JP2005009970A - 移動体通信ナビゲーションシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この制御系は、図示しない通信衛星とのデータの授受を行なう通信用アンテナ1と、電波を導く導波管2と、導波管内の電波の偏波面を合わせる偏波角度調整器5と、導波管2からの電波の周波数を変換するローノイズコンバータ4と、更に低周波数に変換するダウンコンバータ6と、通信用アンテナ1のアジマス角度を検出するAZ角度検出器7と、通信用アンテナ1の仰角を検出するEL角度検出器8と、図示しない複数の測位用衛星からの送信電波を受信して車両の方位又は姿勢を求めるGPSコンパス13と、地球の地磁気から車両の方位を求める磁気方位センサ12と、車両の水平に対する傾斜角度を求める傾斜角度検出計14と、これら全ての制御を司るアンテナコントローラ9と、を備えて構成される。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信ナビゲーションシステムに関し、さらに詳しくは、通信用アンテナを搭載した移動体のナビゲーション及び通信用アンテナの偏波制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、車載用ナビゲーション装置において不可欠である自動車の現在位置を検出する手段は、種々の手段が実用化されているが、大別して、距離センサと角度センサを用いた自立(推測)航法と、衛星からの電波を受信するGPS(Global Positioning System)受信機を使用する衛星航法とに分けられる。前記自立航法においては、車両に車速センサと地磁気方位センサや旋回角センサ等を設けることにより、車両の走行距離と方位とを検出して地図上の車両位置を得る。車速センサは車輪等の単位時間内の回転数を検出するパルスセンサが主であり、移動距離を計測して出力する。地磁気方位センサとしてはリング状のコアに一次コイルを捲き、その上に二つのコイルを直交する位置に捲いたフラックスゲートセンサが多く用いられている。そして、これらの検出手段の出力データはデータ処理部に入力され、データ処理部に備える位置計算部によって車両位置、方位を計算し、地図画像描画部が地図データ記憶部から読み出したその地域の地図画像とともに、表示部に車両の現在位置を描画し表示する。
【0003】
しかし、車両の周囲に外乱磁界が存在する場合、その外乱磁界によって本来の方位ではない誤差を含んだ方位が示されることがあり、このような場合、自車位置が道路から外れて表示されてしまうことがあり、正確なナビゲーションが行われないという問題がある。これを解決する従来技術として特開平9−42982号公報には、自立航法の車載用ナビゲーション装置において、外乱磁界がある場合にも、自車位置を正確に検出し表示する技術について開示されている。それによると、方位センサには3軸のフラックスゲートセンサと振動ジャイロセンサ等のジャイロセンサとを用い、これらと車速センサの出力をナビゲーションコントローラに入力し、車両位置計算部によって位置を計算し、地図データ記憶部から地図画像描画部が読み出した地図画像とともに、自車位置をディスプレイ装置に表示する。車両位置計算部は二つの方位センサの検出出力が一致した回転角を検出した場合には外乱磁界はないと判断し、3軸フラックスゲートセンサの出力を採用するが、ジャイロセンサからの出力がなく、フラックスゲートセンサからの出力のみの場合には外乱磁界と判断して無視し、また、二つの方位センサの検出出力が不一致の回転角を検出した場合には外乱磁界ありと判断し、ジャイロセンサの出力を用いて自車位置を算出するとしている。
【0004】
また、GPSなどの測位用衛星を用いた測位システムにおいては、各測位用衛星からの送信電波に航法メッセージが重畳されている。航法メッセージは、衛星の軌道情報、衛星上の時計の補正値、電離層の補正係数などから成り、特に各衛星から共通に放送される情報として全GPS衛星の概略の軌道情報(以下、アルマナックと記す。)を含んでいる。アルマナックは1主フレームに1衛星または2衛星ずつ、25フレームからなるマスターフレームで全部で32衛星の軌道情報を含んでいる。受信機側では、航法メッセージから上記アルマナックを抽出し、現在何番の衛星がどの方向に見えるかの概略を知り、電波のドップラー周波数を推定し、受信機内部のC/Aコード発生器(擬似雑音符号発生回路)の準備をするために用いる。
【0005】
しかし、前記アルマナックを取得していない状態、いわゆるコールドスタート時には、全衛星の概略軌道情報の無い状態で、全ての衛星について、順にサーチを行う必要がある。ところが、従来の測位用受信機では、複数の受信チャンネルを持っているものの、受信チャンネル数が限られているため、チャンネルを順次切り替えて、サーチすべき衛星を順に割り当てるようにしていた。そのため、コールドスタート後、或る衛星からの電波のサーチに成功するまでに長時間を必要とするという問題があった。これを解決する従来技術として特開2002−71779公報には、コールドスタート時においても、測位用衛星の軌道情報を直ちに求めて、最初の測位が可能となるまでの時間を短縮化し、起動後速やかに移動体の方位および姿勢を求められるようにしたコンパスの構成について開示されている。それによると、3つのGPSアンテナ毎に設けた3つのGPS受信機における各受信信号処理部(受信チャンネル)に対して、アルマナックの未取得状態でのコールドスタート時に、全衛星のサーチおよび追尾を行うように、ホスト装置が衛星番号の割り当てを行う。これにより、速やかにアルマナックを取得し、最初の測位結果を得るまでの時間を大幅に短縮化するとしている。
【特許文献1】特開平9−42982号公報
【特許文献2】特開2002−71779公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1は、フラックスゲートセンサとジャイロセンサの信号を比較して、どちらの信号を方位信号として採用するかを判断するものであり、この他に車速センサを必要とし、いずれにしても3つのセンサを必ず必要とするため、コスト的に高くなる問題がある。また、あくまでも自立(推測)航法であるために、ある程度の誤差を覚悟しなければならない。
また、特許文献2は、トンネル内を車両が通過する場合や、障害物により衛星を捕捉できない場合(コールドスタート時)の再捕捉時間を短縮化する技術であり、これを実現するためにアンテナ毎に個別に受信チャネルを設ける必要がある。しかし、再捕捉時間を短縮化することはできるが、並列にチャネルを受信して処理するため、ハードウェアが大型化して部品コストが高くなるといった問題がある。
【0007】
このように、従来の自立(推測)航法は、地球上のあらゆる場所において簡易に方位を検出することはできるが、外乱磁気の影響を受けやすいといった弱点がある。一方、衛星航法は、外乱磁気の影響は受けないが、トンネルや障害物によるアルマナック未取得が発生すると、衛星の再捕捉まで時間がかかるといった弱点がある。このように、両航法には夫々一長一短があり、両航法を組合わせた車載用のナビゲーションシステムを備えた通信用アンテナを搭載した車両はなく、またそのアンテナの偏波制御を行う技術についても存在しない。
本発明は、かかる課題に鑑み、自立(推測)航法と衛星航法が持つ夫々の弱点を互いに補完して、簡易な方法により車載用のナビゲーションを正確に行うことが可能な移動体通信ナビゲーションシステムを提供することを目的とする。
また、他の目的は、前記移動体通信ナビゲーションシステムにより得られた移動体の方位に基づいて、通信用アンテナを通信衛星に正確に向けることが可能な通信用アンテナの偏波制御方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項1は、複数の測位用衛星からの送信電波を受信して移動体の受信点における測位を求めるGPSコンパスと、地球の地磁気から移動体の方位を求める磁気方位センサと、前記移動体の水平に対する傾斜角度を求める傾斜角度検出計と、通信衛星からの電波を受信、若しくは前記移動体からの電波を送信する通信用アンテナと、該通信用アンテナの方位角を設定する方位角設定手段と、前記通信用アンテナの仰角を設定する仰角設定手段と、前記通信衛星からの電波の偏波面を合わせる偏波角設定手段と、前記磁気方位センサへの校正データを記憶する記憶手段と、前記全ての構成要件を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記GPSコンパスにより求めた測位データに基づいて、前記磁気方位センサにより求めた方位データのずれを校正することを特徴とする。
まず、方位とは非測定物が進行する方向をいい。測位とは非測定物の地球上の現在位置を言う。従って、測位を計測するためには、当然方位データも判明していることが前提である。本発明では、測位用衛星が捕捉できない場合のバックアップ用として、磁気方位センサを準備する。しかし、この磁気方位センサは車両の磁化及び周辺環境の外乱磁気の影響を受けるため、その精度はGPSコンパスに比較して悪くなる。そこで本発明では、磁気方位センサとGPSコンパスのデータを常に比較して、磁気方位センサの校正データを生成して方位データを補正するものである。
かかる発明によれば、磁気方位センサとGPSコンパスのデータとを常に比較して、最新の校正データを生成するので、磁気方位センサを使用した場合でも、外乱磁気による影響を補正して、高精度に方位検出をすることができる。
【0009】
請求項2は、前記制御手段は、前記GPSコンパスにより求めた測位データに基づいて、前記磁気方位センサにより求めた方位データのずれを校正すると共に、該校正後の方位データ及び測位データを前記記憶手段に記憶することを特徴とする。
車載用のナビゲーションシステムの場合、方位データ及び測位データは車両が移動中は常に変化する。そのため、新たに校正データが生成されるので、最新のデータを記憶しておく必要がある。そこで本発明では、請求項1で校正された方位データ及び測位データを順次記憶手段に記憶しておくことにより、記憶装置には最新の校正データが保持されることになる。
かかる発明によれば、記憶手段に最新の校正データを記憶するので、車両の現在位置と方位が常に記憶され、正確なデータに基づいて次の行動をとることができる。
請求項3は、前記制御手段は、前記GPSコンパスが前記測位用衛星からの送信電波を受信可能な場合に限り、前記磁気方位センサにより求めた方位データのずれを校正することを特徴とする。
磁気方位センサは外乱磁気の影響で方位がずれる可能性がある。そこで、GPSコンパスによりそのずれを校正するところに本発明の特徴がある。しかし、GPSコンパスはあくまでも、測位用衛星が捕捉できてはじめて効果を発揮することができる。従って、測位用衛星が捕捉できる場合に限って、磁気方位センサの方位データを校正する。
かかる発明によれば、磁気方位センサの方位データの校正を、測位用衛星が捕捉できる場合に限って行うので、方位データの校正をより正確に行うことができる。
【0010】
請求項4は、前記制御手段は、前記GPSコンパスが前記測位用衛星からの送信電波を受信不可能な場合、前記磁気方位センサにより求めた方位データのずれを校正せず、前記測位用衛星からの送信電波を受信不可能になる直前の測位データを前記記憶手段に記憶しておくことを特徴とする。
測位用衛星はトンネルや障害物により捕捉できない場合がある。そのような場合は、GPSコンパスにより磁気方位センサの方位データを校正することはできない。また、測位用衛星の再捕捉には多くの時間を要する。そこで本発明では、そのような場合、方位データのずれを校正せず、測位用衛星を捕捉できなくなる直前の測位データをメモリに保持しておき、その測位データを使用して通信用アンテナの偏波制御をおこなう。
かかる発明によれば、測位用衛星を捕捉できなくなった場合、その直前の測位データを記憶手段に保持するので、誤った方位データにより校正されることを防ぐことができる。
請求項5は、前記制御手段は、前記通信衛星を捕捉することが可能で、前記測位用衛星を捕捉することができない場合、前記記憶手段に記憶されている測位データに基づいて、前記通信用アンテナの方位角及び仰角を設定して前記偏波角設定手段により偏波制御することを特徴とする。
車両に通信用アンテナを搭載して、通信衛星間で通信する移動体通信システムの場合、正しく通信を行うために通信用アンテナと通信衛星からの電波の偏波面を合わせる必要がある。そこで本発明では、車両の測位はGPSコンパスにより決定されるので、記憶手段に記憶されている測位データに基づいて通信衛星と通信用アンテナの絶対角のずれを計算して方位角と仰角を割り出して設定する。
かかる発明によれば、GPSコンパスにより決定された測位データに基づいて通信用アンテナの方位角と仰角を設定するので、方位角と仰角を正確に且つ迅速に計算して偏波制御することができる。
【0011】
請求項6は、前記移動体の所定の場所に、所定の回転方向に回転する構造を有する架台を備え、該架台上に前記通信用アンテナ及び複数のGPSアンテナを備えたことを特徴とする。
請求項5では、GPSコンパスは車両の所定の場所に固定されており、通信用アンテナのみ回転できる構成である。従って、車両の方位をGPSコンパスにより行い、通信用アンテナの偏波制御は架台の回転角をセンサにより検出して制御していた。しかし、この場合車両の方位と通信用アンテナの方位は一致していないため、その差を計算し、さらに絶対角とのずれを計算してアンテナ角度をセンサにより検出しながら決定しなければならなかった。そこで本発明では、GPSコンパスと通信用アンテナを同一の架台に設置し、架台の方位をGPSコンパスにより決定し、絶対角からのずれを演算して、そのずれ分架台を回転することにより角度を設定するものである。
かかる発明によれば、GPSコンパスと通信用アンテナを同一の架台に設置して、絶対角とのずれを架台の回転することにより設定でき、方位角センサを必要とせず、コストダウンを行うことができる。
請求項7は、前記通信用アンテナは折りたたみ自在な構成であり、収納時は前記複数のGPSアンテナの電波到来方向を遮らないように収納されることを特徴とする。
通信用アンテナは一般的には、撮影現場に到着してその場所から通信衛星を捕捉して通信を行う。従って、車両が移動中は通信アンテナは必要ない場合が多い。そのため、通信用アンテナは折りたたみ自在な構成であり、使用しないときは収納されている。しかし、GPSコンパスは常に作動しているため通信用アンテナがGPSコンパスの電波の到来を遮らないように設置されなければならない。
かかる発明によれば、通信用アンテナをGPSアンテナの電波到来方向を遮らないように収納されるので、同じ架台上にコンパクトに両方のアンテナを設置することができる。
【0012】
請求項8は、前記制御手段は、前記通信用アンテナの方位角及び仰角を設定する際、前記通信用アンテナが収納時に前記GPSコンパスにより前記架台の方位を検出し、該方位と絶対角との差に対応する角度だけ前記架台を回転することを特徴とする。
通信用のアンテナと通信衛星の電波の偏波面を合わせるために、偏波制御が必要である。つまり、通信用アンテナの方位角と仰角を正確に設定することである。車両が通信すべき現場に到着して前記の偏波制御を行うわけであるが、まず、車両の方位はGPSコンパスにより決定している。その方位データから通信衛星と通信用アンテナのずれ角、つまり、絶対角度とのずれが計算される。その計算結果から架台を回転するモータを何回転すればよいかが割り出されて、例えば、パルスモータであればそのパルス数がモータに供給される。
かかる発明によれば、通信用アンテナの偏波制御を行う場合、絶対角に等しい量だけ架台を回転することにより方位角の設定ができるので、方位角センサを必要とせず、簡易な制御で偏波制御を行うことができる。
請求項9は、前記記憶手段は、不揮発性のメモリにより構成されていることを特徴とする。
磁気方位センサをGPSコンパスにより校正し、その校正データを記憶手段に記憶する際、特に、車両に搭載された場合、車両の電源を切ると必然的に機器の全ての電源が切れてメモリ内のデータが消失する虞がある。特に校正データは最も重要なデータであり、電源が切れてもデータが消失しないようにすることが必要である。そのためには、メモリを不揮発性のメモリにすることが重要である。
かかる発明によれば、記憶手段を不揮発性メモリにより構成するので、電源を切られてもデータが消失することを防ぐことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図1は本発明の実施形態に係る移動体通信ナビゲーションシステムの制御系のブロック図である。この制御系は、図示しない通信衛星とのデータの授受を行なう通信用アンテナ(パラボラアンテナ)1と、この通信用アンテナ1に接続され、電波を導く導波管2と、導波管内の電波の偏波面を合わせる偏波角度調整器5と、それを駆動するモータ3と、導波管2からの電波の周波数を変換するローノイズコンバータ4と、ローノイズコンバータ4により変換された周波数を更に低周波数に変換するダウンコンバータ6と、通信用アンテナ1のアジマス角度を検出するAZ角度検出器7と、通信用アンテナ1の仰角を検出するEL角度検出器8と、通信用アンテナ1をアジマス方向に駆動するモータ11と、通信用アンテナ1を仰角方向に駆動するモータ10と、図示しない複数の測位用衛星からの送信電波を受信して車両の方位又は姿勢を求めるGPSコンパス13と、地球の地磁気から車両の方位を求める磁気方位センサ12と、車両の水平に対する傾斜角度を求める傾斜角度検出計14と、これら全ての制御を司るアンテナコントローラ9と、を備えて構成される。
また、アンテナコントローラ9は、操作内容及び操作結果等を表示する表示部9aと、操作のためのスイッチ類を備えた操作スイッチ9bと、モータ10を駆動するための電力を供給するモータドライバ9cと、モータ11を駆動するための電力を供給するモータドライバ9dと、偏波角度調整器5を駆動する偏波ドライバ9eと、ダウンコンバータ6により変換された電波から通信用信号を復調する信号処理復調器9fと、プログラムにより制御されるCPU9gと、磁気方位センサ12の方位データを校正したデータを記憶する不揮発性メモリ9hと、を備えて構成される。尚、各構成要素間の接続状態は図では省略してある。そして、これらの全てが図示しない移動体(車両)に搭載され、当該車両の方位及び通信用アンテナの偏波制御を行って、通信衛星を介して地上局との通信を行うシステムである。
【0014】
次に、本発明の移動体通信ナビゲーションシステムの方位検出について図2を参照して説明する。本実施形態では、移動体として車両に限定して説明する。図2は、車両36に磁気方位センサ12、GPSコンパス13及び通信用アンテナ1が搭載され、車両36が移動中に例えば、車両が(A)地点にいる場合は、磁気方位センサ12により得られた出力データは、図1のCPUのデータ処理部に入力され、データ処理部に備える位置計算部によって車両位置、方位を計算し、地図画像描画部が地図データ記憶部から読み出したその地域の地図画像とともに、表示部9aに車両の現在位置を描画し表示する。しかし、車両の周囲に外乱磁界が存在する場合、その外乱磁界によって本来の方位ではない誤差を含んだ方位が示されることがあり、このような場合、車両36の位置が道路から外れて表示されてしまうことがあり、正確なナビゲーションが行われない虞がある。そこで本発明では、GPSコンパス13により、各測位用衛星30、31からの送信電波を受信する。この送信電波には航法メッセージが重畳されており、衛星の軌道情報、衛星上の時計の補正値、電離層の補正係数などから成り、特に各衛星から共通に放送される情報として全GPS衛星のアルマナックを含んでいる。受信機側では、航法メッセージから上記アルマナックを抽出し、現在何番の衛星がどの方向に見えるかの概略を知り、電波のドップラー周波数を推定し、受信機内部のC/Aコード発生器(擬似雑音符号発生回路)の準備をするために用いる。尚、GPSコンパスによる航法は公知であるので、ここでは詳細な説明は省略する。本発明ではこのGPSコンパス13のデータと磁気方位センサ12のデータを常に比較し、CPU9gにより磁気方位センサ12への校正データを生成して不揮発性メモリ9hに記憶する。これにより、外乱磁気による磁気方位センサ12の誤差を補正して、より正確な方位データを得ることができる。尚、図では通信用アンテナ1が収納されていないが、移動中はGPSコンパス13の電波到来を邪魔しない位置に収納される。
【0015】
次に、車両36がトンネル35に進入した場合が(B)地点である。この場合は、測位用衛星からの電波を捕捉することができないので、GPSコンパス13を使用することができない。本発明では、測位用衛星30、31を捕捉可能な(A)地点で、磁気方位センサ12の誤差を補正しているので、その補正値によりトンネル35内では磁気方位センサ12のみで方位を測定する。この場合、特に、車両の磁化による誤差はトンネル35に入る前に常に補正されているので、その補正値をそのまま利用しても、方位データに関しては大きな誤差は生じない。
次に、車両36がトンネル35から出た場合が(C)地点である。この場合は、測位用衛星32、33からの電波を受信することはできるが、一旦、測位用衛星を捕捉できなくなった場合、再び補足するには多くの時間を要する。そして、例えば、車両35が(C)地点で通信衛星34と通信を行う場合、通信衛星34からの電波の偏波面を合わせる偏波制御が必要である。この偏波制御を行うためには、車両の正確な測位データを必要とする。しかし、測位用衛星32、33を再捕捉するために時間がかかり、即座に偏波制御を行うことができない。そこで本発明では、トンネル35に進入する直前の測位データを図1の不揮発性メモリ9hに保持しておき、その測位データを使用して通信用アンテナ1の偏波制御を行うものである。ここで、不揮発性メモリ9hに保持している測位データで偏波制御を行っても運用上支障がない理由は、移動距離60Kmの範囲で一度GPSを受信できれば、XPD35dBを確保することができ、UATに必要なXPD30dBを確保するためには、140Kmの移動中に一度GPSが受信できれば問題ない。例えば、国内最長の青函トンネルの場合で全長53.9Kmであるので、国内ではどのような状況でもXPD35dBを確保することができるためである。
【0016】
ここで、偏波制御について説明する。偏波制御を行うためには基本的には車両を停止して、GPSコンパスにより得られた車両の受信点の測位から測定する。このとき、車両にはGPSアンテナが固定され、通信用アンテナ1は可動できるようになっている。そのため、GPSコンパスにより得られた方位は車両の方位であり、絶対角に対してどの位ずれているかを計算し、更に通信用アンテナ1の向きが車両に対して何度回転しているかを計算し、両方の計算結果から絶対角に対するずれを計算して、そのずれ分だけ通信用アンテナ1を回転しながらAZ角度検出器7で角度を検出して方位角を決定する。その後、仰角を微調整して偏波角度調整器5により偏波制御する。
図3は本発明の他の実施形態に係る移動体通信ナビゲーションシステムの制御系のブロック図である。同じ構成要素には同じ参照番号が付されているので、重複する説明は省略する。図3が図1と異なる点は、AZ角度検出器7を削除して架台15に通信用アンテナ1と、後述するGPSコンパス13のGPSアンテナを搭載した点である。
【0017】
図4は本発明の架台に搭載された通信用アンテナ及びGPSアンテナの構成を示す図であり、(a)が上面図、(b)が側面図である。この実施形態では、図示しないモータにより回転自在な架台15と、その架台15上に固定され各アンテナを支持する支持台17と、通信衛星からの電波を受信したり、車両からの電波を通信衛星に送信する通信用アンテナ1と、この通信用アンテナ1を折りたたみ自在にするための支点軸16と、3つのGPSアンテナ13a、13b、13cとを備えて構成される。図4では、通信用アンテナ1が収納時は点線の位置であり、通信中は実線の位置にあるものとする。
本発明では、車両の測位データを測位衛星より受信する場合は、3つのGPSアンテナ13a、13b、13cの各位相差を検出して測位を測定するため、通信用アンテナ1が実線のように立ち上がっていると、例えば、GPSアンテナ13aと13cで測位衛星からの電波を受信しようとすると、通信用アンテナ1が邪魔になり、電波を受信できない可能性がある。当然、GPSアンテナ13bの場合も同様な問題が発生する。そこで本発明では、車両の測位データを受信する場合は、通信用アンテナ1を点線のように収納しておき、GPSアンテナに到来する電波を遮らないようにする。そして、車両の測位が決定したら初めて通信用アンテナ1を実線のように倒立させ、その後図3の仰角を微調整して偏波角度調整器5により偏波制御する。
【0018】
図5は本実施形態の架台15による偏波制御を説明する図である。図1の実施形態では、通信用アンテナのみ回転する構成であったが、本実施形態では、架台15に通信用アンテナ1とGPSアンテナ13a、13b、13cを搭載している。従って、通信用アンテナ1と各GPSアンテナの相対位置は不変であり、GPSコンパスにより車両の測位を計測した場合、例えば、方位18に対して絶対的な方位19に対して通信用アンテナ1とGPSアンテナは角度αずれていたとすると、架台15を角度α分回転させれば、通信衛星20に通信用アンテナ1が正確に向くことになる。図1の実施形態では、角度の計算と、AZ角度検出器7による検出が必要であったが、本実施形態では、ずれ角αがわかればその角度分架台15を回転させれば良く、モータの回転数と回転角度を予め求めておけば、モータの回転数のみで回転角を求めることができ、AZ角度検出器7が不要になる。
【0019】
【発明の効果】
以上記載のごとく請求項1の発明によれば、磁気方位センサとGPSコンパスのデータとを常に比較して、最新の校正データを生成するので、磁気方位センサを使用した場合でも、外乱磁気による影響を補正して、高精度に方位検出をすることができる。
また請求項2では、記憶手段に最新の校正データを記憶するので、車両の現在位置と方位が常に記憶され、正確なデータに基づいて次の行動をとることができる。
また請求項3では、磁気方位センサの方位データの校正を、測位用衛星が捕捉できる場合に限って行うので、方位データの校正をより正確に行うことができる。
また請求項4では、測位用衛星を捕捉できなくなった場合、その直前の測位データを記憶手段に保持するので、誤った方位データにより校正されることを防ぐことができる。
また請求項5では、GPSコンパスにより決定された測位データに基づいて通信用アンテナの方位角と仰角を設定するので、方位角と仰角を正確に且つ迅速に計算して偏波制御することができる。
また請求項6では、GPSコンパスと通信用アンテナを同一の架台に設置して、絶対角とのずれを架台の回転することにより設定でき、方位角センサを必要とせず、コストダウンを行うことができる。
また請求項7では、通信用アンテナをGPSアンテナの電波到来方向を遮らないように収納されるので、同じ架台上にコンパクトに両方のアンテナを設置することができる。
また請求項8では、通信用アンテナの偏波制御を行う場合、絶対角に等しい量だけ架台を回転することにより方位角の設定ができるので、方位角センサを必要とせず、簡易な制御で偏波制御を行うことができる。
また請求項9では、記憶手段を不揮発性メモリにより構成するので、電源を切られてもデータが消失することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る移動体通信ナビゲーションシステムの制御系のブロック図である。
【図2】本発明の移動体通信ナビゲーションシステムの方位検出について説明する図である。
【図3】本発明の他の実施形態に係る移動体通信ナビゲーションシステムの制御系のブロック図である。
【図4】本発明の架台に搭載された通信用アンテナ及びGPSアンテナの構成を示す図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。
【図5】本発明の実施形態の架台15による偏波制御を説明する図である。
【符号の説明】
1 通信用アンテナ、2 導波管、4 ローノイズコンバータ、5 偏波角度調整器、6 ダウンコンバータ、7 AZ角度検出器、8 EL角度検出器、9アンテナコントローラ、12 磁気方位センサ、13 GPSコンパス、14傾斜角度検出計
Claims (9)
- 複数の測位用衛星からの送信電波を受信して移動体の受信点における測位を求めるGPSコンパスと、地球の地磁気から移動体の方位を求める磁気方位センサと、前記移動体の水平に対する傾斜角度を求める傾斜角度検出計と、通信衛星からの電波を受信、若しくは前記移動体からの電波を送信する通信用アンテナと、該通信用アンテナの方位角を設定する方位角設定手段と、前記通信用アンテナの仰角を設定する仰角設定手段と、前記通信衛星からの電波の偏波面を合わせる偏波角設定手段と、前記磁気方位センサへの校正データを記憶する記憶手段と、前記全ての構成要件を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記GPSコンパスにより求めた測位データに基づいて、前記磁気方位センサにより求めた方位データのずれを校正することを特徴とする移動体通信ナビゲーションシステム。 - 前記制御手段は、前記GPSコンパスにより求めた測位データに基づいて、前記磁気方位センサにより求めた方位データのずれを校正すると共に、該校正後の方位データ及び測位データを前記記憶手段に記憶することを特徴とする請求項1に記載の移動体通信ナビゲーションシステム。
- 前記制御手段は、前記GPSコンパスが前記測位用衛星からの送信電波を受信可能な場合に限り、前記磁気方位センサにより求めた方位データのずれを校正することを特徴とする請求項1に記載の移動体通信ナビゲーションシステム。
- 前記制御手段は、前記GPSコンパスが前記測位用衛星からの送信電波を受信不可能な場合、前記磁気方位センサにより求めた方位データのずれを校正せず、前記測位用衛星からの送信電波を受信不可能になる直前の測位データを前記記憶手段に記憶しておくことを特徴とする請求項1に記載の移動体通信ナビゲーションシステム。
- 前記制御手段は、前記通信衛星を捕捉することが可能で、前記測位用衛星を捕捉することができない場合、前記記憶手段に記憶されている測位データに基づいて、前記通信用アンテナの方位角及び仰角を設定して前記偏波角設定手段により偏波制御することを特徴とする請求項1に記載の移動体通信ナビゲーションシステム。
- 前記移動体の所定の場所に、所定の回転方向に回転する構造を有する架台を備え、該架台上に前記通信用アンテナ及び複数のGPSアンテナを備えたことを特徴とする請求項1に記載の移動体通信ナビゲーションシステム。
- 前記通信用アンテナは折りたたみ自在な構成であり、収納時は前記複数のGPSアンテナの電波到来方向を遮らないように収納されることを特徴とする請求項6に記載の移動体通信ナビゲーションシステム。
- 前記制御手段は、前記通信用アンテナの方位角及び仰角を設定する際、前記通信用アンテナが収納時に前記GPSコンパスにより前記架台の方位を検出し、該方位と絶対角との差に対応する角度だけ前記架台を回転することを特徴とする請求項6又は7に記載の移動体通信ナビゲーションシステム。
- 前記記憶手段は、不揮発性のメモリにより構成されていることを特徴とする請求項1、2、4及び5に記載の移動体通信ナビゲーションシステム。
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