JP2007528663A - 衛星追跡アンテナシステム及び衛星追跡方法 - Google Patents

衛星追跡アンテナシステム及び衛星追跡方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、衛星追跡アンテナシステム及び衛星追跡方法に関し、さらに詳しくは、衛星追跡アンテナシステムの反射板がトラッキングされた少なくとも1つの特定位置でサンプリングした衛星信号の大きさを比較して衛星を追跡するステップトラッキング動作の時、前記反射板のN−1回目のトラッキングでサンプリングした衛星信号測定値とN回目のトラッキングでサンプリングした衛星信号測定値とを平均して算出した値によって前記反射板を駆動させて衛星を追跡することにより、前記衛星追跡アンテナシステムが搭載された移動体の動きによる衛星追跡の間違いを最小化できる衛星追跡アンテナシステム及び衛星追跡方法に関する。
【選択図】図4

Description

本発明は、衛星追跡アンテナシステム及び衛星追跡方法に関し、さらに詳しくは、衛星追跡アンテナシステムの反射板がトラッキング(Tracking)された少なくとも1つの特定位置でサンプリングした衛星信号の大きさを比較して衛星を追跡するステップトラッキング(Step Tracking)動作の時、前記反射板のN−1回目のトラッキングでサンプリングした衛星信号測定値と、N回目のトラッキングでサンプリングした衛星信号測定値とを平均して算出した値に応じて、前記反射板を動かして衛星を追跡することにより、前記衛星追跡アンテナシステムが搭載した移動体の動きによる衛星追跡の間違いを最小化できる衛星追跡アンテナシステム及び衛星追跡方法に関する。
また、本発明は、副反射板の回転及びチルティングを利用して衛星を追跡するコニカルスキャン(Conical Scan)動作の時、前記副反射板のN+1回目の回転時、前記副反射板がチルティングされた少なくとも1つの特定位置で衛星信号をサンプリングするサンプリング周期を前記副反射板のN回目の回転周期を利用して算出することにより、副反射板の回転速度変化に応じてサンプリング周期を補正し、さらに正確に衛星を追跡できる衛星追跡アンテナシステム及び衛星追跡方法に関する。
情報化社会に入り、数多くのメディアにより情報が競争的に提供されており、通信技術の発達と大量の情報を迅速に処理するシステムの補給が漸次拡大されるに従って、衛星を通じたシステム間の情報伝送は、既に多くの分野で応用されている。特に、最近には、船舶または自動車のような移動体に装着された衛星アンテナと衛星と間の円滑な通信のために、より効率的な移動体搭載用衛星アンテナの開発に対する必要性が大きくなっている。
移動体に搭載される衛星アンテナは、移動体が急激に移動するか、または方向を転換しても、アンテナが常に衛星を正確に指向することによって衛星信号を良好に受信するための装置である。したがって、固定された衛星アンテナとは異なって、常に衛星を追跡するためのより精巧な制御技術が要求される。
衛星アンテナの衛星追跡方法としては、反射板が少なくとも1つの特定方向にチルティングしながら、各チルティング位置における衛星信号の大きさを測定し、前記衛星信号の大きさを互いに比較して反射板の指向方向を補正するようにするステップトラッキング方式が主に用いられている。このようなステップトラッキング方式は、反射板の指向方向補正において、各チルティグ方向で衛星信号をサンプリングするサンプリング周期が大きいため、移動体の急激な位置移動に対応して、前記反射板の迅速な指向方向補正が容易でないという問題点がある。
前記のようなサンプリング周期の大きさによる問題点を解決するために、移動体の急激な位置移動のある場合、応答速度の速いジャイロセンサなどの位置センサを利用して、前記移動体の位置移動に対応する反射板の指向方向補正を行う。前記反射板の指向方向は、反射板チルティングによって指向方向微細調整(fine tuning)される。
図1は、従来技術に従って、衛星追跡アンテナが搭載された移動体が停止している場合、衛星信号の主葉と衛星追跡アンテナ指向位置との間の誤差信号を示した図である。
図1を参照すると、衛星追跡アンテナが搭載された移動体に動きのない場合に、前記衛星追跡アンテナは、反射板が指向する位置と衛星信号主葉の位置との誤差情報を、前記反射板が左側にチルティングされた状態の衛星信号レベル値v(t )と、前記反射板が右側にチルティングされた状態の衛星信号レベル値v(t )を利用して正確な誤差信号を生成できる。このとき、方位角誤差信号を求めるための式は、eazimuth=v(t )−v(t )であり、仰角誤差信号を求めるための式は、eelevation=v(t )−v(t )である。
図2は、衛星追跡アンテナが搭載された移動体が左側に回転する場合、衛星信号の主葉と衛星追跡アンテナ指向位置との間の誤差信号を示した図である。
図2を参照すると、衛星追跡アンテナの指向位置が図1と同一であり、かつ衛星追跡アンテナが搭載された移動体が回転または急激な揺れなどにより左側に動く場合には、反射板が左側にチルティングされた状態でサンプリングした衛星信号レベル値v(t )を求めた後、前記反射板が右側にチルティングされた状態でサンプリングした衛星信号レベル値v(t )を求める。前記のような場合、前記移動体が動くことによって衛星信号主葉に対する衛星信号レベル値に誤差が発生して、誤差信号を生成するのに間違いが発生する。即ち、反射板が左側にチルティングされた状態でサンプリングした衛星信号レベル値v(t )を取得した後、移動体が動くことによって反射板が右側にチルティングされた状態では、図2の点線で示された位置でサンプリングした衛星信号レベル値v(t )を取得することになるので、本来の誤差信号より大きい値の誤差信号が生成される。これは、反射板のチルティング方向による衛星信号レベル値の取得手順と誤差信号生成手順によって反対の現状として示されることもある。
図3は、衛星追跡アンテナが搭載された移動体が右側に回転する場合、衛星信号の主葉と衛星追跡アンテナ指向位置との間の誤差信号を示した図である。
図3に示された前記移動体が右側に回転する場合、前述した図2の説明と同様に本来の誤差信号より小さい値の歪んだ誤差信号が生成される。
図1乃至図3に示されたように、従来技術によるステップトラッキングを利用した衛星追跡アンテナによると、前記衛星追跡アンテナが搭載された移動体に急激な移動が発生する場合、反射板の指向方向に対する補正信号の生成において間違いが発生して、衛星を正確に追跡できないという問題点がある。
また、衛星追跡アンテナの衛星追跡方法として、前記衛星追跡アンテナの副反射板を少なくとも1つの特定位置にチルティングさせ、前記副反射板がチルティングされた各位置でサンプリングした衛星信号の大きさを測定して、前記各位置における衛星信号の大きさを比較することにより、衛星を追跡するコニカルスキャン方式がある。
前記コニカルスキャン方式により衛星を追跡する衛星追跡アンテナは、もっぱら衛星から受信する衛星信号のみを利用して衛星を追跡することによりシステムを簡単に構成できるだけでなく、環境的な要因によるジャイロセンサの補正を必要としないため、広く用いられている。
ところが、従来技術によるコニカルスキャン方式の衛星追跡アンテナは、副反射板がチルティングされる各位置で正確に衛星信号をサンプリングするための時間情報であるサンプリング周期を設定するのに技術的に大きな困難が伴っている。また、前記サンプリング周期を算出するために、前記副反射板を回転させて前記副反射板の回転周期によって衛星信号サンプリング周期を設定する場合、前記副反射板を回転させる副反射板回転部の老化、磨耗などにより前記副反射板の回転周期が変化する可能性がある。前記のように副反射板の回転周期が変わる場合、前記衛星信号サンプリング周期もまた変わることになる。前記衛星信号サンプリング周期を頻繁に補正しなければ、正確な衛星追跡を期待し難い。
前述のとおり、従来技術による衛星追跡アンテナによると、移動体の移動速度によって発生する衛星追跡信号の誤差を補正することなく衛星を追跡することにより、その追跡方式に誤った結果をもたらすことのできるという問題点が提起されている。また、副反射板の回転周期変化に応じて衛星信号サンプリング周期を適切に補正することなく衛星信号をサンプリングして衛星を追跡することにより、正確な衛星追跡を期待し難いという問題点が提起されている。
前記のような従来技術の問題点を解決するために、移動体の動きに対応して反射板の指向方向を補正することにより、より正確かつ効率的に衛星を追跡できる衛星追跡アンテナが必要とされている。
本発明は、前記のような従来技術を改善するために案出されたものであって、衛星追跡アンテナシステムの反射板が少なくとも1つの特定方向にトラッキング(Tracking)されるように制御し、前記反射板が特定方向にN−1回目のトラッキングしたときにサンプリングした衛星信号レベル値と、前記特定方向にN回目のトラッキングしたときにサンプリングした衛星信号レベル値とを平均して方位角または仰角誤差信号を生成し、前記誤差信号によって前記反射板の指向方向を移動させて、常に前記反射板が衛星の主葉(Main Lobe)を指向するようにすることにより、前記衛星追跡アンテナシステムが搭載された移動体の急激な位置変動にも拘らず、より正確に衛星を追跡できる衛星追跡アンテナシステム及び衛星追跡方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、衛星追跡アンテナシステムの副反射板が少なくとも1つの特定方向にチルティングされるように制御し、前記副反射板が特定方向にN−1回目のトラッキングした時にサンプリングした衛星信号レベル値と、前記特定方向にN回目のトラッキングした時にサンプリングした衛星信号レベル値とを平均して方位角または仰角誤差信号を生成し、前記誤差信号によって反射板の指向方向を移動させて、常に前記反射板が衛星の主葉を指向するようにするコニカルスキャンを具現することにより、副反射板のチルティングを利用して移動体の急激な位置変動にも拘らず、より正確かつ効率的に衛星を追跡できる衛星追跡アンテナシステム及び衛星追跡方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、副反射板に絶対位置測定バーと、副反射板回転検出手段を設け、前記絶対位置測定バーが前記検出手段を通過する度に、割り込み信号を発生させて前記副反射板の回転周期を実時間で測定し、前記実時間で測定される副反射板の回転周期を利用して衛星信号をサンプリングするための時間情報であるサンプリング周期を随時にアップデートして補正することにより、副反射板回転周期が変化しても、常に一定した副反射板のチルティング位置で衛星信号をサンプリングして、より正確に衛星を追跡できる衛星追跡アンテナシステム及び衛星追跡方法を提供することを目的とする。
前記の目的をなして、従来技術の問題点を解決するために、本発明による衛星追跡アンテナシステムは、所定の衛星を指向し、前記指向する衛星に向いて所定の方位角方向または仰角方向にトラッキングし、前記衛星から衛星信号を受信する反射板、前記反射板のN回目のトラッキングの第1の方位角位置及び前記N回目のトラッキングの第2の方位角位置でそれぞれサンプリングした方位角衛星信号レベル値の差である第1の方位角測定値を算出し、前記N回目のトラッキングの第1の方位角位置及びN−1回目のトラッキングの第2の方位角位置でそれぞれサンプリングした方位角衛星信号レベル値の差である第2の方位角測定値を算出し、前記算出された第1の方位角測定値及び第2の方位角測定値を平均して方位角誤差信号を生成する方位角信号レベル測定部、前記方位角誤差信号から前記衛星指向方向に対する方位角制御命令信号を生成する方位角位置/速度制御部、及び前記方位角制御命令信号による方位角方向に前記反射板を動かすための反射板駆動手段を含む。
また、本発明による衛星追跡アンテナシステムは、所定の衛星を指向し、前記衛星から衛星信号を受信するための反射板、所定の方位角方向または仰角方向にチルティングし、前記反射板から反射された衛星信号を受信して、所定の引込み導波管にフォーカシングするための副反射板、前記副反射板のN回目のトラッキングの第1の方位角位置及びN回目のトラッキングの第2の方位角位置でそれぞれサンプリングした方位角衛星信号レベル値の差である第1の方位角測定値を算出し、前記N回目のトラッキングの第1の方位角位置及びN−1回目のトラッキングの第2の方位角位置でそれぞれサンプリングした方位角衛星信号レベル値の差である第2の方位角測定値を算出し、前記算出された第1の方位角測定値と第2の方位角測定値とを平均して方位角誤差信号を生成する方位角信号レベル測定部、前記副反射板のN回目のトラッキングの第1の仰角位置及びN回目のトラッキングの第2の仰角位置でサンプリングした仰角衛星信号レベル値の差である第1の仰角測定値を算出し、前記N回目のトラッキングの第1の仰角位置及びN−1回目のトラッキングの第2の仰角位置でそれぞれサンプリングした仰角衛星信号レベル値の差である第2の仰角測定値を算出し、前記算出された第1の仰角測定値と第2の仰角測定値とを平均して仰角誤差信号を生成する仰角信号レベル測定部、前記方位角誤差信号から前記衛星指向方向に対する方位角制御命令信号を生成する方位角位置/速度制御部、前記仰角誤差信号から前記衛星指向方向に対する仰角制御命令信号を生成する仰角位置/速度制御部、及び前記方位角制御命令信号または前記仰角制御命令信号による方位角方向または仰角方向に前記反射板を動かす反射板駆動手段を含む。
また、本発明による衛星追跡アンテナシステムは、所定の衛星から衛星信号を受信するための反射板、少なくとも1つの特定位置にチルティングしながら前記反射板から反射された衛星信号を所定の引込み導波管にフォーカシングするための副反射板、前記副反射板を回転させる副反射板回転部、所定のサンプリング周期によって前記副反射板からフォーカシングされた衛星信号をサンプリングする反射板位置/速度制御部、及び前記副反射板のN回目の回転周期を測定し、前記副反射板のN+1回目の回転における前記衛星信号サンプリング周期を前記N回目の回転周期を利用して算出する周期制御モジュールを含み、前記反射板位置/速度制御部は、前記副反射板のN+1回目の回転時に前記周期制御モジュールにより算出されたサンプリング周期を適用して前記副反射板がチルティングされた少なくとも1つの特定位置で前記衛星信号をサンプリングすることを特徴とする。
本発明による衛星追跡アンテナシステムは、カセグレインアンテナ(Cassegrain Antenna)、平面アンテナ、ホーンリフレクタアンテナなどのように反射板を有する全ての種類のアンテナを含むことができる。
このうち、本明細書において説明の便宜のために広く用いられるカセグレインアンテナは、反射板(Main Reflector)と副反射板(Sub Reflector)を利用して信号を受信する形態であって、衛星信号が反射板で反射し、該反射した衛星信号は副反射板を通じてフォーカシングされ、引込み導波管(Feed Horn)を通じて所定の衛星信号受信器に伝送される。移動体に搭載された衛星追跡アンテナシステムが衛星信号を受信するためには、前記衛星追跡アンテナシステムの反射板が常に目標とする衛星の衛星信号主葉を指向しなければならず、このため、前記副反射板をモータが装着された副反射板回転部を通じて回転させることによりコニカルスキャンを具現する。
副反射板の回転でコニカルスキャンを具現する場合、少なくとも1つの特定方向にチルティングされる副反射板ビームの方向に対する絶対位置を感知するために、副反射板回転部に所定の検出手段を装着し、前記副反射板に所定の絶対位置測定バーを装着できる。前記検出手段としては、一般的にフォトセンサ、マグネチックセンサなどが利用されうる。高価なシステムである場合、モータ軸上に絶対位置エンコーダ(Absolute Encoder)、レゾルバ(Resolver)などが装着され得る。副反射板のチルティング角度に対する絶対位置を検出手段で測定する場合、センサにより感知される信号は、副反射板が1回転する度に1回発生し、360度の回転角がモータの回転時間にマッピング(mapping)される。従って、副反射板が上下左右にチルティングされる時点は、センサ信号が感知された時間の間の時間を分けて決定されることができる。
以下においては、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明する。
図4は、本発明の第1の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムの構成を示したブロック図である。
本発明の第1の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムは、反射板を少なくとも1つの特定方向にトラッキングさせ、前記反射板がトラッキングし、位置する少なくとも1つの位置で受信した衛星信号をサンプリングして、サンプリングした衛星信号の大きさを比較して誤差信号を生成することにより、前記反射板が衛星信号の主葉を指向するように前記反射板の指向方向を補正する。
図4に示された衛星追跡アンテナシステムは、反射板410、方位角信号レベル測定部440、仰角信号レベル測定部450、方位角位置/速度制御部460、仰角位置/速度制御部470、及び反射板駆動手段480を有する。
反射板410は、衛星追跡アンテナシステムが追跡しようとする衛星を指向し、前記衛星に向いて所定の方位角方向または仰角方向にトラッキングして、前記衛星から衛星信号を受信する。前記トラッキング方向は、上下左または右のいずれの方向も含むことができ、前記方向を変形した何れかの方向の全てを含むことができる。
方位角信号レベル測定部440は、反射板410が前記衛星に向いてトラッキングする場合、反射板410のN回目のトラッキングの途中、第1の方位角位置及び第2の方位角位置でそれぞれサンプリングした方位角衛星信号レベル値の差である第1の方位角測定値を算出する。また、方位角信号レベル測定部440は、反射板410の前記N回目のトラッキングの際に、第1の方位角位置でサンプリングした方位角衛星信号レベル値と、反射板のN−1回目のトラッキングの際に、第2の方位角位置でサンプリングした方位角衛星信号レベル値の差を求めて第2の方位角測定値を算出する。方位角信号レベル測定部440は、前記算出した第1の方位角測定値及び第2の方位角測定値を平均することにより、方位角誤差信号を生成する。
仰角信号レベル測定部450もまた、方位角信号レベル測定部440のような動作を行って仰角誤差信号を生成する。仰角信号レベル測定部450は、反射板410のトラッキングの際に仰角方向に対する仰角衛星信号レベル値を測定することにより、仰角誤差信号を生成できる。
方位角位置/速度制御部460は、方位角信号レベル測定部440により生成された方位角誤差信号から、反射板410が衛星信号の主葉を指向できるようにする方位角制御命令信号を生成する。前記方位角制御命令信号は、反射板410の方位角指向方向を補正するために所定の座表値を含んだものとすることができる。
仰角位置/速度制御部470は、仰角信号レベル測定部450により生成された仰角誤差信号から反射板410が衛星信号の主葉を指向できるようにする仰角制御命令信号を生成する。前記仰角制御命令信号は、反射板410の仰角指向方向を補正するために所定の座標値を含んだものとすることができる。
反射板駆動手段480は、前記生成された方位角制御命令信号または仰角命令信号による方位角方向または仰角方向に反射板410を動かす。前記方向を指向するように動かされた反射板410は、衛星信号の主葉を指向するようになることにより、衛星追跡アンテナシステムがより効果的に衛星信号を受信できるようになる。
図4には、方位角信号レベル測定部440と仰角信号レベル測定部450、方位角位置/速度制御部460と仰角位置/速度制御部470とが全て示されているが、これは、説明の便宜のためのものであるだけで、概して仰角方向の動きが大きくない車両などの陸上移動体の場合には、仰角信号レベル測定部450及び仰角位置/速度制御部470を含まない場合もある。
図5は、衛星追跡アンテナシステムの反射板指向位置における衛星信号の一般的なパターン及び衛星信号の主葉とアンテナの指向方向に偏差が発生する場合に発生する衛星信号レベル値の偏差を示した図である。
衛星信号レベル値の最高点を基準として、左右または上下の衛星信号レベルは、アンテナの指向位置によって一般的に主葉と副葉とからなり、衛星追跡アンテナシステムが衛星を追跡することは、反射板が常に衛星信号の主葉の最高値に指向されるように制御されることを意味する。即ち、衛星から受信する衛星信号の主葉の最高値と衛星追跡アンテナ信号パターンの主葉の最高値とが一致するように制御される。
本発明の衛星追跡アンテナシステムが搭載された移動体(例えば、船舶、車両など)が移動する場合、前記移動体の動きにより前記衛星追跡アンテナシステムの反射板は、衛星信号主葉の最高値を指向できなくなる。このような場合、方位角方向(左右)と仰角方向(上下)に追跡する反射板を通じてサンプリングされた衛星信号レベル値またはチルティングする副反射板でサンプリングされた衛星信号のレベル値を比較して、前記衛星信号のレベル値の差異を利用して反射板駆動手段の方位角モータと仰角モータの回転方向と速度を決定して制御することにより、アンテナが常に衛星信号主葉の最高値位置を保持できるようにする。
図6は、本発明の第1の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムが搭載された移動体が左側に回転する場合、衛星信号の主葉と衛星追跡アンテナ指向位置との間の補正誤差信号を示した図である。
図7は、本発明の第1の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムが搭載された移動体が右側に回転する場合、衛星信号の主葉と衛星追跡アンテナ指向位置との間の補正誤差信号を示した図である。
図6と図7に示すように、衛星追跡アンテナシステムが搭載された移動体の動きによる誤差信号取得の間違いを抑制するために、反射板のN回目のトラッキング過程でサンプリングした衛星信号レベル値だけでなく、N−1回目のトラッキング過程でサンプリングした衛星信号レベル値も利用して誤差信号を生成する。
これは、反射板がトラッキングする方向により決定される衛星信号レベル値の取得手順の原理であって、例えば、前記反射板のN回目のトラッキングでサンプリングした方位角衛星信号レベル値であるv(t )、v(t )と、N−1回目のトラッキングでサンプリングした方位角衛星信号レベル値であるv(tn−1 )を平均して、eazimuth=1/2{(v(t )−v(t ))+(v(t )−v(tn−1 ))}の式で方位角誤差を算出する。
また、前記反射板のN回目のトラッキングでサンプリングした仰角衛星信号レベル値であるv(t )、v(t )と、N−1回目のトラッキングでサンプリングした仰角衛星信号レベル値であるv(tn−1 )とを平均して、eelevation=1/2{(v(t )−v(t ))+(v(t )−v(tn−1 ))}の式で仰角誤差を算出する。
前述のとおり、衛星追跡アンテナシステムが搭載された移動体が左側に動く場合に、v(t )−v(t )は、元の誤差信号値より大きく示されるが、v(t )−v(tn−1 )値は、元の誤差信号値より小さく取得され、この2つの値の平均を取ることにより、元の誤差信号値に近接した誤差信号を算出できる。これとは反対に、衛星追跡アンテナが搭載された移動体が右側に動く場合に、v(t )−v(t )は、元の誤差信号値より小さく示されるが、v(t )−v(tn−1 )値は、元の誤差信号値より大きく取得され、この2つの値の平均を取ることにより、元の誤差信号値に近接した誤差信号を算出できる。
図8は、本発明の第1の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムが反射板制御命令信号を生成する過程を示したグラフである。
本発明の第1の実施例によって、衛星追跡アンテナシステムの反射板を所定のトラッキング周期に応じて上下左右方向の特定位置にトラッキングさせることにより、ステップ追跡をする場合、前記反射板がトラッキングされる度に、サンプリングした上下左右の衛星信号レベル値を比較して誤差信号を生成し、前記誤差信号に対応する制御命令信号を生成することにより反射板駆動手段を通じて前記反射板の指向方向を制御できる。即ち、反射板がトラッキングして取得した上下左右の衛星信号レベル値を基準として誤差信号を計算する方法を用いることができる。
例えば、図8におけるように、N回目のトラッキング周期に対する制御命令信号Cは、反射板のN−1回目のトラッキング周期で上下左右の方向にチルティングされる時間であるt 、t 、t 、t 毎にサンプリングされた衛星信号レベル値であるv(t )、v(t )、v(t )、v(t )に基づいて生成されることができる。
即ち、図4による衛星追跡アンテナシステムの方位角信号レベル測定部440は、反射板410のN回目のトラッキングの第1の方位角位置でサンプリングした方位角衛星信号レベル値(v(t ))と、前記N回目のトラッキングの第2の方位角位置でサンプリングした方位角衛星信号レベル値(v(t ))の差である第1の方位角測定値(v(t )-v(t ))を算出する。また、方位角信号レベル測定部440は、反射板410の前記N回目のトラッキングの第1の方位角位置でサンプリングした方位角衛星信号レベル値(v(t ))と、N−1回目の周期の第2の方位角位置でサンプリングした方位角衛星信号レベル値(v(tn―1 ))の差である第2の方位角測定値(v(t )-v(tn-1 ))を算出する。
方位角信号レベル測定部440は、前記第1の方位角測定値(v(t )−v(t ))と第2の方位角測定値(v(t )-v(tn―1 ))とを平均して方位角誤差信号(eazimuth=1/2{(v(t )−v(t ))+(v(t )−v(tn−1 ))})を生成する。
また、仰角信号レベル測定部450は、反射板410のN回目のトラッキングの第1の仰角位置でサンプリングした仰角衛星信号レベル値(v(t ))と、N回目のトラッキングの第2の仰角位置でサンプリングした仰角衛星信号レベル値(v(t ))の差である第1の仰角測定値(v(t )−v(t ))を算出し、反射板410の前記N回目のトラッキングの第1の仰角位置でサンプリングした仰角衛星信号レベル値(v(t ))と、N−1回目のトラッキングの第2の仰角位置でサンプリングした仰角衛星信号レベル値(v(tn−1 ))の差である第2の仰角測定値(v(t )−v(tn−1 ))を算出し、前記第1の仰角測定値(v(t )−v(t ))と第2の仰角測定値(v(t )−v(tn−1 ))とを平均して仰角誤差信号(eelevation=1/2{(v(t )−v(t ))+(v(t )−v(tn−1 ))})を生成する。
さらに、図4を参照すると、前記のように生成された方位角誤差信号及び仰角誤差信号は、それぞれ方位角位/速度制御部460と仰角位置/速度制御部470に伝送される。方位角位置/速度制御部460は、前記方位角誤差信号を利用して反射板410の方位角方向に対する方位角制御命令信号を生成し、反射板駆動手段480の方位角駆動モータを制御し、反射板410の方位角位置を調整して前記衛星追跡アンテナが目標衛星を指向するように制御する。
また、仰角位置/速度制御部470は、前記仰角誤差信号を利用して反射板410の仰角方向に対する仰角制御命令信号を生成し、反射板駆動手段480の仰角駆動モータを制御し、反射板410の仰角位置を調整して前記衛星追跡アンテナが目標衛星を指向するように制御する。
図9は、本発明の第2の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムの構成を示した構成図である。
本発明の第2の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムは、副反射板を回転及びチルティングを利用して衛星を追跡するコニカルスキャン方式が適用され得る。
図9に示された本発明の第2の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムは、反射板910、副反射板920、副反射板回転部930、方位角信号レベル測定部940、仰角信号レベル測定部950、方位角位置/速度制御部960、仰角位置/速度制御部970及び反射板駆動手段980を有する。
反射板910は、所定の衛星を指向し、前記衛星から衛星信号を受信する。第2の実施例に係る反射板910は、前述の第1の実施例のようにトラッキング動作を行わない。
副反射板920は、所定の方位角方向または仰角方向にチルティングして反射板910から反射された衛星信号を受信して所定の引込み導波管にフォーカシングする。副反射板920は、副反射板回転部930により所定の周期を有して回転する。副反射板920の前記チルティング方法については、後述の図10及び図11を参照して詳しく説明する。
図10は、本発明の第2の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムにおいて、副反射板の中心軸と反射板の中心軸とが互いにずれるようにチルティングされる構造を示した図である。
図11は、本発明の第2の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムにおいて、副反射板の中心軸が反射板の中心軸に対して所定の傾斜を有するようにチルティングされる構造を示した図である。
本発明の第2の一実施例による衛星追跡アンテナシステムは、図10と図11に示す2つの方法の中の何れか1つの方法を適用して副反射板をチルティングさせることが可能であり、副反射板によりフォーカシングされた衛星信号をサンプリングして制御命令信号を生成するという正確さにおいて2つの方法は共に実質的に類似した性能を呈する。
図10に示すように、副反射板1020の中心軸が反射板1010の中心軸に対して偏向される場合、反射板1010が衛星信号の主葉を正確に指向しているなら、副反射板1020が右側にチルティングされたときの衛星信号、左側にチルティングされたときの衛星信号、上側にチルティングされたときの衛星信号、下側にチルティングされたときの衛星信号の強さが全て同一に測定される。
ところが、反射板1010が衛星信号の主葉を正確に指向していない場合、前記主葉に対して反射板1010が指向する方向に副反射板1020がチルティングされたとき、衛星信号の強さがさらに大きく測定される。即ち、反射板1010の指向方向が目標衛星に比べて右側に寄っている場合には、副反射板1020が右側にチルティングされたときより左側にチルティングされたときに受信した衛星信号の強さが大きく測定され、反射板1010の指向方向が目標衛星に比べて上側に寄っている場合には、副反射板1020が上側にチルティングされた時より下側にチルティングされたときに受信した衛星信号の強さがさらに大きく測定される。
前記のような理由により、副反射板1020が上下左右の各方向にチルティングされた場合に受信した衛星信号の強さを互いに比較すると、反射板1020の指向方向が衛星信号の主葉に対して、どの方向に寄っているかが分かり、前記受信した衛星信号レベル値の差異を基に、誤差信号及び制御命令信号を生成し、前記制御命令信号に対応する方位角また仰角方向に反射板を動かすと、常に、衛星追跡アンテナシステムが目標衛星の主葉を正確に指向することができて、より効率的に衛星信号を受信するようにできる。これは、図11に示すように、副反射板1120が反射板1110の中心軸に対して所定の傾斜を有してチルティングされる場合にも該当する。
さらに、図9において、方位角信号レベル測定部940は、副反射板920のN回目のチルティングの第1の方位角位置及びN回目のチルティングの第2の方位角位置でそれぞれサンプリングした方位角衛星信号レベル値の差である第1の方位角測定値を算出し、前記N回目のチルティングの第1の方位角位置及びN−1回目のチルティングの第2の方位角位置でそれぞれサンプリングした方位角衛星信号レベル値の差である第2の方位角測定値を算出し、前記算出された第1の方位角測定値と第2の方位角測定値とを平均して方位角誤差信号を生成する。
仰角信号レベル測定部950は、副反射板920のN回目のチルティングの第1の仰角位置及びN回目のチルティングの第2の仰角位置でサンプリングした仰角衛星信号レベル値の差である第1の仰角測定値を算出し、前記N回目のチルティングの第1の仰角位置及びN−1回目のチルティングの第2の仰角位置でそれぞれサンプリングした仰角衛星信号レベル値の差である第2の仰角測定値を算出し、前記算出された第1の仰角測定値と第2の仰角測定値とを平均して仰角誤差信号を生成する。
方位角位置/速度制御部960は、前記生成された方位角誤差信号から反射板の衛星指向方向に対する方位角制御命令信号を生成し、仰角位置/速度制御部970は、前記生成された仰角誤差信号から反射板の衛星指向方向に対する仰角制御命令信号を生成する。前記方位角制御命令信号または仰角制御命令信号は、所定の座標値を含むものとすることができる。
図12は、本発明の第2の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムの反射板制御命令信号の生成過程を示した図である。
本発明の第2の実施例におけるように、衛星追跡アンテナシステムの副反射板920を回転させてコニカルスキャンを具現する場合、副反射板920が所定の回転周期に応じて回転しながらサンプリングされた上下左右の衛星信号レベル値を比較して誤差信号を生成し、前記誤差信号に対応する制御命令信号を生成してモータを駆動させてアンテナの位置を制御する。副反射板920の回転周期の中でN回目の周期の制御命令信号Cは、副反射板920の前記回転周期の中でN−1回目の周期で上下左右の方向にチルティングされる時間であるt 、t 、t 、t 毎にサンプリングされた衛星信号レベル値v(t )、v(t )、v(t )、v(t )に基づいて生成される。
さらに、図9において、方位角信号レベル測定部940は、副反射板920の回転周期の中でN回目の周期の第1の方位角位置でサンプリングされた方位角衛星信号レベル値(v(t ))と、N回目の周期の第2の方位角位置でサンプリングされた方位角衛星信号レベル値(v(t ))の差である第1の方位角測定値(v(t )−v(t ))を算出する。また、副反射板920の前記回転周期の中でN回目の周期の第1の方位角位置でサンプリングした方位角衛星信号レベル値(v(t ))と、N−1回目の周期の第2の方位角位置に対してサンプリングされた方位角衛星信号レベル値(v(tn−1 ))の差である第2の方位角測定値(v(t )−v(tn−1 ))を算出する。方位角信号レベル測定部940は、前記第1の方位角測定値(v(t )−v(t ))と第2の方位角測定値(v(t )−v(tn−1 ))とを平均して方位角誤差信号(eazimuth=1/2{(v(t )−v(t ))+(v(t )−v(tn−1 ))})を生成する。
仰角信号レベル測定部950は、副反射板920の回転周期の中でN回目の周期の第1の仰角位置でサンプリングされた仰角衛星信号レベル値(v(t ))と、N回目の周期の第2の仰角位置でサンプリングされた仰角衛星信号レベル値(v(t ))との差である第1の仰角測定値(v(t )−v(t ))を算出する。また、副反射板920の前記回転周期の中でN回目の周期の第1の仰角位置でサンプリングされた仰角衛星信号レベル値(v(t ))と、N−1回目の周期の第2の仰角位置でサンプリングされた仰角衛星信号レベル値(v(tn−1 ))との差である第2の仰角測定値(v(t )−v(tn−1 ))を算出する。仰角信号レベル測定部950は、前記第1の仰角測定値(v(t )−v(t ))と第2の仰角測定値(v(t )−v(tn−1 ))とを平均して仰角誤差信号(eelevation=1/2{(v(t )−v(t ))+(v(t )−v(tn−1 ))})を生成する。
反射板駆動手段980は、前記生成された方位角制御命令信号または仰角制御命令信号による方位角方向または仰角方向に反射板910を動かす。前記方向に動かされた反射板910は、衛星信号の主葉を正確に指向するため、衛星追跡アンテナシステムは、効果的に衛星信号を受信できるようになる。
図13は、本発明の第3の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムの構成を示したブロック図である。
本発明の第3の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムは、第2の実施例におけるように副反射板を回転及びチルティングさせて衛星を追跡するコニカルスキャン方式が適用されることができる。前記コニカルスキャンを行う際、前記副反射板を回転させる副反射板回転部の老化、磨耗などによって副反射板の回転周期が変わる場合がある。本発明の第3の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムは、副反射板の回転周期変化に対応して衛星信号サンプリング周期を補正する動作を行う。
図13に示されたように、衛星追跡アンテナシステムは、反射板1310、副反射板1320、副反射板回転部1330、衛星信号サンプリング部1340、周期制御モジュール1350、方位角位置/速度制御部1360、仰角位置/速度制御部1370及び反射板駆動手段1380を有する。
反射板1310は、衛星追跡アンテナシステムが指向している衛星から衛星信号を受信する。
副反射板1320は、少なくとも1つの特定位置にチルティングし、反射板1310によって反射した前記衛星信号を所定の引込み導波管にフォーカシングする。副反射板1320は、本発明の第2の実施例を通じて説明したような方法によりチルティングすることができ、副反射板回転部1330により回転する。
副反射板1320には、所定の絶対位置測定バーが装着されることができる。前記絶対位置測定バーは、副反射板1320と共に回転することができる。
副反射板回転部1330には、所定の検出手段が装着されることができる。前記検出手段は、副反射板1320に装着されて回転する前記絶対位置測定バーが通過する場合、所定の割り込み信号を発生させることができる。
図14は、本発明の第3の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムの副反射板と副反射板回転部を示した図である。
図14に示されたとおり、副反射板1410、1450には前記回転する副反射板1410、1450の回転周期を測定するための絶対位置測定バー1420、1460が設けられ、副反射板の回転部1440には絶対位置測定バー1420、1460が通過する度に、副反射板1410、1450の回転周期を測定するための割り込み信号を発生させる検出手段1430、1470が設けられている。
副反射板の回転部1440には、検出手段1430、1470を設けることもでき、マグネチックセンサを設けることもでき、前記センサの代わりに前記副反射板回転部1440のモータ軸上に絶対位置エンコーダ又はレゾルバを設けることもできる。
一方、副反射板の回転部1440に検出手段1430、1470を設ける場合に、検出手段1430、1470により感知される信号は副反射板1410、1450が1回転する毎に1回発生し、360度の回転角が副反射板1410、1450の回転時間にマッピングされる可能性もある。従って、副反射板1410、1450が上下左右にチルティングされる時点は、前記割り込み信号が感知される時間を分けて決められる。
さらに、図13において、衛星信号のサンプリング部1340は、所定のサンプリングの周期に応じて副反射板1320からフォーカシングされた衛星信号をサンプリングする。
周期制御モジュール1350は、副反射板1320のN回目の回転周期を測定し、副反射板1320のN+1回目の回転における前記衛星信号のサンプリングの周期を前記N回目の回転周期を利用して算出する。前記サンプリングの周期算出については、後述する図15及び図16を参照して詳しく説明する。
図15は、本発明の第3の実施例において、副反射板の回転部の回転速度が一定な場合によるサンプリングの周期の生成を示した図である。
本発明の第3の実施例によると、衛星追跡アンテナシステムの副反射板の回転部の回転速度が一定な場合、上下左右にチルティングされる副反射板1510のチルティング時点に合わせて衛星信号をサンプリングする方法において、副反射板1510が1回転するのにかかる時間(回転周期)Tを測定し、検出手段1530による割り込み信号の発生時刻から第1のサンプリングが行われる時刻までの時間であるオフセット時間T1を測定して、第2、第3、第4のサンプリングが行われる時間であるT2を計算し、衛星信号をサンプリングするためのサンプリングの周期として用いることになる。
前記のように副反射板の回転部の回転速度が変わらなく、常に一定な場合の衛星信号のサンプリング方法は、一度周期が決まったら、常に同じ一定の周期を有して受信した衛星信号に対して、サンプリングを行うようにすることができる。一方、衛星信号をサンプリングする回数は2回(例えば、上下)、3回(例えば、120°の角度差がある3方向)、4回...K回等、自由に決められる。
図16は、本発明の第3の実施例において、副反射板の回転部の回転速度が変わる場合によるサンプリングの周期補正を示した図である。
本発明の第3の実施例による衛星信号のサンプリングにおいて、副反射板の回転部が磨耗または老化されて副反射板の回転速度が変わる場合、前記副反射板のチルティング位置による衛星信号のサンプリングの周期を固定された時間(T、T1、T2)で予め定めてサンプリングをすれば、図16に示されたように、副反射板がチルティングされた位置と前記衛星信号がサンプリングされる時点に誤差が発生する可能性がある。
例えば、副反射板が予め測定された回転周期のTより遅くまたは早く回転する場合(一例として、モータ駆動電圧の変動により副反射板の回転部の回転速度が変われる)、前記衛星信号に対するサンプリング時点が、副反射板が所定の方向によりチルティングされた時点より先立つことになり、これは制御命令信号の生成に間違いをもたらすことになり、目標衛星を追跡する性能が低下する恐れがある。
図16において、副反射板が予め測定された周期Tより遅く回転する場合、点線で示した副反射板の正確なチルティング位置に先立って、衛星信号のサンプリング部が前記衛星信号をサンプリングする。
前記のような副反射板の回転速度の変化によってサンプリング周期を補正するために、検出手段は副反射板の絶対位置測定バーが通過する度に割り込み信号を発生させて周期制御モジュールで伝送することにより、前記周期制御モジュールでは変化する副反射板の回転周期を実時間で測定して前記副反射板の回転周期に応じた衛星信号のサンプリングの周期を生成し、変化する副反射板の回転周期に対応して、正確なチルティング時点で衛星信号のサンプリングを行うことにより、反射板が常に衛星信号の主葉を指向するように制御できる。
例えば、前記周期制御モジュールは、前記副反射板の回転周期が変化した場合、前記副反射板のN回目の回転に対する周期T(N)に対しN+1回目の回転において、前記絶対位置測定バーが前記検出手段を過ぎて割り込み信号が発生した以後、第1の特定の位置で前記衛星信号をサンプリングするまでの時間である周期T(N+1)をT(N+1)=θoffset/360°×T(N)の式により算出する。この場合、θoffsetは前記フォトセンサと前記第1の特定位置との角度である。
また、前記周期制御モジュールは前記周期T(N)に対して前記副反射板のN+1回目の回転において、前記T(N+1)以後、第2乃至第Kの特定位置で衛星信号をサンプリングするための周期T(N+1)をT(N+1)=T(N)/K(Kは前記衛星信号をサンプリングする回数)の式により算出できる。
さらに、図13において、衛星信号のサンプリング部1340は、副反射板1320のN+1回目の回転時、周期制御モジュール1350により算出されたサンプリング周期を適用して副反射板1320がチルティングされた、少なくとも1つの特定位置で前記衛星信号をサンプリングする。衛星信号のサンプリング部1340は周期制御モジュール1350によりサンプリング周期が生成される度に、前記生成されたサンプリングの周期を適用して衛星信号のサンプリングを行うことができる。
方位角位置/速度制御部1360は前記少なくとも1つの特定位置でサンプリングした衛星信号の大きさを比較して方位角制御命令信号を生成し、仰角位置/速度制御部1370は、前記少なくとも1つの特定位置でサンプリングした衛星信号の大きさを比較して仰角制御命令信号を生成する。前記方位角/仰角制御命令信号の生成は、前述した第2の実施例による衛星追跡アンテナシステムと同様な方法により生成される。
反射板駆動手段1380は、前記生成された方位角制御命令信号又は仰角制御命令信号による方位角方向又仰角方向に反射板1310を動かす。前記方向に動かされた反射板1310は衛星信号の主葉を正確に指向するようになるため、衛星追跡アンテナシステムは、効果的に衛星信号を受信できるようになる。
図17は、本発明の第1の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムの衛星追跡方法の流れを示した順序図である。
本発明の第1の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムは、指向している衛星から衛星信号を受信して(ステップ1710)、前記衛星に向かって所定の方位角方向又は仰角方向に反射板をトラッキングさせる(ステップ1720)。
前記衛星追跡アンテナシステムは、前記反射板のN回目のトラッキングの少なくとも1つの方位角位置で方位角衛星信号をサンプリングし(ステップ1731)、前記N回目のトラッキングの少なくとも1つの方位角位置で方位角衛星信号をサンプリングする(ステップ1732)。前記反射板のN回目のトラッキングの第1の方位角位置及び前記N回目のトラッキングの第2の方位角位置で、それぞれサンプリングした方位角衛星信号レベル値の差を利用して第1の方位角測定値を算出し(ステップ1733)、前記反射板のN回目のトラッキングの第1の方位角位置及びN−1回目のトラッキングの第2の方位角位置で、それぞれサンプリングした方位角衛星信号レベル値の差を利用して第2の方位角測定値を算出する(ステップ1734)。
前記衛星追跡アンテナシステムは、ステップ1733で算出した第1の方位測定値とステップ1734で算出した第2の方位角測定値とを平均して方位角誤差信号を生成する(ステップ1735)。
また、前記衛星追跡アンテナシステムは、前記反射板のN−1回目のトラッキングの少なくとも1つの仰角位置で仰角衛星信号をサンプリングし(ステップ1741)、N回目のトラッキングの少なくとも1つの仰角位置で仰角衛星信号をサンプリングする(ステップ1742)。前記反射板のN回目のトラッキングの第1の仰角位置及び前記N回目のトラッキングの第2の仰角位置で、それぞれサンプリングした仰角衛星信号レベル値の差を利用して第1の仰角測定値を算出し(ステップ1743)、前記反射板のN回目のトラッキングの第1の仰角位置及びN−1回目のトラッキングの第2の仰角位置でそれぞれサンプリングした仰角衛星信号レベル値の差を用いて第2の仰角測定値を算出する(ステップ1744)。
前記衛星追跡アンテナシステムはステップ1743で算出した第1の方位測定値とステップ1744で算出した第2の方位角測定値とを平均して仰角誤差信号を生成する(ステップ1745)。
前記衛星追跡アンテナシステムは、ステップ1735で生成された方位角誤差信号から方位角制御命令信号を生成し、ステップ11745で生成された仰角誤差信号から仰角制御命令信号を生成する(ステップ1750)。前記生成された前記方位角制御命令信号または仰角制御命令信号による方位角方向または仰角方向に反射板を動かす(ステップ1760)。これにより、前記衛星追跡アンテナシステムは、衛星信号の主葉を正確に指向できる。
また、本発明の第2の実施例による衛星追跡アンテナシステムは、反射板のトラッキングの代わりに、副反射板を少なくとも1つの特定位置にチルティングさせて、図17に示された衛星追跡方法を適用することによって衛星を追跡するものである。
図18は、本発明の第3の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムの衛星追跡方法の流れを示した順序図である。
本発明の第3の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムは、指向している衛星から衛星信号を受信し(ステップ1810)、前記衛星追跡アンテナシステムの副反射板を回転させながら少なくとも1つの特定位置にチルティングさせる(ステップ1820)。
前記衛星追跡アンテナシステムは、前記副反射板が回転しながらチルティングする場合、前記副反射板のN回目の回転周期を測定し(ステップ1830)、前記副反射板のN+1回目の回転における前記衛星信号サンプリング周期を前記N回目の回転周期を利用して算出する(ステップ1840)。
ステップ1840で、前記衛星追跡アンテナシステムは、前記副反射板のN+1回目の回転において、前記副反射板の絶対位置測定バーが所定の検出手段を通過して前記検出手段から割り込み信号が発生した以後、前記反射板位置/速度制御部が前記副反射板がチルティングされた第1の特定位置で衛星信号をサンプリングするまでの時間であるサンプリング周期T(N+1)をT(N+1)=θoffset/360°×T(N)の式により算出し(θoffsetは、前記検出手段と前記第1の特定位置との角度情報であり、前記T(N)は、前記副反射板のN回目の回転周期)、前記第1の特定位置における衛星信号サンプリング以後、第2乃至第Kの特定位置でそれぞれ衛星信号をサンプリングするための時間であるサンプリング周期T(N+1)をT(N+1)=T(N)/k(前記kは、前記衛星信号をサンプリングする回収情報)の式により算出できる。
前記衛星追跡アンテナシステムは、ステップ1840で算出されたサンプリング周期を適用して前記副反射板のN+1回目の回転時の前記副反射板がチルティングされた少なくとも1つの特定位置で衛星信号をサンプリングする(ステップ1850)。
前記衛星追跡アンテナシステムは、ステップ1850でサンプリングした衛星信号の大きさを比較して、方位角制御命令信号または仰角制御命令信号を生成し(ステップ1860)、前記生成された方位角制御命令信号または仰角制御命令信号によって前記反射板を所定の方位角または仰角方向に動かす(ステップ1870)。前記のような方向に反射板を動かして前記反射板が衛星信号の主葉を正確に指向するようになることにより、前記衛星追跡アンテナシステムは、より効果的に衛星信号を受信できるようになる。
前述の本発明の実施例は、多様なコンピュータで具現される動作を行うためのプログラム命令を含むコンピュータ読取り可能媒体を含む。前記コンピュータ読取り可能媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独にまたは組み合わせて含めることができる。前記媒体のプログラム命令は、本発明のために特別に設計されて構成されたものであるか、またはコンピュータソフトウェア当業者に公知されて使用可能なものであってもよい。コンピュータ読取り可能記録媒体の例には、ハードディスク、フロッピディスク及び磁気テープのような磁気媒体(magnetic media)、CD−ROM、DVDのような光記録媒体(optical media)、フロプティカルディスク(floptical disk)のような磁気−光媒体(magneto―optical media)及びROM、RAM、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して行うように特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。前記媒体は、プログラム命令、データ構造などを指定する信号を伝送する搬送波を含む光または金属線、導波管などの伝送媒体であってもよい。プログラム命令の例には、コンパイラにより作られるような機械語コードだけでなく、インタープリターなどを用いてコンピュータによって実行され得る高級言語コードを含む。
これまで、本発明による具体的な実施例について説明したが、本発明の範囲から逸脱しない限度内では各種に変形が可能であることはもちろんである。そのため、本発明の範囲は、説明された実施例に限られるわけではなく、後述の特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものにより決められるべきである。
本発明の衛星追跡アンテナシステム及び衛星追跡方法によると、衛星追跡アンテナシステムの反射板が少なくとも1つの特定方向にチルティングされるように制御し、前記反射板が特定方向にN−1回目のトラッキングした時にサンプリングした衛星信号レベル値と、前記特定方向にN回目のトラッキングした時にサンプリングした衛星信号レベル値とを平均して方位角または仰角誤差信号を生成し、前記誤差信号によって前記反射板の指向方向を移動させて、常に前記反射板が衛星の主葉を指向するようにするステップトラッキング(Step Tracking)を具現することにより、前記衛星追跡アンテナシステムが搭載された移動体の急激な位置変動にも拘らず、より正確に衛星を追跡できる効果を得ることができる。
また、本発明の衛星追跡アンテナシステム及び衛星追跡方法によると、衛星追跡アンテナシステムの副反射板が少なくとも1つの特定方向にトラッキングされるように制御し、前記副反射板が特定方向にN−1回目のトラッキングした時にサンプリングした衛星信号レベル値と、前記特定方向にN回目のトラッキングした時にサンプリングした衛星信号レベル値を平均化して方位角または仰角誤差信号を生成し、前記誤差信号によって反射板の指向方向を移動させて、常に前記反射板が衛星の主葉を指向するようにするコニカルスキャンを具現することにより、副反射板のチルティングのみを利用して移動体の急激な位置変動にも拘らずより正確かつ効率的に衛星を追跡できる効果を得ることができる。
また、本発明の衛星追跡アンテナシステム及び衛星追跡方法によると、副反射板に絶対位置測定バーを設けて副反射板の回転部に検出手段を設け、前記絶対位置測定バーが前記検出手段を通過する度に、割り込み信号を発生させて前記副反射板の回転周期を実時間に測定し、前記実時間に測定される副反射板の回転周期を利用して衛星信号をサンプリングするための時間情報であるサンプリング周期を随時にアップデートして補正することにより、副反射板回転周期が変化しても、常に一定な副反射板のチルティング位置で衛星信号をサンプリングして、より正確に衛星を追跡できるという効果を得ることができる。
以上のように、本発明は、限定された実施例と図面により説明されたが、本発明は、前記の実施例に限定されるのではなく、これは、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような記載により多様な修正及び変形が可能である。したがって、本発明思想は、下記に記載された特許請求の範囲によってのみ把握されなければならず、その均等または等価的な変形は共に本発明思想の範疇に属すると言えるのである。
従来技術によって衛星追跡アンテナが搭載された移動体が停止している場合、衛星信号の主葉と衛星追跡アンテナ指向位置との間の誤差信号を示した図である。 衛星追跡アンテナが搭載された移動体が左側に回転する場合、衛星信号の主葉と衛星追跡アンテナ指向位置との誤差信号を示した図である。 衛星追跡アンテナが搭載された移動体が右側に回転する場合、衛星信号の主葉と衛星追跡アンテナ指向位置との間の誤差信号を示した図である。 本発明の第1の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムの構成を示したブロック図である。 衛星追跡アンテナシステムの反射板指向位置による衛星信号の一般的なパターン及び衛星信号の主葉とアンテナの指向方向に偏差が発生する場合に発生する衛星信号レベル値の偏差が示された図である。 本発明の第1の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムが搭載された移動体が左側に回転する場合、衛星信号の主葉と衛星追跡アンテナ指向位置との間の補正誤差信号を示した図である。 本発明の第1の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムが搭載された移動体が右側に回転する場合、衛星信号の主葉と衛星追跡アンテナ指向位置との間の補正誤差信号を示した図である。 本発明の第1の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムが反射板制御命令信号を生成する過程を示した図である。 本発明の第2の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムの構成を示した構成図である。 発明の第2の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムにおいて、副反射板の中心軸と反射板の中心軸とが互いにずれるようにチルティングされる構造を示した図である。 本発明の第2の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムにおいて、副反射板の中心軸が反射板の中心軸に対して所定の傾斜を有するようにチルティングされる構造を示した図である。 本発明の第2の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムの反射板制御命令信号の生成過程を示した図である。 本発明の第3の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムの構成を示したブロック図である。 本発明の第3の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムの副反射板と副反射板回転部を示した図である。 本発明の第3の実施例において、副反射板回転部の回転速度が一定である場合によるサンプリング周期生成を示した図である。 本発明の第3の実施例において、副反射板回転部の回転速度が変わる場合によるサンプリング周期補正を示した図である。 本発明の第1の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムの衛星追跡方法の流れを示した順序図である。 本発明の第3の実施例に係る衛星追跡アンテナシステムの衛星追跡方法の流れを示した順序図である。
符号の説明
410、910、1010、1310 反射板
440、940 方位角信号レベル測定部
450、950 仰角信号レベル測定部
460、960、1360 方位角位置/速度制御部
470、970、1370 仰角位置/速度制御部
480、980、1380 反射板駆動手段
920、1020、1320、1410、1450、1510 副反射板
930、1330、1440 副反射板回転部
1340 衛星信号サンプリング部
1350 周期制御モジュール
1420、1460 絶対位置測定バー
1430、1530 検出手段

Claims (15)

  1. 衛星追跡アンテナシステムにおいて、
    所定の衛星を指向し、前記指向する衛星に向いて所定の方位角方向または仰角方向にトラッキングして前記衛星から衛星信号を受信する反射板と、
    前記反射板のN回目のトラッキングの第1の方位角位置及び前記N回目のトラッキングの第2の方位角位置でそれぞれサンプリングした方位角衛星信号レベル値の差である第1の方位角測定値を算出し、前記N回目のトラッキングの第1の方位角位置及びN−1回目のトラッキングの第2の方位角位置でそれぞれサンプリングした方位角衛星信号レベル値の差である第2の方位角測定値を算出し、前記算出された第1の方位角測定値及び第2の方位角測定値とを平均して方位角誤差信号を生成する方位角信号レベル測定部と、
    前記方位角誤差信号から前記衛星指向方向に対する方位角制御命令信号を生成する方位角位置/速度制御部と、
    前記方位角制御命令信号によって方位角方向に前記反射板を動かすための反射板駆動手段を含むことを特徴とする衛星追跡アンテナシステム。
  2. 前記反射板のN回目のトラッキングの第1の仰角位置及び前記N回目のトラッキングの第2の仰角位置でサンプリングした仰角衛星信号レベル値の差である第1の仰角測定値を算出し、前記N回目のトラッキングの第1の仰角位置及びN−1回目のトラッキングの第2の仰角位置でそれぞれサンプリングした仰角衛星信号レベル値の差である第2の仰角測定値を算出し、前記算出された第1の仰角測定値と第2の仰角測定値とを平均して仰角誤差信号を生成する仰角信号レベル測定部と、
    前記仰角誤差信号から前記衛星指向方向に対する仰角制御命令信号を生成する仰角位置/速度制御部をさらに含み、
    前記反射板駆動手段は、前記仰角制御命令信号によって仰角方向に前記反射板を動かすことを特徴とする、請求項1に記載の衛星追跡アンテナシステム。
  3. 衛星追跡アンテナシステムにおいて、
    所定の衛星を指向し、前記衛星から衛星信号を受信するための反射板と、
    所定の方位角方向または仰角方向にチルティングして前記反射板から反射された衛星信号を受信して所定の引込み導波管にフォーカシングするための副反射板と、
    前記副反射板のN回目のトラッキングの第1の方位角位置及びN回目のトラッキングの第2の方位角位置でそれぞれサンプリングした方位角衛星信号レベル値の差である第1の方位角測定値を算出し、前記N回目のトラッキングの第1の方位角位置及びN−1回目のトラッキングの第2の方位角位置でそれぞれサンプリングした方位角衛星信号レベル値の差である第2の方位角測定値を算出し、前記算出された第1の方位角測定値と第2の方位角測定値とを平均して方位角誤差信号を生成する方位角信号レベル測定部と、
    前記副反射板のN回目のトラッキングの第1の仰角位置及びN回目のトラッキングの第2の仰角位置でサンプリングした仰角衛星信号レベル値の差である第1の仰角測定値を算出し、前記N回目のトラッキングの第1の仰角位置及びN−1回目のトラッキングの第2の仰角位置でそれぞれサンプリングした仰角衛星信号レベル値の差である第2の仰角測定値を算出し、前記算出された第1の仰角測定値と第2の仰角測定値とを平均して仰角誤差信号を生成する仰角信号レベル測定部と、
    前記方位角誤差信号から前記衛星指向方向に対する方位角制御命令信号を生成する方位角位置/速度制御部と、
    前記仰角誤差信号から前記衛星指向方向に対する仰角制御命令信号を生成する仰角位置/速度制御部と、
    前記方位角制御命令信号または前記仰角制御命令信号による方位角方向または仰角方向に前記反射板を動かす反射板駆動手段を含むことを特徴とする衛星追跡アンテナシステム。
  4. 前記副反射板を回転させるための副反射板回転部をさらに含み、
    前記副反射板は回転しながら前記方位角方向または仰角方向にチルティングしてトラッキングすることを特徴とする、請求項3に記載の衛星追跡アンテナシステム。
  5. 前記衛星追跡アンテナシステムは、移動する移動体に搭載されることを特徴とする、請求項1または4に記載のいずれか1項記載の衛星追跡アンテナシステム。
  6. 衛星追跡アンテナシステムにおいて、
    所定の衛星から衛星信号を受信するための反射板と、
    少なくとも1つの特定位置でチルティングしながら前記反射板から反射された衛星信号を所定の引込み導波管にフォーカシングするための副反射板と、
    前記副反射板を回転させる副反射板回転部と、
    所定のサンプリング周期に応じて前記副反射板からフォーカシングされた衛星信号をサンプリングする衛星信号サンプリング部と、
    前記副反射板のN回目の回転周期を測定し、前記副反射板のN+1回目回転での前記衛星信号サンプリング周期を前記N回目の回転周期を利用して算出する周期制御モジュールを含み、
    前記衛星信号サンプリング部は、前記副反射板のN+1回目の回転時に前記周期制御モジュールにより算出されたサンプリング周期を適用して前記副反射板がチルティングされた少なくとも1つの特定位置で前記衛星信号をサンプリングすることを特徴とする衛星追跡アンテナシステム。
  7. 前記少なくとも1つの特定位置でサンプリングした衛星信号の大きさを比較して方位角制御命令信号を生成する方位角位置/速度制御部と、
    前記少なくとも1つの特定位置でサンプリングした衛星信号の大きさを比較して仰角制御命令信号を生成する仰角位置/速度制御部と、
    前記生成された方位角制御命令信号または仰角制御命令信号によって方位角方向または仰角方向に前記反射板を動かすための反射板駆動手段をさらに含むことを特徴とする、請求項6に記載の衛星追跡アンテナシステム。
  8. 前記副反射板は、所定の絶対位置測定バーを含み、
    前記副反射板回転部は、前記副反射板が回転することによって前記絶対位置測定バーが通過するための所定の検出手段を含み、
    前記検出手段は、前記絶対位置測定バーが通過する場合、所定の割り込み信号を発生させることを特徴とする、請求項6に記載の衛星追跡アンテナシステム。
  9. 前記周期制御モジュールは、前記副反射板のN+1回目の回転において、前記絶対位置測定バーが前記検出手段を通過して前記検出手段から割り込み信号が発生した以後、前記反射板位置/速度制御部が前記副反射板がチルティングされた第1の特定位置で衛星信号をサンプリングするまでの時間であるサンプリング周期T(N+1)をT(N+1)=θoffset/360°×T(N)の式により算出し(ここで、前記θoffsetは、前記検出手段と前記第1の特定位置との角度情報であり、前記T(N)は、前記副反射板のN回目の回転周期である)、前記第1の特定位置における衛星信号サンプリング以後、第2乃至第kの特定位置でそれぞれ衛星信号をサンプリングするための時間であるサンプリング周期T(N+1)をT(N+1)=T(N)/kの式により算出(ここで、前記kは、前記衛星信号をサンプリングする回収情報である)するように動作することを特徴とする、請求項8に記載の衛星追跡アンテナシステム。
  10. 前記副反射板は、前記反射板の中心軸に対して所定の傾斜を有するようにチルティングするか、または前記副反射板の中心軸と前記反射板の中心軸が互いにずれるようにチルティングすることを特徴とする、請求項1に記載の衛星追跡アンテナシステム。
  11. 衛星追跡アンテナシステムの衛星追跡方法において、
    指向している衛星から衛星信号を受信するステップと、
    前記衛星に向いて所定の方位角方向または仰角方向に前記衛星追跡アンテナシステムの反射板をチルティングさせるステップと、
    前記反射板のN回目のトラッキングの第1の方位角位置及びN回目のトラッキングの第2の方位角位置でそれぞれサンプリングした方位角衛星信号レベル値の差である第1の方位角測定値を算出するステップと、
    前記反射板のN回目のトラッキングの第1の方位角位置及びN−1回目のトラッキングの第2の方位角位置でそれぞれサンプリングした方位角衛星信号レベル値の差である第2の方位角測定値を算出するステップと、
    前記算出された第1の方位角測定値及び第2の方位角測定値を平均して方位角誤差信号を生成するステップと、
    前記方位角誤差信号から前記衛星指向方向に対する方位角制御命令信号を生成するステップと、
    前記方位角制御命令信号による方位角方向に前記反射板を動かすステップを含むことを特徴とする衛星追跡方法。
  12. 前記反射板のN回目のトラッキングの第1の仰角位置及びN回目のトラッキングの第2の仰角位置でサンプリングした仰角衛星信号レベル値の差である第1の仰角測定値を算出するステップと、
    前記反射板のN回目のトラッキングの第1の仰角位置及びN−1回目のトラッキングの第2の仰角位置でそれぞれサンプリングした仰角衛星信号レベル値の差である第2の仰角測定値を算出するステップと、
    前記算出された第1の仰角測定値と第2の仰角測定値とを平均して仰角誤差信号を生成するステップと、
    前記仰角誤差信号から前記衛星指向方向に対する仰角制御命令信号を生成するステップと、
    前記仰角制御命令信号による仰角方向に前記反射板を動かすステップをさらに含むことを特徴とする、請求項11に記載の衛星追跡方法。
  13. 衛星追跡アンテナシステムの衛星追跡方法において、
    指向している衛星から衛星信号を受信するステップと、
    前記衛星追跡アンテナシステムの副反射板を所定の方位角方向または仰角方向にチルティングさせるステップと、
    前記副反射板のN回目のトラッキングの第1の方位角位置及びN回目のトラッキングの第2の方位角位置でそれぞれサンプリングした方位角衛星信号レベル値の差である第1の方位角測定値を算出するステップと、
    前記副反射板のN回目のトラッキングの第1の方位角位置及びN−1回目のトラッキングの第2の方位角位置でそれぞれサンプリングした方位角衛星信号レベル値の差である第2の方位角測定値を算出するステップと、
    前記副反射板のN回目のトラッキングの第1の仰角位置及びN回目のトラッキングの第2の仰角位置でサンプリングした仰角衛星信号レベル値の差である第1の仰角測定値を算出するステップと、
    前記副反射板のN回目のトラッキングの第1の仰角位置及びN−1回目のトラッキングの第2の仰角位置でそれぞれサンプリングした仰角衛星信号レベル値の差である第2の仰角測定値を算出するステップと、
    前記算出された第1の方位角測定値と第2の方位角測定値を平均して方位角誤差信号を生成し、前記算出された第1の仰角測定値と第2の仰角測定値とを平均して仰角誤差信号を生成するステップと、
    前記生成された方位角誤差信号から前記衛星指向方向に対する方位角制御命令信号を生成し、前記生成された仰角誤差信号から前記衛星指向方向に対する仰角制御命令信号を生成するステップと、
    前記方位角制御命令信号または前記仰角制御命令信号によって方位角方向または仰角方向に前記反射板を動かすステップを含むことを特徴とする衛星追跡方法。
  14. 衛星追跡アンテナシステムの衛星追跡方法において、
    所定の衛星から衛星信号を受信するステップと、
    前記衛星追跡アンテナシステムの副反射板を回転させながら少なくとも1つの特定位置でチルティングさせるステップと、
    前記副反射板のN回目の回転周期を測定するステップと、
    前記副反射板のN+1回目の回転における前記衛星信号サンプリング周期を前記N回目の回転周期を利用して算出するステップと、
    前記算出されたサンプリング周期を適用して前記副反射板のN+1回目回転時に前記副反射板がチルティングされた少なくとも1つの特定位置で前記衛星信号をサンプリングするステップと、
    前記少なくとも1つの特定位置でサンプリングした衛星信号の大きさを比較して方位角制御命令信号または仰角制御命令信号を生成するステップと、
    前記生成された方位角制御命令信号または仰角制御命令信号によって前記反射板を所定の方位角または仰角方向に動かすステップを含むことを特徴とする衛星追跡方法。
  15. 前記副反射板のN+1回目の回転における前記衛星信号サンプリング周期を前記N回目の回転周期を利用して算出する前記ステップは、
    前記副反射板のN+1回目の回転において、前記副反射板の絶対位置測定バーが所定の検出手段を通過して前記検出手段から割り込み信号が発生した以後、前記反射板位置/速度制御部が前記副反射板がチルティングされた第1の特定位置で衛星信号をサンプリングするまでの時間であるサンプリング周期T(N+1)をT(N+1)=θoffset/360°×T(N)の式で算出するステップ(ここで、前記θoffsetは、前記検出手段と前記第1の特定位置との角度情報であり、前記T(N)は、前記副反射板のN回目の回転周期である)と、
    前記第1の特定位置における衛星信号サンプリング以後、第2乃至第kの特定位置でそれぞれ衛星信号をサンプリングするための時間であるサンプリング周期T(N+1)をT(N+1)=T(N)/kの式により算出するステップ(ここで、前記kは、前記衛星信号をサンプリングする回収情報である)を含むことを特徴とする、請求項14に記載の衛星追跡方法。
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