JP2606102B2 - 移動体搭載アンテナの追尾制御装置 - Google Patents
移動体搭載アンテナの追尾制御装置Info
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Description
移動体に搭載されるアンテナを電波発生源方向へ指向さ
せるための制御装置に関するものである。
制御装置の一実施例を示すブロック線図であり、1はア
ンテナ、2はアンテナ指向角誤差検出器、3は移動体方
位角検出器、4はアンテナ指向角誤差修正器、5は衛生
の軌道データ、6はアンテナ追尾制御器、7はアンテナ
駆動モータ、8はアンテナ指向角誤差信号、9は移動体
方位角信号である。
ステムでは、アンテナ1を常に衛星方向へ指向させるこ
とが必要であるため、アンテナ指向誤差検出器2におい
て得られるアンテナ指向角誤差信号8の他に、移動体方
位角検出器3によって移動体方位角信号9を検出し、ア
ンテナ指向角修正器4でアンテナの指向角誤差信号8を
修正した後、アンテナ追尾制御器6に入力することで、
移動体の位置および姿勢の変化を考慮したアンテナの追
尾制御が行われていた(たとえば特開昭63−2711
82号公報)。
誤差検出器2においてはアンテナ指向角誤差信号8が検
出できない場合に備えて、アンテナ追尾制御器6ではア
ンテナ指向角誤差修正器4からの信号の他に、予め明ら
かである衛生の軌道データ5を入力として用意してお
り、アンテナ指向角誤差信号8が途絶えた場合に限り、
移動体方位角信号9と衛星の軌道データ5から疑似アン
テナ誤差信号を発生させ、アンテナ駆動モータ7の制御
を行っていた。
体搭載アンテナの追尾制御装置では、アンテナ追尾制御
系6が持つむだ時間やアンテナ指向誤差検出器2、移動
体方位角検出器3特有の検出遅れなどにより、アンテナ
の追尾応答速度には限界がある。
体の直進速度や操舵角信号を検出し、それらの信号から
移動体の方位角変動を推定することで、正確且つ迅速な
アンテナ追尾を可能とするアンテナ追尾制御装置を提供
することにある。
移動体の直進速度を検出する直進速度検出器と、移動体
の操舵角を検出する操舵角検出器と、移動体の方位角を
検出する移動体方位角検出器と、移動体に搭載されたア
ンテナの指向角誤差を検出するアンテナ指向角誤差検出
器と、移動体の直進速度検出器から得られる直進速度信
号と移動体の操舵角検出器から得られる操舵角信号との
関係から移動体が取り得る方位角速度推定信号を生成
し、積分器に方位角速度推定信号を入力することで推定
方位角信号に変換後出力する移動体方位角推定器と、移
動体方位角検出器で検出した移動体方位角信号と移動体
方位角推定器が発生する移動体方位角推定信号との差を
移動体方位角誤差推定信号として発生する移動体方位角
誤差推定信号との差を移動体方位角誤差推定信号として
発生する移動体方位角誤差推定器と、アンテナ指向角誤
差検出器において検出されたアンテナ指向角誤差信号を
前記移動体方位角誤差推定器が出力する移動体方位角誤
差推定信号で補正し、アンテナ追尾制御記入力信号とし
て発生するアンテナ指向角誤差補正器を具備して構成さ
れる。
テナ指向角誤差補正器において、前記アンテナ指向角誤
差信号と前記移動体方位角誤差推定信号との相加平均を
とることで補正して構成される。
テナ指向角誤差補正器において、前記アンテナ指向角誤
差信号と前記移動体方位角誤差推定信号との重みづけ平
均を得ることで補正して構成される。
明する。
テナの追尾制御装置の一実施例を示すブロック図であ
る。図1において、1は移動体に搭載されたアンテナ、
2はアンテナ指向角誤差検出器、3は移動体方位角検出
器、4はアンテナ指向角誤差修正器、5は衛星の軌道デ
ータ、6はアンテナ追尾制御器、7はアンテナ駆動モー
タ、8はアンテナ指向角誤差信号、9は移動体方位角信
号、10は移動体操舵角信号、11は移動体直進速度信
号、12は移動体操舵角検出器、13は移動体方位角誤
差推定器、14は移動体方位角推定器、15は移動体直
進速度検出器、16は移動体方位角角誤差推定信号、1
7は移動体方位角推定信号、18はアンテナ追尾制御記
入力信号である。
進速度(移動体直進速度信号11)を検出し、それを移
動体方位角推定器14へ供給する。
られる操舵角(移動体操舵角信号10)を検出し、それ
を移動体方位角推定器14へ供給する。
の関係を示している。ここで移動体操舵角αと方位角速
度ωの間には次の関係式が成立する。
とアンテナ搭載位置との間の距離である(機械技術研究
所報告第156号43ページ)。
は、移動体操舵角検出器12で検出した操舵角α(移動
体操舵角信号10)と、移動体直進速度検出器15で検
出した直進速度υ(移動体直進速度信号11)をもとに
(1)式を利用して移動体方位角速度ωを発生する。こ
のときLは移動体固有の定数である。さらに移動体方位
角推定器14では、発生した移動体方位角速度ωを移動
体方位角推定器14内のにある積分器によって積分し、
その信号を移動体方位角推定信号17として出力する。
方位角推定器14から出力される移動体方位角推定信号
17と、移動体方位角検出器3によって検出された移動
体方位角信号9を入力とし、移動体方位角信号9と移動
体方位角推定信号17との差を移動体方位角誤差推定信
号16として出力する。
ナ指向角誤差検出器2によってアンテナ指向角誤差信号
8が検出される場合には、移動体方位角誤差推定器13
から出力される移動体方位角誤差推定信号16との平均
値を取ることでアンテナ指向角誤差信号8を補正し、ま
た電波障害等でアンテナ指向角誤差信号8が途絶したと
きは移動体方位角誤差推定信号16をそのまま用いて、
アンテナ追尾制御器入力信号18を発生する。
制御器入力信号18が零となるようにアンテナ駆動モー
タ7を駆動する信号を発生する必要がある。本実施例で
はそのためのアンテナ追尾制御器6として、利得(ゲイ
ン)と定常特性を改善するための積分器を組み合わせた
PI制御器を構成した。こうすることでアンテナ追尾制
御器6では、アンテナ追尾制御器入力信号18を零とす
るようにアンテナ駆動モータ7への駆動信号を発生する
ことができる。
ンテナ指向角誤差信号8が電波遮蔽などで取得不可能な
場合のための対策として、アンテナ追尾制御器入力信号
18の他に、従来の方法と同様に衛生の軌道データ5も
入力としており、電波遮蔽時では従来通りの構成となる
ようにしている。
誤差修正器4で行う補正方法として、アンテナ指向角誤
差信号8と移動体方位角誤差推定信号16の相加平均を
とり、得られた信号をアンテナ追尾制御器入力信号18
とし、アンテナ制御器6に入力する。具体的にこのアン
テナ追尾制御記入力信号18は、アンテナ指向角誤差信
号8をa、移動体方位角誤差推定信号16をbとしたと
き、アンテナ追尾制御器入力信号18を(a+b)/2
の関係式から発生させる信号である。
器4で行う補正法として、アンテナ指向角誤差信号8と
移動体方位角誤差推定信号16との相加平均をとり、得
られた信号をアンテナ追尾制御器入力信号18とし、ア
ンテナ制御器6に入力する。具体的にこのアンテナ追尾
制御器入力信号18は、アンテナ指向角誤差信号8を
g、移動体方位角誤差推定信号16をhとしたとき、ア
ンテナ追尾制御器入力信号18を(mg+nh)/m+
nの関係式から発生される信号である。ただしここでの
m、nは各々の信号に与える重み定数であり、これらの
値は実際に調整を行いながら決定する。
の系を模擬した計算機シミュレーションを行った。図3
は実施した計算機シミュレーションで用いた移動体搭載
アンテナ追尾制御装置のブロック図である。
はアンテナ指向角、43は目標指向角、44はアンテナ
誤差推定器、45はサンプラ、46は補正器、47はP
I制御器、48はアクチュエータモデル、49はアンテ
ナ指向角誤差信号、50はアンテナ指向角誤差推定信号
である。
は、図1で示したように移動体方位角誤差推定器14か
ら(1)式を利用して発生する移動体方位角誤差推定信
号16を計算機シミュレーションで模擬するため、アン
テナ指向角42の目標指向角43との間で差をとった信
号をサンプラ45に入力し、アンテナ指向角誤差信号4
9にむだ時間を持たせることで、アンテナ誤差推定器4
4が発生するアンテナ指向角誤差推定信号50が、アン
テナ指向角誤差信号49に対してむだ時間の分だけ未来
の値となるような構成とした。
49とアンテナ指向角誤差推定信号50との間で相加平
均値や重みづけ平均値を求め出力する。
ュレーションではDCサーボモータのモデルを、またア
ンテナモデル41としては剛体モデルを用いた。
ップ応答を行った結果である。図において実線が図3に
おける補正器46において重みづけ平均値をとったも
の、破線が相加平均値をとったもの、点線が補正を何も
行わない従来装置を用いたものの結果である。ただしこ
こで示した重みづけ補正では、m=3、n=6の値とし
た。
定器44を用いない従来装置では、目標値変動に対する
追従性を高めるためにPI制御器47の比例ゲインを大
きくすると、過渡応答が悪化しオーバーシュートが発生
してしまっているのが確認できる。それに対して、アン
テナ誤差推定器44を用いてアンテナ指向角誤差信号4
9を補正した場合には、補正方法として相加平均を用い
ても適当な重みによる重みづけ平均を用いても、従来装
置と比較して過渡特性が改善され、良好な応答となるこ
とがわかる。
いても、正確でかつ即応性をある程度有したアンテナ追
尾制御装置が実現できる。
角変動を検出しながらアンテナの追尾制御を行うアンテ
ナ追尾制御方式の応答性を向上させ、正確な追尾が可能
となるという効果がある。
す構成図
Claims (3)
- 【請求項1】 移動体に搭載されたアンテナを電波発生
源方向に追尾させる移動体搭載アンテナの追尾制御装置
において、前記移動体の直進速度を検出する直進速度検
出器と、前記移動体の操舵角を検出する操舵角検出器
と、前記移動体の方位角を検出する移動体方位角検出器
と、前記移動体に搭載されたアンテナの指向角誤差を検
出するアンテナ指向角誤差検出器と、前記移動体の直進
速度検出器から得られる直進速度信号と前記移動体の操
舵角検出器から得られる操舵角信号との関係から前記移
動体が取り得る方位角速度推定信号を生成し、積分器に
前記方位角速度推定信号を入力することで推定方位角信
号に変換後出力する移動体方位角推定器と、前記移動体
方位角検出器で検出した移動体方位角信号と前記移動体
方位角推定器が発生する移動体方位角推定信号との差を
移動体方位角誤差推定信号として発生する移動体方位角
誤差推定器と、前記アンテナ指向角誤差検出器において
検出されたアンテナ指向角誤差信号を前記移動体方位角
誤差推定器が出力する移動体方位角誤差推定信号で補正
し、アンテナ追尾制御器入力信号として発生するアンテ
ナ指向角誤差補正器を具備したことを特徴とする移動体
搭載アンテナの追尾制御装置。 - 【請求項2】 前記アンテナ指向角誤差補正器は、前記
アンテナ指向角誤差信号と前記移動体方位角誤差推定信
号との相加平均をとることで補正する請求項1記載の移
動体搭載アンテナの追尾制御装置。 - 【請求項3】 前記アンテナ指向角誤差補正器は、前記
アンテナ指向角誤差信号と前記移動体方位角誤差推定信
号との重みづけ平均をとることで補正する請求項1記載
の移動体搭載アンテナの追尾制御装置。
Priority Applications (2)
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