JP3167413B2 - アンテナ駆動装置 - Google Patents

アンテナ駆動装置

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JP3167413B2
JP3167413B2 JP10959792A JP10959792A JP3167413B2 JP 3167413 B2 JP3167413 B2 JP 3167413B2 JP 10959792 A JP10959792 A JP 10959792A JP 10959792 A JP10959792 A JP 10959792A JP 3167413 B2 JP3167413 B2 JP 3167413B2
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spacecraft
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signal processing
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばデータ中継衛
星のデータ中継を利用するユーザ衛星や、軌道作業機等
の宇宙航行体に搭載したアンテナを指向制御するのに用
いるアンテナ駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のアンテナ駆動装置は、図
2に示すように地上局からコマンドとして送信されるユ
ーザ衛星等のアンテナ搭載用の搭載衛星の軌道計算パラ
メータ、及びデータ中継衛星等の指向衛星の軌道計算パ
ラメータをコマンド入力処理部1で受信する。コマンド
処理部1は、入力した軌道計算パラメータを所定の数値
に転換処理した後、オンボード軌道計算部2の第1及び
第2の計算部2a,2bに出力する。このオンボード軌
道計算部2の第1及び第2の計算部2a,2bは、入力
した軌道計算パラメータに基づいて搭載衛星及び指向衛
星の位置ベクトルR1 ,R2 を算出して、目標角度生成
部3に出力する。この目標角度生成部3は、入力した位
置ベクトルR1 ,R2 に基づいて搭載衛星及び指向衛星
の回転角度目標値θx ,θy を算出して減算器4の一方
の入力端に出力する。
【0003】減算器4には、その他方の入力端にアンテ
ナ角度検出用角度検出センサ5の出力端が接続され、そ
の出力端には、第1の信号処理部6aの入力端が接続さ
れる。この第1の信号処理部6aは、目標角度目標値θ
x ,θy と角度センサ5の出力との差が零となるように
アンテナ駆動信号を生成して、スイッチ7の固定接点a
に出力する。
【0004】スイッチ7の固定接点bには、第2の信号
処理部6bの出力端が接続され、この第2の信号処理部
6bの入力端には電波センサ8の出力端が接続される。
電波センサ8は、アンテナ9の電波を検出して指向衛星
とのアンテナ指向誤差角度を検出する。第2の信号処理
部6bは、入力したアンテナ指向誤差信号が零となるよ
うにアンテナ駆動信号を生成してスイッチ7の固定接点
bに出力する。スイッチ7の可動接点cには、アンテナ
駆動機構10が接続され、例えば地上から送信される切
換信号に応動して固定節点aあるいはbに切換制御され
て第1及び第2の信号処理部6a,6bで生成されるア
ンテナ駆動信号をアンテナ駆動機構10に出力する。こ
のアンテナ駆動機構10は、第1及び第2の信号処理部
6a,6bを介して入力されるアンテナ駆動信号に応動
してアンテナ9を指向制御する。
【0005】ところが、上記アンテナ駆動装置では、地
上からコマンド送信される軌道計算パラメータに誤差が
含まれるために、時間が経過するにしたがって、オンボ
ード軌道計算部2で算出する位置ベクトルR1 ,R2 の
誤差が大きくなり、アンテナ指向精度が低下されるとい
う問題を有する。そこで、最新の軌道計算パラメータを
地上から逐次コマンドで送信することにより、アンテナ
指向精度の高精度化を図ることが考えられる。
【0006】しかしながら、上記構成では、軌道計算パ
ラメータの最新値を逐次設定しなければならないことに
より、運用が非常に面倒となるという問題が起こる。ま
た、これによると、軌道計算パラメータに基づいて位置
ベクトルを算出するオンボード軌道計算部2の能力が大
きくしなければならないために、大形となるという問題
を有する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のアンテナ駆動装置では、アンテナ指向精度が時間が
経過するにしたがって、低下されるという問題を有して
いた。
【0008】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、簡易な構成で、且つ簡便にして高精度なアンテナ
指向制御を実現し得るようにしたアンテナ駆動装置を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段及び作用】この発明は、第
1の宇宙航行体に搭載したアンテナを所定の間隔を有し
て飛翔する第2の宇宙航行体に指向するアンテナ駆動機
構と、前記第1の宇宙航行体に搭載され、GPS信号を
受信して位置及び速度情報を検出する測定手段と、この
測定手段で測定した第1の宇宙航行体の位置情報に基づ
いて該第1の宇宙航行体の位置ベクトルを推定する推定
手段と、コマンドとして送信される指向用の第2の宇宙
航行体の軌道計算パラメータに基づいて該第2の宇宙航
行体の位置ベクトルを求める演算手段と、この演算手段
で算出した第2の宇宙航行体の位置ベクトルと前記推定
手段で推定した前記第1の宇宙航行体の位置ベクトルに
基づいて回転角度目標値を生成する目標値生成手段と、
前記アンテナの指向角度と前記回転角度目標値に基づい
てアンテナ駆動信号を生成して、前記アンテナ駆動機構
を駆動して前記アンテナの指向方向を制御する第1の信
号処理手段と、前記アンテナの電波方向に基づいてアン
テナ駆動信号を生成して、前記アンテナ駆動機構を駆動
制御してアンテナの指向方向を制御する第2の信号処理
手段と、前記第1及び第2の信号処理手段のいずれか一
方を選択して切換える切換設定手段とを備えてアンテナ
駆動装置を構成したものである。
【0010】上記構成によれば、第1の宇宙航行体の位
置ベクトルは、GPS信号に基づいて推定される。そし
て、第2の宇宙航行体の位置ベクトルは、コマンドで送
信される軌道計算パラメータに基づいて算出されて生成
される。これにより、第1から第2への宇宙航行体にア
ンテナを指向させる第1の宇宙航行体のアンテナ回転角
度目標値の誤差成分としては、第2の宇宙航行体の位置
ベクトルを生成するの軌道計算パラメータだけとなるこ
とにより、第1の信号処理部で生成するアンテナ駆動信
号の誤差分が従来に比して軽減され、長期間に亘る高精
度なアンテナ指向制御が可能となる。
【0011】また、この発明は、第1の宇宙航行体に搭
載したアンテナを所定の間隔を有して飛翔する第2の宇
宙航行体に指向するアンテナ駆動機構と、前記第1の宇
宙航行体に搭載され、GPS信号を受信して位置及び速
度情報を検出する測定手段と、この測定手段で測定した
第1の宇宙航行体の位置情報に基づいて該第1の宇宙航
行体の位置ベクトルを推定する第1の推定手段と、コマ
ンドとして送信される前記第2の宇宙航行体の位置情報
に基づいて該第2の宇宙航行体の位置ベクトルを推定す
る第2の推定手段と、前記第1及び第2の推定手段で推
定した位置情報に基づいて第1から第2の宇宙航行体を
指向するアンテナ回転角度目標値を生成する目標値生成
手段と、前記アンテナの指向角度と前記回転角度目標値
に基づいてアンテナ駆動信号を生成して、前記アンテナ
駆動機構を駆動して前記アンテナの指向方向を制御する
第1の信号処理手段と、前記アンテナの電波方向に基づ
いてアンテナ駆動信号を生成して、前記アンテナ駆動機
構を駆動制御してアンテナの指向方向を制御する第2の
信号処理手段と、前記第1及び第2の信号処理手段のい
ずれか一方を選択して切換える切換設定手段とを備えて
アンテナ駆動装置を構成したものである。
【0012】上記構成によれば、第1の宇宙航行体の回
転角度目標値は、GPS信号に基づいて推定される位置
ベクトルと、コマンドで送信される第2の宇宙航行体の
位置情報に基づいて推定される位置ベクトルとにより生
成される。これにより、第1から第2の宇宙航行体に指
向する第1の宇宙航行体のアンテナ指向回転角度目標値
の誤差成分が、ほとんどなくなり、第1の信号処理部
で、信頼性のあるアンテナ駆動信号の生成が可能とな
り、長期間に亘る高精度なアンテナ指向制御が可能とな
る。
【0013】
【実施例】以下、この発明の実施例について、図面を参
照して詳細に説明する。
【0014】第1図はこの発明の一実施例に係るアンテ
ナ駆動装置を示すもので、GPS受信機20は、周知の
ようにGPS衛星からのGPS信号を受信してアンテナ
搭載用搭載衛星の位置及び速度情報を測定する。このG
PS受信機20には、信号入力部21が接続される。信
号入力端21にはGPS受信機20で測定した搭載衛星
の位置及び速度情報を軌道位置推定部22に出力する。
軌道位置推定部22は、入力した位置及び速度のうち少
なくとも位置情報に基づいて位置ベクトルR1を推定し
て目標角度生成部23に出力する。
【0015】軌道位置推定部22は、例えばGPS受信
機20からの位置及び速度情報の更新周期が指向制御の
動作周期と同じか、あるいは短い状態にあっては、軌道
位置の補完を実施することなく、推定動作を実行する。
【0016】また、目標角度生成部23には、オンボー
ド軌道計算部24の計算部24aの出力端が接続され、
この計算部24aで算出した指向衛星の位置ベクトルR
2 が入力される。オンボード軌道計算部24の計算部2
4aには、入力処理部25の出力端が接続される。入力
処理部25は、地上局からコマンドとして送信される指
向衛星の軌道計算パラメータを受信して所定の数値に転
換処理した後、計算部24aに出力する。計算部24a
は、入力した軌道計算パラメータに基づいて上述した指
向衛星の位置ベクトルR2 を算出する。
【0017】目標角度生成部23は、入力した位置ベク
トルR1 ,R2 に基づいて搭載衛星から指向衛星へアン
テナを指向させるための搭載衛星アンテナの回転角度目
標値θx ,θy を算出して減算器26の一方の入力端に
出力する。
【0018】減算器26には、その他方の入力端にアン
テナ角度検出用角度検出センサ27の出力端が接続さ
れ、その出力端には第1の信号処理部28の入力端が接
続される。この第1の信号処理部28は、目標角度目標
値θx ,θy と角度センサ27の出力との差が零となる
ようにアンテナ駆動信号を生成して、スイッチ29の固
定接点aに出力する。
【0019】スイッチ29の固定接点bには、第2の信
号処理部30の出力端が接続され、この第2の信号処理
部30の入力端には、電波センサ31の出力端が接続さ
れる。電波センサ31はアンテナ32の電波を検出して
指向衛星とのアンテナ指向誤差角度を検出する。第2の
信号処理部30は、入力したアンテナ指向誤差信号が零
となるようにアンテナ駆動信号を生成してスイッチ29
の固定接点bに出力する。スイッチ29の可動接点cに
は、アンテナ駆動機構33が接続され、例えば地上から
送信される切換信号に応動して選択的に固定節点aある
いはbに切換制御されて第1及び第2の信号処理部2
8,30で生成されるアンテナ駆動信号をアンテナ駆動
機構33に出力する。このアンテナ駆動機構33は、第
1及び第2の信号処理部28,30を介して入力される
アンテナ駆動信号に応動してアンテナ32を指向制御す
る。
【0020】このように、上記アンテナ駆動装置は、ア
ンテナ32の搭載される搭載衛星にGPS受信機20を
搭載し、このGPS受信機20で測定される位置及び速
度情報に基づいて位置ベクトルR1 を推定することによ
り、指向衛星の位置ベクトルのみを地上からコマンド送
信される軌道計算パラメータに基づいて算出するように
構成した。これによれば、回転角度目標値θx ,θy の
誤差成分としては、指向衛星の位置ベクトルR2 の生成
で生じる誤差だけとなることにより、第1の信号処理部
28で生成するアンテナ駆動信号の誤差分が従来に比し
て軽減され、長期間に亘る高精度なアンテナ指向制御が
可能となる。また、これによれば、オンボード処理が軽
減されることにより、メモリを含む電子回路の軽減化が
図れる、オンボード軌道計算部24の小形化が図れ、最
近の宇宙開発で要請されている大形化の促進に寄与され
る。
【0021】なお、上記実施例では、搭載衛星にGPS
受信機20を搭載してGPS信号より位置及び速度を検
出して位置ベクトルR1 を推定し、指向衛星の位置ベク
トルR2 をコマンド送信される軌道計算パラメータに基
づいて推定するように構成したが、指向衛星がGPS受
信機を搭載する場合、指向衛星が検出した指向衛星の位
置及び速度情報を電波通信等の他の通信手段で搭載衛星
が受信して、この位置及び速度情報に基づいて位置ベク
トルR2 を推定するように構成しても良い。この場合に
は、さらに誤差成分が除去されることにより、有効な効
果が期待される。また、上記位置ベクトルR1 ,R2 の
推定方法としては、位置情報、あるいは位置及び速度情
報に基づいて推定することが可能である。よって、この
発明は上記実施例に限ることなく、その他、この発明の
要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることは
勿論のことである。
【0022】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、簡易な構成で、且つ簡便にして高精度なアンテナ指
向制御を実現し得るようにしたアンテナ駆動装置を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係るアンテナ駆動装置を
示した図。
【図2】従来のアンテナ駆動装置を示した図。
【符号の説明】
20…GPS受信機、21…信号入力部、22…軌道位
置推定部、23…目標角度生成部、24…オンボード軌
道計算部、24a…軌道計算部、25…コマンド入力処
理部、26…減算器、27…角度検出センサ、28…第
1の信号処理部、29…スイッチ、30…第2の信号処
理部、31…電波センサ、32…アンテナ、33…アン
テナ駆動機構。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 7/14 - 7/22

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の宇宙航行体に搭載したアンテナを
    所定の間隔を有して飛翔する第2の宇宙航行体に指向す
    るアンテナ駆動機構と、 前記第1の宇宙航行体に搭載され、GPS信号を受信し
    て位置及び速度情報を検出する測定手段と、 この測定手段で測定した第1の宇宙航行体の位置情報に
    基づいて該第1の宇宙航行体の位置ベクトルを推定する
    推定手段と、 コマンドとして送信される指向用の第2の宇宙航行体の
    軌道計算パラメータに基づいて該第2の宇宙航行体の位
    置ベクトルを求める演算手段と、 この演算手段で算出した第2の宇宙航行体の位置ベクト
    ルと前記推定手段で推定した前記第1の宇宙航行体の位
    置ベクトルに基づいて回転角度目標値を生成する目標値
    生成手段と、 前記アンテナの指向角度と前記回転角度目標値に基づい
    てアンテナ駆動信号を生成して、前記アンテナ駆動機構
    を駆動して前記アンテナの指向方向を制御する第1の信
    号処理手段と、 前記アンテナの電波方向に基づいてアンテナ駆動信号を
    生成して、前記アンテナ駆動機構を駆動制御してアンテ
    ナの指向方向を制御する第2の信号処理手段と、 前記第1及び第2の信号処理手段のいずれか一方を選択
    して切換える切換設定手段とを具備したことを特徴とす
    るアンテナ駆動装置。
  2. 【請求項2】 前記推定手段は測定手段で検出した位置
    及び速度情報に基づいて該第1の宇宙航行体の位置ベク
    トルを推定してなることを特徴とする請求項1記載のア
    ンテナ駆動装置。
  3. 【請求項3】 第1の宇宙航行体に搭載したアンテナを
    所定の間隔を有して飛翔する第2の宇宙航行体に指向す
    るアンテナ駆動機構と、 前記第1の宇宙航行体に搭載され、GPS信号を受信し
    て位置及び速度情報を検出する測定手段と、 この測定手段で測定した第1の宇宙航行体の位置情報に
    基づいて該第1の宇宙航行体の位置ベクトルを推定する
    第1の推定手段と、 コマンドとして送信される前記第2の宇宙航行体の位置
    情報に基づいて該第2の宇宙航行体の位置ベクトルを推
    定する第2の推定手段と、 前記第1及び第2の推定手段で推定した位置情報に基づ
    いて第1から第2の宇宙航行体にアンテナを指向させる
    ための該第1の宇宙航行体のアンテナ回転角度目標値を
    生成する目標値生成手段と、 前記アンテナの指向角度と前記回転角度目標値に基づい
    てアンテナ駆動信号を生成して、前記アンテナ駆動機構
    を駆動して前記アンテナの指向方向を制御する第1の信
    号処理手段と、 前記アンテナの電波方向に基づいてアンテナ駆動信号を
    生成して、前記アンテナ駆動機構を駆動制御してアンテ
    ナの指向方向を制御する第2の信号処理手段と、 前記第1及び第2の信号処理手段のいずれか一方を選択
    して切換える切換設定手段とを具備したことを特徴とす
    るアンテナ駆動装置。
  4. 【請求項4】 前記第1の推定手段は、前記測定手段で
    検出した位置及び速度情報に基づいて第1の宇宙航行体
    の位置ベクトルを推定してなることを特徴とする請求項
    3記載のアンテナ駆動装置。
  5. 【請求項5】 前記第2の推定手段は前記第2の宇宙航
    行体の位置及び速度情報に基づいて該第2の宇宙航行体
    の位置ベクトルを推定してなることを特徴とする請求項
    3記載のアンテナ駆動装置。
JP10959792A 1992-04-28 1992-04-28 アンテナ駆動装置 Expired - Lifetime JP3167413B2 (ja)

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JPH05308310A JPH05308310A (ja) 1993-11-19
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9597045B2 (en) 2007-02-21 2017-03-21 Konica Minolta Inc. Radiological image capturing apparatus and radiological image capturing system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9597045B2 (en) 2007-02-21 2017-03-21 Konica Minolta Inc. Radiological image capturing apparatus and radiological image capturing system

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