JP3010280B2 - アンテナ指向装置 - Google Patents
アンテナ指向装置Info
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- JP3010280B2 JP3010280B2 JP04262181A JP26218192A JP3010280B2 JP 3010280 B2 JP3010280 B2 JP 3010280B2 JP 04262181 A JP04262181 A JP 04262181A JP 26218192 A JP26218192 A JP 26218192A JP 3010280 B2 JP3010280 B2 JP 3010280B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は海事衛星通信等に使用し
て好適なアンテナを衛星方向へ指向させるためのアンテ
ナ指向装置に関する。
て好適なアンテナを衛星方向へ指向させるためのアンテ
ナ指向装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来のアンテナ指向装置の例を示
す。アンテナ指向装置は基台３と斯かる基台３に装着さ
れた方位ジンバル４０と方位ジンバル４０の上端部のＵ
字形部材に装着された取り付け金具４１と斯かる取り付
け金具１４に取り付けられたアンテナ１４とを有する。
す。アンテナ指向装置は基台３と斯かる基台３に装着さ
れた方位ジンバル４０と方位ジンバル４０の上端部のＵ
字形部材に装着された取り付け金具４１と斯かる取り付
け金具１４に取り付けられたアンテナ１４とを有する。
【０００３】基台３はブリッジ部３−１を有してよく、
斯かるブリッジ部３−１には上方に突出する円筒部１
０’が装着されており、斯かる円筒部１０’の内部には
１対の軸受９−１、９−１’が取り付けられている。こ
の軸受９−１、９−１’の内輪には方位軸１０が嵌合さ
れており、方位軸１０の上端部にはアーム１０−１を介
して方位ジンバル４０が装着されている。斯くして方位
ジンバル４０は方位軸線（方位軸１０及び軸受９−１、
９−１’の中心軸線）周りに回転することができる。方
位ジンバル４０は下側の支持軸部４０−１と上側のＵ字
形部４０−２とを有する。図示の例では、支持軸部４０
−１の軸線は方位軸線より偏倚して配置されているが、
支持軸部４０−１の軸線を方位軸線に整合して配置して
もよい。
斯かるブリッジ部３−１には上方に突出する円筒部１
０’が装着されており、斯かる円筒部１０’の内部には
１対の軸受９−１、９−１’が取り付けられている。こ
の軸受９−１、９−１’の内輪には方位軸１０が嵌合さ
れており、方位軸１０の上端部にはアーム１０−１を介
して方位ジンバル４０が装着されている。斯くして方位
ジンバル４０は方位軸線（方位軸１０及び軸受９−１、
９−１’の中心軸線）周りに回転することができる。方
位ジンバル４０は下側の支持軸部４０−１と上側のＵ字
形部４０−２とを有する。図示の例では、支持軸部４０
−１の軸線は方位軸線より偏倚して配置されているが、
支持軸部４０−１の軸線を方位軸線に整合して配置して
もよい。
【０００４】方位ジンバル４０のＵ字形部４０−２に
は、より小さいＵ字形の取り付け金具４１が装着されて
おり、斯かる取り付け金具４１は方位ジンバル４０のＵ
字形部４０−２の２つの脚部の間にて仰角軸線１３、１
３’周りに回転可能に支持されている。仰角軸線１３、
１３’は方位軸線に対して直角に配置され、従って略水
平な位置にある。即ち、方位ジンバル４０のＵ字形部４
０−２の２つの脚部の各々には仰角軸軸受１６、１６’
が装着されており、斯かる軸受１６、１６’によって取
り付け金具４１は仰角軸線１３、１３’周りに回転する
ことができる。
は、より小さいＵ字形の取り付け金具４１が装着されて
おり、斯かる取り付け金具４１は方位ジンバル４０のＵ
字形部４０−２の２つの脚部の間にて仰角軸線１３、１
３’周りに回転可能に支持されている。仰角軸線１３、
１３’は方位軸線に対して直角に配置され、従って略水
平な位置にある。即ち、方位ジンバル４０のＵ字形部４
０−２の２つの脚部の各々には仰角軸軸受１６、１６’
が装着されており、斯かる軸受１６、１６’によって取
り付け金具４１は仰角軸線１３、１３’周りに回転する
ことができる。
【０００５】Ｕ字形の取り付け金具４１の脚部４１−
１、４１−１’にはアンテナ１４が装着されており、従
ってアンテナ１４は取り付け金具４１と共に仰角軸線１
３、１３’周りを回転する。アンテナ１４は中心軸線Ｘ
−Ｘを有しており、斯かる中心軸線は仰角軸線１３、１
３’に対して垂直である。
１、４１−１’にはアンテナ１４が装着されており、従
ってアンテナ１４は取り付け金具４１と共に仰角軸線１
３、１３’周りを回転する。アンテナ１４は中心軸線Ｘ
−Ｘを有しており、斯かる中心軸線は仰角軸線１３、１
３’に対して垂直である。
【０００６】取り付け金具４１には、仰角ジャイロ４４
と方位ジャイロ４５と第１の加速度計４６及び第２の加
速度計４７とが装着されている。仰角ジャイロ４４によ
って仰角軸線１３、１３’周りを回転するアンテナ１４
の回転角度が検出され、方位ジャイロ４５によって仰角
軸線１３、１３’及びアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘの
双方に直交する軸線周りのアンテナ１４の回転角が検出
され、第１の加速度計４６によってアンテナ１４の仰角
軸線１３、１３’周りの傾斜角度が検出され、第２の加
速度計４７によって水平面に対する仰角軸線１３、１
３’の傾斜角度が検出される。
と方位ジャイロ４５と第１の加速度計４６及び第２の加
速度計４７とが装着されている。仰角ジャイロ４４によ
って仰角軸線１３、１３’周りを回転するアンテナ１４
の回転角度が検出され、方位ジャイロ４５によって仰角
軸線１３、１３’及びアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘの
双方に直交する軸線周りのアンテナ１４の回転角が検出
され、第１の加速度計４６によってアンテナ１４の仰角
軸線１３、１３’周りの傾斜角度が検出され、第２の加
速度計４７によって水平面に対する仰角軸線１３、１
３’の傾斜角度が検出される。
【０００７】仰角ジャイロ４４と方位ジャイロ４５は、
例えば機械式ジャイロ、光学式ジャイロ等の積分型ジャ
イロの他、振動ジャイロ、レートジャイロ、光ファイバ
ジャイロ等の微分型ジャイロであってよい。
例えば機械式ジャイロ、光学式ジャイロ等の積分型ジャ
イロの他、振動ジャイロ、レートジャイロ、光ファイバ
ジャイロ等の微分型ジャイロであってよい。
【０００８】また、取り付け金具４１の一方の脚部には
仰角軸線１３、１３’と同軸的に仰角歯車４８が装着さ
れている。斯かる仰角歯車４８にはピニオン５０が噛み
合わされており、斯かるピニオン５０は方位ジンバル４
０のＵ字形部４０−２の一方の脚部に装着された仰角サ
ーボモータ４９の回転軸に取り付けられている。
仰角軸線１３、１３’と同軸的に仰角歯車４８が装着さ
れている。斯かる仰角歯車４８にはピニオン５０が噛み
合わされており、斯かるピニオン５０は方位ジンバル４
０のＵ字形部４０−２の一方の脚部に装着された仰角サ
ーボモータ４９の回転軸に取り付けられている。
【０００９】一方、方位軸１０の下端部には方位歯車１
１が取り付けられ、基台３のブリッジ部３−１上には方
位サーボモータ５２と方位発信器５３が取り付けられ、
方位サーボモータ５２及び方位発信器５３の回転軸にそ
れぞれ取り付けられたピニオン（図示なし）が方位歯車
１１に噛み合わされるように構成されている。
１が取り付けられ、基台３のブリッジ部３−１上には方
位サーボモータ５２と方位発信器５３が取り付けられ、
方位サーボモータ５２及び方位発信器５３の回転軸にそ
れぞれ取り付けられたピニオン（図示なし）が方位歯車
１１に噛み合わされるように構成されている。
【００１０】図示のように、アンテナ指向装置を制御す
るために４つのサーボループが設けられている。尚、ア
ンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘが水平面となす角をアンテ
ナの仰角θA とし、アンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘが水
平面上で子午線となす角をアンテナの方位角φA とす
る。
るために４つのサーボループが設けられている。尚、ア
ンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘが水平面となす角をアンテ
ナの仰角θA とし、アンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘが水
平面上で子午線となす角をアンテナの方位角φA とす
る。
【００１１】第１のループにおいて、仰角ジャイロ４４
の出力は積分器５４及び増幅器５５を介して仰角サーボ
モータ４９にフィードバックされる。それによって船体
が揺動してもアンテナ１４の仰角軸線１３、１３’周り
の角速度は常にゼロに保持される。
の出力は積分器５４及び増幅器５５を介して仰角サーボ
モータ４９にフィードバックされる。それによって船体
が揺動してもアンテナ１４の仰角軸線１３、１３’周り
の角速度は常にゼロに保持される。
【００１２】第２のループにおいて、第１の加速度計４
６からの出力信号は、アークサイン演算器５７を経由し
た後、例えば手動設定された衛星高度角θS を指示する
信号によって減ぜられ、更に、減衰器５６を経由して積
分器５４及び増幅器５５に入力される。このループは、
アンテナ１４の仰角θA を衛星高度角θS に一致させる
べく時定数を有しており、減衰器５６に仰角ジャイロ４
４のドリフト変動を補償させるために積分特性を具備さ
せることも可能である。以上第１及び第２のループから
構成されるのが仰角制御ループである。
６からの出力信号は、アークサイン演算器５７を経由し
た後、例えば手動設定された衛星高度角θS を指示する
信号によって減ぜられ、更に、減衰器５６を経由して積
分器５４及び増幅器５５に入力される。このループは、
アンテナ１４の仰角θA を衛星高度角θS に一致させる
べく時定数を有しており、減衰器５６に仰角ジャイロ４
４のドリフト変動を補償させるために積分特性を具備さ
せることも可能である。以上第１及び第２のループから
構成されるのが仰角制御ループである。
【００１３】一方、第３のループにおいて、方位ジャイ
ロ４５の出力信号は、積分器５８及び増幅器５９を介し
て方位サーボモータ５２にフィードバックされ、それに
よってアンテナ１４は、アンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘ
及び仰角軸線１３、１３’の両者に対して直交する軸線
周りの船体の回転運動に対して、安定化されることがで
きる。
ロ４５の出力信号は、積分器５８及び増幅器５９を介し
て方位サーボモータ５２にフィードバックされ、それに
よってアンテナ１４は、アンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘ
及び仰角軸線１３、１３’の両者に対して直交する軸線
周りの船体の回転運動に対して、安定化されることがで
きる。
【００１４】第４のループにおいて、アンテナ１４の方
位角φA を指示する方位角信号が方位発信器５３から出
力され、斯かる方位角φA は加算器６１にて、衛星方位
角φ S と例えば磁気コンパス又はジャイロコンパスより
供給されたジャイロコンパス方位角（船首方位角）φC
とによって減ぜられ、更に、減衰器６０を経由して積分
器５８に入力される。アンテナ方位角号φA が衛星方位
角φS とジャイロコンパス方位角（船首方位角）φC と
の和に等しくなる点で、アンテナ１４の方位は静止す
る。
位角φA を指示する方位角信号が方位発信器５３から出
力され、斯かる方位角φA は加算器６１にて、衛星方位
角φ S と例えば磁気コンパス又はジャイロコンパスより
供給されたジャイロコンパス方位角（船首方位角）φC
とによって減ぜられ、更に、減衰器６０を経由して積分
器５８に入力される。アンテナ方位角号φA が衛星方位
角φS とジャイロコンパス方位角（船首方位角）φC と
の和に等しくなる点で、アンテナ１４の方位は静止す
る。
【００１５】このループは、アンテナ１４の方位角φA
を衛星方位角φS に一致させるべく時定数を有してお
り、減衰器６０に方位ジャイロ４５のドリフト変動を補
償させるために積分特性を具備させることも可能であ
る。即ち、減衰器５６、６０の出力は積分型ジャイロト
ルカの出力に相当する。以上第３及び第４のループから
構成されるのが方位制御ループである。
を衛星方位角φS に一致させるべく時定数を有してお
り、減衰器６０に方位ジャイロ４５のドリフト変動を補
償させるために積分特性を具備させることも可能であ
る。即ち、減衰器５６、６０の出力は積分型ジャイロト
ルカの出力に相当する。以上第３及び第４のループから
構成されるのが方位制御ループである。
【００１６】こうして、アンテナ指向装置は、４つのサ
ーボループからなる２つの制御ループによってアンテナ
１４の中心軸線Ｘ−Ｘが衛星方向を指向するように、制
御される。
ーボループからなる２つの制御ループによってアンテナ
１４の中心軸線Ｘ−Ｘが衛星方向を指向するように、制
御される。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斯かる
従来のアンテナ指向装置では、衛星の高度角θS が大き
く且つ船体が動揺運動している時、船体に横風が作用し
ている時、積み荷が偏倚して配置されている場合、又は
漁船が網引きをしている時のように船体が傾斜している
状態にあると、方位発信器５３から出力されるアンテナ
方位角φA は斯かる船体の傾斜角度に対応した誤差を含
むこととなり、最終的にアンテナ１４の指向方位に大き
な誤差が生じることとなる。斯かる誤差は船体の傾斜が
持続している時に顕著になる。
従来のアンテナ指向装置では、衛星の高度角θS が大き
く且つ船体が動揺運動している時、船体に横風が作用し
ている時、積み荷が偏倚して配置されている場合、又は
漁船が網引きをしている時のように船体が傾斜している
状態にあると、方位発信器５３から出力されるアンテナ
方位角φA は斯かる船体の傾斜角度に対応した誤差を含
むこととなり、最終的にアンテナ１４の指向方位に大き
な誤差が生じることとなる。斯かる誤差は船体の傾斜が
持続している時に顕著になる。
【００１８】図３は斯かる誤差の発生機構を示す。船体
の表面（甲板）１０２は水平面１００（半径１の円とす
る。）に対して仰角軸線１３−１３周りに回転角度ξだ
け回転してξ傾斜面１０１を形成し、更に船体の首尾線
ＯＳ’周りに回転角度ηだけ回転してξ＋η傾斜面１０
２を形成している。矢印Ａは衛星１０５方向を指向して
いる方向ベクトルであり、線ＯＳ”（長さ１とする。）
はアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘに整合している。
の表面（甲板）１０２は水平面１００（半径１の円とす
る。）に対して仰角軸線１３−１３周りに回転角度ξだ
け回転してξ傾斜面１０１を形成し、更に船体の首尾線
ＯＳ’周りに回転角度ηだけ回転してξ＋η傾斜面１０
２を形成している。矢印Ａは衛星１０５方向を指向して
いる方向ベクトルであり、線ＯＳ”（長さ１とする。）
はアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘに整合している。
【００１９】方向ベクトルＡが水平面１００となす角が
衛星の高度角θS （命令角）であるから、方向ベクトル
Ａがξ傾斜面１０１と成す角度はξ0 ＝∠Ｓ”ＯＳ’＝
θS−ξである。仰角発信器７２の出力は、ξ＋η傾斜
面１０２に対する衛星の仰角θであり、これは方向ベク
トルＡが船体面即ちξ＋η傾斜面１０２と成す角度であ
る。点Ｓ”よりξ＋η傾斜面１０２に垂線を下ろしてそ
の足をＨとすれば、仰角発信器７２の出力はθ＝∠Ｓ”
ＯＨ＝Ｓ”Ｈである。
衛星の高度角θS （命令角）であるから、方向ベクトル
Ａがξ傾斜面１０１と成す角度はξ0 ＝∠Ｓ”ＯＳ’＝
θS−ξである。仰角発信器７２の出力は、ξ＋η傾斜
面１０２に対する衛星の仰角θであり、これは方向ベク
トルＡが船体面即ちξ＋η傾斜面１０２と成す角度であ
る。点Ｓ”よりξ＋η傾斜面１０２に垂線を下ろしてそ
の足をＨとすれば、仰角発信器７２の出力はθ＝∠Ｓ”
ＯＨ＝Ｓ”Ｈである。
【００２０】方向ベクトルＡが水平面１００上で子午線
Ｎとなす角が衛星の方位角φS である。船体が水平状態
にあるときの仰角軸線ＯＢに対応した船体表面上の点Ｂ
は、ξ＋η傾斜後∠Ｓ’ＯＢ’＝９０°の条件を充たす
点Ｂ’に移動する。
Ｎとなす角が衛星の方位角φS である。船体が水平状態
にあるときの仰角軸線ＯＢに対応した船体表面上の点Ｂ
は、ξ＋η傾斜後∠Ｓ’ＯＢ’＝９０°の条件を充たす
点Ｂ’に移動する。
【００２１】しかしながら、仰角軸線１３−１３は船体
の表面（甲板）１０２上にて点Ｂでなく点Ｂ”を通る。
尚、斯かる仰角軸線ＯＢ”とアンテナ１４の中心軸線Ｘ
−Ｘとのなす角∠Ｓ”ＯＢ”は９０°である。従って、
方位発信器５３によって検出されるアンテナの方位角φ
A には、このように船体の表面（甲板）１０２が水平面
１００に対して傾斜することによる誤差Ｂ’Ｂ”＝Δφ
AEが生ずる。
の表面（甲板）１０２上にて点Ｂでなく点Ｂ”を通る。
尚、斯かる仰角軸線ＯＢ”とアンテナ１４の中心軸線Ｘ
−Ｘとのなす角∠Ｓ”ＯＢ”は９０°である。従って、
方位発信器５３によって検出されるアンテナの方位角φ
A には、このように船体の表面（甲板）１０２が水平面
１００に対して傾斜することによる誤差Ｂ’Ｂ”＝Δφ
AEが生ずる。
【００２２】船体の表面（甲板）１０２が水平面１００
に対して傾斜角度ηだけ傾斜しているとすれば、ξ傾斜
面１０１に対する衛星の仰角はξ0 ＝θS −ξであり、
これは方向ベクトルＡが船体面即ちξ傾斜面１０２と成
す角度ξ0 ＝∠Ｓ”ＯＳ’である。従って、方位発信器
５３によって検出されるアンテナの方位角φA の発信誤
差ΔφAEは次の数１の式によって求められる。
に対して傾斜角度ηだけ傾斜しているとすれば、ξ傾斜
面１０１に対する衛星の仰角はξ0 ＝θS −ξであり、
これは方向ベクトルＡが船体面即ちξ傾斜面１０２と成
す角度ξ0 ＝∠Ｓ”ＯＳ’である。従って、方位発信器
５３によって検出されるアンテナの方位角φA の発信誤
差ΔφAEは次の数１の式によって求められる。
【００２３】
【数１】ΔφAE＝ｔａｎ-1｛ｔａｎξ0 ・ｓｉｎη｝
【００２４】しかしながら、船体の表面（甲板）１０２
は水平面１００に対して傾斜角度ηだけでなくη＋ξだ
け傾斜している。従って、上述のように、仰角発信器７
２の出力は、ξ＋η傾斜面１０２に対する衛星の仰角θ
であり、これは方向ベクトルＡが船体面即ちξ＋η傾斜
面１０２と成す角度である。このとき第２の加速度計４
７の出力はη＝ＢＢ’ではなく、ｘ＝Ｂ1 Ｂ”である。
従って、方位発信器５３によって検出されるアンテナの
方位角φA の誤差ΔφAEは、数１の式のξ0 、ηの代わ
りに検出量θ、ｘを用いて次の数２の式によって求めら
れる。
は水平面１００に対して傾斜角度ηだけでなくη＋ξだ
け傾斜している。従って、上述のように、仰角発信器７
２の出力は、ξ＋η傾斜面１０２に対する衛星の仰角θ
であり、これは方向ベクトルＡが船体面即ちξ＋η傾斜
面１０２と成す角度である。このとき第２の加速度計４
７の出力はη＝ＢＢ’ではなく、ｘ＝Ｂ1 Ｂ”である。
従って、方位発信器５３によって検出されるアンテナの
方位角φA の誤差ΔφAEは、数１の式のξ0 、ηの代わ
りに検出量θ、ｘを用いて次の数２の式によって求めら
れる。
【００２５】
【数２】ΔφAE＝ｓｉｎ-1｛ｓｉｎθ・ｓｉｎｘ・（ｃ
ｏｓ2 θS −ｓｉｎ2 ｘ・ｃｏｓ2 θ）-1/2｝ θ ：上記方位ジンバルに対する上記アンテナの上記仰
角軸線周りの回転角 ｘ ：水平面に対する上記仰角軸線の傾斜角 θS ：衛星の高度角
ｏｓ2 θS −ｓｉｎ2 ｘ・ｃｏｓ2 θ）-1/2｝ θ ：上記方位ジンバルに対する上記アンテナの上記仰
角軸線周りの回転角 ｘ ：水平面に対する上記仰角軸線の傾斜角 θS ：衛星の高度角
【００２６】本発明は、斯かる点に鑑み、船体が航行時
に動揺運動中或いは一定の傾斜角度にて傾斜している状
態にある場合に、衛星の高度角が大きいときでも、衛星
に対して良好に指向することができるアンテナ指向装置
を提供することを目的とする。
に動揺運動中或いは一定の傾斜角度にて傾斜している状
態にある場合に、衛星の高度角が大きいときでも、衛星
に対して良好に指向することができるアンテナ指向装置
を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】本発明に依れば、例えば
図１に示すように、中心軸線Ｘ−Ｘを有し支持部材４１
に支持されたアンテナ１４と、アンテナ１４及び上記支
持部材４１を上記中心軸線Ｘ−Ｘに直交する仰角軸線周
りに回転可能に支持する方位ジンバルと、方位ジンバル
４０を仰角軸線１３、１３’に直交する方位軸線周りに
回転可能に支持する基台３と、仰角軸線１３、１３’に
直交する入力軸線を有し支持部材４１に固定された第１
のジャイロ４４と、中心軸線Ｘ−Ｘと仰角軸線１３、１
３’の両者に直交する入力軸線を有し支持部材４１に固
定された第２のジャイロ４５と、水平面に対する中心軸
線Ｘ−Ｘの傾斜角を指示する信号を出力する第１の加速
度計４６と、上記方位ジンバル４０の上記方位軸線周り
の回転角を指示する信号を出力する方位発信器５３とを
有し、上記第１の加速度計４６の出力信号から衛星の高
度角に対応した値を減じた信号を上記第１のジャイロ４
４の実質的なトルカにフィードバックし、上記方位発信
器５３の出力信号、船首方位及び衛星方位角に対応した
信号とを加算器６１にて演算しその出力信号を上記第２
のジャイロ４５の実質的なトルカにフィードバックして
上記アンテナの中心軸線を上記衛星に指向させるように
構成されたアンテナ指向装置において、更に、水平面に
対する仰角軸線１３、１３’の傾斜角を指示する信号を
出力する第２の加速度計４７と、上記方位ジンバル４０
に対する上記アンテナの上記仰角軸線周りの回転角を指
示する信号を出力する仰角発信器７２と、上記第２の加
速度計の出力と上記仰角発信器の出力とを入力する方位
誤差演算器７３とを設け、該方位誤差演算器によって次
式で計算される出力ΔφAEを上記加算器６１に入力する
ように構成されている。
図１に示すように、中心軸線Ｘ−Ｘを有し支持部材４１
に支持されたアンテナ１４と、アンテナ１４及び上記支
持部材４１を上記中心軸線Ｘ−Ｘに直交する仰角軸線周
りに回転可能に支持する方位ジンバルと、方位ジンバル
４０を仰角軸線１３、１３’に直交する方位軸線周りに
回転可能に支持する基台３と、仰角軸線１３、１３’に
直交する入力軸線を有し支持部材４１に固定された第１
のジャイロ４４と、中心軸線Ｘ−Ｘと仰角軸線１３、１
３’の両者に直交する入力軸線を有し支持部材４１に固
定された第２のジャイロ４５と、水平面に対する中心軸
線Ｘ−Ｘの傾斜角を指示する信号を出力する第１の加速
度計４６と、上記方位ジンバル４０の上記方位軸線周り
の回転角を指示する信号を出力する方位発信器５３とを
有し、上記第１の加速度計４６の出力信号から衛星の高
度角に対応した値を減じた信号を上記第１のジャイロ４
４の実質的なトルカにフィードバックし、上記方位発信
器５３の出力信号、船首方位及び衛星方位角に対応した
信号とを加算器６１にて演算しその出力信号を上記第２
のジャイロ４５の実質的なトルカにフィードバックして
上記アンテナの中心軸線を上記衛星に指向させるように
構成されたアンテナ指向装置において、更に、水平面に
対する仰角軸線１３、１３’の傾斜角を指示する信号を
出力する第２の加速度計４７と、上記方位ジンバル４０
に対する上記アンテナの上記仰角軸線周りの回転角を指
示する信号を出力する仰角発信器７２と、上記第２の加
速度計の出力と上記仰角発信器の出力とを入力する方位
誤差演算器７３とを設け、該方位誤差演算器によって次
式で計算される出力ΔφAEを上記加算器６１に入力する
ように構成されている。
【００２８】ΔφAE＝ｓｉｎ-1｛ｓｉｎθ・ｓｉｎｘ・
（ｃｏｓ2 θS −ｓｉｎ2 ｘ・ｃｏｓ2 θ）-1/2｝ θ ：上記方位ジンバルに対する上記アンテナの上記仰
角軸線周りの回転角 ｘ ：水平面に対する上記仰角軸線の傾斜角 θS ：衛星の高度角
（ｃｏｓ2 θS −ｓｉｎ2 ｘ・ｃｏｓ2 θ）-1/2｝ θ ：上記方位ジンバルに対する上記アンテナの上記仰
角軸線周りの回転角 ｘ ：水平面に対する上記仰角軸線の傾斜角 θS ：衛星の高度角
【００２９】
【作用】方位発信器５３から出力されるアンテナ１４の
方位角φA に含まれる方位角誤差ΔφAEは数２の式によ
って表される。アンテナの中心軸線の方位ジンバルに対
する角度θを上記仰角発信器７２によって検出し、仰角
軸線の水平面に対する傾斜角度ｘを上記第２の加速度計
４７によって検出し、これら船体の傾斜信号（θ，ｘ）
を上記方位誤差演算器７３に供給して、斯かる数２の式
にて方位角誤差ΔφAEを計算し、その結果を上記加算器
６１に入力し、それによって衛星の高度角が高く且つ船
体が動揺状態或いは一定の傾斜角度にて傾斜した状態に
あっても、アンテナの指向方位に誤差が生じることが回
避される。
方位角φA に含まれる方位角誤差ΔφAEは数２の式によ
って表される。アンテナの中心軸線の方位ジンバルに対
する角度θを上記仰角発信器７２によって検出し、仰角
軸線の水平面に対する傾斜角度ｘを上記第２の加速度計
４７によって検出し、これら船体の傾斜信号（θ，ｘ）
を上記方位誤差演算器７３に供給して、斯かる数２の式
にて方位角誤差ΔφAEを計算し、その結果を上記加算器
６１に入力し、それによって衛星の高度角が高く且つ船
体が動揺状態或いは一定の傾斜角度にて傾斜した状態に
あっても、アンテナの指向方位に誤差が生じることが回
避される。
【００３０】
【実施例】以下に図１を参照して本発明の実施例につい
て説明する。尚図１において図２の対応する部分には同
一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。
て説明する。尚図１において図２の対応する部分には同
一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３１】図１は、本発明のアンテナ指向装置の１例
を示しており、アンテナ指向装置は基台３と斯かる基台
３に装着された方位ジンバル４０と方位ジンバル４０の
上端部のＵ字形部材に装着された取り付け金具４１と斯
かる取り付け金具４１に取り付けられたアンテナ１４と
を有する。
を示しており、アンテナ指向装置は基台３と斯かる基台
３に装着された方位ジンバル４０と方位ジンバル４０の
上端部のＵ字形部材に装着された取り付け金具４１と斯
かる取り付け金具４１に取り付けられたアンテナ１４と
を有する。
【００３２】アンテナ１４は中心軸線Ｘ−Ｘを有してお
り、アンテナ１４と斯かるアンテナ１４に装着された取
り付け金具４１とからなる組立体は中心軸線Ｘ−Ｘに直
交する仰角軸線１３−１３’の周りに回転可能に支持さ
れている。方位ジンバル４０は仰角軸線１３−１３’と
直交する方位軸線１０周りに回転可能に基台に支持され
ている。こうして、２軸に回転可能な支持機構が構成さ
れ、斯かる支持機構はアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘが
衛星を指向するように制御される。
り、アンテナ１４と斯かるアンテナ１４に装着された取
り付け金具４１とからなる組立体は中心軸線Ｘ−Ｘに直
交する仰角軸線１３−１３’の周りに回転可能に支持さ
れている。方位ジンバル４０は仰角軸線１３−１３’と
直交する方位軸線１０周りに回転可能に基台に支持され
ている。こうして、２軸に回転可能な支持機構が構成さ
れ、斯かる支持機構はアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘが
衛星を指向するように制御される。
【００３３】取り付け金具４１には、仰角ジャイロ４４
と方位ジャイロ４５と第１の加速度計４６及び第２の加
速度計４７とが装着されている。仰角ジャイロ４４によ
って仰角軸線１３、１３’周りを回転するアンテナ１４
の回転角度が検出され、方位ジャイロ４５によって仰角
軸線１３、１３’及びアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘの
双方に直交する軸線周りのアンテナ１４の回転角度が検
出され、第１の加速度計４６によってアンテナ１４の仰
角軸線１３、１３’周りの傾斜角度が検出され、第２の
加速度計４７によって水平面に対する仰角軸線１３、１
３’の傾斜角度ｘ＝Ｂ1 Ｂ”が検出される。
と方位ジャイロ４５と第１の加速度計４６及び第２の加
速度計４７とが装着されている。仰角ジャイロ４４によ
って仰角軸線１３、１３’周りを回転するアンテナ１４
の回転角度が検出され、方位ジャイロ４５によって仰角
軸線１３、１３’及びアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘの
双方に直交する軸線周りのアンテナ１４の回転角度が検
出され、第１の加速度計４６によってアンテナ１４の仰
角軸線１３、１３’周りの傾斜角度が検出され、第２の
加速度計４７によって水平面に対する仰角軸線１３、１
３’の傾斜角度ｘ＝Ｂ1 Ｂ”が検出される。
【００３４】仰角ジャイロ４４と方位ジャイロ４５は積
分型ジャイロ又は微分型ジャイロのいずれであってもよ
い。
分型ジャイロ又は微分型ジャイロのいずれであってもよ
い。
【００３５】本例によると、方位ジンバル４０のＵ字形
部４０−２の一方の脚部には仰角軸線１３、１３’と同
軸的に又は平行に仰角発信器７２が装着されている。斯
かる仰角発信器７２によってアンテナ１４の仰角軸線１
３、１３’周りの回転角度θが検出されそれを指示する
信号が出力される。
部４０−２の一方の脚部には仰角軸線１３、１３’と同
軸的に又は平行に仰角発信器７２が装着されている。斯
かる仰角発信器７２によってアンテナ１４の仰角軸線１
３、１３’周りの回転角度θが検出されそれを指示する
信号が出力される。
【００３６】第２の加速度計４７によってアンテナ１４
の傾斜角即ち水平面に対する仰角軸線１３、１３’の傾
斜角度ｘが検出される。従って、第２の加速度計４７を
その入力軸線が仰角軸線１３、１３’と平行なるよう
に、取り付け金具４１に装着すれば、その出力はｓｉｎ
ｘに比例する。尚、第２の加速度計４７は、その入力軸
線が仰角軸線１３、１３’と平行なるように、方位ジン
バル４０に装着してもよい。
の傾斜角即ち水平面に対する仰角軸線１３、１３’の傾
斜角度ｘが検出される。従って、第２の加速度計４７を
その入力軸線が仰角軸線１３、１３’と平行なるよう
に、取り付け金具４１に装着すれば、その出力はｓｉｎ
ｘに比例する。尚、第２の加速度計４７は、その入力軸
線が仰角軸線１３、１３’と平行なるように、方位ジン
バル４０に装着してもよい。
【００３７】本例のアンテナ指向装置は、図２の従来例
と同様な第１〜第４のループを有するが、さらに第５の
ループを有し、斯かる第５のループは方位誤差演算器７
３を有する。
と同様な第１〜第４のループを有するが、さらに第５の
ループを有し、斯かる第５のループは方位誤差演算器７
３を有する。
【００３８】方位誤差演算器７３は、第２の加速度計４
７より仰角軸線１３、１３’の水平面に対する傾斜角度
ｘを指示する信号を受入れ、仰角発信器７２よりアンテ
ナ１４の仰角軸線１３、１３’周りの回転角度θを指示
する信号を受入れるように接続されている。
７より仰角軸線１３、１３’の水平面に対する傾斜角度
ｘを指示する信号を受入れ、仰角発信器７２よりアンテ
ナ１４の仰角軸線１３、１３’周りの回転角度θを指示
する信号を受入れるように接続されている。
【００３９】方位誤差演算器７３では、仰角発信器７２
からの信号θと第２の加速度計４７からの信号ｘ又はｓ
ｉｎｘとより上述の数２の式に基づいて方位角誤差Δφ
AEが計算される。
からの信号θと第２の加速度計４７からの信号ｘ又はｓ
ｉｎｘとより上述の数２の式に基づいて方位角誤差Δφ
AEが計算される。
【００４０】斯かる方位角誤差ΔφAEは加算器６１に入
力されて、方位発信器５３より出力されたアンテナの方
位角度φA に加算される。従って、加算器６１では、衛
星方位φS とジャイロコンパス方位φC との和とアンテ
ナの方位角度φA と方位角誤差ΔφAEの和とが比較さ
れ、４つの和が等しくなるようにアンテナの方位が制御
される。
力されて、方位発信器５３より出力されたアンテナの方
位角度φA に加算される。従って、加算器６１では、衛
星方位φS とジャイロコンパス方位φC との和とアンテ
ナの方位角度φA と方位角誤差ΔφAEの和とが比較さ
れ、４つの和が等しくなるようにアンテナの方位が制御
される。
【００４１】こうして、方位角誤差ΔφAEが加算器６１
に入力されるから、アンテナ（又は方位ジンバル）の方
位角度φA に含まれる船体の傾斜角度（θ，ｘ）に起因
する誤差が修正され、より正確なアンテナ１４の方位が
得られる。
に入力されるから、アンテナ（又は方位ジンバル）の方
位角度φA に含まれる船体の傾斜角度（θ，ｘ）に起因
する誤差が修正され、より正確なアンテナ１４の方位が
得られる。
【００４２】尚、仰角サーボモータ４９にステップモー
タを用いる場合には、斯かるステップモータに対するス
テップ角命令信号を積算するカウンタ回路を設け、それ
によって上述の仰角発信器の代替とすることもできる。
タを用いる場合には、斯かるステップモータに対するス
テップ角命令信号を積算するカウンタ回路を設け、それ
によって上述の仰角発信器の代替とすることもできる。
【００４３】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
【００４４】
【発明の効果】本発明に依れば、衛星の高度角が高く且
つ船体が動揺状態或いは一定の傾斜角度にて傾斜してい
る状態にあるときでも、方位発信器５３からの出力は斯
かる船体の傾斜角度による誤差が修正されて出力される
利点がある。
つ船体が動揺状態或いは一定の傾斜角度にて傾斜してい
る状態にあるときでも、方位発信器５３からの出力は斯
かる船体の傾斜角度による誤差が修正されて出力される
利点がある。
【００４５】本発明に依れば、衛星の高度角が高く且つ
船体が動揺状態或いは一定の傾斜角度にて傾斜している
状態にあるときでも、方位発信器５３からの出力は斯か
る船体の傾斜角度による誤差が修正されて出力されるか
ら、アンテナ１４の指向方向に誤差が生じることが回避
される利点がある。
船体が動揺状態或いは一定の傾斜角度にて傾斜している
状態にあるときでも、方位発信器５３からの出力は斯か
る船体の傾斜角度による誤差が修正されて出力されるか
ら、アンテナ１４の指向方向に誤差が生じることが回避
される利点がある。
【図１】本発明のアンテナ指向装置の例を示す図であ
る。
る。
【図２】従来のアンテナ指向装置の例を示す図である。
【図３】方位角誤差の発生機構を説明する説明図であ
る。
る。
３ 基台 ３−１ ブリッジ部 ９−１、９−１’ 軸受 １０ 方位軸 １０’ 円筒部 １０−１ アーム １１ 方位歯車 １３、１３’ 仰角軸線 １４ アンテナ １６、１６’ 仰角軸軸受 ４０ 方位ジンバル ４０−１ 支持軸部 ４０−２ Ｕ字形部 ４１ 取り付け金具 ４１−１、４１−１’ 脚部 ４４ 仰角ジャイロ ４５ 方位ジャイロ ４６、４７ 加速度計 ４８ 仰角歯車 ４９ 仰角サーボモータ ５０ ピニオン ５２ 方位サーボモータ ５３ 方位発信器 ５４ 積分器 ５５ 増幅器 ５６ 減衰器 ５７ アークサイン演算器 ５８ 積分器 ５９ 増幅器 ６０ 減衰器 ６１ 加算器 ７２ 仰角発信器 ７３ 方位誤差演算器 Ｘ−Ｘ アンテナ中心軸線
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 3/00 - 3/74 H01Q 3/02 - 3/10
Claims (2)
- 【請求項１】 中心軸線を有し支持部材に支持されたア
ンテナと、該アンテナ及び支持部材を上記中心軸線に直
交する仰角軸線周りに回転可能に支持する方位ジンバル
と、該方位ジンバルを上記仰角軸線に直交する方位軸線
周りに回転可能に支持する基台と、上記仰角軸線に平行
な入力軸線を有し上記支持部材に固定された第１のジャ
イロと、上記中心軸線と仰角軸線の両者に直交する入力
軸線を有し上記支持部材に固定された第２のジャイロ
と、水平面に対する上記中心軸線の傾斜角を指示する信
号を出力する第１の加速度計と、上記方位ジンバルの上
記方位軸線周りの回転角を指示する信号を出力する方位
発信器とを有し、上記第１の加速度計の出力信号から衛
星の高度角に対応した値を減じた信号を上記第１のジャ
イロの実質的なトルカにフィードバックし、上記方位発
信器の出力信号と船首方位角及び衛星方位角に対応した
信号とを加算器にて演算しその出力信号を上記第２のジ
ャイロの実質的なトルカにフィードバックして上記アン
テナの中心軸線を上記衛星に指向させるように構成され
たアンテナ指向装置において、 更に、水平面に対する上記仰角軸線の傾斜角ｘを指示す
る信号を出力する第２の加速度計と、上記方位ジンバル
に対する上記アンテナの上記仰角軸線周りの回転角を指
示する信号θを出力する仰角発信器と、上記第２の加速
度計の出力と上記仰角発信器の出力とを入力する方位誤
差演算器とを設け、該方位誤差演算器によって次式で計
算される方位角誤差ΔφAEを指示する信号を上記加算器
に入力するように構成したことを特徴とするアンテナ指
向装置。 ΔφAE＝ｓｉｎ-1｛ｓｉｎθ・ｓｉｎｘ・（ｃｏｓ2 θ
S −ｓｉｎ2 ｘ・ｃｏｓ2 θ）-1/2｝ θ ：上記方位ジンバルに対する上記アンテナの上記仰
角軸線周りの回転角 ｘ ：水平面に対する上記仰角軸線の傾斜角 θS ：衛星の高度角 - 【請求項２】 請求項１記載のアンテナ指向装置におい
て、上記第２の加速度計は上記仰角軸線に平行な入力軸
線を有するように配置されていることを特徴とするアン
テナ指向装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04262181A JP3010280B2 (ja) | 1992-06-10 | 1992-09-30 | アンテナ指向装置 |
| US08/027,224 US5517204A (en) | 1992-03-10 | 1993-03-05 | Antenna directing apparatus |
| GB9304916A GB2266164B (en) | 1992-03-10 | 1993-03-10 | Antenna directing apparatus |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15093692 | 1992-06-10 | ||
| JP4-150936 | 1992-06-10 | ||
| JP04262181A JP3010280B2 (ja) | 1992-06-10 | 1992-09-30 | アンテナ指向装置 |
| US08/027,224 US5517204A (en) | 1992-03-10 | 1993-03-05 | Antenna directing apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0659009A JPH0659009A (ja) | 1994-03-04 |
| JP3010280B2 true JP3010280B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=27320025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04262181A Expired - Lifetime JP3010280B2 (ja) | 1992-03-10 | 1992-09-30 | アンテナ指向装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3010280B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104931922B (zh) * | 2015-04-29 | 2017-05-10 | 湖北航天技术研究院总体设计所 | 一种车载双天线卫星定向仪方位角传递装置与方法 |
-
1992
- 1992-09-30 JP JP04262181A patent/JP3010280B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0659009A (ja) | 1994-03-04 |
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