem IQ-Demodulator 14 erhaltenen IQ-Signale an. In diesem Beispiel drehen sich die Phasen der IQ-Signale um einen Punkt P₁₀, der sich vom Ursprung O unterscheidet, und die Punkte P₁₁ bis P₁₄ befinden sich auf einem Umfang eines Kreises 41, der auf den Punkt P₁₀ zentriert ist. Es ist davon auszugehen, dass eine Strecke, welche die Kabine 3 ab dann, wenn das IQ-Signal am Punkt P₁₁ erhalten wird, bis dann durchfährt, wenn das IQ-Signal am Punkt P₁₂ erhalten wird, gleich einer Strecke ist, welche die Kabine 3 ab dann, wenn das IQ-Signal am Punkt P₁₃ erhalten wird, bis dann durchfährt, wenn das IQ-Signal am Punkt P₁₄ erhalten wird.
Wenn die Phasendifferenz auf der Grundlage des Phasendrehungszentrums am Punkt P₁₀ berechnet wird, wie es in 6 gezeigt ist, ist eine Phasendifferenz ϕ1 zwischen den Punkten P₁₁ und P₁₂ gleich einer Phasendifferenz ϕ2 zwischen den Punkten P₁₃ und P₁₄. Daher ist, wenn die Fahrstrecken anhand der vorstehend beschriebenen Weise berechnet werden, die auf der Grundlage der Phasendifferenz ϕ1 berechnete Fahrstrecke auch gleich der auf der Grundlage der Phasendifferenz ϕ2 berechneten Fahrstrecke, und dementsprechend ist es möglich, die Fahrstrecke genau zu messen.
Wenn jedoch die Phasendifferenz auf der Grundlage des Phasendrehungszentrums am Ursprung O berechnet wird, wie in 7 gezeigt, ist eine Phasendifferenz ϕ1' zwischen den Punkten P₁₁ und P₁₂ nicht gleich einer Phasendifferenz ϕ2' zwischen den Punkten P₁₃ und P₁₄. Daher ist, wenn die Fahrstrecken anhand der vorstehend beschriebenen Weise berechnet werden, die auf der Grundlage der Phasendifferenz ϕ1' berechnete Fahrstrecke auch nicht gleich der auf der Grundlage der Phasendifferenz ϕ2' berechneten Fahrstrecke, und dementsprechend tritt ein Fehler im Messergebnis der Fahrstrecke auf.
Somit besteht in dem Fall, in dem das Phasendrehungszentrum vom Ursprung O in der IQ-Ebene abweicht, falls die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 den Phasenänderungsbetrag und die akkumulierte Phase anhand der vom IQ-Demodulator 14 geschickten IQ-Signale, so wie sie sind, berechnet und dabei der Ursprung O als das Phasendrehungszentrum angesehen wird, ein Problem, dass der Fehler im Messergebnis der Fahrstrecke auftritt.
Um dieses Problem zu lösen, ist die Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform so ausgelegt, dass sie die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15, um die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals zu detektieren, und die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 aufweist, um die vom IQ-Demodulator 14 geschickten Signale auf der Grundlage der erfassten Koordinaten des Phasendrehungszentrums zu korrigieren und die Fahrstrecke der Kabine 3 auf der Grundlage der korrigierten IQ-Signale zu berechnen. Wegen dieser Konfiguration ist es möglich, den Messfehler zu reduzieren und die Fahrstrecke der Kabine 3 selbst dann genau zu messen, wenn das Phasendrehungszentrum des reflektierten Signals vom Ursprung O abweicht.
Als Nächstes wird ein Funktionsablauf der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform erläutert.
8 ist ein Ablaufschema, das den Funktionsablauf der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Zuerst führt die Anhalte-Entscheidungsschaltung 19 einen Anhalte-Entscheidungsprozess durch, und wenn die Anhalte-Entscheidungsschaltung 19 bestimmt, dass die Kabine 3 anhält, schickt die Anhalte-Entscheidungsschaltung 19 das Anhaltesignal, das angibt, dass die Kabine anhält, an die Steuerschaltung 20 (Schritt S1). Die Steuerschaltung 20 bestimmt, ob die Kabine 3 anhält oder nicht (Schritt S2); falls JA, geht der Prozess zum Schritt S3 weiter, und falls NEIN, geht der Prozess zum Schritt S4 weiter.
Falls die Steuerschaltung 20 das Anhaltesignal von der Anhalte-Entscheidungsschaltung 19 empfangen hat, bestimmt die Steuerschaltung 20, dass die Kabine 3 anhält. Falls die Steuerschaltung 20 bestimmt, das die Kabine 3 anhält, instruiert die Steuerschaltung 20 die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15, den Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess durchzuführen (Schritt S3). Falls die Steuerschaltung 20 das Signal, das angibt, dass der Prozess abgeschlossen worden ist, von der Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 empfangen hat und bestimmt, dass die Kabine 3 im Fahren begriffen ist, instruiert die Steuerschaltung 20 die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16, den Fahrstreckenberechnungsprozess durchzuführen (Schritt S4).
Es ist anzumerken, dass es sein kann, dass der Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess gemäß Schritt S3 nicht immer durchgeführt wird, wenn die Kabine 3 anhält. Zum Beispiel kann er unter den Bedingungen, unter denen die Kabine 3 anhält, in vorbestimmten Zeitabständen durchgeführt werden.
9 ist ein Ablaufschema, das Details des Anhalte-Entscheidungsprozesses des Schritts S1 gemäß 8 zeigt. 9 zeigt den Funktionsablauf der Anhalte-Entscheidungsschaltung 19.
Zuerst bestimmt die Anhalte-Entscheidungsschaltung 19, ob der Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess durchgeführt wird oder nicht (Schritt S11); falls JA, geht der Prozess zum Schritt S2 gemäß 8 weiter, und falls NEIN, geht der Prozess zum Schritt S12 gemäß 9 weiter. Um zu bestimmen, ob der Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess durchgeführt wird oder nicht, prüft die Anhalte-Entscheidungsschaltung 19, ob die von der Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 mitgeteilte Frequenz des Sendesignals identisch zur vorbestimmten Frequenz ist, die für den Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess verwendet werden soll.
Falls der Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess nicht durchgeführt wird (z.B., falls eine für den Fahrstreckenberechnungsprozess zu verwendende Frequenz für den Oszillator 11 eingestellt ist), holt die Anhalte-Entscheidungsschaltung 19 ein erstes IQ-Signal vom IQ-Demodulator 14 ein (Schritt S12), und holt nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitraums ein zweites IQ-Signal vom IQ-Demodulator 14 ein (Schritt S13), und berechnet einen Änderungsbetrag im IQ-Signal (Schritt S14).
Anschließend prüft die Anhalte-Entscheidungsschaltung 19, ob der Änderungsbetrag im IQ-Signal für den vorbestimmten Zeitraum gleich oder kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellenwert oder nicht (Schritt S15); falls JA, geht der Prozess zum Schritt S16 weiter, und falls NEIN, geht der Prozess zum Schritt S2 gemäß 8 weiter. Falls der Änderungsbetrag im IQ-Signal gleich dem oder kleiner ist als der vorbestimmte Schwellenwert, bestimmt die Anhalte-Entscheidungsschaltung 19, dass der sich bewegende Körper anhält, und schickt das Anhaltesignal an die Steuerschaltung 20 (Schritt S16).
Wie später noch im Detail beschrieben wird, stellt die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 sequenziell mehrere Frequenzen für den Oszillator 11 im Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess ein. Damit die im Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess erhaltenen IQ-Signale nicht im Anhalte-Entscheidungsprozess im Schritt S11 verwendet werden, prüft die Anhalte-Entscheidungsschaltung 19 die von der Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 mitgeteilte Frequenz des Sendesignals, und erst, wenn die im Fahrstreckenberechnungsprozess zu verwendende Frequenz für den Oszillator 11 eingestellt ist, holt die Anhalte-Entscheidungsschaltung 19 das IQ-Signal ein, um die Entscheidung zu treffen, anzuhalten.
Da sich die Bedingungen der feststehenden Fläche beim Anhalten der Kabine 3 nicht ändern, ist das vom IQ-Demodulator 14 geschickte IQ-Signal in etwa konstant. Also berechnet die Anhalte-Entscheidungsschaltung 19 den Änderungsbetrag im IQ-Signal für den vorbestimmten Zeitraum, und falls der Änderungsbetrag gleich oder kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, bestimmt die Anhalte-Entscheidungsschaltung 19, dass die Kabine 3 anhält. Indem die Entscheidung, anzuhalten, auf eine solche Weise getroffen wird, ist es möglich, selbst dann genau zu bestimmen, ob die Kabine 3 anhält oder nicht, wenn das Phasendrehungszentrum des reflektierten Signals vom Ursprung abweicht.
Es ist anzumerken, dass die Anhalte-Entscheidungsschaltung 19 auch dazu ausgelegt sein kann, ein externes Signal, das angibt, dass die Kabine 3 anhält, über den Eingabeanschluss 17 (z.B. von einer Aufzugsteuervorrichtung) zu empfangen, und die Entscheidung, anzuhalten, auf der Grundlage des empfangenen externen Signals zu treffen. Darüber hinaus kann die Steuerschaltung 20 so ausgelegt sein, dass ein externes Anhaltesignal direkt über den Eingabeanschluss 17 eingegeben wird. In einer solchen Konfiguration ist die Anhalte-Entscheidungsschaltung 19 unnötig.
Darüber hinaus kann die Steuerschaltung 20 dazu ausgelegt sein, eine Geschwindigkeit der Kabine 3 auf der Grundlage der von der Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 berechneten Fahrstrecke zu berechnen, und falls die Geschwindigkeit der Kabine 3 gleich Null oder niedriger als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist, zu bestimmen, dass die Kabine 3 anhält. Die Geschwindigkeit der Kabine 3 wird berechnet, indem die berechnete Fahrstrecke durch eine Fahrzeit von dieser dividiert wird.
10 ist ein Ablaufschema, das Details eines Phasendrehungszentrum-Detektionsprozesses des Schritts S3 gemäß 8 zeigt.
Zuerst stellt die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 eine der mehreren vorbestimmten Frequenzen für den Oszillator 11 als eine Frequenz des zu generierenden Sendesignals ein (Schritt S21). Die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 stellt sequenziell mindestens drei, sich voneinander unterscheidende Frequenzen für den Oszillator 11 ein. Dann schickt die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 ein Signal, das die für den Oszillator 11 eingestellte Frequenz angibt, an die Anhalte-Entscheidungsschaltung 19. Wie die einzustellenden Frequenzen zu bestimmen sind, wird später noch im Detail beschrieben.
Anschließend generiert der Oszillator 11 das Sendesignal mit der Frequenz, die eingestellt worden ist, und die Sendeantenne 12a sendet das von dem Oszillator 11 generierte Sendesignal als Funkwelle zur Führungsschiene 2 aus (Schritt S22). Anschließend empfängt die Empfangsantenne 12b das von der Sendeantenne 12a zur Führungsschiene 2 ausgesendete und von der Führungsschiene 2 reflektierte Funksignal, um die reflektierte Funkwelle als reflektiertes Signal zu erhalten, und der Verstärker 13 verstärkt das reflektierte Signal auf eine vorbestimmte Amplitudenhöhe (Schritt S23). Anschließend demoduliert der IQ-Demodulator 14 das vom Verstärker 13 geschickte reflektierte Signal anhand der Quadraturdemodulation (IQ-Demodulation) auf der Grundlage des von dem Oszillator 11 generierten Sendesignals als Referenzsignal, um das IQ-Signal zu erhalten (Schritt S24).
Die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 erhält das vom IQ-Demodulator 14 geschickte IQ-Signal. Anschließend generiert die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 die Sendesignale für all die vorbestimmten Frequenzen und bestimmt, ob die IQ-Signale der reflektierten Signale, die den Sendesignalen entsprechen, erhalten worden sind oder nicht (Schritt S25); falls JA, geht der Prozess zum Schritt S26 weiter, und falls NEIN, kehrt der Prozess zum Schritt S21 zurück. Die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 erhält das IQ-Signal nach Ablauf einer Zeit „t“ seit einem Moment, als die Frequenz für den Oszillator 11 eingestellt worden ist, wobei das IQ-Signal als das eine der Frequenz entsprechende Signal erhalten wird.
In diesem Fall ist die Zeit „t“ eine Gesamtsumme aus einer Zeit „t₁“, die ab dem Moment, in dem die Frequenz für den Oszillator 11 eingestellt wird, bis zur Emission der Funkwelle über die Sendeantenne 12a benötigt wird, und einer Zeit „t₂“, welche die ausgesendete Funkwelle braucht, um sich um die Ausbreitungsstrecke L vor und zurück auszubreiten. Wenn „c“ die Geschwindigkeit der Funkwelle bezeichnet, wird die Zeit „t₂“ durch den folgenden Ausdruck (5) angegeben. t₂ = 2L/c (5).
Falls die IQ-Signale nicht für alle vorbestimmten Frequenzen erhalten worden sind, kehrt der Prozess zum Schritt S21 zurück, und die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 stellt eine nächste Frequenz für den Oszillator 11 ein. Der Oszillator 11 generiert mindestens drei Sendesignale mit sich voneinander unterscheidenden Funkfrequenzen, die Sendeantenne 12a sendet die mindestens drei Sendesignal als Funkwelle zur Führungsschiene 2 aus, die Empfangsantenne 12b erhält mindestens drei reflektierte Signale, die den mindestens drei Sendesignalen entsprechen, und der IQ-Demodulator 14 erhält mindestens drei IQ-Signale, die den mindestens drei reflektierten Signalen entsprechen. Falls hingegen die IQ-Signale für all die vorbestimmten Frequenzen erhalten worden sind, erfasst die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals in der IQ-Ebene auf der Grundlage der erhaltenen mindestens drei IQ-Signale (Schritt S26).
Wenn die Detektion der Koordinaten des Phasendrehungszentrums abgeschlossen ist, stellt die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 eine vorbestimmte Frequenz für den Oszillator 11 ein (Schritt S27). Diese Frequenz unterscheidet sich von den in den Schritten S21 bis S25 für den Oszillator 11 eingestellten Frequenzen, ist aber die gleiche wie die im Fahrstreckenberechnungsprozess gemäß Schritt S4 zu verwendende Frequenz. Anschließend schickt die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 ein Signal, das die erfassten Koordinaten des Phasendrehungszentrums angibt, an die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 (Schritt S28) und schickt darüber hinaus ein Signal, das angibt, dass der Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess abgeschlossen worden ist, an die Steuerschaltung 20 (Schritt S29).
11 ist ein Schaubild, um darzustellen, wie die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu detektieren sind. 11 zeigt eine beispielhafte grafische Darstellung von IQ-Signalen in der IQ-Ebene, wobei die IQ-Signale beim Anhalten der Kabine 3 sequenziell erhalten werden, indem die Frequenz des Sendesignals in Inkrementen von 0,01 GHz von 24,05 GHz auf 24,25 GHz verändert wird. Da sich die Frequenz des Sendesignals verändert, ändert sich auch seine Wellenlänge, und deshalb werden die IQ-Signale, die verschiedene Phasen haben, unter einer konstanten Ausbreitungsstrecke erhalten.
Mit Bezug auf 11 gibt ein Punkt P_{24,05 GHz} Koordinaten des IQ-Signals an, das mit der auf 24,05 GHz eingestellten Frequenz erhalten worden ist, und ein Punkt P_{24,06 GHz} gibt Koordinaten des IQ-Signals an, das mit der auf 24,06 GHz eingestellten Frequenz erhalten worden ist, und so weiter. Falls das reflektierte Signal eine konstante Stärke hat, bilden die IQ-Signale, die sequenziell durch Ändern der Frequenz des Sendesignals erhalten werden, eine bogenförmige oder kreisförmige Ortskurve 51. Zusätzlich entspricht ein Zentrum 52 des Kreisbogens 51 dem Phasendrehungszentrum.
Das Zentrum des Kreises kann auf der Grundlage der erhaltenen drei oder mehr IQ-Signale berechnet werden. P₁(x₁, y₁), P₂(x₂, y₂), P₃(x₃, y₃) bezeichnen die Koordinaten von drei IQ-Signalen in der IQ-Ebene. Wenn P₀(x₀, y₀) die Koordinaten des Zentrums des Kreises, „r“ seinen Radius und (x, y) Koordinaten von Punkten am Umfang bezeichnen, wird eine Gleichung des Kreises durch die folgende Gleichung (6) angegeben. (x – x₀)² + (y – y₀)² = r² (6).
Die Koordinaten (x₀, y₀) eines Zentrums eines Kreises, der durch die drei Punkte P₁, P₂, P₃ verläuft, können berechnet werden, indem drei quadratische gleichzeitige Gleichungen gelöst werden, die erhalten werden, indem die Koordinaten der drei Punkte für x und y der Gleichung (6) eingesetzt werden. Es ist anzumerken, dass das Verfahren zum Berechnen des Zentrums des Kreises nicht auf das vorstehend beschriebene Verfahren beschränkt ist.
Das Zentrum des Kreises kann auch berechnet werden, indem eine Mittelsenkrechte eines Liniensegments P₁-P₂ und eine Mittelsenkrechte eines Liniensegments P₂-P₃ berechnet wird und ein Schnittpunkt dieser zwei Mittelsenkrechten berechnet wird. Alternativ kann das Zentrum des Kreises anhand eines gängigen Verfahrens zum Erfassen eines Kreises auf einem Bild, wie etwa mit einer Hough-Transformation, ermittelt werden.
Da sich die Bedingungen der feststehenden Fläche nicht ändern, wenn die Kabine 3 anhält, ist davon auszugehen, dass die Stärke des reflektierten Signals konstant ist. Daher ist es möglich, die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals anhand des vorstehend beschriebenen Verfahrens auf der Grundlage der mindestens drei IQ-Signale, die den Sendesignalen mit den mindestens drei vorbestimmten, sich voneinander unterscheidenden Frequenzen entsprechen, genau zu erfassen, wenn die Kabine 3 anhält.
12 ist ein Schaubild, um darzustellen, wie die Frequenzen der Sendesignale im Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu bestimmen sind. Mit Bezug auf 12 wird erläutert, wie die Frequenzen der Sendesignale beim Erfassen der Koordinaten des Phasendrehungszentrums anhand des vorstehend beschriebenen Verfahren zu bestimmen sind. Mit Bezug auf 12 geben ein Punkt P₂₁ und ein Punkt P₂₂ die Koordinaten der IQ-Signale an, die erhalten werden, wenn die Frequenzen der Sendesignale auf f₁ bzw. f₂ eingestellt sind. Wenn „c“ die Geschwindigkeit der Funkwelle bezeichnet, werden die Wellenlänge λ₁ des Sendesignals mit der Frequenz f₁ und die Wellenlänge λ₂ des Sendesignals mit der Frequenz f₂ durch die folgenden Gleichungen (7) und (8) angegeben. λ₁ = c/f₁ (7) λ₂ = c/f₂ (8).
Die Phasendifferenz ϕ zwischen dem Punkt P₂₁ und dem Punkt P₂₂ wird durch die folgende Gleichung (9) angegeben. ϕ = (2L/ λ₁)·2π – (2L/λ₂)·2π (9).
Dabei bezeichnet L eine Ausbreitungsstrecke der Funkwelle von der Antenne 12 zur Führungsschiene 2. Indem die Gleichungen (1), (7) und (8) in die Gleichung (9) eingesetzt werden und diese dann umgeschrieben ist, wird die folgende Gleichung (10) erhalten. f₂ = f₁ – c·ϕ·cosθ/(4π·h) (10).
In einem Falle, in dem die Koordinaten eines Zentrums eines Kreises, der durch drei Punkte verläuft, anhand des vorstehend beschriebenen Verfahrens berechnet werden, besteht, falls drei Punkte, die eine sehr geringe Phasendifferenz zwischen zwei beliebigen von diesen haben, das heißt, drei aneinander angrenzende Punkte als Referenzen verwendet werden, eine Möglichkeit, dass man nicht in der Lage ist, die Koordinaten des Zentrums des Kreises genau zu ermitteln. Folglich werden die Frequenzen der Sendesignale anhand der Gleichung (10) ausgewählt.
Wenn die Gleichung (10) verwendet wird, werden die Funkfrequenzen der mindestens drei Sendesignale auf der Grundlage einer Hauptstrahlrichtung der Sendeantenne 12a und der Empfangsantenne 12b und der Strecke von der Sendeantenne 12a und der Empfangsantenne 12b zur Führungsschiene 2 so bestimmt, dass die mindestens drei IQ-Signale zueinander die vorbestimmten Phasendifferenzen haben. Eine erste Frequenz und eine angemessene Phasendifferenz (z.B. π/3) werden nach Ermessen bestimmt, dann wird f₂ ermittelt, indem sie für f₁ bzw. ϕ in die Gleichung (10) eingesetzt werden, und f₂ wird als zweite Frequenz ausgewählt.
Ähnlich wird eine dritte Frequenz anhand der Gleichung (10) auf der Grundlage der ersten Frequenz f₁ oder der zweiten Frequenz f₂ und einer angemessenen Phasendifferenz ausgewählt. Da die drei oder mehr IQ-Signale mit angemessener Phasendifferenz erhalten werden können, indem die Frequenzen der Sendesignale auf eine solche Weise ausgewählt werden, ist es möglich, die Koordinaten des Phasendrehungszentrums anhand des vorstehend beschriebenen Verfahrens auf der Grundlage dieser IQ-Signal genau zu erfassen.
13 ist ein Ablaufschema, das Details des Fahrstreckenberechnungsprozesses des Schritts S4 gemäß 8 zeigt.
Mit Bezug auf 13 wird, da Prozesse der Schritte S31 bis S33 identisch zu denjenigen der Schritte S22 bis S24 des in 10 gezeigten Ablaufschemas sind, eine Erklärung dieser Prozess-Schritte weggelassen. Zuerst generiert die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 das Sendesignal und erhält das IQ-Signal des reflektierten Signals (Schritte S31 bis S33). Da die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 die eine vorbestimmte Frequenz für den Oszillator 11 beim Abschluss des Phasendrehungszentrum-Detektionsprozesses, wie vorstehend beschrieben, einstellt (Schritt S27 gemäß 10), generiert der Oszillator 11 immer das Sendesignal mit dieser Frequenz während des Fahrstreckenberechnungsprozesses.
Anschließend korrigiert die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 die Koordinaten des reflektierten Signals in der IQ-Ebene auf der Grundlage des Signals, das die Koordinaten des Phasendrehungszentrums angibt, wobei es sich bei dem Signal um das zuletzt von der Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 her empfangene Signal handelt (Schritt S34). Anschließend berechnet die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 die Phasendifferenz vom Sendesignal zum reflektierten Signal auf der Grundlage der korrigierten Koordinaten und berechnet die Fahrstrecke der Kabine 3 auf der Grundlage der berechneten Phasendifferenz (Schritt S35). Anschließend gibt die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 das die berechnete Fahrstrecke angebende Signal an die Steuerschaltung 20 und den Ausgabeanschluss 18 aus (Schritt S36).
Es ist anzumerken, dass gemäß dem Fahrstreckenberechnungsprozess gemäß 13, obwohl die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 die Koordinaten des reflektierten Signals in der IQ-Ebene auf der Grundlage der Koordinaten des Phasendrehungszentrums korrigiert, bevor die Phasendifferenz berechnet wird (Schritt S34), die Phasendifferenz auch direkt auf der Grundlage der Koordinaten des reflektierten Signals und der Koordinaten des Phasendrehungszentrums berechnet werden können, ohne die Koordinaten des reflektierten Signals zu korrigieren. Falls die Koordinaten des Phasendrehungszentrums bekannt sind, ist es möglich, die Koordinaten des reflektierten Signals in der IQ-Ebene genau zu berechnen, und dementsprechend den Phasenänderungsbetrag und die akkumulierte Phase genau zu berechnen.
14 ist ein Schaubild, um darzustellen, wie das IQ-Signal gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu korrigieren ist. Mit Bezug auf 14 wird erläutert, wie die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 das IQ-Signal korrigiert. Mit Bezug auf 14 gibt ein Punkt P das von dem IQ-Demodulator 14 erhaltene IQ-Signal vor einer Korrektur an. In diesem Beispiel dreht sich die Phase des IQ-Signals um einen Punkt P₀, der sich vom Ursprung unterscheidet, und bei dem Punkt P handelt es sich um einen Punkt auf einem Umfang eines Kreises 61, der auf den Punkt P₀ zentriert ist.
Die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 erfasst entsprechend dem vorstehend beschriebenen Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess das Phasendrehungszentrum, das heißt, die Koordinaten (x₀, y₀) des Punkts P₀ und teilt der Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 die erfassten Koordinaten mit. Die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 korrigiert die Koordinaten des Punkts P auf der Grundlage der empfangenen Koordinaten des Punkts P₀. (x, y) bezeichnet die Koordinaten des Punkts P vor der Korrektur und (x', y') bezeichnet die Koordinaten eines Punkts P' nach der Korrektur, x' und y' werden durch die folgende Gleichung (11) bzw. (12) angegeben. x'= x – x₀ (11) y'= y – y₀ (12).
Bei dem Punkt P', der das IQ-Signal nach der Korrektur angibt, handelt es sich um einen Punkt auf einem Umfang eines Kreises 62, der auf den Ursprung zentriert ist, wobei der Kreis 62 durch eine Strichlinie angegeben ist. Somit ist es möglich, den Phasenänderungsbetrag und die akkumulierte Phase anhand des IQ-Signals nach der Korrektur genau zu berechnen und deshalb die Fahrstrecke der Kabine 3 genau zu messen. Bei den Details, wie der Phasenänderungsbetrag und die akkumulierte Phase auf der Grundlage des IQ-Signals zu berechnen sind und die Fahrstrecke der Kabine 3 zu berechnen ist, handelt es sich um die gleichen wie zuvor beschrieben.
In dem Fahrstreckenmessprozess gemäß 8 wird der Fahrstreckenberechnungsprozess des Schritts S4 wiederholt durchgeführt, solange die Kabine 3 fährt.
Bei der vorstehend beschriebenen Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform ist die Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 dazu ausgelegt, die Abweichung des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals vom Ursprung auf der Grundlage der mindestens drei erhaltenen IQ-Signale zu berechnen, und die Phasendifferenz vom Sendesignal zum reflektierten Signal auf der Grundlage der genauen Koordinaten des Phasendrehungszentrums und der Koordinaten des IQ-Signals zu berechnen, um die Fahrstrecke zu berechnen. Deshalb ist es möglich, selbst wenn das Phasendrehungszentrum des reflektierten Signals vom Ursprung abweicht, die Fahrstrecke der Kabine 3 genau zu messen.
Zusätzlich ist die Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 dazu ausgelegt, auf der Grundlage des Änderungsbetrags im IQ-Signal zu bestimmen, ob die Kabine 3 anhält oder nicht. Deshalb ist es, selbst wenn das Phasendrehungszentrum des reflektierten Signals vom Ursprung abweicht, möglich, genau zu bestimmen, ob die Kabine 3 anhält oder nicht. Daher ist es möglich, die Koordinaten des Phasendrehungszentrums in Übereinstimmung mit den Zuständen der Kabine 3 genau zu erfassen und die Genauigkeit zu verbessern, die Fahrstrecke der Kabine 3 zu messen.
Zusätzlich ist die Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 dazu ausgelegt, die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals beim Anhalten der Kabine 3 auf der Grundlage der mindestens drei IQ-Signale zu erfassen, die den Sendesignalen mit den mindestens drei vorbestimmten Frequenzen entsprechen. Daher ist es möglich, die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals genau zu erfassen und die Genauigkeit zu verbessern, die Fahrstrecke der Kabine 3 zu messen.
Zusätzlich ist die Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 dazu ausgelegt, die Funkfrequenzen der mindestens drei Sendesignale so zu bestimmen, dass die mindestens drei IQ-Signale zueinander die vorbestimmten Phasendifferenzen haben. Daher ist es möglich, die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals genau zu erfassen und die Genauigkeit zu verbessern, die Fahrstrecke der Kabine 3 zu messen.
Zusätzlich ist es in der Aufzuganwendung möglich, die Fahrstrecke und die Geschwindigkeit der Kabine 3 anhand der Funkwelle auf kontaktlose Weise genau zu messen. Deshalb ist es möglich, einen herkömmlichen Regler wegzulassen, der aus einem Wertgeber und einem Seil über eine Gesamtlänge des Aufzugschachts besteht, und somit Installationskosten und Wartungskosten zu senken.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Bei der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform ist die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 dazu ausgelegt, die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals beim Anhalten der Kabine 3 auf der Grundlage der mindestens drei IQ-Signale zu erfassen, die den Sendesignalen mit den mindestens drei vorbestimmten Frequenzen entsprechen. Bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hingegen eine Konfiguration beschrieben, um Koordinaten eines Phasendrehungszentrums eines reflektierten Signals beim Fahren der Kabine 3 auf der Grundlage von mindestens drei IQ-Signale zu erfassen, die erhalten werden, wenn Sendesignale mit einer konstanten Frequenz generiert werden.
Der innere Aufbau einer Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform ist dem inneren Aufbau der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 der in 2 gezeigten ersten Ausführungsform ähnlich, und deshalb wird seine Erklärung weggelassen.
15 ist ein Ablaufschema, das einen Funktionsablauf der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 der zweiten Ausführungsform stellt eine Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 immer die vorbestimmte konstante Funkfrequenz für einen Oszillator 11 ein.
Zuerst bestimmt eine Steuereinheit 20, ob die Kabine 3 mit einer Geschwindigkeit fährt oder nicht, die gleich oder höher ist als ein vorbestimmter Schwellenwert (Schritt S41); falls JA, geht der Prozess zum Schritt S42 weiter, und falls NEIN, geht der Prozess zum Schritt S43 weiter. Die Geschwindigkeit der Kabine 3 wird berechnet, indem die von der Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 berechnete Fahrstrecke durch eine Fahrzeit von dieser dividiert wird.
Es ist anzumerken, dass, falls die berechnete Geschwindigkeit gleich oder höher als der vorbestimmte Schwellenwert ist und kein Anhaltesignal von einer Anhalte-Entscheidungsschaltung 19 her eingeht, bestimmt werden kann, dass die Kabine 3 mit einer Geschwindigkeit fährt, die gleich dem oder höher als der vorbestimmte Schwellenwert ist.
Falls die Steuerschaltung 20 bestimmt, dass die Kabine 3 mit einer Geschwindigkeit fährt, die gleich oder höher als der vorbestimmte Schwellenwert ist, instruiert die Steuerschaltung 20 die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15, einen Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess durchzuführen (Schritt S42). Details des Phasendrehungszentrum-Detektionsprozesses des Schritts S42 werden nachstehend mit Bezug auf 16 erläutert.
Die Steuerschaltung 20 bestimmt, ob die Kabine 3 anhält oder nicht (Schritt S43); falls JA, beendet die Steuerschaltung 20 den Fahrstreckenmessprozess, und falls NEIN, geht der Prozess zum Schritt S44 weiter. Falls die Steuerschaltung 20 ein Signal, das angibt, dass der Prozess abgeschlossen worden ist, von der Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 empfängt und bestimmt, dass die Kabine 3 fährt, instruiert die Steuerschaltung 20 die Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16, einen Fahrstreckenberechnungsprozess durchzuführen (Schritt S44). Details des Fahrstreckenberechnungsprozesses des Schritts S44 sind identisch zu denjenigen des in 13 gezeigten Ablaufschemas, und deshalb wird seine erneute Erklärung weggelassen.
Es ist anzumerken, dass es sein kann, dass der Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess des Schritts S42 nicht immer durchgeführt wird, wenn die Kabine 3 mit einer Geschwindigkeit fährt, die gleich dem oder höher als der vorbestimmte Schwellenwert ist. Er kann zum Beispiel unter den Bedingungen, in denen die Kabine 3 mit einer Geschwindigkeit fährt, die gleich dem oder höher als der vorbestimmte Schwellenwert ist, in vorbestimmten Zeitabständen durchgeführt werden.
16 ist ein Ablaufschema, das Details eines Phasendrehungszentrum-Detektionsprozesses des Schritts S42 gemäß 15 zeigt.
Zuerst stellt die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 eine vorbestimmte Frequenz für den Oszillator 11 als Frequenz des zu generierenden Sendesignals ein (Schritt S51). Mit Bezug auf 16 sind die Prozesse der Schritte S52 bis S54 identisch zu denjenigen der Schritte S22 bis S24 des in 10 gezeigten Ablaufschemas, und deshalb wird die erneute Erklärung dieser Prozesse weggelassen.
Die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 erhält ein von einem IQ-Demodulator 14 geschicktes Signal. Anschließend bestimmt die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15, ob die IQ-Signale in einer vorbestimmten Anzahl (mindestens drei) verschiedener Momente (d.h. in Momenten, als die Kabine 3 um verschiedene Strecken gefahren ist) erhalten worden sind oder nicht (Schritt S55); falls JA, geht der Prozess zum Schritt S56 weiter, und falls NEIN, kehrt der Prozess zum Schritt S52 zurück.
Falls die vorbestimmte Anzahl von IQ-Signalen nicht erreicht worden ist, kehrt die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 zum Schritt S52 zurück und wiederholt die Schritte S52 bis S55. Der Oszillator 11 generiert die Sendesignale mit der gleichen Funkfrequenz für mindestens drei Zeiteinheitsintervalle, eine Sendeantenne 12a sendet die diesen Zeiteinheitsintervallen entsprechenden Sendesignale (mindestens drei Sendesignale) an eine Führungsschiene 2 als Funkwelle aus, eine Empfangsantenne 12b erhält mindestens drei reflektierte Signale, die den mindestens drei Sendesignalen entsprechen, und der IQ-Demodulator 14 erhält jeweils die mindestens drei IQ-Signale, die den mindestens drei Zeiteinheitsintervallen (d.h. den mindestens drei reflektierten Signalen) entsprechen.
Falls hingegen die vorbestimmte Anzahl von IQ-Signalen erhalten worden ist, erfasst die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals in einer IQ-Ebene auf der Grundlage der zuletzt erhaltenen mindestens drei IQ-Signale (Schritt S56).
Wenn die Detektion der Koordinaten des Phasendrehungszentrums abgeschlossen ist, teilt die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 der Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 die erfassten Koordinaten des Phasendrehungszentrums mit (Schritt S57), und teilt darüber hinaus der Steuerschaltung 20 den Abschluss des Phasendrehungszentrum-Detektionsprozesses mit (Schritt S58).
Nachstehend wird erläutert, wie die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals zu erfassen sind. Wenn die Kabine 3 fährt, bilden die IQ-Signale, die sequenziell beim Generieren der Sendesignale mit der konstanten Frequenz erhalten werden, eine Bogen- oder Kreisortskurve. Ein Zentrum des Bogens oder Kreises entspricht dem Phasendrehungszentrum. Das heißt, es ist der Ortskurve der IQ-Signale ähnlich, die, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, durch Ändern der Frequenz des Sendesignals beim Anhalten der Kabine 3 sequenziell erhalten werden.
Dementsprechend ist es möglich, die Koordinaten des Phasendrehungszentrums anhand des Verfahrens zum Berechnen des Zentrums des Kreises, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, auf der Grundlage der zuletzt erhaltenen drei oder mehr IQ-Signale zu erfassen, wenn die Kabine 3 mit einer Geschwindigkeit fährt, die gleich dem oder höher als der vorbestimmte Schwellenwert ist.
Anschließend wird erläutert, wie der Schwellenwert des Schritts S41 gemäß 15 zu bestimmen ist. Beim Berechnen der Koordinaten des Zentrums des Kreises, der durch die drei Punkte verläuft, besteht, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, falls drei Punkte, die eine sehr geringe Phasendifferenz zwischen zwei beliebigen von diesen haben, das heißt, drei aneinander angrenzende Punkte als Referenzen verwendet werden, eine Möglichkeit, dass man nicht in der Lage ist, die Koordinaten des Zentrums des Kreises genau zu ermitteln.
Folglich wird die Schwellenwertgeschwindigkeit der Kabine 3, die eine Bedingung zum Durchführen des Phasendrehungszentrum-Detektionsprozesses des Schritts S42 ist, anhand der bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Gleichung (4) bestimmt. Die Gleichung (4) gibt ein Verhältnis zwischen der akkumulierten Phase (Phasendifferenz) Ψ und der Fahrstrecke „s“ an. Anhand der Gleichung (4) wird der Schwellenwert des Schritts S41 auf der Grundlage einer Hauptstrahlrichtung der Sendeantenne 12a und der Empfangsantenne 12b und einer Wellenlänge der Funkwelle des Sendesignals so bestimmt, dass die mindestens drei IQ-Signale zueinander vorbestimmte Phasendifferenzen haben. Eine angemessene Phasendifferenz (z.B. π/3) wird nach Ermessen bestimmt und wird für die akkumulierte Phase Ψ der Gleichung (4) eingesetzt, um die Fahrstrecke „s“ zu berechnen.
Dann wird die Geschwindigkeit, mit der die Kabine 3 die Strecke „s“ oder mehr pro Einheitszeit zurücklegt, um das IQ-Signal zu erhalten, als Schwellenwertgeschwindigkeit bestimmt. Die drei oder mehr IQ-Signale, die erhalten werden, wenn die Kabine 3 mit einer Geschwindigkeit fährt, die gleich der oder höher als die auf diese Weise bestimmte Schwellenwertgeschwindigkeit ist, haben die zueinander angemessene Phasendifferenz. Daher ist es möglich, die Koordinaten des Phasendrehungszentrums anhand des vorstehend beschriebenen Verfahrens auf der Grundlage dieser IQ-Signale zu erfassen.
In dem Fahrstreckenmessprozess gemäß 15 wird der Fahrstreckenberechnungsprozess des Schritts S44 wiederholt durchgeführt, solange die Kabine 3 fährt.
Bei der vorstehend beschriebenen Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 der zweiten Ausführungsform ist die Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 dazu ausgelegt, die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals beim Fahren der Kabine 3 auf der Grundlage der beim Generieren der Sendesignale mit der konstanten Frequenz erhaltenen mindestens drei IQ-Signale zu erfassen. Daher ist es möglich, die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals genau zu erfassen und die Genauigkeit zu verbessern, die Fahrstrecke der Kabine 3 zu messen, selbst wenn die Kabine 3 fährt.
Zusätzlich ist die Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 dazu ausgelegt, die beim Durchführen des Phasendrehungszentrum-Detektionsprozesses zu verwendende Schwellenwertgeschwindigkeit der Kabine 3 so zu bestimmen, dass die mindestens drei IQ-Signale zueinander die vorbestimmten Phasendifferenzen haben. Daher ist es möglich, die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals genau zu erfassen und die Genauigkeit zu verbessern, die Fahrstrecke der Kabine 3 zu messen.
Es ist anzumerken, dass in Kombination mit dem bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess die Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 so ausgelegt sein kann, dass, wenn die Kabine 3 anhält, und wenn die Kabine 3 mit einer geringeren Geschwindigkeit als der Schwellenwertgeschwindigkeit fährt, die Fahrstrecke auf der Grundlage der Koordinaten des während des Anhaltens erfassten Phasendrehungszentrums berechnet wird, und wenn die Kabine 3 mit einer Geschwindigkeit fährt, die gleich oder höher als der vorbestimmte Schwellenwert ist, die Fahrstrecke auf der Grundlage der Koordinaten des während des Fahrens erfassten Phasendrehungszentrums berechnet wird.
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
Die Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform ist so ausgelegt, dass die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals auf der Grundlage der Ortskurve der mindestens drei IQ-Signale in der IQ-Ebene erfasst, wobei die mindestens drei IQ-Signale beim Generieren der Sendesignale mit der konstanten Frequenz erhalten werden, wenn die Kabine mit einer Geschwindigkeit fährt, die gleich dem oder höher als der vorbestimmte Schwellenwert ist.
In einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hingegen eine Konfiguration beschrieben, um Koordinaten eines Phasendrehungszentrums eines reflektierten Signals auf der Grundlage eines Leistungsspektrums des reflektierten Signals beim Generieren von Sendesignalen mit einer konstanten Frequenz zu erfassen, wenn eine Kabine mit einer Geschwindigkeit fährt, die gleich oder höher als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
Der innere Aufbau einer Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß der dritten Ausführungsform ist dem inneren Aufbau der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 der in 2 gezeigten ersten Ausführungsform ähnlich, und deshalb wird seine erneute Erklärung weggelassen.
Der Funktionsablauf der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß der dritten Ausführungsform ist dem in 15 gezeigten Ablaufschema ähnlich, aber Details des Phasendrehungszentrum-Detektionsprozesses des Schritts S42 unterscheiden sich von denjenigen der zweiten Ausführungsform.
17 ist ein Ablaufschema, das Details eines Phasendrehungszentrum-Detektionsprozesses gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Mit Bezug auf 17 sind die Prozesse der Schritte S61 bis S65 identisch zu denjenigen der Schritte S51 bis S55 des in 16 gezeigten Ablaufschemas, und deshalb wird die Erklärung dieser Prozesse weggelassen. Eine Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 führt einen FFT-Prozess (schnelle Fourier-Transformation) mit den zuletzt erhaltenen mindestens drei IQ-Signalen durch, um das Leistungsspektrum von mindestens drei reflektierten Signalen zu berechnen (Schritt S66).
In diesem Fall werden die in einem letzten vorbestimmten Zeitraum, wenn eine Kabine 3 mit einer Geschwindigkeit eines vorbestimmten Schwellenwerts oder höher fährt, erhaltenen IQ-Signale zum Berechnen des Leistungsspektrums des reflektierten Signals verwendet. Anschließend erfasst die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 eine Direktwellenkomponente des reflektierten Signals auf der Grundlage des berechneten Leistungsspektrums (Schritt S67).
Anschließend erfasst die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 Koordinaten eines Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals auf der Grundlage von Koordinaten der Direktwellenkomponente des reflektierten Signals in einer IQ-Ebene auf eine ähnliche Weise wie diejenige der ersten und zweiten Ausführungsform (Schritt S68). Wenn die Detektion der Koordinaten des Phasendrehungszentrums abgeschlossen worden ist, teilt die Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 einer Fahrstrecken-Berechnungsschaltung 16 die erfassten Koordinaten des Phasendrehungszentrums mit (Schritt S69), und teilt darüber hinaus einer Steuerschaltung 20 den Abschluss des Phasendrehungszentrum-Detektionsprozesses mit (Schritt S70).
Mit Bezug auf 18 und 19 wird erläutert, wie die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals auf der Grundlage des Leistungsspektrums des reflektierten Signals zu erfassen sind. 18 und 19 sind Schaubilder, um darzustellen, wie die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu detektieren sind. Mit Bezug auf 18 und 19 gibt die horizontale Achse eine Frequenz an, und die vertikale Achse gibt die Stärke des reflektierten Signals an.
18 zeigt eine Wellenform des Leistungsspektrums des beim Anhalten der Kabine 3 erhaltenen reflektierten Signals, und 19 zeigt eine Wellenform des Leistungsspektrums des beim Fahren der Kabine 3 erhaltenen reflektierten Signals. Wenn die Kabine 3 anhält, weist das Leistungsspektrum, da eine Frequenz der reflektierten Welle identisch zu einer Frequenz einer direkten Welle f₀ ist, die von einer Sendeantenne 12a her direkt in eine Empfangsantenne 12b eintritt, die Wellenform auf, die nur bei der Frequenz f₀ eine Spitzensignalstärke hat.
Hingegen ist, wenn die Kabine 3 fährt, da die Frequenz der reflektierten Welle eine die Fahrgeschwindigkeit der Kabine 3 angebende Doppler-Frequenz f_d ist, die Frequenz einer Komponente der reflektierten Welle von der Frequenz der Direktwellenkomponente getrennt, und das Leistungsspektrum weist die Wellenform auf, die zwei Spitzensignalstärken bei diesen Frequenzen hat. Daher wird in der Wellenform des Leistungsspektrums die Frequenz mit der Spitzensignalstärke und nicht die Doppler-Frequenz f_d als Direktwellenkomponente extrahiert. Danach werden die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals auf der Grundlage der Koordinaten der extrahierten Direktwellenkomponente in einer IQ-Ebene erfasst.
Wenn die Kabine 3 fährt, besteht eine Möglichkeit, dass sich die Stärke des reflektierten Signals aufgrund einer Schwingung der Kabine 3 oder dergleichen verändert. Deshalb ist es anhand des vorstehend beschriebenen Verfahrens auf der Grundlage der beim Fahren der Kabine 3 erhaltenen mindestens drei IQ-Signale möglich, die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals genau zu erfassen, selbst wenn die Kabine 3 fährt.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 der dritten Ausführungsform ist es möglich, vorteilhafte Wirkungen ähnlich denjenigen der zweiten Ausführungsform zu erzielen.
Zusätzlich ist die vorstehend beschriebene Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 dazu ausgelegt, die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals auf der Grundlage des Leistungsspektrums des beim Generieren der Sendesignale mit der konstanten Frequenz erhaltenen reflektierten Signals zu erfassen, wenn die Kabine 3 fährt. Daher ist es möglich, die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals genau zu erfassen und die Genauigkeit zu verbessern, die Fahrstrecke der Kabine 3 zu messen, selbst wenn sich die Stärke des reflektierten Signals aufgrund der Schwingung der Kabine 3 oder durch andere Einwirkungen verändert.
Es ist anzumerken, dass in Kombination mit dem bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess die Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 so ausgelegt sein kann, dass, wenn die Kabine 3 anhält, und wenn die Kabine 3 mit einer geringeren Geschwindigkeit als dem vorbestimmten Schwellenwert fährt, die Fahrstrecke auf der Grundlage der Koordinaten des während des Anhaltens erfassten Phasendrehungszentrums berechnet wird, und wenn die Kabine 3 mit einer Geschwindigkeit fährt, die gleich dem oder höher als der vorbestimmte Schwellenwert ist, die Fahrstrecke auf der Grundlage der Koordinaten des während des Fahrens erfassten Phasendrehungszentrums berechnet wird.
VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
In einer vierten Ausführungsform wird ein Fall erläutert, in dem eine Fahrstrecken-Messvorrichtung an einem Fahrzeug eines Zugs angebracht ist. In diesem Fall handelt es sich bei dem Fahrzeug des Zugs um einen sich bewegenden Körper, und die Fahrstrecken-Messvorrichtung misst eine Fahrstrecke des Fahrzeugs.
20 ist ein Schaubild, das schematisch den Aufbau eines Zugs zeigt, an dem eine Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht ist. Mit Bezug auf 20 sind Schienen 72 längs einer Trasse verlegt, auf der ein Fahrzeug 71 fährt, und unter den Schienen 72 sind die Schienen 72 tragende Schwellen 73 in vorbestimmten Abständen verlegt.
Zusätzlich ist eine Bettung 74 zwischen den Schwellen 73 verteilt. Andererseits sind Rollböcke 76 an einem vorderen und hinteren Abschnitt auf einer Bodenfläche des Fahrzeugs 71 über Verbindungsachsen 75 angeordnet, und Räder 77 sind jeweils an den Rollböcken 76 befestigt. Zusätzlich ist die Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 um eine Mitte der Bodenfläche des Fahrzeugs 71 über eine Montagevorrichtung 78 befestigt.
Der innere Aufbau der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß der vierten Ausführungsform ist dem inneren Aufbau der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 der in 2 gezeigten ersten Ausführungsform ähnlich, und deshalb wird seine Erklärung weggelassen. Es ist anzumerken, dass eine Sendeantenne 12a eine Funkwelle (eine Sendewelle) zur Trasse (zum Boden) aussendet, bei der es sich um eine feststehende Fläche handelt.
Der Funktionsablauf der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß der vierten Ausführungsform ist dem in 8 gezeigten Ablaufschema ähnlich, und somit wird seine Erklärung weggelassen.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 der vierten Ausführungsform ist es möglich, vorteilhafte Wirkungen ähnlich denjenigen der ersten Ausführungsform zu erzielen.
Zusätzlich ist es bei einer Eisenbahnanwendung möglich, die Fahrstrecke des Fahrzeugs 71 genau zu messen und deshalb eine Anzahl von zum Korrigieren der Fahrstrecke installierten Bodenelementen zu reduzieren oder komplett zu eliminieren, und somit Installationskosten und Wartungskosten zu senken.
Es ist anzumerken, dass die Fahrstrecken-Messvorrichtung nicht darauf beschränkt ist, an einem Zug angebracht zu werden, sondern an jedem entlang einer feststehenden Fläche fahrenden, sich bewegenden Körper, zum Beispiel einem Fahrzeug, wie etwa einem Automobil, angebracht werden kann.
FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM
Bei der ersten Ausführungsform ist der Fall erläutert, die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals auf der Grundlage der mindestens drei IQ-Signale, die den Sendesignalen mit den mindestens drei vorbestimmten Frequenzen entsprechen, zu erfassen, wenn der sich bewegende Körper anhält. In einer fünften Ausführungsform wird hingegen ein Fall erläutert, Koordinaten eines Phasendrehungszentrums eines reflektierten Signals auf der Grundlage von mindestens zwei IQ-Signalen, die Sendesignalen mit mindestens zwei sich voneinander unterscheidenden, vorbestimmten Frequenzen entsprechen, zu erfassen, wenn ein sich bewegender Körper anhält.
Der innere Aufbau einer Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß der fünften Ausführungsform ist dem inneren Aufbau der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 der in 2 gezeigten ersten Ausführungsform ähnlich, und deshalb wird seine Erklärung weggelassen.
Der Funktionsablauf der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 gemäß der fünften Ausführungsform ist dem in 8 gezeigten Ablaufschema ähnlich, aber Details des Phasendrehungszentrum-Detektionsprozesses des Schritts S3 unterscheiden sich von denjenigen der ersten Ausführungsform. Der Phasendrehungszentrum-Detektionsprozess der fünften Ausführungsform ist dem in 10 gezeigten Ablaufschema ähnlich, unterscheidet sich aber in einer Anzahl von einzustellenden Frequenzen (d.h. einer Anzahl von zu erhaltenden IQ-Signalen) und in einem Verfahren zum Erfassen der Koordinaten des Phasendrehungszentrums von denjenigen der ersten Ausführungsform.
Gemäß der Fahrstrecken-Messvorrichtung 10 der fünften Ausführungsform stellt im Schritt S21 eine Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung 15 sequenziell mindestens zwei sich voneinander unterscheidende, vorbestimmte Frequenzen für einen Oszillator 11 ein. Danach erfasst im Schritt S26 die PhasendrehungszentrumDetektionsschaltung 15 die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals in einer IQ-Ebene auf der Grundlage der mindestens zwei erhaltenen IQ-Signale.
21 bis 23 sind Schaubilder, um darzustellen, wie die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals gemäß der fünften Ausführungsform zu detektieren sind. Mit Bezug auf 21 geben ein Punkt P₃₁ und ein Punkt P₃₂ die Koordinaten der durch Einstellen der Frequenz der Sendesignale auf zwei vorbestimmte Frequenzen f1 und f2 erhaltenen IQ-Signale an. Es ist davon auszugehen, dass die Frequenzen f1 und f2 ein Verhältnis: f1 < f2 erfüllen. Eine Phasendifferenz ϕ zwischen dem Punkt P₃₁ und dem Punkt P₃₂ kann anhand der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Gleichung (9) berechnet werden.
Wenn die Koordinaten der zwei Punkte auf einem Umfang gefunden sind, und ein Zentriwinkel, der durch zwei, die zwei Punkte verbindende Radien gebildet ist, und ein Zentrum eines Kreises gefunden sind, werden Koordinaten der Mittelpunkte von zwei Kreisen bestimmt. Die Kreise, die jeweils durch die Punkte P₃₁ und P₃₂ verlaufen und den Zentriwinkel von ϕ (0° < ϕ < 180°) haben, der durch die zwei Radien gebildet ist, welche die Punkte P₃₁ und P₃₂ und den Mittelpunkt verbinden, sind ein Kreis 81, der auf einen Punkt P_a zentriert ist, und ein Kreis 82, der auf einen Punkt P_b zentriert ist.
Wie in 11 der ersten Ausführungsform gezeigt ist, bilden, wenn die Frequenz des Sendesignals beim Anhalten des sich bewegenden Körpers allmählich erhöht wird, die bei den jeweiligen Frequenzen erhaltenen IQ-Signale eine Ortskurve im Uhrzeigersinn (nach rechts gerichtet). Dementsprechend entsteht wegen des Verhältnisses f1 < f2 die Uhrzeigersinn-Ortskurve vom Punkt P₃₁ zum Punkt P₃₂.
Wie in 22 gezeigt ist, hat die Uhrzeigersinn-Ortskurve vom Punkt P₃₁ zum Punkt P₃₂ auf einem Umfang des Kreises 81 eine zulässige Phasendifferenz von ϕ. Hingegen hat, wie in 23 gezeigt, die Uhrzeigersinn-Ortskurve vom Punkt P₃₁ zum Punkt P₃₂ auf einem Umfang des Kreises 82 eine unzulässige Phasendifferenz von 360° – ϕ. Somit wird das Zentrum P_a des Kreises 81 als die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals erfasst.
Um die Koordinaten des Phasendrehungszentrums anhand des vorstehend beschriebenen Verfahrens auf der Grundlage der zwei IQ-Signale zu erfassen, die den Sendesignalen mit den zwei sich voneinander unterscheidenden Frequenzen entsprechen, ist es notwendig, die Frequenzen der Sendesignale so einzustellen, dass die Phasendifferenz ϕ zwischen den zwei IQ-Signalen die Bedingung 0° < ϕ < 180° erfüllt. Folglich werden anhand des in der ersten Ausführungsform beschriebenen Verfahrens zum Bestimmen der Frequenzen der Sendesignale eine erste Frequenz und eine zweite Frequenz so ausgewählt, dass die zwei IQ-Signale eine Phasendifferenz haben, die größer als 0° und kleiner als 180° ist.
Gemäß der Fahrstrecken-Messvorrichtung bei der vorstehend beschriebenen fünften Ausführungsform ist die Fahrstrecken-Messvorrichtung dazu ausgelegt, die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals auf der Grundlage der mindestens zwei IQ-Signale, die den Sendesignalen mit den mindestens zwei sich voneinander unterscheidenden, vorbestimmten Frequenzen entsprechen, zu erfassen, wenn der sich bewegende Körper anhält. Deshalb ist es möglich, die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals mit einer geringeren Übertragungshäufigkeit der Funkwelle schnell und genau zu erfassen.
Bezugszeichenliste

1: Aufzugsschacht
2: Führungsschiene
3: Kabine
4: Antriebsvorrichtung
5: Hauptseil
6: Gegengewicht
7: Befestigungsvorrichtung
10: Fahrstrecken-Messvorrichtung
11: Oszillator
12: Antenne
12a: Sendeantenne
12b: Empfangsantenne
13: Verstärker
14: IQ-Demodulator
15: Phasendrehungszentrum-Detektionsschaltung
16: Fahrstrecken-Berechnungsschaltung
17: Eingabeanschluss
18: Ausgabeanschluss
19: Anhalte-Entscheidungsschaltung
20: Steuerschaltung
71: Fahrzeug
72: Schiene
73: Schwelle
74: Bettung
75: Verbindungsachse
76: Rollbock
77: Rad
78: Montagevorrichtung

Claims

Fahrstrecken-Messvorrichtung, die an einem sich bewegenden Körper vorgesehen ist, der entlang einer feststehenden Fläche fährt, um eine Fahrstrecke des sich bewegenden Körpers zu messen, wobei die Fahrstrecken-Messvorrichtung mit folgenden Komponenten versehen ist: – einem Oszillator, der ein Sendesignal mit einer Funkfrequenz für mehrere Zeiteinheitsintervalle generiert; – einer Sendeantenne, die das Sendesignal zur feststehenden Fläche als Funkwelle aussendet; – einer Empfangsantenne, die eine Funkwelle empfängt, die von der Sendeantenne zur feststehenden Fläche ausgesendet und von der feststehenden Fläche reflektiert worden ist, und die Funkwelle als reflektiertes Signal erhält, das dem Sendesignal entspricht; – einer IQ-Signalaufnahmeeinrichtung, die das reflektierte Signal anhand von Quadraturdemodulation auf der Grundlage des Sendesignals als Referenzsignal für jeden der mehrere Zeiteinheitsintervalle demoduliert, und mehrere IQ-Signale erhält, die jeweils den mehreren Zeiteinheitsintervallen entsprechen, wobei die mehreren IQ-Signale jeweils Koordinaten des reflektierten Signals in einer IQ-Ebene angeben; – einer Phasendrehungszentrum-Detektionseinrichtung, die Koordinaten eines Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals in der IQ-Ebene auf der Grundlage mindestens zweier IQ-Signale der mehreren IQ-Signale erfasst, die von der IQ-Signalaufnahmeeinrichtung erhalten worden sind; und – einer Fahrstreckenberechnungseinrichtung, die eine Phasendifferenz vom Sendesignal zum reflektierten Signal auf der Grundlage der Koordinaten des reflektierten Signals und der Koordinaten des Phasendrehungszentrums in der IQ-Ebene berechnet, und die Fahrstrecke des sich bewegenden Körpers auf der Grundlage der Phasendifferenz berechnet.
Fahrstrecken-Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Fahrstreckenmesseinrichtung die Koordinaten des reflektierten Signals in der IQ-Ebene auf der Grundlage der Koordinaten des Phasendrehungszentrums korrigiert, die Phasendifferenz vom Sendesignal zum reflektierten Signal auf der Grundlage der korrigierten Koordinaten berechnet, und die Fahrstrecke des sich bewegenden Körpers auf der Grundlage der Phasendifferenz berechnet.
Fahrstrecken-Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn der sich bewegende Körper anhält, der Oszillator mindestens zwei Sendesignale mit Funkfrequenzen generiert, die sich voneinander unterscheiden, die Sendeantenne die mindestens zwei Sendesignale als Funkwellen zur feststehenden Fläche aussendet, die Empfangsantenne mindestens zwei reflektierte Signale erhält, die den mindestens zwei Sendesignalen entsprechen, die IQ-Signalaufnahmeeinrichtung mindestens zwei IQ-Signale erhält, die den mindestens zwei reflektierten Signalen entsprechen, und die Phasendrehungszentrum-Detektionseinrichtung die Koordinaten des Phasendrehungszentrums der reflektierten Signale in der IQ-Ebene auf der Grundlage der mindestens zwei IQ-Signale erfasst.
Fahrstrecken-Messvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Funkfrequenzen der mindestens zwei Sendesignale auf der Grundlage einer Hauptstrahlrichtung der Sendeantenne und der Empfangsantenne und einer Strecke von der Sendeantenne und der Empfangsantenne zur feststehenden Fläche so bestimmt werden, dass die mindestens zwei IQ-Signale eine vorbestimmte Phasendifferenz zueinander haben.
Fahrstrecken-Messvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Funkfrequenzen der mindestens zwei Sendesignale so bestimmt werden, dass die mindestens zwei IQ-Signale eine Phasendifferenz haben, die größer ist als 0° und kleiner als 180°
Fahrstrecken-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, die ferner eine Anhalte-Entscheidungseinrichtung aufweist, um auf der Grundlage der IQ-Signale zu bestimmen, ob der sich bewegende Körper anhält oder nicht, wobei, wenn ein Änderungsbetrag im IQ-Signal für einen vorbestimmten Zeitraum gleich oder kleiner als ein erster vorbestimmter Schwellenwert ist, die Anhalte-Entscheidungseinrichtung bestimmt, dass der sich bewegende Körper anhält.
Fahrstrecken-Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn der sich bewegende Körper mit einer Geschwindigkeit fährt, die gleich einem oder höher als ein zweiter vorbestimmter Schwellenwert ist, der Oszillator ein Sendesignal mit der gleichen Funkfrequenz für mindestens drei Zeiteinheitsintervalle generiert, und die IQ-Signalaufnahmeeinrichtung mindestens drei IQ-Signale erhält, die jeweils den mindestens drei Zeiteinheitsintervallen entsprechen, und die Phasendrehungszentrum-Detektionseinrichtung die Koordinaten des Phasendrehungszentrums der reflektierten Signale in der IQ-Ebene auf der Grundlage der mindestens drei IQ-Signale erfasst.
Fahrstrecken-Messvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der zweite vorbestimmte Schwellenwert auf der Grundlage einer Hauptstrahlrichtung der Sendeantenne und der Empfangsantenne und einer Wellenlänge der Funkwelle des Sendesignals so bestimmt wird, dass die mindestens drei IQ-Signale vorbestimmte Phasendifferenzen zueinander haben.
Fahrstrecken-Messvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Phasendrehungszentrum-Detektionseinrichtung ein Leistungsspektrum des reflektierten Signals auf der Grundlage der mindestens drei IQ-Signale berechnet und die Koordinaten des Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals in der IQ-Ebene auf der Grundlage des berechneten Leistungsspektrums erfasst.
Aufzug mit einer Fahrstrecken-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Fahrzeug mit einer Fahrstrecken-Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Verfahren zum Messen einer Fahrstrecke eines sich bewegenden Körpers anhand einer Fahrstrecken-Messvorrichtung, die an dem sich bewegenden Körper vorgesehen ist, der entlang einer feststehenden Fläche fährt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Generieren eines Sendesignals mit einer Funkfrequenz für mehrere Zeiteinheitsintervalle; – Aussenden des Sendesignals als Funkwelle zur feststehenden Fläche; – Empfangen der Funkwelle, die zur feststehenden Fläche ausgesendet und von der feststehenden Fläche reflektiert worden ist, und Erhalten der Funkwelle als reflektiertes Signal, das dem Sendesignal entspricht; – Demodulieren des reflektierten Signals anhand von Quadraturdemodulation auf der Grundlage des Sendesignals als Referenzsignal für jeweils die mehreren Zeiteinheitsintervalle, und Erhalten mehrerer IQ-Signale, die jeweils den mehreren Zeiteinheitsintervallen entsprechen, wobei jedes der mehreren IQ-Signale Koordinaten des reflektierten Signals in einer IQ-Ebene angibt; – Erfassen von Koordinaten eines Phasendrehungszentrums des reflektierten Signals in der IQ-Ebene auf der Grundlage von mindestens zwei IQ-Signalen der mehreren IQ-Signale, die von der IQ-Signalaufnahmeeinrichtung erhalten worden sind; und – Berechnen einer Phasendifferenz vom Sendesignal zum reflektierten Signal auf der Grundlage der Koordinaten des reflektierten Signals und der Koordinaten des Phasendrehungszentrums in der IQ-Ebene, und Berechnen der Fahrstrecke des sich bewegenden Körpers auf der Grundlage der Phasendifferenz.