JP7364054B2 - 衛星通信地球局及び通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、衛星通信地球局及び通信制御方法に関する。

従来、通信衛星との間で無線通信を行う衛星通信地球局には、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機、方位センサ、及び加速度センサを備え、自装置が配置されている緯度経度高度、方位、及び接地面の傾きを検出するものがある。

ＧＮＳＳには、ＧＰＳ（Global Positioning System）、準天頂衛星システム（ＱＺＳＳ：Quasi-Zenith Satellite System）等の衛星から電波を受信して測位するシステムが含まれる。

また、衛星通信地球局は、通信衛星の位置（緯度経度高度）を予め衛星位置記憶部に保持しており、通信を開始するときに、通信相手となる通信衛星の緯度経度高度と自装置の緯度経度高度、方位、及び接地面の傾きに基づいて、自装置から通信衛星へ向かう方向（衛星方向）を算出する。

そして、衛星通信地球局は、アンテナが衛星方向を向くように、アンテナの方位角制御モータの回転角度、仰角制御モータの回転角度、及び偏波角制御モータの回転角度を算出し、アンテナを通信衛星に向ける設定を行う。ここで、衛星通信地球局は、通信衛星との通信が可能となる（例えば、特許文献１参照）。

特許第５４２５８２６号公報

衛星通信地球局は、通信前に通信衛星へアンテナの方向を合わせて固定するが、通信中に自装置の位置が変わったり、アンテナに力が加わって各制御モータで設定した回転角度から変わってしまうことがある。このとき、衛星通信地球局は、アンテナが通信衛星とは異なる方向に向いてしまい、他の衛星に電波干渉を与えてしまうという問題があった。

本発明は、外乱によりアンテナの向きが変化しても、他の衛星に電波干渉を与えることを防止することができる衛星通信地球局及び通信制御方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかる衛星通信地球局は、アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を通信衛星に合わせた後に、当該通信衛星との間で電波の送受信を行う衛星通信地球局において、前記アンテナの経度緯度高度、方位、及び傾きを検出する検出部と、前記アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を前記通信衛星に合わせるように駆動する駆動部と、前記検出部が検出した経度緯度高度、方位、若しくは傾き、又は、前記駆動部が駆動した方位角、仰角、若しくは偏波角が、初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたか否かを判定する判定部と、初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたと前記判定部が判定した場合に、前記アンテナからの電波の送信を停止させる停止処理部とを有することを特徴とする。

また、本発明の一態様にかかる通信制御方法は、アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を通信衛星に合わせた後に、当該通信衛星との間で電波の送受信を行う衛星通信地球局の通信を制御する通信制御方法において、前記アンテナの経度緯度高度、方位、及び傾きを検出する検出工程と、前記アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を前記通信衛星に合わせるように駆動する駆動工程と、検出した経度緯度高度、方位、若しくは傾き、又は、駆動した方位角、仰角、若しくは偏波角が、初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたか否かを判定する判定工程と、初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたと判定した場合に、前記アンテナからの電波の送信を停止させる停止処理工程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、外乱によりアンテナの向きが変化しても、他の衛星に電波干渉を与えることを防止することができる。

一実施形態にかかる衛星通信システムの概要を例示する図である。 一実施形態にかかる衛星通信地球局が有する機能の概要を例示する機能ブロック図である。 検出データ記憶部が記憶している各値を例示する図である。 制御値記憶部が記憶している各値を例示する図である。 一実施形態にかかる衛星通信地球局の動作例を示すフローチャートである。 一実施形態にかかる衛星通信地球局のハードウェア構成例を示す図である。

以下に、図面を用いて衛星通信システムの一実施形態を説明する。図１は、一実施形態にかかる衛星通信システム１の概要を例示する図である。衛星通信システム１は、例えば複数の衛星通信地球局１０が通信衛星２０を介して無線通信を行うシステムである。

また、衛星通信地球局１０は、それぞれ通信機器３０が接続されている。つまり、衛星通信システム１は、複数の通信機器３０が衛星通信地球局１０及び通信衛星２０を介して通信を行うことを可能にするシステムである。また、衛星通信地球局１０は、自装置が備えるアンテナの方位角、仰角、及び偏波角を通信衛星２０に合わせた後に、当該通信衛星２０との間で電波の送受信を行う。

図２は、一実施形態にかかる衛星通信地球局１０が有する機能の概要を例示する機能ブロック図である。図２に示すように、衛星通信地球局１０は、衛星位置記憶部１１、送受信部１２、アンテナ１３、検出部１４、検出データ記憶部１５、駆動部１６、制御値記憶部１７、及び制御部１８を有する。

衛星位置記憶部１１は、例えば静止衛星である通信衛星２０（図１）の位置（緯度経度高度）を予め記憶している。なお、通信衛星２０は、静止衛星に限定されることなく、移動する衛星であってもよい。

送受信部１２は、アンテナ１３を介して通信衛星２０との間で信号の送受信を行う。例えば、送受信部１２は、衛星通信地球局１０から通信衛星２０へ送信するデータを無線信号に変調し、アンテナ１３に対して出力する。また、送受信部１２は、アンテナ１３が通信衛星２０から受信した無線信号を復調する。

なお、送受信部１２が送受信する信号には、データ（主信号）と、複数の衛星通信地球局１０間の回線設定などの制御に利用する制御信号とがある。

アンテナ１３は、方位角、仰角、及び偏波角が可変となるように、例えば衛星通信地球局１０の上部に設けられ、通信衛星２０との間で電波の送受信を行う。

検出部１４は、例えばＧＮＳＳ受信機１４１、方位センサ１４２、及び加速度（重力）センサ１４３を有する。

ＧＮＳＳ受信機１４１は、例えばＧＰＳ及びＱＺＳＳなどの航法衛星の信号を受信することにより、アンテナ１３又は衛星通信地球局１０の緯度経度高度を検出し、検出した緯度経度高度を制御部１８に対して出力する。方位センサ１４２は、アンテナ１３又は衛星通信地球局１０が向く方位を検出し、検出した方位を制御部１８に対して出力する。加速度センサ１４３は、アンテナ１３又は衛星通信地球局１０の設置面に対する傾きを検出し、検出した傾きを制御部１８に対して出力する。

ここでは、検出部１４は、アンテナ１３についての値をそれぞれ検出することとするが、自装置（衛星通信地球局１０）についての値を検出し、実質的にアンテナ１３に対する値であるとしてもよいし、アンテナ１３に対する値に換算可能な値を検出してもよい。

また、検出部１４は、衛星通信地球局１０が通信衛星２０と通信を行っている間には、所定の周期で検出を行う。

検出データ記憶部１５は、検出部１４が検出した緯度経度高度、方位、及び傾きを記憶する。なお、衛星通信地球局１０が通信中には、検出部１４が所定の周期で緯度経度高度、方位、及び傾きを検出するので、検出データ記憶部１５は、検出部１４が検出した緯度経度高度、方位、及び傾きをそれぞれ周期的に記憶する。また、検出データ記憶部１５は、検出部１４の検出結果それぞれに対する変化量の閾値（後述）も予め記憶していることとする。

図３は、検出データ記憶部１５が記憶している各値を例示する図である。検出データ記憶部１５は、例えばＧＮＳＳ受信機１４１、方位センサ１４２、及び加速度センサ１４３それぞれに対し、初期設定値、周期的検出値、及び変化量閾値を記憶する。

駆動部１６は、方位角制御モータ１６１、仰角制御モータ１６２、及び偏波角制御モータ１６３を有する。

方位角制御モータ１６１は、制御部１８の制御に応じて、アンテナ１３が向く方位（初期設定からの回転角度）を通信の対象となる通信衛星２０に合わせるようにアンテナ１３を駆動する。仰角制御モータ１６２は、制御部１８の制御に応じて、アンテナ１３の仰角（初期設定からの回転角度）を通信の対象となる通信衛星２０に合わせるようにアンテナ１３を駆動する。偏波角制御モータ１６３は、制御部１８の制御に応じて、アンテナ１３が送受信する電波の偏波角（初期設定からの回転角度）を通信の対象となる通信衛星２０に合わせるようにアンテナ１３を駆動する。

例えば、駆動部１６は、検出部１４が検出した緯度経度高度、方位、及び傾きに基づいて、アンテナ１３の方向を調整するように駆動を行ってもよい。つまり、駆動部１６は、衛星通信地球局１０が通信衛星２０と通信を行っている間には、所定の周期でアンテナ１３を駆動（調整）してもよい。

制御値記憶部１７は、駆動部１６がアンテナ１３を駆動した量を示す制御値（初期設定からの回転角度）それぞれを記憶する。

図４は、制御値記憶部１７が記憶している各値を例示する図である。制御値記憶部１７は、例えば方位角制御モータ１６１、仰角制御モータ１６２、及び偏波角制御モータ１６３それぞれに対し、初期設定値、周期的検出値、及び変化量閾値を記憶する。

制御部１８は、例えば判定部１８１、停止処理部１８２、及び復帰制御部１８３を有し、衛星通信地球局１０を構成する各部を制御する。また、制御部１８は、アンテナ１３（又は衛星通信地球局１０）の緯度経度高度、方位、及び傾きに基づいて、アンテナ１３から通信衛星２０へ向かう方向を算出する機能を備えているとする。

判定部１８１は、検出部１４が検出した経度緯度高度、方位、若しくは傾き、又は、駆動部１６が駆動した方位角、仰角、若しくは偏波角の少なくともいずれかが、初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたか否かを判定する。

停止処理部１８２は、初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたと判定部１８１が判定した場合に、アンテナ１３からの電波（主信号及び制御信号）の送信を停止させる（停波処理）。なお、停止処理部１８２は、電波の送信をアンテナ１３において停止させてもよいし、送受信部１２において停止させてもよい。また、停止処理部１８２は、停波処理に代えて、アンテナ１３からの送信電力を５０ｄＢ低下させるなど、他の衛星に電波干渉を与えないように送信レベルを下げてもよい。

復帰制御部１８３は、停止処理部１８２がアンテナ１３からの電波の送信を停止させてから所定時間の経過後に、駆動部１６がアンテナ１３の方位角、仰角、及び偏波角を通信衛星２０に合わせて駆動するように制御する。

次に、衛星通信地球局１０の動作例について説明する。図５は、一実施形態にかかる衛星通信地球局１０の動作例を示すフローチャートである。

例えば、衛星通信地球局１０は、接続されている通信機器３０からデータを受信すると、制御部１８の制御によってアンテナ１３の方向を通信衛星２０に向けるように設定し、通信衛星２０との間で通信を開始する（Ｓ１００）。

検出部１４がアンテナ１３又は衛星通信地球局１０の緯度経度高度、方位、及び傾きを検出すると、検出データ記憶部１５は、検出部１４の検出結果それぞれを初期設定値として記憶する（Ｓ１０２）。例えば、図３に例示したように、検出データ記憶部１５は、方位の初期設定値として、「１９３．２」度の値を記憶する。

また、駆動部１６がアンテナ１３を通信衛星２０へ向けるように駆動すると、制御値記憶部１７は、駆動部１６の制御値それぞれを初期設定値として記憶する（Ｓ１０４）。

次に、判定部１８１は、検出部１４の周期的な検出結果と初期設定値とを比較し（Ｓ１０６）、検出結果の初期設定値に対する変化が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１０８）。判定部１８１は、変化が閾値以上であると判定した場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）にはＳ１１４の処理に進み、変化が閾値以上でないと判定した場合（Ｓ１０８：Ｎｏ）にはＳ１１０の処理に進む。

例えば、図３に示したように、方位の初期設定値が「１９３．２」度であり、検出データ記憶部１５が方位の変化量閾値として「２」を記憶している場合、検出部１４が方位の検出値として「１９３．５」度の値を検出すると、判定部１８１は、変化が閾値以上でないと判定する。

また、判定部１８１は、駆動部１６の周期的な制御値（調整値）と初期設定値とを比較し（Ｓ１１０）、制御値の初期設定値に対する変化が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１１２）。判定部１８１は、変化が閾値以上であると判定した場合（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）にはＳ１１４の処理に進み、変化が閾値以上でないと判定した場合（Ｓ１１２：Ｎｏ）にはＳ１０６の処理に戻る。

例えば、図４に示したように、偏波角の初期設定値が「１０．７」であり、制御値記憶部１７が偏波角の変化量閾値として「１．５」を記憶している場合、駆動部１６の偏波角に対する制御値が「１０．６」のときに、判定部１８１は、変化が閾値以上でないと判定する。

Ｓ１１４の処理において、停止処理部１８２は、アンテナ１３からの電波（主信号及び制御信号）の送信を停止させる。

そして、復帰制御部１８３は、アンテナ１３からの電波の送信が停止している状態で所定時間（例えば１０秒）の待機を行い（Ｓ１１６）、その後にＳ１１０の処理に戻る。

このように、衛星通信地球局１０は、判定部１８１が初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたと判定した場合に、停止処理部１８２がアンテナ１３からの電波の送信を停止させるので、外乱によりアンテナ１３の向きが変化しても、他の衛星に電波干渉を与えることを防止することができる。

また、衛星通信地球局１０は、周辺の画像を撮影するカメラセンサを備え、画像の変化量を検出して停波処理を行うように構成されてもよい。この場合、衛星通信地球局１０は、例えば人や車が画像内で横切るような画像の一部の変化は無視し、自装置が倒れて背景が変化するなどの画像変化を検出することとする。

また、衛星通信地球局１０は、距離センサを備えて、周辺の建物までの距離を所定の周期で測定し、距離の変化量を検出して停波処理を行うように構成されてもよい。

また、アンテナ１３に関する変化は、衛星通信地球局１０内で検出することに限定されず、周辺に設置された他装置、又は遠隔地に設置された管制センタなどが変化を検出してもよい。この場合、他装置又は管制センタが検出した変化を衛星通信地球局１０へ通信回線等によって送信し、衛星通信地球局１０が停波処理を行う。

したがって、衛星通信システム１は、衛星通信地球局１０が備えるアンテナ１３の方向が変わることによって通信品質が劣化したまま通信を継続することを防止することができる。

なお、衛星通信地球局１０、通信衛星２０及び通信機器３０が有する各機能は、それぞれ一部又は全部がハードウェアによって構成されてもよいし、ＣＰＵ等のプロセッサが実行するプログラムとして構成されてもよい。

すなわち、本発明にかかる衛星通信システム１は、コンピュータとプログラムを用いて実現することができ、プログラムを記憶媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。

図６は、一実施形態にかかる衛星通信地球局１０のハードウェア構成例を示す図である。図６に示すように、衛星通信地球局１０は、例えば入力部５０、出力部５１、通信部５２、ＣＰＵ５３、メモリ５４及びＨＤＤ５５がバス５６を介して接続され、コンピュータとしての機能を備える。また、衛星通信地球局１０は、記憶媒体５７との間でデータを入出力することができるようにされている。

入力部５０は、例えばキーボード及びマウス等である。出力部５１は、例えばディスプレイなどの表示装置である。通信部５２は、例えば無線のネットワークインターフェースである。

ＣＰＵ５３は、衛星通信地球局１０を構成する各部を制御し、上述した処理を行う。メモリ５４及びＨＤＤ５５は、データを記憶する。記憶媒体５７は、衛星通信地球局１０が有する機能を実行させる受信プログラム等を記憶可能にされている。なお、衛星通信地球局１０を構成するアーキテクチャは図６に示した例に限定されない。また、通信衛星２０及び通信機器３０も衛星通信地球局１０と同様の構成を備えていてもよい。

１・・・衛星通信システム、１０・・・衛星通信地球局、１１・・・衛星位置記憶部、１２・・・送受信部、１３・・・アンテナ、１４・・・検出部、１５・・・検出データ記憶部、１６・・・駆動部、１７・・・制御値記憶部、１８・・・制御部、２０・・・通信衛星、３０・・・通信機器、５０・・・入力部、５１・・・出力部、５２・・・通信部、５３・・・ＣＰＵ、５４・・・メモリ、５５・・・ＨＤＤ、５６・・・バス、５７・・・記憶媒体、１４１・・・ＧＮＳＳ受信機、１４２・・・方位センサ、１４３・・・加速度センサ、１６１・・・方位角制御モータ、１６２・・・仰角制御モータ、１６３・・・偏波角制御モータ、１８１・・・判定部、１８２・・・停止処理部、１８３・・・復帰制御部

Claims (4)

1. アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を通信衛星に合わせた後に、当該通信衛星との間で電波の送受信を行う衛星通信地球局において、
   前記アンテナの経度緯度高度、方位、及び傾きを検出する検出部と、
   前記アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を前記通信衛星に合わせるように駆動する駆動部と、
   前記検出部が検出した経度緯度高度、方位、若しくは傾き、又は、前記駆動部が駆動した方位角、仰角、若しくは偏波角が、初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたか否かを判定する判定部と、
   初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたと前記判定部が判定した場合に、前記アンテナからの電波の送信を停止させる停止処理部と
   を有することを特徴とする衛星通信地球局。
2. 前記停止処理部が前記アンテナからの電波の送信を停止させてから所定時間の経過後に、前記駆動部が前記アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を前記通信衛星に合わせて駆動するように制御する復帰制御部をさらに有すること
   を特徴とする請求項１に記載の衛星通信地球局。
3. アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を通信衛星に合わせた後に、当該通信衛星との間で電波の送受信を行う衛星通信地球局の通信を制御する通信制御方法において、
   前記アンテナの経度緯度高度、方位、及び傾きを検出する検出工程と、
   前記アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を前記通信衛星に合わせるように駆動する駆動工程と、
   検出した経度緯度高度、方位、若しくは傾き、又は、駆動した方位角、仰角、若しくは偏波角が、初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたか否かを判定する判定工程と、
   初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたと判定した場合に、前記アンテナからの電波の送信を停止させる停止処理工程と
   を含むことを特徴とする通信制御方法。
4. 前記アンテナからの電波の送信を停止させてから所定時間の経過後に、前記アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を前記通信衛星に合わせて駆動するように制御する復帰制御工程をさらに含むこと
   を特徴とする請求項３に記載の通信制御方法。
   

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