JP3826299B2 - 移動型衛星追跡アンテナシステムの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動型衛星追跡アンテナシステムに係り、詳細には、不必要な電力消耗などを防止する移動型衛星追跡アンテナシステムの制御方法に関する。

最近人工衛星を通した放送や位置追跡サービスが広く利用されることによって、人工衛星から発射される信号を受信するための移動型衛星追跡アンテナが、車両や船舶などの移動体に搭載されて使われている。移動体に搭載される衛星追跡アンテナは、放送用や位置追跡用の人工衛星と電波を送受信する機能を有する。

ところで、車両等移動体の進行方向は、随時変化する。また、地上に設置された周辺建物等による電波送受信の障害状態も、移動体の移動によって変化する。従って、移動型衛星追跡アンテナを含む移動型衛星追跡アンテナシステムには、このような変化に対応するためにアンテナの方向が、常に衛星のある方向と一致するように追跡する自動衛星追跡装置が備わっている。

自動衛星追跡装置は、一般的にアンテナ方向の水平成分（方位角）を制御する方位角制御装置とアンテナの仰角を制御する仰角制御装置の組合せで具現され、その外にコンバーターとチューナなどの電気回路を含む。このような構造を有する自動衛星追跡装置は、方位角制御装置及び仰角制御装置を利用して受信信号のレベルが最大になる方向にアンテナを回転させる方式で作動される。
このような形態の自動衛星追跡装置として、オートスレッショルドシステム（Ａｕｔｏ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｓｙｓｔｅｍ）がある。（特許文献１参照）
さらにはまた、バイブレーションシステムがある。（特許文献２参照）
特開平６−２２５２３０号公報 特開平４−６０４７９号公報

これらシステムの動作を見ると、移動型アンテナが搭載された車両の方向を方向センサーで検出して、車両の移動方向に基づいてアンテナが衛星に向ける方位角を算定してアンテナの方向を制御する方法でなされている。
一方、車両が左右回転する場合のように、比較的短い時間に９０度に達する大きい角の変化が発生する場合や、または、車両の移動によって衛星から車両に受信される電波が電柱、ビルディング、陸橋、樹木、山等により短い時間の間に遮断される場合がある。このような場合には、短い時間の間に受信信号レベルが急激に低下して衛星追跡機能が喪失されるが、この時の衛星の探索はアンテナを回転させる方法による。
アンテナの回転によって衛星を探索する方法は、衛星信号が再び感知される時までアンテナをずっと回転させる閉ループ方式、角速度センサーにより車両の動きが感知されることを前提に衛星信号が再び感知される時までアンテナをずっと追跡する開／閉ループ混用方式、そして、角速度センサーにより車両の回転角を判断して回転角程度にアンテナを逆回転させて位置を補正する開／閉ループ混用方式などがある。

図１は、従来の衛星信号自動追跡モード及び衛星信号探索モードによる衛星追跡方法を示している。図１に示すように、車両が移動するようになれば（Ｓ１１）、アンテナの指向方向と衛星の方向が外れるから、その結果アンテナに受信される信号のレベルが減少する。この時、アンテナは衛星信号自動追跡モードによって最も高い信号レベルの衛星信号を追跡する（Ｓ１２）。そして、建物、橋、樹木等によって信号が遮断されれば（Ｓ１３）、衛星信号探索モードを動作させる（Ｓ１４）。従って、復元可能なレベルの信号が検出（Ｓ１５）されれば、衛星信号自動追跡モードが連続して遂行されるが（Ｓ１２）、復元可能なレベルの信号が検出（Ｓ１５）されないと、復元可能なレベルの信号が検出される時まで衛星信号探索モードが反復的に遂行される（Ｓ１４）。

このように、従来の衛星探索方式は、障害物によって復元可能なレベルの信号が検出されないと、復元可能な衛星信号を再び受信するまでアンテナの回転、車両の角速度測定、回転角測定などの定められた動作を反復的に遂行する。
ところが、地下駐車場やトンネルなど衛星信号が遮断される、閉ざされた領域に車両が長時間おかれると、従来の衛星探索方式によれば、その間はアンテナが持続的に回転されることとなる。
従って、システム内で騷音発生、駆動装置の耐久寿命短縮等のいろいろな問題が発生する。角速度センサーを利用する混用方式でも単純反復的な動作によるセンサーの累積誤差によってシステムを初期化するか、または一定時間の間隔でアンテナを人為的に回転させなければならないなどの問題が発生する。

本発明は、このような問題点を解決するためのものであり、車両が閉ざされた領域に移動する場合には、閉ざされた領域であることを判断してアンテナの衛星追跡作動を中止させることによって、不必要なアンテナ作動による耐久性の低下、騷音の発生、システム初期化などを防止することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明による移動型衛星追跡アンテナシステムの制御方法は、
衛星信号を受信する回路で、その衛星信号が遮断されたかどうかを感知する段階と、
アンテナを３６０度回転させた後、受信された信号レベルが復元可能な大きさならば衛星信号自動追跡モードを遂行し、受信された信号レベルが復元不可能な大きさならばアンテナの３６０度回転で測定された信号レベルの最大変化量を常温雑音信号レベル範囲と比較する段階と、
測定された信号レベルの最大変化量が常温雑音信号レベル範囲を抜け出す場合には衛星探索モードを遂行し、測定された信号レベルの最大変化量が常温雑音信号レベルの範囲以内に存在する場合にはアンテナの回転モーター駆動を中止させる段階と、
アンテナの回転モーター駆動を中止させて所定時間が経過するとアンテナ回転モーターを再び駆動させてアンテナを３６０度回転させながら信号レベルを測定して、測定された信号レベルの最大変化量を常温雑音信号レベル範囲と再び比較する段階とを含むことを特徴とする。

また、本発明による移動型衛星追跡アンテナシステムの制御方法は、アンテナの回転モーター駆動を中止させた段階の後でも、信号レベルの測定が持続的に実施されることが好ましい。

本発明による移動型衛星追跡アンテナシステムの制御方法によれば、衛星から受信される信号レベルが遮断されて自動追跡が困難になると、アンテナを１回転させながら衛星信号のレベルを検出する段階を遂行し、その結果、衛星信号のレベルが所定大きさ以下であり、最大及び最小値の差が一定偏差以内で維持されるなら、移動体が閉ざされた領域にあると判断して、アンテナの衛星追跡作動を中止する段階を含んで構成される。そのため、アンテナの不必要な駆動がなく、これを通じて、システムを不必要に作動させることによる耐久性の低下や騷音の発生及び付加的システムの初期化などを防止できる。

以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。

図２〜図４は、任意の開放された領域、建物で遮断された領域及び地下駐車場での、方位別の衛星信号レベルを図示したものである。

図２に示すように、人工衛星からの信号を受信することができる開放された領域を車両が移動中の場合は、測定された信号レベル（Ｖｓ）は、アンテナの３６０度回転中にアンテナが受信して復元できる程度の大きさ（Ｖｔｈ）のＡ領域を有する。これが衛星信号の受信方向の存在を示している。この場合、アンテナは、衛星信号自動追跡モードによって衛星追跡が続けられる。

一方、図３に示すように、建物等によって衛星信号が一時的に遮断される場合には、アンテナを３６０度回転させながら衛星を追跡しても、アンテナが受信して復元できる程度の大きさ（Ｖｔｈ）を有して、衛星信号を受信できる方向を示す信号レベル（Ｖｓ）の領域が存在しない。
すなわち、アンテナが向かう方向に、建物などのような常温（約２９０Ｋ）のバックグラウンドが存在する場合は、Ｂ領域のような雑音電力レベルの信号波形が現れる。次に、アンテナが、衛星信号がない空のような低温（約５０−１００Ｋ）のバックグラウンドに向かう場合は、Ｃ領域のような雑音電力レベルの信号波形が現れる。

アンテナの３６０度回転で測定された信号レベルの最大変化量は、バックグラウンドが常温である時に現れる雑音電力レベルの偏差（Δ）を抜け出すものとして表示される。従って、アンテナの３６０度回転過程で測定された信号レベルに関して、常温及び低温バックグラウンドを示す領域がグラフに同時に存在するなら、移動型衛星追跡アンテナシステムは建物等によって、衛星信号が一時的に遮断されたものと判断する。そこで、自動追跡モードを遂行、または所定時間後に自動追跡モードを再開する方法でアンテナの衛星追跡がなされる。

しかし、図４に示すように、車両がトンネル、地下駐車場などの完全に閉ざされた領域にあるなら、アンテナの３６０度回転で測定された信号レベル（Ｖｓ）には、アンテナが受信して復元できる程度の大きさ（Ｖｔｈ）を有する衛星信号が存在せず、受信される信号はＤ領域のように常温（約２９０Ｋ）のバックグラウンドが存在する場合の雑音電力レベル信号波形のみで現れる。

すなわち、測定された信号波形すべてが常温バックグラウンド雑音電力レベルの偏差範囲（Δ）内に表示される。完全に閉ざされた領域では、図２のＡ領域または図３のＣ領域のようなレベルの信号が受信されない。
このように、アンテナが３６０度回転しながら測定される信号レベルが常温のバックグラウンド信号のみ存在する場合には、移動型衛星追跡アンテナシステムは車両が完全に閉ざされた領域に位置すると判断する。そして、アンテナの衛星自動追跡モードの代りに、所定時間の間隔でアンテナを１回転させながら測定される信号の最大変化量が、雑音電力レベルの偏差範囲（Δ）を抜け出すかを持続的に判断する。

図５は、本発明による移動型衛星追跡アンテナシステムの制御方法を示した流れ図である。図５に示すように、車両の移動中に建物、樹木、トンネル、地下駐車場などの障害物によって、衛星信号が遮断される場合が発生する（Ｓ３１）。このように衛星信号が遮断され、自動追跡モードの実行が困難になれば、アンテナを３６０度回転させながら衛星信号及び雑音信号をすべて検出する（Ｓ３２）。

ここで、衛星信号は、例えば電力検出器で電圧の形態で測定され検出される。そして、復元可能な衛星信号が存在するかどうかを判断する（Ｓ３３）。検出された信号を判断する段階（Ｓ３３）で、復元可能な衛星信号が存在する場合には、移動型衛星追跡アンテナシステムは、自動追跡モードにされる（Ｓ３４）。
検出された信号が、復元可能信号レベル以下である常温バックグラウンド雑音信号または低温バックグラウンド雑音信号などの信号のみで存在する場合は、最大検出信号レベルと最小検出信号レベルの差（検出信号レベルの最大値と最小値の差）の絶対値、すなわち３６０度アンテナの回転で測定された信号レベルの最大変化が常温雑音信号レベル範囲（Δ）内のみかを判断する（Ｓ３５）。

常温雑音信号レベル範囲を判断する段階（Ｓ３５）で、例えばアンテナを衛星がない空に向ける場合に検出される低温バックグラウンド信号のように、常温雑音信号レベル範囲（Δ）を抜け出す信号が検出されれば、建物等によって一時的に衛星信号が遮断されたものと判断し、移動型衛星追跡アンテナシステムは探索モードに転換する（Ｓ３６）。

しかし、常温雑音信号レベル範囲を判断する段階（Ｓ３５）で、例えば車両がトンネルや地下駐車場内にある場合に検出される常温雑音信号のように、検出信号のレベルが常温雑音信号レベル範囲（Δ）内に表示されれば、移動型衛星追跡アンテナシステムは、車両がトンネルや地下駐車場等によって完全に遮断された領域（完全に閉ざされた領域）にあるものとして判断して、アンテナの回転モーター駆動を中止させる（Ｓ３７）。

この時、アンテナの回転が中止された状態でも信号レベルの測定は継続することができる。一方、車両がトンネルを通過する場合のように、一定時間が経過するとまた衛星信号の受信が再開される必要があるから、アンテナ回転モーターの中止後、所定時間例えば１５秒、３０秒、１分などの時間が経過するとアンテナ回転モーターの駆動を再開し（Ｓ３８）、段階３５に移動して信号レベルの比較を再び遂行する。

一方、地下駐車場に車両が長時間停止ないし駐車する場合には、車両の制御電源が遮断されて段階（Ｓ３８）でアンテナ制御が終了する。

本発明は、車両の衛星追跡アンテナシステムに適用することができる。なお、本発明は実施例１に限定されるものではなく、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲で実施例の修正または変更が可能である。

衛星信号自動追跡モード及び衛星信号探索モードによる従来の衛星追跡方法を示す流れ図である。 任意の開放された領域で測定した方位別の衛星信号のレベルを表すグラフである。 建物で遮断された領域で測定した方位別の衛星信号のレベルを表すグラフである。 地下駐車場で測定した方位別の衛星信号のレベルを表すグラフである。 本発明による移動型衛星追跡アンテナシステムの制御方法を示す流れ図である。（実施例１）

符号の説明

Ａ 復元可能衛星信号
Ｂ、Ｄ 常温バックグラウンド雑音信号レベル
Ｃ 低温バックグラウンド雑音信号レベル
Ｖｔｈ 復元可能信号の最低レベル
Δ 常温バックグラウンド雑音信号レベル範囲
Ｖｓ 検出信号レベル

Claims (2)

1. 移動型衛星追跡アンテナシステムの制御方法において、
   衛星信号を受信して衛星信号が遮断されたかどうかを感知する段階と、
   アンテナを３６０度回転させた後、受信された信号レベルが復元可能な大きさならば衛星信号自動追跡モードを遂行し、受信された信号レベルが復元不可能な大きさならばアンテナの３６０度回転で測定された信号レベルの最大変化量を常温雑音信号レベル範囲と比較する段階と、
   測定された信号レベルの最大変化量が所定の常温雑音信号レベル範囲を抜け出す場合には衛星探索モードを遂行し、測定された信号レベルの最大変化量が常温雑音信号レベルの範囲以内に存在する場合にはアンテナの回転モーター駆動を中止させる段階と、
   アンテナの回転モーター駆動を中止させて所定時間が経過するとアンテナ回転モーターを再び駆動させてアンテナを３６０度回転させながら信号レベルを測定して、測定された信号レベルの最大変化量を常温雑音信号レベル範囲と再び比較する段階とを含むことを特徴とする移動型衛星追跡アンテナシステムの制御方法。
2. 前記アンテナの回転モーター駆動を中止させた段階の後でも、信号レベルの測定が持続的に実施されることを特徴とする請求項１に記載の移動型衛星追跡アンテナシステムの制御方法。

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