JP4440814B2 - アンテナの制御装置 - Google Patents
アンテナの制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4440814B2 JP4440814B2 JP2005088858A JP2005088858A JP4440814B2 JP 4440814 B2 JP4440814 B2 JP 4440814B2 JP 2005088858 A JP2005088858 A JP 2005088858A JP 2005088858 A JP2005088858 A JP 2005088858A JP 4440814 B2 JP4440814 B2 JP 4440814B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- conical scan
- reception level
- satellite
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Radio Transmission System (AREA)
Description
ジャイロには計測誤差があるため、アンテナの指向方向と衛星の方向とのずれが時系列で増大してゆく傾向がある。このずれを補正するために、ジャイロ追尾と併用して受信レベルによるピークサーチ(受信レベル追尾方式と言う)を用いるハイブリッド型追尾が行なわれる。
受信レベル追尾方式には、アンテナを幾つかの近接するポイントに駆動して、各ポイントで積分した受信レベル値を比較することで、受信レベルがピークとなる方向を検出するステップトラック方式や、アンテナの方向を円錐状に微小な角度範囲で回転(上下/左右に振る)させながら受信レベルを積分して、受信レベルのピーク方向を検出するコニカルスキャン方式などが用いられる。コニカルスキャン方式については、例えば特許文献1に開示されている。
この発明は上記のような課題を解消し、コニカルスキャン方式を用いながら、受信信号レベルやノイズレベルが変化しても追尾誤差が大きく変化せず、追尾はずれが生じにくいアンテナ制御装置を提供することを目的とする。
前記指向方向にコニカルスキャン指令値を加算して前記アンテナを目標方位の周囲に円錐駆動させるコニカルスキャン指令値演算手段、
前記アンテナの受信信号から受信レベルを検出する追尾受信機、
コニカルスキャン中の前記受信レベルを積分する受信レベル積分手段、
コニカルスキャン1周期中の前記受信レベル積分値から前記アンテナ方向に対する前記目標の相対的な方向を推定し、その方向に前記アンテナの方向を補正する補正値演算手段、
前記目標の方位データから得た目標仰角が所定の仰角以下の場合に、
前記コニカルスキャン指令値の振幅値を、前記目標仰角が前記所定の仰角以上の場合の前記コニカルスキャンの振幅値よりも大きい値に設定するか、または
前記目標の方位データから得た目標仰角が所定の仰角以下の場合の前記コニカルスキャン指令値の周期を、前記目標仰角が前記所定の仰角以上の場合の前記コニカルスキャンの周期よりも短い値に設定するか、または
前記目標の方位データから得た目標仰角が所定の仰角以下の場合の前記コニカルスキャン指令値の補正ステップ幅を、前記目標仰角が前記所定の仰角以上の場合の前記コニカルスキャンの補正ステップ幅よりも小さい値に設定するか、の少なくともいずれか1つを行うことにより、前記目標の方向との誤差に対する前記受信レベル変化の感度を上げるコニカルスキャンパラメータ決定手段を備えたものである。
架台201の前記電動モータはアンテナ駆動制御装置199によって制御される。アンテナ駆動制御装置199は衛星方向算出部4から指令される指向方向データに基づいて、内蔵する制御部99と、駆動制御部(モータをサーボ制御する電子駆動回路)2を介して架台201を駆動する。
図には示さないが、制御部99の内部には後述するコニカルスキャンを行うための駆動信号を発する回路があり、この回路が発生するコニカルスキャン信号のパラメータ(少なくとも振幅/周期/補正ステップ幅の一つ以上を含む)はコニカルスキャンパラメータ決定部14から指令される。そしてコニカルスキャンパラメータ決定部14はコニカルスキャンのパラメータをパラメータ決定要素Aの値にもとづいて決定する。
以下に説明する各実施の形態は、それぞれパラメータ決定要素Aが異なっているのである。即ち、
実施の形態1では、パラメータ決定要素Aは衛星仰角である。
実施の形態2では、パラメータ決定要素Aは受信レベルの積分結果である。
実施の形態3では、パラメータ決定要素Aはノイズレベルの積分結果である。
図2に本発明の実施の形態1の移動体に搭載されたアンテナの制御装置の構成例を示す。図2のものは、例えば船舶に搭載されるものであって、衛星通信送受信用のパラボラアンテナ1の指向方向を制御する。制御装置にはレートジャイロなどのロール角速度検出器8、ピッチ角速度検出器7、ヨー角速度検出器6が搭載されており、それらの出力値から船舶の姿勢角度を演算・推定する姿勢角度推定部5を有している。
衛星方向算出部4は内部メモリに保持されている衛星緯度・経度・高度とGPSから取得した船舶の緯度・経度から、船舶から見た衛星の方向ベクトルを演算し出力する。動揺補正演算部3は、衛星方向算出部4から出力された衛星方向ベクトルにコニカルスキャン指令値演算部10から出力されるコニカルスキャン指令値を加算したベクトルに、姿勢角推定部5から出力される姿勢角に補正値演算部12から出力される姿勢角補正値を加算した角度で、動揺補正演算を行い、衛星方向ベクトルを動揺補正後の衛星方向ベクトル、すなわち、アンテナ方向ベクトル指令値に変換する。駆動制御部2は、動揺補正部3から出力されたアンテナ指向方向ベクトル指令値の方向にアンテナが指向するようにアンテナ駆動機構に搭載された各モータに駆動信号を出力し、アンテナ1はこの駆動信号により衛星方向に指向される。
A=sin(2π/T ×t)
衛星方向演算部4が出力する衛星方向ベクトル指令値をXsとしたとき、Xsに直行しかつ互いにも直行する単位ベクトルVベクトルとHベクトルを適当に定める。図3にXs、V、Hの関係図とを示す。このとき、コニカルスキャン指令値加算後の衛星方向ベクトル指令値Xs’は次のように定められる。
Xs’ = Xs + A×V×cos(2π/T×t) + A×H×sin(2π/T×t) ・・・(1)
この値を動揺補正部3に向けて出力する。図4にXs’の軌道を示す。
補正量を姿勢角度ではなく、角速度に帰還する形態も考えられる。この場合、ロール角速度のオフセット誤差をΔωx、ピッチ角速度のオフセット誤差をΔωy、ヨー角速度のオフセット誤差をΔωzとすると、式(5)で求まるΔψ、Δθ、Δφを用いてその値は下記のように表される。この式から、各オフセット誤差を算出し、前回値に足し込んでから出力する。
コニカルスキャンパラメータ決定部14はコニカルスキャン1周期毎に、衛星仰角算出部13からの衛星仰角を参照し、その値と所定の値との大小関係から、コニカルスキャンパラメータを決定して出力する。船舶においては、低仰角では海面フェージングの影響により受信レベルのノイズが増大し、追尾安定性が悪化する傾向がある。これを回避するために低仰角ではコニカルスキャンの振幅を大きくすることでアンテナ指向方向(コニカルスキャン軌道の中心)と衛星方向との誤差に対する受信レベル変化の感度を上げることで、ノイズの影響の相対的な軽減を図る。また周期を短くし、一回あたりの補正幅を小さくすることで、ノイズによる誤った方向にステップする量を確率的に減少させる。
衛星仰角ELの変化に対して、振幅、周期、補正ステップ幅の少なくとも1つのパラメータを変化させる例を表1に示す。ここではELの変化に対して段階的に変化させているが、無論連続的に変化するように設定してもよい。
ループの先頭のブロック102で毎回値の参照が行われ、本フラグがOFFになっていたら、コニカルスキャン動作を終了する。ブロック101では、コニカルスキャンで使用するパラメータを初期化するためのフラグをONにしたのち、ブロック102にうつる。ブロック102でYESの判定が行われたら、ブロック104で初期化フラグのON/OFFの参照が行われる。ONの場合は、動作がコニカルスキャンがはじまって最初のループであるか、前回のループでコニカルスキャンの1周期が完了し、再びコニカルスキャンを開始する場合のどちらかである。この場合、コニカルスキャンパラメータの初期化を行うためブロック105に遷移する。そうでなければ、動作はコニカルスキャン1周期の途中の状態にあることを意味するので、パラメータの初期化はスキップして、ブロック109にうつる。
ブロック109では時刻tがコニカルスキャン周期より大きいかどうかの判定が行われる。コニカルスキャン周期以下である場合は、コニカルスキャンの1周期が完了していないとして、受信レベル積分を継続させるべくブロック110にうつる。そうでない場合は、コニカルスキャン1周期が完了したものとしてブロック113うつり補正値演算を行う。
ブロック115では、次の演算ループが開始されるまでのウェイトを行い、次のループ開始時にはブロック102の直前に戻り、上記に動作を繰り返す。
図2のコニカルスキャンパラメータ決定手段14はこの発明に言う第1のコニカルスキャンパラメータ決定手段である。
図6に本発明の実施の形態2の構成を示す。ブロック1から12までは実施の形態1の図2で説明したものと同じであるので詳細な説明は省略する。図6では、図2中に衛星の仰角を算出する部分として記載した衛星仰角算出部13がない。代わり、受信レベル積分演算部11の出力からコニカルスキャン1周期中の受信レベル積分結果がコニカルスキャンパラメータ決定部14に入力される。
上記εは下記の式により推定される。
この値を用いて、たとえば、表2に示すようなコニカルスキャンパラメータの決定が行われる。
図6のコニカルスキャンパラメータ決定手段14はこの発明に言う第2のコニカルスキャンパラメータ決定手段である。
図7に本発明の実施の形態3の構成を示す。ブロック1から12までは実施の形態1で説明した内容と同じであるので詳細な説明を省略する。図7では、追尾受信機9から出力される受信レベルの所定時間Tm毎の分散値を出力する受信レベルノイズ演算部15を備えており、このブロックから出力された受信レベルノイズ算出値がコニカルスキャンパラメータ決定部14に入力している。受信レベルのノイズρは、時間Tm内に入力した受信レベル値がN個あり、その各値を(i=1,2,…,N)とすると、その値は次の式で計算される。
3 動揺補正演算部、 4 衛星方向算出部、 5 姿勢角推定部、
6 ヨー角速度検出器、 7 ピッチ角速度検出器、 8 ロール角速度検出器、
9 追尾受信機、 10 コニカルスキャン指令値演算部、
11 受信レベル積分演算部、 12 補正値演算部、
13 衛星仰角算出部、 14 コニカルスキャンパラメータ決定部、
15 受信レベルノイズ演算部、
199 アンテナ駆動制御装置、 200 移動体、 201 架台。
Claims (5)
- 指令された方向に指向する架台に搭載されたビームアンテナ、
位置検出手段により検出した現在位置と、前記アンテナの目標の方位データとから前記アンテナの指向方向を演算する演算手段、
前記指向方向にコニカルスキャン指令値を加算して前記アンテナを目標方位の周囲に円錐駆動させるコニカルスキャン指令値演算手段、
前記アンテナの受信信号から受信レベルを検出する追尾受信機、
コニカルスキャン中の前記受信レベルを積分する受信レベル積分手段、
コニカルスキャン1周期中の前記受信レベル積分値から前記アンテナ方向に対する前記目標の相対的な方向を推定し、その方向に前記アンテナの方向を補正する補正値演算手段、
前記目標の方位データから得た目標仰角が所定の仰角以下の場合に、
前記コニカルスキャン指令値の振幅値を、前記目標仰角が前記所定の仰角以上の場合の前記コニカルスキャンの振幅値よりも大きい値に設定するか、または
前記目標の方位データから得た目標仰角が所定の仰角以下の場合の前記コニカルスキャン指令値の周期を、前記目標仰角が前記所定の仰角以上の場合の前記コニカルスキャンの周期よりも短い値に設定するか、または
前記目標の方位データから得た目標仰角が所定の仰角以下の場合の前記コニカルスキャン指令値の補正ステップ幅を、前記目標仰角が前記所定の仰角以上の場合の前記コニカルスキャンの補正ステップ幅よりも小さい値に設定するか、の少なくともいずれか1つを行うことにより、前記目標の方向との誤差に対する前記受信レベル変化の感度を上げるコニカルスキャンパラメータ決定手段を備えたことを特徴とするアンテナ制御装置。 - 前記アンテナは移動体に搭載されていることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ制御装置。
- 移動体上に搭載され、指令された方向に指向する架台に搭載された衛星通信用アンテナ、
前記移動体の姿勢変化を検出し姿勢角を推定する姿勢角推定手段、
前記衛星の位置情報と前記移動体の位置情報とから、前記衛星の方向を演算する衛星方向演算手段、
前記移動体の姿勢角にもとづいて前記衛星方向を補正しアンテナ方向指令値を算出する動揺補正手段、
前記アンテナ方向指令値にコニカルスキャン指令値を加算して前記アンテナを円錐駆動させるコニカルスキャン指令値演算手段、
前記アンテナの受信信号から受信レベルを検出する追尾受信機、
コニカルスキャン中の受信レベルを積分する受信レベル積分手段、
コニカルスキャン1周期中の受信レベル積分値からアンテナ方向に対する衛星の相対的な方向を推定し、その方向にアンテナが指向するようにアンテナ方向を補正する補正値演算手段、
前記衛星の仰角が20度より小さい時は、
前記コニカルスキャン指令値の振幅を、前記仰角が20度より大きいときの振幅よりも大きくするか、または
前記コニカルスキャン指令値の周期を、前記仰角が20度より大きいときの周期よりも小さくするか、または
前記コニカルスキャン指令値の補正ステップ量を、前記仰角が20度より大きいときの補正ステップ値よりも小さくするか、の少なくともいずれか1つを行うことにより、
前記衛星の方向との誤差に対する前記受信レベル変化の感度を上げる第1のコニカルスキャンパラメータ決定手段を備えたことを特徴とするアンテナ制御装置。 - 移動体上に搭載され、指令された方向に指向する架台に搭載された衛星通信用アンテナ、
前記移動体の姿勢変化を検出し姿勢角を推定する姿勢角推定手段、
前記衛星の位置情報と前記移動体の位置情報とから、前記衛星の方向を演算する衛星方向演算手段、
前記移動体の姿勢角にもとづいて前記衛星方向を補正しアンテナ方向指令値を算出する動揺補正手段、
前記アンテナ方向指令値にコニカルスキャン指令値を加算して前記アンテナを円錐駆動させるコニカルスキャン指令値演算手段、
前記アンテナの受信信号から受信レベルを検出する追尾受信機、
コニカルスキャン中の受信レベルを積分する受信レベル積分手段、
コニカルスキャン1周期中の受信レベル積分値からアンテナ方向に対する衛星の相対的な方向を推定し、その方向にアンテナが指向するようにアンテナ方向を補正する補正値演算手段、
コニカルスキャン中の前記受信レベルの積分結果にもとづいて、衛星方向とコニカルスキャンの中心方向との角度誤差を推定するとともに、この角度誤差が前記アンテナのビーム幅より大きい時は、
前記コニカルスキャン指令値の振幅値を、前記角度誤差が前記アンテナのビーム幅より小さいときの前記コニカルスキャンの振幅値よりも大きい値に設定するか、または
前記コニカルスキャン指令値の補正ステップ幅を、前記角度誤差が前記アンテナのビーム幅より小さいときの前記コニカルスキャンの補正ステップ幅よりも大きい値に設定するか、の少なくともいずれか1つを行うことにより、前記角度誤差に対する前記受信レベル変化の感度を上げる第2のコニカルスキャンパラメータ決定手段を備えたことを特徴とするアンテナ制御装置。 - 移動体上に搭載され、指令された方向に指向する架台に搭載された衛星通信用アンテナ、
前記移動体の姿勢変化を検出し姿勢角を推定する姿勢角推定手段、
前記衛星の位置情報と前記移動体の位置情報とから、前記衛星の方向を演算する衛星方向演算手段、 前記移動体の姿勢角にもとづいて前記衛星方向を補正しアンテナ方向指令値を算出する動揺補正手段、
前記アンテナ方向指令値にコニカルスキャン指令値を加算して前記アンテナを円錐駆動させるコニカルスキャン指令値演算手段、
前記アンテナの受信信号から受信レベルを検出する追尾受信機、
コニカルスキャン中の受信レベルを積分する受信レベル積分手段、
コニカルスキャン1周期中の受信レベル積分値からアンテナ方向に対する衛星の相対的な方向を推定し、その方向にアンテナが指向するようにアンテナ方向を補正する補正値演算手段、
検出された受信レベルのノイズを算出する受信レベルノイズ算出手段、
前記受信レベルノイズが0.2dB r.m.sより大きい時は、
前記コニカルスキャン指令値の振幅値を、前記受信レベルノイズが0.2dB r.m.s
より小さいときの前記振幅値より大きくして、前記アンテナ指向方向と前記衛星方向との誤差に対する受信レベル変化の感度を上げる第3のコニカルスキャンパラメータ決定手段を備えたことを特徴とするアンテナ制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005088858A JP4440814B2 (ja) | 2005-03-25 | 2005-03-25 | アンテナの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005088858A JP4440814B2 (ja) | 2005-03-25 | 2005-03-25 | アンテナの制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006270806A JP2006270806A (ja) | 2006-10-05 |
JP4440814B2 true JP4440814B2 (ja) | 2010-03-24 |
Family
ID=37206246
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005088858A Expired - Fee Related JP4440814B2 (ja) | 2005-03-25 | 2005-03-25 | アンテナの制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4440814B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4535187B2 (ja) * | 2008-04-25 | 2010-09-01 | 三菱電機株式会社 | アンテナ姿勢制御装置 |
US8279117B2 (en) * | 2008-11-24 | 2012-10-02 | The Boeing Company | Burst optimized tracking algorithm |
US9130270B1 (en) | 2008-11-24 | 2015-09-08 | The Boeing Company | Scan alignment system |
JP5566168B2 (ja) * | 2010-04-02 | 2014-08-06 | 古野電気株式会社 | Gnss受信機、航法装置、信号処理装置、gnss速度補正プログラム及びgnss速度補正方法 |
CN113964476B (zh) * | 2021-10-13 | 2024-06-11 | 北京微纳星空科技有限公司 | 一种动中通天线系统和载体 |
-
2005
- 2005-03-25 JP JP2005088858A patent/JP4440814B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006270806A (ja) | 2006-10-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6859185B2 (en) | Antenna assembly decoupling positioners and associated methods | |
JP3656575B2 (ja) | 衛星追尾用アンテナ制御装置 | |
US8213803B2 (en) | Method and system for laser based communication | |
EP1399987B1 (en) | Method for accurately tracking and communicating with a satellite from a mobile platform | |
JP4440814B2 (ja) | アンテナの制御装置 | |
US20180025651A1 (en) | Systems and devices to control antenna azimuth orientation in an omni-directional unmanned aerial vehicle | |
US10719081B2 (en) | Automatic returning method and system, and unmanned aerial vehicle | |
KR20090047013A (ko) | 추적 특성이 향상된 위성 추적 안테나 시스템 및 그동작방법 | |
US6529161B2 (en) | Antenna control method and antenna controller | |
JP2012112738A (ja) | 追尾装置及び追尾方法 | |
US20240154652A1 (en) | Determination of electronic beam steering angles | |
JP2016223781A (ja) | 衛星追尾装置 | |
JP2007303865A (ja) | 衛星追尾アンテナ装置 | |
JP5253247B2 (ja) | アンテナ駆動制御方法、アンテナ駆動制御プログラム及びアンテナ駆動制御装置 | |
JP3553582B2 (ja) | 飛翔体の誘導装置及びその誘導方法 | |
JPS63271182A (ja) | アンテナビ−ム方向の自動制御装置 | |
US9502763B2 (en) | Stabilization system for satellite tracking antenna using gyro and kalman filter and stabilization control method for satellite tracking antenna | |
JP4535187B2 (ja) | アンテナ姿勢制御装置 | |
KR101537671B1 (ko) | 위성 안테나의 제어 장치 및 방법 | |
WO2021214885A1 (ja) | 衛星通信地球局及び通信制御方法 | |
JP2018146475A (ja) | ナビゲーション装置 | |
US11549785B2 (en) | Arrangement and method for autoalignment of a stabilized subsystem | |
JP2013005277A (ja) | アンテナの偏波角誤差算出方法及びアンテナの偏波角制御装置 | |
US20240356598A1 (en) | Geolocation-based beamforming for drone communication | |
JP3157976B2 (ja) | 移動体用アンテナマウント |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070111 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090624 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090929 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091125 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091222 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100107 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130115 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130115 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |