JPH06104621A - Antenna directivity device - Google Patents
Antenna directivity deviceInfo
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- JPH06104621A JPH06104621A JP4255056A JP25505692A JPH06104621A JP H06104621 A JPH06104621 A JP H06104621A JP 4255056 A JP4255056 A JP 4255056A JP 25505692 A JP25505692 A JP 25505692A JP H06104621 A JPH06104621 A JP H06104621A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は海事衛星通信等に使用し
て好適なアンテナを衛星方向へ指向させるためのアンテ
ナ指向装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antenna directing device for directing an antenna suitable for use in maritime satellite communications or the like toward a satellite.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図２は従来のアンテナ指向装置の例を示
す。斯かるアンテナ指向装置は基本的には方位−仰角系
と称され、基台３と斯かる基台３に装着された方位ジン
バル４０と方位ジンバル４０の上端部のＵ字形部材に装
着された取り付け金具４１と斯かる取り付け金具４１に
取り付けられたアンテナ１４とを有する。2. Description of the Related Art FIG. 2 shows an example of a conventional antenna pointing device. Such an antenna pointing device is basically called an azimuth-elevation system, and is attached to a base 3, an azimuth gimbal 40 attached to the base 3, and a U-shaped member at the upper end of the azimuth gimbal 40. It has a metal fitting 41 and an antenna 14 attached to such a mounting metal fitting 41.
【０００３】基台３はブリッジ部３−１を有してよく、
斯かるブリッジ部３−１には上方に突出する円筒部１
０’が装着されており、斯かる円筒部１０’の内部には
１対の軸受９−１、９−１’が取り付けられている。こ
の軸受９−１、９−１’の内輪には方位軸１０が嵌合さ
れており、方位軸１０の上端部にはアーム１０−１を介
して方位ジンバル４０が装着されている。斯くして方位
ジンバル４０は方位軸線（方位軸１０及び軸受９−１、
９−１’の中心軸線）周りに回転することができる。方
位ジンバル４０は下側の支持軸部４０−１と上側のＵ字
形部４０−２とを有し、支持軸部４０−１の軸線は方位
軸線より偏倚して配置されている。The base 3 may have a bridge portion 3-1.
The bridge portion 3-1 has a cylindrical portion 1 protruding upward.
0'is mounted, and a pair of bearings 9-1, 9-1 'is mounted inside the cylindrical portion 10'. An azimuth axis 10 is fitted to the inner rings of the bearings 9-1 and 9-1 ', and an azimuth gimbal 40 is attached to the upper end of the azimuth axis 10 via an arm 10-1. Thus, the bearing gimbal 40 includes the bearing axis (bearing axis 10 and bearing 9-1,
9-1 '). The azimuth gimbal 40 has a lower support shaft portion 40-1 and an upper U-shaped portion 40-2, and the axis line of the support shaft portion 40-1 is deviated from the azimuth axis line.
【０００４】方位ジンバル４０のＵ字形部４０−２に
は、より小さいＵ字形の取り付け金具４１が装着されて
おり、斯かる取り付け金具４１は方位ジンバル４０のＵ
字形部４０−２の２つの脚部の間にて仰角軸線１３、１
３’周りに回転可能に支持されている。仰角軸線１３、
１３’は方位軸線に対して直角に配置され、従って略水
平な位置にある。即ち、方位ジンバル４０のＵ字形部４
０−２の２つの脚部の各々には、仰角軸軸受１６、１
６’が装着されており、斯かる軸受１６、１６’によっ
て取り付け金具４１は仰角軸線１３、１３’周りに回転
することができる。A smaller U-shaped fitting 41 is attached to the U-shaped portion 40-2 of the orientation gimbal 40, and the fitting 41 is a U-shaped portion of the orientation gimbal 40.
The elevation axis 13, 1 between the two legs of the glyph 40-2
It is rotatably supported around 3 '. Elevation axis 13,
13 'is arranged at right angles to the azimuth axis and is therefore in a substantially horizontal position. That is, the U-shaped portion 4 of the orientation gimbal 40
Each of the two legs 0-2 has an elevation shaft bearing 16, 1
6'is mounted, by means of such bearings 16, 16 'the fitting 41 can rotate about the elevation axis 13, 13'.
【０００５】Ｕ字形の取り付け金具４１の脚部４１−
１、４１−１’にはアンテナ１４が装着されており、従
ってアンテナ１４は取り付け金具４１と共に仰角軸線１
３、１３’周りを回転する。アンテナ１４は中心軸線Ｘ
−Ｘを有しており、斯かる中心軸線は仰角軸線１３、１
３’に対して垂直である。A leg portion 41 of the U-shaped mounting bracket 41
The antenna 14 is attached to the first and the 41-1 ', so that the antenna 14 together with the mounting bracket 41 has an elevation axis 1
Rotate around 3, 13 '. Antenna 14 has central axis X
-X, the central axis of which is the elevation axis 13, 1
It is perpendicular to 3 '.
【０００６】取り付け金具４１には、仰角ジャイロ４４
と方位ジャイロ４５と第１の加速度計４６及び第２の加
速度計４７とが装着されている。仰角ジャイロ４４によ
って仰角軸線１３、１３’周りを回転するアンテナ１４
の回転角度が検出され、方位ジャイロ４５によって仰角
軸線１３、１３’及びアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘの
双方に直交する軸線周りのアンテナ１４の回転角が検出
され、第１の加速度計４６によってアンテナ１４の仰角
軸線１３、１３’周りの傾斜角度が検出され、第２の加
速度計４７によって水平面に対する仰角軸線１３、１
３’の傾斜角度が検出される。The mounting bracket 41 includes an elevation gyro 44.
An azimuth gyro 45, a first accelerometer 46, and a second accelerometer 47 are attached. Antenna 14 that rotates around elevation axis 13, 13 'by elevation gyro 44
The rotation angle of the antenna 14 is detected by the azimuth gyro 45, and the rotation angle of the antenna 14 around the axis orthogonal to both the elevation axis 13, 13 ′ and the center axis XX of the antenna 14 is detected, and the first accelerometer 46 detects the rotation angle. The tilt angle of the antenna 14 around the elevation axis 13, 13 ′ is detected, and the second accelerometer 47 detects the elevation axis 13, 1 with respect to the horizontal plane.
A tilt angle of 3'is detected.
【０００７】仰角ジャイロ４４と方位ジャイロ４５は、
例えば機械式ジャイロ、光学式ジャイロ等の積分型ジャ
イロの他、振動ジャイロ、レートジャイロ、光ファイバ
ジャイロ等の微分型ジャイロであってよい。The elevation gyro 44 and the azimuth gyro 45 are
For example, in addition to an integral type gyro such as a mechanical gyro and an optical gyro, a differential gyro such as a vibration gyro, a rate gyro, and an optical fiber gyro may be used.
【０００８】また、取り付け金具４１の一方の脚部には
仰角軸線１３、１３’と同軸的に仰角歯車４８が装着さ
れている。斯かる仰角歯車４８にはピニオン５０が噛み
合わされており、斯かるピニオン５０は方位ジンバル４
０のＵ字形部４０−２の一方の脚部に装着された仰角サ
ーボモータ４９の回転軸に取り付けられている。An elevation gear 48 is mounted coaxially with the elevation axes 13 and 13 'on one leg of the mounting bracket 41. A pinion 50 is meshed with the elevation gear 48, and the pinion 50 engages with the azimuth gimbal 4.
It is attached to the rotary shaft of an elevation servomotor 49 attached to one leg of the U-shaped portion 40-2 of 0.
【０００９】一方、方位軸１０の下端部には方位歯車１
１が取り付けられ、基台３のブリッジ部３−１上には方
位サーボモータ５２と方位発信器５３が取り付けられ、
方位サーボモータ５２及び方位発信器５３の回転軸にそ
れぞれ取り付けられたピニオン（図示なし）が方位歯車
１１に噛み合わされるように構成されている。On the other hand, the azimuth gear 1 is provided at the lower end of the azimuth axis 10.
1, the azimuth servo motor 52 and the azimuth transmitter 53 are attached on the bridge portion 3-1 of the base 3.
Pinions (not shown) attached to the rotation shafts of the azimuth servo motor 52 and the azimuth transmitter 53 are configured to be meshed with the azimuth gear 11.
【００１０】図示のように、アンテナ指向装置を制御す
るために４つのサーボループが設けられている。尚、ア
ンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘが水平面となす角をアンテ
ナの仰角θA とし、アンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘが水
平面上で子午線となす角をアンテナの方位角φA とす
る。As shown, four servo loops are provided to control the antenna pointing device. The angle formed by the central axis XX of the antenna 14 and the horizontal plane is the elevation angle θ A of the antenna, and the angle formed by the central axis XX of the antenna 14 and the meridian on the horizontal plane is the azimuth angle φ A of the antenna.
【００１１】第１のループにおいて、仰角ジャイロ４４
の出力は積分器５４及び増幅器５５を介して仰角サーボ
モータ４９にフィードバックされる。それによって船体
が揺動してもアンテナ１４の仰角軸線１３、１３’周り
の角速度は常にゼロに保持される。In the first loop, the elevation gyro 44
Is output to the elevation servomotor 49 via the integrator 54 and the amplifier 55. As a result, even if the hull oscillates, the angular velocity around the elevation axis 13, 13 'of the antenna 14 is always maintained at zero.
【００１２】第２のループにおいて、第１の加速度計４
６からの出力信号は、アークサイン演算器５７を経由し
た後、例えば手動設定された衛星高度角θS を指示する
信号によって減ぜられ、更に、減衰器５６を経由して積
分器５４及び増幅器５５に入力される。このループは、
アンテナ１４の仰角θA を衛星高度角θS に一致させる
べく時定数を有しており、減衰器５６に仰角ジャイロ４
４のドリフト変動を補償させるために積分特性を具備さ
せることも可能である。以上第１及び第２のループから
構成されるのが仰角制御ループである。In the second loop, the first accelerometer 4
After passing through the arc sine calculator 57, the output signal from 6 is reduced by, for example, a signal indicating the manually set satellite altitude angle θ S , and further passed through an attenuator 56 and an integrator 54 and an amplifier. 55 is input. This loop
It has a time constant to match the elevation angle θ A of the antenna 14 with the satellite altitude angle θ S , and the attenuator 56 has an elevation angle gyro 4
It is also possible to provide an integral characteristic in order to compensate the drift fluctuation of No. 4. The elevation angle control loop is composed of the first and second loops.
【００１３】一方、第３のループにおいて、方位ジャイ
ロ４５の出力信号は、積分器５８及び増幅器５９を介し
て方位サーボモータ５２にフィードバックされ、それに
よってアンテナ１４は、アンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘ
及び仰角軸線１３、１３’の両者に対して直交する軸線
周りの船体の回転運動に対して、安定化されることがで
きる。On the other hand, in the third loop, the output signal of the azimuth gyro 45 is fed back to the azimuth servomotor 52 through the integrator 58 and the amplifier 59, whereby the antenna 14 is moved to the central axis X-X of the antenna 14.
And can be stabilized against rotational movements of the hull about axes that are orthogonal to both elevation axes 13, 13 '.
【００１４】第４のループにおいて、アンテナ１４の方
位角φA を指示する方位角信号が方位発信器５３から出
力され、斯かる方位角φA は加算器６１にて、衛星方位
角φ S と例えば磁気コンパス又はジャイロコンパスより
供給されたジャイロコンパス方位角（船首方位角）φC
とによって減ぜられ、更に、減衰器６０を経由して積分
器５８に入力される。アンテナ方位角号φA が衛星方位
角φS とジャイロコンパス方位角（船首方位角）φC と
の和に等しくなる点で、アンテナ１４の方位は静止す
る。In the fourth loop, the antenna 14
Position angle φAThe azimuth signal indicating the
Forced, such azimuth φAIs the adder 61
Angle φ SAnd for example from a magnetic compass or gyro compass
The supplied gyro compass azimuth (bow azimuth) φC
Is reduced by and further integrated via attenuator 60
It is input to the container 58. Antenna azimuth angle φAIs the satellite direction
Angle φSAnd gyro compass azimuth (bow azimuth) φCWhen
The azimuth of the antenna 14 is stationary at the point equal to the sum of
It
【００１５】このループは、アンテナ１４の方位角φA
を衛星方位角φS に一致させるべく時定数を有してお
り、減衰器６０に方位ジャイロ４５のドリフト変動を補
償させるために積分特性を具備させることも可能であ
る。即ち、減衰器５６、６０の出力は積分型ジャイロト
ルカの出力に相当する。以上第３及び第４のループから
構成されるのが方位制御ループである。This loop has an azimuth angle φ A of the antenna 14.
Has a time constant so as to match the satellite azimuth angle φ S , and the attenuator 60 may be provided with an integral characteristic in order to compensate the drift fluctuation of the azimuth gyro 45. That is, the outputs of the attenuators 56 and 60 correspond to the output of the integral gyro torquer. The azimuth control loop is composed of the third and fourth loops.
【００１６】こうして、アンテナ指向装置は、４つのサ
ーボループからなる２つの制御ループによってアンテナ
１４の中心軸線Ｘ−Ｘが衛星方向を指向するように、制
御される。In this way, the antenna pointing device is controlled by the two control loops consisting of the four servo loops so that the central axis line XX of the antenna 14 points in the satellite direction.
【００１７】ここで、方位制御ループの伝達関数につい
て考える。増幅器５９のゲインを−Ｋ、減衰器６０のゲ
インをＫT とする。簡単のため、方位サーボモータ５２
を含む駆動部のゲインとジャイロのスケールファクタを
１とし、更に、船体の動揺や傾斜を無視する。ラプラス
変換の後のアンテナの方位角φA の伝達関数は次の数１
の式によって表される。Now, consider the transfer function of the azimuth control loop. The gain of the amplifier 59 is -K and the gain of the attenuator 60 is K T. For simplicity, direction servo motor 52
The gain and gyro scale factor of the drive including 1 are set to 1, and the shaking and inclination of the hull are ignored. The transfer function of the azimuth angle φ A of the antenna after the Laplace transform is
It is represented by the formula.
【００１８】[0018]
【数１】 [Equation 1]
【００１９】ここに、φA はアンテナ１４の方位角、φ
S は衛星方位角、φC はジャイロコンパス方位角（船首
方位角）、ｓはラプラス変数である。例えば、φC ＝
０、φ S ＝φS ’／ｓとおいて最終値を求めれば、φC
→φS ’となり、アンテナの方位角φA は与えられた衛
星方位角φS に向かうこととなる。Where φAIs the azimuth of the antenna 14, φ
SIs the satellite azimuth angle, φCGyro compass azimuth (bow
Azimuth angle) and s are Laplace variables. For example, φC=
0, φ S= ΦSIf the final value is calculated as' / s, then φC
→ φS’, And the azimuth angle φ of the antennaAIs given guard
Star azimuth φSWill be headed for.
【００２０】[0020]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斯かる
アンテナ指向装置において、指向すべき衛星の高度角は
緯度により変化し又は船体の動揺によっても変化するか
ら、アンテナの仰角θAも変化する。数１の式は分母に
係数ＫｃｏｓθA を有する項を含むから、方位制御ルー
プ系の周波数特性はアンテナの仰角θA によって変化す
る。特に、アンテナの仰角θA が大きいときは周波数特
性が悪くなり系の追従精度が低下する。その結果衛星に
対するアンテナの指向誤差も大きくなる欠点があった。However, in such an antenna pointing device, the elevation angle θ A of the antenna also changes because the altitude angle of the satellite to be pointed changes depending on the latitude or by the motion of the hull. Since the expression of Formula 1 includes a term having a coefficient K cos θ A in the denominator, the frequency characteristic of the azimuth control loop system changes depending on the elevation angle θ A of the antenna. In particular, when the elevation angle θ A of the antenna is large, the frequency characteristic deteriorates and the tracking accuracy of the system deteriorates. As a result, there is a drawback that the pointing error of the antenna with respect to the satellite becomes large.
【００２１】また、アンテナの仰角θA が９０°近くな
り、アンテナの中心軸線Ｘ−Ｘが方位軸線の方向に一致
すると、方位ジャイロ４５はアンテナの方位軸線周りの
回転変位を検出することができなくなる。従って方位制
御ループはサーボ系として機能しなくなり、衛星に対す
るアンテナの追従は不能となる。斯かる現象はジンバル
ロックと称される。When the elevation angle θ A of the antenna becomes close to 90 ° and the central axis XX of the antenna coincides with the direction of the azimuth axis, the azimuth gyro 45 can detect the rotational displacement around the azimuth axis of the antenna. Disappear. Therefore, the azimuth control loop does not function as a servo system and the antenna cannot follow the satellite. Such a phenomenon is called gimbal lock.
【００２２】本発明は、斯かる点に鑑み、アンテナの仰
角θA が９０°近くなっても、ジンバルロック現象によ
って追従不能となることを防止し、良好な周波数特性を
有するサーボ系を有し、衛星に対して良好に指向するこ
とができるアンテナ指向装置を提供することを目的とす
る。In view of the above point, the present invention has a servo system having a good frequency characteristic, which prevents the antenna from being unable to follow due to the gimbal lock phenomenon even when the elevation angle θ A of the antenna is close to 90 °. An object of the present invention is to provide an antenna pointing device capable of pointing a satellite well.
【００２３】[0023]
【課題を解決するための手段】本発明に依れば、例えば
図１に示すように、中心軸線Ｘ−Ｘを有し支持部材４１
に支持されたアンテナ１４と、アンテナ１４及び上記支
持部材４１を上記中心軸線Ｘ−Ｘに直交する仰角軸線周
りに回転可能に支持する方位ジンバルと、方位ジンバル
４０を仰角軸線１３、１３’に直交する方位軸線周りに
回転可能に支持する基台３と、仰角軸線１３、１３’に
直交する入力軸線を有し支持部材４１に固定された第１
のジャイロ４４と、中心軸線Ｘ−Ｘと仰角軸線１３、１
３’の両者に直交する入力軸線を有し支持部材４１に固
定された第２のジャイロ４５と、水平面に対する中心軸
線Ｘ−Ｘの傾斜角を指示する信号を出力する第１の加速
度計４６と、上記方位ジンバル４０の上記方位軸線周り
の回転角を指示する信号を出力する方位発信器５３とを
有し、上記第１の加速度計４６の出力信号から衛星の高
度角に対応した値を減じた信号を上記第１のジャイロ４
４の実質的なトルカにフィードバックし、上記方位発信
器５３の出力信号、船首方位及び衛星方位角に対応した
信号とを加算器６１にて演算しその出力信号を上記第２
のジャイロ４５の実質的なトルカにフィードバックして
上記アンテナの中心軸線Ｘ−Ｘを上記衛星に指向させる
ように構成されたアンテナ指向装置において、更に、上
記方位ジンバル４０に対する上記アンテナの上記仰角軸
線１３、１３’周りの回転角θを指示する信号を出力す
る仰角発信器７２と、該仰角発信器から出力された回転
角信号よりｓｅｃθの値を計算するｓｅｃθ演算部７６
とを設け、上記第２のジャイロ４５の出力信号と上記ｓ
ｅｃθ演算部７６の出力信号とを乗算し斯かる乗算値を
積分器５８に入力し、それによってサーボ系の周波数特
性が全ての仰角θにおいて不変となるように構成されて
いる。In accordance with the present invention, a support member 41 having a central axis XX, as shown for example in FIG.
The azimuth gimbal 40 that rotatably supports the antenna 14 supported on the antenna 14 and the support member 41 so that the antenna 14 and the support member 41 are rotatable about an elevation axis orthogonal to the central axis XX, and the azimuth gimbal 40 is orthogonal to the elevation axes 13 and 13 '. A base 3 that is rotatably supported around an azimuth axis line, and a first fixed to a support member 41 that has an input axis line orthogonal to the elevation axis lines 13 and 13 '.
Gyro 44, center axis X-X and elevation axis 13, 1
A second gyro 45 having an input axis orthogonal to both 3'and fixed to the support member 41, and a first accelerometer 46 for outputting a signal indicating the inclination angle of the central axis XX with respect to the horizontal plane. And an azimuth oscillator 53 that outputs a signal indicating the rotation angle of the azimuth gimbal 40 around the azimuth axis, and subtracts a value corresponding to the altitude angle of the satellite from the output signal of the first accelerometer 46. Signal from the first gyro 4
4 to the substantial torquer, and the adder 61 calculates the output signal of the azimuth transmitter 53 and the signal corresponding to the heading and the satellite azimuth and outputs the output signal to the second
In the antenna pointing device configured to feed back the substantial axis of the gyro 45 to direct the central axis X-X of the antenna to the satellite, further, the elevation axis 13 of the antenna with respect to the azimuth gimbal 40. , 13 'around the elevation angle transmitter 72, which outputs a signal indicating the rotation angle θ, and a secθ calculation unit 76 for calculating the value of secθ from the rotation angle signal output from the elevation angle transmitter.
And the output signal of the second gyro 45 and the s
The output signal of the ecθ calculation unit 76 is multiplied, and the multiplication value is input to the integrator 58, whereby the frequency characteristic of the servo system is invariable at all elevation angles θ.
【００２４】本発明に依れば、例えば図１に示すよう
に、中心軸線Ｘ−Ｘを有し支持部材４１に支持されたア
ンテナ１４と、アンテナ１４及び上記支持部材４１を上
記中心軸線Ｘ−Ｘに直交する仰角軸線周りに回転可能に
支持する方位ジンバルと、方位ジンバル４０を仰角軸線
１３、１３’に直交する方位軸線周りに回転可能に支持
する基台３と、仰角軸線１３、１３’に直交する入力軸
線を有し支持部材４１に固定された第１のジャイロ４４
と、中心軸線Ｘ−Ｘと仰角軸線１３、１３’の両者に直
交する入力軸線を有し支持部材４１に固定された第２の
ジャイロ４５と、水平面に対する中心軸線Ｘ−Ｘの傾斜
角を指示する信号を出力する第１の加速度計４６と、上
記方位ジンバル４０の上記方位軸線周りの回転角を指示
する信号を出力する方位発信器５３とを有し、上記第１
の加速度計４６の出力信号から衛星の高度角に対応した
値を減じた信号を上記第１のジャイロ４４の実質的なト
ルカにフィードバックし、上記方位発信器５３の出力信
号、船首方位及び衛星方位角に対応した信号とを加算器
６１にて演算しその出力信号を上記第２のジャイロ４５
の実質的なトルカにフィードバックして上記アンテナの
中心軸線を上記衛星に指向させるように構成されたアン
テナ指向装置において、更に、上記方位ジンバル４０に
対する上記アンテナの上記仰角軸線周りの回転角θを指
示する回転角信号を出力する仰角発信器７２と上記第２
のジャイロ４５の出力信号を遮断するＯＮ／ＯＦＦ器７
８とを設け、該ＯＮ／ＯＦＦ器７８によって上記第２の
ジャイロ４５の出力信号はアンテナの中心軸線Ｘ−Ｘと
方位軸線が平行となるときの値を中心値として所定の角
度範囲にある場合には遮断されるように構成されてい
る。According to the present invention, for example, as shown in FIG. 1, the antenna 14 having a central axis line XX and supported by the supporting member 41, and the antenna 14 and the supporting member 41 are connected to the central axis line X-X. An azimuth gimbal that rotatably supports about an elevation axis orthogonal to X, a base 3 that rotatably supports an azimuth gimbal 40 about an azimuth axis that is orthogonal to the elevation axes 13 and 13 ', and an elevation axis 13 and 13'. Gyro 44 fixed to the support member 41 having an input axis orthogonal to
And a second gyro 45 fixed to the support member 41 having an input axis orthogonal to both the central axis XX and the elevation axis 13, 13 ', and indicating the inclination angle of the central axis XX with respect to the horizontal plane. A first accelerometer 46 for outputting a signal for indicating the rotation angle of the azimuth gimbal 40, and an azimuth transmitter 53 for outputting a signal for instructing a rotation angle of the azimuth gimbal 40 about the azimuth axis.
The signal obtained by subtracting the value corresponding to the altitude angle of the satellite from the output signal of the accelerometer 46 is fed back to the substantial torquer of the first gyro 44, and the output signal of the azimuth transmitter 53, the heading and the satellite azimuth. The signal corresponding to the angle is calculated by the adder 61, and the output signal is calculated by the second gyro 45.
In the antenna pointing device configured to feed back the central axis of the antenna to the satellite by feeding back to the effective torquer, further, the rotation angle θ around the elevation axis of the antenna with respect to the azimuth gimbal 40 is indicated. And an elevation angle transmitter 72 that outputs a rotation angle signal
ON / OFF device 7 that shuts off the output signal of the gyro 45
8 is provided, and the output signal of the second gyro 45 by the ON / OFF device 78 is within a predetermined angular range with the value when the central axis XX of the antenna is parallel to the azimuth axis as the central value. Is configured to be shut off.
【００２５】[0025]
【作用】本発明によれば、仰角発信器７２より供給され
た仰角信号θA に基づきｓｅｃ演算部７６にてｓｅｃθ
A の演算を行い、斯かるｓｅｃθA の値に方位ジャイロ
４５からの出力信号ｄφ／ｄｔ・ｃｏｓθA を乗じた値
を積分器に供給するように構成されているため、方位制
御ループの周波数特性はアンテナの仰角θA に依らず一
定となる。According to the present invention, the sec calculator 76 calculates the sec θ based on the elevation signal θ A supplied from the elevation transmitter 72.
Performs the operation of A, because it is configured to provide an output signal dφ / dt · cosθ A multiplied by the value of the azimuth gyro 45 to the value of such Secshita A to the integrator, the frequency characteristic of the orientation control loop Is constant regardless of the elevation angle θ A of the antenna.
【００２６】また、本発明によれば、ＯＮ／ＯＦＦ器７
８を設け、斯かるＯＮ／ＯＦＦ器７８によって、仰角発
信器７２からの仰角信号θA を参照しながら、アンテナ
の中心軸線と方位軸線が平行となるときの角度を中心
に、ある角度区間で方位ジャイロ４５の出力が遮断され
るから、ジンバルロック現象による誤差が排除されるこ
とができる。Further, according to the present invention, the ON / OFF device 7
8 is provided, and the ON / OFF device 78 refers to the elevation angle signal θ A from the elevation transmitter 72, and in an angle section around the angle when the central axis of the antenna and the azimuth axis are parallel. Since the output of the azimuth gyro 45 is cut off, the error due to the gimbal lock phenomenon can be eliminated.
【００２７】[0027]
【実施例】以下に図１を参照して本発明の実施例につい
て説明する。尚図１において図２の対応する部分には同
一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, corresponding parts in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【００２８】図１は、本発明のアンテナ指向装置の１例
を示しており、アンテナ指向装置は基台３と斯かる基台
３に装着された方位ジンバル４０と方位ジンバル４０の
上端部のＵ字形部材に装着された取り付け金具４１と斯
かる取り付け金具４１に取り付けられたアンテナ１４と
を有する。FIG. 1 shows an example of an antenna directing device of the present invention. The antenna directing device is a base 3, an azimuth gimbal 40 mounted on the base 3, and a U at the upper end of the azimuth gimbal 40. It has a mounting bracket 41 mounted on the character-shaped member and an antenna 14 mounted on the mounting bracket 41.
【００２９】アンテナ１４は中心軸線Ｘ−Ｘを有してお
り、アンテナ１４と斯かるアンテナ１４に装着された取
り付け金具４１とからなる組立体は中心軸線Ｘ−Ｘに直
交する仰角軸線１３−１３’の周りに回転可能に支持さ
れている。方位ジンバル４０は仰角軸線１３−１３’と
直交する方位軸線１０周りに回転可能に基台に支持され
ている。こうして、２軸に回転可能な支持機構が構成さ
れ、斯かる支持機構はアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘが
衛星を指向するように制御される。The antenna 14 has a central axis line XX, and the assembly consisting of the antenna 14 and the mounting bracket 41 attached to the antenna 14 has an elevation axis line 13-13 orthogonal to the central axis line XX. 'Is rotatably supported around. The azimuth gimbal 40 is supported on the base so as to be rotatable around the azimuth axis 10 orthogonal to the elevation axis 13-13 '. In this way, a support mechanism rotatable about two axes is configured, and such a support mechanism is controlled so that the central axis line XX of the antenna 14 points the satellite.
【００３０】取り付け金具４１には、仰角ジャイロ４４
と方位ジャイロ４５と第１の加速度計４６及び第２の加
速度計４７とが装着されている。仰角ジャイロ４４によ
って仰角軸線１３、１３’周りを回転するアンテナ１４
の回転角度が検出され、方位ジャイロ４５によって仰角
軸線１３、１３’及びアンテナ１４の中心軸線Ｘ−Ｘの
双方に直交する軸線周りのアンテナ１４の回転角度が検
出され、第１の加速度計４６によってアンテナ１４の仰
角軸線１３、１３’周りの傾斜角度が検出され、第２の
加速度計４７によって水平面に対する仰角軸線１３、１
３’の傾斜角度が検出される。The mounting bracket 41 includes an elevation gyro 44.
An azimuth gyro 45, a first accelerometer 46, and a second accelerometer 47 are attached. Antenna 14 that rotates around elevation axis 13, 13 'by elevation gyro 44
The rotation angle of the antenna 14 is detected by the azimuth gyro 45, and the rotation angle of the antenna 14 around the axis orthogonal to both the elevation axis 13 and 13 ′ and the central axis XX of the antenna 14 is detected. The tilt angle of the antenna 14 around the elevation axis 13, 13 ′ is detected, and the second accelerometer 47 detects the elevation axis 13, 1 with respect to the horizontal plane.
A tilt angle of 3'is detected.
【００３１】仰角ジャイロ４４と方位ジャイロ４５は積
分型ジャイロ又は微分型ジャイロのいずれであってもよ
い。The elevation gyro 44 and the azimuth gyro 45 may be either an integral type gyro or a differential type gyro.
【００３２】本例によると、方位ジンバル４０のＵ字形
部４０−２の一方の脚部には仰角軸線１３、１３’と同
軸的に又は平行に仰角発信器７２が装着されている。斯
かる仰角発信器７２は例えば仰角歯車４８に係合する仰
角発信器用歯車７４を有しており、仰角軸線１３、１
３’の回転変位は仰角発信器用歯車７４を経由して検出
されるように構成されている。斯かる仰角発信器７２に
よってアンテナ１４の仰角軸線１３、１３’周りの回転
角度即ち仰角θA が検出されそれを指示する信号が出力
される。According to this embodiment, the elevation transmitter 72 is mounted on one leg of the U-shaped portion 40-2 of the azimuth gimbal 40 coaxially or in parallel with the elevation axes 13 and 13 '. Such an elevation angle transmitter 72 has, for example, an elevation angle transmitter gear 74 that engages with the elevation angle gear 48, and the elevation angle axes 13 and 1
The rotational displacement 3'is configured to be detected via the elevation angle transmitter gear 74. The elevation angle transmitter 72 detects the rotation angle of the antenna 14 around the elevation angle axes 13 and 13 ', that is, the elevation angle θ A, and outputs a signal indicating the rotation angle.
【００３３】更に、第３のループには方位ジャイロ４５
の出力側にｓｅｃθA 演算部７６とＯＮ／ＯＦＦ器７８
が配置されている。ｓｅｃθA 演算部７６は仰角発信器
７２から供給された仰角θA を用いてｓｅｃθA （＝１
／ｃｏｓθA ）の計算し、斯かるｓｅｃθA の値を方位
ジャイロ４５から供給された（ｄφ／ｄｔ）・ｃｏｓθ
A に乗算するように構成されている。斯くして、ｓｅｃ
θA 演算部７６からは仰角θA を含まない信号が供給さ
れる。Further, the azimuth gyro 45 is provided in the third loop.
Sec θ A calculator 76 and ON / OFF device 78 on the output side of
Are arranged. The sec θ A calculator 76 uses the elevation angle θ A supplied from the elevation angle transmitter 72 to calculate sec θ A (= 1
/ Cos [theta] A) of the calculated, the value of such Secshita A supplied from the azimuth gyro 45 (dφ / dt) · cosθ
It is configured to multiply A. Thus, sec
A signal that does not include the elevation angle θ A is supplied from the θ A calculation unit 76.
【００３４】本例の場合について、数１の式と同様に、
ラプラス変換の後のアンテナの方位角φA の伝達関数を
求めると次の数２の式によって表される。In the case of this example, similarly to the equation (1),
When the transfer function of the azimuth angle φ A of the antenna after the Laplace transform is obtained, it is expressed by the following equation (2).
【００３５】[0035]
【数２】 [Equation 2]
【００３６】尚、数１の式と同様、増幅器５９のゲイン
を−Ｋ、減衰器６０のゲインをＫTとしている。こうし
て、本例では、ｓｅｃθA 演算部７６を設けることによ
って方位制御ループの周波数特性はアンテナの仰角θA
に無関係に一定となるため、衛星高度角が９０°に近い
ときでも追従精度の低下を防止することができる。As in the equation (1), the gain of the amplifier 59 is -K and the gain of the attenuator 60 is K T. Thus, in this example, by providing the sec θ A calculation unit 76, the frequency characteristic of the azimuth control loop is determined by the elevation angle θ A of the antenna.
Therefore, the tracking accuracy can be prevented from being lowered even when the satellite altitude angle is close to 90 °.
【００３７】更に、本例のｓｅｃθA 演算部７６は、仰
角θA が９０°を越えた場合に発生する方位ジャイロ４
５の入力信号の極性の反転に起因するサーボ系の発散を
防止する機能を有する。Furthermore, Secshita A calculation unit 76 of the present embodiment, azimuth gyro 4 occur if the elevation angle theta A exceeds 90 °
5 has the function of preventing the divergence of the servo system due to the inversion of the polarity of the input signal.
【００３８】本例の第３のループでは、更に、ＯＮ／Ｏ
ＦＦ器７８が配置されており、斯かるＯＮ／ＯＦＦ器７
８は仰角発信器７２より得られる仰角θA の値に基づい
て、ｓｅｃθA 演算部７６の出力信号を供給し又は遮断
するように構成されており、それによって以下に説明す
るようにジンバルロック現象が回避される。In the third loop of this example, further ON / O
The FF device 78 is arranged and the ON / OFF device 7 is provided.
8 based on the value of the elevation angle theta A obtained from elevation oscillator 72 is configured to supply or cut off the output signal of Secshita A calculation unit 76, gimbal lock phenomenon as described below thereby Is avoided.
【００３９】図１に示すように、アンテナの中心軸線Ｘ
−Ｘ方向にＸ軸をとり、仰角軸線１３、１３’方向にＹ
軸をとり、Ｘ軸とＹ軸の双方に直角にＺ軸をとる。本発
明が対象とする２軸の方位−仰角系のアンテナ指向装置
では、Ｚ軸に平行な入力軸を有する方位ジャイロ４５に
よって、慣性空間に対するＺ軸周りの角速度即ち仰角θ
A が検出される。方位ジャイロ４５によって出力された
仰角θA を指示する信号は、積分器５８、サーボアンプ
５９を経由して方位サーボモータ５２にフィードバック
される。こうしてアンテナ１４はＺ軸周りに回転しない
ように慣性空間に対して安定化され、指向誤差の発生が
防止されている。As shown in FIG. 1, the central axis X of the antenna
-The X axis is taken in the X direction, and Y is taken in the direction of the elevation axis 13, 13 '.
The axis is taken, and the Z axis is taken at right angles to both the X axis and the Y axis. In the biaxial azimuth-elevation angle antenna directing device to which the present invention is directed, the angular velocity about the Z axis with respect to the inertial space, that is, the elevation angle θ, is controlled by the azimuth gyro 45 having an input axis parallel to the Z axis.
A is detected. The signal indicating the elevation angle θ A output by the azimuth gyro 45 is fed back to the azimuth servo motor 52 via the integrator 58 and the servo amplifier 59. In this way, the antenna 14 is stabilized against the inertial space so as not to rotate around the Z axis, and the occurrence of pointing error is prevented.
【００４０】斯かる機能は、ｓｅｃθA 演算部７６を設
けることによって、仰角θA が存在する場合であって
も、殆ど全ての仰角θA （θA が９０°を越えた場合で
も）に対して充分達成されている。しかしながら、衛星
高度角θS が大きく且つ動揺が存在する場合には、方位
軸線とアンテナの中心軸線Ｘ−Ｘが完全に平行となる場
合がある。By providing the sec θ A calculating section 76, such a function can be applied to almost all elevation angles θ A (even when θ A exceeds 90 °) even when the elevation angle θ A exists. Has been achieved. However, when the satellite altitude angle θ S is large and there is shaking, the azimuth axis line and the central axis line XX of the antenna may be completely parallel.
【００４１】斯かる瞬間にアンテナのＺ軸周りに角速度
が発生すると、斯かる角速度は方位ジャイロ４５によっ
て検出され、方位サーボモータ５２によってアンテナは
方位軸１０周りに回転される。方位制御ループは、方位
サーボモータ５２の回転角度が方位ジャイロ４５にフィ
ードバックされ、斯かるアンテナのＺ軸周りの角速度が
ゼロとなるように制御されるように構成されているが、
斯かる瞬間にはフィードバック機能は不能となる。こう
して方位ジャイロ４５の出力はそのまま積分器５８に入
力され続け、方位サーボモータ５２は一種の暴走状態と
なる。When an angular velocity is generated around the Z axis of the antenna at such a moment, the angular velocity is detected by the azimuth gyro 45, and the azimuth servomotor 52 rotates the antenna around the azimuth axis 10. The azimuth control loop is configured so that the rotation angle of the azimuth servo motor 52 is fed back to the azimuth gyro 45 and the angular velocity around the Z axis of the antenna is controlled to be zero.
At that moment, the feedback function is disabled. In this way, the output of the azimuth gyro 45 continues to be input to the integrator 58 as it is, and the azimuth servo motor 52 enters a kind of runaway state.
【００４２】本発明においては、仰角θA を制御信号と
するＯＮ／ＯＦＦ器７８がｓｅｃθ A 演算部７６の出力
側に設けられており、斯かるＯＮ／ＯＦＦ器７８は方位
制御ループが正常に作動している状態、例えば、仰角θ
A が９０°±２°においてｓｅｃθA 演算部７６の出力
信号を遮断するように機能し、それによって積分器５８
の値は一定値に保持される。In the present invention, the elevation angle θAWith the control signal
ON / OFF device 78 is secθ AOutput of computing unit 76
The ON / OFF device 78 is installed on the side
When the control loop is operating normally, e.g. elevation angle θ
AAt 90 ° ± 2 ° sec θAOutput of computing unit 76
Acts to block the signal, thereby allowing the integrator 58
The value of is held constant.
【００４３】仰角θA が９０°±２°の範囲にあると
き、方位サーボモータ５２は暴走状態となる直前で保持
された角速度にて回転し続け、仰角θA が９０°±２°
の範囲を越えると方位制御サーボ系は正常状態に復帰
し、殆ど指向誤差を発生することがない。When the elevation angle θ A is in the range of 90 ° ± 2 °, the azimuth servo motor 52 continues to rotate at the angular velocity held immediately before the runaway state, and the elevation angle θ A is 90 ° ± 2 °.
When the value exceeds the range, the azimuth control servo system returns to the normal state, and the pointing error hardly occurs.
【００４４】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。Although the embodiments of the present invention have been described above in detail, those skilled in the art will appreciate that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments and various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention. Easy to understand.
【００４５】上述の例ではｓｅｃθA 演算器７６とＯＮ
／ＯＦＦ器７８との両者を含むように構成されている
が、何方か一方のみを含むように構成してもよい。In the above example, the sec θ A calculator 76 and the ON
Although it is configured to include both of the / OFF device 78, it may be configured to include only one of them.
【００４６】[0046]
【発明の効果】本発明に依れば、仰角発信器７２から供
給された仰角θA よりｓｅｃθA の値を求め、斯かるｓ
ｅｃθA の値に方位ジャイロ４５から供給される出力信
号を乗算して求めた値を積分器５８に供給するように構
成されているため、方位ジャイロ４５にて形成される方
位制御ループの周波数特性は仰角θA によらず一定値と
なる利点がある。According to the present invention obtains a value of Secshita A more elevation theta A supplied from the elevation oscillator 72, such s
Since the value obtained by multiplying the value of ecθ A by the output signal supplied from the azimuth gyro 45 is supplied to the integrator 58, the frequency characteristic of the azimuth control loop formed by the azimuth gyro 45 is obtained. Has the advantage that it is a constant value regardless of the elevation angle θ A.
【００４７】本発明に依れば、衛星に対するアンテナの
中心軸線の追従精度を向上させることができ、且つアン
テナ１４の指向方向に誤差が生じることが回避される利
点がある。According to the present invention, it is possible to improve the tracking accuracy of the central axis of the antenna with respect to the satellite and to avoid the occurrence of an error in the pointing direction of the antenna 14.
【００４８】本発明に依れば、アンテナ１４の仰角θA
が９０°を越えた場合に発生する方位ジャイロ４５の入
力信号の極性の反転によるサーボ系の発散を防止するこ
とができる利点がある。According to the present invention, the elevation angle θ A of the antenna 14
Is more than 90 °, there is an advantage that the divergence of the servo system due to the inversion of the polarity of the input signal of the azimuth gyro 45 can be prevented.
【００４９】本発明によれば、ＯＮ／ＯＦＦ器７８を設
けることによって仰角信号θA が監視され、仰角信号θ
A が９０°近傍において、ｓｅｃθA 演算部の出力を遮
断するように構成されているからジンバルロック現象が
発生することが防止される利点がある。According to the present invention, the elevation angle signal θ A is monitored by providing the ON / OFF device 78, and the elevation angle signal θ A
When A is in the vicinity of 90 °, the output of the secθ A calculator is cut off, so that there is an advantage that the gimbal lock phenomenon is prevented from occurring.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明のアンテナ指向装置の例を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing an example of an antenna pointing device of the present invention.
【図２】従来のアンテナ指向装置の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a conventional antenna directing device.
３ 基台 ３−１ ブリッジ部 ９−１、９−１’ 軸受 １０ 方位軸 １０’ 円筒部 １０−１ アーム １１ 方位歯車 １３、１３’ 仰角軸線 １４ アンテナ １６、１６’ 仰角軸軸受 ４０ 方位ジンバル ４０−１ 支持軸部 ４０−２ Ｕ字形部 ４１ 取り付け金具 ４１−１、４１−１’ 脚部 ４４ 仰角ジャイロ ４５ 方位ジャイロ ４６、４７ 加速度計 ４８ 仰角歯車 ４９ 仰角サーボモータ ５０ ピニオン ５２ 方位サーボモータ ５３ 方位発信器 ５４ 積分器 ５５ 増幅器 ５６ 減衰器 ５７ アークサイン演算器 ５８ 積分器 ５９ 増幅器 ６０ 減衰器 ６１ 加算器 ７２ 仰角発信器 ７４ 仰角発信器用歯車 ７６ ｓｅｃ演算部 ７８ ＯＮ／ＯＦＦ器 Ｘ−Ｘ アンテナ中心軸線 3 pedestal 3-1 bridge part 9-1, 9-1 'bearing 10 azimuth axis 10' cylindrical part 10-1 arm 11 azimuth gear 13, 13 'elevation angle axis 14 antenna 16, 16' azimuth axis bearing 40 azimuth gimbal 40 -1 Support shaft part 40-2 U-shaped part 41 Attachment metal fittings 41-1, 41-1 'Leg part 44 Elevation gyro 45 Azimuth gyro 46, 47 Accelerometer 48 Elevation gear 49 Elevation servomotor 50 Pinion 52 Azimuth servomotor 53 Azimuth Transmitter 54 Integrator 55 Amplifier 56 Attenuator 57 Arcsine calculator 58 Integrator 59 Amplifier 60 Attenuator 61 Adder 72 Elevation angle transmitter 74 Elevation angle transmitter gear 76 sec Calculation unit 78 ON / OFF device XX Antenna center axis
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成５年１月２６日[Submission date] January 26, 1993
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項１[Name of item to be corrected] Claim 1
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項２[Name of item to be corrected] Claim 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１４[Correction target item name] 0014
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１４】第４のループにおいて、アンテナ１４の方
位角φを指示する方位角信号が方位発信器５３から出力
され、斯かる方位角φは加算器６１にて、衛星方位角φ
S と例えば磁気コンパス又はジャイロコンパスより供給
されたジャイロコンパス方位角（船首方位角）φC とに
よって減ぜられ、更に、減衰器６０を経由して積分器５
８に入力される。アンテナ方位角φA が衛星方位角φS
とジャイロコンパス方位角（船首方位角）φC との和に
等しくなる点で、アンテナ１４の方位は静止する。In the fourth loop, the azimuth signal indicating the azimuth angle φ of the antenna 14 is output from the azimuth transmitter 53, and the azimuth angle φ is added by the adder 61 to the satellite azimuth angle φ.
S and the gyro compass azimuth (heading azimuth) φ C supplied from, for example, a magnetic compass or a gyro compass, and further, via an attenuator 60, an integrator 5
8 is input. Antenna azimuth φ A is satellite azimuth φ S
And the gyro compass azimuth angle (bow azimuth angle) φ C , the azimuth of the antenna 14 is stationary.
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１８[Correction target item name] 0018
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１８】[0018]
【数１】 [Equation 1]
【手続補正５】[Procedure Amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１９[Correction target item name] 0019
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１９】ここに、φはアンテナ１４の方位角、φS
は衛星方位角、φC はジャイロコンパス方位角（船首方
位角）、ｓはラプラス変数である。例えば、φC ＝０、
φS＝φS ’／ｓとおいて最終値を求めれば、φC →φ
S ’となり、アンテナの方位角φA は与えられた衛星方
位角φS に向かうこととなる。Where φ is the azimuth angle of the antenna 14, φ S
Is the satellite azimuth, φ C is the gyro compass azimuth (heading azimuth), and s is the Laplace variable. For example, φ C = 0,
If φ S = φ S '/ s and the final value is obtained, φ C → φ
S ', and the azimuth angle φ A of the antenna goes toward the given satellite azimuth angle φ S.
【手続補正６】[Procedure correction 6]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２０[Correction target item name] 0020
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２０】[0020]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斯かる
アンテナ指向装置において、指向すべき衛星の高度角は
緯度により変化し又は船体の動揺によっても変化するか
ら、アンテナの仰角θも変化する。数１の式は分母に係
数Ｋｃｏｓθを有する項を含むから、方位制御ループ系
の周波数特性はアンテナの仰角θによって変化する。特
に、アンテナの仰角θが大きいときは周波数特性が悪く
なり系の追従精度が低下する。その結果衛星に対するア
ンテナの指向誤差も大きくなる欠点があった。However, in such an antenna pointing device, the elevation angle θ of the antenna changes because the altitude angle of the satellite to be pointed changes depending on the latitude or changes due to the motion of the hull. Since the expression of Formula 1 includes a term having a coefficient Kcos θ in the denominator, the frequency characteristic of the azimuth control loop system changes depending on the elevation angle θ of the antenna. In particular, when the elevation angle θ of the antenna is large, the frequency characteristics deteriorate and the tracking accuracy of the system deteriorates. As a result, there is a drawback that the pointing error of the antenna with respect to the satellite becomes large.
【手続補正７】[Procedure Amendment 7]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２１[Correction target item name] 0021
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２１】また、アンテナの仰角θが９０°近くな
り、アンテナの中心軸線Ｘ−Ｘが方位軸線の方向に一致
すると、方位ジャイロ４５はアンテナの方位軸線周りの
回転変位を検出することができなくなる。従って方位制
御ループはサーボ系として機能しなくなり、衛星に対す
るアンテナの追従は不能となる。斯かる現象はジンバル
ロックと称される。When the elevation angle θ of the antenna becomes close to 90 ° and the central axis XX of the antenna coincides with the direction of the azimuth axis, the azimuth gyro 45 cannot detect the rotational displacement around the azimuth axis of the antenna. . Therefore, the azimuth control loop does not function as a servo system and the antenna cannot follow the satellite. Such a phenomenon is called gimbal lock.
【手続補正８】[Procedure Amendment 8]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２２[Name of item to be corrected] 0022
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２２】本発明は、斯かる点に鑑み、アンテナの仰
角θが９０°近くなっても、ジンバルロック現象によっ
て追従不能となることを防止し、良好な周波数特性を有
するサーボ系を有し、衛星に対して良好に指向すること
ができるアンテナ指向装置を提供することを目的とす
る。In view of the above point, the present invention has a servo system having a good frequency characteristic, which prevents tracking failure due to the gimbal lock phenomenon even when the elevation angle θ of the antenna is close to 90 °. It is an object of the present invention to provide an antenna directing device that can favorably direct a satellite.
【手続補正９】[Procedure Amendment 9]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２３[Name of item to be corrected] 0023
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２３】[0023]
【課題を解決するための手段】本発明に依れば、例えば
図１に示すように、中心軸線Ｘ−Ｘを有し支持部材４１
に支持されたアンテナ１４と、アンテナ１４及び上記支
持部材４１を上記中心軸線Ｘ−Ｘに直交する仰角軸線周
りに回転可能に支持する方位ジンバルと、方位ジンバル
４０を仰角軸線１３、１３’に直交する方位軸線周りに
回転可能に支持する基台３と、仰角軸線１３、１３’に
平行な入力軸線を有し支持部材４１に固定された第１の
ジャイロ４４と、中心軸線Ｘ−Ｘと仰角軸線１３、１
３’の両者に直交する入力軸線を有し支持部材４１に固
定された第２のジャイロ４５と、水平面に対する中心軸
線Ｘ−Ｘの傾斜角を指示する信号を出力する第１の加速
度計４６と、上記方位ジンバル４０の上記方位軸線周り
の回転角を指示する信号を出力する方位発信器５３とを
有し、上記第１の加速度計４６の出力信号から衛星の高
度角に対応した値を減じた信号を上記第１のジャイロ４
４の実質的なトルカにフィードバックし、上記方位発信
器５３の出力信号、船首方位及び衛星方位角に対応した
信号とを加算器６１にて演算しその出力信号を上記第２
のジャイロ４５の実質的なトルカにフィードバックして
上記アンテナの中心軸線Ｘ−Ｘを上記衛星に指向させる
ように構成されたアンテナ指向装置において、更に、上
記方位ジンバル４０に対する上記アンテナの上記仰角軸
線１３、１３’周りの回転角θを指示する信号を出力す
る仰角発信器７２と、該仰角発信器から出力された回転
角信号よりｓｅｃθの値を計算するｓｅｃθ演算部７６
とを設け、上記第２のジャイロ４５の出力信号と上記ｓ
ｅｃθ演算部７６の出力信号とを乗算し斯かる乗算値を
積分器５８に入力し、それによってサーボ系の周波数特
性が全ての仰角θにおいて不変となるように構成されて
いる。In accordance with the present invention, a support member 41 having a central axis XX, as shown for example in FIG.
The azimuth gimbal 40 that rotatably supports the antenna 14 supported on the antenna 14 and the support member 41 so that the antenna 14 and the support member 41 are rotatable about an elevation axis orthogonal to the central axis XX, and the azimuth gimbal 40 is orthogonal to the elevation axes 13 and 13 '. The pedestal 3 that supports the azimuth axis and the elevation axis 13 and 13 '
The first gyro 44 having parallel input axes and fixed to the support member 41, the central axis XX, and the elevation axis 13, 1
A second gyro 45 having an input axis orthogonal to both 3'and fixed to the support member 41, and a first accelerometer 46 for outputting a signal indicating the inclination angle of the central axis XX with respect to the horizontal plane. And an azimuth oscillator 53 that outputs a signal indicating the rotation angle of the azimuth gimbal 40 around the azimuth axis, and subtracts a value corresponding to the altitude angle of the satellite from the output signal of the first accelerometer 46. Signal from the first gyro 4
4 to the substantial torquer, and the adder 61 calculates the output signal of the azimuth transmitter 53 and the signal corresponding to the heading and the satellite azimuth and outputs the output signal to the second
In the antenna pointing device configured to feed back the substantial axis of the gyro 45 to direct the central axis X-X of the antenna to the satellite, further, the elevation axis 13 of the antenna with respect to the azimuth gimbal 40. , 13 'around the elevation angle transmitter 72, which outputs a signal indicating the rotation angle θ, and a secθ calculation unit 76 for calculating the value of secθ from the rotation angle signal output from the elevation angle transmitter.
And the output signal of the second gyro 45 and the s
The output signal of the ecθ calculation unit 76 is multiplied, and the multiplication value is input to the integrator 58, whereby the frequency characteristic of the servo system is invariable at all elevation angles θ.
【手続補正１０】[Procedure Amendment 10]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２４[Name of item to be corrected] 0024
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２４】本発明に依れば、例えば図１に示すよう
に、中心軸線Ｘ−Ｘを有し支持部材４１に支持されたア
ンテナ１４と、アンテナ１４及び上記支持部材４１を上
記中心軸線Ｘ−Ｘに直交する仰角軸線周りに回転可能に
支持する方位ジンバルと、方位ジンバル４０を仰角軸線
１３、１３’に直交する方位軸線周りに回転可能に支持
する基台３と、仰角軸線１３、１３’に平行な入力軸線
を有し支持部材４１に固定された第１のジャイロ４４
と、中心軸線Ｘ−Ｘと仰角軸線１３、１３’の両者に直
交する入力軸線を有し支持部材４１に固定された第２の
ジャイロ４５と、水平面に対する中心軸線Ｘ−Ｘの傾斜
角を指示する信号を出力する第１の加速度計４６と、上
記方位ジンバル４０の上記方位軸線周りの回転角を指示
する信号を出力する方位発信器５３とを有し、上記第１
の加速度計４６の出力信号から衛星の高度角に対応した
値を減じた信号を上記第１のジャイロ４４の実質的なト
ルカにフィードバックし、上記方位発信器５３の出力信
号、船首方位及び衛星方位角に対応した信号とを加算器
６１にて演算しその出力信号を上記第２のジャイロ４５
の実質的なトルカにフィードバックして上記アンテナの
中心軸線を上記衛星に指向させるように構成されたアン
テナ指向装置において、更に、上記方位ジンバル４０に
対する上記アンテナの上記仰角軸線周りの回転角θを指
示する回転角信号を出力する仰角発信器７２と上記第２
のジャイロ４５の出力信号を遮断するＯＮ／ＯＦＦ器７
８とを設け、該ＯＮ／ＯＦＦ器７８によって上記第２の
ジャイロ４５の出力信号はアンテナの中心軸線Ｘ−Ｘと
方位軸線が平行となるときの値を中心値として所定の角
度範囲にある場合には遮断されるように構成されてい
る。According to the present invention, for example, as shown in FIG. 1, the antenna 14 having a central axis line XX and supported by the supporting member 41, and the antenna 14 and the supporting member 41 are connected to the central axis line X-X. An azimuth gimbal that rotatably supports about an elevation axis orthogonal to X, a base 3 that rotatably supports an azimuth gimbal 40 about an azimuth axis that is orthogonal to the elevation axes 13 and 13 ', and an elevation axis 13 and 13'. Gyro 44 fixed to the support member 41 with an input axis parallel to
And a second gyro 45 fixed to the support member 41 having an input axis orthogonal to both the central axis XX and the elevation axis 13 and 13 ', and indicating the inclination angle of the central axis XX with respect to the horizontal plane. A first accelerometer 46 for outputting a signal for indicating the rotation angle of the azimuth gimbal 40, and an azimuth transmitter 53 for outputting a signal for instructing a rotation angle of the azimuth gimbal 40 about the azimuth axis.
The signal obtained by subtracting the value corresponding to the altitude angle of the satellite from the output signal of the accelerometer 46 is fed back to the substantial torquer of the first gyro 44, and the output signal of the azimuth transmitter 53, the heading and the satellite azimuth. The signal corresponding to the angle is calculated by the adder 61, and the output signal is calculated by the second gyro 45.
In the antenna pointing device configured to feed back the central axis of the antenna to the satellite by feeding back to the effective torquer, further, the rotation angle θ around the elevation axis of the antenna with respect to the azimuth gimbal 40 is indicated. And an elevation angle transmitter 72 that outputs a rotation angle signal
ON / OFF device 7 that shuts off the output signal of the gyro 45
8 is provided, and the output signal of the second gyro 45 by the ON / OFF device 78 is within a predetermined angular range with the value when the central axis XX of the antenna is parallel to the azimuth axis as the central value. Is configured to be shut off.
【手続補正１１】[Procedure Amendment 11]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２５[Name of item to be corrected] 0025
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２５】[0025]
【作用】本発明によれば、仰角発信器７２より供給され
た仰角信号θに基づきｓｅｃ演算部７６にてｓｅｃθの
演算を行い、斯かるｓｅｃθの値に方位ジャイロ４５か
らの出力信号ｄφ／ｄｔ・ｃｏｓθを乗じた値を積分器
に供給するように構成されているため、方位制御ループ
の周波数特性はアンテナの仰角θに依らず一定となる。According to the present invention, sec θ is calculated by the sec calculator 76 based on the elevation signal θ supplied from the elevation transmitter 72, and the output signal dφ from the azimuth gyro 45 is calculated as the value of sec θ. Since the value obtained by multiplying / dt · cos θ is supplied to the integrator, the frequency characteristic of the azimuth control loop becomes constant regardless of the elevation angle θ of the antenna.
【手続補正１２】[Procedure Amendment 12]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２６[Correction target item name] 0026
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２６】また、本発明によれば、ＯＮ／ＯＦＦ器７
８を設け、斯かるＯＮ／ＯＦＦ器７８によって、仰角発
信器７２からの仰角信号θを参照しながら、アンテナの
中心軸線と方位軸線が平行となるときの角度を中心に、
ある角度区間で方位ジャイロ４５の出力が遮断されるか
ら、ジンバルロック現象による誤差が排除されることが
できる。Further, according to the present invention, the ON / OFF device 7
8 is provided, and the ON / OFF device 78 refers to the elevation angle signal θ from the elevation transmitter 72, with the center axis of the antenna parallel to the azimuth axis,
Since the output of the azimuth gyro 45 is cut off in a certain angle section, the error due to the gimbal lock phenomenon can be eliminated.
【手続補正１３】[Procedure Amendment 13]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３２[Name of item to be corrected] 0032
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３２】本例によると、方位ジンバル４０のＵ字形
部４０−２の一方の脚部には仰角軸線１３、１３’と同
軸的に又は平行に仰角発信器７２が装着されている。斯
かる仰角発信器７２は例えば仰角歯車４８に係合する仰
角発信器用歯車７４を有しており、仰角軸線１３、１
３’の回転変位は仰角発信器用歯車７４を経由して検出
されるように構成されている。斯かる仰角発信器７２に
よってアンテナ１４の仰角軸線１３、１３’周りの回転
角度即ち仰角θが検出されそれを指示する信号が出力さ
れる。According to this embodiment, the elevation transmitter 72 is mounted on one leg of the U-shaped portion 40-2 of the azimuth gimbal 40 coaxially or in parallel with the elevation axes 13 and 13 '. Such an elevation angle transmitter 72 has, for example, an elevation angle transmitter gear 74 that engages with the elevation angle gear 48, and the elevation angle axes 13 and 1
The rotational displacement 3'is configured to be detected via the elevation angle transmitter gear 74. The elevation angle transmitter 72 detects the rotation angle of the antenna 14 around the elevation angle axes 13 and 13 ', that is, the elevation angle θ, and outputs a signal indicating the rotation angle.
【手続補正１４】[Procedure Amendment 14]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３３[Correction target item name] 0033
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３３】更に、第３のループには方位ジャイロ４５
の出力側にｓｅｃθ演算部７６とＯＮ／ＯＦＦ器７８が
配置されている。ｓｅｃθ演算部７６は仰角発信器７２
から供給された仰角θを用いてｓｅｃθ（＝１／ｃｏｓ
θ）の計算し、斯かるｓｅｃθの値を方位ジャイロ４５
から供給された（ｄφ／ｄｔ）・ｃｏｓθに乗算するよ
うに構成されている。斯くして、ｓｅｃθ演算部７６か
らは仰角θを含まない信号が供給される。Further, the azimuth gyro 45 is provided in the third loop.
A sec θ calculation unit 76 and an ON / OFF device 78 are arranged on the output side of. The sec θ calculation unit 76 uses the elevation transmitter 72.
Using the elevation angle θ supplied from, sec θ (= 1 / cos
θ ), and the value of sec θ is calculated as the azimuth gyro 45
It is configured to multiply (dφ / dt) · cos θ supplied from Thus, the sec θ calculation unit 76 supplies a signal that does not include the elevation angle θ .
【手続補正１５】[Procedure Amendment 15]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３４[Correction target item name] 0034
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３４】本例の場合について、数１の式と同様に、
ラプラス変換の後のアンテナの方位角φの伝達関数を求
めると次の数２の式によって表される。In the case of this example, similarly to the equation (1),
When the transfer function of the azimuth angle φ of the antenna after the Laplace transform is obtained, it is expressed by the following equation (2).
【手続補正１６】[Procedure Amendment 16]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３５[Correction target item name] 0035
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３５】[0035]
【数２】 [Equation 2]
【手続補正１７】[Procedure Amendment 17]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３６[Correction target item name] 0036
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３６】尚、数１の式と同様、増幅器５９のゲイン
を−Ｋ、減衰器６０のゲインをＫTとしている。こうし
て、本例では、ｓｅｃθ演算部７６を設けることによっ
て方位制御ループの周波数特性はアンテナの仰角θに無
関係に一定となるため、衛星高度角が９０°に近いとき
でも追従精度の低下を防止することができる。As in the equation (1), the gain of the amplifier 59 is -K and the gain of the attenuator 60 is K T. Thus, in this example, by providing the sec θ calculation unit 76, the frequency characteristic of the azimuth control loop becomes constant irrespective of the elevation angle θ of the antenna. Therefore, even when the satellite altitude angle is close to 90 °, the tracking accuracy is prevented from lowering. can do.
【手続補正１８】[Procedure 18]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３７[Name of item to be corrected] 0037
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３７】更に、本例のｓｅｃθ演算部７６は、仰角
θが９０°を越えた場合に発生する方位ジャイロ４５の
入力信号の極性の反転に起因するサーボ系の発散を防止
する機能を有する。Further, the sec θ calculator 76 of this example is
It has a function of preventing the divergence of the servo system due to the inversion of the polarity of the input signal of the azimuth gyro 45 which occurs when θ exceeds 90 °.
【手続補正１９】[Procedure Amendment 19]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３８[Correction target item name] 0038
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３８】本例の第３のループでは、更に、ＯＮ／Ｏ
ＦＦ器７８が配置されており、斯かるＯＮ／ＯＦＦ器７
８は仰角発信器７２より得られる仰角θの値に基づい
て、ｓｅｃθ演算部７６の出力信号を供給し又は遮断す
るように構成されており、それによって以下に説明する
ようにジンバルロック現象が回避される。In the third loop of this example, further ON / O
The FF device 78 is arranged and the ON / OFF device 7 is provided.
8 is configured to supply or cut off the output signal of the sec θ calculation unit 76 based on the value of the elevation angle θ obtained from the elevation angle transmitter 72, which causes a gimbal lock phenomenon as described below. Avoided.
【手続補正２０】[Procedure amendment 20]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３９[Correction target item name] 0039
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３９】図１に示すように、アンテナの中心軸線Ｘ
−Ｘ方向にＸ軸をとり、仰角軸線１３、１３’方向にＹ
軸をとり、Ｘ軸とＹ軸の双方に直角にＺ軸をとる。本発
明が対象とする２軸の方位−仰角系のアンテナ指向装置
では、Ｚ軸に平行な入力軸を有する方位ジャイロ４５に
よって、慣性空間に対するＺ軸周りの角速度が検出され
る。方位ジャイロ４５によって出力されたＺ軸周りの角
速度を指示する信号は、積分器５８、サーボアンプ５９
を経由して方位サーボモータ５２にフィードバックされ
る。こうしてアンテナ１４はＺ軸周りに回転しないよう
に慣性空間に対して安定化され、指向誤差の発生が防止
されている。As shown in FIG. 1, the central axis X of the antenna
-The X axis is taken in the X direction, and Y is taken in the direction of the elevation axis 13, 13 '.
The axis is taken, and the Z axis is taken at right angles to both the X axis and the Y axis. Orientation of the two axes to which the present invention is directed - in elevation system of the antenna pointing system, the azimuth gyro 45 having parallel input shaft to the Z-axis, the angular velocity around the Z-axis with respect to inertial space is detected. Angle around Z-axis output by azimuth gyro 45
The signal instructing the speed is the integrator 58 and the servo amplifier 59.
Is fed back to the azimuth servo motor 52 via. In this way, the antenna 14 is stabilized against the inertial space so as not to rotate around the Z axis, and the occurrence of pointing error is prevented.
【手続補正２１】[Procedure correction 21]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００４０[Correction target item name] 0040
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００４０】斯かる機能は、ｓｅｃθ演算部７６を設け
ることによって、仰角θが存在する場合であっても、殆
ど全ての仰角θ（θが９０°を越えた場合でも）に対し
て充分達成されている。しかしながら、衛星高度角θS
が大きく且つ動揺が存在する場合には、方位軸線とアン
テナの中心軸線Ｘ−Ｘが完全に平行となる場合がある。By providing the sec θ calculator 76, such a function is sufficiently achieved for almost all elevation angles θ (even when θ exceeds 90 °) even when the elevation angle θ exists. Has been done. However, the satellite altitude angle θ S
Is large and there is sway, the azimuth axis and the central axis XX of the antenna may be perfectly parallel.
【手続補正２２】[Procedure correction 22]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００４２[Correction target item name] 0042
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００４２】本発明においては、仰角θを制御信号とす
るＯＮ／ＯＦＦ器７８がｓｅｃθ演算部７６の出力側に
設けられており、斯かるＯＮ／ＯＦＦ器７８は方位制御
ループが正常に作動している状態、例えば、仰角θが９
０°±２°においてｓｅｃθ演算部７６の出力信号を遮
断するように機能し、それによって積分器５８の値は一
定値に保持される。In the present invention, an ON / OFF device 78 that uses the elevation angle θ as a control signal is provided on the output side of the sec θ calculation unit 76, and in this ON / OFF device 78, the azimuth control loop operates normally. to that state, for example, the elevation angle θ is 9
At 0 ° ± 2 °, it functions so as to cut off the output signal of the sec θ calculation unit 76, whereby the value of the integrator 58 is held at a constant value.
【手続補正２３】[Procedure amendment 23]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００４３[Correction target item name] 0043
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００４３】仰角θが９０°±２°の範囲にあるとき、
方位サーボモータ５２は暴走状態となる直前で保持され
た角速度にて回転し続け、仰角θが９０°±２°の範囲
を越えると方位制御サーボ系は正常状態に復帰し、殆ど
指向誤差を発生することがない。When the elevation angle θ is in the range of 90 ° ± 2 °,
The azimuth servo motor 52 continues to rotate at the held angular velocity immediately before entering the runaway state, and when the elevation angle θ exceeds the range of 90 ° ± 2 °, the azimuth control servo system returns to the normal state and almost a pointing error occurs. There is nothing to do.
【手続補正２４】[Procedure correction 24]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００４５[Name of item to be corrected] 0045
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００４５】上述の例ではｓｅｃθ演算器７６とＯＮ／
ＯＦＦ器７８との両者を含むように構成されているが、
何方か一方のみを含むように構成してもよい。In the above example, the sec θ calculator 76 and ON / OFF
Although it is configured to include both the OFF device 78,
It may be configured to include only one of them.
【手続補正２５】[Procedure correction 25]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００４６[Correction target item name] 0046
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００４６】[0046]
【発明の効果】本発明に依れば、仰角発信器７２から供
給された仰角θよりｓｅｃθの値を求め、斯かるｓｅｃ
θの値に方位ジャイロ４５から供給される出力信号を乗
算して求めた値を積分器５８に供給するように構成され
ているため、方位ジャイロ４５にて形成される方位制御
ループの周波数特性は仰角θによらず一定値となる利点
がある。According to the present invention, the value of sec θ is calculated from the elevation angle θ supplied from the elevation angle transmitter 72, and the sec
Since the value obtained by multiplying the value of θ by the output signal supplied from the azimuth gyro 45 is supplied to the integrator 58, the frequency characteristic of the azimuth control loop formed by the azimuth gyro 45 is There is an advantage that the value is constant regardless of the elevation angle θ .
【手続補正２６】[Procedure Amendment 26]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００４８[Correction target item name] 0048
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００４８】本発明に依れば、アンテナ１４の仰角θが
９０°を越えた場合に発生する方位ジャイロ４５の入力
信号の極性の反転によるサーボ系の発散を防止すること
ができる利点がある。According to the present invention, it is possible to prevent the divergence of the servo system due to the inversion of the polarity of the input signal of the azimuth gyro 45 which occurs when the elevation angle θ of the antenna 14 exceeds 90 °.
【手続補正２７】[Procedure Amendment 27]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００４９[Correction target item name] 0049
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００４９】本発明によれば、ＯＮ／ＯＦＦ器７８を設
けることによって仰角信号θが監視され、仰角信号θが
９０°近傍において、ｓｅｃθ演算部の出力を遮断する
ように構成されているからジンバルロック現象が発生す
ることが防止される利点がある。According to the present invention, the elevation angle signal θ is monitored by providing the ON / OFF device 78, and the output of the sec θ calculation unit is cut off when the elevation angle signal θ is in the vicinity of 90 °. There is an advantage that the gimbal lock phenomenon is prevented from occurring.
【手続補正２８】[Procedure correction 28]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図１】 [Figure 1]
【図２】 [Fig. 2]
Claims (3)
ンテナと、該アンテナ及び支持部材を上記中心軸線に直
交する仰角軸線周りに回転可能に支持する方位ジンバル
と、該方位ジンバルを上記仰角軸線に直交する方位軸線
周りに回転可能に支持する基台と、上記仰角軸線に直交
する入力軸線を有し上記支持部材に固定された第１のジ
ャイロと、上記中心軸線と仰角軸線の両者に直交する入
力軸線を有し上記支持部材に固定された第２のジャイロ
と、水平面に対する上記中心軸線の傾斜角を指示する信
号を出力する加速度計と、上記方位ジンバルの上記方位
軸線周りの回転角を指示する信号を出力する方位発信器
とを有し、上記加速度計の出力信号から衛星の高度角に
対応した値を減じた信号を上記ジャイロの実質的なトル
カにフィードバックし、上記方位発信器の出力信号と船
首方位角及び衛星方位角に対応した信号とを加算器にて
演算しその出力信号を上記第２のジャイロの実質的なト
ルカにフィードバックして上記アンテナの中心軸線を上
記衛星に指向させるように構成されたアンテナ指向装置
において、 更に、上記方位ジンバルに対する上記アンテナの上記仰
角軸線周りの回転角θを指示する回転角信号を出力する
仰角発信器と、該仰角発信器から出力された回転角信号
よりｓｅｃθの値を計算するｓｅｃθ演算部とを設け、
上記第２のジャイロの出力信号と上記ｓｅｃθ演算部の
出力信号とを乗算し斯かる乗算値を積分器に入力し、そ
れによってサーボ系の周波数特性が全ての仰角θにおい
て不変となるように構成されていることを特徴とするア
ンテナ指向装置。1. An antenna having a central axis and supported by a supporting member, an azimuth gimbal for rotatably supporting the antenna and the supporting member around an elevation axis perpendicular to the central axis, and the azimuth gimbal for the elevation angle. A base that rotatably supports around an azimuth axis that is orthogonal to the axis, a first gyro that has an input axis that is orthogonal to the elevation axis and is fixed to the support member, and both the center axis and the elevation axis. A second gyro having orthogonal input axes and fixed to the support member, an accelerometer that outputs a signal indicating an inclination angle of the central axis with respect to a horizontal plane, and a rotation angle of the azimuth gimbal around the azimuth axis. And an azimuth transmitter that outputs a signal that indicates that the signal obtained by subtracting a value corresponding to the altitude angle of the satellite from the output signal of the accelerometer is fed back to the substantial torquer of the gyro. Then, the output signal of the azimuth transmitter and the signal corresponding to the heading azimuth angle and the satellite azimuth angle are calculated by an adder, and the output signal is fed back to the substantial torquer of the second gyro to feed the antenna. An antenna directing device configured to direct a central axis to the satellite, further comprising: an elevation transmitter that outputs a rotation angle signal indicating a rotation angle θ around the elevation axis of the antenna with respect to the azimuth gimbal; And a secθ calculation unit for calculating the value of secθ from the rotation angle signal output from the elevation transmitter,
The output signal of the second gyro is multiplied by the output signal of the secθ calculation unit, and the multiplication value is input to an integrator, whereby the frequency characteristic of the servo system is invariable at all elevation angles θ. An antenna pointing device characterized by being provided.
ンテナと、該アンテナ及び支持部材を上記中心軸線に直
交する仰角軸線周りに回転可能に支持する方位ジンバル
と、該方位ジンバルを上記仰角軸線に直交する方位軸線
周りに回転可能に支持する基台と、上記仰角軸線に直交
する入力軸線を有し上記支持部材に固定された第１のジ
ャイロと、上記中心軸線と仰角軸線の両者に直交する入
力軸線を有し上記支持部材に固定された第２のジャイロ
と、水平面に対する上記中心軸線の傾斜角を指示する信
号を出力する加速度計と、上記方位ジンバルの上記方位
軸線周りの回転角を指示する信号を出力する方位発信器
とを有し、上記加速度計の出力信号から衛星の高度角に
対応した値を減じた信号を上記第１のジャイロの実質的
なトルカにフィードバックし、上記方位発信器の出力信
号と船首方位角及び衛星方位角に対応した信号とを加算
器にて演算しその出力信号を上記第２のジャイロの実質
的なトルカにフィードバックして上記アンテナの中心軸
線を上記衛星に指向させるように構成されたアンテナ指
向装置において、 更に、上記方位ジンバルに対する上記アンテナの上記仰
角軸線周りの回転角θを指示する回転角信号を出力する
仰角発信器と上記第２のジャイロの出力信号を遮断する
ＯＮ／ＯＦＦ器とを設け、該ＯＮ／ＯＦＦ器によって上
記第２のジャイロの出力信号はアンテナの中心軸線と方
位軸線が平行となるときの値を中心値として所定の角度
範囲にある場合には遮断されるように構成されているこ
とを特徴とするアンテナ指向装置。2. An antenna having a central axis and supported by a supporting member, an azimuth gimbal for rotatably supporting the antenna and the supporting member around an elevation axis orthogonal to the central axis, and the azimuth gimbal for the elevation angle. A base that rotatably supports around an azimuth axis that is orthogonal to the axis, a first gyro that has an input axis that is orthogonal to the elevation axis and is fixed to the support member, and both the center axis and the elevation axis. A second gyro having orthogonal input axes and fixed to the support member, an accelerometer that outputs a signal indicating an inclination angle of the central axis with respect to a horizontal plane, and a rotation angle of the azimuth gimbal around the azimuth axis. And an azimuth oscillator for outputting a signal for instructing to feed a signal obtained by subtracting a value corresponding to the altitude angle of the satellite from the output signal of the accelerometer to the substantial torquer of the first gyro. Back, the adder calculates the output signal of the azimuth transmitter and the signals corresponding to the azimuth angle of the bow and the satellite azimuth angle, and feeds back the output signal to the substantial torquer of the second gyroscope. In the antenna directing device configured to direct the central axis line of the antenna to the satellite, further, an elevation angle transmitter that outputs a rotation angle signal indicating a rotation angle θ around the elevation angle axis of the antenna with respect to the azimuth gimbal, and An ON / OFF device for shutting off the output signal of the second gyro is provided, and the output value of the second gyro is centered on the value when the central axis of the antenna and the azimuth axis are parallel. The antenna directing device is configured so as to be cut off when in a predetermined angle range.
て、上記所定の角度範囲の幅は０．２〜５°であること
を特徴とするアンテナ指向装置。3. The antenna directing device according to claim 2, wherein the width of the predetermined angle range is 0.2 to 5 °.
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| US6986747B2 (en) | 2002-01-29 | 2006-01-17 | Johnson & Johnson Consumer Companies | Method of measuring the stress or relaxation level of a mammal |
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