JP2926748B2

JP2926748B2 - 衛星通信用の車載アンテナ

Info

Publication number: JP2926748B2
Application number: JP1103007A
Authority: JP
Inventors: 晃川口
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-04-21
Filing date: 1989-04-21
Publication date: 1999-07-28
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: JPH02281172A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は衛星通信用の車載アンテナな係り、特に衛星
の初期捕捉技術に関する。

（従来の技術）衛星通信用の車載アンテナとしては、従来、例えば第
５図に示すものが知られている。この車載アンテナは、
車両１の荷台等に搭載されるもので、アンテナ２と、こ
のアンテナ２を方位角（AZ角）方向、仰角（EL角）方向
へそれぞれ駆動するAZ駆動部３及びEL駆動部４と、アン
テナ２のAZ角、EL角をそれぞれ検出するAZ角度検出器５
及びEL角度検出器６と、アンテナ２で受信された衛星か
らの到来電波の強度を計測する機能を備えた受信機７
と、方位コンパス51と、これらを用いてアンテナ２の指
向方向を制御するアンテナ制御部52とを基本的に備え
る。

この種の車載アンテナによる衛星の初期捕捉は次のよ
うにして行われる。即ち、車両１の停止位置において、
係員が方位コンパス51で車両１の方位を測定し、その測
定値（車両１の絶対方位角）をアンテナ制御部52へ入力
する。また、アンテナ制御部52には、捕捉しようとする
衛星の絶対方位角と絶対仰角が入力される。これは例え
ば、アンテナ制御部52が、係員が入力した車両１の停止
位置の位置情報に基づき記憶装置をアクセスして取得す
る、あるいは、係員がその位置情報に基づき衛星の絶対
方位角と絶対仰角を得、それをアンテナ制御部52へ入力
する等によって行われる。

そこで、アンテナ制御部52では、衛星の絶対方位角と
車両の絶対方位角との間で減算をして車両から見た衛星
の相対方位角を求め、その相対方位角と前記入力された
衛星の絶対仰角を車両から衛星を見た仰角（相対仰角）
とみなしたものとで定まる方向へアンテナ２を指向させ
る。次いで、アンテナ制御部52は、受信機７から得られ
る到来電波の強度計測値が基準値を越えたか否か、即ち
衛星を捕捉できたか否かを判別する。そして、もし捕捉
できていない場合には、手動でまたは自動的に衛星の捕
捉を行う。

手動で行う方法は、係員がアンテナ制御部52あるいは
受信機７に設けてあるレベル計の振れを視認しながらア
ンテナ２を操作する方法である。また、自動的に行う方
法は、アンテナ制御部52がアンテナ２の角度検出器
（５、６）からの角度検出信号に基づき駆動部（３、
４）を制御してアンテナ２の指向方向を前記設定した方
向を基準に所定の走査パターンに従って走査し、受信機
７からの強度計測値が基準値を越える方向を検出する方
法である。

（発明が解決しようとする課題）しかし、前述した従来の衛星初期捕捉方法にあって
は、車両停止後の短期間内での衛星捕捉が困難で、また
捕捉のための操作が煩雑であるという問題がある。

即ち、アンテナの走査パターンには種々の形態が採用
されるが、方位角の高精度測定は困難であるところか
ら、例えば第４図（ａ）に示すように、（相対）仰角を
一定にして（相対）方位方向へ走査することを単位角度
幅の仰角ごとに行うのが通例である。ところが、アンテ
ナの角度検出器は車両の荷台等の載置面を基準に角度検
出を行うのであるから、停止時の車両の姿勢に大きく影
響される。従って、外部から取得した衛星の絶対仰角を
車両から衛星を見た相対仰角として用いる場合、その誤
差は相当に大きく、衛星を捕捉するまでの走査量が大き
くなる。また、第４図（ａ）は車両を基準にしたもので
あるので、車両の停止姿勢によっては、衛星に対する実
際の走査パターンは第４図（ｂ）に示す如く傾斜したも
のとなり、一定の絶対仰角を保持して走査することがで
きず、正確な捕捉動作が困難である。

また、捕捉のための操作として、車両の絶対方位を車
両停止後に方位コンパスで測定し、それをアンテナ制御
部へ入力する操作が必要であり、煩雑である。

本発明は、このような従来の問題に鑑みなされたもの
で、その目的は、衛星捕捉時間の短縮化、省力化を図り
得る衛星通信用の車載アンテナを提供することにある。

（課題を解決するための手段）前記目的を達成するために、本発明の衛星通信用の車
載アンテナは次の如き構成を有する。

即ち、本発明の衛星通信用の車載アンテナは、停止時
における車両の方位角、ピッチ角及びロール角をそれぞ
れ独立的かつ自動的に検出する手段と；車両停止時にお
いて検出された前記方位角、ピッチ角及びロール角を停
止時における車両の姿勢角として出力する手段と；車両
停止位置情報に基づき取得された衛星の絶対方向（仰角
及び方位角）を前記検出された姿勢角を用いて車両から
見た衛星の相対方向（仰角及び方位角）へ座標変換する
手段；車両に搭載されるアンテナの指向方向を前記座標
変換した相対仰角及び相対方位角で定まる方向へ設定す
る手段と；前記設定した指向方向の周辺領域におけるそ
の指向方向の制御を前記座標変換によって相対方向を求
めて行う手段と；前記設定した指向方向において、また
は、前記指向方向の制御時において、受信電界強度値と
基準値とを比較し受信電界強度値が基準値を超えるか否
かによって衛星を捕捉したか否かを判断し、衛星を捕捉
しない場合には、衛星に対する絶対仰角を所定の単位角
度幅ごとに一定として方位方向に所定の範囲を走査する
予め設定した走査パターンに基づいて前記アンテナの指
向方向を走査せしめつつ衛星を捕捉する手段と；を備え
たことを特徴とするものである。

（作用）次に、前記の如く構成される本発明の衛星通信用の車
載アンテナの作用を説明する。

本発明では、車両停止時に自動的に車両の姿勢角が検
出され、その検出した姿勢角と衛星の絶対方向の角度情
報とから、車両から衛星方向を見た相対方向の角度情報
を得、その取得した相対方向へ向けてアンテナ指向方向
を設定する。ここに、得られた相対角度情報（仰角及び
方位角）は車両の実際の姿勢を加味したものであるか
ら、正確にアンテナを衛星方向へ指向させ得ることにな
る。また、設定したアンテナ指向方向において、受信電
波強度値が基準値以下である場合は、同様に相対方向の
角度情報を逐一得てアンテナの指向方向を制御するの
で、正確な捕捉動作をなし得る。そして、この場合にお
いて、指向方向に大きな狂いはないから、少ない走査量
で迅速に衛星を捕捉できることになる。

なお、本発明によれば、車両の姿勢角は自動的に検出
できるので、従来のような操作の煩雑さをなくすことが
でき、自動走査にしたことと相俟って省力化を図ること
ができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る衛星通信用の車載ア
ンテナを示す。なお、従来例と同一構成部分には同一符
号名称を付し、その部分の説明を省略する。

この車載アンテナは、従来の方位コンパス51に代え
て、方位センサ８、ピッチセンサ９及びロールセンサ10
を設け、これらが検出した車両１の姿勢角（方位角、ピ
ッチ角、ロール角）をアンテナ制御部11へ入力するよう
にしたものである。

アンテナ制御部11は、例えば第２図に示す手順に従っ
て衛星の捕捉動作を実行する。以下、第２図を参照して
アンテナ制御部11の動作を説明する。

ステップ21では、車両１の停止位置における衛星の絶
対方位角と絶対仰角が入力される。入力方法は従来例と
同様である。

ステップ22では、方位センサ８、ピッチセンサ９及び
ロールセンサ10の各出力を取り込んで停止時の車両姿勢
角を検出する。

ステップ23では、検出した車両姿勢角を用いて座標変
換演算を行い、衛星の絶対方位角、絶対仰角を車両１か
ら見た衛星の相対方位角、相対仰角を算出する。

ステップ24では、前記演算結果に従ってアンテナ２を
駆動し衛星方向へ指向させる。

ステップ25では、受信機７から得られる受信電波強度
計測値が一定レベルを越えるか否かを判別する。その判
別結果が肯定（YES）であれば、初期捕捉は完了したと
してステップ27へ進む。一方、判別結果が否定（NO）で
あれば、判別結果が肯定（YES）になるまで繰り返し行
い、判別結果が肯定（YES）になると、ステップ27へ進
み、初期捕捉は完了する。

ステップ25→同26→同25のループでは、予め定められ
た走査パターンでアンテナ２の指向方向を走査し衛星を
捕捉することを行う。例えば、第３図に示す走査パター
ンを採用する場合、走査経路に座標変換の代表点を適宜
定め、絶対方向（第３図（ｂ））の代表点の角度を逐次
座標変換して相対方向（第３図（ａ））へ変換する。そ
の結果、アンテナ２の指向方向制御は、第３図（ａ）に
示す如く、車両１の姿勢に応じたものとなり、衛星に対
しては、第３図（ｂ）に示す如く、常に一定の絶対仰角
を保って走査できることになる。

なお、方位センサ８には、一般に、磁気方位計が用い
られるが、磁気方位計は周囲の建物などの影響を受け易
く、ピッチセンサ９やロールセンサ10に比して誤差が大
きい。このため、座標変換して求めたアンテナ指向方向
も絶対方位角との誤差が大きく、これを走査の基準にす
るのは不適当である。一方、絶対仰角の方向へは比較的
正確に指向させ得る。従って、前述したように、絶対仰
角を所定の単位角度幅ごとに一定に保持して方位方向へ
走査する方式が妥当であり、捕捉時間を早めることがで
きる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の衛星通信用の車載アン
テナによれば、車両停止時の姿勢角を自動的に検出し、
それを用いて車両から見た衛星の相対方向を求めるよう
にしたので、正確にアンテナを衛星方向へ指向させるこ
とができる。また、アンテナの指向方向を制御して衛星
を捕捉する場合でも、同様に相対方向を求めて行うの
で、正確な捕捉動作をなし得、少ない走査量で迅速に衛
星捕捉をなし得ることが期待できる。そして、車両の姿
勢角は自動的に検出できるので、従来のような操作の煩
雑さをなくすことができ、自動走査にしたことと相俟っ
て省力化を図ることができる、等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る衛星通信用の車載アン
テナの構成ブロック図、第２図は衛星捕捉の動作手順の
フローチャート、第３図は本発明の衛星捕捉におけるア
ンテナ走査パターン、第４図は従来の衛星捕捉における
アンテナ走査パターン、第５図は従来の衛星通信用の車
載アンテナの構成ブロック図である。１……車両、２……アンテナ、３……AZ駆動部、４……
EL駆動部、５……AZ角度検出器、６……EL角度検出器、
７……受信機、８……方位センサ、９……ピッチセン
サ、10……ロールセンサ、11……アンテナ制御部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】停止時における車両の方位角、ピッチ角及
びロール角をそれぞれ独立的かつ自動的に検出する手段
と；車両停止時において検出された前記方位角、ピッチ
角及びロール角を停止時における車両の姿勢角として出
力する手段と；車両停止位置情報に基づき取得された衛
星の絶対方向（仰角及び方位角）を前記検出された姿勢
角を用いて車両から見た衛星の相対方向（仰角及び方位
角）へ座標変換する手段；車両に搭載されるアンテナの
指向方向を前記座標変換した相対仰角及び相対方位角で
定まる方向へ設定する手段と；前記設定した指向方向の
周辺領域におけるその指向方向の制御を前記座標変換に
よって相対方向を求めて行う手段と；前記設定した指向
方向において、または、前記指向方向の制御時におい
て、受信電界強度値と基準値とを比較し受信電界強度値
が基準値を超えるか否かによって衛星を捕捉したか否か
を判断し、衛星を捕捉しない場合には、衛星に対する絶
対仰角を所定の単位角度幅ごとに一定として方位方向に
所定の範囲を走査する予め設定した走査パターンに基づ
いて前記アンテナの指向方向を走査せしめつつ衛星を捕
捉する手段と；を備えたことを特徴とする衛星通信用の
車載アンテナ。