感應(yīng)無線位置檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：在有軌機(jī)車自動(dòng)控制中，需要對(duì)移動(dòng)機(jī)車位置進(jìn)行精確測量，為此設(shè)計(jì)了一套感應(yīng)無線位置檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)是基于電磁感應(yīng)原理，通過檢測天線箱線圈與編碼電纜的感應(yīng)電動(dòng)勢相位和幅度，得到移動(dòng)機(jī)車的位置。介紹了感應(yīng)無線位置檢測系統(tǒng)的基本框架，闡述了系統(tǒng)基本工作原理，推導(dǎo)了位置檢測公式，設(shè)計(jì)了位置檢測電路模型，并進(jìn)行了無線感應(yīng)位置檢測實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：感應(yīng)無線位置檢測系統(tǒng)檢測精度高，抗干擾能力強(qiáng)，可滿足移動(dòng)機(jī)車精確定位的要求。
關(guān)鍵詞：感應(yīng)無線；位置檢測；編碼電纜；檢測精度

0 引言
工業(yè)作業(yè)機(jī)車的自動(dòng)定位是機(jī)車自動(dòng)化操作的基礎(chǔ)，它要求檢測裝置能精確、快速、可靠地檢測機(jī)車行走位置。感應(yīng)無線技術(shù)是二十世紀(jì)七十年代末在日本發(fā)展起來的一項(xiàng)新的工業(yè)應(yīng)用技術(shù)，主要是針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中大型移動(dòng)機(jī)車的自動(dòng)化而研制的。感應(yīng)無線位置檢測是通過安裝在移動(dòng)機(jī)車上的天線箱中的感應(yīng)線圈與敷設(shè)在地面軌道旁的編碼電纜中傳輸對(duì)線之間的電磁感應(yīng)，檢測感應(yīng)信號(hào)的相位與幅度，從而得到移動(dòng)機(jī)車的位置。感應(yīng)無線位置檢測的特點(diǎn)是重復(fù)性好、檢測精度高、安全性好、適用性強(qiáng)、抗干擾性強(qiáng)、可靠性高。

1 感應(yīng)無線位置檢測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
自動(dòng)控制系統(tǒng)中，必須解決兩個(gè)基本問題：a．控制和受控雙方可靠的數(shù)據(jù)通信；b．移動(dòng)機(jī)車所在位置的位置檢測。感應(yīng)無線位置檢測系統(tǒng)，將感應(yīng)無線數(shù)據(jù)通信和位置檢測融合在一個(gè)系統(tǒng)中，它由位置信號(hào)發(fā)生器、編碼電纜、感應(yīng)天線、位置檢測器組成。其中感應(yīng)天線箱安裝在移動(dòng)機(jī)車上隨機(jī)車移動(dòng)，且始終與編碼電纜保持距離z；編碼電纜部分由編碼電纜、連接電纜、匹配阻抗構(gòu)成。感應(yīng)無線位置檢測系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2 感應(yīng)無線位置檢測方法研究
2．1 APD檢測
一般位置檢測(APD)原理：中控室地面局按一定順序，分時(shí)向編碼電纜中各檢測位置傳輸對(duì)線發(fā)送載波信號(hào)，天線箱中的感應(yīng)線圈作接收線圈，移動(dòng)機(jī)車上的位置檢測器檢測接收線圈收到的載波信號(hào)，進(jìn)而得到接收線圈的位置。APD檢測結(jié)構(gòu)平鋪圖如圖2所示。

在t0、t1、t2、t3、t4時(shí)間段，分別向傳輸對(duì)線R、R’、G2、G1、G0發(fā)送載波信號(hào)，在t5時(shí)間段不發(fā)送。車上天線箱中有兩個(gè)接收線圈：接收線圈0和接收線圈1。APD檢測是從接收線圈0感應(yīng)信號(hào)的相位中得到APD位置。在t0時(shí)間段，線圈0感應(yīng)的是R線發(fā)送的信號(hào)，稱為R信號(hào)；在t1時(shí)間段，線圈0感應(yīng)的是R’信號(hào)，R’信號(hào)與R信號(hào)反相，記為=1，作為起始位；在t2時(shí)間段，線圈0感應(yīng)的是G2線發(fā)送的信號(hào)，G2=0或1，取決于接收線圈0的位置。若接收線圈0的中線分別在①、②、③、④的位置，則接收線圈0的接收信號(hào)的相位如圖3所示。