JPH07154127A - Antenna directing device - Google Patents

Antenna directing device

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JPH07154127A
JPH07154127A JP29826693A JP29826693A JPH07154127A JP H07154127 A JPH07154127 A JP H07154127A JP 29826693 A JP29826693 A JP 29826693A JP 29826693 A JP29826693 A JP 29826693A JP H07154127 A JPH07154127 A JP H07154127A
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axis
angle
azimuth
antenna
elevation
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Takao Murakoshi
尊雄 村越
Takeshi Hojo
武 北條
Yoshinori Kamiya
吉範 神谷
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Tokimec Inc
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Abstract

PURPOSE:To direct the antenna accurately in a direction of a satellite by providing a shake angle arithmetic section and a gimbaling error arithmetic section in the device and using an output signal of the gimbaling error arithmetic section to eliminate a gimbaling error from a stern azimuth angle. CONSTITUTION:A shake angle arithmetic section 94 receives a signal indicating a tilt correction value DELTAphiA outputted from a tilt correction arithmetic section 93, a signal indicating a rotary angle theta of an antenna 14 outputted from an elevating angle oscillator 34, and a signal indicating a satellite altitude angle phiS Then shake angles eta, xsi of a mount side of a ship to which the antenna direction device is fitted are calculated. A gimbaling error arithmetic section 108 receives a signal indicating the shake angles eta, xsi and a signal indicating a satellite azimuth angle phiS to obtain a gimbaling error delta and it is fed to an adder 61 as a correction value DELTAphiC=delta. Then an error included in a stern azimuth angle phiC fed to a gyro compass or the like is eliminated thereby.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【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3は従来のアンテナ指向装置の例を示
す。この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. 3 shows an example of a conventional antenna pointing device. This antenna pointing device is basically referred to as an azimuth-elevation system, and has a base 3 and an azimuth gimbal 40 attached to the base 3, and a mounting bracket attached to a U-shaped member at the upper end of the azimuth gimbal 40. 41 and the antenna 14 attached to such a mounting bracket 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11
が装着されており、斯かる円筒部11の内部には1対の
軸受21−1、21−2が取り付けられている。この軸
受21−1、21−2の内輪には方位軸20が嵌合され
ており、方位軸20の上端部にはアーム13を介して方
位ジンバル40が装着されている。
The base 3 may have a bridge portion 3-1.
The bridge portion 3-1 has a cylindrical portion 11 protruding upward.
Is mounted, and a pair of bearings 21-1 and 21-2 is mounted inside the cylindrical portion 11. The azimuth axis 20 is fitted to the inner rings of the bearings 21-1 and 21-2, and the azimuth gimbal 40 is attached to the upper end of the azimuth axis 20 via the arm 13.

【0004】斯くして方位軸20が軸受21−1、21
−2によって支持された状態にて、方位ジンバル40は
方位軸20を通る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の中心軸線即
ち方位軸線Z−Zは図示のように方位軸20を通る軸線
より偏倚して配置されている。尚、支持軸部40−1は
方位軸20を通る軸線に整合するように構成してもよ
い。
Thus, the azimuth axis 20 has the bearings 21-1, 21.
The azimuth gimbal 40 can rotate about an axis passing through the azimuth axis 20 while being supported by -2. The azimuth gimbal 40 has a lower support shaft portion 40-1 and an upper U-shaped portion 40-2, and the central axis of the support shaft portion 40-1, that is, the azimuth axis ZZ is as shown in the figure. It is arranged deviated from the axis passing through. The support shaft portion 40-1 may be configured to be aligned with the axis line passing through the azimuth axis 20.

【0005】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が配置されて
おり、斯かる取り付け金具41はその2つの脚部41−
1、41−2の各々に仰角軸30−1、30−2を有す
る。方位ジンバル40のU字形部40−2の2つの脚部
の各々には適当な軸受が装着されており、斯かる軸受に
よって仰角軸30−1、30−2は回転可能に支持され
ている。
On the U-shaped portion 40-2 of the orientation gimbal 40, a smaller U-shaped mounting member 41 is arranged, and the mounting member 41 has two legs 41-
The elevation angle axes 30-1 and 30-2 are provided on the respective 1 and 41-2. A suitable bearing is mounted on each of the two legs of the U-shaped portion 40-2 of the orientation gimbal 40, and the elevation shafts 30-1 and 30-2 are rotatably supported by the bearings.

【0006】仰角軸30−1、30−2の中心軸線は仰
角軸線Y−Yを構成しており、こうして、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Y−Y周りに回転可能に支持されて
いる。仰角軸線Y−Yは方位軸線Z−Zに対して直角に
配置されている。
The central axes of the elevation axes 30-1 and 30-2 form an elevation axis YY, and thus the mounting bracket 41 is located between the two legs of the U-shaped portion 40-2 of the orientation gimbal 40. Is rotatably supported around the elevation axis Y-Y. The elevation axis Y-Y is arranged at right angles to the azimuth axis Z-Z.

【0007】方位軸線Z−Zはアンテナ指向装置の取り
付け面、例えば船体面に垂直であり、従って、仰角軸線
Y−Yは船体面に対して常に平行に配置されている。
The azimuth axis ZZ is perpendicular to the mounting surface of the antenna directing device, for example the hull surface, so that the elevation axis YY is always arranged parallel to the hull surface.

【0008】U字形の取り付け金具41の脚部41−
1、41−2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Y−
Y周りを回転することができる。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Y−
Yに対して垂直である。
The leg portion 41 of the U-shaped mounting bracket 41
The antenna 14 is attached to the antennas 1 and 41-2.
It can rotate around Y. The antenna 14 has a central axis XX, which is the elevation axis Y-.
It is perpendicular to Y.

【0009】取り付け金具41には、仰角ジャイロ44
及び方位ジャイロ45が装着され、仰角ジャイロ44に
よって仰角軸線Y−Y周りを回転するアンテナ14の回
転角速度が検出され、方位ジャイロ45によって仰角軸
線Y−Y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の回転角速度が検出され
る。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
ロ等の角速度検出型ジャイロであってよい。
The mounting bracket 41 includes an elevation gyro 44.
And the azimuth gyro 45 are attached, and the rotation angular velocity of the antenna 14 rotating around the elevation axis YY is detected by the elevation gyro 44, and both the elevation axis YY and the center axis XX of the antenna 14 are detected by the azimuth gyro 45. The angular velocity of rotation of the antenna 14 around the axis orthogonal to is detected. The elevation gyro 44 and the azimuth gyro 45 may be, for example, an integral gyro such as a mechanical gyro or an optical gyro, or an angular velocity detection gyro such as a vibration gyro, a rate gyro, or an optical fiber gyro.

【0010】取り付け金具41には更に、第1の加速度
計46と第2の加速度計47と第3の加速度計48とが
装着されている。第1の加速度計46によって仰角軸線
Y−Y周りのアンテナ14の中心軸線X−X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Y−Yの傾斜角度xが検出される。
A first accelerometer 46, a second accelerometer 47, and a third accelerometer 48 are further mounted on the mounting bracket 41. The first accelerometer 46 detects the inclination angle of the central axis XX of the antenna 14 around the elevation axis YY, and the second accelerometer 47 detects the inclination angle x of the elevation axis YY with respect to the horizontal plane. It

【0011】第2の加速度計47をその入力軸線が仰角
軸線Y−Yに平行となるように、取り付け金具41に装
着すれば、その出力はsinxに比例する。尚、第2の
加速度計47は、その入力軸線が仰角軸線Y−Yに平行
となるように、方位ジンバル40に装着してもよい。
If the second accelerometer 47 is mounted on the mounting bracket 41 so that its input axis is parallel to the elevation axis YY, its output is proportional to sinx. The second accelerometer 47 may be attached to the azimuth gimbal 40 so that its input axis is parallel to the elevation axis YY.

【0012】第3の加速度計48は第1の加速度計46
及び第2の加速度計47の双方に直交するように装着さ
れる、即ち、第1の加速度計46の入力軸線及び第2の
加速度計47の入力軸線の双方に直交する入力軸線を有
するように取り付けられる。こうして、第3の加速度計
48はアンテナ14の中心軸線X−X及び仰角軸線Y−
Yの双方に直交する軸線の水平面に対する傾斜角度を検
出する。
The third accelerometer 48 is the first accelerometer 46.
And the second accelerometer 47 are mounted so as to be orthogonal to each other, that is, to have an input axis line that is orthogonal to both the input axis line of the first accelerometer 46 and the input axis line of the second accelerometer 47. It is attached. Thus, the third accelerometer 48 has the central axis XX and the elevation axis Y- of the antenna 14.
The tilt angle of the axis line orthogonal to both Y with respect to the horizontal plane is detected.

【0013】取り付け金具41の一方の脚部には仰角軸
線Y−Yと同軸的に仰角歯車32が装着されている。斯
かる仰角歯車32にはピニオン35が噛み合わされてお
り、斯かるピニオン35は方位ジンバル40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3
3の回転軸に取り付けられている。
An elevation gear 32 is mounted on one leg of the mounting bracket 41 coaxially with the elevation axis Y--Y. A pinion 35 is meshed with the elevation gear 32, and the pinion 35 is mounted on one leg of the U-shaped portion 40-2 of the azimuth gimbal 40.
It is attached to the rotating shaft of 3.

【0014】方位ジンバル40のU字形部40−2の一
方の脚部には仰角発信器34が装着されており、斯かる
仰角発信器34によってアンテナ14の仰角軸線Y−Y
周りの回転角度θが検出されそれを指示する信号が出力
される。
An elevation transmitter 34 is attached to one leg of the U-shaped portion 40-2 of the azimuth gimbal 40, and the elevation transmitter 34 mounts the elevation axis Y--Y of the antenna 14.
A rotation angle θ around the rotation angle is detected and a signal indicating the rotation angle θ is output.

【0015】一方、方位軸20の下端部には方位歯車2
2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23と方位発信器24が取り付けられ、
方位サーボモータ23及び方位発信器24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
22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 2 is provided at the lower end of the azimuth axis 20.
2 is attached, and the azimuth servo motor 23 and the azimuth transmitter 24 are attached on the bridge portion 3-1 of the base 3.
Pinions (not shown) attached to the rotating shafts of the azimuth servo motor 23 and the azimuth transmitter 24 are configured to mesh with the azimuth gear 22.

【0016】図示のように、アンテナ指向装置を制御す
るために仰角制御ループと方位角制御ループが設けられ
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Nとなす角をアンテナの
方位角φA とする。
As shown, an elevation control loop and an azimuth control loop are provided to control the antenna pointing device. The angle formed by the central axis line XX of the antenna 14 with the horizontal plane is the elevation angle θ A of the antenna, and the angle formed by the central axis line XX of the antenna 14 with the meridian line N on the horizontal plane is the azimuth angle φ A of the antenna.

【0017】仰角制御ループはアンテナの仰角θA が衛
星高度角θS に一致するようにアンテナ14を仰角軸線
Y−Y周りに回転させるよう構成されており、速い制御
ループ、即ち、仰角安定化ループと遅い制御ループ、即
ち、仰角拘束ループとを含む。速い制御ループ、即ち、
仰角安定化ループにおいて、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3
3にフィードバックされる。それによって船体が揺動し
ても慣性空間に対するアンテナ14の仰角軸線Y−Y周
りの角速度は常にゼロに保持される。
The elevation control loop is configured to rotate the antenna 14 about the elevation axis Y--Y so that the elevation angle θ A of the antenna matches the satellite elevation angle θ S , a fast control loop, namely elevation stabilization. A loop and a slow control loop, ie an elevation constraint loop. Fast control loop, ie
In the elevation angle stabilization loop, the output of the elevation angle gyro 44 is transmitted through the integrator 54 and the amplifier 55 to the elevation angle servo motor 3
It is fed back to 3. As a result, even if the hull oscillates, the angular velocity about the elevation axis YY of the antenna 14 with respect to the inertial space is always maintained at zero.

【0018】遅い制御ループ、即ち、仰角拘束ループに
おいて、第1の加速度計46、第2の加速度計47及び
第3の加速度計48からなる直交3軸の加速度計の出力
信号はアンテナ仰角演算部81に供給される。アンテナ
仰角演算部81は3つの加速度計46、47、48の出
力信号を入力し、アンテナ14の仰角θA 、即ち、水平
面に対するアンテナ14の中心軸線X−Xの傾斜角θA
を演算する。
In the slow control loop, that is, the elevation angle restraint loop, the output signal of the orthogonal three-axis accelerometer consisting of the first accelerometer 46, the second accelerometer 47 and the third accelerometer 48 is the antenna elevation angle calculator. 81. The antenna elevation angle calculation unit 81 inputs the output signals of the three accelerometers 46, 47, 48, and receives the elevation angle θ A of the antenna 14, that is, the inclination angle θ A of the central axis XX of the antenna 14 with respect to the horizontal plane.
Is calculated.

【0019】斯かる演算はアンテナ14の仰角θA の正
接よりアークタンジェント演算を行い、それによってア
ンテナ14の仰角θA の値及びその象限を求めることを
含む。尚、アンテナ仰角演算部81の機能と構成の詳細
については、本願出願人と同一の出願人によって出願さ
れた特願平4−348745号を参照されたい。
Such calculation includes performing arctangent calculation from the tangent of the elevation angle θ A of the antenna 14 to obtain the value of the elevation angle θ A of the antenna 14 and its quadrant. For details of the function and configuration of the antenna elevation angle calculation unit 81, refer to Japanese Patent Application No. 4-348745 filed by the same applicant as the present applicant.

【0020】アンテナ仰角演算部81より出力されたア
ンテナ14の仰角θA を指示する信号は、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 に一致させるための適当な時定数
を有する。尚、減衰器56に仰角ジャイロ44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。
The signal indicating the elevation angle θ A of the antenna 14 output from the antenna elevation angle calculation unit 81 is reduced by, for example, the signal indicating the manually set satellite altitude angle θ S , and further passed through the attenuator 56. It is then input to the integrator 54 and the amplifier 55. This loop has a suitable time constant for matching the elevation angle θ A of the antenna 14 to the satellite elevation angle θ S. It should be noted that the attenuator 56 may be provided with an integral characteristic in order to compensate the drift fluctuation of the elevation angle gyro 44.

【0021】方位角制御ループはアンテナ14の方位角
φA が衛星方位角φS に一致するように方位ジンバル4
0の方位を制御するように構成されており、速い制御ル
ープ、即ち、方位角安定化ループと遅い制御ループ、即
ち、方位角拘束ループとを含む。
The azimuth control loop controls the azimuth gimbal 4 so that the azimuth φ A of the antenna 14 matches the satellite azimuth φ S.
It is configured to control zero azimuth and includes a fast control loop, an azimuth stabilization loop and a slow control loop, an azimuth constraint loop.

【0022】速い制御ループ、即ち、方位角安定化ルー
プにおいて、方位ジャイロ45の出力信号は、積分器5
8及び増幅器59を介して方位サーボモータ23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Y−Yの両者に直
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。
In a fast control loop, ie the azimuth stabilization loop, the output signal of the azimuth gyro 45 is the integrator 5
8 and the feedback to the azimuth servomotor 23 via the amplifier 59, which causes the antenna 14 to respond to the rotational movement of the hull about an axis orthogonal to both the central axis XX and the elevation axis YY of the antenna 14. Can be stabilized.

【0023】遅い制御ループ、即ち、方位角拘束ループ
において、方位発信器24より方位ジンバル40の回転
角(アンテナの回転角)φを指示する回転角信号が出力
され、斯かる回転角信号は加算器61に供給される。加
算器61では、斯かる回転角φ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船首方位角φC と傾
斜補正演算部93より供給された傾斜補正値ΔφA とが
加算され、その和より衛星方位角φS が減算される。加
算器61の出力信号は、更に、減衰器60を経由して積
分器58に入力される。アンテナの回転角φと船首方位
角φC と傾斜補正値ΔφA との和が衛星方位角φS に等
しくなるとき、アンテナ14の方位は静止する。
In the slow control loop, that is, in the azimuth angle constraining loop, the azimuth oscillator 24 outputs a rotation angle signal indicating the rotation angle φ of the azimuth gimbal 40 (rotation angle of the antenna), and the rotation angle signals are added. Is supplied to the container 61. In the adder 61, the rotation angle φ, the bow azimuth angle φ C supplied from, for example, a magnetic compass or a gyro compass, and the tilt correction value Δφ A supplied from the tilt correction calculation unit 93 are added, and the satellite is calculated from the sum. The azimuth angle φ S is subtracted. The output signal of the adder 61 is further input to the integrator 58 via the attenuator 60. When the sum of the antenna rotation angle φ, the bow azimuth angle φ C and the tilt correction value Δφ A is equal to the satellite azimuth angle φ S , the azimuth of the antenna 14 is stationary.

【0024】斯かる傾斜補正演算部93は仰角発信器3
4より出力された仰角軸線Y−Y周りのアンテナ14の
回転角θを指示する信号と第2の加速度計47より出力
された水平面に対する仰角軸線Y−Yの傾斜角xの正弦
値sinxを指示する信号と第3の加速度計48より出
力されたアンテナの中心軸線X−X及び仰角軸線Y−Y
の双方に直交する軸線の水平面に対する傾斜角度θP
正弦値sinθP を指示する信号とを入力して、傾斜補
正値ΔφA を演算する。
The tilt correction calculation unit 93 is used for the elevation transmitter 3.
4 outputs a signal indicating the rotation angle θ of the antenna 14 about the elevation axis YY and a sine value sinx of the inclination angle x of the elevation axis YY with respect to the horizontal plane output from the second accelerometer 47. Signal and the central axis line XX and the elevation axis line YY of the antenna output from the third accelerometer 48.
Enter a signal indicating the sine value sin [theta P inclination angle theta P with respect to the horizontal plane of the axis perpendicular to both of, it calculates a tilt correction value [Delta] [phi A.

【0025】斯かる傾斜補正値ΔφA は次の数1の式に
よって求められる。
The tilt correction value Δφ A is obtained by the following equation (1).

【0026】[0026]

【数1】 tanΔφA =sinθ・sinx/sinθP ## EQU1 ## tan Δφ A = sin θ · sinx / sin θ P

【0027】尚、斯かる傾斜補正演算部93の構成と動
作の詳細については、本願出願人と同一の出願人によっ
て出願された特願平5─2581号を参照されたい。
For the details of the construction and operation of the inclination correction calculation unit 93, refer to Japanese Patent Application No. 5-2581 filed by the same applicant as the present applicant.

【0028】この方位角制御ループは、アンテナ14の
方位角φA を衛星方位角φS に一致させるための適当な
時定数を有する。尚、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。
The azimuth control loop has an appropriate time constant for matching the azimuth angle φ A of the antenna 14 with the satellite azimuth angle φ S. Incidentally, the attenuator 60 may be provided with an integral characteristic in order to compensate for 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.

【0029】こうして、仰角制御ループと方位角制御ル
ープとによってアンテナ14はその中心軸線X−Xが衛
星方向に指向するように構成されている。
In this way, the antenna 14 is constructed so that its central axis XX is directed toward the satellite by the elevation angle control loop and the azimuth angle control loop.

【0030】[0030]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アンテナ指向装置では、加算器61に供給される船首方
位角φC は、例えば、ジャイロコンパス又は磁気コンパ
スより得られた。これらのジャイロコンパス及び磁気コ
ンパスは、内部にジンバル機構を有するため、船体の動
揺又は静的な傾斜によってジンバリングエラーと称する
出力誤差を有する。
However, in the conventional antenna directing device, the bow azimuth angle φ C supplied to the adder 61 is obtained from, for example, a gyro compass or a magnetic compass. Since these gyro compass and magnetic compass have a gimbal mechanism inside, they have an output error called a gimbaling error due to the motion or static inclination of the hull.

【0031】図4を参照して、ジャイロコンパスにおけ
るジンバリングエラーの発生機構について説明する。半
径1の単位球面を考え、斯かる単位球面の中心をOとす
る。船体の船首は真北方向ON(スピン軸方向)を向い
ているものとし、船体面が水平面内にある場合、ロール
軸線及びピッチ軸線が単位球面が交わる点をそれぞれ点
F、Bとする。
A mechanism for generating a gimbaling error in the gyro compass will be described with reference to FIG. Consider a unit spherical surface having a radius of 1, and let the center of the unit spherical surface be O. It is assumed that the bow of the hull faces the true north direction ON (spin axis direction), and when the hull surface is in the horizontal plane, points where the roll axis and the pitch axis intersect the unit spherical surface are points F and B, respectively.

【0032】次に船体が揺動して船体面の回転軸線(傾
斜軸線)周りに回転傾斜したものとする。斯かる回転軸
線(傾斜軸線)が単位球面と交わる点をAとする。船体
面の回転軸線(傾斜軸線)OAは真北方向ONに対して
方位角γだけ偏倚しているものとする。即ち、円弧AF
=γである。船体面が回転軸線(傾斜軸線)OA周りに
回転角εだけ回転したとき、ロール軸線及びピッチ軸線
が単位球面が交わる点をそれぞれ点F”、B”とする。
Next, it is assumed that the hull oscillates and is rotated and tilted around the rotation axis (tilt axis) of the hull surface. A point at which the rotation axis (tilt axis) intersects the unit spherical surface is defined as A. It is assumed that the rotation axis (tilt axis) OA of the hull surface is offset by the azimuth angle γ with respect to the true north direction ON. That is, arc AF
= Γ. When the hull surface rotates about the rotation axis (tilt axis) OA by the rotation angle ε, points where the unit spherical surface intersects the roll axis and the pitch axis are defined as points F ″ and B ″, respectively.

【0033】船体面が回転軸線OA周りに回転角εだけ
回転すると追従軸OZは回転角εだけ回転してOZ’に
移動し、ロール軸線OFはOF”に移動する。即ち、ロ
ール軸線が単位球面と交わる点は半径γの円弧FF”を
描く。円弧AF=円弧AF”=γである。
When the hull surface rotates about the rotation axis OA by the rotation angle ε, the follower axis OZ rotates by the rotation angle ε and moves to OZ ', and the roll axis OF moves to OF ". A point intersecting the sphere draws an arc FF ″ having a radius γ. Arc AF = arc AF ″ = γ.

【0034】コンパスカードの基線は、子午線に沿って
点Fから点F’に移動しないで、円弧FF”に沿って点
Fから点F”に移動する。従って、ジャイロコンパスは
円弧F’F”=δに対応する角度δを出力する。これが
ジャイロコンパスにおけるジンバリングエラーである。
The baseline of the compass card does not move from point F to point F'along the meridian, but from point F to point F "along arc FF". Therefore, the gyro compass outputs an angle δ corresponding to the arc F′F ″ = δ, which is a gimbaling error in the gyro compass.

【0035】球面三角形ΔAFF’対して球面三角法を
適用すると、
Applying the spherical trigonometry to the spherical triangle ΔAFF ',

【0036】[0036]

【数2】tan(γ+δ)=tanγ/cosε## EQU2 ## tan (γ + δ) = tan γ / cos ε

【0037】これをδについて解けば、If this is solved for δ,

【0038】[0038]

【数3】 [Equation 3]

【0039】これが、ジャイロコンパスにおけるジンバ
リングエラーを求める式となる。
This is an expression for obtaining a gimbaling error in the gyro compass.

【0040】次に図5及び図6を参照して、磁気コンパ
スにおけるジンバリングエラーの発生機構について説明
する。図5に示すように、磁気コンパスはロールジンバ
ル環121に装着されており、斯かるロールジンバル環
121は船体面に平行になるように支持部材123、1
23に取り付けられている。ロールジンバル環121は
船首方位に沿った回転軸線、即ちロール軸線R−R周り
に回転可能に装着され、磁気コンパスは船首方位に直交
する回転軸線、即ちピッチ軸線P−P周りに回転可能に
装着されている。
Next, with reference to FIGS. 5 and 6, the mechanism of occurrence of a gimbaling error in the magnetic compass will be described. As shown in FIG. 5, the magnetic compass is attached to the roll gimbal ring 121, and the roll gimbal ring 121 is supported by the support members 123, 1 so as to be parallel to the hull surface.
It is attached to 23. The roll gimbal ring 121 is rotatably mounted around a rotation axis line along the heading direction, that is, the roll axis line RR, and the magnetic compass is rotatably mounted around a rotation axis line orthogonal to the heading direction, that is, around the pitch axis line P-P. Has been done.

【0041】磁気コンパスではレピータ125がロール
ジンバル環121の下方に配置されており、その重心は
2つの回転軸線より下方にある。こうして、レピータ1
25によって2つの回転軸線周りに回転する物理振子が
構成される。従って、ピッチ軸線P−Pは常に水平面内
に維持される。
In the magnetic compass, the repeater 125 is arranged below the roll gimbal ring 121, and its center of gravity is below the two rotation axes. In this way, repeater 1
25 forms a physical pendulum that rotates about two rotation axes. Therefore, the pitch axis P-P is always maintained in the horizontal plane.

【0042】図6を参照してジンバリングエラーの発生
機構を説明する。図4の場合と同様に半径1の単位球面
を考え、斯かる単位球面の中心をOとする。ロールジン
バル環が水平面内にある場合、ロール軸線R−R及びピ
ッチ軸線P−Pが単位球面が交わる点をそれぞれ点F、
Bとする。
A mechanism for generating a gimbaling error will be described with reference to FIG. As in the case of FIG. 4, a unit spherical surface having a radius of 1 is considered, and the center of the unit spherical surface is set to O. When the roll gimbal ring is in the horizontal plane, the points where the roll axis R-R and the pitch axis P-P intersect the unit spherical surface are point F,
Let B.

【0043】次に船体が揺動して船体面の回転軸線(傾
斜軸線)周りに回転傾斜したものとする。斯かる回転軸
線(傾斜軸線)が単位球面と交わる点をAとする。船体
面の回転軸線(傾斜軸線)OAは船首方位OFに対して
方位角γだけ偏倚しているものとする。
Next, it is assumed that the hull oscillates and is rotated and tilted around the rotation axis (tilt axis) of the hull surface. A point at which the rotation axis (tilt axis) intersects the unit spherical surface is defined as A. It is assumed that the rotation axis (tilt axis) OA of the hull surface is offset by the azimuth angle γ with respect to the bow orientation OF.

【0044】船体面が回転軸線(傾斜軸線)OA周りに
回転角εだけ回転するとロール軸線OFはOF’に移動
する。ピッチ軸線OBもOB”に移動するが、上述のよ
うに磁気コンパスは重心が下方の物理振子を構成するか
ら、ピッチ軸線は常に水平面内にあり、従って、ピッチ
軸線OB”は水平面内にある。ここで、∠F’OB”=
∠FOB=90°である。また∠F’OA=∠FOA=
γ=円弧F’A=円弧FAである。
When the hull surface rotates about the rotation axis (tilt axis) OA by the rotation angle ε, the roll axis OF moves to OF '. The pitch axis OB also moves to OB ″, but since the magnetic compass constitutes the physical pendulum with the center of gravity downward as described above, the pitch axis is always in the horizontal plane, and thus the pitch axis OB ″ is in the horizontal plane. Where ∠F'OB ”=
∠FOB = 90 °. Also, ∠F'OA = ∠FOA =
γ = arc F′A = arc FA.

【0045】ピッチ軸線OBが単位球面と交わる点Bが
赤道に沿って移動する距離BB’=δがジンバリングエ
ラーである。
The distance BB '= δ at which the point B where the pitch axis OB intersects the unit spherical surface moves along the equator is the gimbaling error.

【0046】球面三角形ΔFF’B”に対して球面三角
法を適用すると、
Applying the spherical trigonometry to the spherical triangle ΔFF'B ",

【0047】[0047]

【数4】tan(γ−δ)=tanγ・cosεTan (γ−δ) = tan γ · cos ε

【0048】これをδについて解けば、If this is solved for δ,

【0049】[0049]

【数5】 [Equation 5]

【0050】これが、磁気コンパスにおけるジンバリン
グエラーを求める式となる。
This is an equation for obtaining the gimbaling error in the magnetic compass.

【0051】数3の式及び数5の式をテイラー展開する
ことによって次の式が得られる。
The following expression is obtained by Taylor expansion of the expression of the expression 3 and the expression of the expression 5.

【0052】[0052]

【数6】δ≒(1/4)sin2γ・ε2 [Equation 6] δ ≒ (1/4) sin2γ ・ ε 2

【0053】数6の式より明らかなように、ジンバリン
グエラーδは船体面の傾斜軸線(回転軸線)OAの偏倚
角γがγ=45°、135°、225°等の時に最大値
をとり、しかも、船体面の傾斜角εの二乗に比例する。
As is clear from the equation (6), the gimbaling error δ takes the maximum value when the deviation angle γ of the inclination axis (rotation axis) OA of the hull surface is γ = 45 °, 135 °, 225 °, etc. Moreover, it is proportional to the square of the inclination angle ε of the hull surface.

【0054】例えば、γ=45°、ε=25°の場合、
ジンバリングエラーはδ=2.73°になる。即ち、船
首方位角φC は2.73°の誤差を含むこととなる。
For example, when γ = 45 ° and ε = 25 °,
The gimbaling error is δ = 2.73 °. That is, the bow azimuth angle φ C includes an error of 2.73 °.

【0055】従って、従来のアンテナ指向装置では、斯
かるジンバリングエラーによって第4の制御ループにて
制御信号に誤差が生じ、アンテナ14の中心軸線X−X
が本来指向すべき衛星方向より偏倚してしまう欠点があ
った。
Therefore, in the conventional antenna pointing device, an error occurs in the control signal in the fourth control loop due to the gimbaling error, and the central axis line XX of the antenna 14 is generated.
Had a drawback that it was deviated from the satellite direction, which should be the original direction.

【0056】本発明は、斯かる点に鑑み、船体が航行中
に動揺し又は静的傾斜をした場合でも、常にアンテナ1
4を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 is designed so that the antenna 1 is always operated even when the hull sways or statically leans during navigation.
It is an object of the present invention to provide an antenna directing device capable of favorably directing 4 to a satellite.

【0057】[0057]

【課題を解決するための手段】本発明によれは、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及び支持部
材41を中心軸線X−Xに直交する仰角軸線Y−Y周り
に回転可能に支持する方位ジンバル40と、方位ジンバ
ル40を仰角軸線Y−Yに直交する方位軸線Z−Z周り
に回転可能に支持する基台3と、仰角軸線Y−Y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Y−Y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、
水平面に対する仰角軸線Y−Yの傾斜角を指示する信号
を出力する第2の加速度計47と、アンテナの中心軸線
X−Xと仰角軸線Y−Yの両者に直交する入力軸線を有
する第3の加速度計48と、方位ジンバル40の方位軸
線Z−Z周りの回転角を指示する信号を出力する方位発
信器24と、方位ジンバル40に対する仰角軸線Y−Y
周りのアンテナ14の回転角θを指示する信号を出力す
る仰角発信器34と、第2の加速度計47の出力信号と
第3の加速度計48の出力信号と仰角発信器34の出力
信号とを入力して傾斜補正値ΔφA を演算する傾斜補正
演算部93と、を有し、加速度計46、47、48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
方位発信器24の出力信号と船首方位角及び衛星方位角
に対応した信号と傾斜補正演算部93より出力された傾
斜補正値ΔφA を指示する信号とを加算器61にて演算
しその出力信号を第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アンテナの中心軸線X−Xを衛星
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、傾斜補正演算部93より供給された傾斜補正値Δφ
A と衛星高度角θS と仰角発信器34より供給された仰
角軸線Y−Y周りのアンテナの回転角θとよりアンテナ
指向装置の取り付け面の動揺角を演算する動揺角演算部
94と、動揺角演算部94より供給された動揺角η、ξ
と衛星方位角φA とより船首方位角φC に生ずるジンバ
リングエラーδ=ΔφC を演算するジンバリングエラー
演算部108と、を設け、ジンバリングエラー演算部1
08の出力信号を用いて船首方位角φC よりジンバリン
グエラーδ=ΔφC を除去するように構成されている。
According to the present invention, a support member 41 having a central axis XX, as shown in FIG.
The azimuth gimbal 40 that rotatably supports the antenna 14 supported on the antenna 14 and the supporting member 41 around the elevation axis YY orthogonal to the central axis XX, and the azimuth gimbal 40 on the elevation axis YY. A base 3 rotatably supporting the azimuth axis ZZ orthogonal to each other, a first gyro 44 having an input axis parallel to the elevation axis Y-Y and fixed to the support member 41, and a central axis X-. A second fixed to the support member 41 having an input axis orthogonal to both X and the elevation axis Y-Y.
Gyro 45, and a first accelerometer 46 that outputs a signal indicating the tilt angle of the central axis line XX with respect to the horizontal plane,
A second accelerometer 47 that outputs a signal that indicates the tilt angle of the elevation axis YY with respect to the horizontal plane, and a third accelerometer 47 that has an input axis orthogonal to both the center axis XX of the antenna and the elevation axis YY. The accelerometer 48, the azimuth oscillator 24 that outputs a signal indicating the rotation angle of the azimuth gimbal 40 about the azimuth axis ZZ, and the elevation axis YY with respect to the azimuth gimbal 40.
An elevation angle oscillator 34 that outputs a signal indicating the rotation angle θ of the surrounding antenna 14, an output signal of the second accelerometer 47, an output signal of the third accelerometer 48, and an output signal of the elevation angle oscillator 34. And a tilt correction calculation unit 93 that calculates a tilt correction value Δφ A by inputting a signal obtained by subtracting a value corresponding to the altitude angle of the satellite from the output signals of the accelerometers 46, 47 and 48 in the first gyro. The output signal of the azimuth transmitter 24, the signal corresponding to the heading azimuth angle and the satellite azimuth angle, and the signal indicating the tilt correction value Δφ A output from the tilt correction calculation unit 93 are added to the substantial torquer 44. In the antenna directing device configured to perform the calculation by the device 61 and feed back the output signal to the substantial torquer of the second gyro 45 to direct the central axis XX of the antenna to the satellite, the tilt correction calculating unit. 9 More supplied tilted correction value Δφ
A , a satellite altitude angle θ S , a rotation angle θ of the antenna about the elevation axis Y-Y supplied from the elevation transmitter 34, and a swing angle calculation unit 94 that calculates the swing angle of the mounting surface of the antenna pointing device, The fluctuation angles η, ξ supplied from the angle calculation unit 94
And a satellite azimuth angle φ A and a gimbaling error calculation unit 108 that calculates a gimbaling error δ = Δφ C that occurs in the bow azimuth angle φ C.
The output signal of 08 is used to remove the gimbaling error δ = Δφ C from the bow azimuth φ C.

【0058】本発明によれば、アンテナ指向装置におい
て、動揺角演算部94は次式によってアンテナ指向装置
の取り付け面の動揺角η、ξを演算する。 η=tan-1(sinΔφA /tanθ) θS −ξ=tan-1(tanΔφA /sinη) 但し、η、ξ:取り付け面の動揺角 ΔφA :傾斜補正値 θ:仰角発信器の出力信号 θS :衛星高度角
According to the present invention, in the antenna directing device, the swing angle calculating unit 94 calculates the swing angles η and ξ of the mounting surface of the antenna directing device by the following equation. η = tan −1 (sin Δφ A / tan θ) θ S −ξ = tan −1 (tan Δφ A / sin η) where η and ξ are the shaking angles of the mounting surface Δφ A : the tilt correction value θ: the output signal of the elevation transmitter θ S : Satellite altitude angle

【0059】本発明によれば、アンテナ指向装置におい
て、船首方位角φC がジャイロコンパスによって得られ
るとき、ジンバリングエラー演算部108は次式によっ
て船首方位角φC に含まれるジンバリングエラーδを演
算する。 但し、 δ:船首方位角φC に含まれるジンバリングエラー ε:船体面の傾斜軸線(回転軸線)周りの傾斜角 γ:真北方向に対する船体面の傾斜軸線(回転軸線)の
方位角 Φ:船首方向に対する船体面の傾斜軸線(回転軸線)の
方位角
According to the present invention, in the antenna pointing device, when the bow azimuth angle φ C is obtained by the gyro compass, the gimbaling error calculation unit 108 calculates the gimbaling error δ included in the bow azimuth angle φ C by the following equation. Calculate However, δ: Gimbaling error included in the bow azimuth φ C ε: Tilt angle around the inclination axis (rotation axis) of the hull surface γ: Azimuth angle of the inclination axis (rotation axis) of the hull surface with respect to the true north direction Φ: Azimuth of the tilt axis (rotation axis) of the hull surface with respect to the bow direction

【0060】本発明によれば、アンテナ指向装置におい
て、船首方位角φC が磁気コンパスによって得られると
き、ジンバリングエラー演算部108は次式によって船
首方位角φC に含まれるジンバリングエラーδを演算す
る。
According to the present invention, in the antenna pointing device, when the bow azimuth φ C is obtained by the magnetic compass, the gimbaling error calculator 108 calculates the gimbaling error δ included in the bow azimuth φ C by the following equation. Calculate

【0061】 [0061]

【0062】但し、 δ:船首方位角φC に含まれるジンバリングエラー εM :船体面の傾斜軸線(回転軸線)周りの傾斜角 γM :船首方向に対する船体面の傾斜軸線(回転軸線)
の方位角 φS :衛星方位角 φC :船首方位角 ξA ηA :アンテナ基準系での船体の動揺角
However, δ: a gimbaling error included in the heading azimuth angle φ C ε M : an inclination angle around the inclination axis (rotation axis) of the hull surface γ M : an inclination axis of the hull surface with respect to the bow direction (rotation axis)
Azimuth angle φ S : Satellite azimuth angle φ C : Bow azimuth angle ξ A η A : Ship hull angle in antenna reference system

【0063】[0063]

【作用】本発明によれば、動揺角演算部94において数
8の式によって動揺角η、ξが求められ、ジンバリング
エラー演算部108において数10の式、数12の式及
び数13の式によって又は数14の式及び数15の式に
よってジンバリングエラーδが求められ、船首方位φC
の補正値ΔφC =δが加算器61に供給されるから、加
算器61より出力される制御信号はジンバリングエラー
δの影響が除去されたものとなる。従って、第4の制御
ループにおいて、船体が動揺しても、ジンバリングエラ
ーδに影響されることなくアンテナ14の中心軸線X−
Xを衛星方向に正確に指向させることができる。
According to the present invention, the sway angles η and ξ are calculated by the sway angle calculation unit 94 by the formula 8 and the gimbaling error calculation unit 108 calculates the formulas 10, 12 and 13. The gimbaling error δ is obtained by the formula 14 or the formula 15 and the heading φ C
Since the correction value Δφ C = δ is supplied to the adder 61, the control signal output from the adder 61 has the influence of the gimbaling error δ removed. Therefore, in the fourth control loop, even if the hull sways, the central axis X- of the antenna 14 is not affected by the gimbaling error δ.
X can be accurately directed to the satellite.

【0064】[0064]

【実施例】以下に図1〜図2を参照して本発明の実施例
について説明する。尚図1〜図2において図3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 FIGS. 1 to 2, corresponding parts in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0065】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 and such a base 3.
The azimuth gimbal 40 mounted on the azimuth gimbal 40, the mounting bracket 41 mounted on the U-shaped member at the upper end of the azimuth gimbal 40, and the antenna 14 mounted on the mounting bracket 41.

【0066】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Y−Y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Y−Yと直交する方位
軸線Z−Z周りに回転可能に基台3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 YY which is orthogonal to the central axis line XX. It is rotatably supported around. The azimuth gimbal 40 is supported by the base 3 so as to be rotatable about an azimuth axis ZZ orthogonal to the elevation axis YY.
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.

【0067】取り付け金具41には、仰角ジャイロ44
及び方位ジャイロ45と第1の加速度計46、第2の加
速度計47及び第3の加速度計48が装着されている。
The mounting bracket 41 includes an elevation gyro 44.
Further, an azimuth gyro 45, a first accelerometer 46, a second accelerometer 47 and a third accelerometer 48 are attached.

【0068】仰角ジャイロ44によって仰角軸線Y−Y
周りを回転するアンテナ14の回転角速度が検出され、
方位ジャイロ45によって仰角軸線Y−Y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の回転角速度が検出され、第1の加速度計46
によって水平面に対するアンテナ14の中心軸線X−X
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Y−Yの傾斜角度が検出される。
By the elevation gyro 44, the elevation axis YY
The angular velocity of rotation of the antenna 14 rotating around is detected,
The azimuth gyro 45 detects the rotational angular velocity of the antenna 14 around an axis orthogonal to both the elevation axis YY and the center axis XX of the antenna 14, and the first accelerometer 46.
The central axis line XX of the antenna 14 with respect to the horizontal plane
Is detected, and the second accelerometer 47 detects the inclination angle of the elevation axis YY with respect to the horizontal plane.

【0069】第3の加速度計48は第1の加速度計46
の入力軸線及び第2の加速度計47の入力軸線の双方に
直交する入力軸線を有するように取り付けられる。従っ
て、第3の加速度計48はアンテナ14の中心軸線X−
X及び仰角軸線Y−Yの双方に直交する軸線の水平面に
対する傾斜角度を検出する。
The third accelerometer 48 is the first accelerometer 46.
Of the second accelerometer 47 and the input axis of the second accelerometer 47 are orthogonal to each other. Therefore, the third accelerometer 48 has a central axis X− of the antenna 14.
The tilt angle of the axis line orthogonal to both X and the elevation axis line Y-Y with respect to the horizontal plane is detected.

【0070】仰角ジャイロ44と方位ジャイロ45は例
えば振動ジャイロ、レートジャイロ等の角速度検出型ジ
ャイロであってよい。
The elevation angle gyro 44 and the azimuth gyro 45 may be angular velocity detection type gyros such as a vibration gyro and a rate gyro.

【0071】本例のアンテナ指向装置は、図3の従来例
と同様に仰角制御ループと方位角制御ループとを有す
る。本例の仰角制御ループはアンテナの仰角θA が衛星
高度角θS に一致するようにアンテナ14を仰角軸線Y
−Y周りに回転させるよう構成されており、従来の仰角
制御ループと同一であってよい。
The antenna directing apparatus of this example has an elevation angle control loop and an azimuth angle control loop as in the conventional example of FIG. The elevation angle control loop of this example sets the antenna 14 so that the elevation angle θ A of the antenna matches the satellite elevation angle θ S.
It is configured to rotate around -Y and may be the same as a conventional elevation control loop.

【0072】本例の方位角制御ループはアンテナの方位
角φA が衛星の方位角φS に一致するようにアンテナ1
4を方位軸線Z−Z周りに回転させるよう構成されてお
り、従来の方位角制御ループと比較して、新たに動揺角
演算部94及びジンバリングエラー演算部108が設け
られている点が異なる。即ち、従来の第4のループにて
傾斜補正演算部93に加えて新たに動揺角演算部94及
びジンバリングエラー演算部108が設けられ、斯かる
ジンバリングエラー演算部108の出力信号は加算器6
1に供給される。
The azimuth control loop of this example is designed so that the azimuth φ A of the antenna matches the azimuth φ S of the satellite.
4 is configured to rotate around the azimuth axis Z-Z, and differs from the conventional azimuth angle control loop in that a swing angle calculation unit 94 and a gimbaling error calculation unit 108 are newly provided. . That is, in the conventional fourth loop, in addition to the tilt correction calculation unit 93, a swing angle calculation unit 94 and a gimbaling error calculation unit 108 are newly provided, and the output signal of the gimbaling error calculation unit 108 is an adder. 6
1 is supplied.

【0073】動揺角演算部94は傾斜補正演算部93よ
り出力された傾斜補正値ΔφA を指示する信号と仰角発
信器34より出力された仰角軸線Y−Y周りのアンテナ
14の回転角度θを指示する信号と衛星高度角θS を指
示する信号とを入力し、アンテナ指向装置が取り付けら
れた船体の取り付け面の動揺角η、ξを演算する。
The sway angle calculation unit 94 calculates the signal indicating the tilt correction value Δφ A output from the tilt correction calculation unit 93 and the rotation angle θ of the antenna 14 about the elevation axis YY output from the elevation transmitter 34. A signal for instructing and a signal for instructing the satellite altitude angle θ S are input, and the sway angles η and ξ of the mounting surface of the hull on which the antenna directing device is mounted are calculated.

【0074】ジンバリングエラー演算部108は動揺角
演算部94より出力された動揺角η、ξを指示する信号
と衛星方位角φS を指示する信号とを入力し、ジンバリ
ングエラーδを求め、それを船首方位角の補正値ΔφC
=δとして加算器61に供給する。
The gimbaling error calculation unit 108 inputs the signals indicating the fluctuation angles η and ξ and the signal indicating the satellite azimuth angle φ S output from the fluctuation angle calculation unit 94, and determines the gimbaling error δ, Correct it for the bow azimuth angle Δφ C
And supplies it to the adder 61 as δ.

【0075】図2を参照して本例の動揺角演算部94及
びジンバリングエラー演算部108の機能と動作を説明
する。図2は、半径1の単位球面を考え、斯かる単位球
面とアンテナ14の中心軸線X−X(図2にて線分O
X)、仰角軸線Y−Y(図2にて線分OY、OY’)、
方位軸線Z−Z(図2にて線分OZ、OZ’)、及びア
ンテナ14の中心軸線X−Xと仰角軸線Y−Yの双方に
直交する軸線(図2にて線分OP、OP’)、の関係を
示す図である。
The functions and operations of the swing angle calculating section 94 and the gimbaling error calculating section 108 of this example will be described with reference to FIG. 2 considers a unit spherical surface having a radius of 1, and considers the unit spherical surface and the central axis line XX of the antenna 14 (the line segment O in FIG.
X), elevation axis line Y-Y (segments OY and OY 'in FIG. 2),
Azimuth axis line ZZ (line segments OZ and OZ 'in FIG. 2) and an axis line orthogonal to both the center axis line XX of the antenna 14 and the elevation axis line YY (line segments OP and OP' in FIG. 2). ), Of FIG.

【0076】方位軸線Z−Zは船体面(アンテナ指向装
置の取り付け面)に常に垂直であり、仰角軸線Y−Yは
船体面に常に平行である。
The azimuth axis ZZ is always perpendicular to the hull surface (the mounting surface of the antenna directing device), and the elevation axis YY is always parallel to the hull surface.

【0077】船体が第1の回転軸線周りに回転角度(動
揺角)ξだけ回転し、更に第2の回転軸線周りに回転角
度(動揺角)ηだけ回転した場合を考える。斯かる船体
の回転運動によって、例えば図示のように、船体面が水
平面に対して仰角軸線Y−Y(OY)周りに回転角度ξ
だけ回転し、更に船体の首尾線OE周りに回転角度ηだ
け回転した仮定する。このとき、仰角軸線Y−Yは第1
の回転軸線に平行であり、船体の首尾線OEは第2の回
転軸線に平行である。
Consider a case where the hull rotates about the first rotation axis by the rotation angle (sway angle) ξ and further rotates about the second rotation axis by the rotation angle (sway angle) η. Due to such a rotational movement of the hull, for example, as shown in the figure, the hull surface is rotated about the elevation axis YY (OY) with respect to the horizontal plane by a rotation angle ξ.
It is assumed that the vehicle has rotated by a rotation angle η, and further has rotated by a rotation angle η around the hull OE line. At this time, the elevation axis YY is the first
Is parallel to the axis of rotation of the ship, and the hull's tail line OE is parallel to the second axis of rotation.

【0078】斯かる船体面の運動によって、方位軸線Z
−Zは線OZから線OZ’に移動し、仰角軸線Y−Yは
線OYから線ODに移動する。尚、∠XOD=90°で
ある。アンテナ14の中心軸線X−Xも移動するが、制
御ループによってアンテナ14の中心軸線X−Xは衛星
方向を指向するように制御される。即ち、アンテナ14
の中心軸線X−Xは線OXから偏倚した位置に移動し再
び線OXまで移動する。
By the movement of the hull surface, the azimuth axis Z
-Z moves from line OZ to line OZ 'and elevation axis Y-Y moves from line OY to line OD. Incidentally, ∠XOD = 90 °. The central axis XX of the antenna 14 also moves, but the central axis XX of the antenna 14 is controlled by the control loop so as to point in the satellite direction. That is, the antenna 14
The central axis line X-X of is moved to a position deviated from the line OX and again moved to the line OX.

【0079】斯かる制御によって、仰角軸線Y−Yは方
位軸線OZ’周りに回転角ΔφA だけ回転し線ODから
線OY’に移動する。尚、∠XOY’=90°である。
また、アンテナ14の中心軸線X−Xと仰角軸線Y−Y
の双方に直交する線OPは、線OP’に移動する。結
局、線OYは線ODを経由して線OY’に移動したこと
になり、∠POP’=∠Y’OY及び弧PP’=弧Y’
Yである。
By such control, the elevation axis Y-Y rotates about the azimuth axis OZ 'by the rotation angle Δφ A and moves from the line OD to the line OY'. Incidentally, ∠XOY '= 90 °.
In addition, the central axis line XX of the antenna 14 and the elevation axis line YY
The line OP orthogonal to both of these moves to the line OP '. Eventually, the line OY has moved to the line OY 'via the line OD, and ∠POP' = ∠Y'OY and arc PP '= arc Y'.
It is Y.

【0080】線OX、線OY及び線OPは互いに直交す
る長さ1の線であり、三角形XYPは1辺がπ/2の等
辺球面三角形となる。線OX、線OY’及び線OP’も
互いに直交する長さ1の線であり、三角形XY’P’は
1辺がπ/2の等辺球面三角形となる。単位球面上にて
点Xと点P及び点P’を直線で結ぶ。弧XPは点Aにて
水平面と直交し、更に点Pにて面OY’P’と直交す
る。弧XP’は点Cにて船体面(取り付け面)と直交
し、更に点P’にて面OY’P’と直交する。点P’か
ら水平面に下ろした垂線の足をA’とし、点Y’から水
平面に下ろした垂線の足をB’とする。
The line OX, the line OY, and the line OP are lines of length 1 which are orthogonal to each other, and the triangle XYP is an equilateral spherical triangle with one side of π / 2. The line OX, the line OY ', and the line OP' are also lines of length 1 orthogonal to each other, and the triangle XY'P 'is an equilateral spherical triangle with one side of π / 2. A point X is connected to a point P and a point P ′ by a straight line on the unit spherical surface. The arc XP is orthogonal to the horizontal plane at the point A and further orthogonal to the plane OY'P 'at the point P. The arc XP ′ is orthogonal to the hull surface (mounting surface) at the point C, and is further orthogonal to the surface OY′P ′ at the point P ′. The foot of the perpendicular line drawn from the point P ′ to the horizontal plane is A ′, and the foot of the perpendicular line drawn from the point Y ′ to the horizontal plane is B ′.

【0081】ここで、∠XOA=θ0 =弧XA、∠PO
A=θP0=弧PA、∠BOD=η=弧BD、∠XOC=
θ=弧XC、∠P’OA’=θP =弧P’A’、∠Y’
OB’=x=弧Y’B’である。
Here, ∠XOA = θ 0 = arc XA, ∠PO
A = θ P0 = arc PA, ∠BOD = η = arc BD, ∠XOC =
θ = arc XC, ∠P'OA '= θ P = arc P'A', ∠Y '
OB '= x = arc Y'B'.

【0082】第1の加速度計46は線OXに沿って装着
され、第2の加速度計47は線OYに沿って装着され、
第3の加速度計48は線OPに沿って装着されている。
船体面が水平面と同一であるとき、仰角発信器34によ
って船体面に対するアンテナ14の中心軸線X−Xの傾
斜角∠XOA=θ0 が出力され、第1の加速度計46に
よってsin∠XOA=sinθ0 が検出され、第2の
加速度計47によってsin∠YOB=sin0=0が
検出され、第3の加速度計48によってsin∠POA
=sinθP0が検出される。
The first accelerometer 46 is mounted along the line OX, and the second accelerometer 47 is mounted along the line OY.
The third accelerometer 48 is mounted along the line OP.
When the ship surface is the same as the horizontal surface, the elevation angle transmitter 34 outputs the inclination angle ∠XOA = θ 0 of the central axis line XX of the antenna 14 with respect to the ship surface, and the first accelerometer 46 outputs sin∠XOA = sin θ. 0 is detected, the second accelerometer 47 detects sin∠YOB = sin0 = 0, and the third accelerometer 48 detects sin∠POA.
= Sin θ P0 is detected.

【0083】上述のように、船体面が水平面に対して仰
角軸線Y−Y(OY)周りに回転角度ξだけ回転し、更
に船体の首尾線OE周りに回転角度ηだけ回転すると、
仰角発信器34によって船体面に対するアンテナ14の
中心軸線X−Xの傾斜角∠XOC=θが出力され、第1
の加速度計46によってsin∠XOA=sinθ0
検出され、第2の加速度計47によってsin∠Y’O
B’=sinxが検出され、第3の加速度計48によっ
てsin∠P’OA’=sinθP が検出される。第1
の加速度計46によって検出される値sin∠XOA=
sinθ0 が変化しないのは、衛星の高度角θS (=θ
A とする。)は船体面の運動に無関係だからである。
As described above, when the hull surface rotates about the elevation axis YY (OY) with respect to the horizontal plane by the rotation angle ξ, and further around the tail line OE by the rotation angle η,
The elevation angle transmitter 34 outputs the inclination angle ∠XOC = θ of the central axis XX of the antenna 14 with respect to the hull surface, and the first angle
Sin ∠XOA = sin θ 0 is detected by the accelerometer 46 of the above, and sin ∠Y′O is detected by the second accelerometer 47.
B ′ = sinx is detected, and the third accelerometer 48 detects sin∠P′OA ′ = sin θ P. First
Value detected by accelerometer 46 of sin∠XOA =
sin θ 0 does not change because the satellite altitude angle θ S (= θ
A. ) Is unrelated to the motion of the hull surface.

【0084】次に、傾斜補正値ΔφA と動揺角η、ξと
の間の関係を求める。傾斜補正値ΔφA =弧EC=弧D
Y’である。尚、傾斜補正値ΔφA は、上述のように、
数1の式によって求められる。球面三角法の定理を適用
すれば、次の数7の式が求められる。
Next, the relationship between the tilt correction value Δφ A and the shaking angles η and ξ will be determined. Tilt correction value Δφ A = arc EC = arc D
Y '. The inclination correction value Δφ A is, as described above,
It is obtained by the formula of Formula 1. By applying the spherical trigonometric theorem, the following equation 7 can be obtained.

【0085】[0085]

【数7】sinΔφA =tanη・tanθ cosη=sinθ/sin(θS −ξ) cosΔφA ・cosθ=cos(θS −ξ)(7) sin Δφ A = tan η · tan θ cos η = sin θ / sin (θ S −ξ) cos Δφ A · cos θ = cos (θ S −ξ)

【0086】ここでη、ξは動揺角、ΔφA は傾斜補正
値、θは方位ジンバル40に対する仰角軸線Y−Y周り
のアンテナの回転角である。この数7の式より動揺角
η、ξを求めると、次の数8の式が得られる。
Here, η and ξ are swing angles, Δφ A is a tilt correction value, and θ is a rotation angle of the antenna about the elevation axis Y-Y with respect to the azimuth gimbal 40. When the shaking angles η and ξ are obtained from the equation (7), the following equation (8) is obtained.

【0087】[0087]

【数8】η=tan-1(sinΔφA /tanθ) θS −ξ=tan-1(tanΔφA /sinη)Η = tan −1 (sin Δφ A / tan θ) θ S −ξ = tan −1 (tan Δφ A / sin η)

【0088】本例によれば動揺角演算部94において数
8の式の演算が実行され、それによって動揺角η、ξが
求められる。斯かる動揺角η、ξを指示する信号は動揺
角演算部94よりジンバリングエラー演算部108に供
給される。
According to this example, the swaying angle calculating section 94 executes the calculation of the equation (8) to obtain the swaying angles η and ξ. The signals indicating the swing angles η and ξ are supplied from the swing angle calculation unit 94 to the gimbaling error calculation unit 108.

【0089】傾斜補正値ΔφA は傾斜補正演算部93の
出力値として得られることができるが、好ましくは次の
ようにして求められる。第4のループは加算器61の出
力がゼロとなるように方位ジンバル40の方位を制御す
るように構成されており、従って、加算器61の出力が
ゼロであるときは次の数9の式が成立する。
The inclination correction value Δφ A can be obtained as an output value of the inclination correction calculation section 93, but is preferably obtained as follows. The fourth loop is configured to control the azimuth of the azimuth gimbal 40 so that the output of the adder 61 becomes zero. Therefore, when the output of the adder 61 is zero, the following equation 9 is used. Is established.

【0090】[0090]

【数9】ΔφA =φS −φC −φ[Equation 9] Δφ A = φ S −φ C −φ

【0091】ここに、φS は衛星方位角、φC は船首方
位角、φは方位発信器24によって出力される方位ジン
バル40の回転角である。数9の式の右辺の各項は、動
揺加速度の影響を直接受けない値として、又は、動揺加
速度の影響が少ない値として求められることができる。
従って、傾斜補正値ΔφA は、傾斜補正演算部93の出
力値を使用する代わりに、数9の式を使用して求めても
よい。
Here, φ S is the satellite azimuth angle, φ C is the bow azimuth angle, and φ is the rotation angle of the azimuth gimbal 40 output by the azimuth oscillator 24. Each term on the right side of the equation (9) can be obtained as a value that is not directly affected by the shaking acceleration or a value that is less affected by the shaking acceleration.
Therefore, the inclination correction value Δφ A may be obtained by using the formula of Expression 9 instead of using the output value of the inclination correction calculation unit 93.

【0092】ジンバリングエラー演算部108は、上述
のように、動揺角演算部94より得られた動揺角η、ξ
と船首方位角φC とよりはジンバリングエラーδを演算
し、これを船首方位角φC の補正値ΔφC =δとして出
力する。
As described above, the gimbaling error calculation unit 108 obtains the fluctuation angles η and ξ obtained from the fluctuation angle calculation unit 94.
And a heading azimuth angle φ C are used to calculate a gimbaling error δ, which is output as a correction value Δφ C = δ for the bow azimuth angle φ C.

【0093】ジャイロコンパス及び磁気コンパスにおけ
るジンバリングエラーδの値は図4〜図6を参照して求
めたが、ここでは図2を参照して求める。
The value of the gimbaling error δ in the gyro compass and the magnetic compass was obtained with reference to FIGS. 4 to 6, but here with reference to FIG.

【0094】先ずジャイロコンパスにおけるジンバリン
グエラーδを求める。図2において、船体の船首は真北
方向ON(スピン軸方向)を向いているものとし、船体
面(取り付け面)が水平面上にあるとき、ロール軸線及
びピッチ軸線が単位球面と交わる点をそれぞれF、Bと
する。即ち、点Fは子午線と赤道の交点である。
First, the gimbaling error δ in the gyro compass is obtained. In FIG. 2, the bow of the hull is oriented in the true north direction ON (spin axis direction), and when the hull surface (mounting surface) is on the horizontal plane, the points where the roll axis and the pitch axis intersect the unit spherical surface, respectively. F and B. That is, the point F is the intersection of the meridian and the equator.

【0095】船体面が水平面に対して仰角軸線Y−Y
(OY)周りに回転角度ξだけ回転し、更に船体の首尾
線OE周りに回転角度ηだけ回転したものとする。ロー
ル軸線が単位円と交わる点をF”とし、船体面と子午線
の交点をF’とし、船体面と赤道との交点をGとする。
斯かる回転運動は船体面が回転軸線OG周りに回転角ε
だけ回転したのと等価である。斯かる船体面の回転軸線
OGが船首方位(ON)となす角をγとする。
The hull surface is an elevation axis YY with respect to the horizontal plane.
It is assumed that it has rotated about (OY) by the rotation angle ξ and further about the hull's tail line OE by the rotation angle η. The point where the roll axis intersects the unit circle is F ″, the intersection of the hull surface and the meridian is F ′, and the intersection of the hull surface and the equator is G.
Such a rotational movement causes the hull surface to have a rotation angle ε about the rotation axis OG.
It is equivalent to rotating only. The angle formed by the rotation axis OG of the hull surface and the heading (ON) is γ.

【0096】円弧GF=円弧GF”=γである。円弧
F’F”がジャイロコンパスにおけるジンバリングエラ
ーδである。即ち、円弧F’F”=δ=ΔφC である。
Arc GF = arc GF ″ = γ. Arc F′F ″ is the gimbaling error δ in the gyro compass. That is, the arc F′F ″ = δ = Δφ C.

【0097】球面三角形ΔGFF’に球面三角法を適用
すると、
Applying the spherical trigonometry to the spherical triangle ΔGFF ′,

【0098】[0098]

【数10】 [Equation 10]

【0099】球面三角形ΔEGAに球面三角法を適用す
ると、円弧AG=Φとおいて、
Applying the spherical trigonometry to the spherical triangle ΔEGA, the arc AG = Φ

【0100】[0100]

【数11】 [Equation 11]

【0101】ここで、γ=φS +Φだから、Here, since γ = φ S + Φ,

【0102】[0102]

【数12】 [Equation 12]

【0103】一方、次の式が成り立つ。On the other hand, the following equation holds.

【0104】[0104]

【数13】cosε=cosη・cosξ[Equation 13] cos ε = cos η · cos ξ

【0105】数10の式、数12の式及び数13の式よ
り、ジャイロコンパスにおけるジンバリングエラーδ=
ΔφC を求めることができる。
From the equations (10), (12) and (13), the gimbaling error δ = in the gyro compass is obtained.
Δφ C can be obtained.

【0106】同様に、磁気コンパスにおけるジンバリン
グエラーδ=ΔφC を求める。球面三角法によって次の
式が求められる。
Similarly, a gimbaling error δ = Δφ C in the magnetic compass is obtained. The following formula is obtained by the spherical trigonometry.

【0107】[0107]

【数14】 [Equation 14]

【0108】ここで、tanγM 及びcosεM は次の
式によって表される。
Here, tan γ M and cos ε M are expressed by the following equations.

【0109】[0109]

【数15】 [Equation 15]

【0110】ここに、 φS :衛星方位角 φC :船首方位角 ξA ηA :アンテナ基準系での船体の動揺角Here, φ S : satellite azimuth φ C : bow azimuth ξ A η A : ship hull angle in the antenna reference system

【0111】数14の式及び数15の式より、磁気コン
パスにおけるジンバリングエラーδ=ΔφC を求めるこ
とができる。
A gimbaling error δ = Δφ C in the magnetic compass can be obtained from the equations (14) and (15).

【0112】斯かるジンバリングエラーδはジンバリン
グエラー演算部108にて演算され、ジンバリングエラ
ー演算部108より船首方位角φC の補正値ΔφC =δ
が加算器61に出力される。それによって、ジャイロコ
ンパス又は磁気コンパスより供給された船首方位角φC
に含まれる誤差が除去される。従って、第4の制御ルー
プにて、誤差を含まない正確な制御信号が得られるか
ら、アンテナ14の中心軸線X−Xは正確に衛星方向を
指向することができる。
The gimbaling error δ is calculated by the gimbaling error calculation unit 108, and the correction value Δφ C = δ of the bow azimuth angle φ C is calculated by the gimbaling error calculation unit 108.
Is output to the adder 61. As a result, the heading azimuth φ C supplied by the gyro compass or magnetic compass
The error contained in is removed. Therefore, in the fourth control loop, an accurate control signal containing no error is obtained, so that the central axis line XX of the antenna 14 can be accurately directed in the satellite direction.

【0113】尚、ジャイロコンパスには上記のジンバリ
ングエラーδが生成されない形式のものがある。本発明
は、船首方位角φC にジンバリングエラーδを含む場合
に適用される。
Some gyro compasses do not generate the above-mentioned gimbaling error δ. The present invention is applied when the bow azimuth angle φ C includes a gimbaling error δ.

【0114】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 in detail above, those skilled in the art will understand 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.

【0115】[0115]

【発明の効果】本発明によれば、動揺角演算部94にお
いて数8の式によって動揺角η、ξが求められ、ジンバ
リングエラー演算部108において数10の式、数12
の式及び数13の式によってジャイロコンパスを使用し
た場合のジンバリングエラーδが求められるから、ジン
バリングエラーδに影響されない正確な船首方位角φC
を得ることができる利点がある。
According to the present invention, the swaying angles η and ξ are obtained by the swaying angle calculating section 94 by the equation (8), and the swaying error calculating section 108 calculates the equations (10) and (12).
Since the gimbaling error δ when the gyro compass is used can be obtained by the equation of Eq. 13 and the equation of Eq. 13, the accurate bow azimuth φ C that is not affected by the gimbaling error δ
There is an advantage that can be obtained.

【0116】本発明によれば、動揺角演算部94におい
て数8の式によって動揺角η、ξが求められ、ジンバリ
ングエラー演算部108において数14の式及び数15
の式によって磁気コンパスを使用した場合のジンバリン
グエラーδが求められるから、ジンバリングエラーδに
影響されない正確な船首方位角φC を得ることができる
利点がある。
According to the present invention, the swaying angles η and ξ are calculated by the swaying angle calculating unit 94 by the formula 8 and the gimbaling error calculating unit 108 calculates the formulas 14 and 15.
Since the gimbaling error δ when the magnetic compass is used is obtained by the equation, there is an advantage that an accurate bow azimuth φ C that is not affected by the gimbaling error δ can be obtained.

【0117】本発明によれば、動揺角演算部94におい
て数8の式によって動揺角η、ξが求められ、ジンバリ
ングエラー演算部108において数10の式、数12の
式及び数13の式によってジャイロコンパスを使用した
場合のジンバリングエラーδが求められ、船首方位角φ
C の補正値ΔφC =δが加算器61に出力されるから、
加算器61からはジンバリングエラーδに影響されない
正確な制御信号が出力される利点がある。
According to the present invention, the sway angles η and ξ are obtained by the sway angle calculation unit 94 by the formula 8 and the gimbaling error calculation unit 108 calculates the formulas 10, 12 and 13. The gimbaling error δ when a gyro compass is used is calculated by
Since the correction value Δφ C = δ of C is output to the adder 61,
The adder 61 has the advantage of outputting an accurate control signal that is not affected by the gimbaling error δ.

【0118】本発明によれば、動揺角演算部94におい
て数8の式によって動揺角η、ξが求められ、ジンバリ
ングエラー演算部108において数14の式及び数15
の式によって磁気コンパスを使用した場合のジンバリン
グエラーδが求められ、船首方位角φC の補正値ΔφC
=δが加算器61に出力されるから、加算器61からは
ジンバリングエラーδに影響されない正確な制御信号が
出力される利点がある。
According to the present invention, the sway angles η and ξ are calculated by the sway angle calculation unit 94 by the formula 8 and the gimbaling error calculation unit 108 calculates the formulas 14 and 15.
Formula gimballing error δ when using magnetic compass is determined by the correction value [Delta] [phi C of heading angle phi C
Since = δ is output to the adder 61, there is an advantage that the adder 61 outputs an accurate control signal that is not affected by the gimbaling error δ.

【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】単位球面上におけるアンテナ指向装置の動作を
説明する説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an operation of an antenna directing device on a unit spherical surface.

【図3】従来のアンテナ指向装置の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a conventional antenna directing device.

【図4】ジャイロコンパスにおけるジンバリングエラー
の発生機構を説明する説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a mechanism of a gimbaling error in a gyro compass.

【図5】磁気コンパスにおけるジンバリングエラーの発
生機構を説明する説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a mechanism of occurrence of a gimbaling error in the magnetic compass.

【図6】磁気コンパスにおけるジンバリングエラーの発
生機構を説明する説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a mechanism of occurrence of a gimbaling error in the magnetic compass.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 基台 3−1 ブリッジ部 11 円筒部 13 アーム 14 アンテナ 20 方位軸 21−1、21−2 軸受 22 方位歯車 23 方位サーボモータ 24 方位発信器 30−1、30−2 仰角軸 32 仰角歯車 33 仰角サーボモータ 34 仰角発信器 35 ピニオン 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、41−2 脚部 44 仰角ジャイロ 45 方位ジャイロ 46 第1の加速度計 47 第2の加速度計 48 第3の加速度計 54 積分器 55 増幅器 56 減衰器 58 積分器 59 増幅器 60 減衰器 61 加算器 81 アンテナ仰角演算部 93 傾斜補正演算部 94 動揺角演算部 108 ジンバリングエラー演算部 121 ロールジンバル環 123 支持部材 125 レピータ X−X アンテナ中心軸線 Y−Y 仰角軸線 Z−Z 方位軸線 3 pedestal 3-1 bridge part 11 cylindrical part 13 arm 14 antenna 20 azimuth axis 21-1, 21-2 bearing 22 azimuth gear 23 azimuth servo motor 24 azimuth transmitter 30-1, 30-2 elevation angle shaft 32 elevation angle gear 33 Elevation servo motor 34 Elevation transmitter 35 Pinion 40 Azimuth gimbal 40-1 Support shaft part 40-2 U-shaped part 41 Mounting brackets 41-1, 41-2 Legs 44 Elevation gyro 45 Azimuth gyro 46 First accelerometer 47 No. 2 accelerometer 48 third accelerometer 54 integrator 55 amplifier 56 attenuator 58 integrator 59 amplifier 60 attenuator 61 adder 81 antenna elevation angle calculator 93 tilt correction calculator 94 wobble angle calculator 108 gimbaling error calculator 121 Roll Gimbal Ring 123 Support Member 125 Repeater XX Antenna Center Axis YY elevation axis ZZ azimuth axis

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 中心軸線を有し支持部材に支持されたア
ンテナと、該アンテナ及び上記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
平行な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
信号を出力する第1の加速度計と、水平面に対する上記
仰角軸線の傾斜角を指示する信号を出力する第2の加速
度計と、上記アンテナの中心軸線と仰角軸線の両者に直
交する入力軸線を有する第3の加速度計と、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、上記方位ジンバルに対する上記仰
角軸線周りの上記アンテナの回転角を指示する信号を出
力する仰角発信器と、上記第2の加速度計の出力信号と
上記第3の加速度計の出力信号と上記仰角発信器の出力
信号とを入力して傾斜補正値を演算する傾斜補正演算部
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上記
傾斜補正演算部より出力された傾斜補正値ΔφA を指示
する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、 上記傾斜補正演算部より供給された傾斜補正値と衛星高
度角と上記仰角発信器より供給された上記仰角軸線周り
の上記アンテナの回転角とよりアンテナ指向装置の取り
付け面の動揺角を演算する動揺角演算部と、 該動揺角演算部より供給された動揺角と衛星方位角とよ
り船首方位角に生ずるジンバリングエラーを演算するジ
ンバリングエラー演算部と、を設け、上記ジンバリング
エラー演算部の出力信号を用いて上記船首方位角よりジ
ンバリングエラーを除去す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 about an elevation axis orthogonal to the central axis, and the azimuth gimbal. A pedestal rotatably supported around an azimuth axis orthogonal to the elevation axis, a first gyro having an input axis parallel to the elevation axis and fixed to the support member, and both the center axis and the elevation axis. A second gyro fixed to the support member having an input axis orthogonal to the first axis, a first accelerometer for outputting a signal indicating an inclination angle of the central axis with respect to the horizontal plane, and an inclination of the elevation axis with respect to the horizontal plane. A second accelerometer for outputting a signal indicating an angle; a third accelerometer having an input axis orthogonal to both the central axis of the antenna and the elevation axis; and the azimuth axis of the azimuth gimbal. The azimuth transmitter that outputs a signal that indicates a rotation angle around the line, the elevation angle transmitter that outputs a signal that indicates a rotation angle of the antenna about the elevation axis with respect to the azimuth gimbal, and the second accelerometer. And a tilt correction calculation unit for calculating a tilt correction value by inputting the output signal, the output signal of the third accelerometer and the output signal of the elevation angle transmitter, and calculating the tilt correction value from the output signal of the accelerometer of the satellite. The signal obtained by subtracting the value corresponding to the altitude angle is fed back to the substantial torquer of the first gyro, and the output signal of the azimuth transmitter, the signal corresponding to the heading azimuth angle and the satellite azimuth angle, and the tilt correction calculation unit. And a signal indicating the inclination correction value Δφ A output by the adder is calculated, and the output signal is calculated as the second signal.
In the antenna directing device configured to feed back the substantial axis of the gyro to direct the central axis of the antenna to the satellite, the tilt correction value supplied from the tilt correction calculation unit, the satellite altitude angle, and A swing angle calculation unit for calculating the swing angle of the mounting surface of the antenna pointing device from the rotation angle of the antenna around the elevation angle axis supplied from the elevation transmitter, and the swing angle supplied from the swing angle calculation unit and the satellite. A gimbaling error calculator that calculates a gimbaling error that occurs in the azimuth and the bow azimuth is provided, and the gimbaling error is removed from the bow azimuth using the output signal of the gimbaling error calculator. An antenna pointing device characterized by being configured.
【請求項2】 請求項1記載のアンテナ指向装置におい
て、上記動揺角演算部は次式によってアンテナ指向装置
の取り付け面の動揺角を演算することを特徴とするアン
テナ指向装置。 η=tan-1(sinΔφA /tanθ) θS −ξ=tan-1(tanΔφA /sinη) 但し、η、ξ:取り付け面の動揺角 ΔφA :傾斜補正値 θ:仰角発信器の出力信号 θS :衛星高度角
2. The antenna directing device according to claim 1, wherein the swing angle calculating section calculates a swing angle of a mounting surface of the antenna directing device according to the following equation. η = tan −1 (sin Δφ A / tan θ) θ S −ξ = tan −1 (tan Δφ A / sin η) where η and ξ are the shaking angles of the mounting surface Δφ A : the tilt correction value θ: the output signal of the elevation transmitter θ S : Satellite altitude angle
【請求項3】 請求項1又は2記載のアンテナ指向装置
において、上記船首方位角φC がジャイロコンパスによ
って得られるとき、上記ジンバリングエラー演算部は次
式によって船首方位角φC に含まれるジンバリングエラ
ーδを演算することを特徴とするアンテナ指向装置。 δ:船首方位角φC に含まれるジンバリングエラー Φ:船首方向に対する船体面の傾斜軸線(回転軸線)の
方位角 γ:真北方向に対する船体面の傾斜軸線(回転軸線)の
方位角 ε:船体面の傾斜軸線(回転軸線)周りの傾斜角
3. The antenna pointing device according to claim 1, wherein when the bow azimuth φ C is obtained by a gyro compass, the gimbaling error calculation unit includes a zimba included in the bow azimuth φ C according to the following equation. An antenna pointing device characterized by calculating a ring error δ. δ: Gimbaling error included in the bow azimuth φ C Φ: Azimuth of the tilt axis (rotation axis) of the hull surface with respect to the bow direction γ: Azimuth of the tilt axis (rotation axis) of the hull surface with respect to the true north direction ε: Inclination angle around the inclination axis (rotation axis) of the hull surface
【請求項4】 請求項1又は2記載のアンテナ指向装置
において、上記船首方位角φC が磁気コンパスによって
得られるとき、上記ジンバリングエラー演算部は次式に
よって船首方位角φC に含まれるジンバリングエラーδ
を演算することを特徴とするアンテナ指向装置。 δ:船首方位角φC に含まれるジンバリングエラー γM :船首方向に対する船体面の傾斜軸線(回転軸線)
の方位角 εM :船体面の傾斜軸線(回転軸線)周りの傾斜角 φS :衛星方位角 φC :船首方位角 ξA ηA :アンテナ基準系での船体の動揺角
4. The antenna pointing device according to claim 1, wherein when the bow azimuth angle φ C is obtained by a magnetic compass, the gimbaling error computing unit includes a zimba included in the bow azimuth angle φ C according to the following equation. Ring error δ
An antenna directing device, characterized in that: δ: Gimbaling error included in the heading azimuth φ C γ M : Inclination axis of the hull surface with respect to the bow direction (rotation axis)
Azimuth angle ε M : Inclination angle around the inclination axis (rotation axis) of the hull surface φ S : Satellite azimuth angle φ C : Bow azimuth angle ξ A η A : Hull sway angle in the antenna reference system
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