DE60109268T2

DE60109268T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer Antenne

Info

Publication number: DE60109268T2
Application number: DE60109268T
Authority: DE
Inventors: Tomoaki Fukushima; Takeo Shimizu; Akio Iida
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-02-08
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2021-12-12
Also published as: JP3589990B2; JP2002237713A; US6529161B2; EP1231668B1; EP1231668A3; EP1231668A2; DE60109268D1; US20020105461A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antennensteuerungsverfahren und eine Antennensteuereinheit zum Steuern der Richtung eines Antennenstrahls einer Antenne, die entweder für eine in einen mobilen Körper wie etwa ein Luftfahrzeug eingebaute Satellitenkommunikations-Erdstation oder für eine Satelliten-Rundfunkempfangsanlage verwendet wird.
Beschreibung des Stands der Technik
10 ist ein Blockbild, das den Aufbau einer bekannten Antennensteuereinheit zeigt, die für einen Satelliten-Rundfunkempfänger zum Gebrauch in einem Luftfahrzeug dient, wie beispielsweise in der JP-Patentanmeldung (TOKKAIHEI) Nr. 5-102895 angegeben ist. In der Figur bezeichnen Bezugszeichen 11-1 bis 11-n Empfangsblöcke, von denen jeder über seine jeweilige Antenne eine elektrische Welle von einem geostationären Satelliten empfängt, 12 bezeichnet einen Gleichtakt-Synthesizer zur Synthetisierung von n Ausgängen der Antennen von der Vielzahl von Empfangsblöcken 11-1 bis 11-n, nachdem sie miteinander phasengleich gemacht sind, 13 bezeichnet ein Trägheitsnavigationssystem, das in einen mobilen Körper wie etwa ein Luftfahrzeug eingebaut ist, 15 bezeichnet einen Orbitdatenprozessor zur Umwandlung von Orbitdaten 14 über einen geostationären Satelliten in ein elektrisches Signal, 16 bezeichnet eine Nachführsteuereinheit zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das zur mechanischen Nachführungssteuerung der Vielzahl von Empfangsblöcken 11-1 bis 11-n auf der Basis eines Signals von dem Trägheitsnavigationssystem 13 und des Signals von dem Orbitdatenprozessor 15 genutzt wird, und zum Senden des erzeugten elektrischen Signals an eine Antriebseinrichtung 17, die mit der Vielzahl von Empfangsblöcken 11-1 bis 11-n mechanisch gekoppelt ist, und 18 bezeichnet einen Empfänger zum Empfang einer Satellitenrundfunksendung auf der Basis eines Ausgangs des Gleichtakt-Synthesizers 12.
Jeder von der Vielzahl von Empfangsblöcken 11-1 bis 11-n, die in 10 gezeigt sind, weist eine Flachantenne und einen BS-Umwandler auf. Jeder Empfangsblock empfängt über seine Antenne eine elektrische Welle von dem Satelliten und wandelt dann die empfangene elektrische Welle mit seinem BS-Umwandler in ein erstes Zwischenfrequenzsignal um. Der Gleichtakt-Synthesizer 12 wandelt jedes von einer Vielzahl von ersten Zwischenfrequenzsignalen von der Vielzahl von Empfangsblöcken 11-1 bis 11-n in ein zweites Zwischenfrequenzsignal um und synthetisiert dann eine Vielzahl von zweiten Zwischenfrequenzsignalen, um ein Signalgemisch zu erzeugen, nachdem sie miteinander phasengleich gemacht sind, und gibt das Signalgemisch an den Empfänger 18 aus.
Andererseits erzeugt die Nachführsteuereinheit 16 ein Signal, das zur Steuerung der mechanischen Nachführung der Antenne von jedem von der Vielzahl von Empfangsblöcken 11-1 bis 11-n genutzt wird, auf der Basis eines elektrischen Signals von dem in den mobilen Körper eingebauten Trägheitsnavigationssystem 13, das Navigationsinformation (d.h. Bewegungsinformation über eine Bewegung des mobilen Körpers) bezeichnet, und des elektrischen Signals, das von dem Orbitdatenprozessor 15 auf der Basis der Orbitdaten 14 über den Rundfunksatelliten, die von außerhalb der Antennensteuereinheit vorher eingegeben wurden, erzeugt wird, und die Nachführsteuereinheit 16 sendet dann das erzeugte Signal an die Antriebseinrichtung 17. Die Antriebseinrichtung 17 richtet die Antenne von jedem von der Vielzahl von Empfangsblöcken 11-1 bis 11-n auf den Rundfunksatelliten in Abhängigkeit von dem Signal von der Nachführsteuereinheit 16, das für die mechanische Nachführsteuerung genutzt wird. Die bekannte Antennensteuereinheit kann somit elektrische Wellen von dem Rundfunksatelliten ausgezeichnet empfangen, ohne Rücksicht darauf, ob der die Steuereinheit aufweisende mobile Körper wie etwa ein Luftfahrzeug eine beliebige Lage einnimmt, indem die mechanische Nachführung der Antenne von jedem von der Vielzahl von Empfangsblöcken 11-1 bis 11-n gesteuert wird.
Es ist dabei erforderlich, aktive Bauelemente, die in der Antennensteuereinheit vorgesehen sind, an einer Stelle des mobilen Körpers anzubringen, an der die bestmögliche Betriebsbedingung sichergestellt ist, beispielsweise in einer Druckkabine im Fall eines Flugzeugs, und zwar unter dem Gesichtspunkt der Zuverlässigkeit. Die bekannte in 10 gezeigte Antennensteuereinheit hat daher keinen Schaltkreis zum Detektieren der Richtung, in der elektrische Wellen ankommen, was Teil eines aktiven Bauelements ist, wobei Bewegungsinformation genutzt wird, die von dem vorhandenen Trägheitsnavigationssystem 13 ausgegeben wird, wodurch die Antennensteuereinheit vereinfacht und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung verbessert wird.
Ein Problem bei der so ausgebildeten Antennensteuereinheit ist, daß es zwar möglich ist, den Antennenstrahl auf den Rundfunksatelliten zu richten, wenn die Strahlbreite der Antenne von jedem der Vielzahl von Empfangsblöcken relativ groß ist; es ist aber unmöglich, den Antennenstrahl mit einem hohen Maß an Genauigkeit auf den Rundfunksatelliten zu richten, wenn die Strahlbreite der Antenne von jedem Empfangsblock klein ist, weil eine Verzögerung der von dem Trägheitsnavigationssystem ausgegebenen Bewegungsinformation die Nachführgenauigkeit negativ beeinflußt.
Im allgemeinen hat Information, die von dem Trägheitsnavigationssystem ausgegeben wird, eine unbestimmte Verzögerung. Wenn man annimmt, daß Bewegungsinformation über die wahre Peilung von dem Trägheitsnavigationssystem eine Verzögerung von 100 ms hat, wenn der mobile Körper ein Luftfahrzeug ist, dann tritt, wenn sich der mobile Körper sehr schnell in 30°/s in Bezug auf die wahre Peilung neigt, ein Fehler von 3° oder weniger in der Neigung des Luftfahrzeugs auf, obwohl dies von der Richtung des Rundfunksatelliten und dem Aktualisierungszyklus des Trägheitsnavigationssystems abhängt. Dann ist die bekannte Antennensteuerung nicht imstande, die Richtung des Rundfunksatelliten momentan zu erfassen, wenn die Strahlbreite der Antenne ungefähr 2° beträgt. Auch wenn die bekannte Antennensteuerung mit einer Monoimpuls-Nachführungseinrichtung ausgerüstet ist, führt die Verzögerung der Informationsabgabe von dem Trägheitsnavigationssystem zu einem Fehler des Systems, wenn es eine kleine Antennenstrahlbreite hat, weil man der Meinung ist, daß das System das rasche Auftreten solcher Fehler nicht handhaben kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird vorgeschlagen, um das oben angesprochene Problem zu lösen, und es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antennensteuerungsverfahren und eine Antennensteuereinheit bereitzustellen zum Schätzen einer Verzögerung der Navigationsinformation, d.h. der Bewegungsinformation, die von einem Trägheitsnavigationssystem übermittelt wird, wobei die aktuelle oder künftige Bewegungsinformation über einen mobilen Körper wie etwa ein Luftfahrzeug unter Berücksichtigung der geschätzten Verzögerung geschätzt wird, um so einen Antennenstrahl mit einem hohen Maß an Genauigkeit auf einen geostationären Satelliten oder einen mobilen Satelliten zu richten. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Antennensteuerungsverfahren angegeben zum Steuern einer Richtung eines Antennenstrahls einer Antenne, die in einen mobilen Körper eingebaut ist, zum Zweck der Satelliten-Telekommunikation oder des Satelliten-Rundfunkempfangs unter Nutzung eines Satelliten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: um eine Verzögerung von Bewegungsinformation über eine Bewegung des mobilen Körpers zu schätzen, wird die Bewegungsinformation von einem Trägheitsnavigationssystem erfaßt, das Bewegungsinformation über die Bewegung des mobilen Körpers durch eine separate Bewegungsinformation-Erfassungseinrichtung separat erfaßt; Schätzen der Verzögerung der Bewegungsinformation, die von dem Trägheitsnavigationssystem erfaßt worden ist, auf der Basis der separat erfaßten Bewegungsinformation und der von dem Trägheitsnavigationssystem erfaßten Bewegungsinformation; und Berechnen einer Richtung des Antennenstrahls unter Berücksichtigung der geschätzten Verzögerung, um den Antennenstrahl auf den Satelliten zu richten.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Schritt des separaten Erfassens der Schritt des Erfassens der Bewegungsinformation über die Bewegung des mobilen Körpers unter Verwendung eines Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensors.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Schritt des separaten Erfassens der Schritt des Erfassens der Bewegungsinformation über die Bewegung des mobilen Körpers unter Verwendung eines Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Antennensteuereinheit angegeben zum Steuern einer Richtung eines Antennenstrahls einer Antenneneinrichtung, die in einen mobilen Körper eingebaut ist, um von einem geostationären Satelliten eine elektrische Welle zu empfangen, zum Zweck der Satelliten-Telekommunikation oder des Satelliten-Rundfunkempfangs unter Nutzung des geostationären Satelliten, wobei die Antennensteuereinheit folgendes aufweist: eine Antennenstrahl-Steuerungseinrichtung zum Steuern der Richtung des Antennenstrahls der Antenneneinrichtung; ein Trägheitsnavigationssystem zum Erfassen von Bewegungsinformation über eine Bewegung des mobilen Körpers; eine Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung zum Berechnen der Richtung des Antennenstrahls auf der Basis der Bewegungsinformation von dem Trägheitsnavigationssystem, um den Antennenstrahl auf den geostationären Satelliten zu richten; eine Bewegungsinformation-Erfassungseinrichtung zum separaten Erfassen von Bewegungsinformation über die Bewegung des mobilen Körpers; und eine Bewegungsschätzeinrichtung zum Schätzen einer Verzögerung der von dem Trägheitsnavigationssystem erfaßten Bewegungsinformation auf der Basis der von dem Trägheitsnavigationssystem erfaßten Bewegungsinformation und der von der Bewegungsinformation-Erfassungseinrichtung erfaßten Bewegungsinformation und zum Schätzen von an die Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung zu sendender Bewegungsinformation unter Berücksichtigung der geschätzten Verzögerung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Bewegungsinformation-Erfassungseinrichtung einen Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensor.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Bewegungsinformation-Erfassungseinrichtung einen Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Antennensteuereinheit angegeben zum Steuern einer Richtung eines Antennenstrahls einer Antenneneinrichtung, die in einen mobilen Körper eingebaut ist, um von einem mobilen Satelliten eine elektrische Welle zu empfangen, zum Zweck einer Satelliten-Telekommunikation oder eines Satelliten-Rundfunkempfangs unter Nutzung des mobilen Satelliten, wobei die Antennensteuereinheit folgendes aufweist: eine Antennenstrahl-Steuerungseinrichtung zum Steuern der Richtung des Antennenstrahls der Antenneneinrichtung; ein Trägheitsnavigationssystem zum Erfassen von Bewegungsinformation über eine Bewegung des mobilen Körpers; eine Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung zum Berechnen der Richtung des Antennenstrahls auf der Basis der Bewegungsinformation von dem Trägheitsnavigationssystem, um den Antennenstrahl auf den mobilen Satelliten zu richten; eine Satellitenpositionsinformation-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer Positionsinformation über den mobilen Satelliten von einer Minute zur nächsten und zum Senden der Positionsinformation an die Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung; eine Bewegungsinformation-Erfassungseinrichtung zum separaten Erfassen von Bewegungsinformation über die Bewegung des mobilen Körpers; und eine Bewegungsschätzeinrichtung zum Schätzen einer Verzögerung der von dem Trägheitsnavigationssystem erfaßten Bewegungsinformation auf der Basis der von dem Trägheitsnavigationssystem erfaßten Bewegungsinformation und der von der Bewegungsinformation-Erfassungseinrichtung erfaßten Bewegungsinformation und zum Schätzen von an die Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung zu sendender Bewegungsinformation unter Berücksichtigung der geschätzten Verzögerung.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Bewegungsinformation-Erfassungseinrichtung einen Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensor.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Bewegungsinformation-Erfassungseinrichtung einen Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor.
Somit kann die Antennensteuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung den Antennenstrahl der Antenneneinheit mit einem hohen Maß an Präzision entweder auf einen geostationären Satelliten oder einen mobilen Satelliten richten.
Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockbild, das die Struktur einer Antennensteuereinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ist eine Perspektivansicht, welche die Struktur eines Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensors der Antennensteuereinheit nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3(a) bis 3(c) sind Zeitdiagramme, die eine Beziehung zwischen einer Winkelgeschwindigkeit in Bezug auf die Z-Achse, die von dem Drei-Achsen- Winkelgeschwindigkeitssensor gemessen wird, der Integration der Winkelgeschwindigkeit, d.h. eines Winkels um die X-Achse herum, und einem Winkel um die X-Achse herum zeigt, der von einem Trägheitsnavigationssystem gemessen wird, wenn ein die Antennensteuereinheit der ersten Ausführungsform aufweisendes Luftfahrzeug begonnen hat, von einer Geradeausbewegung in eine Rechtskurve umzusteuern;
4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zeigt zwischen einem Schätzwert von Bewegungsdaten, die von einer Bewegungsschätzeinheit der Antennensteuereinheit berechnet werden auf der Basis der neuesten Bewegungsdaten, vorhergehender Bewegungsdaten, die den neuesten Bewegungsdaten um 5 Schritte vorhergehen, und anderer vorhergehender Bewegungsdaten, die den neuesten Bewegungsdaten um 10 Schritte vorhergehen, und den neuesten Bewegungsdaten, den vorhergehenden Bewegungsdaten, die den neuesten Bewegungsdaten um 5 Schritte vorhergehen, und den anderen vorhergehenden Bewegungsdaten, die den neuesten Bewegungsdaten um 10 Schritte vorhergehen;
5 ist ein Blockbild, das die Struktur einer Antennensteuereinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist eine Perspektivansicht und zeigt die Struktur eines Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors der Antennensteuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7(a) und 7(b) sind Zeitdiagramme, die eine Beziehung zeigen zwischen einem Winkel um die X-Achse herum, der von dem Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor gemessen wird, und einem Winkel um die X-Achse herum, der von einem Trägheitsnavigationssystem gemessen wird, wenn ein die Antennensteuereinheit der zweiten Ausführungsform aufweisendes Luftfahrzeug begonnen hat, von einer Geradeausbewegung in eine Rechtskurve umzuschalten;
8 ist ein Blockbild, das die Struktur einer Antennensteuereinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ist ein Blockbild, das die Struktur einer Antennensteuereinheit gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
10 ist ein Blockbild, das die Struktur einer bekannten Antennensteuereinheit zeigt.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist ein Blockbild, das die Struktur einer Antennensteuereinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der Figur bezeichnet 1 eine Antenneneinheit zum Empfang einer elektrischen Welle von einem geostationären Satelliten, 2 ist eine Antennenstrahlsteuereinheit zum Steuern der Richtung eines Antennenstrahls der Antenneneinheit 1, 3 bezeichnet eine Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung zum Berechnen der Richtung des Antennenstrahls, um den Antennenstrahl der Antenneneinheit 1 auf den geostationären Satelliten zu richten, 4 bezeichnet eine Bewegungsschätzeinheit zum Schätzen von Bewegungsdaten über eine Bewegung eines mobilen Körpers wie etwa eines Luftfahrzeugs, die an die Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung 3 übermittelt werden sollen, 5 bezeichnet ein Trägheitsnavigationssystem, das in dem mobilen Körper installiert ist, um Bewegungsdaten über eine Bewegung des mobilen Körpers zu erfassen, und 6 bezeichnet einen Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensor zum Messen von drei Winkelgeschwindigkeiten des mobilen Körpers in Bezug auf die drei Achsen des mobilen Körpers. Die Antennensteuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in den mobilen Körper wie etwa ein Luftfahrzeug eingebaut sein. Nachfolgend wird der Einfachheit halber davon ausgegangen, daß die Antennensteuereinheit in ein Luftfahrzeug eingebaut ist.
2 zeigt die Struktur des Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensors 6. Als jeder der in 2 gezeigten Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensoren kann ein billiger Vibrationskreisel verwendet werden, der eine Analogspannung ausgibt, die zu einer Winkelgeschwindigkeit proportional ist, wodurch die Kosten der gesamten Vorrichtung gesenkt werden können. Wie 2 zeigt, weist der Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensor 6 drei Winkelgeschwindigkeitssensoren 60a bis 60c auf, von denen jeder eine Winkelgeschwindigkeit in Bezug auf eine der drei Achsen eines Rechtskoordinatensystems detektiert. In 2 ist die X-Achse parallel zu der Richtung der Achse des Flugwerks, und die positive Richtung der X-Achse zeigt die Richtung der Flugzeugnase. Die Y-Achse ist zu der Flugwerkachse vertikal, und die positive Richtung der Y-Achse zeigt die Richtung der rechten Haupttragfläche des Luftfahrzeugs. Die Z-Achse ist zu der Vertikalrichtung parallel, und die positive Richtung der Z-Achse zeigt die Abwärtsrichtung. Der Einfachheit halber kann davon ausgegangen werden, daß ein Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensor (in 2 nicht gezeigt), der in dem Trägheitsnavigationssystem 5 angeordnet ist, Detektionsachsen hat, die denen von 2 gleichen. Das Trägheitsnavigationssystem 5 gibt Daten aus, welche die wahre Peilung des Luftfahrzeugs bezeichnen, d.h. die Richtung des Flugwerkrahmens um die Vertikalachse, wie noch beschrieben wird.
Das Trägheitsnavigationssystem 5 gibt separate Bewegungsdaten über das Luftfahrzeug aus, die zwar genau sind, jedoch eine Verzögerung aufweisen, d.h. Daten über einen Winkel um die X-Achse des Flugwerks herum (d.h. Rollen), einen Winkel um die Y-Achse des Flugwerks herum (d.h. Nicken bzw. Neigung) und einen Winkel um die Z-Achse des Flugwerks herum (d.h. Gieren). Da Bewegungen des Luftfahrzeugs in Bezug auf die Ansprechcharakteristik von jedem der drei Winkelgeschwindigkeitssensoren, die in dem Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensor 6 vorhanden sind, sehr langsam sind und daher jeder Winkelgeschwindigkeitssensor Bewegungsdaten mit einer Verzögerung ausgeben kann, die so klein ist, daß sie vernachlässigt werden kann, kann andererseits davon ausgegangen werden, daß jeder Winkelgeschwindigkeitssensor eine Einrichtung zum kontinuierlichen Ausgeben von Winkelgeschwindigkeitsdaten über eine entsprechende präzise Winkelgeschwindigkeit des Luftfahrzeugs ohne jede Verzögerung ist. Während jedoch jeder in dem Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensor 6 enthaltene Winkelgeschwindigkeitssensor eine Analogspannung als die Winkelgeschwindigkeitsdaten ausgibt, unterzieht der Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensor 6 die von jedem Winkelgeschwindigkeitssensor ausgegebene Analogspannung einer Analog-Digital-Umwandlung und gibt dann äquivalente Digitaldaten aus. Somit kann geschätzt werden, daß jede Winkelgeschwindigkeitsinformation, die von dem Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensor 6 ausgegeben wird, im allgemeinen eine Verzögerung von einer Abtastperiode der A/D-Umwandlung hat.
Die 3(a) bis 3(c) sind Zeitdiagramme, die eine Beziehung zwischen Ausgangsdaten von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 60a, d.h. der Winkelgeschwindigkeit in bezug auf die X-Achse, der Integration der Ausgangsdaten von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 60a, d.h. einem Winkel um die X-Achse herum, um den das Luftfahrzeug gerollt ist, und Ausgangsdaten über das Rollen, die von dem Trägheitsnavigationssystem 5 ausgegeben werden, wenn das Luftfahrzeug damit beginnt, von einer Geradeausbewegung zu einer Rechtskurve umzuschalten, zeigen. Die Zeitbasen dieser 3(a) bis 3(c) sind aufeinander abgestimmt. Wie aus den 3(a) bis 3(c) ersichtlich ist, kann die Verzögerung Δt der Ausgangsdaten über das Rollen, die von dem Trägheitsnavigationssystem 5 gemäß 3(c) ausgegeben werden, auf der Basis von 3(b) gemessen werden, welche die Integration der Ausgangsdaten von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 60a zeigt. Da, wie bereits erwähnt, der Ausgang des Winkelgeschwindigkeitssensors 60a gemäß 3(a) als eine Verzögerung von einer Abtastperiode der A/D-Umwandlung enthaltend geschätzt wird, wird davon ausgegangen, daß die Ausgangsdaten über das Rollen, die von dem Trägheitsnavigationssystem 5 gemäß 3(c) ausgegeben werden, tatsächlich eine Gesamtverzögerung DT gleich (Δt + eine Abtastperiode der A/D-Umwandlung) haben.
Im Betrieb erfaßt das Trägheitsnavigationssystem 5 Bewegungsdaten über das Luftfahrzeug unter Verwendung des darin angeordneten Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensors (in der Figur nicht gezeigt) und übermittelt diese an die Bewegungsschätzeinheit 4. Andererseits gibt der Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensor 6 Winkelgeschwindigkeitsinformationen über die drei Winkelgeschwindigkeiten um die X-, die Y- und die Z-Achse herum, die von den drei Winkelgeschwindigkeitssensoren 60a bis 60c gemessen werden, an die Bewegungsschätzeinheit 4 aus. Jede Winkelgeschwindigkeitsinformation über die Winkelgeschwindigkeit in bezug auf die X-, Y- oder Z-Achse wird als eine Verzögerung von einer Abtastperiode der A/D-Umwandlung enthaltend geschätzt, wie bereits erläutert wurde.
Die Bewegungsschätzeinheit 4 schätzt die Verzögerung der Bewegungsdaten über den Winkel um die X-Achse herum, die von dem Trägheitsnavigationssystem 5 ausgegeben wird, der Bewegungsdaten über den Winkel um die Y-Achse herum, und der Bewegungsdaten über den Winkel um die Z-Achse herum unter Nutzung der Winkelgeschwindigkeitsinformation über die drei Winkelgeschwindigkeiten um die X-, die Y- und die Z-Achse herum, die von den drei Winkelgeschwindigkeitssensoren 60a bis 60c des Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensors 6 gemessen werden, und schätzt dann aktuelle oder künftige Bewegungsdaten über eine Bewegung des Luftfahrzeugs unter Berücksichtigung der geschätzten Verzögerung der Bewegungsdaten.
Konkret gesagt, schätzt die Bewegungsschätzeinheit 4 die Verzögerung DT der Bewegungsdaten über den Winkel um die X-Achse herum, die von dem Trägheitsnavigationssystem 5 übermittelt werden, wie folgt. Wenn, wie die 3(a) bis 3(c) zeigen, die Ausgangsinformation über den Winkel um die X-Achse herum von dem Trägheitsnavigationssystem 5 0° zeigt, setzt die Bewegungsschätzeinheit 4 die von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 60a in Bezug auf die X-Achse des Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensors 6 gemessenen Winkelgeschwindigkeitsdaten auf 0°/s und setzt den Integralwert der Winkelgeschwindigkeitsdaten auf 0°. Und die Bewegungsschätzeinheit 4 startet die Integration der Ausgangsdaten des Winkelgeschwindigkeitssensors 60a zu einem bestimmten Zeitpunkt t₀ und bestimmt, daß die Zeit, zu welcher der Integralwert 5° erreicht, t₁ ist, und bestimmt außerdem, daß die Zeit, zu der die Ausgangsdaten von dem Trägheitsnavigationssystem 5 über den Winkel um die X-Achse herum 5° erreichen, t₂ ist. Die Bewegungsschätzeinheit 4 bestimmt also Δt (= t₂ – t₁), was in der Gesamtverzögerung DT der Bewegungsdaten über den Winkel um die X-Achse herum enthalten ist, und addiert eine Verzögerung von einer Abtastperiode der A/D-Umwandlung zu Δt, um so die Gesamtverzögerung DT zu berechnen.
Die Bewegungsschätzeinheit 4 bestimmt den oben erwähnten Zeitpunkt t₀ wie folgt. Die Bewegungsschätzeinheit 4 geht von einem bestimmten Zeitpunkt aus (d.h. t₀) zurück, wie in den 3(a) bis 3(c) gezeigt ist, und bestimmt dann, ob die Ausgangsdaten über den Winkel um die X-Achse herum von dem Trägheitsnavigationssystem 5 bzw. die Ausgangsdaten des Winkelgeschwindigkeitssensors 60a während Ts Sekunden konstante Werte (0 in dem oben genannten Fall) haben. Wenn dies der Fall ist, setzt die Bewegungsschätzeinheit 4 den oben genannten Zeitpunkt auf t₀. Die Tatsache, daß ein Ausgang des Trägheitsnavigationssystems 5 in Bezug auf den Winkel um eine Detektionsachse herum einen konstanten Wert für Ts Sekunden hat, zeigt an, daß das Flugwerk nicht um die Detektionsachse herum rotiert. Da jedoch, wie bereits gesagt, jede Ausgangsinformation des Trägheitsnavigationssystems 5 eine Verzögerung hat, bestimmt die Bewegungsschätzeinheit 4 den vorgenannten Zeitpunkt t₀ und bestimmt gleichzeitig zusätzlich, ob sich die Ausgangsdaten von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 60a für eine bestimmte Zeitdauer nicht geändert haben.
Als Alternative kann die Bewegungsschätzeinheit 4 die Gesamtverzögerung DT der Bewegungsdaten über den Winkel um die X-Achse herum, die von dem Trägheitsnavigationssystem 5 übermittelt werden, wie folgt schätzen. Während das Trägheitsnavigationssystem 5 einzelne Bewegungsinformation ausgibt, die exakt ist, jedoch eine Verzögerung hat, d.h. Daten über den Winkel um die X-Achse des Flugwerks herum, gibt der Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensor 6, wie bereits erwähnt, die Winkelgeschwindigkeitsdaten über eine exakte Winkelgeschwindigkeit in bezug auf die X-Achse des Flugwerks kontinuierlich aus, wobei diese eine Verzögerung von einer Abtastperiode der A/D-Umwandlung haben. Die Bewegungsschätzeinheit 4 bestimmt eine Anpassungskurve aus den ausgegebenen Daten über den Winkel um die X-Achse herum, die von dem Trägheitsnavigationssystem 5 einzeln ausgegeben werden, unter Anwendung einer Fehlerquadratmethode und berechnet ein Offset in bezug auf die Zeitbasis durch Vergleich der Anpassungskurve mit der Integration der ausgegebenen Daten über die Winkelgeschwindigkeit in bezug auf die X-Achse von dem Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensor 6. Dieses Offset ist gleich Δt, das in der Gesamtverzögerung DT der Bewegungsdaten über den Winkel um die X-Achse herum enthalten ist. Die Bewegungsschätzeinheit 4 kann die arithmetische Verarbeitung in Echtzeit ausführen. Anstatt der Ausführung der arithmetischen Verarbeitung in Echtzeit kann die Bewegungsschätzeinheit 4 diese später ausführen.
Auf diese Weise schätzt die Bewegungsschätzeinheit 4 eine Verzögerung von Ausgangsdaten über das Rollen von dem Trägheitsnavigationssystem 5. Die Bewegungsschätzeinheit 4 schätzt außerdem eine Verzögerung von Ausgangsdaten über die Neigung von dem Trägheitsnavigationssystem 5 durch Vergleichen derselben mit der Integration der Ausgangsdaten über die Winkelgeschwindigkeit in bezug auf die Y-Achse von dem Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensor 6 auf die gleiche Weise. Da jedoch im allgemeinen die Ausgangsdaten über den Winkel um die Z-Achse des Flugwerks herum von dem Trägheitsnavigationssystem 5 die wahre Peilung bezeichnen, d.h. die Peilung um die Vertikalachse des Flugwerks herum, kann die Bewegungsschätzeinheit 4 nicht einfach die Ausgangsdaten über den Winkel um die Z-Achse herum von dem Trägheitsnavigationssystem 5 mit der Integration der Winkelgeschwindigkeitsdaten um die Z-Achse herum von dem Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensor 6 vergleichen. Die Bewegungsschätzeinheit 4 führt dann eine Koordinatentransformation der Winkelgeschwindigkeitsdaten um die Z-Achse herum von dem Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensor 6 in Winkelgeschwindigkeitsdaten um die Vertikalachse des Flugwerks herum aus und integriert dann die Winkelgeschwindigkeitsdaten. Die Bewegungsschätzeinheit 4 vergleicht die Integration der Winkelgeschwindigkeitsdaten um die Vertikalachse herum mit den Ausgangsdaten über die wahre Peilung von dem Trägheitsnavigationssystem 5 und schätzt die Verzögerung der Ausgangsdaten über die wahre Peilung von dem Trägheitsnavigationssystem 5.
Die Bewegungsschätzeinheit 4 kann die Schätzung der Verzögerung aller Ausgangsdaten von dem Trägheitsnavigationssystem 5 nach dem Start der Antennensteuereinheit nur einmal ausführen. Als eine Alternative führt die Bewegungsschätzeinheit 4 die Schätzung der Verzögerung in vorbestimmten Zeitintervallen aus und berechnet den Mittelwert von einigen geschätzten Verzögerungen und bestimmt dann den Mittelwert als einen Schätzwert der Verzögerung. Im letztgenannten Fall kann die Genauigkeit der Schätzung der Verzögerung verbessert werden.
Wenn die Bewegungsschätzeinheit 4 auf diese Weise die Verzögerung aller Ausgangsdaten über das Rollen, die Neigung oder die wahre Peilung des Luftfahrzeugs von dem Trägheitsnavigationssystem 5 schätzt, führt sie Schätzberechnungen von aktuellen oder künftigen Bewegungsdaten unter Nutzung der neuesten Bewegungsdaten, die durch Korrektur der Meßzeit der Ausgangsdaten über das Rollen, die Neigung und die wahre Peilung von dem Trägheitsnavigationssystem 5 erhalten werden, unter Berücksichtigung der wie oben erwähnten geschätzten Verzögerung und von vorhergehenden Bewegungsdaten, die durch Korrektur der Meßzeit von vorhergehenden Ausgangsdaten über das Rollen, die Neigung und die wahre Peilung von dem Trägheitsnavigationssystem 5 erhalten sind, auf die gleiche Weise aus.
Die Bewegungsschätzeinheit 4 kann aktuelle oder künftige Bewegungsdaten näherungstveise bestimmen durch eine Extrapolationsberechnung einer quadratischen Funktion, die durch die folgende Gleichung (1) gegeben ist: y = at2 + bt + c (1)wobei a = {–(x₁ – x₀)y₂ – (x₀ – x₂)y₁ – (x₂ – x₁)y₀}/{(x₂ – x₁)(x₁ – x₀)(x₀ – x₂)},
b = {y₂ – y₁ – a(x₂ ² – x₁ ²)}/(x₂ – x₁), c = y₀ax₀ ² – bx₀, y ist ein Schätzwert (Grad) einer Bewegungsinformation (d.h. Daten über das Rollen, die Neigung oder die wahre Peilung des Luftfahrzeugs), t ist gleich (aktuelle oder künftige Zeit T – aktuelle Zeit T_c) (s), y₀ ist der neueste Wert (Grad) der oben erwähnten Bewegungsinformation, x₀ ist gleich (die Meßzeit T₀ des neuesten Werts – die aktuelle Zeit T_c), d.h. -(die Verzögerung DT der oben erwähnten Bewegungsdaten) (wenn der neueste Wert ein aktueller Ausgang ist), y₁ ist ein vorhergehender Wert (Grad) der oben erwähnten Bewegungsdaten, welcher dem neuesten Wert y₀ um 5 Schritte vorhergeht, und x₁ ist gleich (die Meßzeit T₁ des vorhergehenden Werts y₁, welcher dem neuesten Wert y₀ um 5 Schritte vorhergeht, – die aktuelle Zeit T_c) (s), und y₂ ist ein anderer vorhergehender Wert (Grad) der vorgenannten Bewegungsdaten, welcher dem neuesten Wert y₀ um 10 Schritte vorhergeht, und x₂ ist gleich (die Meßzeit T₂ des anderen vorhergehenden Werts y₂, welcher dem neuesten Wert y₀ um 10 Schritte vorhergeht, – die aktuelle Zeit T_c) (s). Die Meßzeiten T₁ und T₂ sind unter Berücksichtigung der geschätzten Gesamtverzögerung DT korrigiert worden. 4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen den neuesten Bewegungsdaten y₀, den vorhergehenden Bewegungsdaten y₁, die den neuesten Bewegungsdaten y₀ um 5 Schritte vorhergehen, und den anderen vorhergehenden Bewegungsdaten y₂, welche den neuesten Bewegungsdaten y₀ um 10 Schritte vorhergehen, und dem Schätzwert y zeigt.
Somit kann die Bewegungsschätzeinheit 4 einen Schätzwert y der Bewegungsinformation, die einer aktuellen um nur eine Zeit t(≥ 0) vorhergeht, berechnen unter Nutzung der neuesten Information y₀, der vorhergehenden Information y₁, welche der neuesten Information y₀ um 5 Schritte vorhergeht, und der anderen vorhergehenden Information y₂, welche der neuesten Information y₀ um 10 Schritte vorhergeht. Die Bewegungsschätzeinheit 4 berechnet Schätzwerte für das Rollen, die Neigung und die wahre Peilung des Luftfahrzeugs selbständig entsprechend der oben angegebenen Gleichung (1) und gibt die Schätzwerte an die Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung 3 aus. Die Bewegungsschätzeinheit 4 kann alternativ künftige oder aktuelle Bewegungsdaten nach jeder anderen Funktion schätzen, die eine Näherung an Änderungen der Bewegungsdaten ausführen kann, anstelle einer durch die oben angegebene Gleichung (1) gegebenen quadratischen Funktion.
Die Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung 3 berechnet eine Antennenstrahlrichtung der Antenneneinheit 1, um den Antennenstrahl der Antenneneinheit 1 auf den geostationären Satelliten zu richten, und zwar auf der Basis von Information über die geografische Breite und Länge des geostationären Satelliten, Information über die geografische Breite und Länge des Luftfahrzeugs, und Ausgangsdaten über Rollen, Neigung und wahre Peilung des Luftfahrzeugs von der Bewegungsschätzeinheit 4. Die Antennenstrahlsteuereinheit 2 berechnet dann Phaseninformation, die dazu dient, den Antennenstrahl auf der Basis der von der Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung 3 berechneten Antennenstrahlrichtung zu formen, und übermittelt die Phaseninformation an die Antenneneinheit 1. Die Antenneneinheit 1 formt den Antennenstrahl auf der Basis der von der Antennenstrahlsteuereinheit 2 übermittelten Phaseninformation und richtet den Antennenstrahl der Antenneneinheit 1 auf den geostationären Satelliten.
Auch wenn, wie oben gesagt wird, die Ausgangsdaten des vorhandenen Trägheitsnavigationssystems 5, das in einen mobilen Körper wie etwa ein Luftfahrzeug eingebaut ist, eine Verzögerung haben und die Antenne eine kleine Strahlbreite hat, kann die Antennensteuereinheit den Antennenstrahl der Antenneneinheit 1 mit einem hohen Präzisionsgrad auf den geostationären Satelliten richten, weil gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Antennensteuereinheit eine Verzögerung der von dem Trägheitsnavigationssystem 5 gemessenen Bewegungsdaten schätzt unter Nutzung von Bewegungsdaten, die von dem Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensor 6 erhalten sind, und dann die Meßzeit der Bewegungsdaten von dem Trägheitsnavigationssystem 5 unter Berücksichtigung der geschätzten Verzögerung korrigiert und künftige oder aktuelle Bewegungsdaten schätzt.
Zur weiteren Verbesserung der Genauigkeit kann eine Nachführung in geschlossener Schleife wie etwa eine Monoimpuls-Nachführung oder Schrittnachführung bei der Antennensteuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt werden.
In der vorstehenden Beschreibung wird davon ausgegangen, daß die Antenne der Antennensteuereinheit der ersten Ausführungsform eine Antenne vom elektronischen Steuerungstyp ist. Die Antenne kann aber eine Antenne vom mechanischen Antriebstyp sein, und dieser Fall kann den gleichen Vorteil bieten. Dabei ist die Antennenstrahl-Steuerungseinrichtung 2 ausgebildet, um einen Motor auf der Basis der Antennenstrahlrichtung zu steuern, die von der Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung 3 berechnet wird, und die Antenneneinheit 1 so zu treiben, daß der Antennenstrahl der Antenneneinheit 1 auf den geostationären Satelliten gerichtet wird.
Ferner wird zwar davon ausgegangen, daß das Trägheitsnavigationssystem 5 die Detektionsachsen hat, die in 2 der ersten Ausführungsform gezeigt sind, daß der Einfachheit halber nur eine Beziehung zwischen den Detektionsachsen des Trägheitsnavigationssystems 5 und denen des Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensors 6 bekannt sein muß, und daß die Antennensteuereinheit nur imstande sein muß, einen Vergleich zwischen den Bewegungsdaten von dem Trägheitsnavigationssystem 5 und den Bewegungsdaten von dem Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensor 6 durch Ausführung der Koordinatentransformation durchzuführen. Die Anpassung der Detektionsachsen des Trägheitsnavigationssystems 5 an diejenigen des Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensors 6 ist somit keine Einschränkung der Erfindung.
Ausführungsform 2
5 ist ein Blockbild, das die Struktur einer Antennensteuereinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der Figur sind gleiche Komponenten wie bei der Antennensteuereinheit nach der oben angegebenen ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet, und diese Komponenten werden daher nicht nochmals erläutert. Ferner bezeichnet in 5 das Bezugszeichen 7 einen Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor zum Detektieren von drei Komponenten des geomagnetischen Vektors in den Richtungen von drei Achsen eines mobilen Körpers. Die Antennensteuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform hat den Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor 7 anstelle eines Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensors 6, der in 1 gezeigt ist. Die Antennensteuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung kann in den mobilen Körper wie etwa ein Luftfahrzeug eingebaut sein. Nachstehend wird der Einfachheit halber davon ausgegangen, daß die Antennensteuereinheit in ein Luftfahrzeug eingebaut ist.
6 zeigt in Diagrammform die Struktur des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors 7. Gemäß 6 weist der Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor 7 zwei Magnetpeilungssensoren 70a und 70b auf, von denen jeder zwei Komponenten des geomagnetischen Vektors in den Richtungen von zwei der drei Achsen eines Rechtskoordinatensystems detektiert. Jeder der beiden Magnetpeilungssensoren 70a und 70b ist ein Magnetpeilungssensor vom Luftspalttyp zum Detektieren von zwei Komponenten des geomagnetischen Vektors durch Messen von Spannungen, die in zwei zueinander orthogonalen Spulen davon angeregt werden. Der Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor 7 ist so aufgebaut, daß er drei Komponenten des geomagnetischen Vektors in den Richtungen der drei Achsen eines Rechtskoordinatensystems detektiert, wie in 6 gezeigt ist, und zwar unter Nutzung der beiden Magnetpeilungssensoren 70a und 70b.
In 6 ist die X-Achse parallel zu der Richtung der Achse des Flugwerks, und die positive Richtung der X-Achse weist in die Richtung der Nase des Luftwerks. Die Y-Achse ist zu der Luftwerkachse vertikal, und die positive Richtung der Y-Achse weist in die Richtung der rechten Haupttragfläche des Luftfahrzeugs. Die Z-Achse ist zu der Vertikalrichtung parallel, und die positive Richtung der Z-Achse weist in Abwärtsrichtung. Der Einfachheit halber kann davon ausgegangen werden, daß ein Trägheitsnavigationssystem 5 Detektionsachsen gleich den in 6 gezeigten hat. Das Trägheitsnavigationssystem 5 gibt Daten aus, welche die wahre Peilung des Luftfahrzeugs bezeichnen, d.h. die Richtung des Luftwerks um die Vertikalachse herum, wie noch beschrieben wird.
In dem Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor 7, der gemäß 6 aufgebaut ist, detektiert eine Spule A1 des Magnetpeilungssensors 70a eine Komponente des geomagnetischen Vektors in Richtung der X-Achse, und sowohl eine andere Spule A2 des Magnetpeilungssensors 70a als auch eine Spule B2 des Magnetpeilungssensors 70b detektieren eine Komponente des geomagnetischen Vektors in Richtung der Y-Achse. Eine andere Spule B1 des Magnetpeilungssensors 70b detektiert eine Komponente des geomagnetischen Vektors in der Richtung der Z-Achse. Da sowohl die Spule A2 des Magnetpeilungssensors 70a als auch die Spule B2 des Magnetpeilungssensors 70b denselben physikalischen Wert detektieren, ist die Verstärkung der beiden Magnetpeilungssensoren 70a und 70b so eingestellt, daß der Ausgang der Spule A2 den gleichen Wert wie derjenige der Spule B2 hat.
Wie bereits gesagt wurde, gibt das Trägheitsnavigationssystem 5 separat Bewegungsdaten über das Luftfahrzeug aus, die genau sind, jedoch eine Verzögerung haben, d.h. Daten über das Rollen, die Neigung und die wahre Peilung des Luftfahrzeugs. Da andererseits Bewegungen des Luftfahrzeugs in Bezug auf das Ansprechverhalten jedes Magnetpeilungssensors, der in dem Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor 7 enthalten ist, sehr langsam sind und daher jeder Magnetpeilungssensor Bewegungsdaten mit einer Verzögerung ausgeben kann, die so klein ist, daß sie vernachlässigt werden kann, kann davon ausgegangen werden, daß jeder Magnetpeilungssensor eine Einrichtung zum kontinuierlichen Ausgeben von Daten über eine entsprechende präzise Komponente des geomagnetischen Vektors in Richtung von einer von der X-, der Y- und der Z-Achse des Luftwerks ohne jede Verzögerung ist. Dabei gibt allerdings jeder Magnetpeilungssensor, der in dem Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor 7 enthalten ist, eine Analogspannung als Information über eine entsprechende Komponente des geomagnetischen Vektors aus, und die von jedem Magnetpeilungssensor ausgegebene Analogspannung wird von dem Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor 7 einer A/D-Umwandlung unterzogen und dann als äquivalente Digitaldaten ausgegeben. Daher kann geschätzt werden, daß alle Daten über eine jeweilige Komponente des geomagnetischen Vektors, die von dem Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor 7 ausgegeben werden, im allgemeinen eine Verzögerung von einer Abtastperiode der A/D-Umwandlung haben. Da eine Integration von Ausgangsdaten des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors, der einen stetigen Ausgang erzeugt, auf das Ansprechverhalten des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors 7 einen negativen Einfluß ausübt, wird an den Ausgangsdaten des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors 7 keine Integration ausgeführt.
Die 7(a) und 7(b) sind Zeitdiagramme, die eine Beziehung zeigen zwischen dem Winkel um die X-Achse herum, der auf der Basis der von dem Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor 7 ausgegebenen Daten berechnet wird, und Ausgangsdaten über das Rollen, die von dem Trägheitsnavigationssystem 5 ausgegeben werden, wenn das Luftfahrzeug damit beginnt, von einer Geradeausbewegung in eine Rechtskurve umzuschalten. Die Zeitbasen der 7(a) und 7(b) sind aneinander angepaßt. Der Winkel um die X-Achse herum, der aus den Ausgangsdaten des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors 7 berechnet wird, ist als der Winkel definiert, den der geomagnetische Vektor, der von den Spulen A1, A2 und B1 in 6 detektiert wird, mit der XY-Ebene bildet. Die vertikale Komponente des Geomagnetismus ist zwar nicht überall auf der Erde 0, aber die vorstehende Definition stellt kein Problem dar, weil zu den Ausgangsdaten des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors 7 ein Offset hinzuaddiert wird, so daß die Ausgangsdaten des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors 7 an die entsprechenden Ausgangsdaten des Trägheitsnavigationssystems 5 angepaßt sind, wenn die Ausgangsdaten des Trägheitsnavigationssystems 5 einen Konstantwert haben (d.h. weil die Ausgangsdaten des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors 7 nur als ein relativer Wert angesehen werden), wie nachstehend beschrieben wird.
Wie die 7(a) und 7(b) zeigen, kann die Verzögerung Δt der Ausgangsdaten über das Rollen, die von dem Trägheitsnavigationssystem 5 ausgegeben werden und in 7(b) gezeigt sind, auf der Basis von 7(a) gemessen werden, die den Winkel um die X-Achse herum zeigt, der auf der Basis der Ausgangsdaten von dem Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor 7 berechnet wird. Da, wie bereits erwähnt, die Ausgangsdaten von dem Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor 7, die in 7(a) gezeigt sind, als eine Verzögerung von einer Abtastperiode der A/D-Umwandlung enthaltend geschätzt sind, wird davon ausgegangen, daß die Ausgangsdaten über das Rollen, die von dem Trägheitsnavigationssystem 5 ausgegeben werden und in 7(b) gezeigt sind, tatsächlich eine Gesamtverzögerung DT haben, die gleich (Δt + eine Abtastperiode der A/D-Umwandlung) ist.
Im Gebrauch erfaßt das Trägheitsnavigationssystem 5 Bewegungsinformation über das Luftfahrzeug unter Verwendung eines Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors (in der Figur nicht gezeigt), der darin eingebaut ist, und übermittelt sie an eine Bewegungsschätzeinheit 4. Andererseits gibt der Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor 7 Daten über die drei Komponenten des geomagnetischen Vektors in den Richtungen der drei Achsen des Luftfahrzeugs, die von den beiden Magnetpeilungssensoren 70a und 70b gemessen werden, an die Bewegungsschätzeinheit 4 aus. Jede Information über eine geomagnetische Vektorkomponente in Richtung der X-, der Y- oder der Z-Achse von dem Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor 7 wird als eine Verzögerung von einer Abtastperiode der A/D-Umwandlung enthaltend geschätzt, wie bereits gesagt wurde.
Die Bewegungsschätzeinheit 4 schätzt die Verzögerung der Bewegungsdaten über den Winkel um die X-Achse herum, die von dem Trägheitsnavigationssystem 5 ausgegeben werden, der Bewegungsdaten über den Winkel um die Y-Achse herum und der Bewegungsdaten über den Winkel um die Z-Achse herum unter Nutzung der Daten über die drei Komponenten des geomagnetischen Vektors in den Richtungen der X-, der Y- und der Z-Achsen des Luftfahrzeugs, die von den beiden Magnetpeilungssensoren 70a und 70b gemessen werden, und schätzt dann aktuelle oder künftige Bewegungsdaten über das Luftfahrzeug unter Berücksichtigung der geschätzten Verzögerung der Bewegungsdaten.
Konkret schätzt die Bewegungsschätzeinheit 4 die Gesamtverzögerung DT der Bewegungsdaten über den Winkel um die X-Achse herum, die von dem Trägheitsnavigationssystem 5 übermittelt werden, wie folgt. Wenn, wie die 7(a) und 7(b) zeigen, die Ausgangsinformation über den Winkel um die X-Achse herum von dem Trägheitsnavigationssystem 5 α° ist, gibt die Bewegungsschätzeinheit 4 den Winkel um die X-Achse, der aus den Ausgangsdaten des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors 7 berechnet wurde, mit α° vor durch Hinzufügen des Offsets zu dem Winkel um die X-Achse herum. Und die Bewegungsschätzeinheit 4 gibt eine vorbestimmte Zeit t₀ vor und bestimmt, daß der Zeitpunkt, zu dem die Ausgangsdaten des Trägheitsnavigationssystems 5 beginnen, unverändert zu bleiben, nachdem sie mit dem Ändern begonnen haben, t₂ ist. Die Bewegungsschätzeinheit 4 bestimmt außerdem, daß der Zeitpunkt, zu dem der Winkel um die X-Achse, der aus den Ausgangsdaten des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors 7 berechnet wurde, beginnt, unverändert zu bleiben, nachdem er begonnen hat, sich zu ändern, t₁ ist. Die Bewegungsschätzeinheit 4 bestimmt somit Δt (= t₂ – t₁), das in der Gesamtverzögerung DT der Bewegungsdaten über den Winkel um die X-Achse herum enthalten ist, und addiert eine Verzögerung von einer Abtastperiode der A/D-Umwandlung zu Δt, um die Gesamtverzögerung DT zu berechnen.
Die Bewegungsschätzeinheit 4 bestimmt den genannten Zeitpunkt t₀ wie folgt. Die Bewegungsschätzeinheit 4 geht von einem bestimmten Zeitpunkt (d.h. t₀) aus zurück, wie die 7(a) und 7(b) zeigen, und bestimmt dann, ob die Ausgangsdaten über den Winkel um die X-Achse von dem Trägheitsnavigationssystem 5 bzw. über den Winkel um die X-Achse, der aus den Ausgangsdaten des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors 7 berechnet wurde, während Ts Sekunden konstante Werte haben (α° in dem oben genannten Fall). Wenn dies der Fall ist, gibt die Bewegungsschätzeinheit 4 den genannten Zeitpunkt mit t₀ vor. Die Tatsache, daß ein Ausgang des Trägheitsnavigationssystems 5, der den Winkel um eine Detektionsachse herum betrifft, während Ts Sekunden einen konstanten Wert hat, bedeutet, daß sich das Luftwerk nicht um die Detektionsachse dreht. Da jedoch, wie bereits gesagt wurde, die Ausgangsdaten des Trägheitsnavigationssystems 5 eine Verzögerung haben, bestimmt die Bewegungsschätzeinheit 4 die vorgenannte Zeit t₀, während sie zusätzlich bestimmt, ob der Winkel um die X-Achse, der aus den Ausgangsdaten von dem Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor 7 berechnet wurde, für einen bestimmten Zeitraum unverändert geblieben ist. Nachdem in dem in den 7(a) und 7(b) gezeigten Beispiel die Bewegungsschätzeinheit 4 den Zeitpunkt t₀ wie oben gesagt vorgegeben hat, beginnt sich der Winkel um die X-Achse, der aus den Ausgangsdaten des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors 7 berechnet wurde, zu ändern, und die Ausgangsdaten über den Winkel um die X-Achse von dem Trägheitsnavigationssystem 5 beginnen sich ebenfalls zu ändern. Wenn eine solche Änderung detektiert wird, wird Δt (= t₂ – t₁), das in der Gesamtverzögerung DT der Bewegungsdaten über den Winkel um die X-Achse herum enthalten ist, von der Bewegungsschätzeinheit 4 wie folgt bestimmt. Zuerst geht die Bewegungsschätzeinheit 4 von einem bestimmten Zeitpunkt aus zurück und bestimmt, ob der aus den Ausgangsdaten des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors 7 berechnete Winkel um die X-Achse begonnen hatte, sich zu ändern, und danach einen konstanten Wert hatte und während Ts Sekunden unverändert geblieben ist. Die Bewegungsschätzeinheit 4 gibt den vorgenannten Zeitpunkt mit t₁ vor, wenn die Daten über den Winkel um die X-Achse herum während Ts Sekunden unverändert geblieben sind. Gleichermaßen geht die Bewegungsschätzeinheit 4 von einem anderen bestimmten Zeitpunkt aus zurück und bestimmt, ob die Ausgangsdaten über den Winkel um die X-Achse von dem Trägheitsnavigationssystem 5 begonnen hatten, sich zu ändern, und danach einen konstanten Wert hatten und während Ts Sekunden unverändert geblieben sind. Die Bewegungsschätzeinheit 4 gibt den vorgenannten Zeitpunkt mit t₂ vor, wenn die Daten über den Winkel um die X-Achse herum während Ts Sekunden unverändert geblieben sind. Nach dem Start der Antennensteuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform führt die Bewegungsschätzeinheit 4 einmal eine Bestimmung der Zeitpunkte t₁ und t₂ durch. Als eine Alternative kann die Bewegungsschätzeinheit 4 eine solche Bestimmung jederzeit durchführen und kann den Mittelwert von einer Vielzahl von Schätzwerten von Δt, die in der Gesamtverzögerung DT der Bewegungsdaten über den Winkel um die X-Achse enthalten sind, berechnen. Als Resultat kann die Genauigkeit der Schätzung von Δt verbessert werden. In diesem Fall gibt die Bewegungsschätzeinheit 4 den genannten Zeitpunkt t₂ auf einen neuen Wert des Zeitpunkts t₀ vor.
Ein Problem bei der zweiten Ausführungsform, die den Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor 7 verwendet, besteht darin, daß dadurch, daß das Luftfahrzeug Magnetismus hält, der Ausgangswert des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors 7 sich eventuell nicht ändert, obwohl das Luftfahrzeug seine Richtung ändert. Es gibt eine Methode, dem Ausgangswert jeder Spule des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors 7 ein Offset hinzuzufügen, um das Problem zu überwinden. Als Alternative kann der Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor 7 an einer Stelle angebracht werden, an welcher der Einfluß des Magnetismus des Flugwerks gering ist.
Auf diese Weise schätzt die Bewegungsschätzeinheit 4 die Verzögerung der Ausgangsdaten über das Rollen von dem Trägheitsnavigationssystem 5. Die Bewegungsschätzeinheit 4 schätzt außerdem die Verzögerung der Ausgangsdaten über die Neigung von dem Trägheitsnavigationssystem 5 durch Vergleichen derselben mit der Integration der Ausgangsdaten über die Winkelgeschwindigkeit in Bezug auf die Y-Achse von dem Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor 7 auf die gleiche Weise. Da jedoch im allgemeinen die Ausgangsdaten über den Winkel um die Z-Achse des Flugwerks von dem Trägheitsnavigationssystem 5 die wahre Peilung bezeichnen, d.h. die Richtung des Flugwerks um die Vertikalachse herum, kann die Bewegungsschätzeinheit 4 nicht einfach die Ausgangsdaten über den Winkel um die Z-Achse, der von dem Trägheitsnavigationssystem 5 gemessen wird, mit dem Winkel um die Z-Achse vergleichen, der aus den Ausgangsdaten des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors 7 berechnet wird. Daher bestimmt die Bewegungsschätzeinheit 4 die wahre Peilung des Flugwerks durch Projektion des von dem Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor 7 gemessenen geomagnetischen Vektors auf die XY-Ebene. Die Bewegungsschätzeinheit 4 vergleicht dann die festgestellte wahre Peilung mit der von dem Trägheitsnavigationssystem 5 gemessenen wahren Peilung und schätzt die Verzögerung der von dem Trägheitsnavigationssystem 5 gemessenen wahren Peilung.
Die Bewegungsschätzeinheit 4 kann das Schätzen der Verzögerung aller Ausgangsdaten des Trägheitsnavigationssystems 5 nur einmal nach dem Start der Antennensteuereinheit durchführen. Als eine Alternative führt die Bewegungsschätzeinheit 4 das Schätzen der Verzögerung in vorbestimmten Zeitintervallen aus und berechnet den Mittelwert von einigen geschätzten Verzögerungen und bestimmt dann den Mittelwert als einen Schätzwert der Verzögerung. Im letzteren Fall kann die Präzision der Verzögerungsschätzung verbessert werden.
Wenn die Bewegungsschätzeinheit 4 auf diese Weise die Verzögerung der Ausgangsdaten über das Rollen, die Neigung und die wahre Peilung des Luftfahrzeugs von dem Trägheitsnavigationssystem 5 schätzt, führt sie auf die gleiche Weise Schätzberechnungen von aktuellen oder künftigen Bewegungsdaten aus unter Nutzung der neuesten Bewegungsdaten, die durch Korrektur der Meßzeit der aktuellen Ausgangsdaten über Rollen, Neigung und wahre Peilung von dem Trägheitsnavigationssystem 5 unter Berücksichtigung der wie oben ausgeführt geschätzten Verzögerung erhalten sind, und unter Nutzung der vorhergehenden Bewegungsdaten, die durch Korrektur der Meßzeit von vorhergehenden Ausgangsdaten über Rollen, Neigung und wahre Peilung von dem Trägheitsnavigationssystem 5 ausgegeben wurden.
Die Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung 3 berechnet die Richtung des Antennenstrahls der Antenneneinheit 1, um den Antennenstrahl der Antenneneinheit 1 auf den geostationären Satelliten zu richten, und zwar auf der Basis von Information über die geografische Breite und Länge des geostationären Satelliten, Information über Breitengrad und Länge des Luftfahrzeugs und Ausgangsdaten von der Bewegungsschätzeinheit 4 über Rollen, Neigung und wahre Peilung des Luftfahrzeugs. Die Antennenstrahlsteuereinheit 2 berechnet dann Phaseninformation, die zum Formen des Antennenstrahls dient, auf der Basis der Antennenstrahlrichtung, die von der Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung 3 berechnet wurde, und übermittelt die Phaseninformation an die Antenneneinheit 1. Die Antenneneinheit 1 formt den Antennenstrahl auf der Basis der von der Antennenstrahlsteuereinheit 2 übermittelten Phaseninformation und richtet den Antennenstrahl der Antenneneinheit 1 auf den geostationären Satelliten.
Gemäß der zweiten Ausführungsform kann, wie bereits gesagt wurde, die Antennensteuereinheit den Antennenstrahl der Antenneneinheit 1 mit einem hohen Maß an Präzision auf den geostationären Satelliten richten, und zwar auch dann, wenn die Ausgangsdaten des vorhandenen Trägheitsnavigationssystem 5, das in einen mobilen Körper wie etwa ein Luftfahrzeug eingebaut ist, eine Verzögerung haben und die Antenne eine kleine Bandbreite hat, weil die Antennensteuereinheit die Verzögerung der von dem Trägheitsnavigationssystem 5 gemessenen Bewegungsdaten unter Nutzung von Bewegungsdaten schätzt, die aus Ausgangsdaten des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors 7 berechnet werden, und dann die Meßzeit der Bewegungsdaten von dem Trägheitsnavigationssystem 5 unter Berücksichtigung der geschätzten Verzögerung korrigiert und aktuelle oder künftige Bewegungsdaten schätzt.
Zur weiteren Verbesserung der Präzision kann bei der Antennensteuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Nachführung mit geschlossener Schleife wie etwa eine Monoimpuls-Nachführung oder Schrittnachführung angewandt werden.
Es wird zwar davon ausgegangen, daß die Antenne der Antennensteuereinheit der zweiten Ausführungsform vom elektronischen Steuerungstyp ist, aber die Antenne kann auch vom mechanisch angetriebenen Typ sein, und dabei kann der gleiche Vorteil erhalten werden. In diesem Fall ist die Antennenstrahlsteuereinheit 2 ausgebildet, um einen Motor auf der Basis der Antennenstrahlrichtung zu steuern, die von der Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung 3 berechnet wird, und die Antenneneinheit 1 so anzutreiben, daß der Antennenstrahl der Antenneneinheit 1 auf den geostationären Satelliten gerichtet wird.
Ferner wird zwar davon ausgegangen, daß das Trägheitsnavigationssystem 5 die in 2 der ersten Ausführungsform gezeigten Detektionsachsen hat; der Einfachheit halber braucht nur eine Beziehung zwischen den Detektionsachsen des Trägheitsnavigationssystems 5 und denen des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors 7 bereits bekannt zu sein, und die Antennensteuereinheit braucht nur fähig zu sein, einen Vergleich zwischen den Bewegungsdaten von dem Trägheitsnavigationssystem 5 und den Bewegungsdaten, die aus dem Ausgang des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors 7 berechnet werden, durch Ausführung einer Koordinatentransformation durchzuführen. Daher stellt die Anpassung der Detektionsachsen des Trägheitsnavigationssystems 5 und denen des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors 7 keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung dar.
Ausführungsform 3
8 ist ein Blockbild, das die Struktur einer Antennensteuereinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der Figur sind gleiche Komponenten wie bei der Antennensteuereinheit der obigen ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet, und diese Komponenten werden nicht erneut erläutert. Außerdem bezeichnet in 8 das Bezugszeichen 9 eine Satellitenpositionsinformation-Erzeugungseinheit zum Erzeugen von Positionsinformation über die Position eines mobilen Satelliten von einer Minute zur nächsten und zum Senden der erzeugten Positionsinformation über den mobilen Satelliten an eine Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung 3, um den Antennenstrahl einer Antenneneinheit 1 auf den mobilen Satelliten zu richten. Die Antenrensteuereinheit gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der obigen ersten Ausführungsform dadurch, daß sie den Antennenstrahl der Antenneneinheit 1 nicht auf einen geostationären Satelliten, sondern auf einen mobilen Satelliten richtet. Die Antennensteuereinheit gemäß der dritten Ausführungsform kann den Antennenstrahl der Antenneneinheit 1 auch auf ein anderes Ziel als einen mobilen Satelliten richten, wenn sie Positionsinformation über das andere Ziel von einer Minute zur nächsten erzeugen kann.
Da die Grundoperation der Antennensteuereinheit gemäß der dritten Ausführungsform gleich wie die der Antennensteuereinheit der ersten Ausführungsform ist, wird nachstehend nur derjenige Teil des Betriebs der Antennensteuereinheit beschrieben, der sich von dem der Antennensteuereinheit nach der ersten Ausführungsform unterscheidet. Die Satellitenpositionsinformation-Erzeugungseinheit 9 erzeugt Positionsinformation über den mobilen Satelliten, d.h. die geografische Breite und Länge des mobilen Satelliten von einer Minute zur nächsten, und fügt eine Zeitmarke hinzu, bevor die Information in einem eingebauten Speicher (in der Figur nicht gezeigt) abgelegt wird. Die Satellitenpositionsinformation-Erzeugungseinheit 9 liest dann zu einem vorbestimmten Zeitpunkt die Breiten- und Längendaten aus dem Speicher aus und gibt die Daten an eine Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung 3 aus.
Gemäß der dritten Ausführungsform kann, wie bereits gesagt wurde, die Antennensteuereinheit den Antennenstrahl der Antenneneinheit 1 mit einem hohen Maß an Präzision auf ein bewegtes Objekt wie etwa einen mobilen Satelliten richten, und zwar auch dann, wenn die Ausgangsdaten des vorhandenen Trägheitsnavigationssystems 5, das in einen mobilen Körper wie etwa ein Luftfahrzeug eingebaut ist, eine Verzögerung haben und die Antenne eine kleine Bandbreite hat, weil die Antennensteuereinheit die Verzögerung der von dem Trägheitsnavigationssystem 5 gemessenen Bewegungsdaten unter Nutzung von Bewegungsdaten schätzt, die von einem Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensor 6 erfaßt werden, und dann die Meßzeit der Bewegungsdaten von dem Trägheitsnavigationssystem 5 unter Berücksichtigung der geschätzten Verzögerung korrigiert und aktuelle oder künftige Bewegungsdaten schätzt.
Ausführungsform 4
Das Blockbild von 9 zeigt die Struktur einer vierten Ausführungsform der Antennensteuereinheit der Erfindung. In der Figur sind gleiche Komponenten wie bei der Antennensteuereinheit nach der obigen zweiten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen wie in 5 bezeichnet und werden daher nicht erneut beschrieben. In 9 bezeichnet 9 eine Satellitenpositionsinformation-Erzeugungseinheit zum Erzeugen von Positionsinformation über die Position eines mobilen Satelliten von einer Minute zur nächsten und zum Übermitteln der erzeugten Positionsinformation über den mobilen Satelliten an eine Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung 3, um den Antennenstrahl einer Antenneneinheit 1 auf den mobilen Satelliten zu richten. Die Antennensteuereinheit gemäß der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen nach der zweiten Ausführungsform dadurch, daß sie den Antennenstrahl der Antenneneinheit 1 nicht auf einen geostationären, sondern auf einen mobilen Satelliten richtet. Die Antennensteuereinheit gemäß der vierten Ausführungsform kann den Antennenstrahl der Antenneneinheit 1 auch auf ein anderes Ziel als den mobilen Satelliten richten, wenn sie Positionsinformation über das andere Ziel von einer Minute zur nächsten erzeugen kann.
Da die Grundfunktionen der Antennensteuereinheit gemäß der vierten Ausführungsform die gleichen wie die der Antennensteuereinheit der zweiten Ausführungsform sind, wird nachstehend nur der Teil des Betriebs der Antennensteuereinheit beschrieben, der sich von dem der Antennensteuereinheit nach der zweiten Ausführungsform unterscheidet. Die Satellitenpositionsinformation-Erzeugungseinheit 9 erzeugt Positionsinformation über den mobilen Satelliten, d.h. Daten über die geografische Breite und Länge des mobilen Satelliten, von einer Minute zur nächsten und fügt eine Zeitmarke hinzu, bevor sie die Information in einem eingebauten Speicher (in der Figur nicht gezeigt) ablegt. Die Satellitenpositionsinformation-Erzeugungseinheit 9 liest dann zu einem vorbestimmten Zeitpunkt die Breiten- und Längendaten aus dem Speicher aus und gibt die Daten an eine Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung 3 aus.
Gemäß der zweiten Ausführungsform kann, wie bereits gesagt wurde, die Antennensteuereinheit den Antennenstrahl der Antenneneinheit 1 mit einem hohen Maß an Präzision auf ein bewegtes Objekt wie etwa einen mobilen Satelliten richten, und zwar auch dann, wenn die Ausgangsdaten des vorhandenen Trägheitsnavigationssystem 5, das in einen mobilen Körper wie etwa ein Luftfahrzeug eingebaut ist, eine Verzögerung haben und die Antenne eine kleine Bandbreite hat, weil die Antennensteuereinheit die Verzögerung der von dem Trägheitsnavigationssystem 5 gemessenen Bewegungsdaten unter Nutzung von Bewegungsdaten schätzt, die aus Ausgangsdaten des Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors 7 berechnet werden, und dann die Meßzeit der Bewegungsdaten von dem Trägheitsnavigationssystem 5 unter Berücksichtigung der geschätzten Verzögerung korrigiert und aktuelle oder künftige Bewegungsdaten schätzt.

Claims

Antennensteuerungsverfahren zum Steuern einer Richtung eines Antennenstrahls einer Antenne, die in einen mobilen Körper eingebaut ist, zum Zweck der Satelliten-Telekommunikation oder des Satelliten-Rundfunkempfangs unter Nutzung eines Satelliten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: um eine Verzögerung von Bewegungsinformation über eine Bewegung des mobilen Körpers zu schätzen, wird die Bewegungsinformation von einem Trägheitsnavigationssystem erfaßt, das Bewegungsinformation über die Bewegung des mobilen Körpers durch eine separate Bewegungsinformation-Erfassungseinrichtung separat erfaßt, Schätzen der Verzögerung der Bewegungsinformation, die von dem Trägheitsnavigationssystem erfaßt worden ist, auf der Basis der separat erfaßten Bewegungsinformation und der von dem Trägheitsnavigationssystem erfaßten Bewegungsinformation; und Berechnen einer Richtung des Antennenstrahls unter Berücksichtigung der geschätzten Verzögerung, um den Antennenstrahl auf den Satelliten zu richten.
Antennensteuerungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des separaten Erfassens der Schritt des Erfassens der Bewegungsinformation über die Bewegung des mobilen Körpers unter Verwendung eines Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensors ist.
Antennensteuerungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des separaten Erfassens der Schritt des Erfassens der Bewegungsinformation über die Bewegung des mobilen Körpers unter Verwendung eines Drei-Achsen-Magnetpeilungssensors ist.
Antennensteuereinheit zum Steuern einer Richtung eines Antennenstrahls einer Antenneneinrichtung, die in einen mobilen Körper eingebaut ist, um von einem geostationären Satelliten eine elektrische Welle zu empfangen, zum Zweck der Satelliten-Telekommunikation oder des Satelliten-Rundfunkempfangs unter Nutzung des geostationären Satelliten, wobei die Antennensteuereinheit folgendes aufweist: eine Antennenstrahl-Steuerungseinrichtung zum Steuern der Richtung des Antennenstrahls der Antenneneinrichtung; ein Trägheitsnavigationssystem zum Erfassen von Bewegungsinformation über eine Bewegung des mobilen Körpers; eine Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung zum Berechnen der Richtung des Antennenstrahls auf der Basis der Bewegungsinformation von dem Trägheitsnavigationssystem, um den Antennenstrahl auf den geostationären Satelliten zu richten; und gekennzeichnet durch eine Bewegungsinformation-Erfassungseinrichtung zum separaten Erfassen von Bewegungsinformation über die Bewegung des mobilen Körpers; und eine Bewegungsschätzeinrichtung zum Schätzen eines Verzögerung der von dem Trägheitsnavigationssystem erfaßten Bewegungsinformation auf der Basis der von dem Trägheitsnavigationssystem erfaßten Bewegungsinformation und der von der Bewegungsinformation-Erfassungseinrichtung erfaßten Bewegungsinformation und zum Schätzen von an die Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung zu sendender Bewegungsinformation unter Berücksichtigung der geschätzten Verzögerung.
Antennensteuereinheit nach Anspruch 4, wobei die Bewegungsinformation-Erfassungseinrichtung einen Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensor hat.
Antennensteuereinheit nach Anspruch 4, wobei die Bewegungsinformation-Erfassungseinrichtung einen Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor hat.
Antennensteuereinheit zum Steuern einer Richtung eines Antennenstrahls einer Antenneneinrichtung, die in einen mobilen Körper eingebaut ist, um von einem mobilen Satelliten eine elektrische Welle zu empfangen, zum Zweck einer Satelliten-Telekommunikation oder eines Satelliten-Rundfunkempfangs unter Nutzung des mobilen Satelliten, wobei die Antennensteuereinheit folgendes aufweist: eine Antennenstrahl-Steuerungseinrichtung zum Steuern der Richtung des Antennenstrahls der Antenneneinrichtung; ein Trägheitsnavigationssystem zum Erfassen von Bewegungsinformation über eine Bewegung des mobilen Körpers; eine Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung zum Berechnen der Richtung des Antennenstrahls auf der Basis der Bewegungsinformation von dem Trägheitsnavigationssystem, um den Antennenstrahl auf den mobilen Satelliten zu richten; eine Satellitenpositionsinformation-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer Positionsinformation über den mobilen Satelliten von einer Minute zur nächsten und zum Senden der Positionsinformation an die Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung; und gekennzeichnet durch eine Bewegungsinformation-Erfassungseinrichtung zum separaten Erfassen von Bewegungsinformation über die Bewegung des mobilen Körpers; und eine Bewegungsschätzeinrichtung zum Schätzen einer Verzögerung der von dem Trägheitsnavigationssystem erfaßten Bewegungsinformation auf der Basis der von dem Trägheitsnavigationssystem erfaßten Bewegungsinformation und der von der Bewegungsinformation-Erfassungseinrichtung erfaßten Bewegungsinformation und zum Schätzen von an die Antennenstrahlrichtung-Berechnungseinrichtung zu sendender Bewegungsinformation unter Berücksichtigung der geschätzten Verzögerung.
Antennensteuereinheit nach Anspruch 7, wobei die Bewegungsinformation-Erfassungseinrichtung einen Drei-Achsen-Winkelgeschwindigkeitssensor hat.
Antennensteuereinheit nach Anspruch 7, wobei die Bewegungsinformation-Erfassungseinrichtung einen Drei-Achsen-Magnetpeilungssensor hat.