JP3159873B2 - 移動体搭載アンテナの追尾制御方法及び追尾制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、移動体搭載アンテナ
の追尾制御方法及び追尾制御装置に係わり、特に、自動
車等の移動体にアンテナと移動体の旋回状態を検出する
旋回状態検出手段とを搭載し、移動体の旋回状態に応じ
てアンテナのビーム指向方向を目標物方向に追尾制御さ
せる移動体搭載アンテナの追尾制御方法及び追尾制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】衛星を介して通信を行ったり、衛星放送
を受信したりする場合に、品質良好な受信を行うために
は、地上局側に設置するアンテナのビーム幅を狭くし、
所定方向の利得を向上させる必要がある。ところで、自
動車等の移動体にこのようなアンテナを搭載して、衛星
放送を受信する場合には、移動体の走行状態や衛星電波
の受信状態に応じてアンテナのビーム指向方向を仰角や
方位角面内で走査し、ビーム指向方向が衛星の方向に合
致するように制御しなければならない。

【０００３】このような移動体搭載アンテナのビーム指
向方向の制御方式には、移動体の走行状態を検出し、そ
の検出情報を用いて移動体に対する衛星方向を算出する
ことにより、移動体搭載アンテナのビーム指向方向を衛
星方向に一致させるオープンループ制御方式が知られて
いる。このオープンループ制御方式を用いると、移動体
が衛星電波の遮断地域を走行中であっても、移動体搭載
アンテナのビーム指向方向を衛星方向に一致させて置く
ことができるので、移動体が衛星電波の遮断地域を脱出
し、衛星電波を受信可能な地域へ移動した際に、速やか
に衛星通信や衛星放送を受信できる。

【０００４】図４は、かかる既知のオープンループ制御
方法を採用した移動体搭載アンテナの追尾制御装置の第
１の例を示すブロック構成図であって、移動体搭載アン
テナを機械的に回転させてそのビーム指向方向を衛星方
向に一致させるように制御するものであり、移動体搭載
アンテナとしてパラボラアンテナを用いた例である。

【０００５】図４において、追尾制御装置４０は、角速
度センサ４１と、アナログ／デジタル変換器（以下、Ａ
／Ｄ変換器という。）４２と、演算装置４３と、駆動回
路４４と、駆動機構４５とからなっている。追尾制御装
置４０はアンテナ４７に結合され、アンテナ４７の出力
は受信機４９に接続されている。そして追尾制御装置４
０は、アンテナ４７や受信機４９とともに移動体（図示
なし）に搭載されているものである。

【０００６】この追尾制御装置４０において、角速度セ
ンサ４１は、仰角面または方位角面のいずれかにおける
移動体の旋回角速度及び旋回方向を検出するように設置
され、移動体の旋回角速度及び旋回方向に応じた電圧の
旋回状態信号を出力する。この旋回状態信号は、例えば
移動体が旋回していない場合には０ボルトの直流電圧で
あり、移動体が左に旋回している場合には正の直流電圧
であり、また移動体が右に旋回している場合には負の直
流電圧である。Ａ／Ｄ変換器４２は旋回状態信号をデジ
タル旋回状態信号に変換し、演算装置４３に供給する。

【０００７】演算装置４３は、デジタル旋回状態信号を
時間積分して旋回角度を算出し、その算出結果からパル
ス状のアンテナ回転指令信号とアンテナ回転方向指定信
号とを発生して駆動回路４４に供給する。駆動回路４４
は、１パルスのアンテナ回転指令信号と、アンテナ回転
方向指定信号が入力されると、アンテナ回転指令信号の
立ち上がり又は立ち下がりの何れかの変化に同期して、
アンテナ回転方向指定信号によって極性が決定されたパ
ルス状の励磁信号を次続の駆動機構４５に出力する。駆
動機構４５は、例えば、ステッピングモータと減速ギア
（いずれも図示なし）等からなるもので、ステッピング
モータの回転出力が減速ギアを介してアンテナ４７に機
械的に結合されている。そしてステッピングモータが励
磁信号で駆動されて正転または逆転方向に１単位回転角
度だけ回転し、同時にアンテナ４７も正転または逆転方
向に１単位回転角度だけ回転する。当然のことながら、
アンテナ４７が１単位回転角度だけ回転する回転角速度
は、移動体が１単位回転角度だけ旋回する旋回角速度よ
りも十分に大きく設定されている。受信機４９は、アン
テナ４７で受信した受信信号に対して、周波数変換、増
幅、検波復調等の信号処理をする。

【０００８】図５は、図４に図示された既知の追尾制御
装置４０の演算装置４３で実行されるビーム指向方向の
追尾制御の工程を示す流れ図であり、この流れ図を併用
して、演算装置４３の動作を説明する。

【０００９】ただし、以下の説明においては、角速度セ
ンサ４１を移動体の方位角面における旋回状態を検出す
るように設置し、移動体搭載アンテナのビーム指向方向
を方位角面内で制御するものとする。また、制御の開始
時において、衛星方向は既知であり、アンテナのビーム
指向方向は衛星方向に一致しているものとする。

【００１０】また、移動体の旋回角速度及び旋回角度
と、アンテナの回転角速度及び回転角度の極性を次のよ
うに定める。即ち、移動体の旋回角速度及び旋回角度
は、移動体が左方向に旋回した時は正の値、右方向に旋
回した時は負の値をとるものであり、アンテナの回転角
速度及び回転角度についても同じである。

【００１１】また、アンテナ回転指令信号とアンテナ回
転方向指定信号はともにデジタル信号であり、アンテナ
回転方向指定信号はハイレベルの時アンテナを左方向に
回転させ、ローレベルの時アンテナを右方向に回転させ
るものとする。

【００１２】さらに、駆動機構４５の減速ギアの減速比
は１：１とし、ステッピングモータの回転方向とアンテ
ナ４７の回転方向は同じものとする。例えばステッピン
グモータが左方向に１単位回転角度だけ回転すると、ア
ンテナ４７も左方向に同じ角度だけ回転する。

【００１３】演算装置４３は、以下に述べるように、Ａ
／Ｄ変換器４２から供給されるデジタル旋回状態信号を
用いてアンテナ回転指令信号とアンテナ回転方向指定信
号を発生する。

【００１４】始めに、工程Ｓ８０において、メモリーＳ
の値を０として初期化を行う。なお、メモリーＳは衛星
方向に対するアンテナ４７の回転角を格納するものであ
って、この初期化はオープンループ制御の開始時に１回
だけ行われる。

【００１５】次に、工程Ｓ８１において、デジタル旋回
状態信号を取り込む。

【００１６】続く、工程Ｓ８２において、デジタル旋回
状態信号で表される過去の複数の旋回角速度を元にし
て、時間積分して移動体の旋回角度φ０を算出する。

【００１７】続く、工程Ｓ８３において、算出した旋回
角度φ０をメモリーＳに加える。

【００１８】続く、工程Ｓ８４において、メモリーＳの
絶対値がアンテナ４７の１単位回転角度Δφよりも大き
いか否かを判断する。そしてメモリーＳの絶対値がΔφ
以上である（Ｙ）と判断したときは次の工程Ｓ８５に進
み、一方、メモリーＳの絶対値がΔφ以上ではない
（Ｎ）と判断したときは、前の工程Ｓ８１に戻る。

【００１９】次に、工程Ｓ８５において、メモリーＳの
値が正（＋）か否かを判断する。そしてその値が正であ
る（Ｙ）と判断したときは一方の工程Ｓ８６に進み、そ
の値が正ではない（Ｎ）と判断したときは他方の工程Ｓ
８９に進む。

【００２０】次いで、工程Ｓ８６において、移動体の旋
回方向（この場合は左方向）とは逆の右方向を示すロー
レベルの信号をアンテナ回転方向指定信号として次続の
駆動回路６４に出力する。

【００２１】また、工程Ｓ８７において、アンテナ回転
指令信号１パルスを次続の駆動回路６４に出力する。こ
の結果、アンテナ４７が右方向に１単位回転角度Δφだ
け回転する。

【００２２】そこで、工程Ｓ８８において、メモリーＳ
の値をΔφだけ減じて更新し、前の工程Ｓ８４に戻る。

【００２３】一方、工程Ｓ８９において、移動体の旋回
方向（この場合は右方向）とは逆の左方向を示すハイレ
ベルの信号をアンテナ回転方向指定信号として次続の駆
動回路４４に出力する。

【００２４】また、工程Ｓ９０において、アンテナ回転
指令信号１パルスを次続の駆動回路４４に出力する。こ
の結果、アンテナ４７が左方向に１単位回転角度Δφだ
け回転制御される。

【００２５】そこで、工程Ｓ９１において、メモリーＳ
の値をΔφだけ加えて更新し、前の工程Ｓ８４に戻る。

【００２６】なお、工程Ｓ８４から工程Ｓ８８またはＳ
９１までの工程は、メモリーＳの絶対値がΔφよりも小
さくなるまで繰り返し実行される。但し移動体が比較的
低速で旋回するような場合には、工程Ｓ８１ないし工程
Ｓ８８またはＳ９１を処理する時間は、移動体がアンテ
ナの１単位回転角度Δφだけ旋回する時間に比べて短い
ので、工程Ｓ８４においてメモリーＳの絶対値が２Δφ
以上になることは無く、工程Ｓ８４から工程Ｓ８８また
はＳ９１までの工程は連続して繰り返されることはな
い。

【００２７】再び、図４に戻り、駆動回路４４は、アン
テナ回転方向指定信号とアンテナ回転指令信号１パルス
を入力されると、これらの２信号に基づいた励磁信号を
駆動機構４５に出力する。これにより、駆動機構４５の
ステッピングモータが励磁信号に基づいた回転方向に１
単位回転角度Δφだけ回転し、減速ギアを介してその回
転がアンテナ４７に伝達されて、アンテナ４７がステッ
ピングモータと同じ回転方向に１単位回転角度Δφだけ
回転する。この時、アンテナ４７は移動体の旋回方向と
は逆の方向に回転する。

【００２８】即ち、移動体が例えば左方向に旋回角度φ
０だけ旋回したとすれば、メモリーＳの値は、φ０＋α
になる。ここで、αは前回に更新されたメモリーＳの値
であり、その絶対値はΔφよりも小さい。そしてφ０＋
αの値が１単位回転角度Δφよりも大きければ、演算装
置４３から右方向を示すローレベルのアンテナ回転方向
指定信号と１パルスのアンテナ回転指令信号とが駆動回
路４４に出力される。駆動回路４４は、これらの２信号
を受けて、ステッピングモータを右回転させる励磁信号
を１パルス出力する。これにより、ステッピングモータ
及びアンテナ４７は右方向に１単位回転角度Δφだけ回
転する。

【００２９】移動体が連続して旋回した時にはこのよう
なアンテナ４７の回転が連続して繰り返され、アンテナ
４７は移動体の旋回方向とは逆の方向に、移動体が旋回
した角度を打ち消すように小刻みに回転する。即ち、ア
ンテナ４７のビーム指向方向は衛星方向に一致するよう
に回転する。

【００３０】次に、図６は、既知のオープンループ制御
方法を採用した移動体搭載アンテナの追尾制御装置の第
２の例を示すブロック構成図であって、移動体搭載アン
テナとしてアレーアンテナを用いた例である。アレーア
ンテナのビーム指向方向は電気的に回転されて、衛星方
向に一致するように制御される。

【００３１】図６において、追尾制御装置６０は、角速
度センサ４１と、Ａ／Ｄ変換器４２と、演算装置４３
と、移相器制御回路６４と、複数個の移相器６５とから
なっている。また、アレーアンテナ６７は複数個のサブ
アレーアンテナ６６によって構成され、各サブアレーア
ンテナ６６は多数個の素子アンテナ（図示なし）によっ
て構成されている。サブアレーアンテナ６６は多数個の
素子アンテナによって受信した信号を混合し、対応する
移相器６５に出力する。各移相器６５の出力は、信号を
合成する合成器６８を介して受信機６９に接続されてい
る。追尾制御装置６０は、アレーアンテナ６７、合成器
６８及び受信機６９とともに移動体（図示なし）に搭載
されているものである。

【００３２】この追尾制御装置６０において、図４に図
示の追尾制御装置４０における構成と同等の構成には、
同じ符号をつけて詳細な説明を省略する。

【００３３】追尾制御装置６０において、移相器制御回
路６４は、演算装置４３からアンテナ回転指令信号とア
ンテナ回転方向指定信号が入力されるものであって、１
パルスのアンテナ回転指令信号と、アンテナ回転方向指
定信号が入力されると、アンテナ回転指令信号の立ち下
がりに同期して、アンテナ回転方向指定信号によって指
定される回転方向に、アレーアンテナ６７のビーム指向
方向を仰角面または方位角面内のいずれかにおいて１単
位回転角度だけ回転させるように、各移相器６５個々の
移相量を算出して移相量信号を発生する。各移相器６５
は、対応するサブアレーアンテナ６６から受信信号を受
け、移相量信号で指定された移相量に従って受信信号の
位相を移相させて合成器６８に供給する。合成器６８
は、各移相器６５から供給された複数の受信信号を合成
し、受信機６９に供給する。

【００３４】ところで、既に述べた図４に図示の追尾制
御装置４０と図６に図示の追尾制御装置６０とは、その
制御対象となる移動体搭載アンテナの種類において前者
がパラボラアンテナ４７であるのに対し、後者がアレー
アンテナ６７である点、及び、ビーム指向方向を回転さ
せる手段において前者が駆動回路４４と駆動機構４５で
あるのに対し、後者が移相器制御回路６４と複数個の移
相器６５と合成器６８である点で相違しているが、前者
の動作と後者の動作との間に大きな違いはなく、後者も
図５に図示された追尾制御の工程に従ってビーム指向方
向の追尾制御が行われる。

【００３５】即ち、移動体が例えば左方向に旋回した
時、メモリーＳの値が１単位回転角度Δφよりも大きけ
れば、演算装置４３から右方向を示すローレベルのアン
テナ回転方向指定信号と１パルスのアンテナ回転指令信
号とが移相器制御回路６４に送出される。移相器制御回
路６４はこれらの２信号を受けて、アレーアンテナ６７
のビーム指向方向を、右方向に１単位回転角度Δφだけ
回転させるように、各移相器６５の移相量を設定する。
これにより、アレーアンテナ６７のビーム指向方向が右
方向に１単位回転角度Δφだけ回転する。

【００３６】移動体が連続して旋回した時にはこのよう
なアレーアンテナ６７のビーム指向方向の回転が連続し
て繰り返され、移動体の旋回方向とは逆の方向に、移動
体が旋回した角度だけアレーアンテナ６７のビーム指向
方向が回転する。即ち、移動体が旋回した角度を打ち消
すようにアレーアンテナ６７のビーム指向方向が回転さ
れ、衛星方向に一致するように追尾制御される。

【００３７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、既知のオー
プンループ制御方法を採用した移動体搭載アンテナの追
尾制御装置４０、６０によれば、ビーム指向方向の追尾
制御を行う場合に、過去の複数の旋回角速度を元にして
演算装置で移動体の旋回角度を数値積分により算出する
計算処理が複雑であるため、旋回角度を得るまでの処理
時間が長くかかる。このため移動体が高速に旋回するよ
うな時は、移動体搭載アンテナのビーム指向方向の回転
角速度が移動体の旋回角速度に追い付かない。また、移
動体が１単位回転角度Δφ以上旋回した後でアンテナを
１単位回転角度Δφ回転させるので、移動体アンテナの
ビーム指向方向の回転が移動体の旋回を後追いする状態
になる。従って、いずれの場合にも、ビーム指向方向の
追従性が悪くなるという問題がある。

【００３８】この発明は、かかる問題点を除去するもの
であり、その目的は、移動体が高速に旋回した時であっ
ても即座にビーム指向方向が回転され、また移動体の旋
回に前後して追従する状態でビーム指向方向を制御でき
る移動体搭載アンテナの追尾制御方法及び追尾制御装置
を提供することにある。

【００３９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、移動体の旋回角速度と旋回方向とを検
出し、その旋回角速度が０でなければ移動体搭載アンテ
ナのビーム指向方向を前記移動体の旋回方向とは逆の方
向に所定の１単位回転角度だけ回転させ、前記旋回角速
度に逆比例した待機時間が経過した後に、前記移動体の
新たな旋回角速度と旋回方向とを検出することを繰り返
して、前記移動体搭載アンテナのビーム指向方向を目標
物に追尾制御させる第１の手段を具備する。

【００４０】また、前記目的を達成するために、この発
明は、移動体の旋回角速度及び旋回方向に応じた旋回状
態信号を発生する旋回状態検出手段と、前記旋回状態信
号を入力して、前記旋回状態信号で表される旋回角速度
が０でなければ１パルスのパルス信号を発生すると共に
前記旋回角速度に逆比例した待機時間が経過した後に新
たな前記旋回状態信号を入力するパルス信号発生手段
と、前記パルス信号が１パルス与えられる毎に前記旋回
状態信号で表された旋回方向に応じて前記移動体の旋回
方向とは逆の方向に移動体搭載アンテナのビーム指向方
向を所定の１単位回転角度ずつ回転させるビーム指向方
向回転手段とを備えた第２の手段を具備する。

【００４１】また、前記目的を達成するために、前記第
２の手段における前記パルス信号発生手段は、各旋回角
速度に応じた待機時間を記憶した記憶手段と、前記旋回
状態信号で表される前記旋回角速度に応じた前記待機時
間を前記記憶手段から読み出し、待機時間に比例した周
期でパルス信号を発生する演算装置とを具備する。

【００４２】さらに、前記目的を達成するために、前記
第２の手段において、前記待機時間は、前記移動体が前
記旋回角速度で前記所定の１単位回転角度だけ旋回する
に要する時間に略等しく前記パルス信号は、前記待機時
間を１周期とするデューティ比５０％のパルス信号であ
り、前記ビーム指向方向回転手段は、前記待機時間の中
間において前記パルス信号の状態がハイレベル及びロー
レベルの何れか一方から何れか他方に変わった時に、前
記旋回角速度よりも十分に大きい回転角速度で、前記移
動体搭載アンテナのビーム指向方向を所定の１単位回転
角度だけ回転させる機能を備えている。

【００４３】

【作用】前記第１の手段によれば、移動体の旋回角速度
が０でなければ、移動体搭載アンテナのビーム指向方向
を移動体の旋回方向とは逆の方向に所定の１単位回転角
度だけ回転させ、待機時間が経過した後に、移動体の新
たな旋回角速度を検出することを繰り返すので、移動体
搭載アンテナのビーム指向方向は移動体の旋回角速度と
同じ回転角速度で回転される。

【００４４】前記第２の手段を用いれば、移動体の旋回
角速度が０でなければ、１パルスのパルス信号が発生さ
れ、旋回角速度に逆比例した待機時間が経過した後に新
たな旋回角速度を入力することが繰り返される。そこ
で、移動体搭載アンテナのビーム指向方向は、このパル
スによって移動体の旋回角速度と同じ回転角速度で回転
させることが出来る。また、待機時間は、記憶手段から
読み出されるので、待機時間を得るための時間が僅かで
あり、演算手段における演算処理が迅速に完了する。さ
らに、待機時間は、移動体が１単位回転角度だけ旋回す
るに要する時間に略等しく、ビーム指向方向回転手段
は、待機時間の中間において、移動体搭載アンテナのビ
ーム指向方向を所定の１単位回転角度だけ回転させる。
即ち、移動体搭載アンテナのビーム指向方向は、移動体
が１／２単位回転角度だけ旋回した時点で１単位回転角
度だけ回転され、移動体の旋回角度に対して１／２単位
回転角度だけ先行する。その後、移動体がさらに１／２
単位回転角度だけ旋回する。

【００４５】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を用いて詳細
に説明する。

【００４６】ただし、以下の各実施例の説明において
は、既知の各例の説明と同じく、角速度センサを移動体
の方位角面における旋回状態を検出するように設置し、
移動体搭載アンテナのビーム指向方向を方位角面内で制
御するものとする。また、制御の開始時において、衛星
方向は既知であり、アンテナのビーム指向方向は衛星方
向に一致しているものとする。

【００４７】また、移動体の旋回角速度及び旋回角度
と、アンテナの回転角速度及び回転角度の極性を次のよ
うに定める。即ち、移動体が左方向に旋回した時はその
旋回角速度及び旋回角度は正の値、右方向に旋回した時
はその旋回角速度及び旋回角度は負の値をとるものであ
り、アンテナの回転角速度及び回転角度についても同じ
である。

【００４８】また、アンテナ回転指令信号とアンテナ回
転方向指定信号はともにデジタル信号であり、アンテナ
回転方向指定信号はハイレベルの時アンテナを左方向に
回転させ、ローレベルの時アンテナを右方向に回転させ
るものとする。

【００４９】さらに、パラボラアンテナを用いる例で
は、駆動機構の減速ギアの減速比は１対１とし、ステッ
ピングモータの回転方向とアンテナの回転方向は同じも
のとする。例えばステッピングモータが左方向に１単位
回転角度だけ回転すると、アンテナも左方向に同じ角度
だけ回転する。

【００５０】図１は、この発明に係わる追尾制御方法を
採用した移動体搭載アンテナの追尾制御装置の第１の実
施例を示すブロック構成図であって、移動体搭載アンテ
ナとして、機械的に回転制御されるパラボラアンテナを
用いた例である。

【００５１】図１において、追尾制御装置１０は、角速
度センサ１１と、Ａ／Ｄ変換器１２と、演算装置１３
と、駆動回路１４と、駆動機構１５と、メモリ１６とか
らなっている。また、追尾制御装置１０はアンテナ１７
に結合され、アンテナ１７の出力は受信機１９に接続さ
れている。追尾制御装置１０は、アンテナ１７や受信機
１９とともに移動体（図示なし）に搭載されているもの
である。

【００５２】この追尾制御装置１０において、角速度セ
ンサ１１、Ａ／Ｄ変換器１２、駆動回路１４、駆動機構
１５、アンテナ１７、受信機１９の構成、機能及び動作
は、それぞれ図４に図示された既知の追尾制御装置４０
における角速度センサ４１、Ａ／Ｄ変換器４２、駆動回
路４４、駆動機構４５、アンテナ４７、受信機４９の構
成、機能及び動作と同じなので詳細な説明を省略する。

【００５３】演算装置１３は、Ａ／Ｄ変換器１２からデ
ジタル旋回状態信号が入力されるものであって、デジタ
ル旋回状態信号の絶対値で表される旋回角速度に逆比例
した周期のパルス信号をアンテナ回転指令信号として発
生し、また、デジタル旋回状態信号の極性に応じてハイ
レベルまたはローレベルの信号をアンテナ回転方向指定
信号として発生し、これら２信号を駆動回路１４に供給
する。この時、演算装置１３はデジタル旋回状態信号の
絶対値をアドレス情報に変換し、そのアドレス情報に応
じてメモリ１６から計数値Ｍを参照する。メモリ１６
は、この計数値Ｍを格納した記憶装置である。この計数
値Ｍは、次のアンテナ回転指令信号とアンテナ回転方向
指定信号とを発生するまでの待機時間を決定するための
ものであって、その詳細は後述する。

【００５４】図２は、演算装置１３で実行されるビーム
指向方向の追尾制御の工程を示す流れ図であり、この流
れ図を併用して、演算装置１３の動作を詳細に説明す
る。

【００５５】演算装置１３は、以下に述べるように、Ａ
／Ｄ変換器１２から供給されるデジタル旋回状態信号を
用いてアンテナ回転指令信号とアンテナ回転方向指定信
号を発生する。

【００５６】始めに、工程Ｓ１において、アンテナ回転
指令信号をローレベルに設定して初期化する。なお、こ
の初期化は、オープンループ制御の開始時に１回だけ行
われる。

【００５７】次に、工程Ｓ２において、デジタル旋回状
態信号を取り込む。

【００５８】続く、工程Ｓ３において、デジタル旋回状
態信号の値が０に等しくないか否かを判断する。そし
て、その値が０に等しくない（Ｙ）と判断したとき、即
ち、移動体が左または右方向に旋回したと判断したとき
は次の工程Ｓ４に進む。一方、その値が０に等しい
（Ｎ）と判断したとき、即ち、移動体が旋回していない
と判断したときは前の工程Ｓ２に戻り、引き続きデジタ
ル旋回状態信号を取り込む。

【００５９】次に、工程Ｓ４において、デジタル旋回状
態信号の値が正（＋）であるか否かを判断する。そし
て、その値が正である（Ｙ）と判断したときは次の工程
Ｓ５に進み、一方、その値が負（−）である（Ｎ）と判
断したときは他方の工程Ｓ６に進む。

【００６０】次いで、工程Ｓ５において、ローレベルの
アンテナ回転方向指定信号を発生する。

【００６１】一方、工程Ｓ６において、ハイレベルのア
ンテナ回転方向指定信号を発生する。

【００６２】続く、工程Ｓ７において、デジタル旋回状
態信号の極性を負から正に反転させ、デジタル旋回状態
信号の値を更新する。

【００６３】次に、工程Ｓ８において、デジタル旋回状
態信号の値をアドレス情報としてメモリ１６から計数値
Ｍを参照する。

【００６４】この計数値Ｍは、アンテナ回転指令信号を
出力するための待機時間の１／２に比例した値、即ち、
移動体の旋回角速度ａの絶対値に逆比例した値であり、
ここで、この計数値Ｍについて説明する。まず、移動体
の旋回角速度ａと同じ回転角速度でアンテナ１７を回転
させるには、駆動回路１４に供給するパルス状のアンテ
ナ回転指令信号を発生する時間間隔である待機時間Ｔを
移動体の旋回角速度ａに逆比例したものとし、待機時間
Ｔの後に次のアンテナ回転指令信号を発生すれば良い。

【００６５】この実施例では、アンテナ回転指令信号で
あるパルス状の信号をデューティ比５０％のパルス信号
とするために、計数値Ｍとして待機時間Ｔの半分の時間
Ｔ／２に相当する値が設定されている。そして演算装置
１３において計数をＭ回繰り返すことによって時間Ｔ／
２を計時する。即ち演算装置１３において１カウントに
要する時間をｔとすれば、Ｔ／２＝Ｍｔであるから、計
数値ＭをＭ＝Ｔ／２ｔとすれば良い。そしてアンテナ１
７の１単位回転角度をΔφとすれば、Ｔ＝Δφ／ａであ
るからＭ＝Δφ／２ａｔである。このようにして決定し
た計数値Ｍは、旋回角速度ａの関数としてメモリ１６に
格納され、演算装置１４でデジタル旋回状態信号を検出
する度にメモリ１６から参照され、待機時間はその都度
更新される。

【００６６】再び、図２に戻り、工程Ｓ９において、メ
モリ１６から参照した計数値ＭをカウンタＩに格納す
る。

【００６７】続く、工程Ｓ１０において、ハイレベルの
アンテナ回転指令信号を発生する。

【００６８】続いて、工程Ｓ１１において、カウンタＩ
の値が１だけ減じられる。

【００６９】続く、工程Ｓ１２において、カウンタＩの
値が０か否かを判断する。そして、その値が０である
（Ｙ）と判断したときは次の工程Ｓ１３に進み、一方、
その値が０ではない（Ｎ）と判断したときは前の工程Ｓ
１１に戻る。即ち工程Ｓ１１と工程Ｓ１２が共にＭ回ず
つ繰り返される。なお、工程Ｓ１１と工程Ｓ１２が繰り
返し実行されている間は、ハイレベルのアンテナ回転指
令信号が継続して発生され、アンテナ１７は回転しな
い。

【００７０】次いで、工程Ｓ１３において、再び計数値
ＭをカウンタＩに格納する。

【００７１】続く、工程Ｓ１４において、ローレベルの
アンテナ回転指令信号を発生する。このアンテナ回転指
令信号がハイレベルからローレベルへ移行する時に、駆
動回路１４から１パルスのアンテナ回転指令信号が出力
され、アンテナ１７は１単位回転角度Δφだけ回転す
る。

【００７２】続いて、工程Ｓ１５において、カウンタＩ
の値が１だけ減じられる。

【００７３】続く、工程Ｓ１６において、カウンタＩの
値が０か否かを判断する。そして、その値が０である
（Ｙ）と判断したときは工程Ｓ２に戻り、次のデジタル
旋回状態信号を取り込む。一方、その値が０ではない
（Ｎ）と判断したときは前の工程Ｓ１５に戻る。即ち工
程Ｓ１５と工程Ｓ１６とが共にＭ回ずつ繰り返される。
なお、工程Ｓ１５及び工程Ｓ１６が繰り返し実行されて
いる間は、ローレベルのアンテナ回転指令信号が継続し
て発生され、アンテナ１７は回転しない。

【００７４】この図２の追尾制御の流れにおいて、工程
Ｓ９から順次実行して工程Ｓ１６で（Ｙ）と判定される
までの間に、演算装置１３からデューティ比５０％のア
ンテナ回転指令信号が１パルス発生される。この処理は
デジタル旋回状態信号を取り込むごとに実行され、移動
体が連続して旋回する時、デジタル旋回状態信号で表さ
れる旋回角速度に逆比例した周期でパルス状のアンテナ
回転指令信号が連続的に発生する。この時のアンテナ回
転方向指定信号は、工程Ｓ４から工程Ｓ７に示されるよ
うに、旋回状態信号で表される極性とは逆の極性、即
ち、移動体の旋回方向とは逆の方向を示す信号である。
このようにして演算装置１３からアンテナ回転方向指定
信号とアンテナ回転指令信号が駆動回路１４に供給され
る。

【００７５】再び、図１に戻り、駆動回路１４は、アン
テナ回転方向指定信号とアンテナ回転指令信号１パルス
を入力されると、既知の追尾制御装置４０と同じく、こ
れらの２信号に基づいた励磁信号を駆動機構１５に出力
する。これにより、駆動機構１５のステッピングモータ
が励磁信号に基づいた回転方向に１単位回転角度Δφだ
け回転し、減速ギアを介してその回転がアンテナ１７に
伝達されて、アンテナ１７がステッピングモータと同じ
回転方向に１単位回転角度Δφだけ回転する。この時、
アンテナ１７は移動体の旋回方向とは逆の方向に回転
し、そのビーム指向方向も移動体の旋回方向とは逆の方
向に回転する。

【００７６】以上の説明のように、この実施例では、デ
ューティ比５０％のパルス信号を用いて、そのパルスが
ハイレベルからローレベルに変わった時、即ち待機時間
Ｔの中間でアンテナが１単位回転角度Δφだけ回転す
る。この待機時間Ｔは、移動体の旋回角度がΔφになる
に要すると予測される時間であるから、アンテナ１７が
回転する時点は、移動体の旋回角度がΔφ／２になった
と予測される時点に略等しい。この時点で、アンテナ１
７は回転角度Δφだけ回転し、移動体の旋回角度に対し
て回転角度Δφ／２だけ多く回転する。その後、移動体
が旋回角度Δφ／２だけ回転して移動体の旋回角度とア
ンテナ１７の回転角度が同じになる。

【００７７】移動体が連続して旋回した時にはこの制御
工程が繰り返され、アンテナ１７の指向方向は、移動体
の旋回方向とは逆の方向に、移動体が旋回した角度を打
ち消すように、移動体の旋回に前後して小刻みに回転す
る。即ち、アンテナ１７のビーム指向方向は略１／２単
位回転角度以内のずれで衛星方向に一致するように回転
する。

【００７８】続く、図３は、この発明に係わる追尾制御
方法を採用した移動体搭載アンテナの追尾制御装置の第
２の実施例を示すブロック構成図であって、移動体搭載
アンテナとしてアレーアンテナを用いた例である。

【００７９】図３において、追尾制御装置３０は、角速
度センサ１１と、Ａ／Ｄ変換器１２と、演算装置１３
と、メモリ１６と、移相器制御回路６４と、複数個の移
相器６５とからなっている。また、アレーアンテナ６７
は、複数個のサブアレーアンテナ６６によって構成さ
れ、各サブアレーアンテナ６６は、それぞれ対応する移
相器６５に接続されている。さらに、各移相器６５の出
力は合成器６８を介して受信機６９に接続されている。
この場合も、追尾制御装置３０は、アレーアンテナ６
７、合成器６８及び受信機６９とともに移動体（図示な
し）に搭載されているものである。

【００８０】この追尾制御装置３０において、角速度セ
ンサ１１、Ａ／Ｄ変換器１２、演算装置１３、メモリ１
６は、それぞれ図１に図示された追尾制御装置１０にお
ける各構成と同等の構成であり、機能及び動作も同じで
ある。また、移相器制御回路６４、複数個の移相器６
５、アレーアンテナ６７、合成器６８、受信機６９の構
成、機能及び動作は、それぞれ図６に図示された既知の
追尾制御装置６０における移相器制御回路６４、複数個
の移相器６５、アレーアンテナ６７、合成器６８、受信
機６９の構成、機能及び動作と同じである。従って、第
２の実施例の動作については、既に説明した各回路の動
作を用いて説明できるので、詳しい動作説明は省略す
る。

【００８１】ただし、第２の実施例においても、第１の
実施例と同じく、デューティ比５０％のパルス信号を用
いて、そのパルスがハイレベルからローレベルに変わっ
た時、即ち待機時間Ｔの中間でアレーアンテナ６７のビ
ーム指向方向が１単位回転角度Δφだけ回転する。即ち
移相器制御回路３６は、演算装置１３から入力するパル
スがハイレベルからローレベルに変わった時、各移相器
６５の移相量を設定してアレーアンテナ６７のビーム指
向方向を１単位回転角度Δφだけ回転する。

【００８２】従って、移動体が連続して旋回する時、ア
レーアンテナ６７のビーム指向方向は、移動体の旋回方
向とは逆の方向に、移動体が旋回した角度を打ち消すよ
うに、移動体の旋回に前後して小刻みに回転する。即
ち、アレーアンテナ６７のビーム指向方向は略１／２単
位回転角度以内のずれで衛星方向に一致するように回転
する。

【００８３】前述の第１乃至第２の実施例の説明から明
きらかなように、この発明の移動体搭載アンテナの追尾
制御方法及び追尾制御装置によれば、移動体が方位角面
内において連続して旋回した時には、アンテナのビーム
指向方向は、移動体の旋回方向とは逆の方向に、かつ移
動体の旋回角速度と実質的に同じ回転角速度で回転され
る。即ち、アンテナのビーム指向方向は、１／２単位回
転角度以内の誤差で衛星方向に常に一致するように追尾
制御される。

【００８４】なお、前述の第１乃至第２の実施例におい
ては、移動体が方位角面内において左に旋回し、移動体
搭載アンテナのビーム指向方向を方位角面内で追尾制御
する場合について説明したが、この発明は移動体の旋回
方向に関わりなく、また方位角面内で追尾制御する場合
に限られるものではなく、角速度センサを仰角面におけ
る移動体の旋回状態を検出するように設置して、移動体
搭載アンテナのビーム指向方向を仰角面内で追尾制御す
る場合にも、同様に適用実施することができる。更に、
追尾制御装置を２組用いて、方位角面内及び仰角面内の
双方において追尾制御する場合にも同様に適用実施する
ことができる。

【００８５】また、駆動回路または移相器制御回路が、
パルス信号の立ち上がりに同期して移動体搭載アンテナ
のビーム指向方向を１単位回転角度回転させるものであ
れば、パルス信号を、待機時間の前半の時間でローレベ
ルの状態にし、待機時間の後半の時間でハイレベルの状
態にすれば良い。

【００８６】さらに、前述の各実施例においては、衛星
等の目標物からの電波を受信する場合について説明した
が、この発明は電波を受信する場合に限られたものでな
く、電波を目標物に送信する場合も同様に適用実施する
ことができる。

【００８７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、移動体
の旋回角速度を時間積分して旋回角度を算出するという
複雑な計算処理をする必要がなく、また、移動体の旋回
角速度が０でなければ、移動体の旋回角速度に応じた長
さの待機時間間隔で、移動体搭載アンテナのビーム指向
方向を回転させるので、移動体が高速の旋回角速度で旋
回したとしても、移動体搭載アンテナのビーム指向方向
は、移動体の旋回角速度と同じ回転角速度で回転され
る。このため、移動体が高速の旋回角速度で旋回したと
しても、目標物である衛星に対して高速に追従できる追
従性を持った移動体搭載アンテナの追尾制御方法が得ら
れるという効果がある。

【００８８】また、請求項２乃至５に記載の発明によれ
ば、移動体の旋回角速度が０でなければ、１パルスのパ
ルス信号が発生され、アンテナの指向方向は、移動体の
旋回に対して角度が略Δφ／２以内のずれで前後しなが
ら追従する。従って、移動体搭載アンテナのビーム指向
方向を移動体の旋回に正確に追従するように制御するこ
とができ、目標物である衛星に対し優れた追従性を持っ
た移動体搭載アンテナの追尾制御装置が得られるという
効果がある。

【００８９】従って移動体搭載アンテナのビーム指向方
向は、移動体の旋回方向とは逆の方向に移動体の旋回角
速度と同じ回転角速度で回転され、移動体の旋回を打ち
消して、常に目標物の方向に指向される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わる移動体搭載アンテナの追尾制
御装置の第１の実施例を示すブロック構成図である。

【図２】第１の実施例の追尾制御装置で実行されるビー
ム指向方向の追尾制御の流れ図である。

【図３】この発明に係わる移動体搭載アンテナの追尾制
御装置の第２の実施例を示すブロック構成図である。

【図４】既知の移動体搭載アンテナの追尾制御装置の第
１の例を示すブロック構成図である。

【図５】既知の追尾制御装置の第１の例で実行されるビ
ーム指向方向の追尾制御の流れ図である。

【図６】既知の移動体搭載アンテナの追尾制御装置の第
２の例を示すブロック構成図である。

【符号の説明】

１０、３０ 追尾制御装置 １１ 角速度センサ １２ アナログ／デジタル変換器 １３ 演算装置 １４ 駆動回路 １５ 駆動機構 １６ メモリ １７ パラボラアンテナ（移動体搭載アンテナ） １９、６９ 受信機 ６４ 移相器制御回路 ６５ 移相器 ６７ アレーアンテナ（移動体搭載アンテナ） ６８ 合成器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 3/00 - 3/46 G01S 3/42

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体の旋回角速度と旋回方向とを検出
   し、その旋回角速度が０でなければ移動体搭載アンテナ
   のビーム指向方向を前記移動体の旋回方向とは逆の方向
   に所定の１単位回転角度だけ回転させ、前記旋回角速度
   に逆比例した待機時間が経過した後に、前記移動体の新
   たな旋回角速度と旋回方向とを検出することを繰り返し
   て、前記移動体搭載アンテナのビーム指向方向を目標物
   に追尾制御させることを特徴とする移動体搭載アンテナ
   の追尾制御方法。
2. 【請求項２】 移動体の旋回角速度及び旋回方向に応じ
   た旋回状態信号を発生する旋回状態検出手段と、前記旋
   回状態信号を入力して、前記旋回状態信号で表される旋
   回角速度が０でなければ１パルスのパルス信号を発生す
   ると共に前記旋回角速度に逆比例した待機時間が経過し
   た後に新たな前記旋回状態信号を入力するパルス信号発
   生手段と、前記パルス信号が１パルス与えられる毎に前
   記旋回状態信号で表された旋回方向に応じて前記移動体
   の旋回方向とは逆の方向に移動体搭載アンテナのビーム
   指向方向を所定の１単位回転角度ずつ回転させるビーム
   指向方向回転手段とを備え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。
3. 【請求項３】 前記パルス信号発生手段は、各旋回角速
   度に応じた待機時間を記憶した記憶手段と、前記旋回状
   態信号で表される前記旋回角速度に応じた前記待機時間
   を前記記憶手段から読み出し、待機時間に比例した周期
   でパルス信号を発生する演算装置とを備えたことを特徴
   とする請求項２に記載の移動体搭載アンテナの追尾制御
   装置。
4. 【請求項４】 前記待機時間は、前記移動体が前記旋回
   角速度で前記所定の１単位回転角度だけ旋回するに要す
   る時間に略等しく、前記パルス信号は、前記待機時間を
   １周期とするデューティ比５０％のパルス信号であり、
   前記ビーム指向方向回転手段は、前記待機時間の中間に
   おいて前記パルス信号の状態がハイレベル及びローレベ
   ルの何れか一方から何れか他方に変わった時に、前記旋
   回角速度よりも十分に大きい回転角速度で、前記移動体
   搭載アンテナのビーム指向方向を所定の１単位回転角度
   だけ回転させる機能を備えたことを特徴とする請求項２
   乃至請求項３のいずれかに記載の移動体搭載アンテナの
   追尾制御装置。
5. 【請求項５】 前記旋回状態検出手段は、前記旋回状態
   信号として移動体の旋回角速度及び旋回方向に応じた電
   圧を出力する角速度センサであることを特徴とする請求
   項２乃至請求項４のいずれかに記載の移動体搭載アンテ
   ナの追尾制御装置。