JP3146393B2 - アンテナ指向装置 - Google Patents
アンテナ指向装置Info
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- JP3146393B2 JP3146393B2 JP34874692A JP34874692A JP3146393B2 JP 3146393 B2 JP3146393 B2 JP 3146393B2 JP 34874692 A JP34874692 A JP 34874692A JP 34874692 A JP34874692 A JP 34874692A JP 3146393 B2 JP3146393 B2 JP 3146393B2
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- azimuth
- elevation
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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５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４１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４１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１１
が装着されており、斯かる円筒部１１の内部には１対の
軸受２１−１、２１−２が取り付けられている。この軸
受２１−１、２１−２の内輪には方位軸２０が嵌合され
ており、方位軸２０の上端部にはアーム１３を介して方
位ジンバル４０が装着されている。
斯かるブリッジ部３−１には上方に突出する円筒部１１
が装着されており、斯かる円筒部１１の内部には１対の
軸受２１−１、２１−２が取り付けられている。この軸
受２１−１、２１−２の内輪には方位軸２０が嵌合され
ており、方位軸２０の上端部にはアーム１３を介して方
位ジンバル４０が装着されている。
【０００４】斯くして方位軸２０が軸受２１−１、２１
−２によって支持された状態にて、方位ジンバル４０は
方位軸２０を通る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とを有し、支持軸部４０−１の中心軸線即
ち方位軸線Ｚ−Ｚは図示のように方位軸２０を通る軸線
より偏倚して配置されている。尚、支持軸部４０−１は
方位軸２０を通る軸線に整合するように構成してもよ
い。
−２によって支持された状態にて、方位ジンバル４０は
方位軸２０を通る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とを有し、支持軸部４０−１の中心軸線即
ち方位軸線Ｚ−Ｚは図示のように方位軸２０を通る軸線
より偏倚して配置されている。尚、支持軸部４０−１は
方位軸２０を通る軸線に整合するように構成してもよ
い。
【０００５】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が配置されて
おり、斯かる取り付け金具４１はその２つの脚部４１−
１、４１−２の各々に仰角軸３０−１、３０−２を有す
る。方位ジンバル４０のＵ字形部４０−２の２つの脚部
の各々には適当な軸受が装着されており、斯かる軸受に
よって仰角軸３０−１、３０−２は回転可能に支持され
ている。
は、より小さいＵ字形の取り付け金具４１が配置されて
おり、斯かる取り付け金具４１はその２つの脚部４１−
１、４１−２の各々に仰角軸３０−１、３０−２を有す
る。方位ジンバル４０のＵ字形部４０−２の２つの脚部
の各々には適当な軸受が装着されており、斯かる軸受に
よって仰角軸３０−１、３０−２は回転可能に支持され
ている。
【０００６】仰角軸３０−１、３０−２の中心軸線は仰
角軸線Ｙ−Ｙを構成しており、こうして、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Ｙ−Ｙ周りに回転可能に支持されて
いる。仰角軸線Ｙ−Ｙは方位軸線Ｚ−Ｚに対して直角に
配置され、従って略水平な位置にある。
角軸線Ｙ−Ｙを構成しており、こうして、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Ｙ−Ｙ周りに回転可能に支持されて
いる。仰角軸線Ｙ−Ｙは方位軸線Ｚ−Ｚに対して直角に
配置され、従って略水平な位置にある。
【０００７】Ｕ字形の取り付け金具４１の脚部４１−
１、４１−２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Ｙ−
Ｙ周りに回転することができる。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Ｙ−
Ｙに対して垂直である。
１、４１−２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Ｙ−
Ｙ周りに回転することができる。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Ｙ−
Ｙに対して垂直である。
【０００８】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Ｙ−Ｙ周りを回転するアンテナ１４の回転
角速度が検出され、方位ジャイロ４５によって仰角軸線
Ｙ−Ｙ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の回転角速度が検出され、
第１の加速度計４６によって仰角軸線Ｙ−Ｙ周りのアン
テナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘ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Ｙ−Ｙ
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Ｙ−Ｙ周りを回転するアンテナ１４の回転
角速度が検出され、方位ジャイロ４５によって仰角軸線
Ｙ−Ｙ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の回転角速度が検出され、
第１の加速度計４６によって仰角軸線Ｙ−Ｙ周りのアン
テナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘ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Ｙ−Ｙ
の傾斜角度が検出される。
【０００９】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
ジャイロ等の角速度検出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
ジャイロ等の角速度検出型ジャイロであってよい。
【００１０】取り付け金具４１の一方の脚部には仰角軸
線Ｙ−Ｙと同軸的に仰角歯車３２が装着されている。斯
かる仰角歯車３２にはピニオン３５が噛み合わされてお
り、斯かるピニオン３５は方位ジンバル４０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３
３の回転軸に取り付けられている。
線Ｙ−Ｙと同軸的に仰角歯車３２が装着されている。斯
かる仰角歯車３２にはピニオン３５が噛み合わされてお
り、斯かるピニオン３５は方位ジンバル４０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３
３の回転軸に取り付けられている。
【００１１】方位ジンバル４０のＵ字形部４０−２の一
方の脚部には仰角発信器３４が装着されており、斯かる
仰角発信器３４によってアンテナ１４の仰角軸線Ｙ−Ｙ
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。
方の脚部には仰角発信器３４が装着されており、斯かる
仰角発信器３４によってアンテナ１４の仰角軸線Ｙ−Ｙ
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。
【００１２】一方、方位軸２０の下端部には方位歯車２
２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２３と方位発信器２４が取り付けられ、
方位サーボモータ２３及び方位発信器２４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
２２に噛み合わされるように構成されている。
２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２３と方位発信器２４が取り付けられ、
方位サーボモータ２３及び方位発信器２４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
２２に噛み合わされるように構成されている。
【００１３】図示のように、アンテナ指向装置を制御す
るために仰角制御ループと方位角制御ループが設けられ
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Ｎとなす角をアンテナの
方位角φA とする。
るために仰角制御ループと方位角制御ループが設けられ
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Ｎとなす角をアンテナの
方位角φA とする。
【００１４】仰角制御ループはアンテナの仰角θA が衛
星高度角θS に一致するようにアンテナ１４を仰角軸線
Ｙ−Ｙ周りに回転させるよう構成されており、第１の及
び第２のループを含む。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３３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慣性空間に対するアンテナ１４
の仰角軸線Ｙ−Ｙ周りの角速度は常にゼロに保持され
る。
星高度角θS に一致するようにアンテナ１４を仰角軸線
Ｙ−Ｙ周りに回転させるよう構成されており、第１の及
び第２のループを含む。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３３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慣性空間に対するアンテナ１４
の仰角軸線Ｙ−Ｙ周りの角速度は常にゼロに保持され
る。
【００１５】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
ための適当な時定数を有する。尚、減衰器５６に仰角ジ
ャイロ４４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。
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
ための適当な時定数を有する。尚、減衰器５６に仰角ジ
ャイロ４４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。
【００１６】方位角制御ループはアンテナ１４の方位角
φA が衛星方位角φS に一致するように方位ジンバル４
０の方位を制御する機能を有する。方位ジャイロ４５の
出力信号は、積分器（図５では仰角軸線傾斜演算器８０
と傾斜軸線方位演算器８５）及び増幅器５９を介して方
位サーボモータ２３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Ｙ−Ｙの両者に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。
φA が衛星方位角φS に一致するように方位ジンバル４
０の方位を制御する機能を有する。方位ジャイロ４５の
出力信号は、積分器（図５では仰角軸線傾斜演算器８０
と傾斜軸線方位演算器８５）及び増幅器５９を介して方
位サーボモータ２３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Ｙ−Ｙの両者に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。
【００１７】方位発信器２４より方位軸線Ｚ−Ｚ周りの
アンテナ１４の回転角φを指示する信号が出力される。
増幅器５９から方位サーボモータ２３に対して、船首方
位角φC とアンテナ１４の回転角φとの和と衛星方位角
φS との偏差を示す偏差信号Δφが供給されると、方位
ジンバル４０は方位サーボモータ２３によって回転され
る。船首方位角φC とアンテナ１４の回転角φとの和が
衛星方位角φS に等しくなる点で、方位ジンバル４０は
静止する。
アンテナ１４の回転角φを指示する信号が出力される。
増幅器５９から方位サーボモータ２３に対して、船首方
位角φC とアンテナ１４の回転角φとの和と衛星方位角
φS との偏差を示す偏差信号Δφが供給されると、方位
ジンバル４０は方位サーボモータ２３によって回転され
る。船首方位角φC とアンテナ１４の回転角φとの和が
衛星方位角φS に等しくなる点で、方位ジンバル４０は
静止する。
【００１８】このループは、アンテナ１４の方位角φA
を衛星方位角φS に一致させるための適当な時定数を有
する。
を衛星方位角φS に一致させるための適当な時定数を有
する。
【００１９】こうして、仰角制御ループと方位角制御ル
ープとによってアンテナ１４はその中心軸線Ｘ−Ｘが衛
星方向に指向するように構成されている。
ープとによってアンテナ１４はその中心軸線Ｘ−Ｘが衛
星方向に指向するように構成されている。
【００２０】方位角制御ループは、衛星高度角が高いと
きにジンバルロック現象が発生することを防止するため
の機能を有しており、衛星高度角が高いときにはアンテ
ナ１４の仰角軸線Ｙ−Ｙが船体の傾斜軸線方位に整合す
るように方位ジンバル４０の方位を制御するように構成
されている。
きにジンバルロック現象が発生することを防止するため
の機能を有しており、衛星高度角が高いときにはアンテ
ナ１４の仰角軸線Ｙ−Ｙが船体の傾斜軸線方位に整合す
るように方位ジンバル４０の方位を制御するように構成
されている。
【００２１】この制御は、次の原理に基づいている。即
ち、船体の動揺は必ず水平面内の１つの回転軸線（船体
の傾斜軸線）周りの回転運動であると考えることができ
る。従って、仰角軸線Ｙ−Ｙが常にこの回転軸線の方位
φT に整合するように方位ジンバル４０の方位を制御す
れば、衛星高度角が高いときでも常にアンテナ１４の中
心軸線Ｘ−Ｘを天頂方向に指向させることができる。
ち、船体の動揺は必ず水平面内の１つの回転軸線（船体
の傾斜軸線）周りの回転運動であると考えることができ
る。従って、仰角軸線Ｙ−Ｙが常にこの回転軸線の方位
φT に整合するように方位ジンバル４０の方位を制御す
れば、衛星高度角が高いときでも常にアンテナ１４の中
心軸線Ｘ−Ｘを天頂方向に指向させることができる。
【００２２】斯かる機能は方位ジャイロ４５及び第２の
加速度計４７と仰角発信器３４と仰角軸線傾斜演算器８
０と傾斜軸線方位演算器８５と増幅器５９とを含むルー
プによって提供される。
加速度計４７と仰角発信器３４と仰角軸線傾斜演算器８
０と傾斜軸線方位演算器８５と増幅器５９とを含むルー
プによって提供される。
【００２３】方位ジャイロ４５によって出力された仰角
軸線Ｙ−Ｙ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の回転角速度ωP と第
２の加速度計４７によって出力されたアンテナ１４の中
心軸線Ｘ−Ｘ周りの傾斜角度η’を表す信号とはそれぞ
れ仰角軸線傾斜演算器８０に入力され、斯かる仰角軸線
傾斜演算器８０によって水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙ
の傾斜角ηが求められる。
軸線Ｙ−Ｙ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の回転角速度ωP と第
２の加速度計４７によって出力されたアンテナ１４の中
心軸線Ｘ−Ｘ周りの傾斜角度η’を表す信号とはそれぞ
れ仰角軸線傾斜演算器８０に入力され、斯かる仰角軸線
傾斜演算器８０によって水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙ
の傾斜角ηが求められる。
【００２４】仰角発信器３４より出力された仰角軸線Ｙ
−Ｙ周りのアンテナ１４の回転角度θは適当な減算器６
１にて衛星高度角θS が減算され水平面に対する船体の
仰角軸線Ｙ−Ｙ周りの回転角度ξ（＝θS −θ）が求め
られる。傾斜軸線方位演算器８５には、仰角軸線傾斜演
算器８０から出力された水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙ
の傾斜角ηと減算器６１より得られた水平面に対する船
体の仰角軸線Ｙ−Ｙ周り回転角度ξ（＝θS −θ）と方
位発信器２４から出力された方位軸線Ｚ−Ｚ周りのアン
テナ１４の回転角φとをそれぞれ表す信号が供給され
る。
−Ｙ周りのアンテナ１４の回転角度θは適当な減算器６
１にて衛星高度角θS が減算され水平面に対する船体の
仰角軸線Ｙ−Ｙ周りの回転角度ξ（＝θS −θ）が求め
られる。傾斜軸線方位演算器８５には、仰角軸線傾斜演
算器８０から出力された水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙ
の傾斜角ηと減算器６１より得られた水平面に対する船
体の仰角軸線Ｙ−Ｙ周り回転角度ξ（＝θS −θ）と方
位発信器２４から出力された方位軸線Ｚ−Ｚ周りのアン
テナ１４の回転角φとをそれぞれ表す信号が供給され
る。
【００２５】傾斜軸線方位演算器８５では、仰角軸線Ｙ
−Ｙの傾斜角ηと船体の回転角度ξとから傾斜軸線方位
φT が演算され、斯かる傾斜軸線方位φT は方位発信器
２４から出力されたアンテナの回転角φより得られたア
ンテナの方位角φA と比較されて方位偏差信号Δφが演
算される。方位偏差信号Δφを表す信号は傾斜軸線方位
演算器８５より増幅器５９に出力される。こうして方位
角制御ループでは、方位偏差信号Δφがゼロとなるよう
に、即ち、仰角軸線Ｙ−Ｙの方位が傾斜軸線方位φT に
整合するように、方位ジンバル４０の方位角が制御され
る。
−Ｙの傾斜角ηと船体の回転角度ξとから傾斜軸線方位
φT が演算され、斯かる傾斜軸線方位φT は方位発信器
２４から出力されたアンテナの回転角φより得られたア
ンテナの方位角φA と比較されて方位偏差信号Δφが演
算される。方位偏差信号Δφを表す信号は傾斜軸線方位
演算器８５より増幅器５９に出力される。こうして方位
角制御ループでは、方位偏差信号Δφがゼロとなるよう
に、即ち、仰角軸線Ｙ−Ｙの方位が傾斜軸線方位φT に
整合するように、方位ジンバル４０の方位角が制御され
る。
【００２６】図６は仰角軸線傾斜演算器８０の構成を示
す図であり、斯かる図を参照して仰角軸線傾斜演算器８
０の動作を説明する。
す図であり、斯かる図を参照して仰角軸線傾斜演算器８
０の動作を説明する。
【００２７】仰角軸線傾斜演算器８０は積分器８１と第
１の比較器８２と係数器８３と第２の比較器８４とを有
するように構成されている。方位ジャイロ４５から仰角
軸線傾斜演算器８０には入力端子８０ａを経由して、仰
角軸線Ｙ−Ｙ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の回転角速度ωPを
指示する信号が入力され、斯かる信号は第１の比較器８
２を経由して積分器８１に入力され、そこで積分されて
仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜角ηが求められる。斯かる傾斜角
ηを指示する信号は出力端子８０ｃを経由して傾斜軸線
方位演算器８５に出力される。
１の比較器８２と係数器８３と第２の比較器８４とを有
するように構成されている。方位ジャイロ４５から仰角
軸線傾斜演算器８０には入力端子８０ａを経由して、仰
角軸線Ｙ−Ｙ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の回転角速度ωPを
指示する信号が入力され、斯かる信号は第１の比較器８
２を経由して積分器８１に入力され、そこで積分されて
仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜角ηが求められる。斯かる傾斜角
ηを指示する信号は出力端子８０ｃを経由して傾斜軸線
方位演算器８５に出力される。
【００２８】第２の加速度計４７からは入力端子８０ｂ
を経由して、水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜角度
η’を表す信号が入力され、斯かる傾斜角度η’は第２
の比較器８４にて仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜角ηと比較さ
れ、その偏差量はゲイン１／τの係数器８３を介して第
１の比較器８２にネガティブフィードバックされる。こ
のフィードバックループは水平儀のループである。図６
において、Ｓはラプラス演算子、τは時定数を表す。
を経由して、水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜角度
η’を表す信号が入力され、斯かる傾斜角度η’は第２
の比較器８４にて仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜角ηと比較さ
れ、その偏差量はゲイン１／τの係数器８３を介して第
１の比較器８２にネガティブフィードバックされる。こ
のフィードバックループは水平儀のループである。図６
において、Ｓはラプラス演算子、τは時定数を表す。
【００２９】アンテナ１４の仰角θA 即ち衛星の高度角
θS が９０°近傍にある場合を考える。方位ジャイロ４
５から出力される信号は、仰角軸線Ｙ−Ｙ及びアンテナ
１４の中心軸線Ｘ−Ｘの双方に垂直な軸線周りのアンテ
ナ１４の回転角速度を指示するが、アンテナ１４の高度
角θA が高くなると斯かる信号は水平面に対する仰角軸
線Ｙ−Ｙの水平軸線周りの回転角速度ωP を指示するよ
うになる。斯かる角速度ωP を積分器８１によって直接
積分して仰角軸線Ｙ−Ｙの水平面に対する傾斜角ηを求
めてもよいが、方位ジャイロ４５のドリフトに起因する
誤差が増加するから、第２の加速度計４７からの出力
η’と比較してから第１の積分器８１にて積分するよう
に構成されている。
θS が９０°近傍にある場合を考える。方位ジャイロ４
５から出力される信号は、仰角軸線Ｙ−Ｙ及びアンテナ
１４の中心軸線Ｘ−Ｘの双方に垂直な軸線周りのアンテ
ナ１４の回転角速度を指示するが、アンテナ１４の高度
角θA が高くなると斯かる信号は水平面に対する仰角軸
線Ｙ−Ｙの水平軸線周りの回転角速度ωP を指示するよ
うになる。斯かる角速度ωP を積分器８１によって直接
積分して仰角軸線Ｙ−Ｙの水平面に対する傾斜角ηを求
めてもよいが、方位ジャイロ４５のドリフトに起因する
誤差が増加するから、第２の加速度計４７からの出力
η’と比較してから第１の積分器８１にて積分するよう
に構成されている。
【００３０】こうして求めた傾斜角ηは、方位ジャイロ
４５のドリフトに起因する誤差が除去され、且つ船体の
揺動による水平加速度による影響も除去されている。
４５のドリフトに起因する誤差が除去され、且つ船体の
揺動による水平加速度による影響も除去されている。
【００３１】図７は傾斜軸線方位演算器８５の構成を示
す図であり、斯かる図を参照して傾斜軸線方位演算器８
５の動作を説明する。傾斜軸線方位演算器８５は除算器
８６と加算器８７と比較器８８とを有するように構成さ
れている。
す図であり、斯かる図を参照して傾斜軸線方位演算器８
５の動作を説明する。傾斜軸線方位演算器８５は除算器
８６と加算器８７と比較器８８とを有するように構成さ
れている。
【００３２】仰角軸線傾斜演算器８０からの出力信号即
ち水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜角ηを指示する
信号は入力端子８５ａを経由して除算器８６に供給さ
れ、減算器６１からの出力信号即ち仰角軸線Ｙ−Ｙ周り
の船体の回転角度ξを指示する信号は入力端子８５ｂを
経由して除算器８６に供給される。除算器８６では、Δ
φT ＝η／ξなる演算がなされて傾斜軸線方位偏差Δφ
T が求められ、加算器８７では、斯かる傾斜軸線方位偏
差ΔφT が積算されて傾斜軸線の方位φT が求められ、
斯かる傾斜軸線の方位φT を指示する信号が比較器８８
に供給される。
ち水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜角ηを指示する
信号は入力端子８５ａを経由して除算器８６に供給さ
れ、減算器６１からの出力信号即ち仰角軸線Ｙ−Ｙ周り
の船体の回転角度ξを指示する信号は入力端子８５ｂを
経由して除算器８６に供給される。除算器８６では、Δ
φT ＝η／ξなる演算がなされて傾斜軸線方位偏差Δφ
T が求められ、加算器８７では、斯かる傾斜軸線方位偏
差ΔφT が積算されて傾斜軸線の方位φT が求められ、
斯かる傾斜軸線の方位φT を指示する信号が比較器８８
に供給される。
【００３３】一方、比較器８８には、入力端子８５ｃを
経由して、方位発信器２４から得られたアンテナの回転
角φを表す信号が供給される。比較器８８では、傾斜軸
線方位φT とアンテナの回転角φとが比較されてその偏
差Δφが求められ、斯かる偏差を指示する偏差信号は出
力端子８５ｄを経由して増幅器５９に供給される。
経由して、方位発信器２４から得られたアンテナの回転
角φを表す信号が供給される。比較器８８では、傾斜軸
線方位φT とアンテナの回転角φとが比較されてその偏
差Δφが求められ、斯かる偏差を指示する偏差信号は出
力端子８５ｄを経由して増幅器５９に供給される。
【００３４】こうして、方位ジンバル４０の方位は、偏
差Δφが零となるように、即ち、方位ジンバル４０の方
位角φA が傾斜軸線方位φT に等しくなるように制御さ
れる。この結果、水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜
角ηが零となったときに方位ジンバル４０は静止する。
即ち、方位制御ループによって、仰角軸線Ｙ−Ｙが船体
の傾斜軸線の方位に整合するべく方位ジンバル４０の方
位が制御されるように構成されている。
差Δφが零となるように、即ち、方位ジンバル４０の方
位角φA が傾斜軸線方位φT に等しくなるように制御さ
れる。この結果、水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜
角ηが零となったときに方位ジンバル４０は静止する。
即ち、方位制御ループによって、仰角軸線Ｙ−Ｙが船体
の傾斜軸線の方位に整合するべく方位ジンバル４０の方
位が制御されるように構成されている。
【００３５】次に図８を参照して傾斜軸線方位演算器８
５の機能を説明する。仰角軸線Ｙ−Ｙが船体の傾斜軸線
方位φT に整合していれば、仰角軸線の傾斜角ηはゼロ
であるが、実際には、図示のように、方位誤差ΔφT だ
けわずかに変位していると仮定する。
５の機能を説明する。仰角軸線Ｙ−Ｙが船体の傾斜軸線
方位φT に整合していれば、仰角軸線の傾斜角ηはゼロ
であるが、実際には、図示のように、方位誤差ΔφT だ
けわずかに変位していると仮定する。
【００３６】減算器６１から得られた船体の傾斜角をξ
とすれば、方位誤差ΔφT は、近似的にΔφT ＝η／ξ
である。方位ジンバル４０を方位軸線Ｚ−Ｚ周りに方位
角度ΔφT だけ回転すれば、仰角軸線Ｙ−Ｙが船体の傾
斜軸線方位φT に整合し、仰角軸線の傾斜角ηがゼロと
なる。
とすれば、方位誤差ΔφT は、近似的にΔφT ＝η／ξ
である。方位ジンバル４０を方位軸線Ｚ−Ｚ周りに方位
角度ΔφT だけ回転すれば、仰角軸線Ｙ−Ｙが船体の傾
斜軸線方位φT に整合し、仰角軸線の傾斜角ηがゼロと
なる。
【００３７】斯くして、除算器８６にて方位誤差ΔφT
＝η／ξを演算し、更に、それを積算して船体の傾斜軸
線方位φT が求められる。傾斜軸線方位φT に対して方
位発信器２４より得られたアンテナの回転角φが比較さ
れてその差がゼロとなるように、即ち傾斜軸線方位φT
がアンテナの方位角φA に等しくなるように制御され
る。
＝η／ξを演算し、更に、それを積算して船体の傾斜軸
線方位φT が求められる。傾斜軸線方位φT に対して方
位発信器２４より得られたアンテナの回転角φが比較さ
れてその差がゼロとなるように、即ち傾斜軸線方位φT
がアンテナの方位角φA に等しくなるように制御され
る。
【００３８】こうして、アンテナ指向装置は、３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。
【００３９】
【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、２つの課題があった。先
ず第１の点は、傾斜軸線方位演算器８５の除算器８６に
てΔφT ＝η／ξなる演算がなされることに起因する。
斯かる演算では、分母である仰角軸線Ｙ−Ｙ周りの船体
の傾斜角ξがゼロに近づくと（ξ⇒０）、船体の傾斜軸
線方位φT に対する仰角軸線Ｙ−Ｙの方位誤差ΔφT が
無限大となり（ΔφT ⇒∞）、制御ループによる制御が
不能となる欠点があった。また、傾斜角ξの値がゼロの
近傍のとき（ξ≒０）、方位誤差ΔφT が不連続となる
欠点があった。
従来のアンテナ指向装置では、２つの課題があった。先
ず第１の点は、傾斜軸線方位演算器８５の除算器８６に
てΔφT ＝η／ξなる演算がなされることに起因する。
斯かる演算では、分母である仰角軸線Ｙ−Ｙ周りの船体
の傾斜角ξがゼロに近づくと（ξ⇒０）、船体の傾斜軸
線方位φT に対する仰角軸線Ｙ−Ｙの方位誤差ΔφT が
無限大となり（ΔφT ⇒∞）、制御ループによる制御が
不能となる欠点があった。また、傾斜角ξの値がゼロの
近傍のとき（ξ≒０）、方位誤差ΔφT が不連続となる
欠点があった。
【００４０】第２の点は、アンテナ１４に対して急激
に、方位軸線Ｚ−Ｚと仰角軸線Ｙ−Ｙの双方に直交する
軸線周りの角速度が加えられた場合に生ずる。斯かる場
合、方位軸線Ｚ−Ｚ周りに方位ジンバル４０が回転し、
角速度の入力軸線と仰角軸線Ｙ−Ｙとが略平行となるま
での間、アンテナに斯かる角速度が直接加わることな
り、指向誤差が生ずる。
に、方位軸線Ｚ−Ｚと仰角軸線Ｙ−Ｙの双方に直交する
軸線周りの角速度が加えられた場合に生ずる。斯かる場
合、方位軸線Ｚ−Ｚ周りに方位ジンバル４０が回転し、
角速度の入力軸線と仰角軸線Ｙ−Ｙとが略平行となるま
での間、アンテナに斯かる角速度が直接加わることな
り、指向誤差が生ずる。
【００４１】図９〜図１０を参照して斯かる誤差の発生
原理を説明する。図９Ａに示すように、水平面Ｈと平行
な船体面Ｐ0 が水平線ＯＨ0 周りに傾斜角ξだけ傾斜し
て船体面Ｐ1 となったものとする。船体面Ｐ1 と水平面
Ｈの交線が船体の傾斜軸線である。こうして船体面Ｐ0
が傾斜して船体面Ｐ1 となると水平線ＯＨ0 に垂直な水
平線ＯＡ0 は傾斜軸線０Ｈ0 に垂直な最大傾斜軸線ＯＡ
1 となる。
原理を説明する。図９Ａに示すように、水平面Ｈと平行
な船体面Ｐ0 が水平線ＯＨ0 周りに傾斜角ξだけ傾斜し
て船体面Ｐ1 となったものとする。船体面Ｐ1 と水平面
Ｈの交線が船体の傾斜軸線である。こうして船体面Ｐ0
が傾斜して船体面Ｐ1 となると水平線ＯＨ0 に垂直な水
平線ＯＡ0 は傾斜軸線０Ｈ0 に垂直な最大傾斜軸線ＯＡ
1 となる。
【００４２】図９Ｂに示すように、船体面Ｐ1 が最大傾
斜軸線ＯＡ1 周りに傾斜角ηだけ傾斜して船体面Ｐ2 と
なったものとする。船体の傾斜軸線０Ｈ0 はΔφだけ回
転して傾斜軸線０Ｈ2 に偏倚する。斯かる偏差角Δφは
次の数１の式、によって表される。
斜軸線ＯＡ1 周りに傾斜角ηだけ傾斜して船体面Ｐ2 と
なったものとする。船体の傾斜軸線０Ｈ0 はΔφだけ回
転して傾斜軸線０Ｈ2 に偏倚する。斯かる偏差角Δφは
次の数１の式、によって表される。
【００４３】
【数１】∠Ｈ0 ＯＨ2 ＝Δφ≒ｔａｎ -1 （η／ξ）
【００４４】図１０を参照してアンテナ１４の中心軸線
Ｘ−Ｘの軌跡を説明する。図１０Ａに示すように、衛星
高度角が高いときは上述の制御ループによって仰角軸線
Ｙ−Ｙは船体の傾斜軸線０Ｈ2 に平行となるように配置
されている。またアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘは天頂
方向を指向している。
Ｘ−Ｘの軌跡を説明する。図１０Ａに示すように、衛星
高度角が高いときは上述の制御ループによって仰角軸線
Ｙ−Ｙは船体の傾斜軸線０Ｈ2 に平行となるように配置
されている。またアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘは天頂
方向を指向している。
【００４５】図１０Ｂはアンテナ１４の上方に該アンテ
ナ１４より単位距離離れた水平面Ｈ 1 を示す。方位軸２
０の中心軸線が水平面Ｈ1 と交わる点をＯ0 とし、アン
テナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘが水平面Ｈ1 と交わる点をＸ
0 とする。
ナ１４より単位距離離れた水平面Ｈ 1 を示す。方位軸２
０の中心軸線が水平面Ｈ1 と交わる点をＯ0 とし、アン
テナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘが水平面Ｈ1 と交わる点をＸ
0 とする。
【００４６】船体面Ｐ1 が最大傾斜軸線ＯＡ1 周りに傾
斜角ηだけ傾斜して船体面Ｐ2 となり、傾斜軸線０Ｈ0
が偏差角Δφだけ回転して傾斜軸線０Ｈ2 となったとす
る。斯かる船体面の傾斜の変化が急激なときは、方位軸
２０の中心点Ｏ0 とアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘの点
Ｘ0 はそれぞれ点Ｏ1 及びＸ1 に移動する。
斜角ηだけ傾斜して船体面Ｐ2 となり、傾斜軸線０Ｈ0
が偏差角Δφだけ回転して傾斜軸線０Ｈ2 となったとす
る。斯かる船体面の傾斜の変化が急激なときは、方位軸
２０の中心点Ｏ0 とアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘの点
Ｘ0 はそれぞれ点Ｏ1 及びＸ1 に移動する。
【００４７】ここで、仰角軸線Ｙ−Ｙが船体の傾斜軸線
０Ｈ2 に平行となるように、制御ループによって方位軸
２０は回転軸線Ｏ1 周りに回転し、アンテナ１４の中心
軸線Ｘ−Ｘの点Ｘ1 は点Ｘ2 に移動する。Ｏ1 Ｘ1 ＝Ｏ
1 Ｘ2 である。こうして、アンテナ１４の中心軸線Ｘ−
Ｘは天頂方向より偏倚し、その結果、仰角軸線Ｙ−Ｙ周
りに小さな回転角θE だけ指向誤差が生じたこととな
る。
０Ｈ2 に平行となるように、制御ループによって方位軸
２０は回転軸線Ｏ1 周りに回転し、アンテナ１４の中心
軸線Ｘ−Ｘの点Ｘ1 は点Ｘ2 に移動する。Ｏ1 Ｘ1 ＝Ｏ
1 Ｘ2 である。こうして、アンテナ１４の中心軸線Ｘ−
Ｘは天頂方向より偏倚し、その結果、仰角軸線Ｙ−Ｙ周
りに小さな回転角θE だけ指向誤差が生じたこととな
る。
【００４８】斯かるアンテナ１４の仰角誤差θE は、図
１０Ｂより明らかなように次の数２の式によって求めら
れる。
１０Ｂより明らかなように次の数２の式によって求めら
れる。
【００４９】
【数２】θE ＝√（ξ2 ＋η2 ）−｜ξ｜
【００５０】本発明は斯かる点に鑑み、衛星の高度角が
９０°付近にあり仰角軸線Ｙ−Ｙが船体の傾斜軸線に整
合するべく制御がなされているとき、仰角軸線Ｙ−Ｙ周
りの船体の傾斜角ξがゼロに近い値であっても傾斜軸線
方位演算器８５の除算器８６にてΔφT ＝η／ξなる演
算がなされ、それによって仰角軸線Ｙ−Ｙが船体の傾斜
軸線に整合するべく制御がなされるように構成されたア
ンテナ指向装置を提供することを目的とする。
９０°付近にあり仰角軸線Ｙ−Ｙが船体の傾斜軸線に整
合するべく制御がなされているとき、仰角軸線Ｙ−Ｙ周
りの船体の傾斜角ξがゼロに近い値であっても傾斜軸線
方位演算器８５の除算器８６にてΔφT ＝η／ξなる演
算がなされ、それによって仰角軸線Ｙ−Ｙが船体の傾斜
軸線に整合するべく制御がなされるように構成されたア
ンテナ指向装置を提供することを目的とする。
【００５１】本発明は斯かる点に鑑み、アンテナ１４に
対して急激に、方位軸線Ｚ−Ｚと仰角軸線Ｙ−Ｙの双方
に直交する軸線周りの角速度が加えられた場合に、方位
軸線Ｚ−Ｚ周りに方位ジンバル４０が回転し、角速度の
入力軸線と仰角軸線Ｙ−Ｙとが略平行となるまでの間、
アンテナに斯かる角速度が直接加わることに起因して生
ずる指向誤差を排除するすることを目的とする。
対して急激に、方位軸線Ｚ−Ｚと仰角軸線Ｙ−Ｙの双方
に直交する軸線周りの角速度が加えられた場合に、方位
軸線Ｚ−Ｚ周りに方位ジンバル４０が回転し、角速度の
入力軸線と仰角軸線Ｙ−Ｙとが略平行となるまでの間、
アンテナに斯かる角速度が直接加わることに起因して生
ずる指向誤差を排除するすることを目的とする。
【００５２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、中心軸
線Ｘ−Ｘを有し支持部材４１に装着されたアンテナ１４
と、上記中心軸線Ｘ−Ｘに直交する仰角軸線Ｙ−Ｙを有
し支持部材４１に装着されたアンテナ１４を仰角軸線Ｙ
−Ｙ周りに回転可能に支持する方位ジンバル４０と、方
位ジンバル４０を仰角軸線Ｙ−Ｙに直交する方位軸線Ｚ
−Ｚ周りに回転可能に支持する基台３と、仰角軸線Ｙ−
Ｙに平行な入力軸線を有し支持部材４１に装着された第
１のジャイロ４４と、中心軸線Ｘ−Ｘと仰角軸線Ｙ−Ｙ
の両者に直交する入力軸線を有し支持部材４１に装着さ
れた第２のジャイロ４５と、仰角軸線Ｙ−Ｙ周りのアン
テナ１４の傾斜角度を指示する信号を出力する第１の加
速度計４６と、水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜角
度を指示する信号を出力する第２の加速度計４７と、基
台３に対する方位ジンバル４０の方位軸線Ｚ−Ｚ周りの
回転角を指示する信号を出力する方位発信器２４と、方
位ジンバル４０に対するアンテナ１４の仰角軸線Ｙ−Ｙ
周りの回転角を指示する信号を出力する仰角発信器３４
と、第２のジャイロ４５より出力された中心軸線Ｘ−Ｘ
と仰角軸線Ｙ−Ｙの両者に直交する軸線周りのアンテナ
１４の回転角速度を指示する信号と第２の加速度計４７
より出力された水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜角
度を指示する信号とを入力し水平面に対する仰角軸線Ｙ
−Ｙの傾斜角を演算する仰角軸線傾斜演算器８０と、仰
角軸線傾斜演算器８０より出力された仰角軸線Ｙ−Ｙの
傾斜角と仰角発信器３４から出力された仰角軸線Ｙ−Ｙ
周りのアンテナ１４の回転角とを入力し船体の傾斜軸線
の方位を演算する仰角軸方位演算器８５とを有し、衛星
の高度角が９０度付近にあるときは仰角軸線Ｙ−Ｙの方
位が船体の傾斜軸線の方位に整合するように方位ジンバ
ル４０の方位が制御され、アンテナ１４の中心軸線Ｘ−
Ｘが衛星方向に指向するように構成されたアンテナ指向
装置において、仰角発信器３４より出力されたアンテナ
１４の仰角軸線Ｙ−Ｙ周りの回転角θと衛星の高度角か
ら求めた船体の傾斜角ξを指示する信号を入力する角度
リミッタ９０を設け、角度リミッタ９０は船体の仰角軸
線Ｙ−Ｙ周りの回転角ξの絶対値が所定の設定値ξS よ
り小さいときには回転角ξと同一の符号を有する設定値
ξS を指示する信号を出力し、船体の仰角軸線Ｙ−Ｙ周
りの回転角ξの絶対値が所定の設定値ξS より大きいと
きには回転角ξを指示する信号を出力するように構成さ
れている。
線Ｘ−Ｘを有し支持部材４１に装着されたアンテナ１４
と、上記中心軸線Ｘ−Ｘに直交する仰角軸線Ｙ−Ｙを有
し支持部材４１に装着されたアンテナ１４を仰角軸線Ｙ
−Ｙ周りに回転可能に支持する方位ジンバル４０と、方
位ジンバル４０を仰角軸線Ｙ−Ｙに直交する方位軸線Ｚ
−Ｚ周りに回転可能に支持する基台３と、仰角軸線Ｙ−
Ｙに平行な入力軸線を有し支持部材４１に装着された第
１のジャイロ４４と、中心軸線Ｘ−Ｘと仰角軸線Ｙ−Ｙ
の両者に直交する入力軸線を有し支持部材４１に装着さ
れた第２のジャイロ４５と、仰角軸線Ｙ−Ｙ周りのアン
テナ１４の傾斜角度を指示する信号を出力する第１の加
速度計４６と、水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜角
度を指示する信号を出力する第２の加速度計４７と、基
台３に対する方位ジンバル４０の方位軸線Ｚ−Ｚ周りの
回転角を指示する信号を出力する方位発信器２４と、方
位ジンバル４０に対するアンテナ１４の仰角軸線Ｙ−Ｙ
周りの回転角を指示する信号を出力する仰角発信器３４
と、第２のジャイロ４５より出力された中心軸線Ｘ−Ｘ
と仰角軸線Ｙ−Ｙの両者に直交する軸線周りのアンテナ
１４の回転角速度を指示する信号と第２の加速度計４７
より出力された水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜角
度を指示する信号とを入力し水平面に対する仰角軸線Ｙ
−Ｙの傾斜角を演算する仰角軸線傾斜演算器８０と、仰
角軸線傾斜演算器８０より出力された仰角軸線Ｙ−Ｙの
傾斜角と仰角発信器３４から出力された仰角軸線Ｙ−Ｙ
周りのアンテナ１４の回転角とを入力し船体の傾斜軸線
の方位を演算する仰角軸方位演算器８５とを有し、衛星
の高度角が９０度付近にあるときは仰角軸線Ｙ−Ｙの方
位が船体の傾斜軸線の方位に整合するように方位ジンバ
ル４０の方位が制御され、アンテナ１４の中心軸線Ｘ−
Ｘが衛星方向に指向するように構成されたアンテナ指向
装置において、仰角発信器３４より出力されたアンテナ
１４の仰角軸線Ｙ−Ｙ周りの回転角θと衛星の高度角か
ら求めた船体の傾斜角ξを指示する信号を入力する角度
リミッタ９０を設け、角度リミッタ９０は船体の仰角軸
線Ｙ−Ｙ周りの回転角ξの絶対値が所定の設定値ξS よ
り小さいときには回転角ξと同一の符号を有する設定値
ξS を指示する信号を出力し、船体の仰角軸線Ｙ−Ｙ周
りの回転角ξの絶対値が所定の設定値ξS より大きいと
きには回転角ξを指示する信号を出力するように構成さ
れている。
【００５３】本発明よれば、アンテナ指向装置におい
て、仰角軸線傾斜演算器８０からの出力された水平面に
対する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜角ηを指示する信号と船体
の回転角度ξを指示する信号とを入力し、次の式 θE ＝√（ξ2 ＋η2 ）−｜ξ｜ によって仰角誤差θE を演算する傾斜演算器９１を設
け、この仰角誤差θE を第１のジャイロ４４の出力側に
接続された積分器５４に入力するように構成されてい
る。
て、仰角軸線傾斜演算器８０からの出力された水平面に
対する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜角ηを指示する信号と船体
の回転角度ξを指示する信号とを入力し、次の式 θE ＝√（ξ2 ＋η2 ）−｜ξ｜ によって仰角誤差θE を演算する傾斜演算器９１を設
け、この仰角誤差θE を第１のジャイロ４４の出力側に
接続された積分器５４に入力するように構成されてい
る。
【００５４】
【作用】本発明によれば、仰角軸線Ｙ−Ｙ周りの船体の
傾斜角ξがゼロに近い値のときは、除算器８６に於いて
なされるΔφT ＝η／ξなる演算にて、分母の傾斜角ξ
の値に設定値ξS を使用するから、ΔφT の値が無限大
となることが回避され、従って、制御不能となることが
ない。
傾斜角ξがゼロに近い値のときは、除算器８６に於いて
なされるΔφT ＝η／ξなる演算にて、分母の傾斜角ξ
の値に設定値ξS を使用するから、ΔφT の値が無限大
となることが回避され、従って、制御不能となることが
ない。
【００５５】本発明によれば、傾斜演算器９１によって
数２の式の仰角誤差θE が演算され、斯かる仰角誤差θ
E を指示する信号が仰角制御ループに入力されるから、
方位軸線Ｚ−Ｚと仰角軸線Ｙ−Ｙの双方に直交する軸線
周りに急激に角速度が加えられたとき、それに起因する
仰角誤差θE が生ずることはない。
数２の式の仰角誤差θE が演算され、斯かる仰角誤差θ
E を指示する信号が仰角制御ループに入力されるから、
方位軸線Ｚ−Ｚと仰角軸線Ｙ−Ｙの双方に直交する軸線
周りに急激に角速度が加えられたとき、それに起因する
仰角誤差θE が生ずることはない。
【００５６】
【実施例】以下に図１〜図４を参照して本発明の実施例
について説明する。尚図１〜図４において図５〜図１０
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。
について説明する。尚図１〜図４において図５〜図１０
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。
【００５７】先ず第１の点を解決する手段について説明
する。図１に本発明のアンテナ指向装置の傾斜軸線方位
演算器８５の構成例を示す。本例の傾斜軸線方位演算器
８５は、図７の従来の傾斜軸線方位演算器の構成例と比
較して、角度リミッタ９０が設けられている点が異な
る。即ち、本例の傾斜軸線方位演算器８５は除算器８６
と加算器８７と比較器８８と角度リミッタ９０とを有す
るように構成されており、角度リミッタ９０を設けた点
以外は従来の傾斜軸線方位演算器と同一であってよい。
する。図１に本発明のアンテナ指向装置の傾斜軸線方位
演算器８５の構成例を示す。本例の傾斜軸線方位演算器
８５は、図７の従来の傾斜軸線方位演算器の構成例と比
較して、角度リミッタ９０が設けられている点が異な
る。即ち、本例の傾斜軸線方位演算器８５は除算器８６
と加算器８７と比較器８８と角度リミッタ９０とを有す
るように構成されており、角度リミッタ９０を設けた点
以外は従来の傾斜軸線方位演算器と同一であってよい。
【００５８】仰角軸線傾斜演算器８０からの出力信号即
ち水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜角ηを指示する
信号は入力端子８５ａを経由して除算器８６に供給さ
れ、一方、仰角発信器３４からの出力信号即ち仰角軸線
Ｙ−Ｙ周りのアンテナ１４の回転角度θと衛星高度角θ
S とから減算器６１を介して求められる船体の傾斜角ξ
を指示する信号は入力端子８５ｂを経由して角度リミッ
タ９０に供給される。即ち、仰角軸線Ｙ−Ｙ周りの船体
の回転角度ξを指示する信号は除算器８６に供給される
前に角度リミッタ９０に供給される。
ち水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜角ηを指示する
信号は入力端子８５ａを経由して除算器８６に供給さ
れ、一方、仰角発信器３４からの出力信号即ち仰角軸線
Ｙ−Ｙ周りのアンテナ１４の回転角度θと衛星高度角θ
S とから減算器６１を介して求められる船体の傾斜角ξ
を指示する信号は入力端子８５ｂを経由して角度リミッ
タ９０に供給される。即ち、仰角軸線Ｙ−Ｙ周りの船体
の回転角度ξを指示する信号は除算器８６に供給される
前に角度リミッタ９０に供給される。
【００５９】図２を参照して斯かる角度リミッタ９０の
動作を説明する。図２は角度リミッタ９０に入力された
仰角軸線Ｙ−Ｙ周りの船体の回転角度ξと角度リミッタ
９０より出力される回転角度ξ0 の関係を示す。このグ
ラフは次の数３の式を表している。
動作を説明する。図２は角度リミッタ９０に入力された
仰角軸線Ｙ−Ｙ周りの船体の回転角度ξと角度リミッタ
９０より出力される回転角度ξ0 の関係を示す。このグ
ラフは次の数３の式を表している。
【００６０】
【数３】ξ0 ＝ξ （｜ξ｜＞ξS ）
又は、＝ξS ×ｓｇｎ（ξ） （｜ξ｜≦ξS ）
又は、＝ξS ×ｓｇｎ（ξ） （｜ξ｜≦ξS ）
【００６１】ここに、、記号ｓｇｎはξの正負の符号を
表す。入力された回転角度ξの絶対値が所定の設定値ξ
S より大きいときは斯かる入力された回転角度ξがその
まま出力され、入力された回転角度ξの絶対値が所定の
設定値ξS に等しいか又は小さいときは斯かる入力され
た回転角度ξの符号と同一の符号を有する設定値ξSが
出力される。斯かる設定値ξS は適当な値例えば５°に
設定される。
表す。入力された回転角度ξの絶対値が所定の設定値ξ
S より大きいときは斯かる入力された回転角度ξがその
まま出力され、入力された回転角度ξの絶対値が所定の
設定値ξS に等しいか又は小さいときは斯かる入力され
た回転角度ξの符号と同一の符号を有する設定値ξSが
出力される。斯かる設定値ξS は適当な値例えば５°に
設定される。
【００６２】こうして、角度リミッタ９０からの出力値
ξ0 の絶対値は設定値ξS より小さくなることはない。
角度リミッタ９０からの出力信号は除算器８６に供給さ
れる。除算器８６では、ΔφT ＝η／ξ0 なる割り算が
なされて傾斜軸線方位偏差ΔφT が求められる。この式
の分母ξ0 の値の絶対値は設定値ξS に等しいか又はそ
れより大きいから、傾斜軸線方位偏差ΔφT が無限大と
なることはない。
ξ0 の絶対値は設定値ξS より小さくなることはない。
角度リミッタ９０からの出力信号は除算器８６に供給さ
れる。除算器８６では、ΔφT ＝η／ξ0 なる割り算が
なされて傾斜軸線方位偏差ΔφT が求められる。この式
の分母ξ0 の値の絶対値は設定値ξS に等しいか又はそ
れより大きいから、傾斜軸線方位偏差ΔφT が無限大と
なることはない。
【００６３】再び図１を参照すると、加算器８７では、
斯かる傾斜軸線方位偏差ΔφT が積算されて傾斜軸線の
方位φT が求められ、斯かる傾斜軸線の方位φT を指示
する信号が比較器８８に供給される。
斯かる傾斜軸線方位偏差ΔφT が積算されて傾斜軸線の
方位φT が求められ、斯かる傾斜軸線の方位φT を指示
する信号が比較器８８に供給される。
【００６４】一方、比較器８８には、入力端子８５ｃを
経由して、方位発信器２４から得られたアンテナの回転
角φを表す信号が供給される。比較器８８では、傾斜軸
線方位φT とアンテナの回転角φとが比較されてその偏
差Δφが求められ、斯かる偏差を指示する偏差信号は出
力端子８５ｄを経由して増幅器５９に供給される。
経由して、方位発信器２４から得られたアンテナの回転
角φを表す信号が供給される。比較器８８では、傾斜軸
線方位φT とアンテナの回転角φとが比較されてその偏
差Δφが求められ、斯かる偏差を指示する偏差信号は出
力端子８５ｄを経由して増幅器５９に供給される。
【００６５】こうして、方位ジンバル４０の方位は、偏
差Δφが零となるように、即ち、方位ジンバル４０の方
位角φA が傾斜軸線方位φT に等しくなるように制御さ
れる。この結果、水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜
角ηが零となったときに方位ジンバル４０は静止する。
即ち、方位制御ループによって、仰角軸線Ｙ−Ｙが船体
の傾斜軸線の方位に整合するべく方位ジンバル４０の方
位が制御されるように構成されている。
差Δφが零となるように、即ち、方位ジンバル４０の方
位角φA が傾斜軸線方位φT に等しくなるように制御さ
れる。この結果、水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜
角ηが零となったときに方位ジンバル４０は静止する。
即ち、方位制御ループによって、仰角軸線Ｙ−Ｙが船体
の傾斜軸線の方位に整合するべく方位ジンバル４０の方
位が制御されるように構成されている。
【００６６】図３を参照して本例の傾斜軸線方位演算器
８５の動作を説明する。図３Ａは除算器８６に入力され
る水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜角度ηの値の時
間変化を示すグラフであり、図３Ｂは除算器８６に入力
される仰角軸線Ｙ−Ｙ周りの船体の回転角度ξ0 の値の
時間変化を示すグラフであり、図３Ｃは除算器８６より
出力される偏差値ΔφT の時間変化を示すグラフであ
る。尚、図３Ｂ及び図３Ｃにて破線のグラフは従来の傾
斜軸線方位演算器８５の動作を示す。
８５の動作を説明する。図３Ａは除算器８６に入力され
る水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜角度ηの値の時
間変化を示すグラフであり、図３Ｂは除算器８６に入力
される仰角軸線Ｙ−Ｙ周りの船体の回転角度ξ0 の値の
時間変化を示すグラフであり、図３Ｃは除算器８６より
出力される偏差値ΔφT の時間変化を示すグラフであ
る。尚、図３Ｂ及び図３Ｃにて破線のグラフは従来の傾
斜軸線方位演算器８５の動作を示す。
【００６７】この例では、図３に示すように水平面に対
する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜が漸次変化しており、負の傾
斜角ηがその絶対値を減少させ、時刻ｔ1 で傾斜角度η
の値が零となり、その後正の傾斜角度ηがその絶対値を
増加させる。時刻ｔ1 よりΔｔ時間経過後の時刻ｔ2 に
て、回転角度ξが零となる。
する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾斜が漸次変化しており、負の傾
斜角ηがその絶対値を減少させ、時刻ｔ1 で傾斜角度η
の値が零となり、その後正の傾斜角度ηがその絶対値を
増加させる。時刻ｔ1 よりΔｔ時間経過後の時刻ｔ2 に
て、回転角度ξが零となる。
【００６８】従来の傾斜軸線方位演算器８５には角度リ
ミッタ９０が供えられていないから、図３Ｃに示すよう
に、偏差値ΔφT は時刻ｔ2 にて不連続となるばかりで
なく、絶対値が増大し且つ極性が反転することとなる。
即ち、方位ジンバル４０は時刻ｔ1 までは順方向に回転
していたが、時刻ｔ1 から時刻ｔ2 までは反対方向に大
きく回転し、時刻ｔ2 直後に反転して再び順方向に大き
く回転し、漸次その回転角を増加するように回転され
る。方位サーボモータ２３が発生するトルクは有限であ
り、実際の方位ジンバル４０の回転運動は図３Ｃの破線
の如き回転角度で回転することはないが、時刻ｔ2 前後
にて大きな回転角度で回転し、過渡誤差が発生する。
ミッタ９０が供えられていないから、図３Ｃに示すよう
に、偏差値ΔφT は時刻ｔ2 にて不連続となるばかりで
なく、絶対値が増大し且つ極性が反転することとなる。
即ち、方位ジンバル４０は時刻ｔ1 までは順方向に回転
していたが、時刻ｔ1 から時刻ｔ2 までは反対方向に大
きく回転し、時刻ｔ2 直後に反転して再び順方向に大き
く回転し、漸次その回転角を増加するように回転され
る。方位サーボモータ２３が発生するトルクは有限であ
り、実際の方位ジンバル４０の回転運動は図３Ｃの破線
の如き回転角度で回転することはないが、時刻ｔ2 前後
にて大きな回転角度で回転し、過渡誤差が発生する。
【００６９】しかしながら、本例では、方位ジンバル４
０は時刻ｔ1 までは順方向に回転し、時刻ｔ1 から時刻
ｔ2 まではほぼ回転を停止し、時刻ｔ2 後に再び順方向
に漸次その回転角を増加するように回転される。従っ
て、時刻ｔ2 前後にて方位ジンバル４０は大きな回転角
度で回転することなく、過渡誤差が発生することはな
い。また、方位サーボモータ２３に大きな変動トルクが
作用することはないから、方位サーボモータ２３の寿命
を増加させることができる。
０は時刻ｔ1 までは順方向に回転し、時刻ｔ1 から時刻
ｔ2 まではほぼ回転を停止し、時刻ｔ2 後に再び順方向
に漸次その回転角を増加するように回転される。従っ
て、時刻ｔ2 前後にて方位ジンバル４０は大きな回転角
度で回転することなく、過渡誤差が発生することはな
い。また、方位サーボモータ２３に大きな変動トルクが
作用することはないから、方位サーボモータ２３の寿命
を増加させることができる。
【００７０】次に、図４を参照して第２の点を解決する
手段について説明する。本例では、傾斜演算器９１が配
置されており、斯かる傾斜演算器９１によって数２の式
にて示される仰角誤差θE が求められ且つ修正される。
手段について説明する。本例では、傾斜演算器９１が配
置されており、斯かる傾斜演算器９１によって数２の式
にて示される仰角誤差θE が求められ且つ修正される。
【００７１】傾斜演算器９１は、仰角軸線傾斜演算器８
０からの出力された水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾
斜角ηを指示する信号と減算器６１から出力された仰角
軸線Ｙ−Ｙ周りの船体の回転角度ξを指示する信号とを
入力し、数２の式を演算して仰角誤差θE を求め、斯か
る仰角誤差θE を指示する信号を積分器５４に出力す
る。
０からの出力された水平面に対する仰角軸線Ｙ−Ｙの傾
斜角ηを指示する信号と減算器６１から出力された仰角
軸線Ｙ−Ｙ周りの船体の回転角度ξを指示する信号とを
入力し、数２の式を演算して仰角誤差θE を求め、斯か
る仰角誤差θE を指示する信号を積分器５４に出力す
る。
【００７２】即ち、仰角誤差θE はアンテナ１４の仰角
軸線Ｙ−Ｙ周りの回転角誤差であるから、仰角誤差θE
値を仰角ジャイロ４４の実質的なトルカである積分器５
４に供給することによって、斯かる仰角誤差θE を零に
することができる。こうして、仰角制御ループによっ
て、アンテナ１４は仰角誤差θE に相当する回転角だけ
仰角軸線Ｙ−Ｙ周りに回転され、それによって仰角誤差
θE に起因するアンテナ１４の指向誤差は修正される。
軸線Ｙ−Ｙ周りの回転角誤差であるから、仰角誤差θE
値を仰角ジャイロ４４の実質的なトルカである積分器５
４に供給することによって、斯かる仰角誤差θE を零に
することができる。こうして、仰角制御ループによっ
て、アンテナ１４は仰角誤差θE に相当する回転角だけ
仰角軸線Ｙ−Ｙ周りに回転され、それによって仰角誤差
θE に起因するアンテナ１４の指向誤差は修正される。
【００７３】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。
【００７４】
【発明の効果】本発明によれば、水平面に対する仰角軸
線Ｙ−Ｙ周りの船体の回転角ξが減少して零となり（ξ
＝０）、再び増加するべく変化したとき、傾斜軸線方位
演算器８５における演算不能を回避し、過渡誤差を低減
させることができる利点がある。
線Ｙ−Ｙ周りの船体の回転角ξが減少して零となり（ξ
＝０）、再び増加するべく変化したとき、傾斜軸線方位
演算器８５における演算不能を回避し、過渡誤差を低減
させることができる利点がある。
【００７５】本発明によれば、水平面に対する仰角軸線
Ｙ−Ｙ周りの船体の傾斜角ξが減少して零となり（ξ＝
０）、再び増加するべく変化したとき、アンテナ１４の
指向精度を向上させることができ、サーボモータ、歯車
等の長寿命化を達成することができる利点がある。
Ｙ−Ｙ周りの船体の傾斜角ξが減少して零となり（ξ＝
０）、再び増加するべく変化したとき、アンテナ１４の
指向精度を向上させることができ、サーボモータ、歯車
等の長寿命化を達成することができる利点がある。
【００７６】本発明によれば、傾斜演算器９１を設け、
傾斜演算器９１より出力された仰角誤差θE の値が仰角
制御ループの積分器５４に入力されるように構成されて
いるから、仰角軸線Ｙ−Ｙと方位軸線Ｚ−Ｚの双方に直
交する軸線周りに急激な角速度が生じても、それに起因
するアンテナ１４の指向誤差が完全に修正され、従っ
て、指向精度の高いアンテナ指向装置が提供される利点
がある。
傾斜演算器９１より出力された仰角誤差θE の値が仰角
制御ループの積分器５４に入力されるように構成されて
いるから、仰角軸線Ｙ−Ｙと方位軸線Ｚ−Ｚの双方に直
交する軸線周りに急激な角速度が生じても、それに起因
するアンテナ１４の指向誤差が完全に修正され、従っ
て、指向精度の高いアンテナ指向装置が提供される利点
がある。
【図１】本発明による傾斜軸線方位演算器の構成例を示
す図である。
す図である。
【図２】本発明による角度リミッタの構成例を示す図で
ある。
ある。
【図３】本発明による傾斜軸線方位演算器の動作を示す
図である。
図である。
【図４】本発明によるアンテナ指向装置の例を示す図で
ある。
ある。
【図５】従来のアンテナ指向装置の例を示す図である。
【図６】従来の仰角軸線傾斜演算器の構成例を示す図で
ある。
ある。
【図７】従来の傾斜軸線方位演算器の構成例を示す図で
ある。
ある。
【図８】船体の傾斜軸線と仰角軸線の関係を示す図であ
る。
る。
【図９】船体の傾斜軸線の変化を示す図である。
【図１０】船体の傾斜軸線の変化によってアンテナの中
心軸線Ｘ−Ｘが変化することを示す図である。
心軸線Ｘ−Ｘが変化することを示す図である。
３ 基台 ３−１ ブリッジ部 １１ 円筒部 １３ アーム １４ アンテナ ２０ 方位軸 ２１−１、２１−２ 軸受 ２２ 方位歯車 ２３ 方位サーボモータ ２４ 方位発信器 ３０−１、３０−２ 仰角軸 ３１−１、３１−２ 軸受 ３２ 仰角歯車 ３３ 仰角サーボモータ ３４ 仰角発信器 ３５ ピニオン 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、４１−２ 脚部 ４４ 仰角ジャイロ ４５ 方位ジャイロ ４６、４７ 加速度計 ５４ 積分器 ５５ 増幅器 ５６ 減衰器 ５７ アークサイン演算器 ５９ 増幅器６１ 減算器 ８０ 仰角軸線傾斜演算器 ８１ 積分器 ８２ 比較器 ８３ 係数器 ８４ 比較器 ８５ 傾斜軸線方位演算器 ８６ 除算器 ８７ 加算器 ８８ 比較器 ９０ 角度リミッタ ９１ 傾斜演算器 Ｘ−Ｘ アンテナ中心軸線 Ｙ−Ｙ 仰角軸線 Ｚ−Ｚ 方位軸線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 一輝 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株 式会社トキメック内 (72)発明者 神谷 吉範 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株 式会社トキメック内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01Q 3/00 - 3/10 G01S 3/42 H01Q 1/34
Claims (2)
- 【請求項１】 中心軸線を有し支持部材に装着されたア
ンテナと、上記中心軸線に直交する仰角軸線を有し上記
支持部材に装着されたアンテナを上記仰角軸線周りに回
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
持部材に装着された第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
に装着された第２のジャイロと、上記仰角軸線周りの上
記アンテナの傾斜角度を指示する信号を出力する第１の
加速度計と、水平面に対する上記仰角軸線の傾斜角度を
指示する信号を出力する第２の加速度計と、上記基台に
対する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、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
指示する信号を出力する仰角発信器と、上記第２のジャ
イロより出力された上記中心軸線と仰角軸線の両者に直
交する軸線周りの上記アンテナの回転角速度を指示する
信号と上記第２の加速度計より出力された水平面に対す
る上記仰角軸線の傾斜角度を指示する信号とを入力し水
平面に対する上記仰角軸線の傾斜角を演算する仰角軸線
傾斜演算器と、該仰角軸線傾斜演算器より出力された上
記仰角軸線の傾斜角と上記仰角発信器から出力された上
記仰角軸線周りの上記アンテナの回転角とを入力し船体
の傾斜軸線の方位を演算する仰角軸方位演算器とを有
し、衛星の高度角が９０度付近にあるときは上記仰角軸
線の方位が上記船体の傾斜軸線の方位に整合するように
上記方位ジンバルの方位が制御され、上記アンテナの中
心軸線が衛星方向に指向するように構成されたアンテナ
指向装置において、 上記仰角発信器より出力された上記アンテナの上記仰角
軸線周りの回転角θと衛星の高度角から求めた船体の傾
斜角ξを指示する信号を入力とする角度リミッタを設
け、該角度リミッタは上記船体の上記仰角軸線周りの回
転角ξの絶対値が所定の設定値ξS より小さいときには
上記回転角ξと同一の符号を有する上記設定値ξS を指
示する信号を出力し、上記船体の上記仰角軸線周りの回
転角ξの絶対値が上記所定の設定値ξS より大きいとき
には上記回転角ξを指示する信号を出力するように構成
されていることを特徴とするアンテナ指向装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のアンテナ指向装置におい
て、上記仰角軸線傾斜演算器からの出力された水平面に
対する仰角軸線の傾斜角ηを指示する信号と上記船体の
回転角度ξを指示する信号とを入力し、次の式 θE ＝√（ξ2 ＋η2 ）−｜ξ｜ によって仰角誤差θE を演算する傾斜演算器を設け、上
記仰角誤差θE を上記第１のジャイロの出力側に接続さ
れた積分器に入力するように構成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 |
|---|---|---|---|
| JP34874692A JP3146393B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 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 (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34874692A JP3146393B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 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 |
|---|---|
| JPH06204729A JPH06204729A (ja) | 1994-07-22 |
| JP3146393B2 true JP3146393B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=26578818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34874692A Expired - Fee Related JP3146393B2 (ja) | 1992-03-10 | 1992-12-28 | アンテナ指向装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3146393B2 (ja) |
-
1992
- 1992-12-28 JP JP34874692A patent/JP3146393B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06204729A (ja) | 1994-07-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |