JP2985860B2 - アンテナ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両等の移動体に
搭載される衛星通信用追尾アンテナの向きを制御するア
ンテナ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の衛星通信用追尾アンテナの向きを
制御する方式としてステップトラック方式がある。この
ステップトラック方式の特徴は、アンテナをある角度実
際に駆動させ、その前後で受信レベルを比較し、受信レ
ベルの高い方が衛星方向と判定することにある。従っ
て、その駆動角度は、受信レベルの変化を検出すること
のできる角度以上で、かつなるべく最小の設定角にする
必要がある。特に衛星通信では受信レベルが非常に低い
ため、ノイズによる影響を受け、受信レベル比較時、レ
ベル判定を誤り、間違った方向へ駆動してしまうミスト
ラックを生じることがある。このためミストラックによ
るレベル劣化時間を最小時間にし、また、劣化量を低減
する目的で、通常は、ステップ状にアンテナを微少角、
高速で駆動し、駆動停止後、受信レベルをサンプリング
し、レベル比較する。

【０００３】また、従来のアンテナ制御装置の駆動機構
では、一般に簡易で安価なステッピングモータを使用す
ることが多く、このステッピングモータは駆動原理か
ら、ステップ状にモータのロータを回転させるため振動
音が発生しやすく、また、ＤＣモータ等、原理的には比
較的振動音を発生しないモータを使用しても、短時間で
ステップ状に位置を移動する必要があるため、ギアのバ
ックラッシュ等で駆動音が発生する。このため、特願平
７−３０３２０６号公報に開示されているように、ステ
ッピングモータに流れる電流を制限し駆動音を低減する
ものや、または、車両停止中はステップトラック追尾を
停止することで、駆動音を発生させないようにしてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のアンテナ制御装
置は、以上のように構成されていたので、モータに流れ
る電流を制限し駆動音を低減するものでは、電流制限し
ないものと比較してステッピングモータ自身で発生する
振動が低減されるため騒音低減効果はあるものの、バッ
クラッシュなど機械系で発生する駆動音が残る課題があ
った。また、車両停止中は、ステップトラック追尾を停
止することで駆動音を発生させないものでは、車両が極
低速で移動した場合などに備え、ステップトラック再開
手段が必要であり、レベルの劣化量から判定する方式で
は、ステップトラック中のピークレベルとステップトラ
ック再開手段がステップトラックを再開するステップト
ラック再開レベルとの差を大きく設定しておくと、レベ
ル劣化が大きく通信品質に影響を与え、また、レベル差
が小さいとすぐにステップトラックを再開してしまうな
どの課題がある。

【０００５】そこで本発明の目的は、ステップトラック
追尾によるアンテナ駆動に伴う騒音を低減することが出
来るアンテナ制御装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために移動体に搭載され、衛星からの受信電波を
受けるアンテナを現在の位置より微少角度オフセットさ
せ、このオフセット前後の受信レベル比較を行い、受信
レベルの高い方向（つまり衛星方向）に対し、前記アン
テナをステップトラック追尾動作させて指向制御するア
ンテナ制御装置において、衛星の捕捉の状態を判定する
衛星補捉判定手段と、移動体の停止、走行の状態を判定
する状態判定手段と、前記衛星補捉判定手段および状態
判定手段による判定結果をもとに、前記ステップトラッ
ク追尾により前記アンテナを現在の位置より微少角度オ
フセット駆動させるためのオフセット駆動波形を切り替
えるオフセットパターン切替手段を備えていることを特
徴とする。

【０００７】本発明のアンテナ制御装置は、衛星の捕捉
状態と移動体の停止、走行の状態に応じて、前記衛星を
捕捉している状態で前記移動体が移動している状態から
停止している状態になると、立ち上がり、立ち下がりの
際の変化量の小さい正弦波状、台形波状、１次遅れの応
答波形状のオフセット駆動波形へステップトラック追尾
を行うためのオフセット駆動波形を切り替え、前記アン
テナをオフセット駆動するモータへ与えられる電流波
形、電圧波形を変化量が小さい滑らかな波形にしたり、
前記モータによるオフセット駆動開始時、オフセット駆
動停止時における前記電流波形、電圧波形を変化量が小
さい波形にして発生トルク変動量を抑制し、ステップト
ラック追尾のアンテナの駆動に伴う騒音を低減する。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明によるアンテナ制御
装置の実施の一形態について説明する。図１は、本発明
によるアンテナ制御装置の実施の一形態を示すブロック
図である。このアンテナ制御装置は、車両の動揺角を角
速度センサを用いて検出し、検出された動揺角と反対方
向にアンテナを駆動し、アンテナを衛星方向に指向さ
せ、また衛星見通し区間時は、衛星からの受信電波を利
用し、アンテナを現在の位置より微少角度オフセットさ
せ、オフセット前後のレベル比較を行い、よりレベルの
高い方向つまり、衛星方向へアンテナを向けるステップ
トラック追尾方式を併用する。また、車両の停止状態を
判定し、これにもとづき通常の車両走行中と停止状態と
で、ステップトラック追尾を行うための微少角度オフセ
ットパターンを切り替え、車両に搭載されて移動中およ
び停止中いずれの状態においても移動体衛星通信のアン
テナの制御を行う。

【０００９】図１に示すように、このアンテナ制御装置
は車両１に搭載された衛星通信用追尾アンテナ２、送受
信機３、アンテナ制御装置（動揺補償追尾手段，衛星補
捉判定手段）４、角速度センサ（動揺補償追尾手段）
５、停止状態判定手段６、アンテナ制御装置４から出力
された衛星通信用追尾アンテナ２のアンテナ駆動指令を
もとにステッピングモータの駆動電流を増幅するアン
プ、アンプ７の出力により衛星通信用追尾アンテナ２を
移動させる前記ステッピングモータ８などから構成され
ている。また、アンテナ制御装置４は、アンテナ駆動指
令生成演算部（オフセットパターン切替手段，動揺補償
追尾手段，衛星補捉判定手段）４１、矩形波パターン発
生器４２、正弦波（ＳＩＮ波）パターン発生器４３など
を備えている。

【００１０】送受信機３は、衛星通信用追尾アンテナ２
からのＲＦ信号を受信し、また、衛星通信用追尾アンテ
ナ２へＲＦ信号を送信し、衛星捕捉時は受信レベル信号
を出力し、さらに、衛星を捕捉中であるかどうかを、受
信波のデータの同期確立などから判断し衛星捕捉信号を
出力する機能を有している。アンテナ制御装置４は、送
受信機３から出力された受信レベル信号、衛星捕捉信
号、角速度センサ５および停止状態判定手段６の出力を
もとに衛星通信用追尾アンテナ２を制御するためのアン
テナ駆動指令を出力する。アンテナ駆動指令生成演算部
４１は、アンテナ駆動指令を生成する演算部であり、送
受信機３の出力する衛星捕捉信号が衛星捕捉中であるこ
とを示しているとき、停止状態判定手段６から出力され
た車両停止信号をもとに車両走行中は、矩形波パターン
発生器４２の出力する矩形波駆動パターンを選択し、ま
た車両停止中は正弦波パターン発生器４３の出力するｓ
ｉｎ波駆動パターンを選択し、ステップトラック動作を
行うための前記アンテナ駆動指令を生成する。また、送
受信機３の出力する衛星捕捉信号が衛星を捕捉していな
い状態を示しているときは、角速度センサ５から出力さ
れた情報をもとに、車両１の動揺と逆の方向に衛星通信
用追尾アンテナ２を向ける動揺補償追尾を行い、衛星方
向に向けておく。矩形波パターン発生器４２は矩形波パ
ターンを出力する。正弦波パターン発生器４３はｓｉｎ
波駆動パターンを出力する。角速度センサ５は、車両の
角速度を検出する。停止状態判定手段６は、車両が停止
中であるかないかを示す車両停止信号を出力するが、車
両に搭載されているスピードメータからの信号を利用し
たり、ドップラー効果を利用した電波式車速検出器を後
付けする構成、または、車両の振動状態を検出し、車両
の共振周波数等を振動を分析することで車両の停止状態
を検出する。アンプ７は、アンテナ制御装置４から出力
されたアンテナ駆動指令をもとに、ステッピングモータ
８に駆動電流を供給し、衛星通信用追尾アンテナ２を駆
動する。

【００１１】次に、動作について説明する。図２は、本
実施の形態のアンテナ制御装置の動作手順を示すフロー
チャートである。以下、このフローチャートに従って動
作を説明する。先ず、動作開始後、送受信機３から出力
された衛星捕捉信号が捕捉状態となるまで、高速で衛星
通信用追尾アンテナ２を駆動しながら初期捕捉を行う
（ステップＳ１０１）。次に、送受信機３から出力され
る衛星捕捉信号に基づき衛星捕捉の状態を判断し（ステ
ップＳ１０２）、捕捉中であるときは受信レベル信号に
よりステップトラック追尾を行う。このとき、停止状態
判定手段６から出力された車両停止信号により、走行中
は矩形波駆動パターン発生器４２を選択し（ステップＳ
１０４）、高速にステップトラックを実行する。また、
ステップＳ１０３において停車中であると判断したとき
は、正弦波駆動パターン発生器４３から出力された信号
を基に、駆動パターンが滑らかな立ち上がり、立ち下が
りとなるような駆動制御を実現しつつステップトラック
追尾を行う。また、ステップＳ１０２において衛星を捕
捉していない状態であるときは、角速度センサ５から出
力された情報をもとに、車両の動揺と逆の方向に衛星通
信用追尾アンテナ２を向ける動揺補償追尾を行い、衛星
方向に向けておく（ステップＳ１０６）。そして、衛星
非捕捉時間をアンテナ制御装置４が内蔵する図示省略の
タイマでカウントし（ステップＳ１０７）、続いてタイ
マがタイムアウトしたかを判定する（ステップＳ１０
８）、タイムアウトしていないときは角速度センサ５の
みによる動揺補償追尾を継続する。また、タイムアウト
したときは、高速で衛星通信用追尾アンテナ２を駆動し
ながら初期捕捉を行うステップＳ１０１へ戻り再度衛星
を捕捉する。なお、ステップＳ１０７で用いるタイマ
は、ステップＳ１０２において衛星捕捉中と判断したと
きはクリアされる。

【００１２】図３は、ステップトラックに必要な駆動パ
ターンと受信レベルのサンプリングのタイミングを示
し、ステップトラック中の駆動波形の一例を示す説明図
であり、縦軸が位置データ、横軸が時間経過を表してい
る。この例では、位置データ（ａ）の状態でレベルサン
プルし、次に位置データ（ｂ）の状態へ駆動後に、位置
データ（ｂ）の状態でレベル判定する。このとき位置デ
ータ（ａ）の状態の方がレベルが大であったと判断した
ときは、位置データ（ａ）の状態へ戻すため位置データ
（ａ）の位置へ駆動後にこの状態でレベルサンプルを行
い、さらに同一方向の位置データ（ｃ）の状態へ駆動し
てレベル検出している。

【００１３】図３（Ａ）は、矩形波駆動パターン発生器
４２の矩形波駆動パターンを選択した場合であり、高速
にステップトラックを実行する場合、次のポジションへ
の移動はステップ的に高速で移行する。図３（Ｂ）は、
正弦波駆動パターン発生器４３のｓｉｎ波駆動パターン
にもとづき衛星通信用追尾アンテナ２を駆動し、ステッ
プトラック追尾を行うもので、同図（Ａ），（Ｂ）間の
レベルサンプル時間（図の斜線区間）を同一とし、か
つ、微少角駆動量を受信レベルサンプル期間中、同一と
することで、受信レベル判定に伴うミストラックを起こ
す確率を同一にする。このとき、図３（Ｂ）では、ｓｉ
ｎ波で同じ角度変移量を駆動制御するため、１回の方向
判定に要する時間は長く必要となり、かつ、ｓｉｎ波状
に滑らかに位置を変更するために、（Ｘ）ポイント付近
で、一度目的外の方向へ駆動後に目標方向へ駆動すると
いう駆動パターンが必要となり、ステップトラック周期
が多少遅くなるが、車両は停止中であるため、走行中と
比較して徐々に衛星方向を指向すれば、追尾特性上、大
きな問題とはならない。

【００１４】以上説明したように、この実施の形態によ
れば、車両の停止状態を判定し、この判定結果にもとづ
いて衛星見通し区間での車両走行中は、ステップ状に微
少角度オフセットを行なって高速でステップトラック追
尾を行い、また、車両停止中は、その駆動パターンを矩
形波状の駆動パターンに比べて立ち上がりや立ち下がり
における変化量の小さいｓｉｎ波や台形駆動などの連続
的な滑らかな駆動パターンに切り替えてステップトラッ
ク追尾を行うことで、車両停止中のステップトラック追
尾の駆動に伴う騒音を低減できる。

【００１５】次に、本発明の他の実施の形態のアンテナ
制御装置について説明する。前記実施の形態では、車両
停止中のステップトラックのための駆動を、低騒音化す
るためにｓｉｎ波で駆動したが、低騒音化できれば図４
（Ａ）に示されるような台形波や図４（Ｂ）に示す１次
遅れの応答波形（立ち上がりが指数関数的にゆっくり立
ち上がるため、バックラッシュによるノイズが発生せ
ず、また、立ち下がりは惰走するため駆動音の発生が制
限できる）で、ステッピングモータ８を駆動してもよ
い。

【００１６】また、前記実施の形態では、ステッピング
モータ８により衛星通信用追尾アンテナ２を駆動する構
成であったが、ＤＣモータなどの原理的に比較的振動音
を発生しないモータを使用し、ｓｉｎ波などを用いた駆
動方式で追尾した方が、短時間でステップ状に位置を移
動するステップ駆動方式よりも、ギアのバックラッシュ
等による駆動音発生を抑制できる。

【００１７】さらに、前記実施の形態では、一軸に関し
てのみ説明を行なったが、例えば、方位方向と仰角方向
制御との２軸であっても、順次軸を切り替えて各軸の駆
動制御に適用し、衛星通信用追尾アンテナ２を駆動制御
する構成であってもよい。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のアンテナ
制御装置では、衛星の捕捉状態を衛星補捉判定手段によ
り判定し、移動体の停止、走行の状態を状態判定手段に
より判定し、前記衛星補捉判定手段および前記状態判定
手段による判定結果をもとに、ステップトラック追尾に
よりアンテナを現在の位置より微少角度オフセット駆動
させるためのオフセット駆動波形をオフセットパターン
切替手段が切り替えるように構成したので、前記切り替
えたオフセット駆動波形により移動体の停止、走行の状
態に応じて最適なステップトラック追尾のアンテナ駆動
が実現できる効果がある。また、本発明のアンテナ制御
装置では、衛星を捕捉している状態において状態判定手
段が移動体の停止状態を判定すると前記オフセットパタ
ーン切替手段は、オフセット駆動波形を正弦波状のオフ
セット駆動波形に切り替えるように構成したので、変化
量が小さい滑らかな電流波形、電圧波形によりアンテナ
をオフセット駆動することが出来、発生トルク変動量が
抑制され、ステップトラック追尾のアンテナの駆動に伴
う騒音が低減する効果がある。また、本発明のアンテナ
制御装置では、衛星を捕捉している状態において状態判
定手段が移動体の停止状態を判定すると前記オフセット
パターン切替手段は、オフセット駆動波形を台形波状の
オフセット駆動波形に切り替えるように構成したので、
アンテナを駆動するモータによるオフセット駆動開始
時、オフセット駆動停止時に、変化量の小さい電流波形
や電圧波形によりアンテナをオフセット駆動することが
出来、発生トルク変動量が抑制され、ステップトラック
追尾のアンテナの駆動に伴う騒音が低減する効果があ
る。また、本発明のアンテナ制御装置では、衛星を捕捉
している状態において状態判定手段が移動体の停止状態
を判定すると前記オフセットパターン切替手段は、オフ
セット駆動波形を１次遅れの応答波形状のオフセット駆
動波形に切り替えるように構成したので、アンテナを駆
動するモータによるオフセット駆動開始時には指数関数
的にゆっくり立ち上がり、また、オフセット駆動停止時
にも指数関数的に惰走作用を生じさせる電流波形、電圧
波形によりアンテナをオフセット駆動することが出来、
発生トルク変動量が抑制され、ステップトラック追尾の
アンテナの駆動に伴う騒音が低減する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態のアンテナ制御装置を示
すブロック図である。

【図２】本発明の実施の一形態のアンテナ制御装置の動
作手順を示すフローチャートである。

【図３】本発明の実施の一形態のアンテナ制御装置にお
けるステップトラックに必要な正弦波状の駆動パターン
と受信レベルのサンプリングのタイミングを示し、ステ
ップトラック中の駆動波形を示す説明図である。

【図４】本発明の他の実施の形態のアンテナ制御装置に
おけるステップトラックに必要な台形波状の駆動パター
ン、１次遅れの応答波形状の駆動パターンを示す説明図
である。

【符号の説明】

１……車両（移動体）、２……衛星通信用追尾アンテナ
（アンテナ）、４……アンテナ制御装置（動揺補償追尾
手段，衛星捕捉判定手段）、５……角速度センサ（動揺
補償追尾手段）、６ 停止状態判定手段（状態判定手
段）、４１……アンテナ駆動指令生成演算部（オフセッ
トパターン切替手段，動揺補償追尾手段，衛星捕捉判定
手段）、４２……矩形波パターン発生器、４３……正弦
波パターン発生器。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01S 3/00 - 3/74 H01Q 1/00 - 3/46

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体に搭載され、衛星からの受信電波
   を受けるアンテナを現在の位置より微少角度オフセット
   させ、このオフセット前後の受信レベル比較を行い、受
   信レベルの高い方向（つまり衛星方向）に対し、前記ア
   ンテナをステップトラック追尾動作させて指向制御する
   アンテナ制御装置において、 前記衛星の捕捉の状態を判定する衛星補捉判定手段と、 前記移動体の停止、走行の状態を判定する状態判定手段
   と、 前記衛星補捉判定手段および前記状態判定手段による判
   定結果をもとに、前記ステップトラック追尾により前記
   アンテナを現在の位置より微少角度オフセット駆動させ
   るためのオフセット駆動波形を切り替えるオフセットパ
   ターン切替手段と、 を備えていることを特徴とするアンテナ制御装置。
2. 【請求項２】 前記オフセットパターン切替手段は、前
   記衛星補捉判定手段により衛星が捕捉されている状態を
   判定しているときに、前記状態判定手段が前記移動体の
   停止状態を判定すると、駆動パターンの立ち上がり、立
   ち下がりの際の変化量の小さいオフセット駆動波形に切
   り替えることを特徴とする請求項１記載のアンテナ制御
   装置。
3. 【請求項３】 前記状態判定手段が前記移動体の停止状
   態を判定したときに前記オフセットパターン切替手段は
   オフセット駆動波形を正弦波状のオフセット駆動波形へ
   切り替えることを特徴とする請求項２記載のアンテナ制
   御装置。
4. 【請求項４】 前記状態判定手段が前記移動体の停止状
   態を判定したときに前記オフセットパターン切替手段は
   オフセット駆動波形を台形波状のオフセット駆動波形へ
   切り替えることを特徴とする請求項２記載のアンテナ制
   御装置。
5. 【請求項５】 前記状態判定手段が前記移動体の停止状
   態を判定したときに前記オフセットパターン切替手段は
   オフセット駆動波形を１次遅れの応答波形へ切り替える
   ことを特徴とする請求項２記載のアンテナ制御装置。
6. 【請求項６】 前記状態判定手段が前記移動体の走行状
   態を判定すると前記オフセットパターン切替手段は、矩
   形波状のオフセット駆動波形に切り替えることを特徴と
   する請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の
   アンテナ制御装置。
7. 【請求項７】 前記衛星補捉判定手段により衛星が捕捉
   されていない状態を判定する衛星からの受信電波を利用
   できない衛星見通し外区間において、前記移動体の動揺
   角を検出し、検出した動揺角と反対方向に前記アンテナ
   を駆動し、前記移動体の動揺角による前記アンテナの衛
   星方向に対する指向のずれを補正する動揺補償追尾手段
   を備えていることを特徴とする請求項６記載のアンテナ
   制御装置。