JP2014109517A - Tracking device, tracking method, and program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve accuracy of correction of an orbit prediction value as a prediction value of a position of an object to be used for tracking the object.SOLUTION: An acquisition part 12 acquires an orbit prediction value as a prediction value of the position of a satellite from external equipment. An offset time calculation part 11 calculates an offset time indicating a time deviation on an orbit between the position of a satellite at a certain time to be estimated from a received satellite signal and the position of the satellite at the time indicated by the orbit prediction value. A selection part 13 acquires information indicating the degree of an error included in the orbit prediction value, and selects any of a plurality of orbit correction models to be used for the correction of the error included in the orbit prediction value on the basis of the information. A correction part 14 applies the offset time calculated by the offset time calculation part 11 to the orbit correction model selected by the selection part 13, and corrects the orbit prediction value. A driving part 15 drives an antenna on the basis of the orbit prediction value transmitted from the acquisition part 12 and the orbit prediction value corrected by the correction part 14.

Description

この発明は、目標物を追尾するために用いられる追尾装置、追尾方法およびプログラムに関する。   The present invention relates to a tracking device, a tracking method, and a program used for tracking a target.

深宇宙用アンテナや電波望遠鏡は、計算した軌道に基づき衛星を追尾するプログラム追尾のみによって制御されているため、精度の高い軌道計算を行う必要がある。地球周回衛星用のアンテナは、衛星信号から算出した衛星の位置に基づき、衛星の初期捕捉および自動追尾を行うように制御されており、バックアップとしてプログラム追尾が採用されている。   Since deep space antennas and radio telescopes are controlled only by the program tracking that tracks the satellite based on the calculated orbit, it is necessary to perform highly accurate orbit calculation. The antenna for the Earth orbiting satellite is controlled to perform initial acquisition and automatic tracking of the satellite based on the position of the satellite calculated from the satellite signal, and program tracking is employed as a backup.

衛星にGPS(Global Positioning System)受信機を搭載することにより軌道計算精度を向上させることができるが、大気抵抗が太陽活動によって変化しやすい高度で周回する衛星については、軌道計算精度が低下する。例えば高度500kmで周回する衛星において、軌道計算の誤差が衛星の進行方向に1秒ある場合には、天頂付近での角度誤差が0.8度程度に達してしまう。そのためビーム幅が0.2度程度のアンテナでは、プログラム追尾のみで衛星を捕捉し、衛星信号を受信することができない。太陽活動が活発な時期においては、2〜4秒の軌道計算の誤差が生じ得る。   Orbital calculation accuracy can be improved by mounting a GPS (Global Positioning System) receiver on the satellite, but the orbital calculation accuracy decreases for satellites that orbit at an altitude where atmospheric resistance is likely to change due to solar activity. For example, in a satellite orbiting at an altitude of 500 km, if the orbit calculation error is 1 second in the direction of travel of the satellite, the angle error near the zenith reaches about 0.8 degrees. Therefore, an antenna with a beam width of about 0.2 degrees cannot capture a satellite and receive a satellite signal only by program tracking. During periods of high solar activity, 2-4 seconds of orbital calculation error can occur.

特許文献1に開示される衛星捕捉方法では、慣性座標系における地球の自転による地球局の移動を考慮して衛星の軌道計算に基づいて得られる予報値を補正し、補正した予報値を用いて衛星を捕捉する。そして衛星の捕捉後は衛星信号に基づき衛星の位置を算出してアンテナを制御する自動追尾を行う。また特許文献1に開示される衛星捕捉方法では、予報値の代わりに軌道要素を取得し、予報値を軌道要素の計算により求め、軌道要素のエポック時刻を予報値の補正のパラメータとして用いることができる。   In the satellite acquisition method disclosed in Patent Document 1, the predicted value obtained based on the satellite orbit calculation is corrected in consideration of the movement of the earth station due to the rotation of the earth in the inertial coordinate system, and the corrected predicted value is used. Capture the satellite. After capturing the satellite, automatic tracking is performed to calculate the position of the satellite based on the satellite signal and control the antenna. Further, in the satellite acquisition method disclosed in Patent Document 1, orbital elements are acquired instead of the predicted values, the predicted values are obtained by calculating the orbital elements, and the epoch time of the orbital elements is used as a parameter for correcting the predicted values. it can.

特開2002−14151号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-14151

しかし、地球局から見た衛星の進行方向の角速度が速い天頂付近や低軌道においては、特許文献1に開示される衛星捕捉方法では、実際の衛星の位置と予報値との差を表す時刻ずれの補正量の分解能が劣化するため、補正後の予報値の精度が劣化する。また特許文献1に開示される衛星捕捉方法は衛星信号に基づく自動追尾へ移行するために用いられるものであり、該衛星捕捉方法の精度は、自動追尾引き込み範囲に衛星が含まれる程度の精度である。   However, in the vicinity of the zenith where the angular velocity in the traveling direction of the satellite as viewed from the earth station is high or in a low orbit, the satellite acquisition method disclosed in Patent Document 1 uses a time shift that represents the difference between the actual satellite position and the predicted value. Since the resolution of the correction amount is degraded, the accuracy of the corrected forecast value is degraded. The satellite acquisition method disclosed in Patent Document 1 is used to shift to automatic tracking based on satellite signals, and the accuracy of the satellite acquisition method is such that satellites are included in the automatic tracking pull-in range. is there.

特許文献1に開示される衛星捕捉方法では、軌道要素から方位角、仰角および距離を求める予報値計算を行うために、慣性座標系での地球回転による地上局の位置をグリニッジ視恒星時またはグリニッジ平均恒星時から算出する必要があり、計算に時間を要する。また軌道要素が1組しか取得できない場合には、地球の重力モデルを考慮した軌道伝播計算が必要となり、さらに計算に時間を要する。そのため、実時間での制御には適さない。   In the satellite acquisition method disclosed in Patent Document 1, in order to perform a forecast value calculation for obtaining an azimuth angle, an elevation angle, and a distance from an orbital element, the position of the ground station by the earth rotation in the inertial coordinate system is measured at Greenwich star time or Greenwich. It is necessary to calculate from the average stellar time, and the calculation takes time. If only one set of orbital elements can be acquired, orbital propagation calculation considering the earth's gravity model is required, and further calculation takes time. Therefore, it is not suitable for real-time control.

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、目標物の追尾で用いられる、目標物の位置の予測値である軌道予測値の補正の精度を向上させることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to improve the accuracy of correction of a predicted trajectory value, which is a predicted value of a target position, used for tracking a target object.

上記目的を達成するために、本発明の追尾装置は、目標物から信号を受信するアンテナを制御する追尾装置であって、取得部、オフセット時間算出部、選択部、補正部、および駆動部を備える。取得部は、各時刻における目標物の位置の予測値である軌道予測値を取得する。オフセット時間算出部は、アンテナで受信した信号から推定される、ある時刻における目標物の位置と、軌道予測値が示す該時刻における目標物の位置との軌道上での時間ずれを表すオフセット時間を算出する。選択部は、軌道予測値に含まれる誤差の程度を示す情報を取得し、該情報に基づき、軌道予測値に含まれる誤差の補正に用いられる複数の軌道補正モデルの内のいずれかを選択する。補正部は、選択部で選択された軌道補正モデルにオフセット時間算出部で算出されたオフセット時間を適用し、軌道予測値を補正する。駆動部は、補正部で補正された軌道予測値に基づきアンテナを駆動する。   In order to achieve the above object, a tracking device of the present invention is a tracking device that controls an antenna that receives a signal from a target, and includes an acquisition unit, an offset time calculation unit, a selection unit, a correction unit, and a driving unit. Prepare. The acquisition unit acquires a predicted trajectory value that is a predicted value of the position of the target at each time. The offset time calculation unit calculates an offset time representing a time lag on the orbit between the position of the target at a certain time estimated from the signal received by the antenna and the position of the target at the time indicated by the predicted trajectory value. calculate. The selection unit acquires information indicating the degree of error included in the predicted trajectory value, and selects one of a plurality of trajectory correction models used for correcting the error included in the predicted trajectory value based on the information. . The correction unit corrects the predicted trajectory value by applying the offset time calculated by the offset time calculation unit to the trajectory correction model selected by the selection unit. The drive unit drives the antenna based on the predicted trajectory value corrected by the correction unit.

本発明によれば、目標物の追尾で用いられる、目標物の位置の予測値である軌道予測値の補正の精度を向上させることが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to improve the precision of correction | amendment of the track | orbit predicted value which is a predicted value of the position of a target used by tracking of a target.

本発明の実施の形態1に係る追尾装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the tracking apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 実施の形態1に係る追尾装置を含む衛星通信システムの構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration example of a satellite communication system including a tracking device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る追尾装置が行うオフセット時間の算出の例を示す図である。6 is a diagram illustrating an example of offset time calculation performed by the tracking device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る追尾装置が行う衛星追尾の動作の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating an example of a satellite tracking operation performed by the tracking device according to the first embodiment. 実施の形態1に係る追尾装置を含む衛星通信システムの異なる構成例を示すブロック図である。3 is a block diagram illustrating a different configuration example of a satellite communication system including a tracking device according to Embodiment 1. FIG. 本発明の実施の形態2に係る追尾装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the tracking apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 実施の形態2に係る追尾装置を含む衛星通信システムの構成例を示すブロック図である。6 is a block diagram illustrating a configuration example of a satellite communication system including a tracking device according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る追尾装置が行う追尾オフセット時間の算出の例を示す図である。It is a figure which shows the example of calculation of the tracking offset time which the tracking apparatus which concerns on Embodiment 2 performs. アンテナの駆動座標系における衛星の速度ベクトルを表す図である。It is a figure showing the velocity vector of the satellite in the drive coordinate system of an antenna. 実施の形態2に係る追尾装置が行う追尾オフセット時間の算出の例を示すタイムチャートである。10 is a time chart illustrating an example of calculation of a tracking offset time performed by the tracking device according to the second embodiment. 実施の形態2に係る追尾装置が行う衛星追尾の動作の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of a satellite tracking operation performed by the tracking device according to the second embodiment. 本発明の実施の形態3に係る追尾装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the tracking apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. 実施の形態3に係る追尾装置を含む衛星通信システムの構成例を示すブロック図である。10 is a block diagram illustrating a configuration example of a satellite communication system including a tracking device according to Embodiment 3. FIG. 実施の形態3に係る追尾装置が行う衛星追尾の動作の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of a satellite tracking operation performed by the tracking device according to the third embodiment. 検出した衛星信号の信号レベルの変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the signal level of the detected satellite signal. オフセット時間および軌道長半径の変化量の時間変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time change of the variation | change_quantity of offset time and an orbital length radius. アンテナビームの方向の誤差の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the error of the direction of an antenna beam. オフセット時間と追尾オフセット時間との合計値および軌道長半径の変化量の時間変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time change of the total value of offset time and tracking offset time, and the variation | change_quantity of a track | orbit length radius. 本発明の実施の形態に係る追尾装置の物理的な構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the physical structural example of the tracking apparatus which concerns on embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態に係る追尾装置の構成例を示すブロック図である。追尾装置1は、オフセット時間算出部11、取得部12、選択部13、補正部14および駆動部15を備える。追尾装置1は、目標物から信号を受信するアンテナを駆動し、アンテナが目標物に正対するように制御する。ここで一例として、目標物を、地球を周回している衛星とする。図2は、実施の形態1に係る追尾装置を含む衛星通信システムの構成例を示すブロック図である。衛星通信システム2は、追尾装置1、アンテナ3、LNA(Low Noise Amplifier:低雑音増幅器)4、D−C(Down-Converter)5、および受信機6を備える。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a tracking device according to an embodiment of the present invention. The tracking device 1 includes an offset time calculation unit 11, an acquisition unit 12, a selection unit 13, a correction unit 14, and a drive unit 15. The tracking device 1 drives an antenna that receives a signal from a target, and controls the antenna to face the target. Here, as an example, the target is a satellite orbiting the earth. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a satellite communication system including the tracking device according to the first embodiment. The satellite communication system 2 includes a tracking device 1, an antenna 3, an LNA (Low Noise Amplifier) 4, a DC (Down-Converter) 5, and a receiver 6.

アンテナ3は、衛星からの信号を受信し、受信した衛星信号をLNA4に送る。LNA4は、衛星信号の低雑音増幅を行い、D−C5に送る。D−C5は、低雑音増幅された衛星信号をRF(Radio Frequency:無線周波数)からIF(Intermediate Frequency:中間周波数)に変換し、受信機6に送る。受信機6はIFに周波数変換された衛星信号を復調し、ベースバンド信号を生成して受信機6に接続された外部機器に出力する。また受信機6は、IFに周波数変換された衛星信号の信号レベルを検出し、追尾装置1が備えるオフセット時間算出部11に送る。   The antenna 3 receives a signal from the satellite and sends the received satellite signal to the LNA 4. The LNA 4 performs low noise amplification of the satellite signal and sends it to the D-C 5. The D-C 5 converts the low-noise amplified satellite signal from RF (Radio Frequency) to IF (Intermediate Frequency) and sends it to the receiver 6. The receiver 6 demodulates the satellite signal frequency-converted to IF, generates a baseband signal, and outputs the baseband signal to an external device connected to the receiver 6. Further, the receiver 6 detects the signal level of the satellite signal frequency-converted to IF and sends it to the offset time calculation unit 11 provided in the tracking device 1.

取得部12は、各時刻における衛星の位置の予測値である軌道予測値を、追尾装置1の外部機器から取得する。軌道予測値は、時刻、および地球の自転により慣性座標系において移動する、アンテナ3を原点とした駆動座標系における方位角、仰角、および距離から成る。距離とは、アンテナ3から衛星までの距離である。慣性座標系として、例えば地球の重心を原点とする三次元の座標を用いる。地球は慣性座標系において回転する。厳密には、上記慣性座標は地球の公転軌道に沿って移動するが、地球近傍に位置する衛星が地球を周回する一周期の間は慣性座標とみなすことができる。取得部12は、取得した軌道予測値をオフセット時間算出部11、補正部14および駆動部15に送る。   The acquisition unit 12 acquires an orbit prediction value, which is a predicted value of the satellite position at each time, from an external device of the tracking device 1. The predicted trajectory value is composed of time, an azimuth angle, an elevation angle, and a distance in a drive coordinate system with the antenna 3 as the origin, which moves in the inertial coordinate system due to the rotation of the earth. The distance is a distance from the antenna 3 to the satellite. As the inertial coordinate system, for example, three-dimensional coordinates having the origin at the center of gravity of the earth are used. The earth rotates in an inertial coordinate system. Strictly speaking, the inertial coordinates move along the earth's revolution orbit, but can be regarded as inertial coordinates during one period in which a satellite located near the earth orbits the earth. The acquisition unit 12 sends the acquired trajectory prediction value to the offset time calculation unit 11, the correction unit 14, and the drive unit 15.

オフセット時間算出部11は、衛星信号から推定される、ある時刻における衛星の位置と、軌道予測値が示す該時刻における衛星の位置との軌道上での時間ずれを表すオフセット時間を算出し、算出したオフセット時間を補正部14に送る。   The offset time calculation unit 11 calculates an offset time that represents a time lag in orbit between the position of the satellite at a certain time estimated from the satellite signal and the position of the satellite at the time indicated by the orbit prediction value. The offset time is sent to the correction unit 14.

選択部13は、軌道予測値に含まれる誤差の程度を示す情報を取得し、該情報に基づき、軌道予測値に含まれる誤差の補正に用いる複数の軌道補正モデルの内のいずれかを選択する。軌道予測値に含まれる誤差の程度を示す情報とは、例えば衛星の軌道に影響を与える太陽活動についての情報やオフセット時間算出部11が算出したオフセット時間である。選択部13がオフセット時間に基づき軌道補正モデルを選択する場合には、オフセット時間算出部11はオフセット時間を選択部13に送るように構成する。またユーザが軌道補正モデルを選択できるように構成してもよいし、ユーザから誤差の程度を示す情報の入力を受け付け、該入力に基づき選択部13が軌道補正モデルを選択するよう構成してもよい。   The selection unit 13 acquires information indicating the degree of error included in the predicted trajectory value, and selects one of a plurality of trajectory correction models used for correcting the error included in the predicted trajectory value based on the information. . The information indicating the degree of error included in the predicted trajectory value is, for example, information about solar activity that affects the orbit of the satellite and the offset time calculated by the offset time calculation unit 11. When the selection unit 13 selects the trajectory correction model based on the offset time, the offset time calculation unit 11 is configured to send the offset time to the selection unit 13. In addition, the user may be configured to select the trajectory correction model, or may be configured to accept input of information indicating the degree of error from the user, and the selection unit 13 may select the trajectory correction model based on the input. Good.

選択部13は、例えば、大気抵抗の変化率に基づく軌道長半径の変化量およびオフセット時間に基づく第1の軌道補正モデル、軌道長半径の誤差およびオフセット時間に基づく第2の軌道補正モデル、およびオフセット時間に基づく第3の軌道補正モデルの内のいずれかを選択する。第1の軌道補正モデルは、3つの軌道補正モデルの中で、軌道予測値に含まれる誤差の程度が最も大きいモデルであり、第3の軌道補正モデルは、軌道予測値に含まれる誤差の程度が最も小さいモデルである。   The selection unit 13 includes, for example, a first trajectory correction model based on the change amount of the trajectory length radius based on the change rate of the atmospheric resistance and the offset time, a second trajectory correction model based on the error of the trajectory length radius and the offset time, and One of the third trajectory correction models based on the offset time is selected. The first trajectory correction model is a model in which the degree of error included in the trajectory prediction value is the largest among the three trajectory correction models, and the third trajectory correction model is the degree of error included in the trajectory prediction value. Is the smallest model.

補正部14は、選択部13で選択された軌道補正モデルにオフセット時間算出部11で算出されたオフセット時間を適用し、軌道予測値を補正する。補正部14は、補正した軌道予測値を駆動部15に送る。補正部14は、選択部13で第1の軌道補正モデルが選択された場合には、軌道長半径の変化量およびオフセット時間に基づき軌道予測値の軌道長半径および時刻を補正する。選択部13で第2の軌道補正モデルが選択された場合には、軌道長半径の誤差およびオフセット時間に基づき軌道予測値の軌道長半径および時刻を補正する。選択部13で第3の軌道補正モデルが選択された場合には、オフセット時間に基づき軌道予測値の時刻を補正する。   The correction unit 14 applies the offset time calculated by the offset time calculation unit 11 to the trajectory correction model selected by the selection unit 13 and corrects the predicted trajectory value. The correction unit 14 sends the corrected predicted trajectory value to the drive unit 15. When the selection unit 13 selects the first trajectory correction model, the correction unit 14 corrects the trajectory length radius and time of the predicted trajectory value based on the change amount of the trajectory length radius and the offset time. When the second trajectory correction model is selected by the selector 13, the trajectory length radius and time of the trajectory prediction value are corrected based on the trajectory radius error and the offset time. When the third trajectory correction model is selected by the selection unit 13, the time of the trajectory prediction value is corrected based on the offset time.

駆動部15は、取得部12から送られた軌道予測値および補正部14で補正された軌道予測値に基づきアンテナ3を駆動する。なお追尾装置1の各部は必ずしも1つの筐体に格納される必要はない。   The drive unit 15 drives the antenna 3 based on the predicted trajectory value sent from the acquisition unit 12 and the predicted trajectory value corrected by the correction unit 14. Each part of the tracking device 1 is not necessarily stored in one housing.

追尾装置1の各部の動作について説明する。追尾装置1は、衛星の捕捉を行うために、オフセット時間を算出する。駆動部15は、ある時刻における軌道予測値が示す衛星の位置に基づき、該時刻を含む所定の時間、アンテナ3が該衛星の位置に正対するように制御する。オフセット時間算出部11は、上記所定の時間内にアンテナ3が受信した衛星信号の信号レベルに基づき、オフセット時間を算出する。所定の時間は任意であり、オフセット時間が取り得る範囲を含むように設定すればよい。   The operation of each part of the tracking device 1 will be described. The tracking device 1 calculates an offset time in order to acquire a satellite. Based on the position of the satellite indicated by the orbit prediction value at a certain time, the driving unit 15 performs control so that the antenna 3 faces the position of the satellite for a predetermined time including the time. The offset time calculation unit 11 calculates the offset time based on the signal level of the satellite signal received by the antenna 3 within the predetermined time. The predetermined time is arbitrary and may be set so as to include a range in which the offset time can be taken.

図3は、実施の形態1に係る追尾装置が行うオフセット時間の算出の例を示す図である。上段は、実際の衛星の軌道および軌道予測値の関係を示したものである。横軸は時間であり、縦軸は仰角である。理解を容易にするため、仰角についてのみ記載し、方位角についての記載は省略した。オフセット時間算出部11は、衛星信号から推定される時刻T4における衛星の位置と、軌道予測値が示す時刻T4における衛星の位置との軌道上での時間ずれを表すオフセット時間を算出するものとする。実際の衛星の軌道が太い実線で示したグラフであり、軌道予測値が細い実線で示したグラフである。アンテナ3は上記所定の時間、軌道予測値が示す衛星の位置に正対し、衛星信号を受信する。アンテナ3の仰角は、点線で表したグラフである。駆動部15は、時刻T0から時刻T5までの所定の時間、時刻T4における軌道予測値が示す衛星の位置にアンテナ3が正対するように制御する。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of offset time calculation performed by the tracking device according to the first embodiment. The upper row shows the relationship between the actual satellite orbit and the predicted value. The horizontal axis is time, and the vertical axis is the elevation angle. For ease of understanding, only the elevation angle is described, and the description of the azimuth angle is omitted. The offset time calculation unit 11 calculates an offset time representing a time lag in the orbit between the position of the satellite at time T4 estimated from the satellite signal and the position of the satellite at time T4 indicated by the orbit prediction value. . It is a graph in which the actual satellite orbit is indicated by a thick solid line, and the predicted orbit is a graph indicated by a thin solid line. The antenna 3 faces the position of the satellite indicated by the orbit prediction value for the predetermined time and receives the satellite signal. The elevation angle of the antenna 3 is a graph represented by a dotted line. The drive unit 15 performs control so that the antenna 3 faces the position of the satellite indicated by the orbit prediction value at time T4 for a predetermined time from time T0 to time T5.

なお実際には、所定の時間、軌道予測値が示す衛星の位置にアンテナ3を正対させるために、地球上にあるアンテナ3の仰角および方位角を、地球回転を考慮して調整する。しかし理解を容易にするため、図3中ではアンテナ3の仰角を一定値とした。   Actually, the elevation angle and the azimuth angle of the antenna 3 on the earth are adjusted in consideration of the earth rotation so that the antenna 3 faces the position of the satellite indicated by the orbit prediction value for a predetermined time. However, for easy understanding, the elevation angle of the antenna 3 is set to a constant value in FIG.

オフセット時間ΔTxを算出する際に、アンテナ3を上記所定の時間、軌道予測値が示す目標時刻における衛星の位置に正対させるための駆動処理の一例について説明する。時刻T4を目標時刻とする。観測時刻tと目標時刻T4との差を初期オフセット時間として算出する。初期オフセット時間ΔT=t−T4である。例えば観測時刻T0において、初期オフセット時間ΔT=T0−T4である。オフセット時間算出部11は初期オフセット時間ΔTを補正部14に送る。補正部14は、選択部13で選択された軌道補正モデルにオフセット時間算出部11で算出された初期オフセット時間ΔTを適用し、軌道予測値の時刻をt+ΔTで補正し、所定の軌道補正モデルが選択された場合には、軌道長半径の補正も行う。補正部14は、補正した軌道予測値を駆動部15に送る。なお軌道予測値を補正する補正部14の動作の詳細については後述する。   An example of drive processing for causing the antenna 3 to directly face the position of the satellite at the target time indicated by the orbit prediction value when calculating the offset time ΔTx will be described. Time T4 is set as the target time. The difference between the observation time t and the target time T4 is calculated as the initial offset time. The initial offset time ΔT = t−T4. For example, at the observation time T0, the initial offset time ΔT = T0−T4. The offset time calculation unit 11 sends the initial offset time ΔT to the correction unit 14. The correction unit 14 applies the initial offset time ΔT calculated by the offset time calculation unit 11 to the trajectory correction model selected by the selection unit 13, corrects the time of the predicted trajectory value by t + ΔT, and a predetermined trajectory correction model is obtained. If selected, the radius of the trajectory length is also corrected. The correction unit 14 sends the corrected predicted trajectory value to the drive unit 15. Details of the operation of the correction unit 14 that corrects the predicted trajectory value will be described later.

駆動部15は、時刻t+ΔTで補正された軌道予測値に基づき、アンテナ3を駆動する。上述の処理を繰り返し行い、時々刻々変化する初期オフセット時間ΔTに基づき補正された軌道予測値を用いることで、目標時刻を含む所定の時間、目標時刻T4における軌道予測値が示す衛星の位置にアンテナ3が正対するように制御することができる。その後、オフセット時間算出部11は、目標時間を含む所定の時間における衛星信号の信号レベルに基づき、衛星信号から推定される時刻T4における衛星の位置と、軌道予測値が示す時刻T4における衛星の位置との軌道上での時間ずれを表すオフセット時間を算出する。   The drive unit 15 drives the antenna 3 based on the predicted trajectory value corrected at time t + ΔT. By repeating the above-described processing and using the predicted trajectory value corrected based on the initial offset time ΔT that changes from moment to moment, the antenna is positioned at the satellite position indicated by the predicted trajectory value at the target time T4 for a predetermined time including the target time. 3 can be controlled to face each other. Thereafter, the offset time calculation unit 11 determines the position of the satellite at time T4 estimated from the satellite signal based on the signal level of the satellite signal at a predetermined time including the target time, and the position of the satellite at time T4 indicated by the orbit prediction value. An offset time representing a time shift on the orbit is calculated.

図3の下段は、衛星信号の信号レベルを示す。横軸は時間であり、縦軸は信号レベルである。時刻T4を0とし、時刻T4との差分を横軸に表した。オフセット時間算出部11は、例えば、上記所定の時間内において、衛星信号の信号レベルが第1の閾値を初めて上回った時刻T1から、衛星信号の信号レベルが第2の閾値を初めて下回った時刻T3までの、衛星信号の信号レベルに基づき、最小二乗法を用いて最も当てはまりのよい二次曲線を算出し、該二次曲線が最大値をとる時刻T2と時刻T4の差分であるΔTxをオフセット時間として算出する。   The lower part of FIG. 3 shows the signal level of the satellite signal. The horizontal axis is time, and the vertical axis is signal level. Time T4 is set to 0, and the difference from time T4 is represented on the horizontal axis. For example, the offset time calculation unit 11 performs the time T3 when the signal level of the satellite signal falls below the second threshold for the first time from the time T1 when the signal level of the satellite signal first exceeded the first threshold within the predetermined time. Based on the signal level of the satellite signal, a quadratic curve that is most applicable is calculated using the least square method, and ΔTx that is the difference between time T2 and time T4 at which the quadratic curve takes the maximum value is calculated as the offset time. Calculate as

xを時刻T4との差分とし、yを信号レベルとした場合、二次曲線は、下記(1)式で表される。xの値は時刻T4より早い時刻である場合にはマイナスであり、時刻T4より遅い時刻である場合にはプラスである。下記(1)式の係数を用いると、二次曲線の最大値に対応する時刻T2と時刻T4との差分であるオフセット時間ΔTxは、下記(2)式で表される。図3に示すように、軌道予測値が示す時刻よりも早く、アンテナ3が正対している位置を衛星が通過した場合には、オフセット時間ΔTxはマイナスとなり、該時刻よりも遅く、該位置を衛星が通過した場合には、オフセット時間ΔTxはプラスとなる。   When x is the difference from time T4 and y is the signal level, the quadratic curve is expressed by the following equation (1). The value of x is negative when the time is earlier than the time T4 and positive when the time is later than the time T4. When the coefficient of the following equation (1) is used, the offset time ΔTx that is the difference between the time T2 and the time T4 corresponding to the maximum value of the quadratic curve is expressed by the following equation (2). As shown in FIG. 3, when the satellite passes the position where the antenna 3 is facing directly earlier than the time indicated by the predicted trajectory value, the offset time ΔTx becomes negative and later than the time, When the satellite passes, the offset time ΔTx becomes positive.

Figure 2014109517
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Figure 2014109517
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次に、追尾装置1は選択部13で選択された軌道補正モデルおよびオフセット時間算出部11で算出されたオフセット時間に基づき軌道予測値を補正する。補正部14は、軌道予測値を構成するデータの内、補正対象の時刻の直前の時刻および直後の時刻の連続する2つのデータに基づき、軌道6要素を算出する。補正対象の時刻をtとし、時刻tの直前および直後の連続する2つのデータの時刻をそれぞれt1、t2とし、t1<t<t2とする。時刻t1の軌道予測値は、方位角AZ1、仰角EL1、および距離R1から成り、時刻t2の軌道予測値は、方位角AZ2、仰角EL2、および距離R2から成る。   Next, the tracking device 1 corrects the predicted trajectory value based on the trajectory correction model selected by the selection unit 13 and the offset time calculated by the offset time calculation unit 11. The correction unit 14 calculates six elements of the trajectory based on two consecutive data of the time immediately before and the time immediately after the correction target time among the data constituting the predicted trajectory value. The time to be corrected is t, the times of two consecutive data immediately before and after time t are t1 and t2, respectively, and t1 <t <t2. The predicted trajectory value at time t1 includes an azimuth angle AZ1, an elevation angle EL1, and a distance R1, and the predicted trajectory value at time t2 includes an azimuth angle AZ2, an elevation angle EL2, and a distance R2.

補正部14は、上記2つのデータに基づき、上記2つのデータにより特定される2点を通過する楕円軌道の時刻t1における軌道6要素(x1、y1、z1、Vx1、Vy1、Vz1)を計算する。x1、y1、z1は慣性座標系における衛星の位置の各成分を示し、Vx1、Vy1、Vz1は、時刻t1における衛星の速度の各成分を示す。上記計算は、参考文献:Pedro Ramon Escobal著、「METHOD OF ORBIT DETERMINATION」、1976年発行、に記載の方法に基づく。   Based on the two data, the correction unit 14 calculates the six orbital elements (x1, y1, z1, Vx1, Vy1, Vz1) at the time t1 of the elliptical orbit that passes through the two points specified by the two data. . x1, y1, and z1 indicate the components of the satellite position in the inertial coordinate system, and Vx1, Vy1, and Vz1 indicate the components of the satellite velocity at time t1. The above calculation is based on the method described in Reference: Pedro Ramon Escobal, “METHOD OF ORBIT DETERMINATION”, published in 1976.

軌道6要素の座標変換を行い、時刻t1におけるケプラー軌道要素(a、e、i、Ω、ω、M)を算出する。aは軌道長半径、eは軌道離心率、iは軌道傾斜角、Ωは昇交点赤経、ωは近地点引数、Mは平均近点角を表す。平均角速度である平均運動nは、万有引力定数と地球の質量を乗算した値をμとおくと、ケプラーの第3法則により、下記(3)式で表される。   The coordinate transformation of the six trajectory elements is performed, and the Kepler trajectory elements (a, e, i, Ω, ω, M) at the time t1 are calculated. a is the orbital radius, e is the orbit eccentricity, i is the orbit inclination angle, Ω is the ascending intersection red longitude, ω is the near point argument, and M is the average near point angle. The average motion n, which is the average angular velocity, is expressed by the following equation (3) according to Kepler's third law, where μ is a value obtained by multiplying the universal gravitational constant by the mass of the earth.

Figure 2014109517
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また時刻t1における衛星速度Vは、各成分を合成して、下記(4)式で表される。   The satellite velocity V at time t1 is expressed by the following equation (4) by combining the components.

Figure 2014109517
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第1の軌道補正モデルを用いた軌道予測値の補正について説明する。上記(3)式の平均運動nを微分すると、下記(5)式が導き出される。   The correction of the predicted trajectory value using the first trajectory correction model will be described. Differentiating the average motion n in the above equation (3), the following equation (5) is derived.

Figure 2014109517
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軌道予測値の計算を開始したエポック時刻t0からの経過時間を時間tとする。時間tとともに一様に回転する角度パラメータである平均近点角Mは、平均運動n、時間tおよび平均近点角の初期値Mを用いて、下記(6)式で表される。下記(6)式を微分して、下記(7)式が得られる。 The elapsed time from the epoch time t0 when the calculation of the predicted trajectory is started is defined as time t. The average near point angle M, which is an angle parameter that rotates uniformly with time t, is expressed by the following equation (6) using the average motion n, time t, and the initial value M 0 of the average near point angle. The following formula (7) is obtained by differentiating the following formula (6).

Figure 2014109517
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Figure 2014109517
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衛星の進行方向の誤差をΔLとすると、上記ΔnおよびΔMに基づき、ΔLは下記(8)式で表される。ただし衛星の進行方向の誤差ΔLは、衛星がある地点を軌道予測値が示す時刻より早い時刻に通過する場合にプラスになり、該時刻より遅い時刻に通過する場合にマイナスになる。   If the error in the direction of travel of the satellite is ΔL, ΔL is expressed by the following equation (8) based on Δn and ΔM. However, the error ΔL in the traveling direction of the satellite becomes positive when the satellite passes a certain point at a time earlier than the time indicated by the orbit prediction value, and becomes negative when the satellite passes at a time later than the time.

Figure 2014109517
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大気抵抗による軌道長半径の変化率をΔaDRとし、時刻t0から補正対象の時刻までの経過時間をteとすると、大気抵抗による軌道長半径の変化量による衛星の進行方向の誤差ΔLは、下記(9)式で表される。また衛星の進行方向の誤差ΔLは、上記の衛星速度Vおよびオフセット時間ΔTxを用いて、下記(10)式のように表される。 The semi-major axis of the change rate due to air resistance and .DELTA.a DR, when the elapsed time from time t0 to time to be corrected to te, the error [Delta] L 1 in the traveling direction of the satellite due to the amount of change in semimajor axis by atmospheric resistance, It is represented by the following formula (9). Further, the error ΔL 1 in the traveling direction of the satellite is expressed by the following equation (10) using the satellite velocity V and the offset time ΔTx.

Figure 2014109517
Figure 2014109517

Figure 2014109517
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上記(9)式および(10)式より、下記(11)式が導き出される。軌道長半径の変化量ΔaDRTは、下記(12)式で表され、補正後の軌道長半径aは、下記(13)式で表される。 From the above formulas (9) and (10), the following formula (11) is derived. The change amount Δa DRT of the orbital length radius is expressed by the following equation (12), and the corrected orbital length radius a 1 is expressed by the following equation (13).

Figure 2014109517
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Figure 2014109517
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Figure 2014109517
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選択部13で第1の軌道補正モデルが選択された場合には、補正部14は軌道予測値の軌道長半径および時刻を補正する。補正部14は、軌道予測値の時刻t1をt1+ΔTxで置き換え、軌道長半径aをa+ΔaDRTで置き換える。 When the selection unit 13 selects the first trajectory correction model, the correction unit 14 corrects the trajectory length radius and time of the trajectory prediction value. The correction unit 14 replaces the time t1 of the predicted trajectory value with t1 + ΔTx, and replaces the trajectory length radius a with a + Δa DRT .

第2の軌道補正モデルを用いた軌道予測値の補正について説明する。軌道長半径の誤差をΔaとすると、第1の軌道補正モデルと同様に、上記(8)式より軌道長半径の誤差による衛星の進行方向の誤差ΔLは、下記(14)式で表される。また衛星の進行方向の誤差ΔLは、上記の衛星速度Vおよびオフセット時間ΔTxを用いて、下記(15)式のように表される。 The correction of the predicted trajectory value using the second trajectory correction model will be described. When the error of the semi-major axis and .DELTA.a D, similarly to the first track correction model, (8) the error [Delta] L 2 in the traveling direction of the satellite by semimajor axis of the error from the equation, the table below (14) Is done. The error [Delta] L 2 in the traveling direction of the satellite using the satellite velocity V and offset time ΔTx above is expressed by the following equation (15).

Figure 2014109517
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Figure 2014109517
Figure 2014109517

上記(14)式および(15)式より、下記(16)式が導き出される。補正後の軌道長半径aは、下記(17)式で表される。 From the above formulas (14) and (15), the following formula (16) is derived. Semimajor axis a 2 after correction is expressed by the following equation (17).

Figure 2014109517
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Figure 2014109517
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選択部13で第2の軌道補正モデルが選択された場合には、補正部14は軌道予測値の軌道長半径および時刻を補正する。補正部14は、軌道予測値の時刻t1をt1+ΔTxで置き換え、軌道長半径aをa+Δaで置き換える。 When the second trajectory correction model is selected by the selection unit 13, the correction unit 14 corrects the trajectory length radius and time of the trajectory prediction value. Correcting unit 14, the time t1 trajectory predicted value replaced by t1 + Delta] Tx, replacing the semi-major axis a at a + .DELTA.a D.

第3の軌道補正モデルを用いた軌道予測値の補正について説明する。衛星の進行方向の誤差ΔLは、上記の衛星速度Vおよびオフセット時間ΔTxを用いて、下記(18)式のように表される。 The correction of the predicted trajectory value using the third trajectory correction model will be described. The error ΔL 3 in the traveling direction of the satellite is expressed by the following equation (18) using the satellite velocity V and the offset time ΔTx.

Figure 2014109517
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選択部13で第3の軌道補正モデルが選択された場合には、補正部14は軌道予測値の時刻を補正する。補正部14は、軌道予測値の時刻t1をt1+ΔTxで置き換える。   When the third trajectory correction model is selected by the selection unit 13, the correction unit 14 corrects the time of the trajectory prediction value. The correction unit 14 replaces the time t1 of the predicted trajectory value with t1 + ΔTx.

補正部14は、選択部13で選択された軌道補正モデルに基づき、上述の通り補正した軌道予測値を用いて楕円軌道伝播計算を行う。補正部14は、ケプラーの方程式を時刻t1+ΔTxにおいて計算し、方位角、仰角、および距離を算出する。補正部14は、補正した時刻、および算出した方位角、仰角、および距離を駆動部15に送る。オフセット時間ΔTxを算出する際のアンテナ3の駆動のための軌道予測値の補正においては、上記処理におけるオフセット時間ΔTxを初期オフセット時間ΔTに置き換えて、補正部14は軌道予測値の補正を行う。   Based on the trajectory correction model selected by the selection unit 13, the correction unit 14 performs elliptical trajectory propagation calculation using the predicted trajectory value corrected as described above. The correction unit 14 calculates the Kepler equation at the time t1 + ΔTx, and calculates the azimuth angle, the elevation angle, and the distance. The correction unit 14 sends the corrected time and the calculated azimuth angle, elevation angle, and distance to the drive unit 15. In the correction of the predicted trajectory value for driving the antenna 3 when calculating the offset time ΔTx, the correction unit 14 corrects the predicted trajectory value by replacing the offset time ΔTx in the above process with the initial offset time ΔT.

補正部14は、後続の補正対象の時刻について上述の処理を繰り返し、時刻、方位角、仰角、および距離を駆動部15に順次送る。軌道予測値のデータの時間間隔を例えば1秒とし、組み込み計算機により実時間で上述の計算および軌道予測値の補正の処理を繰り返し行う。補正対象の時刻の直前の時刻および直後の時刻の連続する2つのデータを用いるので、伝播計算における誤差を低減することが可能となる。また補正部14は、上述の処理を繰り返し行っている際に、補正に用いている軌道補正モデルと異なる軌道補正モデルが選択部13で選択された場合には、後続の補正対象の時刻については新たな軌道補正モデルに基づく補正を行ってもよい。   The correction unit 14 repeats the above-described processing for the subsequent correction target time, and sequentially sends the time, the azimuth angle, the elevation angle, and the distance to the drive unit 15. The time interval of the orbit prediction value data is set to 1 second, for example, and the above-described calculation and correction of the orbit prediction value are repeatedly performed in real time by an embedded computer. Since two consecutive data of the time immediately before and the time immediately after the correction target time are used, an error in the propagation calculation can be reduced. Further, when the trajectory correction model different from the trajectory correction model used for the correction is selected by the selection unit 13 while the above-described processing is repeatedly performed, the correction unit 14 determines the subsequent correction target time. Correction based on a new trajectory correction model may be performed.

駆動部15は、補正部14が補正した軌道予測値に基づきアンテナ3を駆動する。駆動部15は、補正部14から送られた、時刻、方位角、仰角、および距離に基づきアンテナ3を駆動する。   The drive unit 15 drives the antenna 3 based on the predicted trajectory value corrected by the correction unit 14. The drive unit 15 drives the antenna 3 based on the time, the azimuth angle, the elevation angle, and the distance sent from the correction unit 14.

図4は、実施の形態1に係る追尾装置が行う衛星追尾の動作の一例を示すフローチャートである。追尾装置1は、衛星を追尾するために、軌道予測値補正および駆動の動作を行う。取得部12は、各時刻における衛星の位置の予測値である軌道予測値を追尾装置1の外部機器から取得する(ステップS110)。選択部13は、軌道予測値に含まれる誤差の程度を示す情報を取得し、該情報に基づき、軌道予測値に含まれる誤差の補正に用いる複数の軌道補正モデルの内のいずれかを選択する(ステップS120)。   FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the satellite tracking operation performed by the tracking device according to the first embodiment. The tracking device 1 performs an orbit prediction value correction and a driving operation in order to track the satellite. The acquisition unit 12 acquires an orbit prediction value, which is a predicted value of the satellite position at each time, from an external device of the tracking device 1 (step S110). The selection unit 13 acquires information indicating the degree of error included in the predicted trajectory value, and selects one of a plurality of trajectory correction models used for correcting the error included in the predicted trajectory value based on the information. (Step S120).

オフセット時間算出部11は、衛星信号から推定される、ある時刻における衛星の位置と、軌道予測値が示す該時刻における衛星の位置との軌道上での時間ずれを表すオフセット時間を算出する(ステップS130)。補正部14は、選択部13で選択された軌道補正モデルにオフセット時間算出部11で算出されたオフセット時間を適用し、軌道予測値を補正することを各補正対象の時刻について行い、駆動部15に補正した時刻、および方位角、仰角、および距離を順次送る(ステップS140)。ステップS140の補正処理が完了すると、処理を終了する。   The offset time calculation unit 11 calculates an offset time representing a time lag in the orbit between the position of the satellite at a certain time estimated from the satellite signal and the position of the satellite at the time indicated by the predicted orbit (step). S130). The correction unit 14 applies the offset time calculated by the offset time calculation unit 11 to the trajectory correction model selected by the selection unit 13 and corrects the predicted trajectory value for each correction target time. The time corrected, and the azimuth, elevation, and distance are sequentially sent (step S140). When the correction process in step S140 is completed, the process ends.

駆動部15は、補正部14から送られた時刻、方位角、仰角、および距離に基づきアンテナを駆動する(ステップS210)。駆動部15は、所定のタイミングでステップS210の処理を繰り返す。   The drive unit 15 drives the antenna based on the time, azimuth angle, elevation angle, and distance sent from the correction unit 14 (step S210). The drive unit 15 repeats the process of step S210 at a predetermined timing.

図5は、実施の形態1に係る追尾装置を含む衛星通信システムの異なる構成例を示すブロック図である。図2に示す衛星通信システム2の構成に加え、図5に示す衛星通信システム2はレベル検出器7を備える。D−C5は、レベル検出器7にもIFに周波数変換した衛星信号を送る。図2に示す衛星通信システム2とは異なり、レベル検出器7が、IFに周波数変換された衛星信号の信号レベルを検出し、追尾装置1が備えるオフセット時間算出部11に衛星信号の信号レベルを送る。受信機6での衛星信号の捕捉に時間を要する場合に、信号レベルの検出のみを行うレベル検出器7を設けることで、処理速度を速めることが可能となる。   FIG. 5 is a block diagram illustrating a different configuration example of the satellite communication system including the tracking device according to the first embodiment. The satellite communication system 2 shown in FIG. 5 includes a level detector 7 in addition to the configuration of the satellite communication system 2 shown in FIG. The D-C 5 also sends a satellite signal whose frequency has been converted to IF to the level detector 7. Unlike the satellite communication system 2 shown in FIG. 2, the level detector 7 detects the signal level of the satellite signal frequency-converted to IF, and sends the satellite signal signal level to the offset time calculation unit 11 provided in the tracking device 1. send. When it takes time to capture the satellite signal at the receiver 6, the processing speed can be increased by providing the level detector 7 that only detects the signal level.

以上説明したとおり、本実施の形態1に係る追尾装置1によれば、複数の軌道補正モデルのいずれかにオフセット時間を適用して軌道予測値を補正することで、目標物の追尾で用いられる、目標物の位置の予測値である軌道予測値の補正の精度を向上させることが可能になる。   As described above, the tracking device 1 according to the first embodiment is used for tracking a target object by correcting the predicted trajectory value by applying an offset time to any of a plurality of trajectory correction models. Thus, it is possible to improve the accuracy of correcting the predicted trajectory value, which is the predicted value of the target position.

また従来のように、アンテナ3が例えば2つの給電部を備え、各給電部で受信した衛星信号の和である和信号、および各給電部で受信した衛星信号の差である差信号の振幅比および位相差に基づき算出した駆動座標系におけるアンテナ3のずれに基づき制御する自動追尾を行う場合には、和信号および差信号のそれぞれに対してLNA4およびD−C5を備える必要がある。本実施の形態1に係る追尾装置1は、自動追尾を行う装置に比べて、構成が簡易であり、装置の製造コストを低減することが可能になる。またアンテナ3の給電部の構成を簡易化することも可能になる。   Further, as in the prior art, the antenna 3 includes, for example, two power supply units, and the amplitude ratio of the sum signal that is the sum of the satellite signals received by each power supply unit and the difference signal that is the difference between the satellite signals received by each power supply unit When performing automatic tracking that is controlled based on the deviation of the antenna 3 in the drive coordinate system calculated based on the phase difference, it is necessary to provide LNA 4 and D-C 5 for each of the sum signal and the difference signal. The tracking device 1 according to the first embodiment has a simple configuration compared to a device that performs automatic tracking, and can reduce the manufacturing cost of the device. It is also possible to simplify the configuration of the power feeding unit of the antenna 3.

(実施の形態2)
図6は、本発明の実施の形態2に係る追尾装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態2に係る追尾装置1は、実施の形態1に係る追尾装置1の構成に加え、追尾部16を備える。図7は、実施の形態2に係る追尾装置を含む衛星通信システムの構成例を示すブロック図である。追尾部16は、取得部12から軌道予測値を受け取り、補正部14から補正された軌道予測値を受け取り、受信機6から衛星信号の信号レベルを受け取る。追尾部16は、衛星信号の信号レベルに基づき、ある時刻においてアンテナ3が正対している位置に含まれる誤差を低減するために用いる追尾オフセット時間を算出して軌道予測値を補正する。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the tracking device according to Embodiment 2 of the present invention. The tracking device 1 according to the second embodiment includes a tracking unit 16 in addition to the configuration of the tracking device 1 according to the first embodiment. FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of a satellite communication system including the tracking device according to the second embodiment. The tracking unit 16 receives the predicted orbit value from the acquisition unit 12, receives the corrected predicted orbit value from the correction unit 14, and receives the signal level of the satellite signal from the receiver 6. The tracking unit 16 corrects the predicted trajectory value by calculating a tracking offset time used to reduce an error included in a position where the antenna 3 is directly facing at a certain time based on the signal level of the satellite signal.

実施の形態1と異なる追尾装置1の各部の動作について説明する。駆動部15は、実施の形態1で説明したように、補正部14が補正した軌道予測値に基づきアンテナ3を駆動する。駆動部15は、例えば、補正部14から送られたある時刻(以下、基準時刻という)、および基準時刻における方位角、仰角、および距離が示す衛星の位置に基づき、基準時刻における衛星の位置にアンテナ3が正対するように制御する。その後、駆動部15は、基準時刻より第1の追尾時間だけ進んだ時刻における衛星の位置および基準時刻より第2の追尾時間だけ遅れた時刻における衛星の位置のそれぞれに、アンテナ3が正対するように制御する。第1の追尾時間と第2の追尾時間は同じ時間であっても、異なる時間であってもよい。   The operation of each part of the tracking device 1 different from the first embodiment will be described. The drive unit 15 drives the antenna 3 based on the predicted trajectory value corrected by the correction unit 14 as described in the first embodiment. For example, the drive unit 15 sets the position of the satellite at the reference time based on a certain time (hereinafter referred to as a reference time) sent from the correction unit 14 and the position of the satellite indicated by the azimuth angle, the elevation angle, and the distance at the reference time. Control is performed so that the antenna 3 faces directly. Thereafter, the driving unit 15 causes the antenna 3 to face the satellite position at a time advanced by the first tracking time from the reference time and the satellite position at a time delayed by the second tracking time from the reference time. To control. The first tracking time and the second tracking time may be the same time or different times.

追尾部16は、アンテナ3が基準時刻、基準時刻より第1の追尾時間だけ進んだ時刻、および基準時刻より第2の追尾時間だけ遅れた時刻における衛星の位置に正対している場合の衛星信号の信号レベルに基づき、追尾オフセット時間を算出する。そして、追尾オフセット時間に基づき軌道予測値を補正し、補正した軌道予測値を駆動部15に送る。   The tracking unit 16 is a satellite signal when the antenna 3 is facing the satellite position at the reference time, the time advanced by the first tracking time from the reference time, and the time delayed by the second tracking time from the reference time. The tracking offset time is calculated based on the signal level. Then, the predicted trajectory value is corrected based on the tracking offset time, and the corrected predicted trajectory value is sent to the drive unit 15.

図8は、実施の形態2に係る追尾装置が行う追尾オフセット時間の算出の例を示す図である。基準時刻における衛星の位置に正対している場合の衛星信号の信号レベルをp2、基準時刻より第1の追尾時間だけ進んだ時刻における衛星の位置に正対している場合の衛星信号の信号レベルをp1、基準時刻より第2の追尾時間だけ遅れた時刻における衛星の位置に正対している場合の衛星信号の信号レベルをp3とする。アンテナ3の駆動座標系の原点を基準とした、基準時刻における衛星の位置ベクトルおよび基準時刻より第1の追尾時間だけ進んだ時刻における衛星の位置ベクトル、がなす角度をΔθ1とした。アンテナ3の駆動座標系の原点を基準とした、基準時刻における衛星の位置ベクトルおよび基準時刻より第2の追尾時間だけ遅れた時刻における衛星の位置ベクトル、がなす角度をΔθ2とした。衛星の進行方向を、角度の正の方向とする。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the tracking offset time calculation performed by the tracking device according to the second embodiment. The signal level of the satellite signal when facing the satellite position at the reference time is p2, and the signal level of the satellite signal when facing the satellite position at the time advanced by the first tracking time from the reference time. Let p1 be the signal level of the satellite signal when facing the position of the satellite at the time delayed by the second tracking time from the reference time. The angle formed by the position vector of the satellite at the reference time and the position vector of the satellite at the time advanced by the first tracking time from the reference time with respect to the origin of the driving coordinate system of the antenna 3 is Δθ1. The angle between the satellite position vector at the reference time and the satellite position vector at the time delayed by the second tracking time from the reference time with respect to the origin of the driving coordinate system of the antenna 3 is Δθ2. The traveling direction of the satellite is the positive direction of the angle.

アンテナの放射パターンを図8において一点鎖線で示すようにガウス分布近似として、衛星信号の信号レベルp1、p2、p3に基づき、基準時刻における衛星の位置と衛星信号の信号レベルのピークとなる位置との角度差Δδを算出する。ガウス分布の式は、下記(19)式で表される。下記(19)式中のσは、分散を表す。下記(19)式を対数で線形化し、(α、p)にそれぞれ(Δθ1、p1)、(0、p2)、(Δθ2、p3)を代入して三元連立一次方程式を解き、下記(20)式に基づきΔδを算出する。 The antenna radiation pattern is approximated by a Gaussian distribution as shown by a one-dot chain line in FIG. 8, and based on the signal levels p1, p2, and p3 of the satellite signal, the position of the satellite at the reference time and the position where the signal level of the satellite signal becomes a peak. The angle difference Δδ is calculated. The formula of the Gaussian distribution is expressed by the following formula (19). Σ 2 in the following formula (19) represents dispersion. The following equation (19) is linearized logarithmically, and (Δθ1, p1), (0, p2), (Δθ2, p3) are substituted for (α, p), respectively, to solve a ternary simultaneous linear equation, ) Is calculated based on the equation.

Figure 2014109517
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Figure 2014109517
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下記(21)式で表されるように、角度差Δδを衛星の進行方向の角速度Vtrで除算し、追尾オフセット時間ΔΔTxを算出する。   As expressed by the following equation (21), the angle difference Δδ is divided by the angular velocity Vtr in the traveling direction of the satellite to calculate the tracking offset time ΔΔTx.

Figure 2014109517
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図9は、アンテナの駆動座標系における衛星の速度ベクトルを表す図である。図9における黒丸が地球上に位置するアンテナ3を含む衛星通信システム2であり、白丸が衛星である。アンテナ3の駆動座標系の原点を基準とした衛星の位置ベクトルrrrと、アンテナ3の駆動座標系における速度ベクトルvvvの内積を計算し、角度βを算出する。追尾部16は、補正部14が補正した軌道予測値を用いて楕円軌道伝播計算を行い、速度ベクトルvvvを算出したい時刻における速度成分を計算し、計算結果から地球の回転速度を減算して、速度ベクトルvvvを算出する。追尾部16は、ベクトルrrrと直交する、ベクトルvvvの成分である|vvv|cos(90°−β)をベクトルrrrで割り算することで、アンテナ3の軌道座標系における衛星の進行方向の角速度Vtrを算出する。   FIG. 9 is a diagram illustrating the velocity vector of the satellite in the antenna drive coordinate system. A black circle in FIG. 9 is the satellite communication system 2 including the antenna 3 located on the earth, and a white circle is a satellite. The inner product of the satellite position vector rrr relative to the origin of the driving coordinate system of the antenna 3 and the velocity vector vvv in the driving coordinate system of the antenna 3 is calculated, and the angle β is calculated. The tracking unit 16 performs elliptical orbit propagation calculation using the predicted trajectory value corrected by the correction unit 14, calculates the velocity component at the time at which the velocity vector vvv is to be calculated, subtracts the rotation speed of the earth from the calculation result, A velocity vector vvv is calculated. The tracking unit 16 divides | vvv | cos (90 ° −β), which is a component of the vector vvv orthogonal to the vector rrr, by the vector rrr, so that the angular velocity Vtr in the satellite traveling direction in the orbital coordinate system of the antenna 3 is obtained. Is calculated.

補正部14による軌道予測値の補正と、追尾部16による追尾オフセット時間に基づく軌道予測値の補正により、軌道予測値の補正の精度を向上させることで、衛星追尾の精度を向上させることが可能となる。   It is possible to improve the accuracy of the satellite tracking by improving the accuracy of the correction of the orbit prediction value by correcting the orbit prediction value by the correction unit 14 and correcting the orbit prediction value based on the tracking offset time by the tracking unit 16. It becomes.

駆動部15は、追尾部16で検出した信号レベルp2が閾値より低い場合にのみ、基準時刻より第1の追尾時間だけ進んだ時刻における衛星の位置および基準時刻より第2の追尾時間だけ遅れた時刻における衛星の位置のそれぞれに、アンテナが正対するように制御するよう構成してもよい。信号レベルp2が閾値より低い場合のみアンテナ3を駆動することで、アンテナ3の駆動の頻度を低減し、保守性を向上することが可能となる。   Only when the signal level p2 detected by the tracking unit 16 is lower than the threshold, the driving unit 15 is delayed by the second tracking time from the satellite position at the time advanced by the first tracking time from the reference time and the reference time. You may comprise so that it may control so that an antenna may face each position of the satellite in time. By driving the antenna 3 only when the signal level p2 is lower than the threshold, it is possible to reduce the frequency of driving the antenna 3 and improve maintainability.

図10は、実施の形態2に係る追尾装置が行う追尾オフセット時間の算出の例を示すタイムチャートである。追尾オフセット時間の算出の前に、第1の追尾時間および第2の追尾時間の絶対値のそれぞれを、例えばアンテナ3のビーム幅を10以上かつ20以下の実数値で除算し、アンテナ3の駆動座標系における衛星の進行方向の角速度で除算した値とする。該衛星の進行方向の角速度は、追尾オフセット時間の算出の開始前の直前の時刻であって、組み込み計算機の計算能力によって決定される計算周期にあわせた時刻において算出する。   FIG. 10 is a time chart illustrating an example of tracking offset time calculation performed by the tracking device according to the second embodiment. Before calculating the tracking offset time, the absolute values of the first tracking time and the second tracking time are divided by, for example, the beam width of the antenna 3 by a real value of 10 or more and 20 or less to drive the antenna 3. The value divided by the angular velocity of the satellite in the direction of travel in the coordinate system. The angular velocity in the traveling direction of the satellite is calculated at a time immediately before the start of calculation of the tracking offset time, and at a time according to a calculation cycle determined by the calculation capability of the embedded computer.

追尾オフセット時間の算出について説明する。追尾部16は時刻τ0において追尾オフセット時間の算出を開始する。オフセット時間算出部11が算出したオフセット時間をΔTxとする。駆動部15は、補正部14から送られたある基準時刻、方位角、仰角、および距離が示す衛星の位置に基づき、基準時刻において該衛星の位置にアンテナ3が正対するように制御する。補正前の軌道予測値の時刻をtとすると、補正部14から送られた時刻はt+ΔTxである。時刻τ1はt+ΔTxに一致する。駆動部15は、時刻τ0から時刻τ2までの時間s1+s2の間、アンテナ3が補正後の軌道予測値の時刻t+ΔTxにおける衛星の位置に正対するように制御する。   The calculation of the tracking offset time will be described. The tracking unit 16 starts calculating the tracking offset time at time τ0. Let the offset time calculated by the offset time calculation unit 11 be ΔTx. Based on the position of the satellite indicated by a certain reference time, azimuth, elevation, and distance sent from the correction unit 14, the drive unit 15 controls the antenna 3 to face the position of the satellite at the reference time. If the time of the predicted trajectory value before correction is t, the time sent from the correction unit 14 is t + ΔTx. Time τ1 coincides with t + ΔTx. The driving unit 15 performs control so that the antenna 3 directly faces the position of the satellite at the time t + ΔTx of the corrected orbit prediction value during the time s1 + s2 from the time τ0 to the time τ2.

追尾部16は、時刻τ1から時刻τ2までの時間s2の間、衛星信号の信号レベルを積分する。積分結果をP2_1とする。積分刻み時間をTとし、例えば20ミリ秒以下の値とする。また信号レベルがデシベル単位であれば、対数を真数に変換して積分を行う。これらは以下の積分処理においても同様である。また追尾部16は、時刻τ0から時刻τ2までの間、アンテナ3の駆動座標系における衛星の進行方向の角速度を積分する。積分結果をVtr1とする。   The tracking unit 16 integrates the signal level of the satellite signal during a time s2 from time τ1 to time τ2. Assume that the integration result is P2_1. The integration step time is T, for example, 20 ms or less. If the signal level is in decibels, the logarithm is converted to a true number and integration is performed. The same applies to the following integration processing. Further, the tracking unit 16 integrates the angular velocity in the traveling direction of the satellite in the driving coordinate system of the antenna 3 from time τ0 to time τ2. The integration result is Vtr1.

追尾部16は、補正後の軌道予測値を用いて、楕円軌道伝播計算を行い、時刻t+ΔTxから第1の追尾時間だけ進んだ時刻における衛星の位置を算出し、時刻、方位角、仰角、および距離を駆動部15に送る。駆動部15は、時刻τ2から時刻τ3までの時間s1の間に、アンテナ3が該方位角、該仰角および該距離によって決定される衛星の位置に正対するように制御する。   The tracking unit 16 performs elliptical orbit propagation calculation using the corrected predicted trajectory value, calculates the position of the satellite at the time advanced by the first tracking time from the time t + ΔTx, and calculates the time, azimuth angle, elevation angle, and The distance is sent to the drive unit 15. The driving unit 15 controls the antenna 3 to face the satellite position determined by the azimuth angle, the elevation angle, and the distance during a time s1 from time τ2 to time τ3.

追尾部16は、時刻τ3から時刻τ4までの時間s2の間、衛星信号の信号レベルを積分する。積分結果をP1とする。また追尾部16は、時刻τ2から時刻τ4までの時間s1+s2の間、アンテナ3の駆動座標系における衛星の進行方向の角速度に、第1の追尾時間を乗算した値を積分してオフセット角度offang1を算出する。   The tracking unit 16 integrates the signal level of the satellite signal during a time s2 from time τ3 to time τ4. The integration result is P1. Further, the tracking unit 16 integrates a value obtained by multiplying the angular velocity in the traveling direction of the satellite in the driving coordinate system of the antenna 3 by the first tracking time during the time s1 + s2 from the time τ2 to the time τ4 to obtain the offset angle offset1. calculate.

追尾部16は、補正後の軌道予測値を用いて、楕円軌道伝播計算を行い、時刻t+ΔTxから第2の追尾時間だけ遅れた時刻における衛星の位置を算出し、時刻、方位角、仰角、および距離を駆動部15に送る。駆動部15は、時刻τ4から時刻τ5までの時間s1の間に、アンテナ3が該方位角、該仰角および該距離によって決定される衛星の位置に正対するように制御する。   The tracking unit 16 performs elliptical orbit propagation calculation using the corrected orbit prediction value, calculates the position of the satellite at a time delayed by a second tracking time from the time t + ΔTx, and calculates the time, azimuth, elevation, and The distance is sent to the drive unit 15. The driving unit 15 controls the antenna 3 to face the satellite position determined by the azimuth angle, the elevation angle, and the distance during a time s1 from time τ4 to time τ5.

追尾部16は、時刻τ5から時刻τ6までの時間s2の間、衛星信号の信号レベルを積分する。積分結果をP3とする。また追尾部16は、時刻τ4から時刻τ6までの時間s1+s2の間、アンテナ3の駆動座標系における衛星の進行方向の角速度に、第2の追尾時間を乗算した値を積分してオフセット角度offang2を算出する。   The tracking unit 16 integrates the signal level of the satellite signal during a time s2 from time τ5 to time τ6. The integration result is P3. The tracking unit 16 also integrates a value obtained by multiplying the angular velocity in the traveling direction of the satellite in the driving coordinate system of the antenna 3 by the second tracking time during the time s1 + s2 from the time τ4 to the time τ6, and sets the offset angle offset2. calculate.

駆動部15は、時刻τ6から時刻τ7までの時間s1の間に、アンテナ3が補正後の軌道予測値の時刻t+ΔTxにおける衛星の位置に正対するように制御する。追尾部16は、時刻τ7から時刻τ8までの時間s2の間、衛星信号の信号レベルを積分する。積分結果をP2_2とする。また追尾部16は、時刻τ6から時刻τ8までの時間s1+s2の間、アンテナ3の駆動座標系における衛星の進行方向の角速度を積分する。積分結果をVtr2とする。   The driving unit 15 performs control so that the antenna 3 directly faces the position of the satellite at the time t + ΔTx of the corrected orbit prediction value during the time s1 from the time τ6 to the time τ7. The tracking unit 16 integrates the signal level of the satellite signal during a time s2 from time τ7 to time τ8. Assume that the integration result is P2_2. Further, the tracking unit 16 integrates the angular velocity in the traveling direction of the satellite in the driving coordinate system of the antenna 3 during the time s1 + s2 from the time τ6 to the time τ8. Assume that the integration result is Vtr2.

上記の処理中における衛星の移動による変化量を直線近似して補正する。補正量Δlvは、下記(22)式で表される。補正量Δlvを用いると、信号レベルp1、p2、p3は下記(23)式で表されるように算出される。   The amount of change due to satellite movement during the above processing is corrected by linear approximation. The correction amount Δlv is expressed by the following equation (22). When the correction amount Δlv is used, the signal levels p1, p2, and p3 are calculated as represented by the following equation (23).

Figure 2014109517
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Figure 2014109517
Figure 2014109517

上記(20)式で用いるΔθ1およびΔθ2は、下記(24)式で表される。   Δθ1 and Δθ2 used in the above equation (20) are expressed by the following equation (24).

Figure 2014109517
Figure 2014109517

上記処理中における衛星の進行方向の角速度の平均avg_Vtrは、下記(25)式で表される。   The average avg_Vtr of the angular velocity in the traveling direction of the satellite during the above processing is expressed by the following equation (25).

Figure 2014109517
Figure 2014109517

上記(20)式に、上記(23)式および上記(24)式を適用して、Δδを算出する。上記(21)式のVtrとして、上記(25)式のavg_Vtrを適用し、追尾オフセット時間ΔΔTxを算出する。補正後の軌道予測値が示す時刻よりも早く、アンテナ3が正対している位置を衛星が通過した場合には、追尾オフセット時間ΔΔTxはマイナスとなり、該時刻よりも遅く、該位置を衛星が通過した場合には、追尾オフセット時間ΔΔTxはプラスとなる。   Δδ is calculated by applying the above equation (23) and the above equation (24) to the above equation (20). The tracking offset time ΔΔTx is calculated by applying avg_Vtr in the above equation (25) as Vtr in the above equation (21). When the satellite passes through the position where the antenna 3 is directly facing the corrected orbit predicted value, the tracking offset time ΔΔTx becomes negative, and the satellite passes through the position later than that time. In this case, the tracking offset time ΔΔTx is positive.

追尾部16は、軌道予測値の時刻をt+ΔTx+ΔΔTxで補正し、補正後の軌道予測値を用いて、楕円軌道伝播計算を行い、方位角、仰角、および距離を算出する。追尾部16は、補正した時刻、および算出した方位角、仰角、および距離を駆動部15に送る。駆動部15は、該時刻、該方位角、該仰角、および該距離に基づきアンテナ3を駆動する。駆動部15および追尾部16が上述の処理を繰り返すことで、実施の形態1で説明した衛星の捕捉後に、本実施の形態2で説明したように、軌道予測値を補正し、衛星を追尾する精度を向上させることが可能となる。   The tracking unit 16 corrects the time of the predicted trajectory value by t + ΔTx + ΔΔTx, performs the elliptical trajectory propagation calculation using the corrected predicted trajectory value, and calculates the azimuth angle, the elevation angle, and the distance. The tracking unit 16 sends the corrected time and the calculated azimuth angle, elevation angle, and distance to the drive unit 15. The drive unit 15 drives the antenna 3 based on the time, the azimuth angle, the elevation angle, and the distance. The driving unit 15 and the tracking unit 16 repeat the above-described process, and after capturing the satellite described in the first embodiment, correct the orbit prediction value and track the satellite as described in the second embodiment. The accuracy can be improved.

駆動部15は、仰角が所定の条件を満たす範囲でアンテナ3の制御を行い、駆動部15および追尾部16はそれぞれ一定の時間間隔で上記の処理を行うよう構成してもよい。駆動部15は、例えば仰角が予め定められた範囲内の値となるようにアンテナ3の制御を行う。また上記時間間隔を十分に短くし、実質的に連続して上記処理を行ってもよい。また上記時間間隔を、追尾装置1の外部から設定できるように構成してもよい。   The drive unit 15 may be configured to control the antenna 3 in a range where the elevation angle satisfies a predetermined condition, and the drive unit 15 and the tracking unit 16 may perform the above-described processing at regular time intervals. For example, the drive unit 15 controls the antenna 3 so that the elevation angle becomes a value within a predetermined range. In addition, the processing may be performed substantially continuously by shortening the time interval sufficiently. Moreover, you may comprise so that the said time interval can be set from the exterior of the tracking apparatus 1. FIG.

図11は、実施の形態2に係る追尾装置が行う衛星追尾の動作の一例を示すフローチャートである。追尾装置1は、衛星を追尾するために、軌道予測値補正および駆動の動作を行う。軌道予測値補正の動作は、実施の形態1に係る追尾装置と同様である。追尾部16は、アンテナ3が該時刻、該時刻より第1の追尾時間だけ進んだ時刻、および該時刻より第2の追尾時間だけ遅れた時刻における衛星の位置に正対している場合の衛星信号の信号レベルに基づき、追尾オフセット時間を算出し、追尾オフセット時間に基づき軌道予測値を補正する(ステップS201)。駆動部15は、追尾部16が補正した軌道予測値に基づきアンテナ3を駆動する(ステップS210)。駆動部15および追尾部16は、所定のタイミングでステップS201、S210の処理を繰り返す。   FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a satellite tracking operation performed by the tracking device according to the second embodiment. The tracking device 1 performs an orbit prediction value correction and a driving operation in order to track the satellite. The operation of correcting the predicted trajectory is the same as that of the tracking device according to the first embodiment. The tracking unit 16 is a satellite signal when the antenna 3 is facing the satellite position at the time, the time advanced by the first tracking time from the time, and the time delayed by the second tracking time from the time. The tracking offset time is calculated based on the signal level, and the predicted trajectory value is corrected based on the tracking offset time (step S201). The drive unit 15 drives the antenna 3 based on the predicted trajectory value corrected by the tracking unit 16 (step S210). The drive unit 15 and the tracking unit 16 repeat the processes in steps S201 and S210 at a predetermined timing.

以上説明したとおり、本実施の形態2に係る追尾装置1によれば、追尾オフセット時間を算出して軌道予測値を補正することで、目標物の追尾で用いられる、目標物の位置の予測値である軌道予測値の補正の精度を向上させることが可能になる。   As described above, according to the tracking device 1 according to the second embodiment, by calculating the tracking offset time and correcting the predicted trajectory value, the predicted value of the target position used for tracking the target object. It is possible to improve the accuracy of correcting the predicted trajectory.

(実施の形態3)
図12は、本発明の実施の形態3に係る追尾装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態3に係る追尾装置1は、衛星信号に基づきアンテナ制御を行う自動追尾のバックアップとしての役割を果たす。図13は、実施の形態3に係る追尾装置を含む衛星通信システムの構成例を示すブロック図である。アンテナ3は、例えば2つの給電部を備える。分離部8は、各給電部で受信した衛星信号の和である和信号S、および各給電部で受信した衛星信号の差である差信号Dを生成し、和信号SをLNA41に、差信号DをLNA42に送る。
(Embodiment 3)
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of the tracking device according to Embodiment 3 of the present invention. The tracking device 1 according to Embodiment 3 serves as a backup for automatic tracking that performs antenna control based on satellite signals. FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration example of a satellite communication system including the tracking device according to the third embodiment. The antenna 3 includes, for example, two power feeding units. The separation unit 8 generates a sum signal S that is the sum of the satellite signals received by each power feeding unit and a difference signal D that is the difference between the satellite signals received by each power feeding unit, and the sum signal S is sent to the LNA 41 as a difference signal. Send D to LNA42.

LNA41、42は、和信号Sおよび差信号Dをそれぞれ低雑音増幅し、D−C51、52に送る。D−C51は、周波数変換した和信号Sを受信機6および追尾受信機9に送る。D−C52は、周波数変換した差信号Dを追尾受信機9に送る。追尾受信機9は、和信号Sと差信号Dの振幅比および位相差に基づき、アンテナ3の駆動座標系におけるアンテナ3のずれの大きさおよび方向を算出し、駆動部15に送る。追尾受信機9は、信号追尾部としての動作を行う。駆動部15は、追尾受信機9が算出したずれの大きさおよび方向に基づき、アンテナ3を制御し、主駆動部としての動作を行う。   The LNAs 41 and 42 amplify the sum signal S and the difference signal D with low noise, respectively, and send them to the D-Cs 51 and 52. The D-C 51 sends the frequency-converted sum signal S to the receiver 6 and the tracking receiver 9. The D-C 52 sends the frequency-converted difference signal D to the tracking receiver 9. The tracking receiver 9 calculates the magnitude and direction of the deviation of the antenna 3 in the driving coordinate system of the antenna 3 based on the amplitude ratio and the phase difference between the sum signal S and the difference signal D, and sends them to the driving unit 15. The tracking receiver 9 performs an operation as a signal tracking unit. The drive unit 15 controls the antenna 3 based on the magnitude and direction of the deviation calculated by the tracking receiver 9 and performs an operation as a main drive unit.

オフセット時間算出部11は、アンテナ3の駆動座標系の原点を基準とした、ある時刻においてアンテナ3が正対している位置の位置ベクトルおよび該時刻における軌道予測値が示す衛星の位置ベクトル、がなす角度を算出する。該角度が最小となるようなオフセット時間を算出し、オフセット時間を補正部14に送る。   The offset time calculation unit 11 is based on the position vector of the position where the antenna 3 is directly facing at a certain time and the position vector of the satellite indicated by the predicted trajectory value at that time with reference to the origin of the driving coordinate system of the antenna 3. Calculate the angle. An offset time that minimizes the angle is calculated, and the offset time is sent to the correction unit 14.

取得部12、選択部13、および補正部14の処理は実施の形態1と同様である。駆動部15は、追尾受信機9が算出したずれに基づくアンテナ制御と、補正部14が補正した軌道予測値に基づくアンテナ制御とを所定の条件で切り替える切替部としての動作を行う。駆動部15は、例えば追尾受信機9からの信号が一定時間途絶えた場合に、補正部14が補正した軌道予測値に基づくアンテナ制御を行う。   The processes of the acquisition unit 12, the selection unit 13, and the correction unit 14 are the same as those in the first embodiment. The drive unit 15 performs an operation as a switching unit that switches between antenna control based on the deviation calculated by the tracking receiver 9 and antenna control based on the predicted trajectory value corrected by the correction unit 14 under a predetermined condition. For example, when the signal from the tracking receiver 9 is interrupted for a certain time, the driving unit 15 performs antenna control based on the predicted trajectory value corrected by the correction unit 14.

図14は、実施の形態3に係る追尾装置が行う衛星追尾の動作の一例を示すフローチャートである。追尾装置1は、衛星を追尾するために、軌道予測値補正および駆動の動作を行う。軌道予測値補正の動作は、実施の形態1、2に係る追尾装置1と同様である。ただし、ステップS130において、オフセット時間算出部11は、上述のように、アンテナ3の駆動座標系の原点を基準とした、ある時刻においてアンテナ3が正対している位置の位置ベクトルおよび該時刻における軌道予測値が示す衛星の位置ベクトル、がなす角度が最小となるようなオフセット時間を算出する。   FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of a satellite tracking operation performed by the tracking device according to the third embodiment. The tracking device 1 performs an orbit prediction value correction and a driving operation in order to track the satellite. The operation of correcting the predicted trajectory is the same as that of the tracking device 1 according to the first and second embodiments. However, in step S130, as described above, the offset time calculation unit 11 uses the origin of the driving coordinate system of the antenna 3 as a reference and the position vector of the position where the antenna 3 is facing at a certain time and the trajectory at the time. An offset time is calculated such that the angle formed by the satellite position vector indicated by the predicted value is minimized.

駆動部15は、自動追尾を行うか、軌道予測値に基づくアンテナ駆動を行うかを判断し(ステップS310)、自動追尾を行う場合には(ステップS310:Y)、追尾受信機9が算出した駆動座標系におけるアンテナ3のずれの大きさおよび方向に基づき、自動追尾によるアンテナ3の駆動を行う(ステップS320)。自動追尾を行わない場合には(ステップS310:N)、補正部15が補正した軌道予測値に基づきアンテナ3を駆動する(ステップS210)。駆動部15は、所定のタイミングで上述の処理を繰り返す。   The drive unit 15 determines whether to perform automatic tracking or to perform antenna driving based on the predicted trajectory value (step S310). When automatic tracking is performed (step S310: Y), the tracking receiver 9 calculates. Based on the magnitude and direction of displacement of the antenna 3 in the drive coordinate system, the antenna 3 is driven by automatic tracking (step S320). When automatic tracking is not performed (step S310: N), the antenna 3 is driven based on the predicted trajectory value corrected by the correction unit 15 (step S210). The drive unit 15 repeats the above process at a predetermined timing.

なお実施の形態3に係る追尾装置1は、実施の形態2が備える追尾部16をさらに備え、追尾オフセット時間に基づく軌道予測値の補正を行うよう構成してもよい。自動追尾の方法は、上述の和信号Sおよび差信号Dを用いる方法に限られない。   The tracking device 1 according to the third embodiment may further include the tracking unit 16 included in the second embodiment, and may be configured to correct the predicted trajectory value based on the tracking offset time. The method of automatic tracking is not limited to the method using the sum signal S and the difference signal D described above.

以上説明したとおり、自動追尾によるアンテナ駆動を行う場合においても、本実施の形態3に係る追尾装置1を設けることで、衛星追尾の精度を向上させることが可能となる。   As described above, even when performing antenna driving by automatic tracking, it is possible to improve the accuracy of satellite tracking by providing the tracking device 1 according to the third embodiment.

(具体例)
実施の形態1、2に係る追尾装置1を用いて、衛星追尾のシミュレーションを行った。軌道予測値の時刻の誤差を約−18秒とし、軌道長半径の誤差を−1800mとし、衛星高度を約500kmとし、衛星パスの最大仰角を88.3度とした。またアンテナ3のビーム幅を0.2度とし、軌道予測値の各データの時間間隔を1ミリ秒とした。
(Concrete example)
Satellite tracking simulation was performed using the tracking device 1 according to the first and second embodiments. The time error of the predicted orbit was about -18 seconds, the error of the orbital length radius was -1800 m, the satellite altitude was about 500 km, and the maximum elevation angle of the satellite path was 88.3 degrees. The beam width of the antenna 3 was 0.2 degrees, and the time interval of each data of the predicted trajectory value was 1 millisecond.

オフセット時間算出部11が行う衛星信号の信号レベルの検出において、検出間隔を1ミリ秒とし、ガウスノイズを0.18dBrms(root mean square:二乗平均平方根)とし、第1の閾値を−80dBmとし、第2の閾値を信号レベルの最大値から3dBm低下した値とし、軌道予測値の計算を開始したエポック時刻から91402秒経過した時点の前後30秒間、アンテナ3の仰角を0度として衛星信号の信号レベルを検出した。dBrmsは、上記の値が実効値であることを意味する。以下の説明において物理量を示す単位の後に付けられたrmsは、その物理量が実効値であることを意味する。   In the detection of the signal level of the satellite signal performed by the offset time calculation unit 11, the detection interval is 1 millisecond, the Gaussian noise is 0.18 dBm (root mean square), the first threshold is −80 dBm, The second threshold is set to a value that is 3 dBm lower than the maximum signal level, and the satellite signal is set to an elevation angle of 0 degrees for 30 seconds before and after 91402 seconds from the epoch time when the calculation of the orbit prediction value is started. The level was detected. dBrms means that the above value is an effective value. In the following description, rms attached after a unit indicating a physical quantity means that the physical quantity is an effective value.

図15は、検出した衛星信号の信号レベルの変化の一例を示す図である。図15(a)は、検出した衛星信号の信号レベルを表し、図15(b)は、最小二乗法を用いて算出した最も当てはまりのよい二次曲線を表している。横軸は上記のエポック時刻から91402秒経過した時点との差分時間(単位:秒)であり、縦軸は信号レベル(単位:dBm)である。図15(b)に示す二次曲線の上記(1)式中のb1=−41.6913であり、b2=−1.1437であるから、オフセット時間ΔTx=−18.2258秒である。したがって、オフセット時間算出部11の処理により、オフセット時間を一定の精度で算出できることがわかる。   FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a change in the signal level of the detected satellite signal. FIG. 15A shows the signal level of the detected satellite signal, and FIG. 15B shows the best-fit quadratic curve calculated using the least square method. The horizontal axis is the difference time (unit: second) from the time when 91402 seconds have passed since the epoch time, and the vertical axis is the signal level (unit: dBm). In the quadratic curve shown in FIG. 15B, b1 = −41.6913 in the above equation (1) and b2 = −1.1437, so that the offset time ΔTx = −18.2258 seconds. Therefore, it can be seen that the offset time can be calculated with a certain accuracy by the processing of the offset time calculation unit 11.

図16は、オフセット時間および軌道長半径の変化量の時間変化の一例を示す図である。横軸は、オフセット時間算出部11における衛星信号の信号レベル検出の開始からの経過時間(単位:秒)である。第1の縦軸は上記差分時間(単位:秒)であり、第2の縦軸は軌道長半径の変化量(単位:m)である。上記差分時間が実線で示すグラフであり、軌道長半径の変化量が点線で示すグラフである。   FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a time change of the change amount of the offset time and the orbital length radius. The horizontal axis represents an elapsed time (unit: second) from the start of the signal level detection of the satellite signal in the offset time calculation unit 11. The first vertical axis is the difference time (unit: second), and the second vertical axis is the change amount (unit: m) of the orbital length radius. It is a graph which shows the above-mentioned difference time with a solid line, and the change amount of an orbital length radius is a graph which shows with a dotted line.

次に追尾オフセット時間の算出についてシミュレーションを行った。第1の追尾時間および第2の追尾時間の絶対値を、アンテナ3のビーム幅を20で除算し、アンテナ3の駆動座標系における衛星の進行方向の角速度で除算した値とし、積分刻み時間を1秒とし、追尾オフセット時間の算出を連続して繰り返し行った。   Next, a simulation was performed for calculating the tracking offset time. The absolute value of the first tracking time and the second tracking time is set to a value obtained by dividing the beam width of the antenna 3 by 20 and dividing by the angular velocity in the traveling direction of the satellite in the driving coordinate system of the antenna 3, The tracking offset time was calculated continuously for 1 second.

図17は、アンテナビームの方向の誤差の一例を示す図である。横軸は追尾オフセット時間の算出を開始してからの時間(単位:秒)であり、縦軸はビーム方向の角度誤差(単位:度)である。衛星信号の信号レベルの低下は0.176dBrmsであり、ノイズを含んだ状態での信号レベルの低下は最大で0.997dBであった。ビーム方向の角度誤差は0.007927度rmsであり、ビーム方向の角度誤差は最大で0.0205度であった。   FIG. 17 is a diagram illustrating an example of an error in the direction of the antenna beam. The horizontal axis represents the time (unit: second) since the start of calculation of the tracking offset time, and the vertical axis represents the angle error (unit: degree) in the beam direction. The decrease in the signal level of the satellite signal was 0.176 dBrms, and the decrease in the signal level in a state including noise was 0.997 dB at the maximum. The angle error in the beam direction was 0.007927 degrees rms, and the angle error in the beam direction was 0.0205 degrees at the maximum.

図18は、オフセット時間と追尾オフセット時間との合計値および軌道長半径の変化量の時間変化の一例を示す図である。横軸は追尾オフセット時間の算出を開始してからの時間(単位:秒)であり、第1の縦軸はオフセット時間と追尾オフセット時間との合計値(単位:秒)であり、第2の縦軸は軌道長半径の変化量(単位:m)である。オフセット時間と追尾オフセット時間との合計値が実線で示したグラフであり、軌道長半径の変化量が点線で示したグラフである。   FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a time change of the total value of the offset time and the tracking offset time and the change amount of the trajectory length radius. The horizontal axis is the time (unit: second) after the calculation of the tracking offset time is started, the first vertical axis is the total value (unit: second) of the offset time and the tracking offset time, and the second The vertical axis represents the amount of change in the orbital radius (unit: m). The total value of the offset time and the tracking offset time is a graph indicated by a solid line, and the change amount of the orbital length radius is indicated by a dotted line.

上述のように衛星捕捉後の軌道予測値の誤差により、信号レベルが低下する。時々刻々と変化する追尾オフセット時間に基づき、アンテナ3の制御を行うことで、衛星追尾の精度を向上させることが可能となる。   As described above, the signal level decreases due to an error in the predicted orbit after capturing the satellite. By controlling the antenna 3 based on the tracking offset time that changes from time to time, the accuracy of satellite tracking can be improved.

図19は、本発明の実施の形態に係る追尾装置の物理的な構成例を示すブロック図である。追尾装置1は、制御部31、主記憶部32、外部記憶部33、入出力部34を備える。主記憶部32、外部記憶部33、および入出力部34はいずれも内部バス30を介して制御部31に接続されている。   FIG. 19 is a block diagram illustrating a physical configuration example of the tracking device according to the embodiment of the present invention. The tracking device 1 includes a control unit 31, a main storage unit 32, an external storage unit 33, and an input / output unit 34. The main storage unit 32, the external storage unit 33, and the input / output unit 34 are all connected to the control unit 31 via the internal bus 30.

制御部31はCPU(Central Processing Unit)などから構成され、外部記憶部33に記憶されている制御プログラム35に従って、追尾装置1が行う目標物の追尾のための処理を実行する。主記憶部32はRAM(Random-Access Memory)などから構成され、外部記憶部33に記憶されている制御プログラム35をロードし、制御部31の作業領域として用いられる。   The control unit 31 includes a CPU (Central Processing Unit) and the like, and executes processing for tracking the target performed by the tracking device 1 in accordance with a control program 35 stored in the external storage unit 33. The main storage unit 32 is composed of a RAM (Random-Access Memory) or the like, loads a control program 35 stored in the external storage unit 33, and is used as a work area of the control unit 31.

外部記憶部33は、フラッシュメモリ、ハードディスク、DVD−RAM(Digital Versatile Disc Random-Access Memory)、DVD−RW(Digital Versatile Disc ReWritable)などの不揮発性メモリから構成され、上述の処理を制御部31に行わせるための制御プログラム35を予め記憶し、また、制御部31の指示に従って、この制御プログラム35が記憶するデータを制御部31に供給し、制御部31から供給されたデータを記憶する。   The external storage unit 33 includes a non-volatile memory such as a flash memory, a hard disk, a DVD-RAM (Digital Versatile Disc Random-Access Memory), a DVD-RW (Digital Versatile Disc ReWritable), and the above processing is performed by the control unit 31. A control program 35 to be executed is stored in advance, and data stored in the control program 35 is supplied to the control unit 31 according to an instruction from the control unit 31, and the data supplied from the control unit 31 is stored.

入出力部34は、シリアルインタフェースまたはパラレルインタフェースから構成されている。入出力部34には、外部機器が接続されており、例えば追尾装置1が備える取得部12は、外部機器から軌道予測値を取得する。また例えば選択部13は、入出力部34を介して接続された入力装置等からの入力を受け付けて、軌道補正モデルを選択するよう構成してもよい。   The input / output unit 34 includes a serial interface or a parallel interface. An external device is connected to the input / output unit 34. For example, the acquisition unit 12 included in the tracking device 1 acquires a predicted trajectory value from the external device. Further, for example, the selection unit 13 may be configured to receive an input from an input device or the like connected via the input / output unit 34 and select the trajectory correction model.

図1、図6、および図12に示す追尾装置1の各部の処理は、制御プログラム35が、制御部31、主記憶部32、外部記憶部33、および入出力部34などを資源として用いて処理することによって実行する。   1, 6, and 12, the control program 35 uses the control unit 31, the main storage unit 32, the external storage unit 33, and the input / output unit 34 as resources. Execute by processing.

その他、前記のハードウェア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更および修正が可能である。   In addition, the hardware configuration and the flowchart described above are merely examples, and can be arbitrarily changed and modified.

制御部31、主記憶部32、外部記憶部33、内部バス30などから構成される制御処理を行う中心となる部分は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。たとえば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読み取り可能な記録媒体(フレキシブルディスク、CD−ROM、DVD−ROMなど)に格納して配布し、前記コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行する追尾装置1を構成してもよい。また、インターネットなどの通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に前記コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロードなどすることで追尾装置1を構成してもよい。   The central part that performs control processing including the control unit 31, the main storage unit 32, the external storage unit 33, the internal bus 30 and the like can be realized by using a normal computer system, not a dedicated system. . For example, a computer program for executing the above operation is stored and distributed in a computer-readable recording medium (flexible disk, CD-ROM, DVD-ROM, etc.), and the computer program is installed in the computer. Thus, the tracking device 1 that executes the above-described processing may be configured. Further, the tracking device 1 may be configured by storing the computer program in a storage device included in a server device on a communication network such as the Internet and downloading it by a normal computer system.

また、追尾装置1の機能を、OS(オペレーティングシステム)とアプリケーションプログラムの分担、またはOSとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。   Further, when the functions of the tracking device 1 are realized by sharing an OS (operating system) and an application program, or by cooperation between the OS and the application program, only the application program portion is stored in a recording medium or a storage device. May be.

また、搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上の掲示板(BBS:Bulletin Board System)に前記コンピュータプログラムを掲示し、ネットワークを介して前記コンピュータプログラムを配信してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、OSの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行できるように構成してもよい。   It is also possible to superimpose a computer program on a carrier wave and distribute it via a communication network. For example, the computer program may be posted on a bulletin board (BBS: Bulletin Board System) on a communication network, and the computer program may be distributed via the network. The computer program may be started and executed in the same manner as other application programs under the control of the OS, so that the above-described processing may be executed.

1 追尾装置、2 衛星追尾システム、3 アンテナ、4、41、42 LNA、5、51、52 D−C、6 受信機、7 レベル検出器、8 分離部、9 追尾受信機、11 オフセット時間算出部、12 取得部、13 選択部、14 補正部、15 駆動部、16 追尾部、30 内部バス、31 制御部、32 主記憶部、33 外部記憶部、34 入出力部、35 制御プログラム、D 差信号、S 和信号。   1 tracking device, 2 satellite tracking system, 3 antenna, 4, 41, 42 LNA, 5, 51, 52 DC, 6 receiver, 7 level detector, 8 separation unit, 9 tracking receiver, 11 offset time calculation Unit, 12 acquisition unit, 13 selection unit, 14 correction unit, 15 drive unit, 16 tracking unit, 30 internal bus, 31 control unit, 32 main storage unit, 33 external storage unit, 34 input / output unit, 35 control program, D Difference signal, S sum signal.

Claims (12)

目標物から信号を受信するアンテナを制御する追尾装置であって、
各時刻における前記目標物の位置の予測値である軌道予測値を取得する取得部と、
前記アンテナで受信した前記信号から推定される、ある時刻における前記目標物の位置と、前記軌道予測値が示す該時刻における前記目標物の位置との軌道上での時間ずれを表すオフセット時間を算出するオフセット時間算出部と、
前記軌道予測値に含まれる誤差の程度を示す情報を取得し、該情報に基づき、前記軌道予測値に含まれる誤差の補正に用いる複数の軌道補正モデルの内のいずれかを選択する選択部と、
前記選択部で選択された前記軌道補正モデルに前記オフセット時間算出部で算出された前記オフセット時間を適用し、前記軌道予測値を補正する補正部と、
前記補正部で補正された前記軌道予測値に基づき前記アンテナを駆動する駆動部と、
を備える追尾装置。
A tracking device that controls an antenna that receives a signal from a target,
An acquisition unit that acquires a predicted trajectory value that is a predicted value of the position of the target at each time;
Calculate an offset time that represents a time lag in the orbit between the position of the target at a certain time estimated from the signal received by the antenna and the position of the target at the time indicated by the predicted trajectory value An offset time calculation unit
A selection unit that obtains information indicating a degree of error included in the predicted trajectory value, and selects one of a plurality of trajectory correction models used for correcting the error included in the predicted trajectory value based on the information; ,
Applying the offset time calculated by the offset time calculation unit to the trajectory correction model selected by the selection unit, and correcting the trajectory prediction value;
A drive unit that drives the antenna based on the predicted trajectory value corrected by the correction unit;
A tracking device comprising:
前記選択部は、大気抵抗の変化率によって決定される軌道長半径の変化量および前記オフセット時間に基づく第1の軌道補正モデル、軌道長半径の誤差および前記オフセット時間に基づく第2の軌道補正モデル、および前記オフセット時間に基づく第3の軌道補正モデルの内のいずれかを選択し、
前記補正部は、前記選択部で前記第1の軌道補正モデルが選択された場合には、前記軌道予測値の軌道長半径の変化量および前記オフセット時間に基づき前記軌道予測値の軌道長半径および時刻を補正し、前記選択部で前記第2の軌道補正モデルが選択された場合には、前記軌道長半径の誤差および前記オフセット時間に基づき前記軌道予測値の軌道長半径および時刻を補正し、前記選択部で前記第3の軌道補正モデルが選択された場合には、前記軌道予測値の時刻を補正する、
請求項1に記載の追尾装置。
The selection unit includes a first trajectory correction model based on an amount of change in the trajectory length radius determined by a rate of change in atmospheric resistance and the offset time, a second trajectory correction model based on an error in the trajectory length radius and the offset time. , And a third trajectory correction model based on the offset time,
The correction unit, when the selection unit selects the first trajectory correction model, the trajectory length radius of the trajectory prediction value based on the amount of change in the trajectory length radius of the trajectory prediction value and the offset time. When the time is corrected and the second trajectory correction model is selected by the selection unit, the trajectory length radius and the time of the predicted trajectory value are corrected based on the error of the trajectory length radius and the offset time, When the third trajectory correction model is selected by the selection unit, the time of the trajectory prediction value is corrected.
The tracking device according to claim 1.
前記補正部は、前記軌道予測値を構成するデータの内、補正対象の時刻の直前の時刻および直後の時刻の連続する2つの前記データに基づき、前記選択部で前記第1の軌道補正モデルが選択された場合には、前記補正対象の時刻における前記軌道長半径の変化量を算出して前記軌道長半径の変化量および前記オフセット時間に基づき前記軌道予測値の軌道長半径および時刻を補正し、前記選択部で前記第2の軌道補正モデルが選択された場合には、前記補正対象の時刻における前記軌道長半径の誤差を算出して前記軌道長半径の誤差および前記オフセット時間に基づき前記軌道予測値の軌道長半径および時刻を補正し、前記選択部で前記第3の軌道補正モデルが選択された場合には、前記オフセット時間に基づき前記軌道予測値の時刻を補正することを前記補正対象の時刻の変化に応じて前記2つのデータを変えて繰り返し行う請求項2に記載の追尾装置。   The correction unit determines whether the first trajectory correction model is selected by the selection unit based on two consecutive data of a time immediately before and after a correction target time among data constituting the predicted trajectory value. If selected, the change amount of the orbital length radius at the correction target time is calculated, and the orbital length radius and time of the predicted orbit are corrected based on the change amount of the orbital length radius and the offset time. When the second trajectory correction model is selected by the selection unit, an error of the trajectory length radius at the correction target time is calculated, and the trajectory is calculated based on the trajectory length radius error and the offset time. The trajectory length radius and time of the predicted value are corrected, and when the third trajectory correction model is selected by the selection unit, the time of the predicted trajectory value is corrected based on the offset time. Tracking apparatus according to claim 2 carried out repeatedly while changing the two data in response to Rukoto to a change in time of the correction target. 前記オフセット時間算出部が観測時刻とある目標時刻との差を初期オフセット時間として算出し、前記選択部、前記補正部、および前記駆動部が前記オフセット時間の代わりに前記初期オフセット時間を用いて処理を行うことを前記目標時刻が含まれる所定の時間内において繰り返した後に、
前記オフセット時間算出部は、前記所定の時間内における、前記信号の信号レベルに基づき、前記オフセット時間を算出し、
前記選択部、前記補正部、および前記駆動部は該オフセット時間を用いて処理を行う、
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の追尾装置。
The offset time calculation unit calculates a difference between an observation time and a target time as an initial offset time, and the selection unit, the correction unit, and the drive unit use the initial offset time instead of the offset time. Is repeated within a predetermined time including the target time,
The offset time calculation unit calculates the offset time based on the signal level of the signal within the predetermined time,
The selection unit, the correction unit, and the drive unit perform processing using the offset time.
The tracking device according to any one of claims 1 to 3.
前記オフセット時間算出部は、前記所定の時間内において、前記信号の信号レベルが第1の閾値を初めて上回った時刻から、前記信号の信号レベルが第2の閾値を初めて下回った時刻までの、前記信号の信号レベルに基づき、最小二乗法を用いて前記信号の信号レベルに対応する二次曲線を算出し、該二次曲線の最大値に対応する時刻に基づき前記オフセット時間を算出する請求項4に記載の追尾装置。   The offset time calculation unit, from the time when the signal level of the signal exceeds the first threshold value for the first time within the predetermined time, to the time when the signal level of the signal first falls below the second threshold value, 5. A quadratic curve corresponding to the signal level of the signal is calculated based on a signal level of the signal using a least square method, and the offset time is calculated based on a time corresponding to a maximum value of the quadratic curve. The tracking device described in 1. 前記信号の信号レベルに基づき、ある時刻における、前記アンテナが正対している位置に含まれる誤差を低減するために用いる追尾オフセット時間を算出して前記軌道予測値を補正する追尾部をさらに備え、
前記駆動部は、前記補正部または前記追尾部で補正された前記軌道予測値に基づき、該軌道予測値が示す、ある基準時刻における前記目標物の位置に前記アンテナが正対するように制御した後に、該軌道予測値が示す、前記基準時刻より第1の追尾時間だけ進んだ時刻における前記目標物の位置および前記基準時刻より第2の追尾時間だけ遅れた時刻における前記目標物の位置のそれぞれに、前記アンテナが正対するように制御し、
前記追尾部は、前記アンテナが前記基準時刻、前記基準時刻より前記第1の追尾時間だけ進んだ時刻、および前記基準時刻より前記第2の追尾時間だけ遅れた時刻のそれぞれにおける前記目標物の位置に正対している場合の前記信号の信号レベルに基づき、前記追尾オフセット時間を算出し、前記追尾オフセット時間に基づき該軌道予測値を補正し、
前記駆動部は前記制御処理を、前記追尾部は前記補正処理を時刻の変化に応じてそれぞれ繰り返す、
請求項1ないし5のいずれか1項に記載の追尾装置。
Based on the signal level of the signal, a tracking unit that corrects the predicted trajectory value by calculating a tracking offset time used to reduce an error included in a position where the antenna is directly facing at a certain time,
Based on the predicted trajectory value corrected by the correction unit or the tracking unit, the driving unit performs control so that the antenna directly faces the position of the target at a certain reference time indicated by the predicted trajectory value. , Each of the position of the target at a time advanced by a first tracking time from the reference time and the position of the target at a time delayed by a second tracking time from the reference time indicated by the predicted trajectory value. , Control the antenna to face
The tracking unit includes a position of the target at each of the reference time, a time when the antenna is advanced by the first tracking time from the reference time, and a time that is delayed by the second tracking time from the reference time. The tracking offset time is calculated based on the signal level of the signal when facing directly, and the trajectory prediction value is corrected based on the tracking offset time,
The drive unit repeats the control process, and the tracking unit repeats the correction process according to a change in time,
The tracking device according to any one of claims 1 to 5.
前記駆動部は、前記補正部または前記追尾部で補正された前記軌道予測値に基づき、該軌道予測値が示す、ある基準時刻における前記目標物の位置に前記アンテナが正対するように制御した後に、前記アンテナが該目標物の位置に正対している場合の前記信号の信号レベルが閾値以下である場合にのみ、該軌道予測値が示す、前記基準時刻より前記第1の追尾時間だけ進んだ時刻における前記目標物の位置および前記基準時刻より前記第2の追尾時間だけ遅れた時刻における前記目標物の位置のそれぞれに、前記アンテナが正対するように制御し、
前記追尾部は、前記アンテナが前記基準時刻における前記目標物の位置に正対している場合の前記信号の信号レベルが閾値以下である場合にのみ、前記アンテナが前記基準時刻、前記基準時刻より前記第1の追尾時間だけ進んだ時刻、および前記基準時刻より前記第2の追尾時間だけ遅れた時刻のそれぞれにおける前記目標物の位置に正対している場合の前記信号の信号レベルに基づき、前記追尾オフセット時間を算出し、前記追尾オフセット時間に基づき該軌道予測値を補正する、
請求項6に記載の追尾装置。
Based on the predicted trajectory value corrected by the correction unit or the tracking unit, the driving unit performs control so that the antenna directly faces the position of the target at a certain reference time indicated by the predicted trajectory value. Only when the signal level of the signal when the antenna is directly facing the position of the target object is equal to or less than a threshold value, the trajectory prediction value indicates that the first tracking time has advanced from the reference time. Control the antenna to face each of the position of the target at a time and the position of the target at a time delayed by the second tracking time from the reference time;
The tracking unit detects the antenna from the reference time and the reference time only when the signal level of the signal when the antenna is facing the target position at the reference time is equal to or less than a threshold value. Based on the signal level of the signal when facing the target position at each of the time advanced by the first tracking time and the time delayed by the second tracking time from the reference time, the tracking Calculating an offset time, and correcting the predicted trajectory value based on the tracking offset time;
The tracking device according to claim 6.
前記第1の追尾時間および前記第2の追尾時間の絶対値はそれぞれ、前記アンテナのビーム幅を10以上かつ20以下の実数値で除算し、前記アンテナの駆動座標系における前記目標物の進行方向の角速度で除算した値である請求項6または7に記載の追尾装置。   The absolute values of the first tracking time and the second tracking time are obtained by dividing the beam width of the antenna by a real value not less than 10 and not more than 20, respectively, and the traveling direction of the target in the driving coordinate system of the antenna The tracking device according to claim 6, wherein the tracking device is a value divided by an angular velocity of 前記駆動部は、仰角が所定の条件を満たす範囲で前記アンテナの制御を行い、一定の時間間隔で前記制御処理を繰り返し、
前記追尾部は前記一定の時間間隔で前記補正処理を繰り返す、
請求項6ないし8のいずれか1項に記載の追尾装置。
The drive unit performs control of the antenna within a range in which an elevation angle satisfies a predetermined condition, and repeats the control process at regular time intervals,
The tracking unit repeats the correction process at the predetermined time interval.
The tracking device according to any one of claims 6 to 8.
前記アンテナが受信した信号に基づき前記目標物の位置を算出する信号追尾部と、
前記信号追尾部が算出した前記目標物の位置に基づき前記アンテナを制御する主駆動部と、
前記主駆動部による前記アンテナの制御と前記駆動部による前記アンテナの制御とを切り替える切替部とをさらに備え、
前記オフセット時間算出部は、前記アンテナの駆動座標系において前記アンテナを基準とした、ある時刻において前記主駆動部によって制御された前記アンテナが正対している位置の位置ベクトルおよび前記軌道予測値が示す該時刻における前記目標物の位置ベクトル、がなす角度に基づき前記オフセット時間を算出する、
請求項1ないし9のいずれか1項に記載の追尾装置。
A signal tracking unit that calculates a position of the target based on a signal received by the antenna;
A main drive unit for controlling the antenna based on the position of the target calculated by the signal tracking unit;
A switching unit that switches between control of the antenna by the main drive unit and control of the antenna by the drive unit;
The offset time calculation unit indicates a position vector of the position facing the antenna controlled by the main driving unit at a certain time and the predicted trajectory value with respect to the antenna in the driving coordinate system of the antenna. Calculating the offset time based on an angle formed by a position vector of the target at the time;
The tracking device according to any one of claims 1 to 9.
目標物から信号を受信するアンテナを制御する追尾方法であって、
各時刻における前記目標物の位置の予測値である軌道予測値を取得する取得ステップと、
前記アンテナで受信した前記信号から推定される、ある時刻における前記目標物の位置と、前記軌道予測値が示す該時刻における前記目標物の位置との軌道上での時間ずれを表すオフセット時間を算出するオフセット時間算出ステップと、
前記軌道予測値に含まれる誤差の程度を示す情報を取得し、該情報に基づき、前記軌道予測値に含まれる誤差の補正に用いる複数の軌道補正モデルの内のいずれかを選択する選択ステップと、
前記選択ステップで選択された前記軌道補正モデルに前記オフセット時間算出ステップで算出された前記オフセット時間を適用し、前記軌道予測値を補正する補正ステップと、
前記補正ステップで補正された前記軌道予測値に基づき前記アンテナを駆動する駆動ステップと、
を備える追尾方法。
A tracking method for controlling an antenna that receives a signal from a target,
An acquisition step of acquiring a trajectory prediction value that is a prediction value of the position of the target at each time;
Calculate an offset time that represents a time lag in the orbit between the position of the target at a certain time estimated from the signal received by the antenna and the position of the target at the time indicated by the predicted trajectory value Offset time calculating step to perform,
A selection step of acquiring information indicating a degree of error included in the predicted trajectory value, and selecting one of a plurality of trajectory correction models used for correcting the error included in the predicted trajectory value based on the information; ,
Applying the offset time calculated in the offset time calculation step to the trajectory correction model selected in the selection step, and correcting the trajectory prediction value;
A driving step of driving the antenna based on the predicted trajectory value corrected in the correction step;
A tracking method comprising:
目標物から信号を受信するアンテナを制御するコンピュータに、
各時刻における前記目標物の位置の予測値である軌道予測値を取得する取得ステップと、
前記アンテナで受信した前記信号から推定される、ある時刻における前記目標物の位置と、前記軌道予測値が示す該時刻における前記目標物の位置との軌道上での時間ずれを表すオフセット時間を算出するオフセット時間算出ステップと、
前記軌道予測値に含まれる誤差の程度を示す情報を取得し、該情報に基づき、前記軌道予測値に含まれる誤差の補正に用いる複数の軌道補正モデルの内のいずれかを選択する選択ステップと、
前記選択ステップで選択された前記軌道補正モデルに前記オフセット時間算出ステップで算出された前記オフセット時間を適用し、前記軌道予測値を補正する補正ステップと、
前記補正ステップで補正された前記軌道予測値に基づき前記アンテナを駆動する駆動ステップと、
を実行させるためのプログラム。
To the computer that controls the antenna that receives the signal from the target,
An acquisition step of acquiring a trajectory prediction value that is a prediction value of the position of the target at each time;
Calculate an offset time that represents a time lag in the orbit between the position of the target at a certain time estimated from the signal received by the antenna and the position of the target at the time indicated by the predicted trajectory value Offset time calculating step to perform,
A selection step of acquiring information indicating a degree of error included in the predicted trajectory value, and selecting one of a plurality of trajectory correction models used for correcting the error included in the predicted trajectory value based on the information; ,
Applying the offset time calculated in the offset time calculation step to the trajectory correction model selected in the selection step, and correcting the trajectory prediction value;
A driving step of driving the antenna based on the predicted trajectory value corrected in the correction step;
A program for running
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