JPH08327716A - Method for operating direction of antenna orientation and device for controlling direction of antenna orientation - Google Patents

Method for operating direction of antenna orientation and device for controlling direction of antenna orientation

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JPH08327716A
JPH08327716A JP7135330A JP13533095A JPH08327716A JP H08327716 A JPH08327716 A JP H08327716A JP 7135330 A JP7135330 A JP 7135330A JP 13533095 A JP13533095 A JP 13533095A JP H08327716 A JPH08327716 A JP H08327716A
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antenna
angle
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azimuth
antennas
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Yasuo Inoue
泰雄 井上
Hajime Nemoto
一 根本
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Ikegami Tsushinki Co Ltd
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Ikegami Tsushinki Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To make it possible to establish the direction of an antenna quickly by receiving the radio wave from a navigation satellite, and detecting the latitudes and the longitudes of two facing antennas based on the radio wave. CONSTITUTION: A computer receives the latitude, the longitude and the height data of own antenna on the earth from a GPS receiver and receives the latitude, the longitude and the height data of an opposite antenna at the same time. Then, the respective data inputted from the own antenna and the opposite antenna are converted into the rectangular coordinates. For example, the position of a relay vehicle is made to be a point A, and the position of a home office is made to be a point B. The polar coordinates of the points A and B are converted into the polar coordinates, respectively, and the distance between the point A and the point B is obtained. Then, the external shape surrounded by the latitude line and the longitude line of the point A and the latitude line and the longitude line of the point B is regarded as the retancle, and the distances (a), (b) and (c) of the sides of the rectangle are computed. An interior angle θ of the rectangle is computed by a cosine theorem. Furthermore, interior angles θA and θB are obtained. An azimuth angle αA when the point B is observed from the point A and an azimuth angle αB when the point A is observed from the point B are operated.

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、アンテナ指向方向演算
方法及びアンテナ指向方向制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antenna pointing direction calculation method and an antenna pointing direction control device.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、放送用中継車に使用するフィー
ルド・ピック・アップ(以後、「FPU」と記す)装置
のアンテナでは、鋭い指向性を必要とする。従来は、現
在の中継車の位置を地図上で確認し、地図上の位置から
現在位置でのアンテナの方位を確認し、電波の強弱、即
ち、受信レベルが最大となるようにアンテナを回転し、
アンテナの向きを定めていた。
2. Description of the Related Art For example, an antenna of a field pick-up (hereinafter referred to as "FPU") device used for a broadcasting relay vehicle requires sharp directivity. Conventionally, the current position of the relay vehicle is confirmed on the map, the direction of the antenna at the current position is confirmed from the position on the map, and the antenna is rotated so that the strength of the radio wave, that is, the reception level becomes maximum. ,
The direction of the antenna was set.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アンテナ指向方向制御装置では、アンテナの設置には時
間がかかる。特に、報道番組等の取材のような緊急性を
要するときに、空中線の確立を迅速に行えないと、番組
の視聴率にも影響を及ぼしてくる。一方、アンテナの方
位角・附仰角(附角又は仰角)を演算するシステムとし
て、例えばナビゲーションシステム、衛星捕捉システ
ム、マイクロ波空中線制御システム等があるが、かかる
システムでは、方位角・附仰角の演算を衛星の位置を基
準として行っている。
However, in the conventional antenna pointing control apparatus, it takes time to install the antenna. In particular, if the antenna cannot be established promptly when it is urgent to cover a news program or the like, it will affect the audience rating of the program. On the other hand, there are navigation systems, satellite acquisition systems, microwave antenna control systems, etc. as systems for calculating the azimuth / elevation angle (incident angle or elevation angle) of the antenna. In such a system, the azimuth / elevation angle calculation is performed. Is based on the position of the satellite.

【0004】本発明はこのような従来の課題に鑑みてな
されたもので、アンテナの方向を素早く確立することが
できるようなアンテナ指向方向演算方法及びアンテナ指
向方向制御装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object thereof is to provide an antenna pointing direction calculation method and an antenna pointing direction control device capable of quickly establishing the direction of the antenna. To do.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】このため、請求項1にか
かる発明のアンテナ指向方向演算方法では、航法衛星か
らの電波を受信し、該電波に基づいて、互いに指向させ
る2つのアンテナの緯度、経度を検出し、検出された双
方のアンテナの緯度、経度、及びその地表面上における
曲率半径に基づいて、双方アンテナ間の距離を算出し、
双方のアンテナの位置における緯度線及び経度線によっ
て囲まれた地表面上の矩形の各辺の距離を、双方のアン
テナの緯度、経度、及び曲率半径に基づいて算出し、算
出された矩形の各辺及び2点間距離に基づいて矩形の内
角を算出し、演算された該矩形の内角に基づいて、互い
に指向させる双方アンテナの方位角を演算するようにし
た。
Therefore, in the antenna pointing direction calculation method of the invention according to claim 1, the latitude of two antennas that receive radio waves from a navigation satellite and direct each other based on the radio waves, Detecting the longitude, based on the detected latitude and longitude of both antennas, and the radius of curvature on the ground surface, calculate the distance between both antennas,
Calculate the distance of each side of the rectangle on the ground surface surrounded by the latitude and longitude lines at the positions of both antennas based on the latitude, longitude, and radius of curvature of both antennas. The inside angle of the rectangle is calculated based on the side and the distance between the two points, and the azimuth angles of both antennas to be directed toward each other are calculated based on the calculated inside angle of the rectangle.

【0006】請求項2にかかる発明のアンテナ指向方向
演算方法では、前記双方アンテナの方位角を、式(11)〜
(18)に基づいて演算するようにした。請求項3にかかる
発明のアンテナ指向方向演算方法では、前記演算された
アンテナの方位角の基準となる方位座標系、及びアンテ
ナを取り付けた移動体の基本姿勢を基準とする移動体座
標系を定義し、前記方位座標系に対する移動体座標系の
回転角を検出し、該回転角に基づいて方位座標系に対す
る移動体座標系の回転マトリクスを演算し、演算された
回転マトリクスに基づいて、方位座標系におけるアンテ
ナの方位角を移動体座標系に座標変換するようにした。
In the antenna pointing direction calculation method according to the second aspect of the present invention, the azimuth angles of the both antennas are expressed by the equations (11) to (11).
Calculated based on (18). In the antenna pointing direction calculation method of the invention according to claim 3, an azimuth coordinate system serving as a reference of the calculated azimuth angle of the antenna, and a moving body coordinate system based on a basic posture of a moving body to which the antenna is attached are defined. Then, the rotation angle of the moving body coordinate system with respect to the azimuth coordinate system is detected, the rotation matrix of the moving body coordinate system with respect to the azimuth coordinate system is calculated based on the rotation angle, and the azimuth coordinate is calculated based on the calculated rotation matrix. The azimuth angle of the antenna in the system is coordinate-transformed into the mobile body coordinate system.

【0007】請求項4にかかる発明のアンテナ指向方向
演算方法では、前記航法衛星から受信した電波に基づい
て、互いに指向させる2つのアンテナの地表面上からの
高度を検出し、双方アンテナの高度差及び双方アンテナ
間の距離に基づいて、一方のアンテナの高度を基準とし
て、該アンテナをもう一方のアンテナに指向させるとき
の附仰角を演算するようにした。
In the antenna pointing direction calculation method of the present invention according to claim 4, based on the radio wave received from the navigation satellite, the altitudes of the two antennas to be pointed to each other from above the ground surface are detected, and the altitude difference between the two antennas is detected. Also, based on the distance between both antennas, the elevation angle when the antenna is directed to the other antenna is calculated with reference to the altitude of one antenna.

【0008】請求項5にかかる発明のアンテナ指向方向
演算方法では、前記双方アンテナの附仰角を、式(19)又
は式(20)に基づいて演算するようにした。請求項6にか
かる発明のアンテナ指向方向演算方法では、前記演算さ
れたアンテナの附仰角の基準となる方位座標系、及びア
ンテナを取り付けた移動体の基本姿勢を基準とする移動
体座標系を定義し、前記方位座標系に対する移動体座標
系の回転角を検出し、該回転角に基づいて方位座標系に
対する移動体座標系の回転マトリクスを演算し、演算さ
れた回転マトリクスに基づいて、方位座標系におけるア
ンテナの附仰角を移動体座標系に座標変換するようにし
た。
In the antenna pointing direction calculation method according to the fifth aspect of the present invention, the elevation angles of the both antennas are calculated based on equation (19) or equation (20). In the antenna pointing direction calculation method of the invention according to claim 6, an azimuth coordinate system serving as a reference of the calculated elevation angle of the antenna and a moving body coordinate system based on a basic posture of a moving body to which the antenna is attached are defined. Then, the rotation angle of the moving body coordinate system with respect to the azimuth coordinate system is detected, the rotation matrix of the moving body coordinate system with respect to the azimuth coordinate system is calculated based on the rotation angle, and the azimuth coordinate is calculated based on the calculated rotation matrix. The elevation angle of the antenna in the system is coordinate-transformed into the moving body coordinate system.

【0009】請求項7にかかる発明のアンテナ指向方向
制御装置では、図1の実線で示すように、送受信用の2
つのアンテナが互いに指向するように双方アンテナの方
位角及び附仰角を演算し、制御するアンテナ指向方向制
御装置において、航法衛星からの電波を受信し、該電波
に基づいて、互いに指向させる2つのアンテナの緯度及
び経度を検出する位置検出手段と、検出された双方のア
ンテナの緯度、経度、及びその地表面上における曲率半
径に基づいて、双方アンテナ間の距離を算出するアンテ
ナ間距離算出手段と、双方のアンテナの位置における緯
度線及び経度線によって囲まれた地表面上の矩形の各辺
の距離を、双方のアンテナの緯度、経度、及び曲率半径
に基づいて算出する矩形辺距離算出手段と、算出された
矩形の各辺及び2点間距離に基づいて矩形の内角を算出
する内角算出手段と、演算された該矩形の内角に基づい
て、互いに指向させる双方アンテナの方位角を演算する
方位角演算手段と、該演算された方位角に基づいてアン
テナの方位角を制御する方位角制御手段と、を備える。
In the antenna pointing control device of the invention according to claim 7, as shown by the solid line in FIG.
In an antenna pointing direction control device that calculates and controls the azimuth angle and elevation angle of both antennas so that the two antennas point toward each other, two antennas that receive radio waves from a navigation satellite and direct each other based on the radio waves Position detection means for detecting the latitude and longitude of the, the latitude and longitude of both antennas detected, based on the radius of curvature on the ground surface, inter-antenna distance calculation means for calculating the distance between both antennas, Rectangular side distance calculation means for calculating the distance of each side of the rectangle on the ground surface surrounded by the latitude line and the longitude line at the positions of both antennas, based on the latitude, longitude, and radius of curvature of both antennas, Interior angle calculating means for calculating the interior angle of the rectangle based on each side of the rectangle and the distance between the two points, and directing each other based on the calculated interior angle of the rectangle. Comprising the azimuth calculation means for calculating the azimuth angle of both antennas, the azimuth control means for controlling the azimuth angle of the antenna based on the azimuth angle, which is the operation of that.

【0010】請求項8にかかる発明のアンテナ指向方向
制御装置では、前記方位角演算手段は、双方アンテナの
方位角を、式(11)〜(18)に基づいて演算するように構成
されている。請求項9にかかる発明のアンテナ指向方向
制御装置では、移動体に取り付けられたアンテナの方位
角を制御するアンテナ指向方向制御装置であって、前記
方位角演算手段は、前記演算されたアンテナの方位角の
基準となる方位座標系に対し、アンテナを取り付けた移
動体の基本姿勢を基準とする移動体座標系の回転角を検
出する移動体姿勢検出手段と、該回転角に基づいて方位
座標系に対する移動体座標系の回転マトリクスを演算す
る回転マトリクス演算手段と、該演算された回転マトリ
クスに基づいて、方位座標系におけるアンテナの方位角
を移動体座標系に座標変換する座標変換手段と、を備え
るように構成されている。
In the antenna directivity control apparatus according to the present invention, the azimuth angle calculating means is configured to calculate the azimuth angles of both antennas based on the equations (11) to (18). . The antenna pointing control apparatus according to the invention of claim 9 is an antenna pointing control apparatus for controlling an azimuth angle of an antenna attached to a moving body, wherein the azimuth angle calculating means is the calculated azimuth of the antenna. A moving body posture detecting means for detecting a rotation angle of the moving body coordinate system based on the basic posture of the moving body to which the antenna is attached, and an azimuth coordinate system based on the rotation angle. Rotation matrix calculation means for calculating a rotation matrix of the mobile body coordinate system with respect to the coordinate system, and coordinate conversion means for coordinate-converting the azimuth angle of the antenna in the azimuth coordinate system into the mobile body coordinate system based on the calculated rotation matrix. It is configured to have.

【0011】請求項10にかかる発明のアンテナ指向方向
制御装置では、図1の破線で示すように、前記航法衛星
からの電波に基づいて、地表面からの高度を検出する高
度検出手段と、双方アンテナの高度差及び距離に基づい
て、一方のアンテナの高度を基準として、該アンテナを
もう一方のアンテナに指向させたときの附仰角を演算す
る附仰角演算手段と、該演算された附仰角に基づいてア
ンテナの附仰角を制御する附仰角制御手段と、を備えて
いる。
In the antenna pointing control device according to the tenth aspect of the present invention, as shown by the broken line in FIG. 1, altitude detecting means for detecting the altitude from the ground surface based on the radio waves from the navigation satellite, and both Based on the altitude difference and distance of the antennas, with reference to the altitude of one antenna, an auxiliary elevation angle calculating means for calculating an additional elevation angle when the antenna is directed to the other antenna, and the calculated additional elevation angle. And an elevation angle control means for controlling the elevation angle of the antenna based on the above.

【0012】請求項11にかかる発明のアンテナ指向方向
制御装置では、移動体に取り付けられたアンテナの附仰
角を制御するアンテナ指向方向制御装置であって、前記
附仰角演算手段は、前記演算されたアンテナの附仰角の
基準となる方位座標系に対し、アンテナを取り付けた移
動体の基本姿勢を基準とする移動体座標系の回転角を検
出する移動体姿勢検出手段と、該回転角に基づいて方位
座標系に対する移動体座標系の回転マトリクスを演算す
る回転マトリクス演算手段と、該演算された回転マトリ
クスに基づいて、方位座標系におけるアンテナの附仰角
を移動体座標系に座標変換する座標変換手段と、を備え
るように構成されている。
According to an eleventh aspect of the invention, there is provided an antenna pointing control device for controlling an elevation angle of an antenna attached to a moving body, wherein the elevation angle calculating means calculates the elevation angle. With respect to the azimuth coordinate system that serves as the reference of the elevation angle of the antenna, a moving body posture detection unit that detects the rotation angle of the moving body coordinate system that uses the basic posture of the moving body with the antenna as a reference, and based on the rotation angle. Rotation matrix calculation means for calculating a rotation matrix of the mobile body coordinate system with respect to the azimuth coordinate system, and coordinate conversion means for coordinate-converting the elevation angle of the antenna in the azimuth coordinate system into the mobile body coordinate system based on the calculated rotation matrix. And are provided.

【0013】[0013]

【作用】上記、請求項1にかかる発明のアンテナ指向方
向演算方法によれば、航法衛星からの電波に基づいて、
地球の物理的特質を考慮して地球物理の諸値を使用し、
方位角を演算しているので、演算された方位角の演算精
度が極めて高く、しかもリアルタイムで演算処理を行う
ことが可能となる。
According to the antenna pointing direction calculation method of the invention according to the above-mentioned claim 1, based on the radio wave from the navigation satellite,
Using the values of geophysics considering the physical characteristics of the earth,
Since the azimuth angle is calculated, the calculation accuracy of the calculated azimuth angle is extremely high, and the calculation processing can be performed in real time.

【0014】請求項2にかかる発明のアンテナ指向方向
演算方法によれば、演算式(11)〜(18)を用いることによ
り、双方アンテナの方位角が演算される。請求項3にか
かる発明のアンテナ指向方向演算方法によれば、移動体
の姿勢に関わらず、移動体に取り付けられたアンテナの
方位角を高精度に演算することが可能となる。
According to the antenna pointing direction calculation method of the present invention, the azimuth angles of both antennas are calculated by using the formulas (11) to (18). According to the antenna pointing direction calculation method of the invention of claim 3, it is possible to calculate the azimuth angle of the antenna attached to the moving body with high accuracy regardless of the posture of the moving body.

【0015】請求項4にかかる発明のアンテナ指向方向
演算方法によれば、航法衛星を利用してアンテナの附仰
角を演算しているので、アンテナの附仰角を高精度に、
しかもリアルタイムで演算処理することが可能となる。
請求項5にかかる発明のアンテナ指向方向演算方法によ
れば、演算式(19)〜(20)を用いることにより、アンテナ
の附仰角が演算される。
According to the antenna pointing direction calculation method of the invention of claim 4, since the elevation angle of the antenna is calculated using the navigation satellite, the elevation angle of the antenna can be calculated with high accuracy.
Moreover, it becomes possible to perform arithmetic processing in real time.
According to the antenna pointing direction calculation method of the invention of claim 5, the elevation angle of the antenna is calculated by using the calculation formulas (19) to (20).

【0016】請求項6にかかる発明のアンテナ指向方向
演算方法によれば、移動体の姿勢に関わらず、移動体に
取り付けられたアンテナの附仰角を高精度に演算するこ
とが可能となる。請求項7にかかる発明のアンテナ指向
方向制御装置によれば、航法衛星からの電波によって緯
度及び経度を検出し、地球の物理的特質を考慮して地球
物理の諸値を使用し、方位角を演算しているので、演算
された方位角の演算精度が極めて高く、しかもリアルタ
イムでアンテナの方位角を制御することが可能となる。
According to the antenna pointing direction calculation method of the present invention, it is possible to calculate the elevation angle of the antenna attached to the moving body with high accuracy regardless of the posture of the moving body. According to the antenna pointing control device of the invention of claim 7, the latitude and the longitude are detected by the radio waves from the navigation satellite, and the geophysical values are used in consideration of the physical characteristics of the earth to determine the azimuth angle. Since the calculation is performed, the calculation accuracy of the calculated azimuth angle is extremely high, and the azimuth angle of the antenna can be controlled in real time.

【0017】請求項8にかかる発明のアンテナ指向方向
制御装置によれば、演算式(11)〜(18)を用いることによ
り、双方アンテナの方位角を高精度に制御することが可
能となる。請求項9にかかる発明のアンテナ指向方向制
御装置によれば、移動体の姿勢に関わらず、移動体に取
り付けられたアンテナの方位角を高精度に制御すること
が可能となる。
According to the antenna directional control device of the invention of claim 8, it becomes possible to control the azimuth angles of both antennas with high accuracy by using the arithmetic expressions (11) to (18). According to the antenna pointing control device of the invention of claim 9, it is possible to control the azimuth angle of the antenna attached to the moving body with high accuracy regardless of the posture of the moving body.

【0018】請求項10にかかる発明のアンテナ指向方向
制御装置によれば、航法衛星を利用してアンテナの附仰
角を演算しているので、アンテナの附仰角を高精度に、
しかもリアルタイムに制御することが可能となる。請求
項11にかかる発明のアンテナ指向方向制御装置によれ
ば、移動体の姿勢に関わらず、移動体に取り付けられた
アンテナの附仰角を高精度に制御することが可能とな
る。
According to the antenna pointing control device of the invention of claim 10, since the elevation angle of the antenna is calculated using the navigation satellite, the elevation angle of the antenna can be calculated with high accuracy.
Moreover, it becomes possible to control in real time. According to the antenna pointing control device of the invention of claim 11, it is possible to control the elevation angle of the antenna attached to the moving body with high accuracy regardless of the posture of the moving body.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図2〜図23に基づ
いて説明する。図2は、アンテナ指向方向演算装置を用
いた中継システム例を示す。図2に示すように、現地の
映像は、ヘリコプタ1に取り付けられたカメラ(図示せ
ず)、カメラ2、あるいは、中継車4にケーブルで接続
されたカメラ3によって撮影される。ヘリコプタ1、カ
メラ2からの映像信号を送信する可搬送信装置5、中継
車4、中継基地局6、本部7には、映像信号送受信用の
アンテナが備えられ、ヘリコプタ1、カメラ2、3から
の映像信号は中継車4で中継された後、可搬送受信装置
を備えた中継基地局6を介して本部7へと送信される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 2 shows an example of a relay system using an antenna pointing direction calculation device. As shown in FIG. 2, the video of the site is captured by a camera (not shown) attached to the helicopter 1, the camera 2, or the camera 3 connected to the relay vehicle 4 by a cable. The helicopter 1, the portable transmission device 5 for transmitting the video signal from the camera 2, the relay vehicle 4, the relay base station 6, and the head office 7 are provided with antennas for transmitting and receiving the video signal. After being relayed by the relay vehicle 4, the video signal is transmitted to the head office 7 via the relay base station 6 equipped with the transportable receiver.

【0020】空中線を送受信するときは、これらのアン
テナを互いに正対させる必要があり、ヘリコプタ1、中
継車4、可搬送信装置5、中継基地局6、本部7には、
アンテナ指向方向演算装置が備えられている。また、図
3は、移動体としてのヘリコプタ1、あるいは中継車4
に搭載されるアンテナ指向方向制御装置を示し、このア
ンテナ指向方向制御装置は、位置検出手段としてのGP
S受信機11と、コンピュータ12と、光ジャイロ13と、回
転台14と、によって構成され、空中線の方位角(ヨー
角)・附仰角(ピッチ角)を算出し、移動体マイクロ機
器空中線を自動的に相手先アンテナに正対させる。
When transmitting and receiving an antenna, these antennas need to face each other, and the helicopter 1, the relay vehicle 4, the portable transmitter 5, the relay base station 6, and the headquarters 7 are connected to each other.
An antenna pointing direction calculation device is provided. Further, FIG. 3 shows a helicopter 1 as a moving body or a relay vehicle 4.
1 shows an antenna pointing control device mounted on a vehicle. This antenna pointing control device is a GP as position detecting means.
Comprised of an S receiver 11, a computer 12, an optical gyro 13, and a turntable 14, it calculates the azimuth angle (yaw angle) and elevation angle (pitch angle) of the aerial line, and automatically calculates the aerial line of mobile micro equipment. To directly face the other party's antenna.

【0021】尚、ヘリコプタ1には、移動体姿勢検出手
段としての傾斜センサ(図示せず)が備えられている。
GPS受信機11は、例えばGPS(Global Positioning
System)衛星1〜3からの電波を図示しないGPSアン
テナで受信し、地球上の緯度、経度、及び高度データを
算出する。
The helicopter 1 is provided with an inclination sensor (not shown) as a moving body posture detecting means.
The GPS receiver 11 is, for example, a GPS (Global Positioning).
(System) Radio waves from satellites 1 to 3 are received by a GPS antenna (not shown), and latitude, longitude, and altitude data on the earth are calculated.

【0022】光ファイバージャイロ13は、GPS衛星1
〜3の電波の遮断中の方位角を補間するためのものであ
る。光ファイバージャイロは、元々、アンテナの相対的
な角度差を決定する相対方位計測機器であるが、角速度
の積分を行う方式であるため、時間経過とともにベース
ドリフトが累計され、前記電波遮断中の方位角の補間の
ように、短時間経過後の絶対方位角測定には有利であ
る。
The optical fiber gyro 13 is a GPS satellite 1
It is for interpolating the azimuth angles of the radio waves of 3 to 3 being blocked. The optical fiber gyro is originally a relative azimuth measuring device that determines the relative angular difference between the antennas, but since it is a method that integrates the angular velocity, the base drift is accumulated over time, and the azimuth angle during radio wave interruption is This is advantageous for absolute azimuth measurement after a short time, such as interpolation of.

【0023】コンピュータ12は、GPS受信機11から緯
度データ及び経度データを入力して、アンテナの方位
角、附仰角を決定する。この演算処理については後述す
る。回転台14は、コンピュータ12からの演算結果に基づ
いてアンテナ15を回転させ、アンテナ15の指向方向を制
御する。この回転台14が方位角制御手段、附仰角演算手
段に相当する。
The computer 12 inputs the latitude data and the longitude data from the GPS receiver 11 and determines the azimuth angle and the elevation angle of the antenna. This calculation process will be described later. The turntable 14 rotates the antenna 15 based on the calculation result from the computer 12 and controls the pointing direction of the antenna 15. The turntable 14 corresponds to azimuth angle control means and auxiliary elevation angle calculation means.

【0024】また、図4に示すように、ヘリコプタ1か
ら基地局8を介して本部7に電波を送信する場合、ヘリ
コプタ1の位置データを無線機等により本部7へ伝送
し、本部7から遠隔制御回線等により基地局8のアンテ
ナをヘリコプタ1のアンテナに正対するように遠隔制御
する。図5は、可搬送信装置5、中継基地局6等に搭載
された簡易型のアンテナ指向方向演算装置を示す。この
装置は、GPSアンテナ21と、GPS受信機22と、キー
ボード23、ディスプレイ24、CPU25を有するハンディ
なコンピュータ26と、GPSデータインサータ27と、F
PU送信機28と、FPUアンテナ29と、を備えている
が、簡易型であるため、回転台を装備せず、ディスプレ
イ24に方位角等を表示して手動調整により、FPUアン
テナ29の方向合わせを行おうとするものである。尚、G
PSデータインサータ27は、自己の位置を示すGPSデ
ータを映像信号に多重化するものであり、GPSデータ
は、FPU送信機28、FPUアンテナ29を介して本部7
等に送信される。
Further, as shown in FIG. 4, when the radio wave is transmitted from the helicopter 1 to the head office 7 via the base station 8, the position data of the helicopter 1 is transmitted to the head office 7 by a radio device or the like, and is transmitted from the head office 7 remotely. The antenna of the base station 8 is remotely controlled by a control line or the like so as to directly face the antenna of the helicopter 1. FIG. 5 shows a simple antenna pointing direction calculation device mounted on the portable transmission device 5, the relay base station 6, and the like. This apparatus includes a GPS antenna 21, a GPS receiver 22, a keyboard 23, a display 24, a handy computer 26 having a CPU 25, a GPS data inserter 27, and an F
It is equipped with a PU transmitter 28 and an FPU antenna 29, but since it is a simple type, it is not equipped with a turntable, and the azimuth and the like are displayed on the display 24 and the direction of the FPU antenna 29 is adjusted by manual adjustment. Is to do. Incidentally, G
The PS data inserter 27 multiplexes GPS data indicating its own position into a video signal, and the GPS data is transmitted via the FPU transmitter 28 and the FPU antenna 29 to the headquarters 7.
Etc.

【0025】次にコンピュータ12の演算処理を図6のフ
ローチャートに基づいて説明する。まず、ステップ(図
中では「S」と記してあり、以下同様とする)1では、
自己のアンテナの地球上の緯度、経度、及び高度データ
をGPS受信機11から入力する。尚、前述のように、緯
度、経度、及び高度データは、GPS衛星1〜3から受
信した電波に基づいてGPS受信機11によって検出され
る。
Next, the arithmetic processing of the computer 12 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step (denoted as "S" in the drawing, the same applies hereinafter) 1,
The latitude, longitude, and altitude data on the earth of its own antenna are input from the GPS receiver 11. As described above, the latitude, longitude, and altitude data are detected by the GPS receiver 11 based on the radio waves received from the GPS satellites 1-3.

【0026】ステップ2では、相手先アンテナの緯度、
経度、及び高度データを入力する。自己のアンテナを正
対させるためには、相手の緯度、経度、及び高度データ
を予め既知としておく必要がある。相手先アンテナが本
部7のように設置位置が固定されているときは、予めそ
の位置を登録しておけばよいが、ヘリコプタ1のような
移動体の場合には、GPSデータインサータ27を用いて
緯度等の位置データをヘリコプタ1から中継車4又は本
部7に送信するか、あるいは、無線等を用いて送信す
る。
In step 2, the latitude of the destination antenna,
Enter the longitude and altitude data. In order to directly face its own antenna, it is necessary to previously know the latitude, longitude, and altitude data of the other party. When the destination antenna has a fixed installation position such as the headquarters 7, the position may be registered in advance. However, in the case of a moving body such as the helicopter 1, the GPS data inserter 27 is used. Positional data such as latitude is transmitted from the helicopter 1 to the relay vehicle 4 or the headquarters 7, or wirelessly.

【0027】ステップ3では、入力した自己及び相手先
アンテナの緯度、経度、及び高さデータを、直交座標に
変換する。例えば、中継車4の位置をA地点,本部7の
位置をB地点としてA地点,B地点の極座標を、夫々、
A(φA ,λA ,hA )、B(φB ,λB 、hB )と
し、A地点,B地点の直交座標を、夫々、A(UA ,V
A ,WA )、B(UB ,VB,WB )として、極座標か
ら直交座標に変換すると、A地点,B地点の座標は、以
下のように表される。
In step 3, the inputted latitude, longitude, and height data of the own antenna and the partner antenna are converted into rectangular coordinates. For example, assuming that the position of the relay vehicle 4 is the point A and the position of the headquarters 7 is the point B, the polar coordinates of the points A and B are respectively,
A (φ A , λ A , h A ), B (φ B , λ B , h B ), the Cartesian coordinates of the points A and B are A (U A , V
A, W A), B ( U B, V B, as W B), the conversion from polar coordinates to rectangular coordinates, A point, the coordinates of the point B is expressed as follows.

【0028】 UA =(NA +hA )cos φA cos λA ・・・・・・・・・・・(1) VA =(NA +hA )cos φA sin λA ・・・・・・・・・・・(2) WA =(NA (1−e2)+hA )sin φA ・・・・・・・・・・・(3) UB =(NA +hB )cos φB cos λB ・・・・・・・・・・・(4) VB =(NA +hB )cos φB sin λB ・・・・・・・・・・・(5) WB =(NA (1−e2)+hB )sin φB ・・・・・・・・・・・(6) 但し、NA :A地点における東西線曲率半径(図7参
照) NB :B地点における東西線曲率半径(図7参照) e:離心率(e2 =0.006674372230614) 緯度、経度の単位:度 高度の単位 :km ステップ4では、A地点,B地点間の距離を求める。
[0028] U A = (N A + h A) cos φ A cos λ A ··········· (1) V A = (N A + h A) cos φ A sin λ A ··· ········ (2) W A = ( N A (1-e 2) + h A) sin φ A ··········· (3) U B = (N A + h B) cos φ B cos λ B ··········· (4) V B = (N A + h B) cos φ B sin λ B ··········· (5 ) W B = (N A ( 1-e 2) + h B) sin φ B ··········· (6) where, N A: Tozai at point A radius of curvature (see FIG. 7) N B: Tozai curvature at point B the radius (see FIG. 7) e: eccentricity (e 2 = 0.006674372230614) latitude and longitude units: degrees altitude unit: at km step 4, a point, the distance between the point B Ask.

【0029】A地点,B地点間の距離LABは、次式(7)
によって算出される。 LAB=((UA −UB )2+(VA −VB )2+(WA −WB )2)1/2 ・・・(7) NA =R0 /(1−e2 sin2φA )1/2B =R0 /(1−e2 sin2φB )1/2 但し、R0 :赤道半径(R0 =6377.397155km) このステップ4がアンテナ間距離算出手段に相当する。
The distance L AB between points A and B is calculated by the following equation (7)
Calculated by L AB = ((U A -U B) 2 + (V A -V B) 2 + (W A -W B) 2) 1/2 ··· (7) N A = R 0 / (1-e 2 sin 2 φ A ) 1/2 N B = R 0 / (1-e 2 sin 2 φ B ) 1/2 However, R 0 : Equatorial radius (R 0 = 6377.397155km) This step 4 calculates the distance between the antennas. It corresponds to the means.

【0030】ステップ5では、図8に示すように、A地
点の緯度線と経度線、及びB地点の緯度線と経度線に囲
まれた外形を矩形とみなし、矩形の辺の距離a、b、c
を算出する。この矩形は、例えば、赤道近辺では、長方
形となるが、日本国のように赤道から離れると、極側の
一辺が赤道側の一辺より短い台形とみなすことができ
る。
In step 5, as shown in FIG. 8, the outline surrounded by the latitude line and the longitude line at the point A and the latitude line and the longitude line at the point B is regarded as a rectangle, and the distances a and b between the sides of the rectangle are considered. , C
To calculate. For example, this rectangle becomes a rectangle near the equator, but when it is separated from the equator as in Japan, one side of the pole side can be regarded as a trapezoid shorter than one side of the equator side.

【0031】図7は、子午線を含む面での地球の断面を
示す。この図において、地表面上のH地点から、北極と
南極を結ぶP−P′軸上への垂線H−H1 の距離をMと
する。また、図9は、地球の斜視図、図10は、地球のP
−P′矢視図を示す。M=NA *cosφであるから、距離
a、bは、夫々、次式(8),(9) によって算出される。
FIG. 7 shows a cross section of the earth at the plane containing the meridian. In this figure, the H point on the ground surface, the distance of a perpendicular line H-H 1 onto P-P 'axis connecting the north and south poles and M. Further, FIG. 9 is a perspective view of the earth, and FIG. 10 is a P of the earth.
-P 'arrow view is shown. Since it is M = N A * cosφ, distance a, b, respectively, the following equation (8) is calculated by (9).

【0032】 a=NA cos φA *|λA −λB |*π/180 rad ・・・・・・(8) b=NB cos φB *|λA −λB |*π/180 rad ・・・・・・(9) 距離cについては、図9及び図10に示すように地表面上
の距離cは、 c=ρ*φ であるから、 c=(NA +NB )/2*|φA −φB |*π/180 rad NA ≒NB とすると、 c=NA cos φA * θ c=NA cos φA *|λA −λB |*π/180 rad ・・・・・・(10) となる。
A = N A cos φ A * | λ A −λ B | * π / 180 rad (8) b = N B cos φ B * | λ A −λ B | * π / for 180 rad ······ (9) distance c, the distance c of the ground surface as shown in FIGS. 9 and 10, since it is c = ρ * φ, c = (N a + N B) / 2 * | φ a -φ B | * π / 180 rad N When a ≒ N B, c = N a cos φ a * θ c = N a cos φ a * | λ a -λ B | * π / 180 rad ・ ・ ・ ・ (10).

【0033】ステップ4で算出されたA地点,B地点間
の距離LABは、この矩形の対角線の距離となる。このス
テップ5が矩形辺距離算出手段に相当する。ステップ6
では、図11に示すように、矩形の内角θを余弦定理によ
り算出し、さらに内角θA ,θB を算出する。
The distance L AB between the points A and B calculated in step 4 is the distance of the diagonal line of this rectangle. This step 5 corresponds to the rectangle side distance calculating means. Step 6
Then, as shown in FIG. 11, the internal angle θ of the rectangle is calculated by the cosine theorem, and further the internal angles θ A and θ B are calculated.

【0034】このステップ6が内角算出手段に相当す
る。ステップ7では、A地点からB地点をみたときの方
位角αA ,B地点からA地点をみたときの方位角αB
演算する。例えば、図11では、A地点における経度線に
対する対角線LABの角度(1/2×π+θA )が方位角
αA 、B地点における経度線に対する対角線LABの角度
θB が方位角αB となる。但し、高度を同一とする。
This step 6 corresponds to the internal angle calculating means. In step 7, the azimuth α A when the point B is seen from the point A and the azimuth α B when the point A is seen from the point B are calculated. For example, in FIG. 11, the angle (1/2 × π + θ A) of the diagonal line L AB for longitude lines at point A and the angle theta B is the azimuth angle alpha B diagonal L AB for longitude line at an azimuth angle alpha A, B point Become. However, the altitude is the same.

【0035】このA地点、B地点の方位角αA ,α
B を、場合分けして算出する。 (1) 緯度φA >φB かつ経度λA ≦λB の場合(図11参
照) (1-1) A地点からB地点をみた場合の方位角αA b2=c2+LAB 2 −2cLABcos(π−αA ) より、 αA =π−arccos((c2+LAB 2 −b2)/2cLAB) ・・・・・・・・(11) (1-2) B地点からA地点をみた場合の方位角αB a2 =c2+LAB 2 −2cLABcos(2π−αB ) より αB =2π−arccos((c2+LAB 2 −a2)/2cLAB) ・・・・・・・(12) (2) 緯度φA >φB かつ経度λA >λB の場合(図12参
照) (2-1) A地点からB地点をみた場合の方位角αA αA =π+arccos((c2+LAB 2 −b2)/2cLAB) ・・・・・・・・(13) (2-2) B地点からA地点をみた場合の方位角αB αB =arccos((c2+LAB 2 −a2)/2cLAB) ・・・・・・・・・・(14) (3) 緯度φA ≦φB かつ経度λA ≦λB の場合(図13参
照) (3-1) A地点からB地点をみた場合の方位角αA αA =arccos((c2+LAB 2 −b2)2c LAB) ・・・・・・・・・・(15) (3-2) B地点からA地点をみた場合の方位角αB αB =π+arccos((c2+LAB 2 −a2)/2cLAB) ・・・・・・・・(16) (4) 緯度φA ≦φB かつ経度λA <λB の場合(図14参
照) (4-1) A地点からB地点をみた場合の方位角αA αA =2π−arccos((c2+LAB 2 −b2)/2cLAB) ・・・・・・・(17) (4-2) B地点からA地点をみた場合の方位角αB αB =π−arccos((c2+LAB 2 −a2)/2cLAB) ・・・・・・・・(18) このステップ7が方位角演算手段に相当する。
Azimuth angles α A , α at the points A and B
B is calculated in different cases. (1) When the latitude phi A> phi B cutlet longitude lambda A ≦ lambda B (see FIG. 11) (1-1) azimuth when from A saw B point α A b 2 = c 2 + L AB 2 - From 2cL AB cos (π−α A ), α A = π−arc cos ((c 2 + L AB 2 −b 2 ) / 2cL AB ) ... (11) (1-2) Point B From the azimuth angle α B a 2 = c 2 + L AB 2 −2 cL AB cos (2π−α B ) when viewing point A from α B = 2π−arccos ((c 2 + L AB 2 −a 2 ) / 2cL AB ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (12) (2) In case of latitude φ A > φ B and longitude λ A > λ B (See Fig. 12) (2-1) Azimuth angle when viewing point B from point A α A α A = π + arccos ((c 2 + L AB 2 −b 2 ) / 2cL AB ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (13) (2-2) Azimuth angle when viewing point A from point B α B α B = arccos ((c 2 + L AB 2 −a 2 ) / 2cL AB ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ (14) (3) Latitude φ A ≦ φ B and longitude λ A ≦ λ B (Refer to Fig. 13) (3-1) Azimuth angle α A when viewing point B from point A α A = arccos ((c 2 + L AB 2 −b 2 ) 2c L AB ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (15) (3-2) Azimuth angle when viewing point A from point B α B α B = π + arccos ((c 2 + L AB 2 −a 2 ) / 2cL AB ) ... (16) (4) Latitude φ A ≤ φ B and longitude λ AB (Fig. (See 14) (4-1) Azimuth angle when viewing point B from point A α α A = 2π−arccos ((c 2 + L AB 2 −b 2 ) / 2cL AB ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ( 17) (4-2) Azimuth angle when viewing point A from point B α B α B = π−arccos ((c 2 + L AB 2 −a 2 ) / 2cL AB ) ... ( 18) This step 7 corresponds to an azimuth angle calculating means.

【0036】ステップ8では、移動体の附仰角を算出す
る。ここでは、A地点からのB地点に対する附仰角につ
いて考える。 (1) hB >Hの時は仰角となる(図15参照)。この仰角
は、次式に基づいて演算される。 sinβA =(hB −H)/LAB βA ≒arcsin((hB −H)/LAB) ≒sin -1((hB −hA ) /((UA −UB )2+(VA −VB )2+(WA −WB )2)1/2 ・・・・・・・・・・(19) (2) hB ≦Hの時は附角となる(図18参照)。
In step 8, the elevation angle of the moving body is calculated. Here, let us consider the elevation angle from point A to point B. (1) When h B > H, the elevation angle is obtained (see Fig. 15). This elevation angle is calculated based on the following equation. sinβ A = (h B -H) / L AB β A ≒ arcsin ((h B -H) / L AB) ≒ sin -1 ((h B -h A) / ((U A -U B) 2 + (V a -V B) 2 + (W a -W B) 2) 1/2 ·········· (19) (2) when h B ≦ H becomes Supplementary angle (Fig. 18).

【0037】この附角は、次式に基づいて演算される。 sinβA =(H−hB )/LAB βA ≒arcsin((H−hB )/LAB) ≒sin -1((hA −hB ) /((UA −UB )2+(VA −VB )2+(WA −WB )2)1/2 ・・・・・・・・・・(20) このステップ8が附仰角演算手段に相当する。This additional angle is calculated based on the following equation. sinβ A = (H-h B ) / L AB β A ≒ arcsin ((H-h B) / L AB) ≒ sin -1 ((h A -h B) / ((U A -U B) 2 + (V a -V B) 2 + (W a -W B) 2) 1/2 ·········· (20) step 8 corresponds to the biasing elevation calculating means.

【0038】装置の傾きの調整を行う必要がなければ、
ここでこのルーチンを終了させる。装置の傾きの調整を
行う必要があるときは、ステップ9→10に進む。ステッ
プ10では、アンテナの方位角及び附仰角の基準となる方
位座標系、及びアンテナを取り付けた移動体の基本姿勢
を基準とする移動体座標系を定義し、方位座標系に対す
る移動体座標系の回転角を検出する。
If there is no need to adjust the tilt of the device,
This routine is ended here. If it is necessary to adjust the tilt of the device, proceed to steps 9 → 10. In step 10, the azimuth coordinate system that serves as a reference for the azimuth angle and the elevation angle of the antenna, and the mobile body coordinate system that defines the basic posture of the mobile body with the antenna as a reference are defined. Detect the rotation angle.

【0039】例えば図17において、移動体位置での真北
をベースとする方位座標系の座標軸(X0 ,Y0
0 )を定義し、ヘリコプタ1の左右方向、前後方向、
垂直方向の座標軸を、夫々、移動体座標系の座標軸(X
1 ,Y1 ,Z1 )として定義する。方位座標系に対する
移動体座標系の回転角の検出には、前述の傾斜センサを
用いる。尚、ヘリコプタ1の基本姿勢は、移動体座標系
の座標軸(X1 ,Y1 ,Z 1 )が方位座標系の座標軸
(X0 ,Y0 ,Z0 )に一致しているときである。
For example, in FIG. 17, true north at the moving body position
The coordinate axis (X0, Y0,
Z0) Is defined, the left and right direction of the helicopter 1, the front-back direction,
The vertical coordinate axes are the coordinate axes (X
1, Y1, Z1). For azimuth coordinate system
To detect the rotation angle of the moving body coordinate system, use the above-mentioned tilt sensor.
To use. The basic attitude of the helicopter 1 is the moving body coordinate system.
Coordinate axis (X1, Y1, Z 1) Is the coordinate axis of the azimuth coordinate system
(X0, Y0, Z0).

【0040】ステップ11では、移動体座標系の座標を、
方位座標系の座標で表す回転マトリックスを計算する。
このヘリコプタ1の基本姿勢に対し、Z0 軸回りの回転
1(図18参照)と、ヘリコプタ1の前後方向の傾斜に係
る回転2(図19参照)と、ヘリコプタ1の左右方向の傾
斜に係る回転3(図20参照)と、に分けて考え、ヘリコ
プタ1を回転1,2,3の順に回転させたときの回転マ
トリクスを計算する。但し、この回転順に限定されるも
のではない。 (1) 回転1による移動体座標の回転 最初は、図17に示すように、方位座標系と移動体座標系
とが一致しているので、各軸の方向余弦は以下の通りと
なる。
In step 11, the coordinates of the moving body coordinate system are set to
Compute the rotation matrix represented by the coordinates of the azimuth coordinate system.
With respect to the basic attitude of the helicopter 1, rotation 1 about the Z 0 axis (see FIG. 18), rotation 2 related to the longitudinal inclination of the helicopter 1 (see FIG. 19), and lateral rotation of the helicopter 1 Rotation 3 (see FIG. 20) is considered separately, and the rotation matrix when the helicopter 1 is rotated in the order of rotations 1, 2, and 3 is calculated. However, the rotation order is not limited. (1) Rotation of moving body coordinates by rotation 1 At first, as shown in FIG. 17, since the azimuth coordinate system and the moving body coordinate system match, the direction cosine of each axis is as follows.

【0041】X1 軸→(1、0、0) Y1 軸→(0、1、0) Z1 軸→(0、0、1) 図18に示すように、Z0 軸回りに角度θだけ回転させた
とき、このときの座標r1 は、回転前の座標r0 から次
式(21)によって算出される。
X 1 axis → (1,0,0) Y 1 axis → (0,1,0) Z 1 axis → (0,0,1) As shown in FIG. 18, the angle θ is about the Z 0 axis. When it is rotated only by, the coordinate r 1 at this time is calculated from the coordinate r 0 before rotation by the following equation (21).

【0042】[0042]

【数1】 ・・・・・・・・・・・・(21) となる。また、変換後の座標軸(X1 ,Y1 ,Z1
は、以下の通りである。 X1 軸→( cosθ, -sinθ, 0) Y1 軸→(+sinθ, cosθ, 0) Z1 軸→( 0, 0 , 1) (2) 回転2による移動体座標の回転 この回転2は、図19に示すように、ヘリコプタ1の前後
方向の傾斜であるから、前記変換されたX1 軸回りの回
転となる。
[Equation 1] ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (21) In addition, the coordinate axes after conversion (X 1 , Y 1 , Z 1 )
Is as follows. X 1 axis → (cos θ, -sin θ, 0) Y 1 axis → (+ sin θ, cos θ, 0) Z 1 axis → (0, 0, 1) (2) Rotation of moving body coordinate by rotation 2 This rotation 2 is As shown in FIG. 19, since the helicopter 1 is inclined in the front-rear direction, the converted rotation is about the X 1 axis.

【0043】ここで、任意の単位ベクトルを(n1 ,n
2 ,n3 )として、単位ベクトル(n1 ,n2 ,n3
に平行で、かつ原点を通る直線を軸として角度Θだけ回
転させる回転マトリクスMR は、次式(22)によって表さ
れる。
Here, an arbitrary unit vector is (n 1 , n
2 , n 3 ), the unit vector (n 1 , n 2 , n 3 )
A rotation matrix M R that is rotated by an angle Θ about a straight line that is parallel to and that passes through the origin is represented by the following equation (22).

【0044】[0044]

【数2】 ・・・・・・・・・・・・(22) X1 軸回りに角度φだけ回転させたときの回転マトリク
スを算出するには、この単位ベクトル(n1 ,n2 ,n
3 )に、Z1 軸回りの角度θの回転(cosθ,sinθ,0) を
代入し、角度Θに角度φを代入して回転マトリクスMR
を演算する。結果として算出される回転マトリクスMR1
は、以下の通りである。
[Equation 2] (22) To calculate the rotation matrix when rotated about the X 1 axis by the angle φ, this unit vector (n 1 , n 2 , n
Substituting the rotation (cos θ, sin θ, 0) of the angle θ around the Z 1 axis into 3 ) and substituting the angle φ into the angle Θ, the rotation matrix M R
Is calculated. Rotation matrix M R1 calculated as a result
Is as follows.

【0045】[0045]

【数3】 ・・・・・・・・・・・・(23) 従って、X1 軸の回りに角度φだけ回転させたときの座
標r2 は、回転前の座標r1 から次式(24)によって算出
される。 r2 = MR11 ・・・・・・・・・・・・(24) また、変換後の座標軸(X2 ,Y2 ,Z2 )は、以下の
通りである。
(Equation 3) (23) Therefore, the coordinate r 2 when rotated about the X 1 axis by the angle φ is calculated from the coordinate r 1 before rotation by the following equation (24). To be done. r 2 = M R1 r 1 (24) Further, the coordinate axes (X 2 , Y 2 , Z 2 ) after conversion are as follows.

【0046】 X2 →(+cosθ ,-sinθ , 0 ) Y2 →(+sinθ*sinθ, cosθ*cosφ, sinφ) Z2 →(-sinθ*sinφ, -cosθ*sinφ, cosφ) (3) 回転3による移動体座標の回転 この回転3は、図20に示すように、ヘリコプタ1の左右
方向の傾斜であるから、前記変換されたY2 軸の回りの
回転となる。
X 2 → (+ cosθ, -sinθ, 0) Y 2 → (+ sinθ * sinθ, cosθ * cosφ, sinφ) Z 2 → (-sinθ * sinφ, -cosθ * sinφ, cosφ) (3) Rotation Rotation of moving body coordinates by 3 As shown in FIG. 20, this rotation 3 is the rotation of the helicopter 1 in the left-right direction, and therefore the rotation is about the converted Y 2 axis.

【0047】Y2 軸の回りに角度ψだけ回転させたとき
の回転マトリクスを算出するには、単位ベクトル
(n1 ,n2 ,n3 )に、Y2 軸の回りに角度φだけ回
転したときの値(+sinθ*cosφ,cosθ*cosφ,sinφ) を
代入し、式(22)によって表される回転マトリクスMR
角度Θに角度ψを代入して回転マトリクスMR を演算す
る。結果として算出された回転マトリクスMR2は、以下
の通りである。
To calculate the rotation matrix when rotated about the Y 2 axis by the angle ψ, the unit vector (n 1 , n 2 , n 3 ) is rotated about the Y 2 axis by the angle φ. The value (+ sin θ * cosφ, cos θ * cosφ, sinφ) at that time is substituted, and the angle ψ is substituted for the angle Θ of the rotation matrix M R represented by the equation (22) to calculate the rotation matrix M R. The rotation matrix M R2 calculated as a result is as follows.

【0048】[0048]

【数4】 ・・・・・・・・・・・・(25) 従って、Y2 軸の回りに角度ψだけ回転させたときの座
標r3 は、回転前の座標r2 から次式(25)によって算出
される。 r3 = MR22 ・・・・・・・・・・・・(26) また、変換後の座標軸(X3 ,Y3 ,Z3 )は、以下の
通りである。
[Equation 4] (25) Therefore, the coordinate r 3 when rotated about the Y 2 axis by the angle ψ is calculated from the coordinate r 2 before the rotation by the following formula (25). To be done. r 3 = M R2 r 2 (26) Further, the coordinate axes (X 3 , Y 3 , Z 3 ) after conversion are as follows.

【0049】[0049]

【数5】 このステップ11が回転マトリクス演算手段に相当する。
ステップ12では、方位座標系における方位角ベクトル、
仰角ベクトルを移動体座標系に座標変換する。例えば、
ある直交座標系O-x0y0z0の単位ベクトルを、原点を同一
とする他の直交座標系O-x1y1z1の単位ベクトルに変換す
ることを考える。
(Equation 5) This step 11 corresponds to the rotation matrix calculation means.
In step 12, the azimuth vector in the azimuth coordinate system,
The elevation vector is coordinate-transformed into the moving body coordinate system. For example,
Consider conversion of a unit vector in one Cartesian coordinate system Ox 0 y 0 z 0 into a unit vector in another Cartesian coordinate system Ox 1 y 1 z 1 with the same origin.

【0050】直交座標系O-x0y0z0の各々の座標軸x0
y0,z0上の単位ベクトルを、e1 ,e 2 ,e3 とし、直
交座標系O-x1y1z1の各々の座標軸x1,y1,z1上の単位ベ
クトルをe11,e12,e13とし、単位ベクトルe1iのO-
x0y0z0に関する方向余弦を(l i ,mi ,ni )とする
と、単位ベクトルe11,e12,e13は、次式によって表
される。
Cartesian coordinate system O-x0y0z0Each coordinate axis x0,
y0, Z0The above unit vector is e1, E 2, E3And direct
Cross coordinate system O-x1y1z1Each coordinate axis x1, Y1, Z1Unit above
Kutoru e11, E12, E13And the unit vector e1iO-
x0y0z0The direction cosine with respect to (l i, Mi, Ni) And
And the unit vector e11, E12, E13Is given by
Is done.

【0051】[0051]

【数6】 一般に、直交座標系O-x1y1z1上の座標(x1,y1,z1)を、直
交座標系O-x0y0z0の座標(x0,y0,z0)から変換するマトリ
クスは、次式(27)によって表される。
(Equation 6) Generally, an orthogonal coordinate system Ox 1 y 1 z 1 on coordinates (x 1, y 1, z 1), converting the rectangular coordinate system Ox 0 y 0 z 0 the coordinates (x 0, y 0, z 0) The matrix is expressed by the following equation (27).

【0052】[0052]

【数7】 ・・・・・・・・・・・・(27) また、方位座標系における方位角ベクトル、仰角ベクト
ルを、移動体座標系の方位角ベクトル、仰角ベクトルに
変換するマトリクスMR3は、次式(28)によって表され
る。
(Equation 7) (27) Further, the matrix M R3 for converting the azimuth angle vector and the elevation angle vector in the azimuth coordinate system into the azimuth angle vector and the elevation angle vector in the moving body coordinate system is the following formula. Represented by (28).

【0053】[0053]

【数8】 ・・・・・・・・・・・・(28) 図21に示すように、方位座標系を前述の座標系O-x0y0z0
として、その合成ベクトルP(x0,y0,z0)を、方位角
α0 、仰角β0 で表すと、合成ベクトルP(x0,y0,z 0)は
式(28)より以下のように表される。
[Equation 8] (28) As shown in Fig. 21, the azimuth coordinate system is the above-mentioned coordinate system O-x.0y0z0
As the composite vector P (x0, y0, z0), Azimuth
α0, Elevation β0When expressed by, the composite vector P (x0, y0, z 0) Is
From equation (28), it is expressed as follows.

【0054】 P(x0,y0,z0)=(sinα0 *cosβ0 ,cosα0 *cosβ0 ,sinβ0 ) また、図22に示すように、移動体座標系を前述の座標系
O-x1y1z1として、上記のマトリクスで変換した移動体座
標系の合成ベクトルP(x1,y1,z1)は、以下のようにな
る。 (1) 方位角α1 (1-1) x1≧0かつy1≧0のとき第1象限 α1 =1/2*π−arctan(x1/y1) ・・・・・・・・・・・(29) (1-2) x1≧0かつy1<0のとき第2象限 α1 =1/2*π+arctan(x1/y1) ・・・・・・・・・・・(30) (1-3) x1≧0かつy1≧0のとき第3象限 α1 =3/2*π−arctan(x1/y1) ・・・・・・・・・・・(31) (1-4) x1<0かつy1<0のとき第4象限 α1 =3/2*π+arctan(x1/y1) ・・・・・・・・・・・(32) (2) 仰角β1 β1 =arcsin(z1) ・・・・・・・・・・・・・・・(33) となる。
[0054] P (x 0, y 0, z 0) = (sinα 0 * cosβ 0, cosα 0 * cosβ 0, sinβ 0) Also, as shown in FIG. 22, the coordinate system of the aforementioned mobile coordinate system
As Ox 1 y 1 z 1 , the composite vector P (x 1 , y 1 , z 1 ) of the moving body coordinate system converted by the above matrix is as follows. (1) Azimuth α 1 (1-1) x 1 ≧ 0 and y 1 ≧ 0 1st quadrant α 1 = 1/2 * π−arctan (x 1 / y 1 ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・・ ・ ・ ・ (29) (1-2) When x 1 ≧ 0 and y 1 <0, the second quadrant α 1 = 1/2 * π + arctan (x 1 / y 1 ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・・ ・ (30) (1-3) When x 1 ≧ 0 and y 1 ≧ 0, the third quadrant α 1 = 3/2 * π−arctan (x 1 / y 1 ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・・ ・ (31) (1-4) x 1 <0 and y 1 <0, 4th quadrant α 1 = 3/2 * π + arctan (x 1 / y 1 ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・(32) (2) Elevation angle β 1 β 1 = arcsin (z 1 ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (33)

【0055】このステップ12が座標変換手段に相当す
る。かかる構成によれば、GPS衛星から受信した電波
に基づいて、2つのアンテナの緯度、経度、及び高さを
検出し、これらの緯度線及び経度線に囲まれた地球表面
上の矩形の二辺及び対角線の距離を算出し、余弦定理に
基づいて台形の内角、方位角を算出し、前記検出された
高さデータに基づいて仰角又は附角を演算することによ
り、アンテナの正確な指向方向を素早く決定し、アンテ
ナの指向方向を確立させることができる。
This step 12 corresponds to the coordinate conversion means. According to this configuration, the latitude, longitude, and height of the two antennas are detected based on the radio waves received from the GPS satellites, and the two sides of the rectangle on the surface of the earth surrounded by these latitude and longitude lines are detected. And the distance of the diagonal line, the trapezoid inside angle based on the cosine theorem, the azimuth angle is calculated, and the accurate pointing direction of the antenna is calculated by calculating the elevation angle or the incident angle based on the detected height data. A quick decision can be made and the pointing direction of the antenna can be established.

【0056】また、移動体の姿勢を検出し、方位座標系
を移動体座標系に、又は移動体座標系を方位座標系に座
標変換してアンテナの方位角、仰角を決定するようにし
たので、移動体の姿勢にかかわらず、正確にアンテナの
指向方向を決定することができる。
Further, since the attitude of the moving body is detected and the azimuth coordinate system is converted into the moving body coordinate system or the moving body coordinate system is converted into the azimuth coordinate system, the azimuth angle and the elevation angle of the antenna are determined. , The pointing direction of the antenna can be accurately determined regardless of the posture of the moving body.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1にかかる
発明のアンテナ指向方向演算方法によれば、演算された
方位角の演算精度が極めて高く、しかもリアルタイムで
演算処理を行うことができる。請求項2にかかる発明の
アンテナ指向方向演算方法によれば、演算式(11)〜(18)
を用いることにより、双方アンテナの方位角を高精度に
演算することができる。
As described above, according to the antenna pointing direction calculation method of the present invention, the calculation accuracy of the calculated azimuth angle is extremely high, and the calculation processing can be performed in real time. According to the antenna pointing direction calculation method of the invention of claim 2, calculation formulas (11) to (18)
By using, the azimuth angles of both antennas can be calculated with high accuracy.

【0058】請求項3にかかる発明のアンテナ指向方向
演算方法によれば、移動体の姿勢に関わらず、移動体に
取り付けられたアンテナの方位角を高精度に演算するこ
とができる。請求項4にかかる発明のアンテナ指向方向
演算方法によれば、航法衛星を利用してアンテナの附仰
角を演算しているので、アンテナの附仰角を高精度に、
しかもリアルタイムで演算処理することができる。
According to the antenna pointing direction calculation method of the invention of claim 3, the azimuth angle of the antenna attached to the moving body can be calculated with high accuracy regardless of the posture of the moving body. According to the antenna pointing direction calculation method of the invention of claim 4, since the elevation angle of the antenna is calculated using the navigation satellite, the elevation angle of the antenna can be calculated with high accuracy.
Moreover, it is possible to perform arithmetic processing in real time.

【0059】請求項5にかかる発明のアンテナ指向方向
演算方法によれば、演算式(19)〜(20)を用いることによ
り、アンテナの附仰角を高精度に演算することができ
る。請求項6にかかる発明のアンテナ指向方向演算方法
によれば、移動体の姿勢に関わらず、移動体に取り付け
られたアンテナの附仰角を高精度に演算することができ
る。
According to the antenna pointing direction calculation method of the invention of claim 5, the elevation angle of the antenna can be calculated with high accuracy by using the calculation expressions (19) to (20). According to the antenna pointing direction calculation method of the invention according to claim 6, the elevation angle of the antenna attached to the moving body can be calculated with high accuracy regardless of the posture of the moving body.

【0060】請求項7にかかる発明のアンテナ指向方向
制御装置によれば、アンテナの方位角を、極めて高精度
に、しかもリアルタイムで制御することが可能となる。
請求項8にかかる発明のアンテナ指向方向制御装置によ
れば、演算式(11)〜(18)を用いることにより、アンテナ
の方位角が高精度に制御される。請求項9にかかる発明
のアンテナ指向方向制御装置によれば、移動体の姿勢に
関わらず、移動体に取り付けられたアンテナの方位角を
高精度に制御することができる。
According to the antenna pointing control device of the invention of claim 7, the azimuth angle of the antenna can be controlled with extremely high precision and in real time.
According to the antenna pointing control apparatus of the invention of claim 8, the azimuth angle of the antenna is controlled with high accuracy by using the arithmetic expressions (11) to (18). According to the antenna pointing control device of the invention of claim 9, the azimuth angle of the antenna attached to the moving body can be controlled with high accuracy regardless of the posture of the moving body.

【0061】請求項10にかかる発明のアンテナ指向方向
制御装置によれば、航法衛星を利用してアンテナの附仰
角を演算しているので、アンテナの附仰角を高精度に、
しかもリアルタイムに制御することができる。請求項11
にかかる発明のアンテナ指向方向制御装置によれば、移
動体の姿勢に関わらず、移動体に取り付けられたアンテ
ナの附仰角を高精度に制御することができる。
According to the antenna pointing control device of the invention of claim 10, since the elevation angle of the antenna is calculated using the navigation satellite, the elevation angle of the antenna can be calculated with high accuracy.
Moreover, it can be controlled in real time. Claim 11
According to the antenna pointing direction control device of the present invention, the elevation angle of the antenna attached to the moving body can be controlled with high accuracy regardless of the posture of the moving body.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の構成を示すクレーム対応図。FIG. 1 is a claim correspondence diagram showing a configuration of the present invention.

【図2】中継システム例を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an example of a relay system.

【図3】本発明の一実施例を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図4】図2のヘリコプタから電波を送信する一例を示
す説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of transmitting radio waves from the helicopter of FIG.

【図5】図2の可搬送信装置等に使用される簡易装置の
構成をブロック図。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a simple device used for the portable transmission device of FIG.

【図6】図2及び図5のコンピュータの演算処理を示す
フローチャート。
FIG. 6 is a flowchart showing a calculation process of the computer of FIGS. 2 and 5.

【図7】図6の演算処理の説明図。7 is an explanatory diagram of the arithmetic processing of FIG.

【図8】同上説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram of the same as above.

【図9】同上説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram of the same as above.

【図10】同上説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram of the same as above.

【図11】同上説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram of the same as above.

【図12】同上説明図。FIG. 12 is an explanatory diagram of the same as above.

【図13】同上説明図。FIG. 13 is an explanatory diagram of the same as above.

【図14】同上説明図。FIG. 14 is an explanatory diagram of the same as above.

【図15】同上説明図。FIG. 15 is an explanatory diagram of the same as above.

【図16】同上説明図。FIG. 16 is an explanatory diagram of the same as above.

【図17】同上説明図。FIG. 17 is an explanatory diagram of the same as above.

【図18】同上説明図。FIG. 18 is an explanatory diagram of the same as above.

【図19】同上説明図。FIG. 19 is an explanatory diagram of the same as above.

【図20】同上説明図。FIG. 20 is an explanatory diagram of the same as above.

【図21】同上説明図。FIG. 21 is an explanatory diagram of the same as above.

【図22】同上説明図。FIG. 22 is an explanatory diagram of the same as above.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ヘリコプタ 2,3 カメラ 4 中継車 5 可搬送信装置 6 中継基地局 7 本部 1 helicopter 2, 3 camera 4 relay vehicle 5 portable transmitter 6 relay base station 7 headquarters

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】航法衛星からの電波を受信し、該電波に基
づいて、互いに指向させる2つのアンテナの緯度、経度
を検出し、 検出された双方のアンテナの緯度、経度、及びその地表
面上における曲率半径に基づいて、双方アンテナ間の距
離を算出し、 双方のアンテナの位置における緯度線及び経度線によっ
て囲まれた地表面上の矩形の各辺の距離を、双方のアン
テナの緯度、経度、及び曲率半径に基づいて算出し、 算出された矩形の各辺及び2点間距離に基づいて矩形の
内角を算出し、 演算された該矩形の内角に基づいて、互いに指向させる
双方アンテナの方位角を演算することを特徴とするアン
テナ指向方向演算方法。
1. A radio wave from a navigation satellite is received, and based on the radio wave, the latitude and longitude of two antennas pointing to each other are detected, and the detected latitude and longitude of both antennas and the ground surface thereof. The distance between both antennas is calculated based on the radius of curvature at, and the distance of each side of the rectangle on the ground surface surrounded by the latitude and longitude lines at the positions of both antennas is the latitude and longitude of both antennas. , And the radius of curvature, calculate the inside angle of the rectangle based on each side of the calculated rectangle and the distance between the two points, and based on the calculated inside angle of the rectangle, the azimuths of both antennas to be pointed to each other An antenna pointing direction calculation method characterized by calculating an angle.
【請求項2】前記双方アンテナの方位角は、式(11)〜(1
8)に基づいて演算されることを特徴とする請求項1にア
ンテナ指向方向演算方法。 (1) φA >φB かつλA ≦λB のとき、 αA =π−arccos((c2+LAB 2 −b2)/2cLAB) ・・・・・・(11) αB =2π−arccos((c2+LAB 2 −a2)/2cLAB) ・・・・・・(12) (2) φA >φB かつλA >λB のとき、 αA =π+arccos((c2+LAB 2 −b2)/2cLAB) ・・・・・・(13) αB =arccos((c2+LAB 2 −a2)/2cLAB) ・・・・・・(14) (3) φA ≦φB かつλA ≦λB のとき、 αA =arccos((c2+LAB 2 −a2)/2cLAB) ・・・・・・(15) αB =π+arccos((c2+LAB 2 −a2)/2cLAB) ・・・・・・(16) (4) φA ≦φB かつλA >λB のとき、 αA =2π−arccos((c2+LAB 2 −a2)/2cLAB) ・・・・・・(17) αB =π−arccos((c2+LAB 2 −a2)/2cLAB) ・・・・・・(18) 但し、αA :一方のアンテナの方位角 φA :一方のアンテナの緯度 λA :一方のアンテナの経度 αB :もう一方のアンテナの方位角 φB :もう一方のアンテナの緯度 λB :もう一方のアンテナの経度 a,b:矩形の緯度線方向の地表面上の距離(a≦b) c :矩形の経度線の距離 LAB :双方アンテナ間の距離
2. The azimuth angles of the both antennas are expressed by equations (11) to (1).
8. The antenna pointing direction calculation method according to claim 1, wherein the calculation is performed based on 8). (1) When φ A > φ B and λ A ≦ λ B , α A = π−arccos ((c 2 + L AB 2 −b 2 ) / 2cL AB ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ (11) α B = 2π−arccos ((c 2 + L AB 2 −a 2 ) / 2cL AB ) (12) (2) When φ A > φ B and λ A > λ B , α A = π + arc cos (( c 2 + L AB 2 −b 2 ) / 2cL AB ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ (13) α B = arccos ((c 2 + L AB 2 −a 2 ) / 2cL AB ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ (14) (3) When φ A ≤φ B and λ A ≤λ B , α A = arccos ((c 2 + L AB 2 −a 2 ) / 2cL AB ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ (15) α B = π + arccos ( (c 2 + L AB 2 −a 2 ) / 2cL AB ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ (16) (4) When φ A ≦ φ B and λ A > λ B , α A = 2π−arccos ((c 2 + L AB 2 −a 2 ) / 2cL AB ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ (17) α B = π−arccos ((c 2 + L AB 2 −a 2 ) / 2cL AB ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ (18) Where α A is the azimuth angle of one antenna φ A is the latitude of one antenna λ A is the longitude of one antenna α B is the azimuth angle of the other antenna φ B : Latitude of the other antenna λ B : Longitude of the other antenna a, b: Distance on the ground surface in the direction of the rectangular latitude line (a ≦ b) c: Distance of the rectangular longitude line L AB : Both Distance between antennas
【請求項3】前記演算されたアンテナの方位角の基準と
なる方位座標系、及びアンテナを取り付けた移動体の基
本姿勢を基準とする移動体座標系を定義し、 前記方位座標系に対する移動体座標系の回転角を検出
し、 該回転角に基づいて方位座標系に対する移動体座標系の
回転マトリクスを演算し、 演算された回転マトリクスに基づいて、方位座標系にお
けるアンテナの方位角を移動体座標系に座標変換するこ
とを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアンテナ
指向方向演算方法。
3. An azimuth coordinate system that serves as a reference for the calculated azimuth angle of the antenna, and a mobile body coordinate system that defines the basic posture of a mobile body with the antenna as a reference, and the mobile body with respect to the azimuth coordinate system. The rotation angle of the coordinate system is detected, the rotation matrix of the moving body coordinate system with respect to the azimuth coordinate system is calculated based on the rotation angle, and the azimuth angle of the antenna in the azimuth coordinate system is calculated based on the calculated rotation matrix. The antenna pointing direction calculation method according to claim 1 or 2, wherein the coordinates are converted into a coordinate system.
【請求項4】前記航法衛星から受信した電波に基づい
て、互いに指向させる2つのアンテナの地表面上からの
高度を検出し、 双方アンテナの高度差及び双方アンテナ間の距離に基づ
いて、一方のアンテナの高度を基準として、該アンテナ
をもう一方のアンテナに指向させるときの附仰角を演算
することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1
つに記載のアンテナ指向方向演算方法。
4. The altitudes of the two antennas pointing toward each other above the ground surface are detected based on the radio waves received from the navigation satellite, and one of the antennas is detected based on the altitude difference between the two antennas and the distance between the two antennas. The elevation angle when the antenna is directed to the other antenna is calculated with the altitude of the antenna as a reference, and the elevation angle is calculated.
Calculation method of antenna pointing direction.
【請求項5】前記双方アンテナの附仰角は、式(19)又は
式(20)に基づいて演算されることを特徴とする請求項4
に記載のアンテナ指向方向演算方法。 (1) hB >Hの時 β=arcsin((hB −H)/LAB) ・・・・・・・・・・(19) (2) hB ≦Hの時 β=arcsin((H−hB )/LAB) ・・・・・・・・・・(20) 但し、β :一方のアンテナの附仰角 H :一方のアンテナの地表面上からの高度 hB :もう一方のアンテナの地表面上からの高度
5. The elevation angles of both antennas are calculated based on equation (19) or equation (20).
The antenna pointing direction calculation method described in. (1) When h B > H β = arcsin ((h B −H) / L AB ) ・ ・ ・ ・ ・ (19) (2) When h B ≦ H β = arcsin (( H−h B ) / L AB ) (20) where β: elevation angle of one antenna H: altitude of one antenna above the ground surface h B : other Height of antenna above ground level
【請求項6】前記演算されたアンテナの附仰角の基準と
なる方位座標系、及びアンテナを取り付けた移動体の基
本姿勢を基準とする移動体座標系を定義し、 前記方位座標系に対する移動体座標系の回転角を検出
し、 該回転角に基づいて方位座標系に対する移動体座標系の
回転マトリクスを演算し、 演算された回転マトリクスに基づいて、方位座標系にお
けるアンテナの附仰角を移動体座標系に座標変換するこ
とを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のアンテナ
指向方向演算方法。
6. A moving body relative to the azimuth coordinate system is defined by defining an azimuth coordinate system serving as a reference of the elevation angle of the calculated antenna and a moving body coordinate system based on a basic posture of a moving body to which the antenna is attached. The rotation angle of the coordinate system is detected, the rotation matrix of the moving body coordinate system with respect to the azimuth coordinate system is calculated based on the rotation angle, and the elevation angle of the antenna in the azimuth coordinate system is calculated based on the calculated rotation matrix. The antenna pointing direction calculation method according to claim 4 or 5, wherein the coordinates are converted into a coordinate system.
【請求項7】送受信用の2つのアンテナが互いに指向す
るように双方アンテナの方位角及び附仰角を演算し、制
御するアンテナ指向方向制御装置において、 航法衛星からの電波を受信し、該電波に基づいて、互い
に指向させる2つのアンテナの緯度及び経度を検出する
位置検出手段と、 検出された双方のアンテナの緯度、経度、及びその地表
面上における曲率半径に基づいて、双方アンテナ間の距
離を算出するアンテナ間距離算出手段と、 双方のアンテナの位置における緯度線及び経度線によっ
て囲まれた地表面上の矩形の各辺の距離を、双方のアン
テナの緯度、経度、及び曲率半径に基づいて算出する矩
形辺距離算出手段と、 算出された矩形の各辺及び2点間距離に基づいて矩形の
内角を算出する内角算出手段と、 演算された該矩形の内角に基づいて、互いに指向させる
双方アンテナの方位角を演算する方位角演算手段と、 該演算された方位角に基づいてアンテナの方位角を制御
する方位角制御手段と、を備えたことを特徴とするアン
テナ指向方向制御装置。
7. An antenna pointing direction control device for calculating and controlling an azimuth angle and an elevation angle of both antennas so that two antennas for transmission and reception are directed to each other, receives an electric wave from a navigation satellite, and outputs the electric wave. Based on the position detection means for detecting the latitude and longitude of the two antennas to be pointed to each other, and the distance between the two antennas based on the detected latitude and longitude of both antennas and the radius of curvature on the ground surface. Based on the latitude, longitude, and radius of curvature of both antennas, calculate the distance between each antenna and the distance between each side of the rectangle on the ground surface surrounded by the latitude and longitude lines at the positions of both antennas. A rectangle side distance calculating means for calculating; an inside angle calculating means for calculating an inside angle of the rectangle based on each side of the calculated rectangle and a distance between two points; And an azimuth angle control means for controlling the azimuth angle of the antennas based on the calculated azimuth angle. Antenna pointing direction control device.
【請求項8】前記方位角演算手段は、双方アンテナの方
位角を、式(11)〜(18)に基づいて演算するように構成さ
れたことを特徴とする請求項7にアンテナ指向方向制御
装置。 (1) φA >φB かつλA ≦λB のとき、 αA =π−arccos((c2+LAB 2 −b2)/2cLAB) ・・・・・・(11) αB =2π−arccos((c2+LAB 2 −a2)/2cLAB) ・・・・・・(12) (2) φA >φB かつλA >λB のとき、 αA =π+arccos((c2+LAB 2 −b2)/2cLAB) ・・・・・・(13) αB =arccos((c2+LAB 2 −a2)/2cLAB) ・・・・・・(14) (3) φA ≦φB かつλA ≦λB のとき、 αA =arccos((c2+LAB 2 −a2)/2cLAB) ・・・・・・(15) αB =π+arccos((c2+LAB 2 −a2)/2cLAB) ・・・・・・(16) (4) φA ≦φB かつλA >λB のとき、 αA =2π−arccos((c2+LAB 2 −a2)/2cLAB) ・・・・・・(17) αB =π−arccos((c2+LAB 2 −a2)/2cLAB) ・・・・・・(18) 但し、αA :一方のアンテナの方位角 φA :一方のアンテナの緯度 λA :一方のアンテナの経度 αB :もう一方のアンテナの方位角 φB :もう一方のアンテナの緯度 λB :もう一方のアンテナの経度 a,b:矩形の緯度線方向の地表面上の距離(a≦b) c :矩形の経度線の距離 LAB :双方アンテナ間の距離
8. The antenna directional control according to claim 7, wherein the azimuth angle calculation means is configured to calculate the azimuth angles of both antennas based on equations (11) to (18). apparatus. (1) When φ A > φ B and λ A ≦ λ B , α A = π−arccos ((c 2 + L AB 2 −b 2 ) / 2cL AB ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ (11) α B = 2π−arccos ((c 2 + L AB 2 −a 2 ) / 2cL AB ) (12) (2) When φ A > φ B and λ A > λ B , α A = π + arc cos (( c 2 + L AB 2 −b 2 ) / 2cL AB ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ (13) α B = arccos ((c 2 + L AB 2 −a 2 ) / 2cL AB ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ (14) (3) When φ A ≤φ B and λ A ≤λ B , α A = arccos ((c 2 + L AB 2 −a 2 ) / 2cL AB ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ (15) α B = π + arccos ( (c 2 + L AB 2 −a 2 ) / 2cL AB ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ (16) (4) When φ A ≦ φ B and λ A > λ B , α A = 2π−arccos ((c 2 + L AB 2 −a 2 ) / 2cL AB ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ (17) α B = π−arccos ((c 2 + L AB 2 −a 2 ) / 2cL AB ) ・ ・ ・ ・ ・ ・ (18) Where α A is the azimuth angle of one antenna φ A is the latitude of one antenna λ A is the longitude of one antenna α B is the azimuth angle of the other antenna φ B : Latitude of the other antenna λ B : Longitude of the other antenna a, b: Distance on the ground surface in the direction of the rectangular latitude line (a ≦ b) c: Distance of the rectangular longitude line L AB : Both Distance between antennas
【請求項9】移動体に取り付けられたアンテナの方位角
を制御するアンテナ指向方向制御装置であって、前記方
位角演算手段は、 前記演算されたアンテナの方位角の基準となる方位座標
系に対し、アンテナを取り付けた移動体の基本姿勢を基
準とする移動体座標系の回転角を検出する移動体姿勢検
出手段と、 該回転角に基づいて方位座標系に対する移動体座標系の
回転マトリクスを演算する回転マトリクス演算手段と、 該演算された回転マトリクスに基づいて、方位座標系に
おけるアンテナの方位角を移動体座標系に座標変換する
座標変換手段と、を備えたことを特徴とする請求項7又
は請求項8に記載のアンテナ指向方向制御装置。
9. An antenna pointing control device for controlling an azimuth angle of an antenna attached to a moving body, wherein the azimuth angle calculation means uses an azimuth coordinate system as a reference of the calculated azimuth angle of the antenna. On the other hand, a moving body posture detecting means for detecting the rotation angle of the moving body coordinate system with reference to the basic posture of the moving body to which the antenna is attached, and a rotation matrix of the moving body coordinate system with respect to the azimuth coordinate system based on the rotation angle. 7. A rotation matrix calculating means for calculating, and coordinate conversion means for converting the azimuth angle of the antenna in the azimuth coordinate system into the moving body coordinate system based on the calculated rotation matrix. The antenna pointing direction control device according to claim 7 or 8.
【請求項10】前記航法衛星からの電波に基づいて、地表
面からの高度を検出する高度検出手段と、 双方アンテナの高度差及び距離に基づいて、一方のアン
テナの高度を基準として、該アンテナをもう一方のアン
テナに指向させたときの附仰角を演算する附仰角演算手
段と、 該演算された附仰角に基づいてアンテナの附仰角を制御
する附仰角制御手段と、を備えたことを特徴とする請求
項7〜請求項9のいずれか1つに記載のアンテナ指向方
向制御装置。
10. An altitude detecting means for detecting an altitude from the ground surface based on a radio wave from the navigation satellite, and an altitude difference of one antenna and a distance based on the altitude of one antenna as a reference. And elevation angle control means for controlling the elevation angle of the antenna based on the calculated elevation angle, and an elevation angle control means for controlling the elevation angle of the antenna based on the calculated elevation angle. The antenna pointing control device according to any one of claims 7 to 9.
【請求項11】移動体に取り付けられたアンテナの附仰角
を制御するアンテナ指向方向制御装置であって、前記附
仰角演算手段は、 前記演算されたアンテナの附仰角の基準となる方位座標
系に対し、アンテナを取り付けた移動体の基本姿勢を基
準とする移動体座標系の回転角を検出する移動体姿勢検
出手段と、 該回転角に基づいて方位座標系に対する移動体座標系の
回転マトリクスを演算する回転マトリクス演算手段と、 該演算された回転マトリクスに基づいて、方位座標系に
おけるアンテナの附仰角を移動体座標系に座標変換する
座標変換手段と、を備えたことを特徴とする請求項10に
記載のアンテナ指向方向制御装置。
11. An antenna pointing direction control device for controlling an elevation angle of an antenna attached to a moving body, wherein said elevation angle calculation means is in an azimuth coordinate system serving as a reference of the calculated elevation angle of the antenna. On the other hand, a moving body posture detecting means for detecting the rotation angle of the moving body coordinate system with reference to the basic posture of the moving body to which the antenna is attached, and a rotation matrix of the moving body coordinate system with respect to the azimuth coordinate system based on the rotation angle. 7. A rotation matrix calculating means for calculating, and coordinate conversion means for converting the elevation angle of the antenna in the azimuth coordinate system into a moving body coordinate system based on the calculated rotation matrix. 10. The antenna pointing control device according to 10.
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