JP2001237758A - 衛星追跡管制システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 人工衛星の軌道が太陽の軌道と重なった場合
に、追尾用受信装置の追尾用角度誤差に含まれる雑音成
分を抑圧することで雑音成分によりアンテナ装置の指向
方向が振られることを低減し、且つ、安定してアンテナ
装置を人工衛星に指向させる。 【解決手段】 地球局のアンテナの指向方向が太陽と重
なった場合にアンテナ装置１からの電波を受信して人工
衛星の追尾信号を検出する追尾用受信装置２と、この検
出された追尾信号より太陽熱による雑音の強度を検出す
る雑音強度検出部９と、雑音の強度に応じて信号の通過
帯域幅を可変し、前記追尾信号の雑音成分を除去し出力
する可変フィルタ部１０と、雑音除去後の追尾信号に基
づき前記アンテナの駆動信号を生成するアンテナ駆動手
段４，５とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は人工衛星を追尾す
る衛星追跡管制システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の追尾用受信装置の概略構成
を示す構成図である。図において、１は図示しない人工
衛星からの電波を受信するアンテナ装置、２はアンテナ
装置１の指向角度と実際の人工衛星に対するの指向角度
との差である追尾用角度誤差を検出する追尾用受信装
置、７は人工衛星の軌道情報と時刻装置８からの時刻信
号から人工衛星に対する指向角度を計算し出力するプロ
グラム追尾装置、６はプログラム追尾装置７で計算され
た人工衛星に対する指向角度とアンテナ装置１の実角度
から角度誤差を算出する角度誤差演算部である。４は追
尾誤差位置ループ・速度ループ補償部、５は駆動電力増
幅部であり、これらは追尾誤差切換スイッチ３を通して
入力された追尾用受信装置２による追尾用角度誤差また
は角度誤差演算部６で算出された角度誤差をアンテナ駆
動信号に変換してアンテナ装置１に出力する。

【０００３】次に動作について説明する。低軌道の人工
衛星からの電波を受信するために、アンテナ装置１を人
工衛星に指向させる。プログラム追尾装置７は人工衛星
の軌道情報と時刻装置８からの時刻信号から人工衛星に
対する指向角度を計算して出力する。角度誤差演算部６
は計算された指向角度とアンテナ装置１の実角度から角
度誤差を算出する。角度誤差は追尾誤差切換スイッチ３
を介し、追尾誤差位置ループ・速度ループ補償部４、駆
動電力増幅部５でアンテナ駆動信号に変換されてアンテ
ナ装置１に出力され、計算された指向角度とアンテナ装
置１の実角度間の角度誤差が零になるようアンテナ装置
１が駆動される。

【０００４】駆動によりアンテナ装置１が人工衛星方向
に指向されたとき、アンテナ装置１の指向角度と実際の
人工衛星の指向角度の角度差は追尾用受信装置２で検出
され、追尾用角度誤差として出力される。追尾用角度誤
差は追尾誤差切換スイッチ３を介し、追尾誤差位置ルー
プ・速度ループ補償部４、駆動電力増幅部５に入力さ
れ、アンテナ駆動信号に変換されてアンテナ装置１に入
力される。アンテナ装置１はアンテナ駆動信号により駆
動され、その指向角度と実際の人工衛星の指向角度が一
致するように人工衛星を追尾する。

【０００５】また、図５は特開平４−３５０５８２号公
報に開示されたアンテナ制御装置であり、この制御装置
は電波源からの到来波に雑音が含まれている場合であっ
ても、その雑音の影響を自動的に低減したした上で、ア
ンテナの指向角度を電波源の方向に追尾させることがで
きる。

【０００６】この他の従来装置の動作として、受信機１
４から出力された角度誤差（電波源の方向とアンテナ装
置１の指向角との差）は、アンテナ装置１の指向角度が
加算された後に、カルマンフィルタ１５に入力する。ゲ
イン加算器６は、受信機１４の出力から得られる雑音を
用いてカルマンゲインを算出する。そして、カルマンフ
ィルタ１５は、そのカルマンゲインを用いて電波源の方
向を推定する。推定された値は、アンテナ装置１の指向
角度が減じられた後に、制御器１３に入力する。制御器
１３は入力値を指令値としてアンテナ装置１を駆動する
サーボモータを制御する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の追尾制御方式で
は、人工衛星の軌道が太陽の方向と重なり、アンテナ装
置の指向方向と太陽とが重なった場合は、追尾用受信装
置は太陽の熱雑音のため追尾用角度誤差を正確に検出で
きなくなり、追尾用受信装置で検出した追尾用角度誤差
に従ってアンテナ装置を駆動しても精度良く人工衛星に
指向すること、あるいは指向させることが出来なくなる
という問題点があった。

【０００８】また、プログラム追尾装置により計算され
た追尾用角度誤差の精度は人工衛星の軌道情報の精度に
依存し、その精度が悪くなった場合には指向方向の誤差
が発生するという問題があった。

【０００９】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、人工衛星の軌道が太陽の方向と
重なった場合に、追尾用受信装置の追尾用角度誤差に含
まれる雑音成分を抑圧することで雑音成分によりアンテ
ナ装置の指向方向が振られることを低減し、且つ、安定
してアンテナ装置を人工衛星に指向させることができる
衛星追跡管制システムを得ることを目的とする。

【００１０】また、人工衛星の軌道と太陽軌道との見か
け上の重なり予測時刻（人工衛星と太陽が同一方向とな
る時刻）と、アンテナ装置の指向方向が太陽の方向と重
なった時の雑音信号発生時刻との差から、オートプログ
ラムで人工衛星を追尾する際の予めプログラムされた人
工衛星予測位置であるプログラム予測値と実際の人工衛
星位置との誤差を求め、誤差補正によってプログラム予
測位置を補正することで指向精度を向上させることがで
きる衛星追跡管制システムを得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明による衛星追跡
管制システムは、低軌道の人工衛星からの電波を受信し
て追尾する地球局において、前記地球局のアンテナの指
向方向が太陽と重なった場合に前記アンテナからの電波
を受信して人工衛星の追尾信号を検出する受信手段と、
この検出された追尾信号より太陽熱による雑音の強度を
検出する雑音強度検出手段と、雑音の強度に応じて信号
の通過帯域幅を可変し、前記追尾信号の雑音成分を除去
し出力する可変フィルタ部と、雑音除去後の追尾信号に
基づき前記アンテナの駆動信号を生成するアンテナ駆動
手段とを備えたものである。

【００１２】この発明による衛星追跡管制システムは、
低軌道の人工衛星からの電波を受信して追尾する地球局
において、前記地球局のアンテナの指向方向が太陽と重
なった場合に前記アンテナからの電波を受信して人工衛
星の追尾信号を検出する受信手段と、この検出された追
尾信号より太陽熱による雑音の強度を検出する雑音強度
検出手段と、この検出された雑音強度が最大となった時
刻と、予め算出された人工衛星と太陽とが同一方向に重
なる時刻との時間差を求め、この時間差により予め設定
された前記人工衛星の予測軌道を補正し、この補正に基
づいた前記アンテナの駆動信号を生成するアンテナ駆動
手段とを備えたものである。

【００１３】この発明による衛星追跡管制システムのア
ンテナ駆動手段は、雑音除去後の追尾信号を、実時刻及
び予め算出された人工衛星軌道情報に基づく前記人工衛
星の指向角度を示す信号に重畳して前記人工衛星軌道情
報を補正して前記アンテナの駆動信号を生成するもので
ある。

【００１４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明を
実施の形態１を添付図面により説明する。図１は本実施
の形態に係る衛星追跡管制システムの構成図である。
尚、図４と同一符号は同一または相当部分を示し、その
詳細な説明は省略する。図において、１はアンテナ装
置、２は追尾用受信装置、３は追尾誤差切換スイッチ、
４は追尾誤差位置ループ・速度ループ補償部、５は駆動
電力増幅部、６は角度誤差演算部、８は時刻装置、９は
雑音信号強度検出部である。

【００１５】７は本実施の形態に係るプログラム追尾装
置であり、このプログラム追尾装置７は、雑音強度信号
検出部９が追尾受信装置２の出力（追尾用角度誤差）よ
り雑音強度の最大を検出した時刻を記録し、この時刻と
予め算出した太陽軌道が人工衛星軌道に見かけ上重なる
時刻との時間差を求める。

【００１６】次に本実施の形態の動作について説明す
る。先ず、本実施の形態に係る衛星追跡管制システム
は、低軌道の人工衛星からの電波を受信し追尾する地球
局において、アンテナ装置１の指向方向が太陽と重なっ
た場合に追尾用角度誤差の雑音強度を検出し、雑音の強
度が最大となった時刻とプログラム追尾における人工衛
星と太陽との重なり予測時刻との差より、人工衛星を追
尾する際に予め計算されたされた人工衛星の軌道情報で
あるプログラム予測位置の補正を行い指向精度を向上さ
せることを目的とするものである。

【００１７】低軌道の人工衛星からの電波を受信するた
めに、アンテナ装置１を人工衛星に指向させる。プログ
ラム追尾装置７は予め設定された人工衛星の軌道情報と
時刻装置８からの時刻信号から人工衛星の指向角度を計
算し出力する。角度誤差演算部６は人工衛星に対する指
向角度とアンテナ装置１の実角度から角度誤差を算出す
る。角度誤差は追尾誤差切換スイッチ３を通して追尾誤
差位置ループ・速度ループ補償部４、駆動電力増幅部５
でアンテナ駆動信号に変換されてアンテナ装置１に入力
される。アンテナ装置１は角度誤差が零になるよう駆動
される。

【００１８】人工衛星の軌道と太陽の軌道とが見かけ上
重なる時は、太陽の熱雑音により追尾用受信装置２の出
力である追尾用角度誤差中に雑音成分が多くなる。雑音
強度検出部９は追尾用角度誤差信号の雑音強度を検出し
上述した方法で検出し、雑音強度が最大となったときの
雑音強度信号をプログラム追尾装置７に出力する。

【００１９】プログラム追尾装置７は雑音強度が最大と
なったときの雑音強度信号の入力時刻を記録し、予め算
出した人工衛星軌道と太陽軌道とが見かけ上重なる時刻
との時間差を求め、この時間差をプログラム予測値の時
刻オフセット量としプログラム予測値の誤差補正を行
い、プログラム予測値の精度を向上させて指向角度の補
正を行うことで、角度誤差演算部６より出力される角度
誤差に対する雑音成分の影響を抑制し、アンテナ装置１
を精度よく人工衛星に指向する。

【００２０】実施の形態２．以下、この発明の実施の形
態２を添付図面により説明する。図２は本実施の形態に
係る衛星追跡管制システムの構成図である。尚、図４と
同一符号は同一または相当部分を示し、その詳細な説明
は省略する。図において、１はアンテナ装置、２は追尾
用受信装置、３は追尾誤差切換スイッチ、４は追尾誤差
位置ループ・速度ループ補償部、５は駆動電力増幅部、
６は角度誤差演算部、７はプログラム追尾装置、８は時
刻装置である。

【００２１】９は追尾用受信装置２の出力を分岐入力
し、出力である追尾用角度誤差に含まれる太陽の熱によ
る雑音成分の強度を検出する雑音信号強度検出部であ
る。１０は可変フィルタ部であり、この可変フイルタ部
１０は追尾用受信装置２の出力である追尾用角度誤差に
含まれる太陽熱による雑音成分を、雑音信号強度検出部
９で検出された雑音強度に応じて通過帯域幅が設定され
たフイルタで除去した後に、追尾用角度誤差を追尾誤差
位置ループ・速度ループ補償部４に向けて出力する可変
フィルタ部である。

【００２２】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。先ず、本実施の形態に係る衛星追跡管制システム
は、低軌道の人工衛星からの電波を受信し追尾する地球
局において、アンテナ装置１の指向方向と太陽とが重な
った場合に追尾用受信装置２の出力である追尾用角度誤
差における太陽熱よる雑音成分の強度を検出し、雑音強
度に応じて追尾用受信装置２の出力を通す可変フィルタ
部１０の通過帯域幅を制御することで、追尾用角度誤差
より雑音成分を除去して人工衛星の追尾を安定にするも
のである。これは、即ち、雑音成分の周波数は追尾用角
度誤差を示す信号の周波数に比べて高いため、追尾用角
度誤差を示す信号を可変フィルタ部１０を構成するロー
パスフィルタを通すことで追尾用角度誤差を示す信号か
ら雑音成分が除去され、追尾用角度誤差を示す信号のみ
が追尾誤差位置ループ・速度ループ補償部４に向けて出
力される。

【００２３】低軌道の人工衛星からの電波を受信するた
めに、アンテナ装置１を人工衛星に指向させる。プログ
ラム追尾装置７は人工衛星の軌道情報と時刻装置８から
の時刻信号から人工衛星の指向角度を計算し出力する。
角度誤差演算部６は計算された人工衛星の指向角度とア
ンテナ装置１より入力した実角度から角度誤差を算出す
る。

【００２４】角度誤差は追尾誤差切換スイッチ３を通し
て、追尾誤差位置ループ・速度ループ補償部４、駆動電
力増幅部５でアンテナ駆動信号に変換されてアンテナ装
置１に入力される。そして、アンテナ装置１は、アンテ
ナ装置１の指向角度と実際の人工衛星に対する指向角度
の誤差が一致するように駆動され、人工衛星を追尾す
る。

【００２５】アンテナ装置１が人工衛星方向に指向され
たとき、アンテナ装置１の指向角度と実際の人工衛星に
対する指向角度の差は追尾用受信装置２で検出されて追
尾用角度誤差として出力される。追尾用角度誤差は追尾
誤差切換スイッチ３を通して、追尾誤差位置ループ・速
度ループ補償部４、駆動電力増幅部５に入力されてアン
テナ駆動信号に変換され、追尾用角度誤差が零になるよ
うアンテナ装置を駆動し、アンテナ装置１の指向角度と
実際の人工衛星に対する指向角度を一致させる。

【００２６】しかし、人工衛星の軌道と太陽の軌道とが
重なり、アンテナ装置１の指向方向が太陽と重なると、
追尾用受信装置２の出力である追尾用角度誤差には太陽
熱による雑音成分が多くなる。雑音強度検出部９は追尾
用角度誤差中の雑音成分の強度（雑音強度）を検出す
る。この雑音強度の検出としては、追尾用角度誤差を示
す信号のレベルを雑音信号レベルと判定される基準値と
比較し、追尾用角度誤差を示す信号のレベルが基準値を
超えたときに、越えたレベルより雑音強度を検出する。
そして、雑音強度信号を出力する。雑音強度信号を可変
フィルタ部１０に通過帯域幅可変用の制御信号として出
力する。可変フィルタ部１０は雑音強度信号に基づき信
号の通過帯域幅を可変して追尾用角度誤差にフィルタを
かけて雑音成分を抑制し、追尾誤差切換スイッチ３を通
して追尾誤差位置ループ・速度ループ補償部４に出力す
る。更に、雑音強度が大きくなった時は可変フィルタの
低域フィルタ時定数を大きくし、追尾用角度誤差中の雑
音成分を抑圧する。

【００２７】この結果、追尾用角度誤差に含まれた雑音
成分が抑圧されることで、アンテナ装置を安定して人工
衛星に指向することができる。

【００２８】実施の形態３．以下、この発明の実施の形
態３を添付図面により説明する。図３は本実施の形態に
係る衛星追跡管制システムの構成図である。尚、図４と
同一符号は同一または相当部分を示し、その詳細な説明
は省略する。図において、１はアンテナ装置、２は追尾
用受信装置、３は追尾誤差切換スイッチ、４は追尾誤差
位置ループ・速度ループ補償部、５は駆動電力増幅部、
６は角度誤差演算部、７はプログラム追尾装置、８は時
刻装置、９は追尾用受信装置２の出力を分岐入力する雑
音信号強度検出部である。

【００２９】１０は雑音信号強度検出部９で検出された
雑音強度信号により通過帯域幅を可変する可変フィルタ
部、１１はオートプログラム処理部であり、このオート
プログラム処理部１１は可変フィルタ１０により雑音成
分を除去した追尾用角度誤差を入力し、プログラム追尾
装置７から出力された指向角度を重畳させてプログラム
予測値を補正する。

【００３０】次に動作について説明する。本実施の形態
に係る衛星追跡管制システムは、低軌道の人工衛星から
の電波を受信し追尾する地球局において、オートプログ
ラムにより人工衛星を追尾するためのプログラム予測値
を追尾誤差で補正して人工衛星のオートプログラム追尾
を実施する際に、アンテナ装置１の指向方向が太陽と重
なった場合に追尾用角度誤差中の雑音成分の強度を検出
し、この雑音強度に応じてフィルタの通過帯域幅を可変
して、雑音成分が抑制された追尾用角度誤差にてオート
プログラム指令値を補正して指向角度を出力するもので
ある。

【００３１】低軌道の人工衛星からの電波を受信するた
めに、アンテナ装置１を人工衛星に指向させる。プログ
ラム追尾装置７は人工衛星の軌道情報と時刻装置８から
の時刻信号から人工衛星の指向角度を計算し出力する。
角度誤差演算部６は人工衛星の指向角度とアンテナ装置
１の実角度から角度誤差を算出する。角度誤差は追尾誤
差切換スイッチ３を通して追尾誤差位置ループ・速度ル
ープ補償部４、駆動電力増幅部５に入力されアンテナ駆
動信号に変換される。アンテナ装置１は角度誤差が零に
なるよう駆動される。

【００３２】アンテナ装置１が駆動され人工衛星方向に
指向されたとき、その指向角度と実際の人工衛星の指向
角度と差は追尾用受信装置２で検出され、追尾用角度誤
差をとして出力される。追尾用角度誤差は追尾誤差切換
スイッチ３を介し、追尾誤差位置ループ・速度ループ補
償部４、駆動電力増幅部５でアンテナ駆動信号に変換さ
れてアンテナ装置１に入力され、追尾用角度誤差が零に
なるよう駆動される。そして、アンテナ装置１の指向角
度と実際の人工衛星の指向角度が一致するよう人工衛星
を追尾する。

【００３３】人工衛星の軌道と太陽の軌道とが重なる時
は、太陽の熱雑音により追尾用受信装置２の出力である
追尾用角度誤差中の雑音成分が多くなる。雑音強度検出
部９は追尾用角度誤差の雑音強度を検出し、雑音強度信
号を可変フィルタ部１０に出力する。可変フィルタ部１
０は雑音強度信号に応じて低域フィルタ定数を替えて追
尾用角度誤差を入力し雑音成分除去後の追尾用角度誤差
をオートプログラム処理部１１に入力する。尚、雑音強
度の検出方法および雑音成分除去に関しては上述したと
おりである。

【００３４】オートプログラム処理部１１はプログラム
モードで人工衛星を追尾している時、雑音成分除去後の
追尾角度誤差を入力すると、プログラム追尾装置から出
力された指向角度に重畳させプログラム予測値の補正を
行い、補正後のプログラム予測値と実角度の偏差である
角度誤差は角度誤差を追尾誤差位置ループ・速度ループ
補償部４，駆動電力増幅部５でアンテナ駆動信号に変換
される。アンテナ装置１は角度誤差を零にすべく駆動さ
れる。

【００３５】

【発明の効果】この発明は、低軌道の人工衛星からの電
波を受信して追尾する地球局において、前記地球局のア
ンテナの指向方向が太陽と重なった場合に前記アンテナ
からの電波を受信して人工衛星の追尾信号を検出する受
信手段と、この検出された追尾信号より太陽熱による雑
音の強度を検出する雑音強度検出手段と、雑音の強度に
応じて信号の通過帯域幅を可変し、前記追尾信号の雑音
成分を除去し出力する可変フィルタ部と、雑音除去後の
追尾信号に基づき前記アンテナの駆動信号を生成するア
ンテナ駆動手段とを備えたので、追尾が安定かするとい
う効果ある。

【００３６】この発明は、低軌道の人工衛星からの電波
を受信して追尾する地球局において、前記地球局のアン
テナの指向方向が太陽と重なった場合に前記アンテナか
らの電波を受信して人工衛星の追尾信号を検出する受信
手段と、この検出された追尾信号より太陽熱による雑音
の強度を検出する雑音強度検出手段と、この検出された
雑音強度が最大となった時刻と、予め算出された人工衛
星と太陽とが同一方向に重なる時刻との時間差を求め、
この時間差により予め設定された前記人工衛星の予測軌
道を補正し、この補正に基づいた前記アンテナの駆動信
号を生成するアンテナ駆動手段とを備えたので、追尾精
度が向上するという効果がある。

【００３７】この発明によるアンテナ駆動手段は、雑音
除去後の追尾信号を、実時刻及び予め算出された人工衛
星軌道情報に基づく前記人工衛星の指向角度を示す信号
に重畳し、前記人工衛星軌道情報を補正して前記アンテ
ナの駆動信号を生成することで、追尾精度が向上すると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施の形態に係る衛星追跡管制
システムの構成図である。

【図２】 この発明の他の実施の形態に係る衛星追跡管
制システムの構成図である。

【図３】 この発明の他の実施の形態に係る衛星追跡管
制システムの構成図である。

【図４】 従来の人工衛星追尾方法を説明する図であ
る。

【図５】 従来の人工衛星追尾方法を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１ アンテナ装置、２ 追尾用受信装置、３ 追尾誤差
切換スイッチ、４ 追尾誤差位置ループ・速度ループ補
償部、５ 駆動電力増幅部、６ 角度誤差演算部、７
プログラム追尾装置、８ 時刻装置、９ 雑音強度検出
部、１０ 可変フィルタ、１１ オートプログラム処理
部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人工衛星からの電波を受信して追尾する
   地球局において、前記地球局のアンテナの指向方向が太
   陽と重なった場合に前記アンテナからの電波を受信して
   人工衛星の追尾信号を検出する受信手段と、この検出さ
   れた追尾信号より太陽熱による雑音の強度を検出する雑
   音強度検出手段と、雑音の強度に応じて信号の通過帯域
   幅を可変し、前記追尾信号の雑音成分を除去し出力する
   可変フィルタ部と、雑音除去後の追尾信号に基づき前記
   アンテナの駆動信号を生成するアンテナ駆動手段とを備
   えたことを特徴とする衛星追跡管制システム。
2. 【請求項２】 人工衛星からの電波を受信して追尾する
   地球局において、前記地球局のアンテナの指向方向が太
   陽と重なった場合に前記アンテナからの電波を受信して
   人工衛星の追尾信号を検出する受信手段と、この検出さ
   れた追尾信号より太陽熱による雑音の強度を検出する雑
   音強度検出手段と、この検出された雑音強度が最大とな
   った時刻と、予め算出された人工衛星と太陽とが同一方
   向に重なる時刻との時間差を求め、この時間差により予
   め設定された前記人工衛星の予測軌道を補正し、この補
   正に基づいた前記アンテナの駆動信号を生成するアンテ
   ナ駆動手段とを備えたことを特徴とする衛星追跡管制シ
   ステム。
3. 【請求項３】 アンテナ駆動手段は、雑音除去後の追尾
   信号を実時刻及び予め算出された人工衛星軌道情報に基
   づく前記人工衛星の指向角度を示す信号に重畳して前記
   人工衛星軌道情報を補正して前記アンテナの駆動信号を
   生成することを特徴とする請求１に記載の衛星追跡管制
   システム。