JP2020017790A - Actual machine antenna pattern acquisition system, actual machine antenna pattern acquisition method, and actual machine antenna pattern acquisition program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、実機アンテナパターン取得システム、実機アンテナパターン取得方法、及び実機アンテナパターン取得プログラムに関する。 The present invention relates to an actual device antenna pattern acquisition system, an actual device antenna pattern acquisition method, and an actual device antenna pattern acquisition program.
航空機のアンテナに関する各種の技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。航空機に各種のアンテナを装備する場合、アンテナ装備位置の妥当性やリンク解析の検討を行うためにアンテナパターンのデータが必要であった。 Various technologies related to aircraft antennas are known (for example, see Patent Document 1). When various types of antennas are installed on an aircraft, antenna pattern data is needed to study the validity of antenna installation positions and link analysis.
通常は、スケールモデル（模型）を制作し、電波暗室での試験を通してスケールモデルのアンテナパターンデータを取得し、このデータをアンテナの設計に反映していた。 Normally, a scale model (model) was produced, and antenna pattern data of the scale model was obtained through a test in an anechoic chamber, and this data was reflected in the antenna design.
しかし、従来、実機を実際の運用環境下で（つまり、飛行中に）アンテナパターンを取得することは行われていなかった。 However, conventionally, it has not been performed to acquire an antenna pattern of an actual device under an actual operating environment (that is, during flight).
アンテナパターンとは、アンテナの放射特性を図示したものである。アンテナパターンを見ると、どの方角にどれだけの利得で電波を放射できたかが判る。 The antenna pattern is an illustration of the radiation characteristics of the antenna. By looking at the antenna pattern, it can be seen in which direction and at what gain the radio wave could be radiated.
スケールモデルの形状は実際の航空機に限りなく近づけるが、同一形状にするには限界があり、多少の形状誤差が生じるため、スケールモデルで取得したアンテナパターンデータは実際の航空機のアンテナパターンに対して誤差が生じる。この誤差は、実使用状態で取得したデータが存在しない限り、修正することができない。 The shape of the scale model is as close as possible to the actual aircraft, but there is a limit to the same shape, and some shape errors occur, so the antenna pattern data obtained by the scale model is An error occurs. This error cannot be corrected unless there is data acquired in an actual use state.
一方、飛行中にデータを取得する場合は、航空機が実物であるため、このような誤差は存在しない。 On the other hand, when data is acquired during flight, such an error does not exist because the aircraft is a real thing.
しかしながら、飛行中にデータを取得するためには、地上局は、その設定受信感度を担保する方向を、正確に航空機に向けなければならない。しかも、航空機は移動することから、航空機を正確に追尾し続けなければならない。理想的な追尾状態では、地上局から見た航空機の方角と地上局のアンテナ方位とが一致している。しかし、実際には、地上局から見た航空機の方角と、地上局のアンテナ方位とに誤差が生じ得る。 However, in order to acquire data during the flight, the ground station must accurately point the aircraft in a direction that ensures its set reception sensitivity. Moreover, since the aircraft moves, it must keep track of the aircraft accurately. In an ideal tracking state, the direction of the aircraft viewed from the ground station matches the antenna orientation of the ground station. However, actually, an error may occur between the direction of the aircraft viewed from the ground station and the antenna orientation of the ground station.
ここで、地上局のアンテナは、一般に、航空機に搭載されているアンテナに比べて非常に大型である。その理由は、航空機から発せられた電波は元々低出力の電波であるのに加え、大気伝搬中の減衰によってさらに微弱になっているので、これを増幅して受信するためには、大型のアンテナが必要であるからである。また、地上局のアンテナは、微弱な電波を取得するために指向性が強い。従って、地上局のアンテナの向きが正確に航空機の方向に向けられていないと、そのアンテナが本来持っている受信性能（受信感度）を発揮することができず、そのため、受信電波の強さ（受信電力）が過少に評価されてしまう。つまり、地上局のアンテナの向きがずれていると、機上アンテナの利得が過少に計測され、アンテナパターンのうち当該箇所の利得が過少になって正確なアンテナパターンを得ることができない。このような問題は、航空機を含む飛行体に共通する。 Here, the antenna of the ground station is generally much larger than the antenna mounted on the aircraft. The reason is that radio waves emitted from aircraft are originally low-power radio waves and are further weakened by attenuation during atmospheric propagation. Is necessary. Further, the antenna of the ground station has a strong directivity in order to acquire a weak radio wave. Therefore, if the direction of the antenna of the ground station is not correctly pointed at the direction of the aircraft, the receiving performance (reception sensitivity) inherent in the antenna cannot be exhibited, and the strength of the received radio wave ( Received power) is underestimated. In other words, if the direction of the antenna of the ground station is deviated, the gain of the onboard antenna is measured too low, and the gain at that location in the antenna pattern becomes too low to obtain an accurate antenna pattern. Such a problem is common to air vehicles including aircraft.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、地上局から見た飛行体の方角と地上局のアンテナ方位との誤差を補完することが可能な実運用下での実機アンテナパターン取得システム、実機アンテナパターン取得方法、及び実機アンテナパターン取得プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has been made under actual operation capable of complementing an error between the direction of a flying object viewed from a ground station and the antenna orientation of the ground station. An object of the present invention is to provide an actual apparatus antenna pattern acquisition system, an actual apparatus antenna pattern acquisition method, and an actual apparatus antenna pattern acquisition program.
上記目的を達成するために、本発明のある形態（aspect）に係る、実機アンテナパターン取得システムは、機上アンテナが設けられた飛行体の実機アンテナパターンを取得するシステムであって、前記飛行体の位置を取得する位置取得器と、飛行体の機体姿勢を取得する機体姿勢取得器と、地上局に設けられたテレメータアンテナと、前記テレメータアンテナの方位を取得する方位取得器と、前記機上アンテナから送信され、前記テレメータアンテナを始端部として含む受信経路の終端において受信される電気信号の電力である受信電力を取得する受信電力取得器と、データ処理器と、を備え、前記データ処理器は、前記飛行体の位置と、前記飛行体の機体姿勢と、前記テレメータアンテナの方位と、前記受信電力と、に基づいて前記機上アンテナのアンテナパターンデータである実機アンテナパターンデータを算出するよう構成されている。 In order to achieve the above object, an actual antenna pattern acquisition system according to an aspect of the present invention is a system for acquiring an actual antenna pattern of a flying object provided with an onboard antenna, wherein the flying object is provided. A position acquiring device for acquiring the position of the aircraft, a body posture acquiring device for acquiring the body posture of the flying vehicle, a telemeter antenna provided in a ground station, a direction acquiring device for acquiring the direction of the telemeter antenna, and the onboard A reception power acquisition unit that acquires reception power that is power of an electric signal transmitted from an antenna and received at an end of a reception path that includes the telemeter antenna as a start end, and a data processor; and Based on the position of the air vehicle, the attitude of the air vehicle, the azimuth of the telemeter antenna, and the received power. Is configured to calculate the actual antenna pattern data is an antenna pattern data Na.
この構成によれば、飛行体の機体姿勢と飛行体の位置とに基づいて飛行体から見た地上局の方角を算出するとともに、飛行体の位置と地上局の位置とに基づいて地上局から見た飛行体の方角を算出することができる。そして、飛行体の方角とテレメータアンテナの方位とに基づいて地上局による飛行体の自動追尾の誤差を算出することができる。この自動追尾の誤差が、地上局から見た飛行体の方角と地上局のアンテナ方位との誤差に相当する。 According to this configuration, the direction of the ground station as viewed from the flying object is calculated based on the aircraft attitude of the flying object and the position of the flying object, and from the ground station based on the position of the flying object and the position of the ground station. The direction of the flying object viewed can be calculated. Then, an error of automatic tracking of the flying object by the ground station can be calculated based on the direction of the flying object and the azimuth of the telemeter antenna. This automatic tracking error corresponds to an error between the direction of the flying object viewed from the ground station and the antenna orientation of the ground station.
そして、自動追尾の誤差と地上局のテレメータアンテナのアンテナパターンデータとに基づき地上局のアンテナ利得を算出することができる。地上局のアンテナ利得は、所要のパラメータを用いた演算によって、機上アンテナのアンテナパターンに変換できる。 Then, the antenna gain of the ground station can be calculated based on the error of the automatic tracking and the antenna pattern data of the telemeter antenna of the ground station. The antenna gain of the ground station can be converted into an antenna pattern of an onboard antenna by calculation using required parameters.
従って、この構成によれば、データ処理器を、このような演算を行うように構成することによって、地上局から見た飛行体の方角と地上局のアンテナ方位との誤差を補完して実運用下での実機アンテナパターンを取得することができる。 Therefore, according to this configuration, the data processor is configured to perform such an operation, thereby complementing the error between the direction of the flying object viewed from the ground station and the antenna azimuth of the ground station, for actual operation. The actual antenna pattern below can be obtained.
前記データ処理器は、前記飛行体の機体姿勢と前記飛行体の位置とに基づいて前記飛行体から見た前記地上局の方角である地上局方角を算出することと、前記飛行体の位置と前記地上局の位置とに基づいて前記地上局から見た前記飛行体の方角である飛行体方角を算出することと、前記飛行体方角と前記テレメータアンテナの方位とに基づいて前記地上局による前記飛行体の自動追尾の誤差である自動追尾誤差を算出することと、前記自動追尾誤差と前記地上局のテレメータアンテナのパターンデータである地上局アンテナパターンデータとに基づき前記地上局のアンテナ利得である地上局アンテナ利得を算出することと、前記飛行体の位置と前記地上局の位置とに基づいて前記飛行体と前記地上局との間の距離である飛行体−地上局間距離を算出することと、前記飛行体−地上局間距離に基づいて、前記機上アンテナと前記テレメータアンテナとの間を電波が伝搬する際の損失である自由空間伝搬損失を計算することと、前記地上局アンテナ利得と、前記機上アンテナを終端部として含む送信経路の始端において送信される電気信号の電力である送信電力と、前記送信経路の損失と、前記受信経路の損失と、前記受信電力と、前記自由空間伝搬損失と、に基づいて前記機上アンテナの利得である実機アンテナ利得を算出することと、前記地上局方角と前記実機アンテナ利得とに基づいて前記機上アンテナの前記実機アンテナパターンデータを算出することと、を実行するよう構成されていてもよい。 The data processor calculates a ground station direction, which is a direction of the ground station as viewed from the flying object, based on a body attitude of the flying object and a position of the flying object, and the position of the flying object. Calculating a flying object direction that is the direction of the flying object viewed from the ground station based on the position of the ground station, and the ground station based on the flying object direction and the azimuth of the telemeter antenna. Calculating an automatic tracking error, which is an error of automatic tracking of the flying object, and calculating an antenna gain of the ground station based on the automatic tracking error and ground station antenna pattern data that is pattern data of a telemeter antenna of the ground station. Calculating a ground station antenna gain; and a vehicle-to-ground station distance that is the distance between the vehicle and the ground station based on the position of the vehicle and the position of the ground station. Calculating, based on the distance between the aircraft and the ground station, calculating a free space propagation loss, which is a loss when a radio wave propagates between the onboard antenna and the telemeter antenna, Station antenna gain, transmission power that is the power of an electric signal transmitted at the beginning of a transmission path including the onboard antenna as a termination, loss in the transmission path, loss in the reception path, and reception power. Calculating the actual antenna gain, which is the gain of the onboard antenna, based on the free space propagation loss, and the actual antenna pattern of the onboard antenna based on the ground station direction and the actual antenna gain. Calculating data may be configured to be performed.
この構成によれば、データ処理器が、地上局のアンテナ利得を機上アンテナのアンテナパターンに変換するための演算として、飛行体の位置と地上局の位置とに基づいて飛行体と地上局との間の距離である飛行体−地上局間距離を算出するとともに、飛行体−地上局間距離に基づいて機上アンテナとテレメータアンテナとの間の自由空間伝搬損失を計算し、且つ、地上局のアンテナ利得と、送信電力と、送信経路の損失と、受信経路の損失と、受信電力と、自由空間伝搬損失と、に基づいて機上アンテナの利得である実機アンテナ利得を算出する。
従って、より精度良く、地上局から見た飛行体の方角と地上局のアンテナ方位との誤差を補完して実運用下での実機アンテナパターンを取得することができる。
According to this configuration, as an operation for converting the antenna gain of the ground station into the antenna pattern of the onboard antenna, the data processor performs communication between the air vehicle and the ground station based on the position of the air vehicle and the position of the ground station. Calculating the free-space propagation loss between the onboard antenna and the telemeter antenna based on the distance between the air vehicle and the ground station, The actual antenna gain, which is the gain of the onboard antenna, is calculated based on the antenna gain, the transmission power, the transmission path loss, the reception path loss, the reception power, and the free space propagation loss.
Therefore, it is possible to acquire the actual antenna pattern under actual operation by more accurately compensating for the error between the direction of the flying object viewed from the ground station and the antenna azimuth of the ground station.
また、本発明の他の形態（aspect）に係る、実機アンテナパターン取得方法は、機上アンテナが設けられた飛行体の実機アンテナパターンを取得する方法であって、前記方法は、前記飛行体の位置を取得することと、飛行体の機体姿勢を取得することと、地上局のテレメータアンテナの方位を取得することと、前記機上アンテナから送信され、前記テレメータアンテナを始端部として含む受信経路の終端において受信される電気信号の電力である受信電力を取得することと、前記飛行体の位置と、前記飛行体の機体姿勢と、前記テレメータアンテナの方位と、前記受信電力と、に基づいて前記機上アンテナのアンテナパターンデータである実機アンテナパターンデータを算出することと、を含む。 Further, according to another aspect (aspect) of the present invention, a method for acquiring an actual antenna pattern is a method for acquiring an actual antenna pattern of a flying object provided with an onboard antenna, wherein the method includes: Acquiring the position, acquiring the aircraft attitude of the flying object, acquiring the azimuth of the telemeter antenna of the ground station, and transmitting the transmission path from the onboard antenna and including the telemeter antenna as a starting end Acquiring the received power that is the power of the electric signal received at the end, the position of the flying vehicle, the aircraft attitude of the flying vehicle, the orientation of the telemeter antenna, and the received power, based on the received power. Calculating actual antenna pattern data that is the antenna pattern data of the on-board antenna.
また、本発明のさらなる他の形態（aspect）に係る、実機アンテナパターン取得プログラムは、コンピュータに、機上アンテナが設けられた飛行体の実機アンテナパターンを取得する方法を遂行させるプログラムであって、前記方法は、前記飛行体の位置を取得することと、飛行体の機体姿勢を取得することと、地上局のテレメータアンテナの方位を取得することと、前記機上アンテナから送信され、前記テレメータアンテナを始端部として含む受信経路の終端において受信される電気信号の電力である受信電力を取得することと、前記飛行体の位置と、前記飛行体の機体姿勢と、前記テレメータアンテナの方位と、前記受信電力と、に基づいて前記機上アンテナのアンテナパターンデータである実機アンテナパターンデータを算出することと、を含む。 According to still another aspect of the present invention, an actual aircraft antenna pattern acquisition program is a program that causes a computer to perform a method of acquiring an actual aircraft antenna pattern of a flying object provided with an onboard antenna, The method comprises: obtaining a position of the flying vehicle; obtaining a body attitude of the flying vehicle; obtaining an orientation of a telemetry antenna of a ground station; and transmitting the telemetry antenna transmitted from the onboard antenna. Acquiring the received power which is the power of the electric signal received at the end of the reception path including the starting end, and the position of the flying vehicle, the attitude of the flying vehicle, the orientation of the telemeter antenna, and Receiving power, and calculating actual antenna pattern data, which is the antenna pattern data of the onboard antenna, based on Including the.
本発明は、地上局から見た飛行体の方角と地上局のアンテナ方位との誤差を補完することが可能な実運用下での実機アンテナパターン取得システム、実機アンテナパターン取得方法、及び実機アンテナパターン取得プログラムを提供できるという効果を奏する。 The present invention provides an actual antenna pattern acquisition system, an actual antenna pattern acquisition method, and an actual antenna pattern under actual operation capable of complementing an error between the direction of the flying object viewed from the ground station and the antenna orientation of the ground station. This has the effect of providing an acquisition program.
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、以下では、座標、回転行列、及び送信アンテナのアンテナ利得を表すアルファベット記号の添え字を、図では下付けして表すが、明細書では下付けしないで表す。下付けすると、添え字が小さくなって読み取れないからである。また、本発明は、以下の実施形態に限定されない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding elements are denoted by the same reference symbols throughout the drawings, and redundant description will be omitted. Also, in the following, the suffixes of the alphabet symbols representing the coordinates, the rotation matrix, and the antenna gain of the transmitting antenna are indicated by subscripts in the drawings, but are not subscripted in the specification. This is because, when subscripted, the subscript becomes too small to be read. Further, the present invention is not limited to the following embodiments.
（実施形態）
［実機アンテナパターン取得システムの構成］
図１は、本発明の実施形態に係る実機アンテナパターン取得システムの一例の構成を示す機能ブロック図である。本実施形態では、飛行体が航空機である場合について例示する。
(Embodiment)
[Configuration of actual antenna pattern acquisition system]
FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a configuration of an example of an actual antenna pattern acquisition system according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, an example in which the flying object is an aircraft will be described.
図１を参照すると、本実施形態の実機アンテナパターン取得システム１００は、測定対象である機上アンテナ３が設けられた、飛行体の一例としての航空機１の機器と、地上局２の機器と、で構成される。実機アンテナパターン取得システム１００は、主要な要素として、航空機１の位置を取得する位置取得器４と、航空機１の機体姿勢を取得する機体姿勢取得器５と、地上局２のテレメータアンテナ１１の方位を取得する方位取得器１２と、機上アンテナ３から送信され、テレメータアンテナ１１を始端部として含む通信経路（受信経路）２２の終端において受信される電気信号の電力である受信電力を取得する受信電力取得器１３と、データ処理器１４と、を備える。 Referring to FIG. 1, an actual apparatus antenna pattern acquisition system 100 according to the present embodiment includes a device of an aircraft 1 as an example of a flying object provided with an onboard antenna 3 to be measured, a device of a ground station 2, It consists of. The actual antenna pattern acquisition system 100 includes, as main elements, a position acquisition unit 4 for acquiring the position of the aircraft 1, a body orientation acquisition unit 5 for acquiring the aircraft attitude of the aircraft 1, and an orientation of the telemeter antenna 11 of the ground station 2. , And a reception power that is a power of an electric signal transmitted from the onboard antenna 3 and received at an end of a communication path (reception path) 22 including the telemeter antenna 11 as a start end. A power acquisition unit 13 and a data processing unit 14 are provided.
データ処理器１４は、航空機１の位置と、航空機１の機体姿勢と、テレメータアンテナ１１の方位と、受信電力と、に基づいて機上アンテナ３のアンテナパターンデータである実機アンテナパターンデータを算出するよう構成されている。 The data processor 14 calculates actual antenna pattern data that is the antenna pattern data of the onboard antenna 3 based on the position of the aircraft 1, the aircraft attitude of the aircraft 1, the azimuth of the telemeter antenna 11, and the received power. It is configured as follows.
以下、実機アンテナパターン取得システム１００を詳しく説明する。 Hereinafter, the actual antenna pattern acquisition system 100 will be described in detail.
実機アンテナパターン取得システム１００は、航空機１に設けられた位置取得器４、機体姿勢取得器５、機上通信器７、機上通信制御器８、及び通信経路（送信経路）２１と、地上局２に設けられたテレメータアンテナ１１、方位取得器１２、受信電力取得器１３、データ処理器１４、記憶器１５、表示器１６、アンテナ駆動機構１７、追尾制御機構１８、地上通信制御器１９、地上通信器２０、及び通信経路（受信経路）２２を含む。 The actual antenna pattern acquisition system 100 includes a position acquisition device 4, an aircraft attitude acquisition device 5, an on-board communication device 7, an on-board communication controller 8, a communication route (transmission route) 21, and a ground station provided in the aircraft 1. 2, a telemetry antenna 11, a direction acquisition unit 12, a reception power acquisition unit 13, a data processor 14, a storage unit 15, a display unit 16, an antenna driving mechanism 17, a tracking control mechanism 18, a terrestrial communication controller 19, A communication device 20 and a communication path (reception path) 22 are included.
航空機１は特に限定されない。航空機１として、周知のものを用いることができる。機上アンテナ３は、航空機１の適所に設けられる。機上アンテナの形態、設置態様等は、特に限定されない。機上アンテナ３として、周知のものを用いることができる。 The aircraft 1 is not particularly limited. As the aircraft 1, a known aircraft can be used. The onboard antenna 3 is provided at an appropriate position on the aircraft 1. The form, installation mode, and the like of the onboard antenna are not particularly limited. A well-known antenna can be used as the onboard antenna 3.
位置取得器４は、航空機１の位置を取得する。位置取得器４として、ＧＰＳが例示される。位置取得器４は、ここでは、航空機１の位置として、航空機１の緯度、経度、及び高度を取得する。機体姿勢取得器５は、航空機１の姿勢（以下、機体姿勢という）を取得する。機体姿勢取得器５として、ジャイロセンサ、３次元加速度センサ等が例示される。機体姿勢取得器５は、ここでは、機体姿勢として、角度Pitch、角度Roll、及び角度Yawを取得する。 The position acquiring device 4 acquires the position of the aircraft 1. The position acquisition device 4 is exemplified by a GPS. Here, the position acquiring unit 4 acquires the latitude, longitude, and altitude of the aircraft 1 as the position of the aircraft 1. The aircraft attitude acquisition unit 5 acquires an attitude of the aircraft 1 (hereinafter, referred to as an aircraft attitude). A gyro sensor, a three-dimensional acceleration sensor, and the like are exemplified as the body posture acquisition device 5. Here, the body posture acquisition unit 5 acquires the angle Pitch, the angle Roll, and the angle Yaw as the body posture.
機上通信制御器８は、プロセッサ等の演算処理機能を有する演算器で構成される。機上通信制御器８は、各種の情報を送信信号に変換し、この送信信号を機上通信器７に送る。また、機上通信器７からの受信信号を受け取り、この受信信号を適宜処理する。機上通信制御器８は、ここでは、位置取得器４からの航空機１の位置（緯度、経度、及び高度）及び機体姿勢取得器５からの機体姿勢（角度Pitch、角度Roll、及び角度Yaw）を、それぞれ、送信信号に変換し、これらの送信信号を機上通信器７に送る。 The on-board communication controller 8 is configured by an arithmetic unit having an arithmetic processing function such as a processor. The onboard communication controller 8 converts various information into a transmission signal, and sends the transmission signal to the onboard communication device 7. Further, it receives a reception signal from the on-board communication device 7 and processes the reception signal as appropriate. In this case, the on-board communication controller 8 transmits the position (latitude, longitude, and altitude) of the aircraft 1 from the position acquiring unit 4 and the aircraft attitude (angle Pitch, angle Roll, and angle Yaw) from the aircraft attitude acquiring unit 5. Are respectively converted into transmission signals, and these transmission signals are sent to the on-board communication device 7.
機上通信器７は、機上通信制御器８からの送信信号を無線信号に変調し、通信経路２１を介して、機上アンテナ３に送る。また、機上通信器７は、機上アンテナ３からの無線信号を、通信経路２１を介して受け取り、この無線信号を受信信号に復調して、機上通信制御器８に送る。 The on-board communicator 7 modulates a transmission signal from the on-board communication controller 8 into a radio signal and sends it to the on-board antenna 3 via the communication path 21. The on-board communication device 7 receives a wireless signal from the on-board antenna 3 via the communication path 21, demodulates the wireless signal into a received signal, and sends the received signal to the on-board communication controller 8.
機上アンテナ３は、機上通信器７からの無線信号を電波として空間に放射する。また、機上アンテナ３は、空間を伝搬して来る電波を無線信号に変換し、この無線信号を機上通信器７に送る。 The onboard antenna 3 radiates a radio signal from the onboard communication device 7 into space as a radio wave. The on-board antenna 3 converts radio waves propagating in the space into radio signals, and sends the radio signals to the on-board communication device 7.
地上局２は、テレメータアンテナ１１を備える。テレメータアンテナ１１として、周知の地上アンテナを用いることができる。テレメータアンテナ１１は、アンテナ駆動機構１７によって、水平軸及び垂直軸の周りに回動されて、その向き（方位）を変化させられる。 The ground station 2 includes a telemeter antenna 11. As the telemeter antenna 11, a known ground antenna can be used. The telemeter antenna 11 is rotated around the horizontal axis and the vertical axis by the antenna driving mechanism 17 to change its direction (azimuth).
方位取得器１２は、テレメータアンテナ１１の方位を取得する。方位取得器１２は、例えば、テレメータアンテナ１１を駆動する２つの回転軸に取り付けられた回転角センサによって構成される。方位取得器１２はテレメータアンテナ１１の方位を追尾制御機構１８及びデータ処理器１４に送る。 The azimuth acquisition unit 12 acquires the azimuth of the telemeter antenna 11. The azimuth acquisition unit 12 is configured by, for example, rotation angle sensors attached to two rotation axes that drive the telemeter antenna 11. The azimuth acquisition unit 12 sends the azimuth of the telemeter antenna 11 to the tracking control mechanism 18 and the data processor 14.
追尾制御機構１８は、方位取得器１２からのテレメータアンテナ１１の方位に基づいて、アンテナ駆動機構１７を介して、テレメータアンテナ１１を、航空機１（正確には航空機１の機上アンテナ３）を追尾するよう制御する。 The tracking control mechanism 18 tracks the telemeter antenna 11 and the aircraft 1 (more precisely, the onboard antenna 3 of the aircraft 1) via the antenna driving mechanism 17 based on the orientation of the telemeter antenna 11 from the orientation acquisition unit 12. Control to do.
テレメータアンテナ１１は、空間を伝搬して来る電波を無線信号に変換し、この無線信号を、通信経路（受信経路）２２を介して、地上通信器２０に送る。また、テレメータアンテナ１１は、地上通信器２０からの無線信号を、通信経路２２を介して受け取り、これを電波として空間に放射する。 The telemeter antenna 11 converts a radio wave propagating in the space into a radio signal, and sends the radio signal to the terrestrial communication device 20 via the communication path (reception path) 22. In addition, the telemeter antenna 11 receives a radio signal from the ground communication device 20 via the communication path 22 and radiates the radio signal into space as a radio wave.
地上通信器２０は、テレメータアンテナ１１からの無線信号を受信信号に復調し、この受信信号を地上通信制御器１９に送る。また、地上通信器２０は、地上通信制御器１９からの送信信号を無線信号に変調し、テレメータアンテナ１１に送る。 The terrestrial communication device 20 demodulates a radio signal from the telemeter antenna 11 into a reception signal, and sends the reception signal to the terrestrial communication controller 19. Further, the terrestrial communication device 20 modulates a transmission signal from the terrestrial communication controller 19 into a radio signal and sends the radio signal to the telemeter antenna 11.
地上通信制御器１９は、プロセッサ等の演算処理機能を有する演算器で構成される。地上通信制御器１９は、地上通信器２０からの受信信号を受け取り、この受信信号をデータ処理器１４に送る。また、地上通信制御器１９は、各種の情報を送信信号に変換し、この送信信号を地上通信器２０に送る。 The terrestrial communication controller 19 is configured by an arithmetic unit having an arithmetic processing function such as a processor. The terrestrial communication controller 19 receives the received signal from the terrestrial communication device 20 and sends the received signal to the data processor 14. The terrestrial communication controller 19 converts various types of information into transmission signals, and sends the transmission signals to the terrestrial communication device 20.
受信電力取得器１３は、地上通信器２０の受信電力を取得する。受信電力取得器１３として、電力計が例示される。受信電力取得器１３は、取得した受信電力をデータ処理器１４に送る。 The reception power acquisition unit 13 acquires the reception power of the ground communication device 20. A power meter is exemplified as the reception power acquisition unit 13. The reception power acquisition unit 13 sends the acquired reception power to the data processor 14.
データ処理器１４は、プロセッサ等の演算器で構成される。記憶器１５は、メモリ等で構成される。データ処理器１４は、例えば、マイクロコントローラのＣＰＵで構成され、記憶器１５は、マイクロコントローラのメモリで構成される。 The data processor 14 is configured by an arithmetic unit such as a processor. The storage device 15 is configured by a memory or the like. The data processor 14 is constituted by, for example, a CPU of a microcontroller, and the storage unit 15 is constituted by a memory of the microcontroller.
データ処理器１４は、実機アンテナパターンデータを算出する。記憶器１５は、実機アンテナパターンデータを算出するのに必要なデータを記憶する。 The data processor 14 calculates actual antenna pattern data. The storage unit 15 stores data necessary for calculating actual antenna pattern data.
具体的には、データ処理器１４は、機上アンテナ３から発せられる電波に載せられた、位置取得器４からの航空機１の位置（緯度、経度、及び高度）及び機体姿勢取得器５からの機体姿勢（角度Pitch、角度Roll、及び角度Yaw）を、テレメータアンテナ１１、通信経路２２、地上通信器２０、及び地上通信制御器１９を介して、受け取る。データ処理器１４は、これらのデータと、方位取得器１２からのテレメータアンテナ１１の方位及び受信電力取得器１３からの受信電力と、記憶器１５に記憶された所要のデータとを用いて、実機アンテナパターンデータを作成する。 Specifically, the data processor 14 transmits the position (latitude, longitude, and altitude) of the aircraft 1 from the position acquirer 4 and the signal from the airframe attitude acquirer 5 on radio waves emitted from the onboard antenna 3. The body attitude (angle Pitch, angle Roll, and angle Yaw) is received via the telemeter antenna 11, the communication path 22, the terrestrial communication device 20, and the terrestrial communication controller 19. The data processor 14 uses these data, the azimuth of the telemeter antenna 11 from the azimuth acquisition unit 12, the reception power from the reception power acquisition unit 13, and the required data stored in the storage unit 15, and Create antenna pattern data.
データ処理器１４は、入力器（図示せず）のユーザによる操作に応じて、表示器１６に所要の表示（例えば、実機アンテナパターン）の表示を行う。表示器１６は、例えば、液晶タッチパネルで構成される。データ処理器１４、記憶器１５、入力器、及び表示器１６が、例えば、パーソナルコンピュータとして構成されていてもよい。 The data processor 14 displays a required display (for example, an actual antenna pattern) on the display 16 in response to a user operation of an input device (not shown). The display 16 is constituted by, for example, a liquid crystal touch panel. The data processor 14, storage device 15, input device, and display device 16 may be configured as, for example, a personal computer.
［実機アンテナパターンの算出方法］
図２は、実運用下での実機アンテナパターンデータを算出するためのパラメータ及び演算を示すフローチャートである。
[Calculation method of actual antenna pattern]
FIG. 2 is a flowchart showing parameters and calculations for calculating actual antenna pattern data under actual operation.
図２に示す実運用下での実機アンテナパターンデータの算出方法は、図１の実機アンテナパターン取得システム１００によって、実行される。 The method of calculating actual antenna pattern data under actual operation shown in FIG. 2 is executed by the actual antenna pattern acquisition system 100 of FIG.
以下、図１〜図１６を用いて、実機アンテナパターンデータの算出方法を説明する。 Hereinafter, a method of calculating actual antenna pattern data will be described with reference to FIGS.
図１及び図２を参照すると、記憶器１５には、予め、地上局２の位置情報（緯度、経度、及び高度）と、地上局２のアンテナパターンデータ（図１２参照）と、送信電力ＰＴＸと、送信経路（通信経路）２１の電力損失ＬＴＸと、受信経路（通信経路）２２の電力損失ＬＲＸと、が記憶されている。これらのデータ（パラメータ）は既知であり、且つ、固定値である。データ処理器１４は、これらのデータを記憶器１５から読み出して以下の演算に用いる。また、データ処理器１４は、航空機１に関するデータを、リアルタイムで、航空機１の送信系及び地上局２の受信系を介して取得する。航空機１の送信系は、機上通信制御器８、機上通信器７、通信経路２１及び機上アンテナ３を含む。地上局２の受信系は、テレメータアンテナ１１、通信経路２２、地上通信器２０、及び地上通信制御器１９を含む。 Referring to FIGS. 1 and 2, the storage device 15 stores in advance the position information (latitude, longitude, and altitude) of the ground station 2, the antenna pattern data of the ground station 2 (see FIG. 12), and the transmission power P. TX , a power loss L TX of the transmission path (communication path) 21, and a power loss L RX of the reception path (communication path) 22 are stored. These data (parameters) are known and fixed values. The data processor 14 reads these data from the storage 15 and uses them in the following calculation. Further, the data processor 14 acquires data on the aircraft 1 in real time via the transmission system of the aircraft 1 and the reception system of the ground station 2. The transmission system of the aircraft 1 includes an onboard communication controller 8, an onboard communication device 7, a communication path 21, and an onboard antenna 3. The receiving system of the ground station 2 includes a telemeter antenna 11, a communication path 22, a terrestrial communication device 20, and a terrestrial communication controller 19.
航空機１に関するデータは、航空機１の位置（緯度、経度、及び高度）及び機体姿勢（Pitch、Roll、及びYaw）である。 The data relating to the aircraft 1 is the position (latitude, longitude, and altitude) of the aircraft 1 and the aircraft attitude (Pitch, Roll, and Yaw).
また、地上局２の地上通信制御器１９と航空機１の機上通信制御器８とが、所定の手順により互いに相手を識別した上で、追尾制御機構１８が、テレメータアンテナ１１による航空機１の追尾を開始する。 After the ground communication controller 19 of the ground station 2 and the on-board communication controller 8 of the aircraft 1 identify each other according to a predetermined procedure, the tracking control mechanism 18 causes the telemeter antenna 11 to track the aircraft 1. To start.
以下、具体的に実機アンテナパターンの作成方法を説明する。 Hereinafter, a method of creating an actual antenna pattern will be specifically described.
＜航空機１から見た地上局２の方角計算＞
図３は、航空機及び地上局の位置の座標変換を示す模式図であり、（ａ）は地球中心の座標系を示す模式図、（ｂ）は機体中心の座標系を示す模式図である。
<Direction calculation of ground station 2 as viewed from aircraft 1>
3A and 3B are schematic diagrams illustrating coordinate conversion of the positions of the aircraft and the ground station, where FIG. 3A is a schematic diagram illustrating a coordinate system around the earth, and FIG. 3B is a schematic diagram illustrating a coordinate system around the fuselage.
データ処理器１４は、取得した航空機１の位置及び機体姿勢を用いて、航空機１から見た地上局２の位置ベクトルの座標変換を行い、それを通じて、航空機１から見た地上局２の方角を算出する。 The data processor 14 performs coordinate transformation of the position vector of the ground station 2 as viewed from the aircraft 1 using the acquired position and aircraft attitude of the aircraft 1, and thereby determines the direction of the ground station 2 as viewed from the aircraft 1. calculate.
図３（ａ）を参照すると、地球を中心とするｘｙｚ座標系において、取得した航空機１の位置座標は、（ｘａ，ｙａ，ｚａ）と表され、地上局２の位置座標は、（ｘｇ，ｙｇ，ｚｇ）と表され、航空機１から見た地上局２の位置ベクトルは、（ｘｇ−ｘａ，ｙｇ−ｙａ，ｚｇ−ｚａ）と表される。この座標系では、角度φが緯度を表し、角度λが経度を表す。 Referring to FIG. 3A, in the xyz coordinate system centered on the earth, the acquired position coordinates of the aircraft 1 are represented as (xa, ya, za), and the position coordinates of the ground station 2 are (xg, yg, zg), and the position vector of the ground station 2 viewed from the aircraft 1 is expressed as (xg-xa, yg-ya, zg-za). In this coordinate system, the angle φ represents latitude, and the angle λ represents longitude.
図３（ｂ）に示すように、データ処理器１４は、航空機１から見た地上局２の位置ベクトルを航空機１の機体軸を中心としたＸＹＺ座標系に変換する。この変換により得られた、航空機１から見た地上局２の位置ベクトルから、後述するように、角度Azimuth及び角度Conicalが算出される。 As shown in FIG. 3B, the data processor 14 converts the position vector of the ground station 2 viewed from the aircraft 1 into an XYZ coordinate system centered on the aircraft axis of the aircraft 1. From the position vector of the ground station 2 viewed from the aircraft 1 obtained by this conversion, an angle Azimuth and an angle Conical are calculated as described later.
図４は、機体の基準姿勢の座標系に合わせる座標系の軸の回転を示す模式図である。 FIG. 4 is a schematic diagram illustrating rotation of an axis of a coordinate system that matches the coordinate system of the reference attitude of the aircraft.
図４を参照すると、この変換では、まず、ｘｙｚ座標系の軸を回転させることにより、航空機１の機体の基準姿勢のＸＹＺ座標系にｘｙｚ座標系を合わせる。この航空機１の機体の基準姿勢のＸＹＺ座標系では、Ｘ軸が航空機１を原点とし、北方向を正の向きとする座標軸であり、Ｙ軸が航空機１を原点とし、東方向を正の向きとする座標軸であり、Ｚ軸が航空機１を原点とし、地表面に対し垂直下向を正の向きとする座標軸である。 Referring to FIG. 4, in this conversion, first, the xyz coordinate system is adjusted to the XYZ coordinate system of the reference attitude of the body of the aircraft 1 by rotating the axes of the xyz coordinate system. In the XYZ coordinate system of the reference attitude of the body of the aircraft 1, the X axis is the coordinate axis with the aircraft 1 as the origin, the north direction as the positive direction, the Y axis with the aircraft 1 as the origin, and the east direction as the positive direction. The Z axis is a coordinate axis with the aircraft 1 as the origin and a downward direction perpendicular to the ground surface as a positive direction.
この座標変換は、ｘｙｚ座標系の軸を図４に示すように回転させることにより行われる。 This coordinate conversion is performed by rotating the axis of the xyz coordinate system as shown in FIG.
まず、参照符号Ｒ１で示すように、ｚ軸を中心にｘｙｚ座標系をλの角度だけ回転させる。これにより、ｙ軸が東方向を向く。このｚ軸中心の回転は、航空機１から見た地上局２の位置ベクトルに回転行列Ｒｚ（λ）を掛ける演算に相当する。 First, as indicated by reference numeral R1, the xyz coordinate system is rotated by an angle of λ about the z-axis. This causes the y-axis to face east. This rotation about the z-axis corresponds to an operation of multiplying a position vector of the ground station 2 viewed from the aircraft 1 by a rotation matrix Rz (λ).
次に、参照符号Ｒ２で示すように、ｙ軸を中心にｘｙｚ座標系を（１８０°＋９０°−φ）＝（２７０°−φ）の角度だけ回転させる。ｘｙｚ座標系を（９０°−φ）回転させることにより、ｚ軸が地表面に対して上を向き、さらにｘｙｚ座標系を１８０°回転させることにより、ｚ軸が地表面に対して下を向く。このｙ軸中心の回転は、航空機１から見た地上局２の位置ベクトルに回転行列Ｒｙ（２７０°−φ）を掛ける演算に相当する。 Next, as indicated by reference numeral R2, the xyz coordinate system is rotated about the y-axis by an angle of (180 ° + 90 ° -φ) = (270 ° -φ). By rotating the xyz coordinate system by (90 ° −φ), the z axis is directed upward with respect to the ground surface, and further by rotating the xyz coordinate system by 180 °, the z axis is directed downward with respect to the ground surface. . The rotation about the y-axis corresponds to an operation of multiplying the position vector of the ground station 2 viewed from the aircraft 1 by a rotation matrix Ry (270 ° -φ).
ここで、航空機１の機体の基準姿勢のＸＹＺ座標系における地上局２の位置ベクトルを（North，East，Down）で与える。この位置ベクトル（North，East，Down）は、地上局２が、航空機１の位置から、北方向、東方向、及び下方向に対して、それぞれ、どれだけ離れているかを示す位置ベクトルである。 Here, the position vector of the ground station 2 in the XYZ coordinate system of the reference attitude of the body of the aircraft 1 is given by (North, East, Down). The position vector (North, East, Down) is a position vector indicating how far the ground station 2 is from the position of the aircraft 1 in the north, east, and down directions.
この位置ベクトル（North，East，Down）は、数１の式で表される。 This position vector (North, East, Down) is represented by the equation (1).
次に、データ処理器１４は、機体の基準姿勢の座標系を、機体姿勢を考慮した座標系に変換する。以下、機体姿勢を考慮した座標系を「機体軸を基準とした座標系」と呼ぶ。
この場合、機体の基準姿勢の座標系において位置ベクトル（North，East，Down）で与えられた地上局２の位置ベクトルは、機体軸を基準とした座標系では、（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）と表される。
Next, the data processor 14 converts the coordinate system of the reference attitude of the aircraft into a coordinate system considering the attitude of the aircraft. Hereinafter, a coordinate system in which the body posture is considered is referred to as a “coordinate system based on the body axis”.
In this case, the position vector of the ground station 2 given by the position vector (North, East, Down) in the coordinate system of the reference attitude of the aircraft is (Xg, Yg, Zg) in the coordinate system based on the aircraft axis. expressed.
図５は、機体の基準姿勢の座標系から機体軸を基準とした座標系への変換を示す模式図であり、（ａ）はRollingによる座標変換を示す模式図、（ｂ）はPitchingによる座標変換を示す模式図、（ａ）はYawingによる座標変換を示す模式図である。 5A and 5B are schematic diagrams illustrating conversion from the coordinate system of the reference attitude of the body to a coordinate system based on the body axis. FIG. 5A is a schematic diagram illustrating coordinate conversion by Rolling, and FIG. FIG. 7A is a schematic diagram showing conversion, and FIG. 7A is a schematic diagram showing coordinate conversion by Yawing.
この座標変換では、まず、図５（ａ）に示すように、ＸＹＺ座標系を、Ｘ軸を中心にRollingによる角度Rollだけ回転させる。このＸ軸中心の回転は、位置ベクトル（North，East，Down）に回転行列Ｒｘ（Roll）を掛ける演算に相当する。 In this coordinate conversion, first, as shown in FIG. 5A, the XYZ coordinate system is rotated about the X axis by an angle Roll by Rolling. The rotation about the X axis corresponds to an operation of multiplying the position vector (North, East, Down) by a rotation matrix Rx (Roll).
次に、図５（ｂ）に示すように、ＸＹＺ座標系を、Ｙ軸を中心にPitchingによる角度Pitchだけ回転させる。このＹ軸中心の回転は、位置ベクトル（North，East，Down）に回転行列Ｒｙ（Pitch）を掛ける演算に相当する。 Next, as shown in FIG. 5B, the XYZ coordinate system is rotated about the Y axis by an angle Pitch due to pitching. This rotation about the Y axis corresponds to an operation of multiplying the position vector (North, East, Down) by a rotation matrix Ry (Pitch).
次に、図５（ｃ）に示すように、ＸＹＺ座標系を、Ｚ軸を中心にYawingによる角度Yawだけ回転させる。このＹ軸中心の回転は、位置ベクトル（North，East，Down）に回転行列Ｒｚ（Yaw）を掛ける演算に相当する。 Next, as shown in FIG. 5C, the XYZ coordinate system is rotated about the Z axis by an angle Yaw due to Yawing. This rotation about the Y axis corresponds to an operation of multiplying the position vector (North, East, Down) by a rotation matrix Rz (Yaw).
この機体軸を基準としたＸＹＺ座標系における地上局２の位置ベクトル（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）は、数２の式で表される。 The position vector (Xg, Yg, Zg) of the ground station 2 in the XYZ coordinate system based on the body axis is represented by Expression 2.
なお、回転行列の詳細を示すと、数２の式は、数３の式で表される。 In addition, when the details of the rotation matrix are shown, Expression 2 is expressed by Expression 3.
ここで、位置ベクトル（North，East，Down）において、回転行列の詳細を示すと、数４の式で表される。 Here, the details of the rotation matrix in the position vector (North, East, Down) are expressed by the following equation (4).
次に、データ処理器１４は、航空機１の機体軸を基準としたＸＹＺ座標系における地上局２の位置ベクトル（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）から、角度Azimuthと角度Conicalとを算出する。 Next, the data processor 14 calculates an angle Azimuth and an angle Conical from the position vector (Xg, Yg, Zg) of the ground station 2 in the XYZ coordinate system based on the body axis of the aircraft 1.
図６は、機体軸を基準とした座標系による地上局の位置ベクトルからの角度Azimuthの算出を示す模式図である。図７は、機体を基準とした座標系による地上局の位置ベクトルからの角度Conicalの算出を示す模式図である。 FIG. 6 is a schematic diagram showing the calculation of the angle Azimuth from the position vector of the ground station in a coordinate system based on the body axis. FIG. 7 is a schematic diagram illustrating calculation of an angle Conical from a position vector of a ground station in a coordinate system based on the airframe.
航空機１から見た地上局２の方角は、角度Azimuthと角度Conicalとによって、一義的に定まる。 The direction of the ground station 2 viewed from the aircraft 1 is uniquely determined by the angle Azimuth and the angle Conical.
図６を参照すると、角度Azimuthは、数５の式で求められる。 Referring to FIG. 6, the angle Azimuth is obtained by Expression (5).
図７を参照すると、角度Conicalは、数６の式で求められる。 Referring to FIG. 7, the angle Conical is obtained by Expression (6).
これらの式に上述のＸｇ、Ｙｇ、及びＺｇを代入することにより、角度Azimuth及び角度Conicalが求まる。 By substituting the above-described Xg, Yg, and Zg into these equations, an angle Azimuth and an angle Conical are obtained.
このようにして、データ処理器１４は、航空機１から見た地上局２の方角を算出する。 Thus, the data processor 14 calculates the direction of the ground station 2 as viewed from the aircraft 1.
＜地上局２から見た航空機１の方角計算＞
データ処理器１４は、取得した航空機１の位置座標を用いて、地上局２から見た航空機１の位置を算出する。
<Direction calculation of aircraft 1 as viewed from ground station 2>
The data processor 14 uses the acquired position coordinates of the aircraft 1 to calculate the position of the aircraft 1 as viewed from the ground station 2.
図８は、地上局から見た航空機の位置の算出を示す模式図である。図９は、ｘｙｚ座標系からＥＮＵ座標系への変換を示す模式図である。 FIG. 8 is a schematic diagram illustrating calculation of the position of the aircraft viewed from the ground station. FIG. 9 is a schematic diagram showing the conversion from the xyz coordinate system to the ENU coordinate system.
具体的には、データ処理器１４は、まず、図８に示すように、地上局２から見た航空機１の位置ベクトルをＥＮＵ座標系に変換する。 Specifically, the data processor 14 first converts the position vector of the aircraft 1 viewed from the ground station 2 into an ENU coordinate system as shown in FIG.
ｘｙｚ座標系では、地上局２から見た航空機１位置ベクトルは、（ｘａ−ｘｇ，ｙａ−ｙｇ，ｚａ−ｚｇ）と表される。 In the xyz coordinate system, the aircraft 1 position vector viewed from the ground station 2 is represented as (xa-xg, ya-yg, za-zg).
図９を参照すると、この変換では、ｘｙｚ座標系の軸を回転させることにより、ＥＮＵ座標系にｘｙｚ座標系を合わせる。このＥＮＵ座標系では、Ｅ軸が航空機１を原点とし、東方向を正の向きとする座標軸であり、Ｎ軸が航空機１を原点とし、北方向を正の向きとする座標軸であり、Ｕ軸が航空機１を原点とし、地表面に対し垂直上方向を正の向きとする座標軸である。 Referring to FIG. 9, in this conversion, the xyz coordinate system is adjusted to the ENU coordinate system by rotating an axis of the xyz coordinate system. In this ENU coordinate system, the E axis is a coordinate axis with the aircraft 1 as the origin and the east direction is a positive direction, the N axis is a coordinate axis with the aircraft 1 as the origin and the north direction as a positive direction, Is a coordinate axis with the aircraft 1 as the origin and the upward direction perpendicular to the ground surface as the positive direction.
この座標変換は、ｘｙｚ座標系の軸を図９に示すように回転させることにより行われる。 This coordinate conversion is performed by rotating the axes of the xyz coordinate system as shown in FIG.
まず、参照符号Ｒ３で示すように、ｚ軸を中心にｘｙｚ座標系をλの角度だけ回転させる。これにより、ｙ軸がＥ軸に一致する。このｚ軸中心の回転は、地上局２から見た航空機１の位置ベクトルに回転行列Ｒｚ（λ）を掛ける演算に相当する。 First, as indicated by reference numeral R3, the xyz coordinate system is rotated by an angle of λ about the z-axis. Thereby, the y-axis coincides with the E-axis. This rotation about the z-axis corresponds to an operation of multiplying the position vector of the aircraft 1 viewed from the ground station 2 by a rotation matrix Rz (λ).
次に、参照符号Ｒ４で示すように、Ｅ軸(ｙ軸)を中心にｚ軸を（９０°−φ）の角度だけ回転させる。これにより、ｚ軸がＵ軸に一致する。このＥ軸(ｙ軸)中心の回転は、地上局２から見た航空機１の位置ベクトルに回転行列Ｒｙ（９０°−φ）を掛ける演算に相当する。 Next, as shown by reference numeral R4, the z-axis is rotated by an angle of (90 ° -φ) about the E-axis (y-axis). Thereby, the z-axis coincides with the U-axis. This rotation about the E-axis (y-axis) corresponds to an operation of multiplying the position vector of the aircraft 1 viewed from the ground station 2 by a rotation matrix Ry (90 ° -φ).
次に、参照符号Ｒ５で示すように、Ｕ軸(ｚ軸)を中心にｘｙｚ座標系を９０°の角度だけ回転させる。これにより、ｘ軸がＥ軸に一致し、ｙ軸がＮ軸に一致する。このＵ軸(ｚ軸)中心の回転は、地上局２から見た航空機１の位置ベクトルに回転行列Ｒｚ（９０°）を掛ける演算に相当する。 Next, as indicated by reference numeral R5, the xyz coordinate system is rotated by an angle of 90 ° about the U axis (z axis). Thereby, the x axis matches the E axis, and the y axis matches the N axis. The rotation about the U axis (z axis) corresponds to an operation of multiplying the position vector of the aircraft 1 viewed from the ground station 2 by a rotation matrix Rz (90 °).
ここで、ＥＮＵ座標系における航空機１の位置ベクトルを（East，North，Up）で与える。この位置ベクトル（East，North，Up）は、航空機１が、地上局２の位置から、東方向、北方向、及び上方向に対して、それぞれ、どれだけ離れているかを示す位置ベクトルである。 Here, the position vector of the aircraft 1 in the ENU coordinate system is given by (East, North, Up). The position vector (East, North, Up) is a position vector indicating how far the aircraft 1 is from the position of the ground station 2 in the east, north, and upward directions, respectively.
この位置ベクトル（East，North，Up）は、数７の式で表される。 The position vector (East, North, Up) is represented by the equation (7).
位置ベクトル（East，North，Up）で与えられた航空機１の位置ベクトルは、ＥＮＵ座標系の座標軸では、（Ｅａ，Ｎａ，Ｕａ）と表される。 The position vector of the aircraft 1 given by the position vector (East, North, Up) is represented as (Ea, Na, Ua) on the coordinate axes of the ENU coordinate system.
次に、データ処理器１４は、この位置ベクトル（Ｅａ，Ｎａ，Ｕａ）から角度ＡＺと角度ＥＬとを算出する。 Next, the data processor 14 calculates the angle AZ and the angle EL from the position vector (Ea, Na, Ua).
図１０はＥＮＵ座標系による地上局の位置ベクトルからの角度ＡＺ及び角度ＥＬの算出を示す模式図であって、（ａ）は角度ＡＺの算出を示す模式図、（ｂ）は角度ＥＬの算出を示す模式図である。 FIGS. 10A and 10B are schematic diagrams illustrating calculation of the angle AZ and the angle EL from the position vector of the ground station in the ENU coordinate system. FIG. 10A is a schematic diagram illustrating the calculation of the angle AZ, and FIG. FIG.
地上局２から見た航空機１の方角は、角度ＡＺと角度ＥＬとによって、一義的に定まる。図１０（ａ）に示すように、角度ＡＺは、数８の式で求まる。 The direction of the aircraft 1 viewed from the ground station 2 is uniquely determined by the angle AZ and the angle EL. As shown in FIG. 10A, the angle AZ is obtained by the equation (8).
図１０（ｂ）に示すように、角度ＥＬは、数９の式で求まる。 As shown in FIG. 10B, the angle EL is obtained by Expression (9).
これらの式に上述のＥａ、Ｎａ、及びＵａを代入することにより、角度ＡＺ及び角度ＥＬが求まる。 By substituting Ea, Na, and Ua into these equations, the angle AZ and the angle EL are obtained.
このようにして、データ処理器１４は、地上局２から見た航空機１の方角を算出する。 In this way, the data processor 14 calculates the direction of the aircraft 1 as viewed from the ground station 2.
＜自動追尾誤差＞
図１１は、自動追尾誤差を示す模式図である。図１１を参照すると、地上局２から見た航空機１の方角に対するテレメータアンテナ１１の方角の差角が自動追尾誤差角になる。テレメータアンテナ１１の方角は、リアルタイムで方位取得器１２からデータ処理器１４に送られる。
<Automatic tracking error>
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an automatic tracking error. Referring to FIG. 11, the difference between the direction of the telemeter antenna 11 and the direction of the aircraft 1 viewed from the ground station 2 is the automatic tracking error angle. The direction of the telemeter antenna 11 is sent from the bearing acquisition unit 12 to the data processor 14 in real time.
データ処理器１４は、上述のように算出した地上局２から見た航空機１の方角から、リアルタイムで受け取るテレメータアンテナ１１の方角を減算することによって、自動追尾誤差角を算出する。 The data processor 14 calculates an automatic tracking error angle by subtracting the direction of the telemeter antenna 11 received in real time from the direction of the aircraft 1 viewed from the ground station 2 calculated as described above.
＜地上局２のアンテナ利得＞
図１２は、地上局のアンテナ利得を示す模式図である。図１２を参照すると、テレメータアンテナ１１のアンテナパターン（既知）において、テレメータアンテナ１１の中心軸（対称軸）から自動追尾誤差角だけずれた方位の利得が地上局２のアンテナ利得ＧＲＸになる。
<Antenna gain of ground station 2>
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating the antenna gain of the ground station. Referring to FIG. 12, in the antenna pattern (known) of the telemeter antenna 11, the gain of the azimuth deviated from the central axis (symmetric axis) of the telemeter antenna 11 by the automatic tracking error angle becomes the antenna gain G RX of the ground station 2.
データ処理器１４は、テレメータアンテナ１１のアンテナパターンと自動追尾誤差とを用いて、このような演算をすることによって、地上局２のアンテナ利得ＧＲＸを算出する。 The data processor 14 calculates the antenna gain G RX of the ground station 2 by performing such a calculation using the antenna pattern of the telemeter antenna 11 and the automatic tracking error.
＜航空機１と地上局２間の距離＞
図１３は、航空機１と地上局２との距離を示す模式図である。図１３を参照すると、航空機１と地上局２との距離Ｄは、ｘｙｚ座標系における地上局２から航空機１を見た位置ベクトルの絶対値であり、数１０に示す式で表される。
<Distance between aircraft 1 and ground station 2>
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a distance between the aircraft 1 and the ground station 2. Referring to FIG. 13, distance D between aircraft 1 and ground station 2 is the absolute value of the position vector of aircraft 1 viewed from ground station 2 in the xyz coordinate system, and is expressed by equation (10).
データ処理器１４は、この演算を行うことにより、航空機１と地上局２間の距離Ｄを算出する。 The data processor 14 calculates the distance D between the aircraft 1 and the ground station 2 by performing this calculation.
＜自由空間伝搬損失＞
図１４は、自由空間伝搬損失を示す模式図である。図１４を参照すると、自由空間伝搬損失ＬＤは、数１１で示す式で表される。
<Free space propagation loss>
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating free space propagation loss. Referring to FIG. 14, the free space propagation loss L D is represented by the formula indicated by the number 11.
ここで、ｆは、この実機アンテナパターンの測定に使用する電波の周波数であり、ｃは、電波の速度（光速）であり、Ｄは、航空機１と地上局２との距離である。 Here, f is the frequency of a radio wave used for measuring the actual antenna pattern, c is the speed (light speed) of the radio wave, and D is the distance between the aircraft 1 and the ground station 2.
データ処理器１４は、この演算を行うことにより、自由空間伝搬損失ＬＤを算出する。 Data processor 14, by performing this operation, calculates the free space propagation loss L D.
＜航空機１のアンテナ利得＞
図１５は、航空機１のアンテナ利得を示す模式図である。図１及び図１５を参照すると、
受信電力ＰＲＸは、送信電力ＰＴＸから送信経路（通信経路２１）の電力損失ＬＴＸを減算し、この減算結果に送信アンテナ（機上アンテナ３）の利得Ｇａを加算し、この加算結果から自由空間伝搬損失ＬＤを減算し、この減算結果に受信アンテナ（テレメータアンテナ１１）の利得ＧＲＸを加算し、この加算結果から受信経路（通信経路２２）の電力損失ＬＲＸを減算したものになる。
<Antenna gain of aircraft 1>
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating the antenna gain of the aircraft 1. Referring to FIGS. 1 and 15,
The reception power P RX is obtained by subtracting the power loss L TX of the transmission path (communication path 21) from the transmission power P TX , adding the gain Ga of the transmission antenna (onboard antenna 3) to the subtraction result, and subtracting the free space propagation loss L D, adds the gain G RX reception on the subtraction result antenna (telemeter antenna 11), the minus the power loss L RX receive path (communication path 22) from the addition result Become.
すなわち、
ＰＲＸ＝ＰＴＸ−ＬＴＸ＋Ｇａ−ＬＤ＋ＧＲＸ−ＬＲＸ
である。
That is,
P RX = P TX -L TX + Ga-L D + G RX -L RX
It is.
ここで、ＰＲＸ、ＬＴＸ、ＬＲＸは既知であり、ＰＲＸは測定値であり、ＬＤ及びＧＲＸは上述の計算値である。 Here, P RX , L TX , and L RX are known, P RX is a measured value, and LD and G RX are the calculated values described above.
よって、この式から未知数Ｇａを求めると、
Ｇａ＝ＰＲＸ−ＰＴＸ＋ＬＴＸ＋ＬＤ−ＧＲＸ＋ＬＲＸ ［ｄＢ］となる
このＧａが実機のアンテナ利得である。
Therefore, when the unknown Ga is calculated from this equation,
Ga = P RX -P TX + L TX + L D -G RX + L RX becomes [dB] This Ga are antenna gain actual.
データ処理器１４は、この演算を行うことにより、実機のアンテナ利得を演算する。 The data processor 14 calculates the antenna gain of the actual device by performing this calculation.
＜実機アンテナパターン表示＞
データ処理器１４は、この実機のアンテナ利得を航空機１から見た地上局２の方角と対応させて、実機アンテナパターンデータの一部とする。
<Actual antenna pattern display>
The data processor 14 associates the antenna gain of the actual device with the direction of the ground station 2 as viewed from the aircraft 1 and makes it a part of the actual device antenna pattern data.
そして、航空機１は、航空機１から見た地上局２の方角を、Azimuth成分については全角度範囲に渡って変化させるとともにConical成分については、所定の範囲に渡って変化させるように飛行し、データ処理器１４は、時々刻々の実機のアンテナ利得及び航空機１から見た地上局２の方角を互いに対応させて、実機アンテナパターンデータを作成する。実機アンテナパターンデータは、Azimuth成分とConical成分とに分けて作成される（図１６参照）。なお、実機アンテナパターンデータのAzimuth成分及びとConical成分から３Ｄの実機アンテナパターンを生成することもできる。 Then, the aircraft 1 flies so as to change the direction of the ground station 2 as viewed from the aircraft 1 over the entire angle range for the Azimuth component, and to change the direction for the Conical component over a predetermined range. The processor 14 creates actual-unit antenna pattern data by making the antenna gain of the actual unit every moment correspond to the direction of the ground station 2 viewed from the aircraft 1. The actual antenna pattern data is created separately for the Azimuth component and the Conical component (see FIG. 16). It should be noted that a 3D actual antenna pattern can be generated from the Azimuth component and the Conical component of the actual antenna pattern data.
データ処理器１４は、この実機アンテナパターンデータを記憶器１５に記憶させ、かつ、入力部からの入力に応じて、記憶器１５から実機アンテナパターンデータを読み出して表示器１６に表示する。 The data processor 14 stores the actual device antenna pattern data in the storage device 15 and reads the actual device antenna pattern data from the storage device 15 in accordance with an input from the input unit and displays the data on the display 16.
図１６は、実機アンテナパターンを示す模式図である。図１６に示すように、実機アンテナパターンは、例えば、Azimuth成分とConical成分とに分けて表示される。 FIG. 16 is a schematic diagram showing an actual antenna pattern. As shown in FIG. 16, the actual antenna pattern is displayed, for example, separately into an Azimuth component and a Conical component.
なお、例えば、実機アンテナパターンを３Ｄ表示してもよい。 Note that, for example, the actual antenna pattern may be displayed in 3D.
以上に説明したように、本実施形態によれば、航空機１の機体姿勢と航空機１の位置とに基づいて航空機１から見た地上局２の方角を算出するとともに、航空機１の位置と地上局２の位置とに基づいて地上局２から見た航空機１の方角を算出する。そして、航空機１の方角とテレメータアンテナ１１の方位とに基づいて地上局２による航空機１の自動追尾の誤差を算出する。この自動追尾の誤差が、地上局２から見た航空機１の方角と地上局２のテレメータアンテナ１１の方位との誤差に相当する。 As described above, according to the present embodiment, the direction of the ground station 2 viewed from the aircraft 1 is calculated based on the aircraft attitude of the aircraft 1 and the position of the aircraft 1, and the position of the aircraft 1 and the ground station are calculated. The direction of the aircraft 1 viewed from the ground station 2 is calculated based on the position of the aircraft 2. Then, an error in automatic tracking of the aircraft 1 by the ground station 2 is calculated based on the direction of the aircraft 1 and the azimuth of the telemeter antenna 11. This automatic tracking error corresponds to an error between the direction of the aircraft 1 viewed from the ground station 2 and the azimuth of the telemeter antenna 11 of the ground station 2.
そして、自動追尾の誤差と地上局２のテレメータアンテナ１１のアンテナパターンデータとに基づき地上局２のアンテナ利得を算出する。そして、地上局のアンテナ利得を、所要のパラメータを用いた演算によって、機上アンテナ３のアンテナパターンに変換する。 Then, the antenna gain of the ground station 2 is calculated based on the error of the automatic tracking and the antenna pattern data of the telemeter antenna 11 of the ground station 2. Then, the antenna gain of the ground station is converted into the antenna pattern of the onboard antenna 3 by a calculation using required parameters.
従って、本実施形態によれば、地上局２から見た航空機１の方角と地上局２のアンテナ方位との誤差を補完して実運用下での実機アンテナパターンを取得することができる。 Therefore, according to the present embodiment, it is possible to obtain an actual antenna pattern under actual operation by supplementing an error between the direction of the aircraft 1 viewed from the ground station 2 and the antenna orientation of the ground station 2.
（その他の実施形態）
上記実施形態では実機アンテナパターン取得システム（方法）を航空機１に適用したが、これを航空機以外の飛行体に適用してもよい。航空機以外の飛行体として、ドローン、ロケット、ミサイル等が例示される。これらの場合にも、実施形態１を実質的にそのまま適用することができる。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the actual antenna pattern acquisition system (method) is applied to the aircraft 1, but may be applied to an airplane other than the aircraft. Drones, rockets, missiles, and the like are exemplified as flying objects other than aircraft. Also in these cases, the first embodiment can be applied substantially as it is.
上記説明から、当業者にとっては、多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきである。 From the above description, many modifications and other embodiments are apparent to one skilled in the art. Therefore, the above description should be construed as illustrative only.
本発明の実機アンテナパターン取得システム、実機アンテナパターン取得方法、及び実機アンテナパターン取得プログラムは、地上局から見た航空機の方角と地上局のアンテナ方位との誤差を補完することが可能な実運用下での実機アンテナパターン取得システム、実機アンテナパターン取得方法、及び実機アンテナパターン取得プログラムとして有用である。 The actual device antenna pattern acquisition system, the actual device antenna pattern acquisition method, and the actual device antenna pattern acquisition program of the present invention can be used under actual operation in which an error between the direction of the aircraft and the antenna direction of the ground station viewed from the ground station can be complemented. The present invention is useful as an actual antenna pattern acquisition system, an actual antenna pattern acquisition method, and an actual antenna pattern acquisition program.
１ 航空機
２ 地上局
３ 機上アンテナ
４ 位置取得器
５ 機体姿勢取得器
７ 機上通信器
８ 機上通信制御器
１１ テレメータアンテナ
１２ 方位取得器
１３ 受信電力取得器
１４ データ処理器
１５ 記憶器
１６ 表示器
１７ アンテナ駆動機構
１８ 追尾制御機構
１９ 地上通信制御器
２０ 地上通信器
２１ 通信経路
２２ 通信経路
１００ 実機アンテナパターン取得システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Aircraft 2 Ground station 3 Onboard antenna 4 Position acquisition unit 5 Aircraft attitude acquisition unit 7 Onboard communication unit 8 Onboard communication controller 11 Telemeter antenna 12 Direction acquisition unit 13 Received power acquisition unit 14 Data processing unit 15 Storage unit 16 Display Device 17 antenna driving mechanism 18 tracking control mechanism 19 ground communication controller 20 ground communication device 21 communication path 22 communication path 100 actual antenna pattern acquisition system
Claims (6)
前記飛行体の位置を取得する位置取得器と、
飛行体の機体姿勢を取得する機体姿勢取得器と、
地上局のテレメータアンテナの方位を取得する方位取得器と、
前記機上アンテナから送信され、前記テレメータアンテナを始端部として含む受信経路の終端において受信される電気信号の電力である受信電力を取得する受信電力取得器と、
データ処理器と、を備え、
前記データ処理器は、前記飛行体の位置と、前記飛行体の機体姿勢と、前記テレメータアンテナの方位と、前記受信電力と、に基づいて前記機上アンテナのアンテナパターンデータである実機アンテナパターンデータを算出するよう構成されている、実機アンテナパターン取得システム。 A system for acquiring an actual antenna pattern of a flying object provided with an onboard antenna,
A position acquisition device for acquiring the position of the flying object,
An aircraft attitude acquisition device that acquires the aircraft attitude of the flying object;
An azimuth acquisition device for acquiring the azimuth of the telemeter antenna of the ground station;
A reception power acquisition unit that acquires reception power that is power of an electric signal transmitted from the onboard antenna and received at an end of a reception path including the telemeter antenna as a start end,
And a data processor.
The data processor is a real aircraft antenna pattern data which is an antenna pattern data of the onboard antenna based on the position of the aircraft, a body attitude of the aircraft, an orientation of the telemeter antenna, and the received power. An actual antenna pattern acquisition system configured to calculate
前記飛行体の位置と前記地上局の位置とに基づいて前記地上局から見た前記飛行体の方角である飛行体方角を算出することと、
前記飛行体方角と前記テレメータアンテナの方位とに基づいて前記地上局による前記飛行体の自動追尾の誤差である自動追尾誤差を算出することと、
前記自動追尾誤差と前記地上局のテレメータアンテナのパターンデータである地上局アンテナパターンデータとに基づき前記地上局のアンテナ利得である地上局アンテナ利得を算出することと、
前記飛行体の位置と前記地上局の位置とに基づいて前記飛行体と前記地上局との間の距離である飛行体−地上局間距離を算出することと、
前記飛行体−地上局間距離に基づいて、前記機上アンテナと前記テレメータアンテナとの間を電波が伝搬する際の損失である自由空間伝搬損失を計算することと、
前記地上局アンテナ利得と、前記機上アンテナを終端部として含む送信経路の始端において送信される電気信号の電力である送信電力と、前記送信経路の損失と、前記受信経路の損失と、前記受信電力と、前記自由空間伝搬損失と、に基づいて前記機上アンテナの利得である実機アンテナ利得を算出することと、
前記地上局方角と前記実機アンテナ利得とに基づいて前記機上アンテナの前記実機アンテナパターンデータを算出することと、
を実行するよう構成されている、請求項１に記載の実機アンテナパターン取得システム。 The data processor calculates a ground station direction, which is a direction of the ground station as viewed from the flying object, based on an aircraft attitude of the flying object and a position of the flying object,
Calculating a flying object direction, which is the direction of the flying object viewed from the ground station, based on the position of the flying object and the position of the ground station;
Calculating an automatic tracking error that is an error of automatic tracking of the flying object by the ground station based on the direction of the flying object and the azimuth of the telemeter antenna;
Calculating the ground station antenna gain that is the antenna gain of the ground station based on the automatic tracking error and the ground station antenna pattern data that is the pattern data of the telemeter antenna of the ground station;
Calculating a vehicle-to-ground station distance that is a distance between the vehicle and the ground station based on the position of the vehicle and the position of the ground station;
Calculating a free-space propagation loss, which is a loss when a radio wave propagates between the onboard antenna and the telemeter antenna, based on the distance between the aircraft and the ground station;
The ground station antenna gain, transmission power that is the power of an electric signal transmitted at the beginning of a transmission path that includes the onboard antenna as a termination, loss in the transmission path, loss in the reception path, Calculating the actual antenna gain, which is the gain of the onboard antenna, based on the power and the free space propagation loss;
Calculating the real antenna pattern data of the onboard antenna based on the ground station direction and the real antenna gain;
The actual antenna pattern acquisition system according to claim 1, wherein the system is configured to execute the following.
前記方法は、
前記飛行体の位置を取得することと、
飛行体の機体姿勢を取得することと、
地上局のテレメータアンテナの方位を取得することと、
前記機上アンテナから送信され、前記テレメータアンテナを始端部として含む受信経路の終端において受信される電気信号の電力である受信電力を取得することと、
前記飛行体の位置と、前記飛行体の機体姿勢と、前記テレメータアンテナの方位と、前記受信電力と、に基づいて前記機上アンテナのアンテナパターンデータである実機アンテナパターンデータを算出することと、
を含む、実機アンテナパターン取得方法。 A method of acquiring an actual antenna pattern of a flying object provided with an onboard antenna,
The method comprises:
Obtaining the position of the flying object;
Obtaining the aircraft attitude of the flying object,
Obtaining the orientation of the ground station telemeter antenna;
Acquiring reception power that is transmitted from the onboard antenna and is power of an electric signal received at an end of a reception path including the telemeter antenna as a start end,
Calculating the actual aircraft antenna pattern data, which is the antenna pattern data of the onboard aircraft antenna, based on the position of the aircraft, the attitude of the aircraft, the orientation of the telemeter antenna, and the received power;
And a method for obtaining an actual antenna pattern.
前記飛行体の位置と前記地上局の位置とに基づいて前記地上局から見た前記飛行体の方角である飛行体方角を算出することと、
前記飛行体方角と前記テレメータアンテナの方位とに基づいて前記地上局による前記飛行体の自動追尾の誤差である自動追尾誤差を算出することと、
前記自動追尾誤差と前記地上局のテレメータアンテナのパターンデータである地上局アンテナパターンデータとに基づき前記地上局のアンテナ利得である地上局アンテナ利得を算出することと、
前記飛行体の位置と前記地上局の位置とに基づいて前記飛行体と前記地上局との間の距離である飛行体−地上局間距離を算出することと、
前記飛行体−地上局間距離に基づいて、前記機上アンテナと前記テレメータアンテナとの間を電波が伝搬する際の損失である自由空間伝搬損失を計算することと、
前記地上局アンテナ利得と、前記機上アンテナを終端部として含む送信経路の始端において送信される電気信号の電力である送信電力と、前記送信経路の損失と、前記受信経路の損失と、前記受信電力と、前記自由空間伝搬損失と、に基づいて前記機上アンテナの利得である実機アンテナ利得を算出することと、
前記地上局方角と前記実機アンテナ利得とに基づいて前記機上アンテナの前記実機アンテナパターンデータを算出することと、
を含む、請求項３に記載の実機アンテナパターン取得方法。 Calculating the actual aircraft antenna pattern data, calculating a ground station direction, which is the direction of the ground station viewed from the flying object based on the aircraft attitude of the flying object and the position of the flying object,
Calculating a flying object direction, which is the direction of the flying object viewed from the ground station, based on the position of the flying object and the position of the ground station;
Calculating an automatic tracking error that is an error of automatic tracking of the flying object by the ground station based on the direction of the flying object and the azimuth of the telemeter antenna;
Calculating the ground station antenna gain that is the antenna gain of the ground station based on the automatic tracking error and the ground station antenna pattern data that is the pattern data of the telemeter antenna of the ground station;
Calculating a vehicle-to-ground station distance that is a distance between the vehicle and the ground station based on the position of the vehicle and the position of the ground station;
Calculating a free-space propagation loss, which is a loss when a radio wave propagates between the onboard antenna and the telemeter antenna, based on the distance between the aircraft and the ground station;
The ground station antenna gain, transmission power that is the power of an electric signal transmitted at the beginning of a transmission path that includes the onboard antenna as a termination, loss in the transmission path, loss in the reception path, Calculating the actual antenna gain, which is the gain of the onboard antenna, based on the power and the free space propagation loss;
Calculating the real antenna pattern data of the onboard antenna based on the ground station direction and the real antenna gain;
4. The method according to claim 3, further comprising:
前記方法は、
前記飛行体の位置を取得することと、
飛行体の機体姿勢を取得することと、
地上局のテレメータアンテナの方位を取得することと、
前記機上アンテナから送信され、前記テレメータアンテナを始端部として含む受信経路の終端において受信される電気信号の電力である受信電力を取得することと、
前記飛行体の位置と、前記飛行体の機体姿勢と、前記テレメータアンテナの方位と、前記受信電力と、に基づいて前記機上アンテナのアンテナパターンデータである実機アンテナパターンデータを算出することと、
を含む、実機アンテナパターン取得プログラム。 A program that causes a computer to perform a method of acquiring a real antenna pattern of a flying object provided with an onboard antenna,
The method comprises:
Obtaining the position of the flying object;
Obtaining the aircraft attitude of the flying object,
Obtaining the orientation of the ground station telemeter antenna;
Acquiring reception power that is transmitted from the onboard antenna and is power of an electric signal received at an end of a reception path including the telemeter antenna as a start end,
Calculating the actual aircraft antenna pattern data, which is the antenna pattern data of the onboard aircraft antenna, based on the position of the aircraft, the attitude of the aircraft, the orientation of the telemeter antenna, and the received power;
A real-world antenna pattern acquisition program, including
前記飛行体の位置と前記地上局の位置とに基づいて前記地上局から見た前記飛行体の方角である飛行体方角を算出することと、
前記飛行体方角と前記テレメータアンテナの方位とに基づいて前記地上局による前記飛行体の自動追尾の誤差である自動追尾誤差を算出することと、
前記自動追尾誤差と前記地上局のテレメータアンテナのパターンデータである地上局アンテナパターンデータとに基づき前記地上局のアンテナ利得である地上局アンテナ利得を算出することと、
前記飛行体の位置と前記地上局の位置とに基づいて前記飛行体と前記地上局との間の距離である飛行体−地上局間距離を算出することと、
前記飛行体−地上局間距離に基づいて、前記機上アンテナと前記テレメータアンテナとの間を電波が伝搬する際の損失である自由空間伝搬損失を計算することと、
前記地上局アンテナ利得と、前記機上アンテナを終端部として含む送信経路の始端において送信される電気信号の電力である送信電力と、前記送信経路の損失と、前記受信経路の損失と、前記受信電力と、前記自由空間伝搬損失と、に基づいて前記機上アンテナの利得である実機アンテナ利得を算出することと、
前記地上局方角と前記実機アンテナ利得とに基づいて前記機上アンテナの前記実機アンテナパターンデータを算出することと、
を含む、請求項５に記載の実機アンテナパターン取得プログラム。 Calculating the actual aircraft antenna pattern data, calculating a ground station direction, which is the direction of the ground station viewed from the flying object based on the aircraft attitude of the flying object and the position of the flying object,
Calculating a flying object direction, which is the direction of the flying object viewed from the ground station, based on the position of the flying object and the position of the ground station;
Calculating an automatic tracking error that is an error of automatic tracking of the flying object by the ground station based on the direction of the flying object and the azimuth of the telemeter antenna;
Calculating the ground station antenna gain that is the antenna gain of the ground station based on the automatic tracking error and the ground station antenna pattern data that is the pattern data of the telemeter antenna of the ground station;
Calculating a vehicle-to-ground station distance that is a distance between the vehicle and the ground station based on the position of the vehicle and the position of the ground station;
Calculating a free-space propagation loss, which is a loss when a radio wave propagates between the onboard antenna and the telemeter antenna, based on the distance between the aircraft and the ground station;
The ground station antenna gain, transmission power that is the power of an electric signal transmitted at the beginning of a transmission path that includes the onboard antenna as a termination, loss in the transmission path, loss in the reception path, Calculating the actual antenna gain, which is the gain of the onboard antenna, based on the power and the free space propagation loss;
Calculating the real antenna pattern data of the onboard antenna based on the ground station direction and the real antenna gain;
The actual machine antenna pattern acquisition program according to claim 5, comprising:
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