JP3508531B2 - Direction detection device - Google Patents

Direction detection device

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JP3508531B2
JP3508531B2 JP03478898A JP3478898A JP3508531B2 JP 3508531 B2 JP3508531 B2 JP 3508531B2 JP 03478898 A JP03478898 A JP 03478898A JP 3478898 A JP3478898 A JP 3478898A JP 3508531 B2 JP3508531 B2 JP 3508531B2
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satellite
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、移動体の進行方
向などの特定方向を検出するための方位検出装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an azimuth detecting device for detecting a specific direction such as a traveling direction of a moving body.

【0002】[0002]

【従来の技術】図12は、例えば特開平6―11815
5号公報に示された従来の方位検出装置のブロック図で
ある。図において、1は衛星放送電波を送信する静止軌
道上の放送衛星、2は放送衛星1からの電波を受信する
BSアンテナ、3はBSアンテナ2を回転するモータ、
4はモータ3を駆動するモータドライバ、5はBSアン
テナ2の回転角を検出するロータリーエンコーダ、6は
ロータリエンコーダ5の出力からBSアンテナ2の回転
角位置を検出するアンテナ回転角位置検出部である。7
はBSアンテナ2で受けた電波を受信するBSチュー
ナ、8はBSチューナ7により受信した電波の強弱をモ
ニタしてBSアンテナ2を放送衛星1に向くようにモー
タドライバ4を制御する衛星追尾制御部である。9は移
動体の進行方位を演算する進行方位演算部、10は移動
体から放送衛星を見たときの方位を記憶しておく絶対方
位記憶部である。
2. Description of the Related Art FIG. 12 shows, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-11815.
It is a block diagram of the conventional azimuth | direction detection apparatus shown by the 5th publication. In the figure, 1 is a broadcasting satellite on a geostationary orbit that transmits satellite broadcasting waves, 2 is a BS antenna that receives the electromagnetic waves from the broadcasting satellite 1, 3 is a motor that rotates the BS antenna 2,
Reference numeral 4 is a motor driver for driving the motor 3, 5 is a rotary encoder for detecting the rotation angle of the BS antenna 2, and 6 is an antenna rotation angle position detection unit for detecting the rotation angle position of the BS antenna 2 from the output of the rotary encoder 5. . 7
Is a BS tuner that receives the radio waves received by the BS antenna 2, and 8 is a satellite tracking control unit that monitors the strength of the radio waves received by the BS tuner 7 and controls the motor driver 4 so that the BS antenna 2 faces the broadcasting satellite 1. Is. Reference numeral 9 denotes a traveling azimuth calculation unit that calculates the traveling azimuth of the moving body, and 10 denotes an absolute azimuth storage unit that stores the azimuth when the broadcasting satellite is viewed from the moving body.

【0003】衛星追尾制御部8によりBSアンテナ2を
放送衛星1に向くように回転し、BSアンテナ2が放送
衛星1を向いたときのアンテナ回転角位置θをアンテナ
回転角位置検出部6により検出する。進行方位演算部9
は、アンテナ回転角位置検出部6で検出したアンテナ回
転角位置θと絶対方位記憶部10において記憶されてい
る移動体から放送衛星1を見たときの絶対方位Θを用い
て、進行方位αを演算して求める。例えば日本国内全域
から見た放送衛星1の絶対方位が212°〜226°の
範囲にあることから、絶対方位記憶部10において記憶
する絶対方位Θを220°とする方法や、移動体の存在
する地域や経緯度に対応して放送衛星1の絶対方位を記
憶しておく方法がある。移動体の存在する位置について
は、GPS(Global Positioning
System)を利用して測定することも可能である。
The satellite tracking control unit 8 rotates the BS antenna 2 so as to face the broadcast satellite 1, and the antenna rotation angle position θ when the BS antenna 2 faces the broadcast satellite 1 is detected by the antenna rotation angle position detection unit 6. To do. Heading calculation unit 9
Is the antenna rotation angle position θ detected by the antenna rotation angle position detection unit 6 and the absolute azimuth Θ when the broadcast satellite 1 is viewed from the moving body stored in the absolute azimuth storage unit 10, Calculate and obtain. For example, since the absolute azimuth of the broadcasting satellite 1 seen from all over Japan is in the range of 212 ° to 226 °, there is a method of setting the absolute azimuth Θ stored in the absolute azimuth storage unit 10 to 220 °, or the presence of a moving body. There is a method of storing the absolute azimuth of the broadcasting satellite 1 corresponding to the region and the latitude and longitude. For the position of the moving body, GPS (Global Positioning)
It is also possible to measure using System).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の方位
検出装置では、移動体の存在する地点から見た衛星の絶
対方位Θを装置内部にデータ形式で記憶し参照するの
で、方位検出のために追尾する衛星は、地球からの見か
けの位置が静止している静止衛星である必要がある。方
位検出装置を日本国内のみで使用する場合には、上記の
ような絶対方位Θのデータと放送衛星からの電波を受信
するアンテナ及び受信機があれば方位検出が可能とな
る。しかし、世界各国において方位検出装置を使用する
場合には、地域毎に受信可能な静止衛星が異なるため、
それぞれの地域毎に静止衛星の絶対方位Θのデータを作
成するとともに、衛星毎に特有のアンテナや受信機が必
要となり、装置どうしの互換性が保てず、製造性や保守
性が悪くなるという課題がある。
In such a conventional azimuth detecting apparatus, the absolute azimuth Θ of the satellite viewed from the point where the moving body exists is stored in the apparatus in a data format and is referred to. The satellite to be tracked must be a geostationary satellite whose apparent position from the earth is stationary. When the azimuth detecting device is used only in Japan, the azimuth can be detected if there is an antenna and a receiver for receiving the data of the absolute azimuth Θ and the radio wave from the broadcasting satellite as described above. However, when using azimuth detectors in various countries around the world, the geostationary satellites that can be received differ from region to region,
Data for absolute azimuth Θ of geostationary satellites will be created for each region, and antennas and receivers specific to each satellite will be required, and the compatibility between devices will not be maintained, resulting in poor manufacturability and maintainability. There are challenges.

【0005】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、受信領域が限定された放送衛星
等の静止衛星からの電波ではなく、GPS衛星からの電
波を受信して方位を検出し、広範な地域において方位検
出可能な方位検出装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it receives radio waves from GPS satellites instead of radio waves from geostationary satellites such as broadcasting satellites having a limited reception area. It is intended to obtain an azimuth detecting device capable of detecting azimuth and detecting an azimuth in a wide area.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る方
位検出装置は、GPS信号を受信してGPS衛星の位置
情報及び移動体の位置情報を算出する位置情報算出手段
と、この位置情報算出手段による上記GPS衛星の位置
情報及び上記移動体の位置情報に基づいて上記移動体に
おける上記GPS衛星の絶対方位角を算出する絶対方位
角算出手段と、無指向性アンテナの一部の方位角方向を
遮蔽して利得を部分的に低減したアンテナと、このアン
テナにより上記GPS衛星からの電波を受信し、その電
波の強弱により上記移動体における上記GPS衛星の上
記特定方向に対する相対方位角を検出する相対方位角検
出手段と、上記相対方位角及び上記絶対方位角に基づい
て上記移動体における上記特定方向の絶対方位角を算出
する方位算出手段とを備え、上記アンテナは、上記無指
向性アンテナの一部を遮蔽して方位角方向の利得を部分
的に低減する遮蔽板と、この遮蔽板を移動して上記無指
向性アンテナの遮蔽とその遮蔽の解除を行う遮蔽板駆動
手段とを具備し、上記遮蔽板駆動手段により上記無指向
性アンテナの遮蔽を解除して上記GPS信号を受信して
GPS衛星の位置情報及び移動体の位置情報を算出する
ものである。
An azimuth detecting apparatus according to the invention of claim 1 receives a GPS signal to detect the position of a GPS satellite.
Position information calculating means for calculating information and position information of a moving body
And the position of the GPS satellite by this position information calculation means
Based on the information and the position information of the moving body,
Absolute azimuth for calculating the absolute azimuth of the above GPS satellite in
Angle calculation means and the azimuth direction of a part of the omnidirectional antenna
This antenna, which is shielded to partially reduce the gain, and this antenna
The tena receives the radio waves from the above GPS satellites and
Above the GPS satellite in the moving body due to wave strength
Relative azimuth detection to detect relative azimuth with respect to specific direction
Based on the output means, the relative azimuth and the absolute azimuth
Calculate the absolute azimuth angle of the specific direction in the moving body
Azimuth calculation means for
Part of the gain in the azimuth direction by shielding part of the directional antenna
And a shield plate that reduces the
Shielding plate drive that shields the directional antenna and releases it
Means, and the omnidirectional by the shielding plate driving means.
The shield of the aerial antenna is released and the GPS signal is received.
The position information of the GPS satellites and the position information of the moving body are calculated .

【0007】請求項2の発明に係る方位検出装置は、
求項1の発明に係る方位検出装置において、上記アンテ
ナは、上記遮蔽板を上記無指向性アンテナの周囲に回動
させる遮蔽板回動手段を具備したものである。
The azimuth detecting device according to the invention of claim 2 is a contractor.
In the azimuth detecting device according to the invention of claim 1, the antenna
Turns the shielding plate around the omnidirectional antenna.
It is provided with a shielding plate rotating means .

【0008】[0008]

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】実施の形態1.この発明の実施の
形態1に係る方位検出装置を図1〜図4に基づいて説明
する。図1はこの発明の実施の形態1に係る方位検出装
置の構成図である。図1において、11はGPS信号を
受信してGPS衛星の位置情報と移動体の位置情報を算
出する位置情報算出部である。12はGPS信号を受信
する無指向性アンテナ、13はGPS受信機である。1
4はGPS信号を増幅する増幅器、15はGPS信号を
中間周波数帯の信号に変調するための基準信号を発生す
る局部発振器、16はダウンコンバータである。17は
GPS衛星に応じて受信したGPS信号を逆拡散変換す
る衛星選択部である。GPS受信機13では、2次元測
位の場合には3基のGPS衛星からのGPS信号、3次
元測位の場合には4基のGPS衛星からのGPS信号に
基づいて移動体の位置情報を算出しており、これらの信
号を同時に受信するために衛星選択部17は少なくとも
3つ以上の衛星選択回路で構成される。18は衛星選択
部17に逆拡散コードを送出するとともに、衛星選択部
17が出力したGPS信号からGPS衛星の位置情報と
時刻情報を解読し、上述の2次元測位又は3次元測位に
より移動体の位置情報を算出する制御解読回路である。
19は制御解読回路18からのGPS衛星の位置情報及
び移動体の位置情報により移動体から見たGPS衛星の
絶対方位を算出する絶対方位角算出回路である。20は
GPS衛星からの電波を受信する指向性アンテナ、21
は指向性アンテナ20を移動体において特定された特定
方向(例えば進行方向)に対して方位角方向に回動し、
指向性アンテナ20の角度を出力するアンテナ制御回路
である。22は無指向性アンテナ12と指向性アンテナ
20の出力とを切り替えてGPS受信機13に入力する
切替器である。23はアンテナ制御回路21からの角度
信号及び切替器22を介して衛星選択部18で逆拡散変
換された指向性アンテナ21からのGPS信号に基づい
て上記特定方向とGPS衛星の相対方位角を検出する相
対方位角検出部である。24は切替器22を介して衛星
選択部17で逆拡散変換された指向性アンテナ21から
のGPS信号の強弱をモニタする受信レベル検出器、2
5は受信レベル検出器24の出力に基づいてアンテナ制
御回路の出力する角度信号を保持して出力する角度出力
回路である。26は相対方位角検出部23で検出した相
対方位角と絶対方位角算出回路19で算出した絶対方位
角から上記特定方向の絶対方位角を算出する方位算出回
路である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1. The azimuth detecting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a block diagram of an azimuth detecting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a position information calculation unit that receives GPS signals and calculates position information of GPS satellites and position information of a moving body. Reference numeral 12 is an omnidirectional antenna for receiving GPS signals, and 13 is a GPS receiver. 1
Reference numeral 4 is an amplifier for amplifying the GPS signal, 15 is a local oscillator for generating a reference signal for modulating the GPS signal into a signal in the intermediate frequency band, and 16 is a down converter. Reference numeral 17 denotes a satellite selection unit that despreads and converts the GPS signal received according to the GPS satellite. The GPS receiver 13 calculates the position information of the moving body based on the GPS signals from three GPS satellites in the case of two-dimensional positioning and the GPS signals from four GPS satellites in the case of three-dimensional positioning. In order to receive these signals at the same time, the satellite selection unit 17 is composed of at least three satellite selection circuits. 18 sends a despreading code to the satellite selection unit 17, decodes the GPS satellite position information and time information from the GPS signal output by the satellite selection unit 17, and performs the above-described two-dimensional positioning or three-dimensional positioning of the moving body. It is a control decoding circuit that calculates position information.
Reference numeral 19 is an absolute azimuth angle calculation circuit for calculating the absolute azimuth of the GPS satellite as seen from the mobile body based on the position information of the GPS satellite and the position information of the mobile body from the control decoding circuit 18. 20 is a directional antenna for receiving radio waves from GPS satellites, 21
Rotates the directional antenna 20 in the azimuth direction with respect to the specific direction (for example, the traveling direction) specified in the moving body,
The antenna control circuit outputs the angle of the directional antenna 20. Reference numeral 22 is a switch for switching between the outputs of the omnidirectional antenna 12 and the directional antenna 20 and inputting them to the GPS receiver 13. Reference numeral 23 detects the relative azimuth angle between the specific direction and the GPS satellite based on the angle signal from the antenna control circuit 21 and the GPS signal from the directional antenna 21 that is despread and converted by the satellite selector 18 via the switch 22. It is a relative azimuth angle detector. Reference numeral 24 is a reception level detector that monitors the strength of the GPS signal from the directional antenna 21 that has been despread and converted by the satellite selector 17 via the switch 22.
An angle output circuit 5 holds and outputs an angle signal output from the antenna control circuit based on the output of the reception level detector 24. An azimuth calculation circuit 26 calculates the absolute azimuth angle of the specific direction from the relative azimuth angle detected by the relative azimuth angle detection unit 23 and the absolute azimuth angle calculated by the absolute azimuth angle calculation circuit 19.

【0013】軌道上には21(+3スペア)基のGPS
衛星が周回しており、全世界においてGPS衛星からの
GPS信号を受信して測位を行うことができる。無指向
性アンテナ12は移動体から見て可視となるGPS衛星
のGPS信号を受信し、受信したGPS信号はGPS受
信機13に入力される。GPS受信機13では、例えば
3次元測位を行う場合には、上記のように4基のGPS
衛星からの信号が必要であり、制御解読回路18からの
4つの逆拡散コードに基づいて衛星選択部17は受信し
たGPS信号を復調し、4基のGPS衛星からのGPS
信号を混信することなく受信する。制御解読回路18
は、受信したGPS信号からGPS衛星の位置情報と時
刻情報を解読し、2次元測位又は3次元測位により移動
体の位置情報を算出する。絶対方位角算出回路19は制
御解読回路18で解読したGPS衛星の位置情報及び移
動体の位置情報により移動体から見たGPS衛星の絶対
方位角を算出する。図2は地球中心(点O)の直交3次
元座標系における移動体(点P)とGPS衛星(点Q)
の位置関係を示したものである。移動体から見たGPS
衛星の絶対方位角Θは、点Pで地球面に接するNE平面
(Nは北、Eは東の意)に点Qを射影した点をRとする
と、図3に示す角NPRで表わされる。
21 (+3 spare) GPS units in orbit
Satellites are in orbit, and positioning can be performed by receiving GPS signals from GPS satellites all over the world. The omnidirectional antenna 12 receives GPS signals of GPS satellites which are visible from the mobile body, and the received GPS signals are input to the GPS receiver 13. In the GPS receiver 13, for example, when performing three-dimensional positioning, the four GPS units are used as described above.
A signal from the satellite is required, and the satellite selection unit 17 demodulates the received GPS signal based on the four despreading codes from the control decoding circuit 18, and the GPS signals from the four GPS satellites are received.
Receive signals without interference. Control decoding circuit 18
Detects the position information and time information of the GPS satellite from the received GPS signal, and calculates the position information of the moving body by two-dimensional positioning or three-dimensional positioning. The absolute azimuth angle calculation circuit 19 calculates the absolute azimuth angle of the GPS satellite viewed from the mobile body based on the position information of the GPS satellite and the position information of the mobile body decoded by the control decoding circuit 18. Figure 2 shows a moving body (point P) and a GPS satellite (point Q) in an orthogonal three-dimensional coordinate system centered on the earth (point O).
It shows the positional relationship of. GPS as seen from the mobile
The absolute azimuth angle Θ of the satellite is represented by an angle NPR shown in FIG. 3, where R is a point obtained by projecting the point Q on the NE plane (N is north, E is east) which is in contact with the earth surface at the point P.

【0014】図3において、方向PSは移動体において
特定された特定方向であり、例えば移動体の進行方向な
どである。指向性アンテナ20は、方向PSに対して方
位角方向に回動し、アンテナ制御回路21は特定方向に
対する回転角を角度出力回路25へ出力する。指向性ア
ンテナ20が受信するGPS衛星からのGPS信号は切
替器22を介してGPS受信機13に入力され、衛星選
択部17で逆拡散変換されて受信レベル検出器24に入
力される。上記のように、例えば3次元測位を行う場合
には、4基のGPS衛星からのGPS信号を混信するこ
となく受信するために、各GPS衛星からのGPS信号
はノイズレベル以下に拡散変調されている。したがっ
て、GPS信号の強弱をモニタするには、GPS信号を
逆拡散変換したものを使用するのが好ましい。受信レベ
ル検出器24は、図4に示すように、指向性アンテナ2
0の回動により変化するGPS信号のレベルを検出し、
角度出力回路へ出力する。角度出力回路25は、図4に
示すように受信レベルがピークとなる指向性アンテナ2
0の回転角θR を保持し、方位算出回路26へ出力す
る。方位算出回路26は、図3に示すように絶対方位角
算出回路19において算出した移動体から見たGPS衛
星の絶対方位角Θと角度出力回路25において検出した
移動体の特定方向に対するGPS衛星の相対方位角θR
とから移動体の特定方向の絶対方位角α(=Θ−θR
を算出する。なお、指向性アンテナ20は、仰角方向に
広い放射パターン、方位角方向に狭い放射パターンを有
するようにすれば、アンテナを仰角方向に駆動すること
なく、周回軌道上を仰角を変化させながら移動するGP
S衛星からのGPS信号を受信することができる。
In FIG. 3, the direction PS is a specific direction specified in the moving body, such as the traveling direction of the moving body. The directional antenna 20 rotates in the azimuth direction with respect to the direction PS, and the antenna control circuit 21 outputs the rotation angle for the specific direction to the angle output circuit 25. A GPS signal from a GPS satellite received by the directional antenna 20 is input to the GPS receiver 13 via the switch 22, despread-converted by the satellite selector 17 and input to the reception level detector 24. As described above, when performing, for example, three-dimensional positioning, in order to receive GPS signals from four GPS satellites without interference, the GPS signals from each GPS satellite are spread-modulated below the noise level. There is. Therefore, in order to monitor the strength and weakness of the GPS signal, it is preferable to use a signal obtained by despreading the GPS signal. The reception level detector 24, as shown in FIG.
Detects the level of the GPS signal that changes with the rotation of 0,
Output to the angle output circuit. As shown in FIG. 4, the angle output circuit 25 uses the directional antenna 2 having a peak reception level.
The rotation angle θ R of 0 is held and output to the azimuth calculation circuit 26. As shown in FIG. 3, the azimuth calculation circuit 26 detects the absolute azimuth angle Θ of the GPS satellite viewed from the mobile body calculated by the absolute azimuth calculation circuit 19 and the specific direction of the mobile body detected by the angle output circuit 25. Relative azimuth θ R
And the absolute azimuth angle α (= Θ-θ R ) of the moving body in a specific direction
To calculate. If the directional antenna 20 has a wide radiation pattern in the elevation direction and a narrow radiation pattern in the azimuth direction, the directional antenna 20 moves on the circular orbit while changing the elevation angle without driving the antenna in the elevation direction. GP
GPS signals from S satellites can be received.

【0015】実施の形態2.上記実施の形態1において
は、絶対方位角算出回路19は、GPS衛星1基につい
て絶対方位角を算出し、指向性アンテナ20で受信する
GPS信号の強弱により相対方位角検出部23において
GPS衛星1基について移動体の特定方向に対する相対
方位角を検出し、方位算出回路26において移動体の特
定方向の絶対方位角を算出したが、図5に示すように複
数基のGPS衛星の絶対方位角を算出し、指向性アンテ
ナ20でこれらのGPS衛星からのGPS信号を受信し
て移動体の特定方向に対する各GPS衛星の相対方位角
を検出してもよい。図5において、R1、R2、R3は
例えば3次元測位において受信した4基のGPS衛星の
うち3基の位置をNE平面に射影した点であり、角度Θ
R1、ΘR2、ΘR3は絶対方位角算出回路19において算出
した各GPS衛星の絶対方位角である。指向性アンテナ
20を回動して受信したGPS信号は、衛星選択部17
の衛星選択回路で逆拡散変換され受信レベル検出器24
において図6のようにモニタされる。図6において、θ
R1+εR1、θR2+εR2、θR3+εR3、は各GPS衛星か
らのGPS信号のレベルがピークとなる指向性アンテナ
20の回転角であり、受信レベル検出器の精度や分解能
によって、それぞれεR1、εR2、εR3の誤差が生じてい
るものとする。図5より、誤差εR1、εR2、εR3は、
Embodiment 2. In the first embodiment, the absolute azimuth angle calculation circuit 19 calculates the absolute azimuth angle for one GPS satellite, and the relative azimuth angle detector 23 in the relative azimuth angle detection unit 23 calculates the absolute azimuth angle based on the strength of the GPS signal received by the directional antenna 20. The relative azimuth angle of the mobile unit with respect to the specific direction was detected, and the absolute azimuth angle of the mobile unit in the specific direction was calculated by the azimuth calculation circuit 26. The absolute azimuth angles of a plurality of GPS satellites were calculated as shown in FIG. Alternatively, the directional antenna 20 may be used to calculate and receive GPS signals from these GPS satellites to detect the relative azimuth angle of each GPS satellite with respect to the specific direction of the moving body. In FIG. 5, R1, R2, and R3 are points obtained by projecting, for example, three positions out of four GPS satellites received in three-dimensional positioning on the NE plane, and the angle Θ
R1 , Θ R2 , and Θ R3 are absolute azimuth angles of each GPS satellite calculated by the absolute azimuth angle calculation circuit 19. The GPS signal received by rotating the directional antenna 20 is received by the satellite selector 17
Reception level detector 24 that is despread and converted by the satellite selection circuit of
Is monitored as shown in FIG. In FIG. 6, θ
R1 + ε R1 , θ R2 + ε R2 , and θ R3 + ε R3 are rotation angles of the directional antenna 20 at which the level of the GPS signal from each GPS satellite reaches a peak. Depending on the accuracy and resolution of the reception level detector, It is assumed that there are errors in R1 , ε R2 , and ε R3 . From FIG. 5, the errors ε R1 , ε R2 , ε R3 are

【0016】[0016]

【数1】 [Equation 1]

【0017】[0017]

【数2】 [Equation 2]

【0018】[0018]

【数3】 [Equation 3]

【0019】であり、方位算出回路26は誤差εR1、ε
R2、εR3の2乗和が最小となる移動体の特定方向の絶対
方位角αを次式により算出する。
And the azimuth calculation circuit 26 uses the errors ε R1 , ε
The absolute azimuth angle α in the specific direction of the moving body that minimizes the sum of squares of R2 and ε R3 is calculated by the following formula.

【0020】[0020]

【数4】 [Equation 4]

【0021】ここで、C1、C2、C3は次式により与
えられる。
Here, C1, C2 and C3 are given by the following equations.

【0022】[0022]

【数5】 [Equation 5]

【0023】[0023]

【数6】 [Equation 6]

【0024】[0024]

【数7】 [Equation 7]

【0025】αが360deg以上となる場合には、α
から360degを引いた値を改めてαとすれば良い。
上記のように方位検出に用いるGPS衛星の数が増えれ
ば方位検出の精度が良くなる。
When α is 360 deg or more, α
The value obtained by subtracting 360 deg from is to be set as α again.
If the number of GPS satellites used for azimuth detection increases as described above, the accuracy of azimuth detection improves.

【0026】実施の形態3.上記実施の形態1において
は、指向性アンテナ20を回動して図4に示すように受
信レベルがピークとなる指向性アンテナ20の回転角を
検出したが、図7に示すような無指向性アンテナの一部
の方位角方向を遮蔽板により遮蔽したアンテナを用いて
もよい。図7において27は無指向性アンテナ、28は
遮蔽板である。無指向性アンテナ27は遮蔽板28によ
り方位角方向の一部を遮蔽されているので、このアンテ
ナを方位方向に回動するとGPS衛星からのGPS信号
は図8に示すように、遮蔽板28がGPS衛星の方向に
あるときに受信レベルが低下する。角度出力回路25は
受信レベルが極小となる移動体の特定方向からの回転角
θR を検出し方位算出回路26に出力する。方位算出回
路26は上記実施の形態1と同様に移動体の特定方向の
絶対方位角α(=Θ−θR )を算出する。
Embodiment 3. In the first embodiment, the directional antenna 20 is rotated to detect the rotation angle of the directional antenna 20 at which the reception level reaches the peak as shown in FIG. An antenna in which a part of the antenna is shielded in the azimuth direction by a shield plate may be used. In FIG. 7, 27 is an omnidirectional antenna, and 28 is a shielding plate. Since the omnidirectional antenna 27 is partially shielded in the azimuth direction by the shield plate 28, when the antenna is rotated in the azimuth direction, the GPS signal from the GPS satellite is generated by the shield plate 28 as shown in FIG. The reception level drops when in the direction of GPS satellites. The angle output circuit 25 detects the rotation angle θ R of the moving body from the specific direction at which the reception level becomes the minimum, and outputs it to the azimuth calculation circuit 26. The azimuth calculation circuit 26 calculates the absolute azimuth angle α (= θ−θ R ) of the moving body in a specific direction as in the first embodiment.

【0027】実施の形態4.上記実施の形態1では、無
指向性アンテナ12と指向性アンテナ20とこれらのア
ンテナの出力を切り替える切替器22によりGPS受信
機13の前段を構成したが、図9に示すような無指向性
アンテナの一部の方位角方向を遮蔽板により遮蔽し、遮
蔽板を俯仰軸まわりに回転移動できるアンテナを用いて
もよい。図9において、29は遮蔽板28を俯仰軸まわ
りに回転できるヒンジを有し、方位軸まわりに回動する
回転台である。回転台29の方位軸まわりの回動に対し
て、無指向性アンテナ27を遮蔽板28及び回転台29
とともに回動してもよいし、無指向性アンテナ27を固
定し、遮蔽板28及び回転台29のみを回動してもよい
が、後者の方が可動部分のイナーシャが小さく、無指向
性アンテナ27からのRFケーブルの固定が容易であ
る。なお、遮蔽板28はモータ等を用いて上記ヒンジに
おいて俯仰軸まわりに回転させる。図10はこの発明の
実施の形態4に係る方位検出装置の構成図である。図1
0において、30は遮蔽板28を俯仰軸まわりに回転移
動する駆動信号を発生する遮蔽板駆動回路であり、31
は遮蔽板28及び回転台29を方位軸まわりに回動する
信号を発生する遮蔽板回動回路である。
Fourth Embodiment In the first embodiment, the omnidirectional antenna 12, the directional antenna 20, and the switch 22 that switches the outputs of these antennas constitute the front stage of the GPS receiver 13. However, the omnidirectional antenna as shown in FIG. It is also possible to use an antenna in which a part of the azimuth angle direction is shielded by a shield plate and the shield plate can be rotated about the elevation axis. In FIG. 9, reference numeral 29 is a rotary base having a hinge capable of rotating the shield plate 28 around the elevation axis and rotating about the azimuth axis. With respect to the rotation of the turntable 29 about the azimuth axis, the omnidirectional antenna 27 is attached to the shield plate 28 and the turntable 29.
The omnidirectional antenna 27 may be fixed, and only the shield plate 28 and the turntable 29 may be rotated together. However, the latter has a smaller inertia in the movable part, and the omnidirectional antenna is therefore possible. It is easy to fix the RF cable from 27. The shield plate 28 is rotated around the elevation axis in the hinge using a motor or the like. FIG. 10 is a block diagram of an azimuth detecting apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. Figure 1
At 0, 30 is a shield plate drive circuit for generating a drive signal for rotating the shield plate 28 around the elevation axis, and 31
Is a shield plate rotation circuit that generates a signal for rotating the shield plate 28 and the turntable 29 about the azimuth axis.

【0028】遮蔽板28を図9に示す仰角が小さくなる
方向に回転して無指向性アンテナ27の遮蔽を解除した
後、GPS信号を受信し、GPS受信機13においてG
PS衛星の位置情報と移動体の位置情報を算出する。遮
蔽板28を図9に示す仰角が大きくなる方向に回転して
無指向性アンテナ27の方位角の一部を遮蔽した後、遮
蔽板28及び回転台29を回動すると、図8に示すよう
に遮蔽板27がGPS衛星の方位にあるときに受信レベ
ルが低下し、移動体の特定方向に対するGPS衛星の相
対方位角θが検出される。
After the shield plate 28 is rotated in the direction in which the elevation angle becomes smaller as shown in FIG. 9 to release the shield of the omnidirectional antenna 27, GPS signals are received and the GPS receiver 13 receives the G signal.
The position information of the PS satellite and the position information of the moving body are calculated. After the shield plate 28 is rotated in the direction of increasing the elevation angle shown in FIG. 9 to shield a part of the azimuth angle of the omnidirectional antenna 27, the shield plate 28 and the turntable 29 are rotated, as shown in FIG. When the shield plate 27 is in the direction of the GPS satellite, the reception level is lowered, and the relative azimuth angle θ of the GPS satellite with respect to the specific direction of the moving body is detected.

【0029】実施の形態5.上記実施の形態4では遮蔽
板28を俯仰軸まわりに回転して無指向性アンテナ27
の遮蔽を解除したが、図11に示すように回転台29の
水平軸まわりに遮蔽板28を回転する構成としてもよ
い。図9に示す仰角が小さくなる方向に遮蔽板28を回
転すると、遮蔽板28の先端部が方位軸から離れる方向
に動くので、装置が占める空間が大きくなるが、図11
に示すように水平軸まわりに遮蔽板28を回転すると遮
蔽板28の先端部は図9の場合に比べて方位軸に近いと
ころを移動するので装置の占有空間が小さくなる。
Embodiment 5. In the fourth embodiment, the shield plate 28 is rotated around the elevation axis to rotate the omnidirectional antenna 27.
However, the shielding plate 28 may be rotated around the horizontal axis of the turntable 29 as shown in FIG. When the shield plate 28 is rotated in the direction of decreasing the elevation angle shown in FIG. 9, the tip end of the shield plate 28 moves in the direction away from the azimuth axis, so that the space occupied by the device becomes large.
When the shield plate 28 is rotated around the horizontal axis as shown in FIG. 9, the tip portion of the shield plate 28 moves closer to the azimuth axis than in the case of FIG. 9, so the space occupied by the device becomes smaller.

【0030】[0030]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、無指向
性アンテナの一部の方位角を遮蔽して利得を部分的に低
減したアンテナにより移動体の特定方向に対するGPS
衛星の相対方位角検出のためのGPS信号を検出し、上
記遮蔽を解除してGPS衛星の位置情報及び移動体の位
置情報を算出するためのGPS信号を受信するので、ア
ンテナを1つにすることができる。
According to the invention described in claim 1, non-directional
Partial azimuth shielding of the antenna
GPS for specific direction of moving body by reduced antenna
The GPS signal for detecting the relative azimuth of the satellite is detected and
The position information of GPS satellites and the position of the
Since the GPS signal for calculating the location information is received,
You can have one antenna.

【0031】請求項2の発明によれば、無指向性アンテ
ナは固定し、遮蔽板を回動するので、可動部分のイナー
シャを小さくすることができる。
According to the invention of claim 2, the omnidirectional antenna
Is fixed and the shield is rotated, so
Sha can be made smaller.

【0032】[0032]

【0033】[0033]

【0034】[0034]

【0035】[0035]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1に係る方位検出装置
の構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of an azimuth detecting device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態1に係る移動体とGP
S衛星の位置関係を示す模式図。
FIG. 2 is a moving body and a GP according to the first embodiment of the present invention.
The schematic diagram which shows the positional relationship of S satellite.

【図3】 この発明の実施の形態1に係る移動体の特定
方向とGPS衛星の絶対方位方向の関係を示す模式図。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a relationship between a specific direction of a mobile body and an absolute azimuth direction of a GPS satellite according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 この発明の実施の形態1に係る指向性アンテ
ナを回動したときの受信レベル検出器の出力を示す特性
図。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing an output of the reception level detector when the directional antenna according to the first embodiment of the present invention is rotated.

【図5】 この発明の実施の形態2に係る移動体の特定
方向と3基のGPS衛星の絶対方位方向の関係を示す模
式図。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a relationship between a specific direction of a mobile unit and an absolute azimuth direction of three GPS satellites according to the second embodiment of the present invention.

【図6】 この発明の実施の形態2に係る指向性アンテ
ナを回動して3基のGPS衛星のGPS信号を受信した
ときの受信レベル検出器の出力を示す特性図。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing an output of a reception level detector when the directional antenna according to the second embodiment of the present invention is rotated to receive GPS signals of three GPS satellites.

【図7】 この発明の実施の形態3に係る無指向性アン
テナの一部の方位角方向を遮蔽したアンテナの構成を示
す斜視図。
FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of an antenna in which a part of the omnidirectional antenna according to the third embodiment of the present invention is shielded in the azimuth direction.

【図8】 この発明の実施の形態3に係る無指向性アン
テナの一部の方位角方向を遮蔽したアンテナを回動した
ときの受信レベル検出器の出力を示す特性図。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing an output of a reception level detector when an antenna in which a part of the omnidirectional antenna according to the third embodiment of the present invention is shielded in the azimuth direction is rotated.

【図9】 この発明の実施の形態4に係る無指向性アン
テナの一部の方位角方向の遮蔽及び遮蔽解除するアンテ
ナの構成図。
FIG. 9 is a configuration diagram of an antenna that shields and unshields a part of the omnidirectional antenna in the azimuth direction according to the fourth embodiment of the present invention.

【図10】 この発明の実施の形態4に係る方位検出装
置の構成図。
FIG. 10 is a configuration diagram of an azimuth detecting device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】 この発明の実施の形態5に係る無指向性ア
ンテナの一部の方位角方向の遮蔽及び水平軸で遮蔽板を
回転して遮蔽解除するアンテナの構成図。
FIG. 11 is a configuration diagram of a part of the omnidirectional antenna according to the fifth embodiment of the present invention that shields in the azimuth direction and rotates the shield plate around the horizontal axis to release the shield.

【図12】従来の方位検出装置の構成図。FIG. 12 is a configuration diagram of a conventional azimuth detecting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 位置算出部 12 無指向性アンテナ 13 GPS受信機 19 絶対方位角算出回路 20 指向性アンテナ 22 切替器 23 相対方位角検出部 26 方位算出回路 27 無指向性アンテナ 28 遮蔽板 30 遮蔽板駆動回路 31 遮蔽板回動回路 11 Position calculator 12 Omnidirectional antenna 13 GPS receiver 19 Absolute azimuth calculation circuit 20 Directional antenna 22 Switch 23 Relative azimuth angle detector 26 Direction calculation circuit 27 Omnidirectional antenna 28 Shield 30 Shield drive circuit 31 Shield plate rotation circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−93364(JP,A) 特開 昭59−90112(JP,A) 特開 平5−75338(JP,A) 特開 平4−125417(JP,A) 特開 平6−118155(JP,A) 特開 平4−161876(JP,A) 特開 平4−161877(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/14 H01Q 3/00 - 3/46 H01Q 21/00 - 25/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-60-93364 (JP, A) JP-A-59-90112 (JP, A) JP-A-5-75338 (JP, A) JP-A-4- 125417 (JP, A) JP-A-6-118155 (JP, A) JP-A-4-161876 (JP, A) JP-A-4-161877 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/14 H01Q 3/00-3/46 H01Q 21/00-25/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 GPS信号を受信してGPS衛星の位置
情報及び移動体の位置情報を算出する位置情報算出手段
と、この位置情報算出手段による上記GPS衛星の位置
情報及び上記移動体の位置情報に基づいて上記移動体に
おける上記GPS衛星の絶対方位角を算出する絶対方位
角算出手段と、無指向性アンテナの一部の方位角方向を
遮蔽して利得を部分的に低減したアンテナと、このアン
テナにより上記GPS衛星からの電波を受信し、その電
波の強弱により上記移動体における上記GPS衛星の上
記特定方向に対する相対方位角を検出する相対方位角検
出手段と、上記相対方位角及び上記絶対方位角に基づい
て上記移動体における上記特定方向の絶対方位角を算出
する方位算出手段とを備え、上記アンテナは、上記無指
向性アンテナの一部を遮蔽して方位角方向の利得を部分
的に低減する遮蔽板と、この遮蔽板を移動して上記無指
向性アンテナの遮蔽とその遮蔽の解除を行う遮蔽板駆動
手段とを具備し、上記遮蔽板駆動手段により上記無指向
性アンテナの遮蔽を解除して上記GPS信号を受信して
GPS衛星の位置情報及び移動体の位置情報を算出する
ことを特徴とする方位検出装置。
1. Position of a GPS satellite by receiving a GPS signal
Position information calculating means for calculating information and position information of a moving body
And the position of the GPS satellite by this position information calculation means
Based on the information and the position information of the moving body,
Absolute azimuth for calculating the absolute azimuth of the above GPS satellite in
Angle calculation means and the azimuth direction of a part of the omnidirectional antenna
This antenna, which is shielded to partially reduce the gain, and this antenna
The tena receives the radio waves from the above GPS satellites and
Above the GPS satellite in the moving body due to wave strength
Relative azimuth detection to detect relative azimuth with respect to specific direction
Based on the output means, the relative azimuth and the absolute azimuth
Calculate the absolute azimuth angle of the specific direction in the moving body
Azimuth calculation means for
Part of the gain in the azimuth direction by shielding part of the directional antenna
And a shield plate that reduces the
Shielding plate drive that shields the directional antenna and releases it
Means, and the omnidirectional by the shielding plate driving means.
The shield of the aerial antenna is released and the GPS signal is received.
Calculates GPS satellite position information and mobile unit position information
An azimuth detecting device characterized by the above.
【請求項2】 上記アンテナは、上記遮蔽板を上記無指
向性アンテナの周囲に回動させる遮蔽板回動手段を具備
したことを特徴とする請求項1に記載の方位検出装置。
2. The antenna comprises the finger-less shield plate and the finger-free cover plate.
Shielding plate rotating means for rotating around the directional antenna
The azimuth detecting device according to claim 1, wherein
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