JP7435769B2 - 衛星通信システムにおけるアンテナ方向調整方法、可搬局装置およびアンテナ方向調整プログラム - Google Patents

Description

本発明は、広域大規模災害などにより衛星通信事業者と連絡不能時の衛星通信システムにおいて、可搬型の地球局装置が通信衛星に初期接続する際のアンテナ方向を調整する技術に関する。

可搬型の地球局装置を備える衛星通信システムとして、ＶＳＡＴ（Very Small Aperture Terminal）システムが知られている。ＶＳＡＴシステムは、超小型の開口型アンテナを備える可搬型の小型のＶＳＡＴ地球局装置を用い、通信衛星が捕捉可能な場所から通信できるため、災害時の通信確保等に活用されている。しかし、可搬型の地球局装置（可搬局装置と称する）を設置する場合、運用開始時に、目的の通信衛星に対するアンテナ方向の調整を行う必要がある。アンテナ方向は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）などから取得した自装置の地理的位置（緯度・経度）と目的の通信衛星の情報（経度）とに基づいて、計算で求められる。可搬局装置のアンテナは、計算で求められた方向に粗調整された後、通信衛星から送信されるビーコン信号が最大レベルとなるようにアンテナの方位角、仰角および偏波角の微調整が行われる（例えば、特許文献１参照）。そして、アンテナ方向の調整後に、可搬局装置は、基地局装置の送信する制御信号を受信して同期を確立することにより、目的の通信衛星であることを最終的に確認し、運用開始時の処理を終了する。

特許第５５９２９８３号公報

広域大規模災害などにより基地局装置からの制御信号を利用できない場合に、複数の可搬局装置の１つを基地局装置として使用し、他の可搬局装置と通信を行うことができる。この場合、基地局装置として使用する可搬局装置は、制御信号による最終確認を行うことができず、通信衛星のビーコン信号で目的の通信衛星を捕捉する必要がある。

ところが、ビーコン信号の周波数が重複する複数の通信衛星がある場合、アンテナ方向の調整後の通信衛星が目的の通信衛星であるか否かを確認できない。このため、同一周波数のビーコン信号を送信する他の通信衛星が誤って捕捉される可能性がある。

本発明は、広域大規模災害などにより基地局装置の制御信号が利用できない場合でも、ビーコン信号およびテレメトリ信号の周波数の組み合わせに基づいて、目的の通信衛星を確実に捕捉することができる衛星通信システムにおけるアンテナ方向調整方法、可搬局装置およびアンテナ方向調整プログラムを提供することを目的とする。

本発明は、可搬局装置を備える衛星通信システムにおけるアンテナ方向調整方法であって、前記可搬局装置は、複数の通信衛星の経度、ビーコン信号およびテレメトリ信号に関する衛星情報から取得する目的の通信衛星の経度と、自装置の設置場所とに基づいて、目的の通信衛星に対するアンテナ方向を算出し、算出したアンテナ方向に自装置のアンテナ方向を粗調整する粗調整処理と、粗調整したアンテナ方向で受信するビーコン信号およびテレメトリ信号のそれぞれの周波数を測定する測定処理と、前記衛星情報に記憶された目的の通信衛星のビーコン信号およびテレメトリ信号のそれぞれの周波数を参照して、前記測定処理で測定したビーコン信号およびテレメトリ信号のそれぞれの周波数が正しいか否かを判定する判定処理と、前記測定処理で測定したビーコン信号およびテレメトリ信号のそれぞれの周波数が正しい場合、粗調整したアンテナ方向で受信するビーコン信号の受信レベルが最大になるように、アンテナ方向を微調整する微調整処理とを実行することを特徴とする。

また、本発明は、衛星通信システムで用いる可搬局装置において、複数の通信衛星の経度、ビーコン信号およびテレメトリ信号に関する衛星情報を記憶する記憶部と、通信衛星からビーコン信号およびテレメトリ信号を受信して、それぞれの周波数を測定する測定部と、前記衛星情報から取得する目的の通信衛星の経度と、自装置の設置場所とに基づいて、目的の通信衛星に対するアンテナ方向を算出し、アンテナ方向の駆動部を制御して算出したアンテナ方向に自装置のアンテナ方向を粗調整する粗調整処理と、前記衛星情報に記憶された目的の通信衛星のビーコン信号およびテレメトリ信号のそれぞれの周波数を参照して、前記測定部が測定したビーコン信号およびテレメトリ信号のそれぞれの周波数が正しいか否かを判定する判定処理と、前記測定部が測定したビーコン信号およびテレメトリ信号のそれぞれの周波数が正しい場合、粗調整したアンテナ方向で受信するビーコン信号の受信レベルが最大になるように、アンテナ方向を微調整する微調整処理と、を実行する制御部とを有することを特徴とする。

また、本発明のアンテナ方向調整プログラムは、前記可搬局装置の前記制御部が行う処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明に係る衛星通信システムにおけるアンテナ方向調整方法、可搬局装置およびアンテナ方向調整プログラムは、広域大規模災害などにより基地局装置の制御信号が利用できない場合でも、ビーコン信号およびテレメトリ信号の周波数の組み合わせに基づいて、目的の通信衛星を確実に捕捉することができる。

本実施形態に係る衛星通信システムの一例を示す図である。 通常の衛星通信システムの一例を示す図である。 複数の通信衛星の配置例を示す図である。 衛星情報テーブルの一例を示す図である。 親局装置の構成例を示す図である。 子局装置の構成例を示す図である。 アンテナ方向の調整処理例（１／２）を示す図である。 アンテナ方向の調整処理例（２／２）を示す図である。

以下、図面を参照して本発明に係る衛星通信システムにおけるアンテナ方向調整方法、可搬局装置およびアンテナ方向調整プログラムの実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る衛星通信システム１００の一例を示す。ここで、本実施形態では、例えば、次のような衛星通信システム１００を想定する。複数の可搬局装置のうち、いずれか１つの可搬型装置（図１では可搬局装置１０１）は、通常のＶＳＡＴシステムの制御局装置および基地局装置に相当する親局装置として機能する。そして、親局装置以外の可搬局装置（図２では可搬局装置１０２）は、通常のＶＳＡＴシステムのＶＳＡＴ地球局装置に相当する子局装置である。そして、衛星通信システム１００は、広域大規模災害などにより、制御局装置などのオペレーションシステムを持たず、親局装置の可搬局装置１０１と子局装置の可搬局装置１０２は、Ｐ－Ｐ通信、またはＰ－ＭＰ通信によるプライベートネットワークを構築する。

ここで、以降の説明において、親局装置の可搬局装置１０１を親局装置１０１、子局装置の可搬局装置１０２を子局装置１０２と称する。

図１の衛星通信システム１００において、子局装置１０２は、通信衛星１０３を介して親局装置１０１から送信される制御信号により同期を確立し、親局装置１０１との間で通信信号の送受信を行うことができる。なお、子局装置１０２と同様の子局装置が複数ある場合でも同様に各子局装置が親局装置１０１の制御信号により同期を確立し、親局装置１０１との間で通信信号の送受信を行うことができる。

図１において、衛星通信システム１００は、複数の可搬型の地球局装置（図１では、可搬局装置１０１と可搬局装置１０２）を備え、通信衛星１０３が捕捉可能な場所であれば使用できるため、災害時の通信確保等に有効である。しかし、広域大規模災害などにより基地局装置との間で制御信号の送受信を行えない場合、親局装置１０１は、運用開始時に、目的の通信衛星１０３に対するアンテナ方向の調整を行う必要がある。

図２は、通常の衛星通信システム８００の一例を示す。図２において、衛星通信システム８００は、可搬局装置８０１、基地局装置８０２および通信衛星８０３を備え、基地局装置８０２は、常に制御信号（ＣＳＣＯ信号）を送信している。可搬局装置８０１は、アンテナ方向を調整した後、基地局装置８０２のＣＳＣＯ信号を受信して基地局装置８０２との間で同期を確立することにより、目的の通信衛星８０３を確実に捕捉して通信を行うことができる。しかし、広域大規模災害などにより基地局装置との間で制御信号の送受信を行えない場合、目的の通信衛星８０３を捕捉して通信を行うことは難しい。

これに対して、図１に示す衛星通信システム１００は、広域大規模災害などにより基地局装置と制御信号の送受信を行えない場合でも、複数の可搬局装置の１つ（図１では可搬局装置１０１）が親局装置１０１として基地局装置や制御局装置の動作を行う。そして、親局装置１０１は、ビーコン信号およびテレメトリ信号に基づいて、目的の通信衛星１０３を捕捉し、子局装置１０２は、親局装置１０１と制御信号の送受信を行って同期を確立することにより、目的の通信衛星１０３を補足する。

図１において、親局装置１０１は、複数の通信衛星の経度、ビーコン信号およびテレメトリ信号などに関する衛星情報が事前に記憶された衛星データベースを有する。ここで、ビーコン信号およびテレメトリ信号に関する情報は、それぞれの信号のＶ偏波およびＨ偏波の周波数である。また、ビーコン信号は、予め決められた周波数のＣＷ（Continuous Wave）信号、テレメトリ信号は、通信衛星の状態（温度や電気的計測値など）をモニタするための予め決められた周波数の信号である。

そして、親局装置１０１は、衛星データベースに記憶された衛星情報から取得する目的の通信衛星の経度と、自装置の設置場所とに基づいて、目的の通信衛星に対するアンテナ方向を算出し、自装置のアンテナ方向を粗調整する。

親局装置１０１は、粗調整後に測定したビーコン信号の偏波を含む周波数とテレメトリ信号の偏波を含む周波数との組み合わせが衛星データベースに記憶されている目的の通信衛星の周波数の組み合わせに合致しているか否かを判定する。測定した周波数の組み合わせが衛星データベースに記憶されている目的の通信衛星１０３の周波数の組み合わせに合致している場合、親局装置１０１は、粗調整後のアンテナ方向が目的の通信衛星１０３に対するアンテナ方向であると確認できる。そして、親局装置１０１は、粗調整後のアンテナ方向で受信するビーコン信号の受信レベルが最大になるように、アンテナ方向を微調整する。なお、測定した周波数の組み合わせが衛星データベースに記憶されている目的の通信衛星１０３の周波数の組み合わせに合致しない場合、アンテナ方向の粗調整をやり直し、同様の処理が行われる。

このようにして、本実施形態に係る衛星通信システム１００は、基地局装置の制御信号が利用できない場合であっても、また複数の通信衛星においてビーコン周波数が重複している場合であっても、アンテナ方向を調整して目的の通信衛星１０３を捕捉できる。なお、子局装置１０２は、図２で説明した通常の可搬局装置８０１と同様に、基地局装置８０２の代わりに親局装置１０１との間で制御信号を送受信して、親局装置１０１と同期を確立することにより、目的の通信衛星１０３を確実に捕捉できる。

図３は、複数の通信衛星の配置例を示す。例えば図３では、日本の地上に親局装置１０１（可搬局装置１０１）が設置され、目的の通信衛星１０３を含む複数の通信衛星１１３（１）および通信衛星１１３（２）の３つの通信衛星が南方上空の異なる東経方向に位置している。図３では、目的の通信衛星１０３は東経Ｘ度、通信衛星１１３（１）は東経Ｙ度、通信衛星１１３（２）は東経Ｚ度、の方向にそれぞれ位置している。

ここで、親局装置１０１は、アンテナ方向を調整して、南方上空の複数の通信衛星から目的の通信衛星１０３を捕捉する必要がある。

図４は、衛星情報テーブル１５１の一例を示す。衛星情報テーブル１５１には、図３で説明した複数の通信衛星の衛星情報が予め登録されている。なお、図４に示した３つの通信衛星は、図３に示した３つの通信衛星にそれぞれ対応する。

図４において、衛星情報テーブル１５１には、各衛星について、東経（度）、ビーコン信号のＨ偏波の周波数（Ｈｚ）とＶ偏波の周波数（Ｈｚ）、およびテレメトリ信号のＨ偏波の周波数（Ｈｚ）とＶ偏波の周波数（Ｈｚ）、が記載されている。ここで、ＢＣＮはビーコン信号、ＴＬＭはテレメトリ信号を示す。

例えば、図４の衛星情報テーブル１５１には、東経Ｘ度の目的の通信衛星１０３の情報として、Ｈ偏波のＢＣＮの周波数がＡＨｚ、Ｖ偏波のＢＣＮの周波数がＢＨｚ、Ｈ偏波のＴＬＭの周波数がＣＨｚ、Ｖ偏波のＴＬＭの周波数がＤＨｚ、が記憶されている。また、東経Ｙ度の通信衛星の情報として、Ｈ偏波のＢＣＮの周波数がＣＨｚ、Ｖ偏波のＢＣＮの周波数がＡＨｚ、Ｈ偏波のＴＬＭの周波数がＤＨｚ、Ｖ偏波のＴＬＭの周波数がＢＨｚ、が記憶されている。同様に、東経Ｚ度の通信衛星の情報として、Ｈ偏波のＢＣＮの周波数がＤＨｚ、Ｖ偏波のＢＣＮの周波数がＣＨｚ、Ｈ偏波のＴＬＭの周波数がＢＨｚ、Ｖ偏波のＴＬＭの周波数がＡＨｚ、が記憶されている。

ここで、衛星情報テーブル１５１に記憶されるビーコン信号およびテレメトリ信号に関する情報は、図４に示すように、Ｈ偏波およびＶ偏波の両方であることが望ましいが、Ｈ偏波またはＶ偏波のいずれかであってもよい。

（親局装置１０１）
図５は、親局装置１０１の構成例を示す。親局装置１０１は、アンテナ（ＡＮＴ）２００、偏分波器（ＯＭＴ（Ｖ／Ｈ））２０１、送信機（ＢＵＣ）２０２、低雑音増幅器（ＬＮＢ）２０３、分配器（ＤＩＶ）２０４、変復調装置（ＭＯＤＥＭ）２０５、アンテナ駆動部２０６および自動捕捉制御部２０７を有する。ここで、送信系および受信系の偏波は、ＡＮＴ２００を電波の進行方向に垂直な面で回転させることにより、Ｖ偏波またはＨ偏波のいずれかが選択される。なお、正対方向の偏波は、電波の進行方向に対する偏波であり、図５の例では、通信衛星１０３に送信する電波のＶ偏波（Ｈ偏波）が正対方向、通信衛星１０３から受信する電波のＨ偏波（Ｖ偏波）が正対方向となる。

ＡＮＴ２００は、例えばパラボラ等のアンテナであり、アンテナ駆動部２０６の制御により方向調整を行うためのアンテナ駆動機構を有し、通信衛星１０３との間で無線電波の送信および受信を行う。なお、ＡＮＴはＡＮＴｅｎｎａの略である。

ＯＭＴ（Ｖ／Ｈ）２０１は、Ｖ偏波の信号とＨ偏波の信号とを分離する偏分波器であり、送信および受信の双方向に機能する。例えば、ＡＮＴ２００が受信するＨ偏波の信号はＬＮＢ２０３に出力され、ＢＵＣ２０２から送信される信号はＶ偏波の信号としてＡＮＴ２００に出力される。あるいは、ＡＮＴ２００が受信するＶ偏波の信号はＬＮＢ２０３に出力され、ＢＵＣ２０２から送信される信号はＨ偏波の信号としてＡＮＴ２００に出力される。なお、ＯＭＴは、Ortho Mode Transducerの略である。

ＢＵＣ２０２は、例えばＭＯＤＥＭ２０５が出力する１．２ＧＨｚ帯信号を１４ＧＨｚ帯に周波数変換する機能と、大電力増幅機能とが一体となった送信機である。なお、ＢＵＣはBlock Up Converterの略である。

ＬＮＢ２０３は、ＡＮＴ２００で受信したＨ偏波（またはＶ偏波）の１２ＧＨｚ帯信号を低雑音で増幅し、さらに例えば１．２ＧＨｚ帯に周波数変換する機能が一体となった低雑音増幅器である。なお、ＬＮＢはLow Noise Block converterの略である。

ＤＩＶ２０４は、入力する信号を２つに分配して出力する分配器である。例えば、ＤＩＶ２０４は、ＬＮＢ２０３が出力する信号をＭＯＤＥＭ２０５および自動捕捉制御部２０７のＭＯＮ３０４に出力する。なお、ＤＩＶはDIViderの略である。

ＭＯＤＥＭ２０５は、変復調装置であり、例えば３８４ｋｂｉｔ／ｓの通信速度でデータ信号を変調して送信し、１．５Ｍｂｉｔ／ｓの通信速度の変調信号を受信してデータ信号に復調する。なお、ＭＯＤＥＭは、MOdulator-DEModulatorの略である。

アンテナ駆動部２０６は、自動捕捉制御部２０７の指令に基づいてＡＮＴ２００のアンテナ駆動機構を動作させ、ＡＮＴ２００の方位角、仰角および偏波角の３方向を調整する。なお、方位角はアンテナを中心として真北から東まわりの角度（経度に対応）、仰角は水平面から上方への角度、偏波角は水平面と電波の偏波面との角度である。

自動捕捉制御部２０７は、予め決められたプログラムを実行するコンピュータ機能を有し、通信衛星１０３の自動捕捉や運用時の調整および確認など実行する。例えば、自動捕捉制御部２０７は、親局装置１０１のＢＵＣ２０２の送信レベルの制御、ＭＯＤＥＭ２０５の変復調処理の制御、アンテナ駆動部２０６の制御などを行う。

図５において、自動捕捉制御部２０７は、制御部３０１、方位センサ３０２、位置センサ３０３、ＭＯＮ３０４および衛星ＤＢ３０５を有する。

制御部３０１は、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）に相当し、予め内部に記憶されたプログラムに基づいて動作する。例えば、制御部３０１は、方位センサ３０２、位置センサ３０３、ＭＯＮ３０４および衛星ＤＢ３０５の各部と連携して、アンテナ駆動部２０６によるＡＮＴ２００のアンテナ方向の調整や制御信号による子局装置との通信などを実施する。また、制御部３０１は、ＢＵＣ２０２の送信レベルの調整や、ＭＯＤＥＭ２０５の制御（ＣＷの送信や変復調方式の指定など）なども行う。

方位センサ３０２は、ＡＮＴ２００の方位角を計測するセンサである。例えば、方位センサ３０２は、方位磁針などから得られる情報に基づいて、アンテナ駆動部２０６で駆動されるＡＮＴ２００の方位角を計測する。ここで、方位角は、経度に対応する。

位置センサ３０３は、親局装置１０１（ＡＮＴ２００）の設置場所（緯度経度）を計測するセンサである。例えばＧＰＳ（Global Positioning System）などが利用される。

ＭＯＮ３０４は、受信レベルと周波数とを測定可能な測定器（例えばスペクトラムアナライザなど）で構成され、ＤＩＶ２０４から出力されるＨ偏波またはＶ偏波の信号の受信レベルと周波数とを測定する。ここで、ＭＯＮ３０４は、測定部に対応する。

衛星ＤＢ３０５は、ハードディスクやメモリなどの記憶媒体で構成されるデータベースである（記憶部に対応）。例えば、目的の通信衛星１０３を含む複数の通信衛星の衛星情報として、図４で説明した衛星情報テーブル１５１を有し、各衛星の位置情報（東経など）やビーコン信号およびテレメトリ信号の情報（各偏波の周波数など）などが記憶されている。

図５においてアンテナ方向の調整を行う場合、制御部３０１は、位置センサ３０３で計測した親局装置１０１の設置場所（緯度経度）と、衛星ＤＢ３０５に記憶された目的の通信衛星の経度とに基づいて、目的の通信衛星に対するアンテナ方向を算出する。そして、親局装置１０１は、アンテナ駆動部２０６に指令して、算出されたアンテナ方向にＡＮＴ２００の方向を粗調整する。

粗調整後、制御部３０１は、ＡＮＴ２００で受信する偏波を切替て、ビーコン信号およびテレメトリ信号のＨ偏波およびＶ偏波の各周波数をＭＯＮ３０４で測定する。そして、制御部３０１は、ＭＯＮ３０４で測定した各周波数の組み合わせと、衛星ＤＢ３０５に記憶されている目的の通信衛星１０３の各周波数の組み合わせとが合致しているか否かを判定する。測定した周波数の組み合わせが衛星ＤＢ３０５に記憶されている目的の通信衛星１０３の周波数の組み合わせに合致している場合、制御部３０１は、粗調整後のアンテナ方向が目的の通信衛星１０３に対するアンテナ方向であると判断できる。

例えば図４の場合、ＭＯＮ３０４でモニタするＨ偏波およびＶ偏波のビーコン信号の周波数がＡＨｚおよびＢＨｚ、Ｈ偏波およびＶ偏波のテレメトリ信号の周波数がＣＨｚおよびＤＨｚであれば、目的の通信衛星１０３が捕捉されていると判断できる。

そして、制御部３０１は、粗調整後のアンテナ方向で受信するビーコン信号の受信レベルが最大になるように、アンテナ駆動部２０６を制御してＡＮＴ２００の方位角、仰角および偏波角の３方向を微調整する。

このようにして、本実施形態に係る親局装置１０１は、ビーコン信号およびテレメトリ信号の各偏波の周波数に基づいて、目的の通信衛星１０３を確実に捕捉することができる。

（子局装置１０２）
図６は、子局装置１０２の構成例を示す。子局装置１０２は、アンテナ（ＡＮＴ）４００、偏分波器（ＯＭＴ（Ｖ／Ｈ））４０１、送信機（ＢＵＣ）４０２、低雑音増幅器（ＬＮＢ）４０３、変復調装置（ＭＯＤＥＭ）４０４、アンテナ駆動部４０５および自動捕捉制御部４０６を有する。図６では、送信系はＶ偏波、受信系はＨ偏波が正対方向の例を示す。

なお、子局装置１０２は、通常の可搬局装置８０１と同様の構成であり、基地局装置８０２との間で制御信号の通信を行って同期を確立し、通信信号の送受信を行うことができる。しかし、広域大規模災害などで基地局装置８０２が機能しない場合、子局装置１０２は、基地局装置８０２の機能を代替する他の可搬局装置（本実施形態の親局装置１０１）との間で制御信号の通信を行って同期を確立し、通信信号の送受信を行うことができる。

図６において、ＡＮＴ４００、ＯＭＴ（Ｖ／Ｈ）４０１、ＢＵＣ４０２、ＬＮＢ４０３、ＭＯＤＥＭ４０４およびアンテナ駆動部４０５は、図５で説明したＡＮＴ２００、ＯＭＴ（Ｖ／Ｈ）２０１、ＢＵＣ２０２、ＬＮＢ２０３、ＭＯＤＥＭ２０５およびアンテナ駆動部２０６と同様の機能を有する。自動捕捉制御部４０６は、制御部５０１、方位センサ５０２および位置センサ５０３を有する。なお、方位センサ５０２および位置センサ５０３は、図５で説明した自動捕捉制御部２０７の方位センサ３０２および位置センサ３０３と同様の機能を有する。

制御部５０１は、ＡＮＴ４００の方向が衛星ＤＢ３０５に記憶されている目的の通信衛星１０３の方向になるように、調整すべきＡＮＴ４００の方位角、仰角および偏波角の３方向を計算し、アンテナ駆動部４０５によりＡＮＴ４００の方向を調整する。なお、ＡＮＴ４００の方向は、位置センサ５０３から取得する子局装置１０２（ＡＮＴ４００）の設置場所（緯度経度）と、方位センサ５０２から取得するＡＮＴ４００の現在の方向（経度）とに基づいて、計算される。その後、制御部５０１は、ＭＯＤＥＭ４０４を介して、親局装置１０１から制御信号（ＣＳＣＯ信号）を受信し、同期を確立する。

このようにして、子局装置１０２は、アンテナ方向の調整および親局装置１０１との間の同期を確立し、親局装置１０１または他の可搬局装置との間で通信を行うことができる。

次に、本実施形態に係る衛星通信システム１００における親局装置１０１のアンテナ方向の調整処理について説明する。

［アンテナ方向の調整処理］
図７および図８は、アンテナ方向の調整処理の一例を示す。なお、図７および図８の処理は、図５に示した親局装置１０１の自動捕捉制御部２０７の制御部３０１に予め記憶されたプログラムにより実行される。

ステップＳ１０１において、親局装置１０１の使用者は、装置の電源を投入し、アンテナ方向の調整を開始する。具体的には、使用者は、電源投入後、図５の自動捕捉制御部２０７の操作インターフェース（操作ボタンや操作パネルなど（不図示））により、制御部３０１にアンテナ方向の調整開始を指示する。この指示を受けて、制御部３０１は、ＡＮＴ２００のアンテナ方向を調整して目的の通信衛星１０３を捕捉するための処理を開始する。

ステップＳ１０２において、制御部３０１は、設置場所の緯度経度を取得する。具体的には、図５の自動捕捉制御部２０７において、制御部３０１は、位置センサ３０３により、自装置の設置場所の緯度経度を計測する。

ステップＳ１０３において、制御部３０１は、目的の通信衛星１０３の経度と設置場所の緯度経度から方位角、仰角および偏波角を算出する。ここで、方位角はＡＺ（AZimuth）、仰角はＥＬ（ELevation）、偏波角はＰＯＬ（POLarization）と称する。具体的には、制御部３０１は、衛星ＤＢ３０５から取得した目的の通信衛星１０３の東経および正対方向の偏波（例えば、ここではＨ偏波）と、ステップＳ１０２で計測した自装置の緯度経度とに基づいて、可搬局装置１０１の設置場所における目的の通信衛星１０３の方向（ＡＺ、ＥＬおよびＰＯＬ）を算出する。

ステップＳ１０４において、制御部３０１は、ステップＳ１０３で算出したＡＺ、ＥＬおよびＰＯＬにより、アンテナ方向の粗調整を行う（粗調整処理）。具体的には、制御部３０１は、アンテナ駆動部２０６により、ＡＮＴ２００のＡＺ方向、ＥＬ方向およびＰＯＬ方向の３つの方向がそれぞれステップＳ１０３で算出したＡＺ、ＥＬおよびＰＯＬになるように制御する。なお、アンテナ駆動部２０６は、例えばＡＺ、ＥＬおよびＰＯＬの３方向を独立して調整可能な３軸の駆動装置を有する。

ステップＳ１０５において、制御部３０１は、正対方向のＨ偏波のビーコン信号の周波数（ＢＣＮ周波数と称する）を測定する。具体的には、制御部３０１は、ＡＮＴ２００、ＯＭＴ２０１、ＬＮＢ２０３およびＤＩＶ２０４を介して受信するＨ偏波のビーコン信号のＢＣＮ周波数をＭＯＮ３０４で測定する（測定処理）。

ステップＳ１０６において、制御部３０１は、衛星ＤＢ３０５を参照して、ステップＳ１０５で測定したＨ偏波のＢＣＮ周波数が正しいか否かを判定する（判定処理）。そして、制御部３０１は、判定結果が正しい（ＹＥＳ）場合、次のステップＳ１０７の処理に進み、正しくない（ＮＯ）場合、ステップＳ１０１の処理に戻って同様の処理を実行する。具体的には、ステップＳ１０４の粗調整により、図３および図４で説明した東経Ｘ度の目的の通信衛星１０３を捕捉している場合、ステップＳ１０５で測定されるＨ偏波のＢＣＮ周波数はＡＨｚとなり、判定結果はＹＥＳである。もし、ステップＳ１０４の粗調整により、東経Ｙ度の通信衛星１１３（１）を誤って捕捉している場合、ステップＳ１０５で測定されるＨ偏波のＢＣＮ周波数はＣＨｚとなり、判定結果はＮＯである。

ステップＳ１０７において、制御部３０１は、正対方向のＨ偏波のテレメトリ信号の周波数（ＴＬＭ周波数と称する）を測定する。具体的には、制御部３０１は、ＡＮＴ２００、ＯＭＴ２０１、ＬＮＢ２０３およびＤＩＶ２０４を介して受信するＨ偏波のテレメトリ信号のＴＬＭ周波数をＭＯＮ３０４で測定する（測定処理）。

ステップＳ１０８において、制御部３０１は、衛星ＤＢ３０５を参照して、ステップＳ１０７で測定したＨ偏波のＴＬＭ周波数が正しいか否かを判定する（判定処理）。そして、制御部３０１は、判定結果が正しい（ＹＥＳ）場合、図８の（Ａ）の処理に進み、正しくない（ＮＯ）場合、ステップＳ１０１の処理に戻って同様の処理を実行する。具体的には、ステップＳ１０４の粗調整により、図３および図４で説明した東経Ｘ度の目的の通信衛星１０３を捕捉している場合、ステップＳ１０７で測定されるＨ偏波のＴＬＭ周波数はＣＨｚとなり、判定結果はＹＥＳである。もし、ステップＳ１０４の粗調整により、東経Ｙ度の通信衛星１１３（１）を誤って捕捉している場合、ステップＳ１０７で測定されるＨ偏波のＴＬＭ周波数はＤＨｚとなり、判定結果はＮＯである。

ここで、制御部３０１は、図７の処理に続いて、図８の処理を実行する。

ステップＳ１０９において、制御部３０１は、アンテナ駆動部２０６に指令してＡＮＴ２００の偏波角（ＰＯＬ）を９０度回転し、逆方向のＶ偏波に調整する。

ステップＳ１１０において、制御部３０１は、逆方向のＶ偏波のビーコン信号のＢＣＮ周波数を測定する（測定処理）。具体的には、制御部３０１は、ＡＮＴ２００、ＯＭＴ２０１、ＬＮＢ２０３およびＤＩＶ２０４を介して受信するＶ偏波のビーコン信号のＢＣＮ周波数をＭＯＮ３０４で測定する。

ステップＳ１１１において、制御部３０１は、衛星ＤＢ３０５を参照して、ステップＳ１１０で測定したＶ偏波のＢＣＮ周波数が正しいか否かを判定する（判定処理）。そして、制御部３０１は、判定結果が正しい（ＹＥＳ）場合、次のステップＳ１１２の処理に進み、正しくない（ＮＯ）場合、図７の（Ｂ）からステップＳ１０１の処理に戻って同様の処理を実行する。具体的には、ステップＳ１０４の粗調整により、図３および図４で説明した東経Ｘ度の目的の通信衛星１０３を捕捉している場合、ステップＳ１１０で測定されるＶ偏波のＢＣＮ周波数はＢＨｚとなり、判定結果はＹＥＳである。もし、ステップＳ１０４の粗調整により、東経Ｙ度の通信衛星１１３（１）を誤って捕捉している場合、ステップＳ１０５で測定されるＶ偏波のＢＣＮ周波数はＡＨｚとなり、判定結果はＮＯである。

ステップＳ１１２において、制御部３０１は、逆方向のＶ偏波のテレメトリ信号のＴＬＭ周波数を測定する（測定処理）。具体的には、制御部３０１は、ＡＮＴ２００、ＯＭＴ２０１、ＬＮＢ２０３およびＤＩＶ２０４を介して受信するＶ偏波のテレメトリ信号のＴＬＭ周波数をＭＯＮ３０４で測定する。

ステップＳ１１３において、制御部３０１は、衛星ＤＢ３０５を参照して、ステップＳ１１２で測定したＶ偏波のＴＬＭ周波数が正しいか否かを判定する（判定処理）。そして、制御部３０１は、判定結果が正しい（ＹＥＳ）場合、次のステップＳ１１４の処理に進み、正しくない（ＮＯ）場合、図７の（Ｂ）からステップＳ１０１の処理に戻って同様の処理を実行する。具体的には、ステップＳ１０４の粗調整により、図３および図４で説明した東経Ｘ度の目的の通信衛星１０３を捕捉している場合、ステップＳ１１２で測定されるＶ偏波のテレメトリ信号のＴＬＭ周波数はＤＨｚとなり、判定結果はＹＥＳである。もし、ステップＳ１０４の粗調整により、東経Ｙ度の通信衛星１１３（１）を誤って捕捉している場合、ステップＳ１１２で測定されるＶ偏波のテレメトリ信号のＴＬＭ周波数はＢＨｚとなり、判定結果はＮＯである。

ステップＳ１１４において、制御部３０１は、アンテナ駆動部２０６に指令してＡＮＴ２００の偏波角（ＰＯＬ）を逆方向のＶ偏波から正対方向のＨ偏波に戻す。そして、制御部３０１は、ＭＯＮ３０４で測定するＨ偏波の受信レベルが最大になるように、アンテナ駆動部２０６を制御してＡＮＴ２００のＡＺ、ＥＬおよびＰＯＬの３方向を微調整する（微調整処理）。ここで、本実施形態では、制御部３０１は、Ｈ偏波のビーコン信号の受信レベルが最大になるように微調整を行うが、Ｈ偏波のテレメトリ信号の受信レベルが最大になるように微調整を行ってもよい。あるいは、制御部３０１は、逆方向のＶ偏波のビーコン信号またはテレメトリ信号の受信レベルが最大になるように微調整を行ってもよいが、正対方向のＨ偏波に戻す際に若干のずれが生じる可能性がある。

ステップＳ１１５において、制御部３０１は、アンテナ方向の調整を完了する。

このようにして、本実施形態に係る衛星通信システム１００は、アンテナ方向の粗調整後に微調整を行うことにより、目的の通信衛星１０３の方向にアンテナを向けることができる。特に、本実施形態に係る衛星通信システム１００は、目的の通信衛星１０３の周辺にビーコン信号の周波数が重複する他の通信衛星がある場合でも、偏波を含むテレメトリ信号の周波数との組み合わせにより、目的の通信衛星１０３を確実に捕捉できる。

なお、親局装置１０１の自動捕捉制御部２０７は、主にコンピュータとプログラムによっても実現できる。プログラムは、記憶媒体に予め記憶されていてもよいし、ネットワークを通して提供されてもよい。

以上、実施形態で説明したように、本発明に係る衛星通信システムにおけるアンテナ方向調整方法、可搬局装置およびアンテナ方向調整プログラムは、広域大規模災害などにより基地局装置の制御信号が利用できない場合でも、ビーコン信号およびテレメトリ信号の周波数の組み合わせに基づいて、目的の通信衛星を確実に捕捉することができる。

１００，８００・・・衛星通信システム；１０１・・・可搬局装置（親局装置）；１０２・・・可搬局装置（子局装置）；１０３，１１３，８０３・・・通信衛星；１５１・・・衛星情報テーブル；２００，４００・・・ＡＮＴ；２０１，４０１・・・ＯＭＴ；２０２，４０２・・・ＢＵＣ；２０３，４０３・・・ＬＮＢ；２０４・・・ＤＩＶ；２０５，４０４・・・ＭＯＤＥＭ；２０６，４０５・・・アンテナ駆動部；２０７，４０６・・・自動捕捉制御部；３０１，５０１・・・制御部；３０２，５０２・・・方位センサ；３０３，５０３・・・位置センサ；３０４・・・ＭＯＮ；３０５・・・衛星ＤＢ；８０１・・・可搬局装置；８０２・・・基地局装置

Claims (5)

1. 可搬局装置を備える衛星通信システムにおけるアンテナ方向調整方法であって、
   前記可搬局装置は、
   複数の通信衛星の経度、ビーコン信号およびテレメトリ信号に関する衛星情報から取得する目的の通信衛星の経度と、自装置の設置場所とに基づいて、目的の通信衛星に対するアンテナ方向を算出し、算出したアンテナ方向に自装置のアンテナ方向を粗調整する粗調整処理と、
   粗調整したアンテナ方向で受信するビーコン信号およびテレメトリ信号のそれぞれの周波数を測定する測定処理と、
   前記衛星情報に記憶された目的の通信衛星のビーコン信号およびテレメトリ信号のそれぞれの周波数を参照して、前記測定処理で測定したビーコン信号およびテレメトリ信号のそれぞれの周波数が正しいか否かを判定する判定処理と、
   前記測定処理で測定したビーコン信号およびテレメトリ信号のそれぞれの周波数が正しい場合、粗調整したアンテナ方向で受信するビーコン信号の受信レベルが最大になるように、アンテナ方向を微調整する微調整処理と
   を実行することを特徴とするアンテナ方向調整方法。
2. 請求項１に記載のアンテナ方向調整方法において、
   前記ビーコン信号および前記テレメトリ信号に関する情報は、ビーコン信号および前記テレメトリ信号のそれぞれの正対方向の偏波の周波数と逆方向の偏波の周波数であり、
   前記粗調整処理および前記微調整処理で行うアンテナ方向は、目的の通信衛星に対するアンテナの方位角、仰角および偏波角である
   ことを特徴とするアンテナ方向調整方法。
3. 衛星通信システムで用いる可搬局装置において、
   複数の通信衛星の経度、ビーコン信号およびテレメトリ信号に関する衛星情報を記憶する記憶部と、
   通信衛星からビーコン信号およびテレメトリ信号を受信して、それぞれの周波数を測定する測定部と、
   前記衛星情報から取得する目的の通信衛星の経度と、自装置の設置場所とに基づいて、目的の通信衛星に対するアンテナ方向を算出し、アンテナ方向の駆動部を制御して算出したアンテナ方向に自装置のアンテナ方向を粗調整する粗調整処理と、前記衛星情報に記憶された目的の通信衛星のビーコン信号およびテレメトリ信号のそれぞれの周波数を参照して、前記測定部が測定したビーコン信号およびテレメトリ信号のそれぞれの周波数が正しいか否かを判定する判定処理と、前記測定部が測定したビーコン信号およびテレメトリ信号のそれぞれの周波数が正しい場合、粗調整したアンテナ方向で受信するビーコン信号の受信レベルが最大になるように、アンテナ方向を微調整する微調整処理と、を実行する制御部と
   を有することを特徴とする可搬局装置。
4. 請求項３に記載の可搬局装置において、
   前記ビーコン信号および前記テレメトリ信号に関する情報は、ビーコン信号および前記テレメトリ信号のそれぞれの正対方向の偏波の周波数と逆方向の偏波の周波数であり、
   前記粗調整処理および前記微調整処理で行うアンテナ方向は、目的の通信衛星に対するアンテナの方位角、仰角および偏波角である
   ことを特徴とする可搬局装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の前記可搬局装置の前記制御部が行う処理をコンピュータに実行させることを特徴とするアンテナ方向調整プログラム。
   

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