(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波信号を受け取って、ＲＦ信号を送り出す複数のトランスポンダ・モジュールであって、このうちの少なくとも２つがエレベータの各階床のドア枠の上下位置に取り付けられた、複数のトランスポンダ・モジュールと、
エレベータかごに固定されるとともに、少なくとも１つの超音波信号を送り出して、前記複数のＲＦ信号を受け取る少なくとも１つのトランシーバ・モジュールと、
前記少なくとも１つのトランシーバ・モジュールによる前記超音波信号の送出と前記ＲＦ信号の受信との間の持続時間を決定する手段と、
前記持続時間から、前記トランシーバと少なくとも２つのトランスポンダとの間の距離を求めて、前記各々の距離に基づいて前記トランシーバ・モジュールの位置を決定する手段と、
を備えることを特徴とする位置決めシステム。
【請求項２】
エレベータかごの位置を測定する装置であって、
ＲＦ信号を送り出すようにしたＲＦ送信機および超音波信号を受け取るようにした超音波受信機を含む複数のトランスポンダ・モジュールであって、前記複数のトランスポンダのうちの少なくとも２つがエレベータの各階床のドア枠の上下位置に配置されている、複数のトランスポンダ・モジュールと、
超音波信号を送り出すようにした超音波送信機、ＲＦ信号を受け取るようにしたＲＦ受信機、前記超音波信号の送出と前記ＲＦ信号の受信との間の複数の持続時間を測定する計時装置、および前記複数の持続時間を処理して前記位置を計算する計算装置を含む、前記エレベータかごに固定された少なくとも１つのトランシーバ・モジュールと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項３】
超音波信号を受け取って、ＲＦ信号を送り出す複数のトランスポンダ・モジュールを定位置に取り付けるステップであって、前記複数のトランスポンダ・モジュールのうちの少なくとも２つをエレベータの各階床のドア枠の上下位置に取り付けるステップと、
少なくとも１つの超音波信号を送り出して、前記複数のＲＦ信号を受け取る少なくとも１つのトランシーバ・モジュールをエレベータかごの所望の位置に取り付けるステップと、
前記超音波信号を送り出すステップと、
前記複数のＲＦ信号の少なくとも２つを受け取るステップと、
前記超音波信号の前記送出と前記複数のＲＦ信号の前記受信との間の複数の持続時間を測定するステップと、
前記持続時間から、前記トランシーバと少なくとも２つのトランスポンダとの間の距離を求めて、前記各々の距離に基づいて前記トランシーバ・モジュールの位置を決定するステップと、
を含むことを特徴とする、位置を決定する方法。
【請求項４】
超音波信号を送り出すようにした超音波送信機、ＲＦ信号を受け取るようにしたＲＦ受信機、前記超音波信号の送出と前記ＲＦ信号の受信との間の複数の持続時間を測定する計時装置、および前記複数の持続時間を処理する計算装置を含む少なくとも１つのトランシーバ・モジュールを、エレベータかごに固定するステップと、
ＲＦ信号を送り出すようにしたＲＦ送信機および超音波信号を受け取るようにした超音波受信機を含む複数のトランスポンダ・モジュールをそれぞれ、定位置に配置するステップであって、前記複数のトランスポンダ・モジュールのうちの少なくとも２つをエレベータの各階床のドア枠の上下位置に配置するステップと、
前記複数のトランスポンダ・モジュールにより受け取られる前記超音波信号を、前記少なくとも１つのトランシーバ・モジュールから送り出し、かつ、計時装置を始動させるステップと、
前記複数のトランスポンダ・モジュールを用いて前記超音波信号を受け取って、それぞれのトランスポンダ・モジュールに、一意的なコードで符号化されたＲＦ信号を送り出させるステップと、
前記送り出された複数のＲＦ信号を、前記ＲＦ受信機を用いて受け取るステップと、
前記計時装置を使用して、前記超音波信号の送出と前記送り出された複数のＲＦ信号のそれぞれの受信との間の複数の持続時間のうち少なくとも２つの持続時間を測定するステップと、
前記少なくとも２つのトランスポンダ・モジュールの位置と前記少なくとも２つの測定された持続時間とを用いて、前記トランシーバと少なくとも２つのトランスポンダとの間の距離を求めて、前記各々の距離に基づいて前記エレベータかごの前記位置を計算するステップと、
を含むことを特徴とする、エレベータかごの位置を測定する方法。
【請求項５】
練習用運転を行って、それにより、前記複数のトランスポンダ・モジュールの前記定位置を計算して、保存する追加ステップを含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記複数のトランスポンダ・モジュールを配置するステップが、前記エレベータかごがたどる中心軸と平行な一列をなして、前記少なくとも２つのトランスポンダ・モジュールを配置するステップを含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波信号とＲＦ信号を使用して、移動プラットホームの位置を定めるための装置および方法に関する。より詳細には、本発明は、動作中のエレベータかごの位置を測定するように、トランシーバ・モジュールとトランスポンダ・モジュールを設置する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
位置決め基準システム「ＰＲＳ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）」は、昇降路内のエレベータかごの位置をすばやく、かつ正確に測定するエレベータ制御システムの一構成要素である。この測定の速度と精度は、規定レベルの乗り心地に従って、与えられたエレベータ制御システムにより決定される。例えば、一般に、位置の測定は、１０ｍｓの遅れの範囲内で、かつ１ｍｍの精度で行われることが必要である。エレベータの広範な動作範囲（５００ｍまで）を考慮に入れると、これらの性能要件は、達成が困難であることもある。精度および測定遅れに関する性能要件に加えて、最小限に抑えられた補正運転も、他の重要な性能要件である。ここで、「最小限に抑えられた」とは、１つの床間隔よりも短い距離を意味する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
多くの既存ＰＲＳは、エレベータのモータ、調速機、または別々の綱車に取り付けられたエンコーダに基づいている。これらのＰＲＳは、このエンコーダの読みと、滑り、ロープの伸び、サブシステムにおける機械的摩耗、および／または、建物の揺れに起因する実際の位置との差を免れない。この差を最小限に抑えるために、乗場床と床合わせゾーンの実際の位置を示すいくつかの定められた既知の基準点に基づいて、補正が頻繁に行われるべきである。ベーン読取り装置（ｖａｎｅ  ｒｅａｄｅｒ）とベーンから成るベーン・システムは、これらの基準点と、それらの基準点の検出手段とを提供する。このベーン・システムの単純な機能を考慮に入れると、機械工が昇降路内で、どの階にも設置するベーンが、機材に対して＄１０、設置に対して０．５時間、調整に対して約０．１時間がかかるから、このベーン・システムは、まったく経済的でない。全体的に見て、既存ＰＲＳにおいてもっとも重大な問題は、性能対費用の比が不充分であることである。
【０００４】
それゆえ、必要とされるものは、機材、設置、メンテナンスの費用が安い高精度位置決め手段である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
よって、本発明の目的は、超音波信号とＲＦ信号を使用して、移動プラットホームの位置を定めるための装置および方法を提供することである。
【０００６】
本発明に従うと、位置決めシステムは、超音波信号を受け取って、ＲＦ信号を送り出す複数のトランスポンダ・モジュールと、少なくとも１つの超音波信号を送り出して、上記複数のＲＦ信号を受け取る少なくとも１つのトランシーバ・モジュールと、上記少なくとも１つのトランスポンダ・モジュールによる超音波信号の送出とＲＦ信号の受信との間の持続時間を決定する手段と、この持続時間から、上記トランスポンダ・モジュールの位置を決定する手段と、を備える。
【０００７】
本発明に従うと、移動プラットホームの位置を測定するための装置は、ＲＦ信号を送り出すようにしたＲＦ送信機および超音波信号を受け取るようにした超音波受信機を含む複数のトランスポンダ・モジュールであって、上記測定される位置の周りに上記複数のトランスポンダのうちの少なくとも２つが配置されている、複数のトランスポンダ・モジュールと、超音波信号を送り出すようにした超音波送信機、ＲＦ信号を受け取るようにしたＲＦ受信機、超音波信号の送出とＲＦ信号の受信との間の複数の持続時間を測定する計時装置、およびこの複数の持続時間を処理して上記位置を計算する計算装置を含む、上記移動プラットホームに固定された少なくとも１つのトランシーバ・モジュールと、を備える。
【０００８】
本発明に従うと、移動プラットホームの位置を測定する方法は、超音波信号を送り出すようにした超音波送信機、ＲＦ信号を受け取るようにしたＲＦ受信機、超音波信号の送出とＲＦ信号の受信との間の複数の持続時間を測定する計時装置、およびこの複数の持続時間を処理する計算装置を含む少なくとも１つのトランシーバ・モジュールを、上記移動プラットホームに固定するステップと、ＲＦ信号を送り出すようにしたＲＦ送信機および超音波信号を受け取るようにした超音波受信機を含む複数のトランスポンダ・モジュールをそれぞれ、定位置に配置するステップと、上記複数のトランスポンダ・モジュールにより受け取られる上記超音波信号を、上記少なくとも１つのトランシーバ・モジュールから送り出し、かつ、計時装置を始動させるステップと、上記複数のトランスポンダ・モジュールを用いて上記超音波信号を受け取って、それぞれのトランスポンダ・モジュールに、一意的なコードで符号化されたＲＦ信号を送り出させるステップと、この送り出された複数のＲＦ信号を、上記ＲＦ受信機を用いて受け取るステップと、上記計時装置を使用して、上記超音波信号の送出と上記送り出された複数のＲＦ信号のそれぞれの受信との間の少なくとも１つの持続時間を測定するステップと、これらの定位置と少なくとも１つの測定された持続時間とを用いて、上記移動プラットホームの位置を計算するステップと、を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、受動超音波ＲＦ−ＩＤシステム（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ＲＦ−ＩＤ  Ｓｙｓｔｅｍ）、略してＰＵＲＩＳから成る位置決め思想を中心としている。本発明のＰＵＲＩＳは、機材、設置、メンテナンスに対する費用が安い高精度位置決め手段を提供する。本発明の実現可能性にとって重要なことは、高速電磁信号と、よりかなり遅い音響信号とを組み合わせることである。好ましくは、この電磁信号はＲＦ信号であり、また、この音響信号は超音波信号である。以下でさらに詳しく説明される通り、高速の電磁信号と、より遅い音響信号とのこの組み合わせは、いずれか一方の信号伝送技術を使用するだけでは容易に達成できない機能を提供するように組み合わされている。本発明は、エレベータに関して述べられているが、それには限定されない。もっと適切に言えば、本発明は、一定の経路に沿って移動する移動プラットホームであれば、どんなものでも包含するように広範に記述されていて、しかも、この経路が既知の基準点から成り、その既知の基準点との空間的な関係が決定されることになっている。
【００１０】
図１を参照すると、本発明のＰＵＲＩＳの要素が示されている。ＰＵＲＩＳは、複数のＰＵＲＩ１１、すなわちトランスポンダ・モジュールと、ＰＵＲＩ読取り装置１３、すなわちトランシーバ・モジュールから成っている。ＰＵＲＩ読取り装置１３は、超音波信号２３を送り出して、ＰＵＲＩ読取り装置１３の周りに位置づけられた複数のＰＵＲＩ１１を作動させる。作動させたＰＵＲＩ１１はそれぞれ、一意的に符号化されたＲＦ信号２５を、ＰＵＲＩ読取り装置１３に戻す。ＰＵＲＩ読取り装置１３は、超音波信号の送出とＲＦ信号の到来との時間間隔を測定して、ＰＵＲＩ読取り装置１３とそれに対応するＰＵＲＩ１１との間の距離を計算する。このような測定は、好ましくは、電子計時装置２７により行われ、また、その計算は、好ましくは、マイクロプロセッサ２９により行われる。
【００１１】
この符号化されたＲＦ信号２５を復号すれば、ＰＵＲＩ読取り装置１３はさらに、ＲＦ信号２５を発生させた対応するＰＵＲＩ１１を識別することもできる。ＰＵＲＩ１１のセンサ構成要素は、超音波受信機２１とＲＦ送信機１９であるが、一方、前記ＰＵＲＩ読取り装置のセンサ構成要素は、超音波送信機１５とＲＦ受信機１７である。
【００１２】
図１に示されるシステムの働きは、以下のように、さらに詳しく説明できる。
【００１３】
まず最初に、ＰＵＲＩ読取り装置１３中の超音波送信機１５は、超音波信号２３を送り出す。この信号の持続時間は、好ましくは、現在の信号と、以前の信号との干渉を最小限に抑えるくらい充分に短い。超音波送信機１５が超音波信号２３を送り出すときはいつでも、ＰＵＲＩ読取り装置１３上のタイマ２７がリセットされて、クロック・パルスをカウントし始める。ＰＵＲＩ１１上の超音波受信機２１は、超音波信号２３を受け取ると、ＲＦ送信機１９を作動させる。ＲＦ送信機１９は、ＰＵＲＩ１１の一意的なＩＤを含む符号化されたＲＦ信号２５を送り出す。ＰＵＲＩ読取り装置１３上のＲＦ受信機１７が、符号化されたＲＦ信号２５を受け取るときはいつでも、タイマ２７は、その復号されたＩＤとともに、その経過時間を保存する。この保存された時間は、ＰＵＲＩ読取り装置１３からＰＵＲＩ１１までの超音波信号の飛行時間である。この符号化されたＲＦ信号２５の飛行時間は、ごくわずかである。
【００１４】
これらの送られたＲＦ信号は、時間が充分短いから、ＲＦ信号２５がどれでも３つ以上、重なり合う可能性はかなり低い。さらに、ＲＦ信号２５は適宜に周波数変調することができ、それによって、ＲＦ信号２５が重ねられたときでも、それらの信号を分離できるようにしている。所定の数のＲＦ信号が到来したときに、あるいは、所定の時間間隔の後で、タイマは停止する。最後に、ＰＵＲＩ読取り装置１３の位置は、これらの保存された時間と、復号されたＩＤを用いる三角測量法、あるいは、通常の当業者によく知られている他の到来方向法を利用すれば、得られる。
【００１５】
好ましい実施形態では、図２に関して示されている通り、ＰＵＲＩ１１は、ドア枠３１上に取り付けられているが、一方、ＰＵＲＩ１３読取り装置は、かご枠３３上に取り付けられている。ＰＵＲＩ読取り装置１３がＰＵＲＩ１１の近くにくるときに、少なくとも２つのＰＵＲＩ１１のそれぞれに対するＰＵＲＩ読取り装置１３の位置が実質的に同一であるように、かご枠３３は、中心軸３５に沿って移動する。ＰＵＲＩ１１は、ドア枠３１の異なる位置に取り付けられることがある。しかしながら、このように均一性がなくなることから、どのＰＵＲＩ１１も１つ１つ、その異なる位置を記録して、保存することが必要となる。それゆえ、ＰＵＲＩ１１は、好ましくは、同一の相対的位置で、それぞれのドア枠３１に取り付けられ、それゆえ、ＰＵＲＩ読取り装置１３とそれぞれの単一のドア枠３１に取り付けられたＰＵＲＩ１１との間の幾何学的関係は不変である。
【００１６】
したがって、この幾何形状がドア枠３１にて、または階床にて特定されると、この特定された幾何学的パラメータは、他のすべてのドア枠３１、あるいは、他のすべての階床に対して利用できる。それぞれのＰＵＲＩ１１がドア枠３１に取り付けられる位置が、階ごとに異なる場合には、好ましくは、練習用運転を行って、それにより、ＰＵＲＩ読取り装置１３を、エレベータ・シャフトの一端から他端まで移動させ、また、それぞれのＰＵＲＩ１１の位置を計算して、保存し、将来の参考にする。
【００１７】
誤差が１ｍｍよりも大きくない正確な三角測量を好んで用いるためには、階床ごとに、所要のＰＵＲＩの数は、少なくとも２つである。好ましくは、これら２つのＰＵＲＩは、前記ＰＵＲＩ読取り装置から、１０ｍｓの距離３７（音が、１０ｍｓかかって進む距離）の範囲内にあるべきである。この距離は、約３ｍであり、すなわち、ほぼ１つの床間隔である。もちろん、階床ごとに、ＰＵＲＩ１１を３つ以上持つことが可能である。ＰＵＲＩ１１の数が増えると、ＰＵＲＩ読取り装置１３において計算された位置の誤差が小さくなる。
【００１８】
本発明に従うと、このように超音波信号とＲＦ信号を利用し、これらの信号を含めて、前に本明細書中に記述された目的、手段、利点を充分に満たす移動プラットホームの位置を定めるための装置および方法が提供されていることが明らかである。本発明は、その特定の実施形態に関連して述べられてきたが、上の説明を読んだ当業者には、他の代替例、変更例、変形例も、明らかになろう。よって、本発明は、添付の特許請求の範囲の広い範囲に入るものとして、これらの代替例、変更例、変形例を包含するつもりである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のトランシーバ・モジュールとトランスポンダ・モジュールの構成および動作の図。
【図２】本発明の受動超音波ＲＦＩＤエレベータ位置決め基準システムの好ましい実施形態の図。
【図１】
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【図２】
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