JP2011094690A - 制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動に応じたアンテナその他の部材の姿勢の変位を物理的にあるいは実効的に抑制する制振装置に関し、構成の大幅な簡略化や小型化に併せて、低廉化を実現し、その部材の姿勢の変動や偏差を安定に吸収する。
【解決手段】所望の部材の互いに直交する３つの軸に対する角速度を監視する角速度監視手段と、前記監視された角速度に基づいて前記３つの軸に対する前記部材の回転角を求める回転角算出手段と、前記求められた回転角の偏差を補償する第一の補償手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動に応じたアンテナその他の部材の姿勢の変位を物理的にあるいは実効的に抑制する制振装置に関する。

静止衛星を介する通信や放送に供される地球局装置では、アンテナの方位角および仰角を適切に設定することによって所望の静止衛星を捕捉し、かつ安定に維持するために様々な技術が適用されている。

図７は、従来の地球局装置の空中線系の構成例を示す図である。
図７に示す空中線系では、演算制御部３０は、以下の処理を行うことにより、所望の静止衛星を捕捉する。
(1) ＧＰＳ測位センサ３１によって計測されたアンテナ３２の位置に基づいて目標衛星データ格納部３３にあるデータベースを参照することにより、所望の静止衛星の捕捉に適用されるべき仰角（以下、「目標仰角」という。）および方位（以下、「目標方位」という。）を求める。
(2) 方位センサ３４によって計測されるアンテナ３２の主ローブの方位を監視しつつ、方位角軸駆動装置３５ａを駆動することにより、アンテナ３２の方位を上記目標方位に設定する。

(3) 仰角軸駆動装置３５ｅを駆動することにより、アンテナ３２の仰角を上記目標仰角に設定する。
(4) ロール方向傾斜センサ３６ｒおよびピッチ方向傾斜センサ３６ｐを介してアンテナ３２の姿勢を所定の周期（頻度）で監視する。
(5) このような姿勢の偏差が圧縮される方向に仰角軸駆動装置３５ｅおよび方位軸駆動装置３５ａを駆動することにより、アンテナ３２の姿勢の偏差を所望の範囲内に維持する。

(6) 上記(1)〜(4)の処理（以下、「初期姿勢制御」という。）の下でアンテナ３２による所望の静止衛星の捕捉が一通り完了した後には、上記(3)、(4)の処理に並行して、上記所望の静止衛星から到来した受信波のレベルが最大となるように、偏波軸駆動装置３７を介してアンテナ３２の仰角軸に対する角度を可変することにより、受信波とアンテナ３２との偏波にかかわる誤差を所望の精度内に抑え、かつ仰角軸駆動装置３５ｅおよび方位軸駆動装置３５ａを介してアンテナ３２の姿勢（仰角および方位角）を所望の精度で好ましい値に維持する。以下、このように「初期姿勢制御」に続いて行われる処理については、「最適捕捉処理」という。

(7) また、「初期姿勢制御」の過程では、所望の静止衛星から到来した受信波を既定の閾値以上のレベルで受信できた場合には、既述の処理(3)、(4)の処理を打ち切り、あるいはその処理に並行して、上記「最適捕捉処理」を行うことにより、その静止衛星を捕捉し続ける。

なお、上記受信波のレベルは、アンテナ３２の給電点に接続された衛星通信装置（図示されない。）によって計測され、演算制御装置３０に適宜通知される。
また、ＧＰＳ測位センサ３１のアンテナ端子に接続されたＧＰＳアンテナ３１ａおよびアンテナ３２は、図７の下部に示すように、大型の車両３８の頂部に配置される。

さらに、このような車両３７は、その車両３７の乗員が乗降するときに発生する振動、あるいは風によって生じる振動に起因するアンテナ３２の姿勢の変動を抑制するために、油圧ジャッキ等の固定装置３９により物理的に姿勢が固定される。

本発明に関連する先行技術としては、以下に列記する特許文献１ないし特許文献４がある。
(1) 「移動体の絶対姿勢および絶対方位を推定する姿勢方位推定手段１と、衛星の方位角および仰角を算出する衛星絶対方向算出手段２と、移動体に対する衛星の方位角および仰角を算出する衛星相対方向算出手段３と、衛星から送信される信号の受信レベルを用いて衛星相対方向を探索する衛星相対方向探索手段５と、衛星相対方向算出手段３から得られた衛星相対方向に衛星相対方向探索手段５から得られた衛星相対方向を重畳した方向にアンテナあるいはアンテナビームを駆動して衛星を指向し、その際の移動体に対するアンテナあるいはアンテナビームの方位角および仰角を姿勢方位推定手段１へ入力するアンテナ駆動装置４とを備える」ことにより、「長時間にわたり高精度にアンテナを制御して衛星を追尾することができる」点に特徴がある衛星追尾用アンテナ制御装置…特許文献１

(2) 「移動して任意の状態におかれた衛星通信用アンテナを目標とする通信衛星に正対させる場合に、始めにアンテナの姿勢制御を行い、当該アンテナで目標とする通信衛星からの電波を受信できるようになると、次に受信した電波の受信電界強度を利用して衛星追尾動作を行う衛星通信アンテナ制御装置において、装置を構成する演算制御装置に少なくとも、目標とする通信衛星の位置情報と、任意の状態におかれたアンテナの位置（緯度，経度）情報，方位情報，傾斜角情報と、目標とする通信衛星からの電波の受信電界強度の情報とを入力する手段と、上記演算制御装置からの制御電圧により、当該アンテナの方位軸，仰角軸，偏波軸をそれぞれ駆動する手段とを備え、上記アンテナの姿勢制御から衛星追尾動作までを自動で行う」ことにより、「衛星通信用アンテナを目標とする通信衛星に正対させる場合に、始めにアンテナの姿勢制御を行い、次に衛星追尾動作を行うが、移動する車載アンテナの姿勢制御から追尾動作までを自動で行わせる」点に特徴がある衛星通信アンテナ制御装置…特許文献２

(3) 「ビームパターンが、方位方向に比べ仰角方向に広い楕円である移動体に搭載されたアンテナと、移動体の動きを検出する角速度センサと、衛星からの電波を利用した方位方向の自己追尾信号を出力する手段とを備え、方位方向に関しては、角速度センサからの情報と自己追尾信号とを用いてアンテナを制御し、仰角方向の追尾に関しては、角速度センサからの情報をもとに、制御する」ことにより、「比較的簡単な構成で高精度追尾を可能にする移動体に搭載される」点に特徴がある衛星通信用アンテナ装置…特許文献３

(4)「ステップトラック追尾処理として、アンテナの方位角を時計回り方向、反時計回り方向に連続的に駆動し、受信レベルが一定数蓄積する毎にアンテナの方位角の変化と受信レベルの変化を２次曲線で近似し、アンテナ駆動の基準位置を受信レベルピーク位置に一致させるような処理をコントローラに持たせる」ことにより、「追尾のためのアンテナ駆動による回線断をなくす」点に特徴がある衛星通信用移動局装置…特許文献４

特開２００２−１５８５２５号公報 特開平１０−０９０３８９号公報 特開平０７−０４６０２１号公報 特開平０９−２３３０１５号公報

ところで、上述した従来例では、車両３８は、姿勢を物理的に固定するための固定装置３９の取り付けを可能とする改造が施されなければならないために、大型となり、かつ地球局の構成が複雑となってコスト高であった。

さらに、このような固定装置３８による車両３７の姿勢の固定は、アンテナ３２を介する通信の開始前に行われなければならず、かつ人手による多くの手間や時間を要する。
したがって、可搬型（移動型）の地球局の運用の準備には、予め十分な時間が確保されなければならなかった。

また、方位センサ３４は、一般に、高価であるにもかかわらず、精度が十分には高くなく、そのために、所望の静止衛星の効率的な捕捉が阻まれる場合があった。
さらに、既述の「最適捕捉処理」は、環境等に応じた方位センサ３４の特性に誤差や変動を伴うために、アンテナ３２の方位角や仰角が可変されるべき範囲が広めに設定されなければならないために、静止衛星の捕捉に要する時間が長くなる可能性があった。

さらに、「最適捕捉処理」は、ロール方向傾斜センサ３６ｒやピッチ方向傾斜センサ３６ｐの特性のバラツキや変動（環境条件や経年に応じて生じる。）が安定に吸収されるためには、十分に高い頻度で反復して起動されなければならなかった。

本発明は、構成の大幅な簡略化や小型化に併せて、低廉化を実現し、かつ所望の部材の姿勢の変動や偏差に起因する性能の低下を安定に抑制できる制振装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明では、角速度監視手段は、互いに直交する３つの軸に対する所望の部材の角速度を監視する。回転角算出手段は、前記監視された角速度に基づいて前記３つの軸に対する前記部材の回転角を求める。第一の補償手段は、前記部材を変位させることにより、前記求められた回転角の偏差を補償する。
すなわち、振動等により生じた部材の変位は、上記３つの軸に対するその部材の角速度の組み合わせとして監視され、これらの３つの軸に対応した角速度の成分の列から回転角として識別された後に、吸収され、あるいは抑制される。
請求項２に記載の発明では、角速度監視手段は、互いに直交する２つの軸に対する所望の部材の角速度を監視する。回転角算出手段は、前記監視された角速度に基づいて前記２つの軸、または前記２つの軸を含む互いに直交する３つの軸に対する前記部材の回転角を求める。第一の補償手段は、前記部材を変位させることにより、前記求められた回転角の偏差を補償する。
すなわち、振動等により生じた部材の変位は、上記２つの軸に対するその部材の角速度の組み合わせとして監視され、これらの２つの軸、または上記３つの軸に対応した角速度の成分の列から回転角として識別された後に、吸収され、あるいは抑制される。
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の制震装置において、仰角監視手段は、前記部材に設置もしくは取り付けられた要素または前記部材の仰角を監視する。ロール角監視手段は、前記部材のロール角を監視する。第二の補償手段は、前記仰角の余弦値に対する前記ロール角の商に亘って前記仰角の偏差を補償する。
このような商は、上記仰角およびロール角の如何にかかわらず、その仰角の方向を示す軸に対して部材または要素が回転した角度を理論的に示す。
請求項４に記載の発明では、角速度監視手段は、互いに直交する３つの軸に対する所望の部材の角速度を監視する。回転角算出手段は、前記監視された角速度に基づいて前記３つの軸に対する前記部材の回転角を求める。ビーム方向補償手段は、前記部材に設置もしくは取り付けられた要素または前記部材であるアンテナのビームフォーミングが行われる方向を前記求められた回転角の偏差に亘って補償する。
すなわち、振動等により生じた部材の変位は、上記３つの軸に対するその部材の角速度の組み合わせとして監視され、これらの３つの軸に対応した角速度の成分の列から回転角として識別された後に、既述のビームフォーミングの過程で相殺され、あるいは抑圧される。
請求項５に記載の発明では、角速度監視手段は、互いに直交する３つの軸に対する所望の部材の角速度を監視する。回転角算出手段は、前記監視された角速度に基づいて前記２つの軸、または前記２つの軸を含む互いに直交する３つの軸に対する前記部材の回転角を求める。ビーム方向補償手段は、前記部材に設置もしくは取り付けられた要素または前記部材であるアンテナのビームフォーミングが行われる方向を前記求められた回転角の偏差に亘って補償する。
すなわち、振動等により生じた部材の変位は、上記２つの軸に対するその部材の角速度の組み合わせとして監視され、これらの２つの軸、または上記３つの軸に対応した角速度の成分の列から回転角として識別された後に、既述のビームフォーミングの過程で相殺され、あるいは抑圧される。

本発明によれば、部材の変位の吸収および抑制は、互いに直交する３つまたは２つの軸に対応した回転角がセンサによって直接計測される場合に比べて、これらのセンサの特性に伴う偏差、環境条件や経年に応じた変化が積算されることなく、精度よく安定に実現される。
本発明では、部材または要素が振動等により変位しても、上記仰角の方向を示す軸に対するその部材または要素の回転が精度よく抑制される。
本発明では、部材の変位に起因するアンテナの指向性の変動は、互いに直交する３つまたは２つの軸に対応した回転角がセンサによって直接計測される場合に比べて、これらのセンサの特性に伴う偏差、環境条件や経年に応じた変化が積算されることなく、精度よく安定に抑制される。
本発明では、部材またはアンテナが振動時により変位しても、その変位に起因するアンテナの指向性の変動は、互いに直交する３つまたは２つの軸に対応した回転角がセンサによって直接計測される場合に比べて、これらのセンサの特性に伴う偏差、環境条件や経年に応じた変化が積算されることなく、精度よく安定に抑制される。
したがって、本発明が適用された装置やシステムでは、外部から与えられた信号、またはその振動に起因する特性の変化が安定に精度よく抑制され、性能および信頼性が総合的に高められる。

本発明の第一の実施形態を示す図である。 本発明の第一の実施形態の動作フローチャートである。 アンテナの主ローブの方向ベクトルを示す図である。 振動に応じた変位をロール方向、ピッチ方向およびヨー方向の各回転角で示す図である。 本発明の第二の実施形態を示す図である。

本発明の第二の実施形態の動作フローチャート図である。 従来の地球局装置の空中線系の構成例を示す図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態を示す図である。
図において、図７に示す従来例にも備えられている要素については、同じ符号を付与し、ここでは、その説明を省略する。

本実施形態と図７に示す従来例との構成の相違点は、以下の通りである。
(1) 演算制御部３０に代えて演算制御部１０が備えられる。
(2) 方位センサ３４が備えられず、その方位センサ３４に代えて、ロール方向角速度センサ１１ｒおよびピッチ方向角速度センサ１１ｐが備えられる。
(3) 上記ロール方向角速度センサ１１ｒおよびピッチ方向角速度センサ１１ｐに併せて、ヨー方向角速度センサ１１ｙが備えられる。

(4) 既述のロール方向傾斜センサ３６ｒ、ピッチ方向傾斜センサ３６ｐ、ロール方向角速度センサ１１ｒ、ピッチ方向角速度センサ１１ｐおよびヨー方向角速度センサ１１ｙは、動揺センサ１２としてアンテナ３２の底部（またはそのアンテナ３２が取り付けられる基台）に固定される。
(4) 車両３７に代えて車両１３が備えられる。

図２は、本発明の第一の実施形態の動作フローチャートである。
以下、図１および図２を参照して本実施形態の動作を説明する。
演算制御部１０は、以下の処理を行うことにより、所望の静止衛星を捕捉する。

(1) ＧＰＳ測位センサ３１によって計測されたアンテナ３２の位置に基づいて目標衛星データ格納部３３にあるデータベースを参照することにより、所望の静止衛星の捕捉に適用されるべき「目標方位角」および「目標仰角」を求める（図２ステップＳ１）。

(2) ロール方向傾斜センサ３６ｒによって計測されるアンテナ３２のロール方向における傾斜角の偏差が圧縮される角度に亘って上記「目標方位角」が補正される「補正方位角」を求め、方位角軸駆動装置３５ａを駆動することにより、アンテナ３２の方位角をその「補正方位角」に設定する（図２ステップＳ２）。

(3) ピッチ方向傾斜センサ３６ｐによって計測されるアンテナ３２のピッチ方向における傾斜角の偏差に亘って上記「目標仰角」が補正される「補正仰角」を求め、仰角軸駆動装置３５ｅを駆動することにより、アンテナの仰角をその「補正仰角」に設定する（図２ステップＳ３）。

(4) 静止衛星より受信される受信波のレベルを監視しつつ方位角軸駆動装置３５ａを駆動することにより、このような補正方位角を含む所定の範囲の方位角の内、その受信波のレベルが最大となる方位角（以下、「初期方位角」という。）を特定し、その初期方位角の方向にアンテナ３２の主ローブの方位を設定する（図２ステップＳ４）。なお、このようなアンテナ３２の主ローブの方位が方位角軸駆動装置３５ａを介して可変される最短の方向（アンテナ３２が旋回すべき方向）は、ＧＰＳ測位センサ３１によって計測されたアンテナ３２の経度と、静止軌道上における所望の静止衛星の経度との大小関係に基づいて決定される。

(5) 上記受信波のレベルを監視しつつ仰角軸駆動装置３５ｅを駆動することにより、上記補正仰角を含む所定の範囲の仰角の内、その受信波のレベルが最大となる仰角（以下、「初期仰角」という。）を特定し、その初期仰角の方向にアンテナ３２の主ローブの方位を設定する（図２ステップＳ５）。

(6) 上記受信波のレベルを監視しつつ偏波軸駆動装置３７を介してアンテナ３２の仰角軸に対する角度（以下、「偏波軸角」という。）を可変し、このような偏波角の内、その受信波のレベルが最大となる（受信波とアンテナ３２との偏波にかかわる誤差が所望の精度内に抑えられる）特定の値として「初期偏波軸角」を求め、そのアンテナ３２の偏波軸角をこのような「初期偏波軸角」に設定する（図２ステップＳ６）。

(7) 上記(1)〜(6)の処理（以下、「初期捕捉処理」という。）を完了した時点で、以下の事項を取得し、主記憶の特定の記憶領域等に「組み合わせ」として保存する（図２ステップＳ７）。
a) ＧＰＳ測位センサ３１によって計測されたアンテナ３２の緯度および経度
b) アンテナ３２の主ローブの方向を示す方位角（初期方位角）および仰角（初期仰角）
c) 初期偏波軸角

したがって、本実施形態では、方位センサ３４が備えられないにもかかわらず、上記「初期捕捉処理」が効率的に行われる。

なお、この時点におけるアンテナ３２の主ローブの方向は、以下の項目に対して下式(ａ)、(ｂ)で示されるように、「アンテナ３２（基台）に対する所望の静止衛星の方向」を示す方位角ＡＺ、仰角ＥＬで与えられる。

(1) 所望の静止衛星の静止軌道上における緯度（以下、「衛星緯度」という。）φs および経度（以下、「衛星経度」という。）θs
(2) アンテナ３２（またはアンテナ３２が取り付けられた基台（図示されない。）の位置を示す緯度（以下、「基台緯度」という。）φt および経度（以下、「基台経度」という。）θt
(3) 地球の半径Ｒ（≒6,370km)
(4) 地表と静止軌道との間の距離Ｈ（≒35,800km)

また、アンテナ３２（基台）が振動していない状態では、そのアンテナ３２の主ローブ（基台に対する所望の静止衛星）の方向を示す方向ベクトルは、図３に示すように、上記方位角ＡＺおよび仰角ＥＬに対して下式(ｃ)で与えられる。

このようにして所望の静止衛星の捕捉が一応完了した後には、演算制御部１０は、ロール方向角速度センサ１１ｒ、ピッチ方向角速度センサ１１ｐおよびヨー方向角速度センサ１１ｙによって計測されたアンテナ３２（基台）のロール方向、ピッチ方向およびヨー方向における角速度を所定の周期（例えば、「１０ミリ秒」）で取り込み、その周期毎に、先行する単位時間（例えば、「１秒」）における角速度の移動平均（積分値）であるロール角Ｒ、ピッチ角Ｐ、ヨー角Ｙの組み合わせとして、そのアンテナ３２（基台）の振動を把握する。

なお、上記ロール角Ｒ、ピッチ角Ｐ、ヨー角Ｙは、図４に示すように、既述の方向ベクトルを示すベクトル空間上で互いに直交する軸ｘ、ｙ、ｚのそれぞれの周りにおける回転角に相当する。

また、これらのロール角Ｒ、ピッチ角Ｐ、ヨー角Ｙについては、何れも、角度センサではなく、ロール方向角速度センサ１１ｒ、ピッチ方向角速度センサ１１ｐおよびヨー方向角速度センサ１１ｙによってそれぞれ計測された角速度の移動平均（積分）として求められるため、角度センサに定常的に付帯する特性の偏差や、その偏差の環境条件や経年に応じた変化に起因する誤差の発生が安定に抑制される。

さらに、演算制御部１０は、以下の処理を行う。
(1) これらのロール角Ｒ、ピッチ角Ｐ、ヨー角Ｙに対して下式(ｄ)で示される回転行列ＣＯＭＶ＿Ｍを求める（図２ステップＳ８）。
(2) 下式(ｅ)に示すように、この回転行列ＣＯＭＶ＿Ｍと、上式(ｃ)で示される方向ベクトル［Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ］^Ｔ との積として、アンテナ３２（基台）の揺動が反映された方向ベクトル［Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚ］^Ｔ
を求める（図２ステップＳ９）。

(3) このような揺動に起因して変化した方向ベクトル［Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚ］^Ｔ
の方位角ＡＺ′、仰角ＥＬ′を下式(ｆ)、(ｇ)に示す算術演算に基づいて求める（図２ステップＳ１０）。

(4) 「初期偏波軸角」が更新されることによって得られた最新の偏波軸角ＰＯＬを保存し
この時点におけるロール角Ｒとピッチ角Ｐとに対して下式(ｈ)で示される偏波角ＰＯＬ′を求める（図２ステップＳ１１）。
ＰＯＬ′＝Ｒ／cos Ｐ ・・・(ｈ)
(5) 方位角駆動装置３５ａを駆動することにより、下式(ｉ)で示される方位角偏差δＡＺを圧縮する（図２ステップＳ１２）。
δＡＺ＝ＡＺ′−ＡＺ ・・・(ｉ)

(6) 仰角軸駆動装置３５ｅを駆動することにより、下式(ｊ)で示される仰角偏差Δを圧縮する（図２ステップＳ１３）。
δＥＬ＝ＥＬ′−ＥＬ ・・・(ｊ)
(7) 偏波軸駆動装置３７を駆動することにより、下式(ｋ)で示される偏波角偏差δＰＯＬを圧縮する（図２ステップＳ１４）。
δＰＯＬ＝ＰＯＬ′−ＰＯＬ ・・・(ｋ)

ところで、演算制御部１０は、「初期捕捉処理」と、その「初期捕捉処理」の後に行われた既述の処理の下で更新された最新の以下の項目については、外部記憶装置、あるいは主記憶の内、不揮発性の特定の記憶領域にログとして保存する。

アンテナ３２の位置（緯度、経度）、方位角、方位軸角、仰角、仰角軸角、偏波軸角
また、演算制御部１０は、再び起動される「初期捕捉処理」の過程では、ＧＰＳ測位センサ３１に計測されたアンテナ３２の位置を取得した後、既に保存されているログに、そのアンテナ３２の位置が所望の精度で等しい特定のレコードがある場合には、そのレコードに登録された既述の項目を初期値として採用し、かつ方位軸角、仰角軸角、偏波軸角の可変範囲を該当する初期値の近傍に制限することにより、処理の手順の簡略化を図る。

すなわち、従来例において備えられていた固定装置３９の操作が不要となり、かつ高価な方位センサ３４が備えらないにもかかわらず、所望の静止衛星の捕捉が効率的に行われ、かつアンテナ３２（基台）に振動が与えられた場合であっても、そのアンテナ３２の主ビームの方向は静止衛星の方向に精度よく安定に維持される。

また、車両１３については、固定装置３９の利用に必要な改造が施されなくてもよいため、安価であって小型の車両の採用が可能となる。

したがって、地球局の小型化および低廉化が図られ、かつ車両１３の乗員の昇降に応じた振動によって静止衛星の捕捉が妨げられ、あるいは伝送品質が劣化することが確度高く回避される。

図５は、本発明の第二の実施形態を示す図である。
本実施形態と既述の第一の実施形態との構成の相違点は、以下の点にある。
(1) 演算制御部１０に代えて演算制御部２０が備えられる。
(2) 既述のアンテナ３２に代えてアンテナ２１が備えられる。
(3) そのアンテナ２１の給電点には、演算制御部１０の特定の入出力ポートに接続されたビームフォーミング部２２の出力が接続される。

図６は、本発明の第二の実施形態の動作フローチャートである。
以下、図５および図６を参照して本実施形態の動作を説明する。

ビームフォーミング部２２は、演算制御部２０が既述の「初期捕捉処理」を開始する前には、その演算制御部２０の配下でアンテナ２１のビームフォーミングを行うことによって、そのアンテナ２１の開口面の中央部に垂直な方向に主ローブの方向を設定する。したがって、アンテナ２１は、図１に示すアンテナ３２を代替するアンテナとして機能する。

本実施形態では、演算制御部２０は、既述の第一の実施形態と同様の手順に基づいて「初期捕捉処理」を行うことによって、所望の静止衛星の方向にアンテナ２１の主ローブの方向（方位角ＡＺ、仰角ＥＬ）を設定する（図３ステップＳ１）。

さらに、演算制御部２０は、以下の処理を行う。
(1) 既述の第一の実施形態と同様の手順に基づいて、回転行列ＣＯＭＶ＿Ｍと、アンテナ２１（基台）の揺動が反映された方向ベクトル［Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚ］^Ｔ
と、その揺動に起因して変化した方向ベクトル［Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚ］^Ｔ
の方位角ＡＺ′、仰角ＥＬ′とを求める（図３ステップＳ２）。
(2) 既述の第一の実施形態と同様の手順に基づいて、最新の偏波軸角ＰＯＬを保存し、かつ偏波角ＰＯＬ′を求める（図３ステップＳ３）。

(3) 既述の式(ｉ)、(ｊ)、(ｋ)でそれぞれ示される方位角偏差δＡＺ、仰角偏差Δ、偏波角偏差δＰＯＬを求める（図３ステップＳ４）。
(4) これらの方位角偏差δＡＺ、仰角偏差Δ、偏波角偏差δＰＯＬに起因する既述の主ローブの方向の偏差が解消される方向（方位角、仰角で示される。）および偏波角によるビームフォーミングと給電とをビームフォーミング部２２に指示する（図３ステップＳ５）。

すなわち、「初期捕捉処理」が完了した後における所望の静止衛星の捕捉の維持は、アンテナ２１の姿勢が物理的に可変されることなく、そのアンテナ２１のビームフォーミングおよび給電の形態の変更によって実現される。

したがって、本実施形態によれば、所望の静止衛星の捕捉は、物理的な可動機構が介在することなく、既述の第一の実施形態より柔軟かつ効率的に実現される。

なお、本実施形態では、「初期捕捉処理」の完了後だけではなく、その「初期捕捉処理」の過程におけるアンテナ２１の姿勢（偏波角、方位角、仰角）の全てまたは一部の可変についても、アンテナ２１のビームフォーミングや給電の形態の可変により代替されてもよい。

また、本実施形態では、このようなビームフォーミングの形態に基づく偏波角の可変は、アンテナ２１に配置された複数の素子が特定の方向の偏波に対する特性の偏りを有さず、あるいはこのような偏りが十分に小さい場合には、行われなくてもよく、かつビームフォーミングの形態に基づくアンテナ２１の姿勢の実効的な可変は方位角および仰角のみに基づいて行われてもよい。

さらに、上述した各実施形態では、所望の静止衛星から到来する受信波の偏波が円偏波であることが前提となっている。
しかし、本発明は、アンテナ３２(２１)の主ローブの方向が所望の静止衛星の方向に設定されている状態であっても、そのアンテナ３２(２１)の仰角軸に対する回転角に応じて利得等の無線伝送特性が変化する直線偏波その他の偏波（以下、「仰角軸角依存偏波」という。）である場合にも、同様に適用可能である。

また、所望の静止衛星から到来する受信波の偏波が上記「仰角軸角依存偏波」に該当しない場合には、アンテナ３２(２１)の姿勢は、方位角および仰角のみに基づいて可変されてもよい。

さらに、上述した各実施形態では、回転行列ＣＯＭＶ＿Ｍは、互いに直交するヨー方向、ピッチ方向およびロール方向にそれぞれ対応した回転行列ＹＡＷ＿Ｍ、ＰＩＴＣＨ＿Ｍ、ＲＯＬＬ＿Ｍの積として求められている。
しかし、このような回転行列ＣＯＭＶ＿Ｍは、ヨー方向、ピッチ方向およびロール方向の内、回転が生じ、あるいは回転が無視できない程度に大きい方向のみに対応する回転行列の積として求められてもよい。

また、上述した各実施形態では、本発明は、車両１３の頂部に備えられたアンテナ３２（２１）の主ローブの方向を所望の静止衛星の方向に精度よく安定に保つアンテナ系に適用されている。
しかし、本発明は、このようなアンテナ系に限定されず、所望の部材やその部材に取り付けられ、あるいは装着された要素の姿勢の偏差や変動を精度よく安定に補償する制振装置として多用な分野に適用可能である。

さらに、上述した各実施形態では、フィードバック（自動）制御の一形態であるＰＩＤ制御に基づいて、アンテナの姿勢を決定する方位角駆動装置３５ａ、仰角軸駆動装置３５ｅおよび偏波軸駆動装置３７が駆動され、あるいはアンテナ２１のビームフォーミングおよび給電の形態が可変されることによって、所望の静止衛星の捕捉の維持が図られている。
しかし、本発明は、このようなＰＩＤ制御に限定されず、所望の応答性や精度が実現されるならば、例えば、ＰＩＤ制御、ＰＩ制御、Ｐ制御の任意の組み合わせによる自動制御が適用され、またはこのような自動制御に代わるフィードフォワード制御もしくは適応制御が適用されてもよい。

また、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲において多様な実施形態の構成が可能であり、構成要素の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。

以下、上記第一および第二の実施形態として開示された発明の内、「特許請求の範囲」に対する記載を省略した発明を「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段」の欄の記載に準じた様式により記載する。

［請求項６］ 請求項４または請求項５に記載の制震装置において、
前記ビームフォーミングの下で形成される前記アンテナのビームの仰角を監視する仰角監視手段と、
前記アンテナのロール角を監視するロール角監視手段と、
前記仰角の余弦値に対する前記ロール角の商に亘って前記仰角の偏差を補償する仰角補償手段と
を備えたことを特徴とする制振装置。
このような構成の制振装置では、請求項４または請求項５に記載の制震装置において、仰角監視手段は、前記ビームフォーミングの下で形成される前記アンテナのビームの仰角を監視する。ロール角監視手段は、前記アンテナのロール角を監視する。仰角補償手段は、前記仰角の余弦値に対する前記ロール角の商に亘って前記仰角の偏差を補償する。
このような商は、上記仰角およびロール角の如何にかかわらず、その仰角の方向を示す軸に対して部材またはアンテナが回転した角度を理論的に示す。
したがって、部材またはアンテナが振動等により変位しても、上記仰角の方向を示す軸に対するその部材またはアンテナの回転が精度よく抑制される。

１０，２０，３０ 演算制御部
１１ｐ ピッチ方向角速度センサ
１１ｒ ロール方向角速度センサ
１１ｙ ヨー方向角速度センサ
１２ 動揺センサ
１３，３８ 車両
２１，３２ アンテナ
２２ ビームフォーミング部
３１ ＧＰＳ測位センサ
３１ａ ＧＰＳアンテナ
３３ 目標衛星データ格納部
３４ 方位センサ
３５ａ 方位軸駆動装置
３５ｅ 仰角軸駆動装置
３６ｐ ピッチ方向傾斜センサ
３６ｒ ロール方向傾斜センサ
３７ 偏波軸駆動装置
３９ 固定装置

Claims (5)

1. 互いに直交する３つの軸に対する所望の部材の角速度を監視する角速度監視手段と、
   前記監視された角速度に基づいて前記３つの軸に対する前記部材の回転角を求める回転角算出手段と、
   前記部材を変位させることにより、前記求められた回転角の偏差を補償する第一の補償手段と
   を備えたことを特徴とする制振装置。
2. 互いに直交する２つの軸に対する所望の部材の角速度を監視する角速度監視手段と、
   前記監視された角速度に基づいて前記２つの軸、または前記２つの軸を含む互いに直交する３つの軸に対する前記部材の回転角を求める回転角算出手段と、
   前記部材を変位させることにより、前記求められた回転角の偏差を補償する第一の補償手段と
   を備えたことを特徴とする制振装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の制震装置において、
   前記部材に設置もしくは取り付けられた要素または前記部材の仰角を監視する仰角監視手段と、
   前記部材のロール角を監視するロール角監視手段と、
   前記仰角の余弦値に対する前記ロール角の商に亘って前記仰角の偏差を補償する第二の補償手段と
   を備えたことを特徴とする制振装置。
4. 互いに直交する３つの軸に対する所望の部材の角速度を監視する角速度監視手段と、
   前記監視された角速度に基づいて前記３つの軸に対する前記部材の回転角を求める回転角算出手段と、
   前記部材に設置もしくは取り付けられた要素または前記部材であるアンテナのビームフォーミングが行われる方向を前記求められた回転角の偏差に亘って補償するビーム方向補償手段と
   を備えたことを特徴とする制振装置。
5. 互いに直交する２つの軸に対する所望の部材の角速度を監視する角速度監視手段と、
   前記監視された角速度に基づいて前記２つの軸、または前記２つの軸を含む互いに直交する３つの軸に対する前記部材の回転角を求める回転角算出手段と、
   前記部材に設置もしくは取り付けられた要素または前記部材であるアンテナのビームフォーミングが行われる方向を前記求められた回転角の偏差に亘って補償するビーム方向補償手段と
   を備えたことを特徴とする制振装置。