基于感应无线的高分辨率位置检测系统研究

　　0 引言

　　在工业生产中，对大型移动机车进行精确定位是十分重要的。感应无线技术是 20 世纪 70 年代末在日本发展起来的一项新的工业应用技术，主要是针对工业生产中大型移动机车的自动化而研制的。国内较早研究感应无线技术的是岳阳市电子研究所，岳阳千盟电子有限公司在感应无线位置检测方面达到了国际先进水平[1]，目前最高应用水平已经达到了移动机车无人执守。

　　感应无线位置检测通过安装在移动机车天线箱中的感应线圈与敷设在地面轨道旁的编码电缆传输对线之间的电磁感应，得到移动机车的位置[2]。检测方式分为地面检测位置和车上检测位置两种。地面检测位置是在地面中央控制室检测得到移动机车的位置; 车上检测位置是在机车上检测得到自身的位置。与地面检测位置相比，感应无线车上检测位置更具优势，主要表现在:

　　①车上控制系统得到自身位置更迅速[3];

　　②便于多机车共用一条编码电缆检测位置。

　　1 感应无线检测系统结构

　　在自动控制系统中，必须保证控制和受控双方可靠地数据通信以及移动机车所在位置的位置检测[4 -5]。感应无线技术构成的系统，将感应无线数据通信和位置检测融合在一个系统中[6]。感应无线位置检测系统由位置信号发生器、编码电缆、感应天线和位置检测器组成。编码电缆部分由编码电缆、连接电缆和匹配阻抗构成; 感应天线箱安装在移动机车上并随着机车移动，且始终与编码电缆保持距离 z( z≈10 cm)[7]。感应无线位置检测系统结构如图1 所示。

　　图 1 系统结构图

　　Fig. 1 Structure of the system

　　2 感应无线位置检测方法研究

　　2. 1 绝对位置检测原理

　　绝对位置检测( absolute position detection，APD) 原理为中控室地面局按一定的顺序，分时向编码电缆中各检测位置的传输对线发送载波信号，天线箱中感应线圈作为接收线圈，移动机车上的位置检测器检测接收线圈收到的载波信号，进而得到接收线圈的位置。图 1 中，移动机车上天线箱中的接收线圈由导线按交叉方式多匝绕制，可以看成是接收线圈 0 和接收线圈1。由于接收线圈 0 与接收线圈 1 交叉且面积相等，在作现场两线圈所感应的干扰噪声电动势 e0和 e大小相等、相位相反，即 e0= - e1。此时，接收线圈提取的噪声电动势 e = e0+ e1= 0，因而可起到接收时抑制干扰的作用[8]。编码电缆结构与检测原理如图 2 所示。

　　图 2 编码电缆结构与检测原理示意图

　　Fig. 2 Schematics of the structure of encoded cableand position detecting principle