JPH08505746A - ２軸搭載指向装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は目標物追尾システムにおいて使用される指向装置に関するものであり、機器（１）は目標物を追尾するために連続的に目標物を指向するものである。この指向装置は追尾システムを移動体にて使用するため、移動体に搭載可能である。追尾システムは目標物に対する移動体の位置・姿勢を示す信号を発生する少なくとも１体のセンサーを有している。この指向装置は移動体に搭載される基礎台と、機器を搭載する指向アーム体（２）と、基礎台に支持される自在ジョイントとを含んでいる。指向アーム体は自在ジョイント内に回転可能に搭載され、第１制御軸と第２制御軸周囲を回転し、自在ジョイントは、制御の単元化を引き起こさずに、指向アーム体を第１制御軸と第２制御軸各々の周囲に１８０以上３６０度以下回転させるものである。自在ジョイントはさらに、指向アーム体が第２軸周囲を回転するときには第１制御軸の位置・姿勢を変更し、指向アーム体が第１軸周囲を回転するときには第２制御軸の位置・姿勢を変更する。指向アーム体はさらに、前記の少なくとも１体のセンサーに反応する制御手段を含んでおり、移動体が目標物に対して位置・姿勢を変更するとき、指向アーム体を第１制御軸と第２制御軸周囲に回転させ、機器を連続的に目標物の方向に向けておく。

Description

【発明の詳細な説明】 ２軸搭載指向装置 発明の分野 本発明は目標物に向けて機器を指向させる指向装置に関するものである。さら に特定すれば、本発明は２軸搭載体を利用した指向装置に向けられたものである 。本発明の指向装置は特に、船舶等の移動体上空に位置する目的物追尾システム での使用に好都合であり、アンテナが連続的に人工衛星の方向を指向する人工衛 星追尾システムの提供においても利用が可能なものである。 発明の背景 人工衛星コミュニケーションシステムは、情報源から目的地へ情報を伝達する ために開発された。これらコミュニケーションシステムにおいては、情報信号は まず情報源から静止衛星まで伝送される。その信号は衛星によって受信され、目 的地に再送信される。アンテナは情報源においては衛星に信号を送信するのに利 用され、目的地においては衛星から再送信された信号を受信するのに利用される 。コミュニケーションリンクを維持するため、送信アンテナ及び受信アンテナは 常に衛星の方向に向けられていなければならない。静止衛星は地表のどの特定地 に対しても一定の方向性を維持するように軌道を旋回する。従って、情報源及び 目的地が固定地であるならば、設置された各アンテナの指向方向は固定されてい る。よって、固定送信地及び固定受信地によるコミュニケーションシステムにと って、その衛星追尾システムは衛星を追尾するためにアンテナ指向方向を連続的 に調整する必要はない。 自動車や船舶のごとき移動体との衛星コミュニケーションリンクを確立するた めにもいくつかのシステムが開発されている。衛星追尾システムを船舶に搭載す る場合、搭載されたアンテナによって静止衛星との信号の送受信を行う。船舶用 衛星追尾システムのアンテナ指向装置は、船舶の位置・体勢に関与する多様な要 素による連続的変化によって船舶の位置・体勢に対するアンテナ指向方向が変化 するため、固定衛星追尾システムの場合よりも複雑である。船舶が移動する際、 船舶の進行方向が変化し、その船舶に対するアンテナの望ましい指向方向に変動 を及ぼす。さらに、水面状態の変動によって船舶は上下左右に揺れて静止衛星に 対して船舶を傾斜させるので、そのアンテナを常に衛星方向に向け続けるには、 アンテナ指向方向を船舶に対して補正しなければならない。 衛星との連続的コミュニケーションを維持するためには、船舶の進行方向の変 動や上下左右の揺れに対抗して、アンテナを常に衛星方向に指向させて保つこと が望ましい。いくつかの従来システムは、前記の変動要素に対してアンテナ指向 方向を補正することを目的として、船舶用のアンテナ指向方向制御装置を有して いる。これらシステムの多くは、方位角軸周囲を３６０度回転する回転台と、そ の端部にアンテナを有し、回転台に搭載され、仰角軸周囲を９０度回転可能なア ーム体とを採用している。方位角変化による回転台の回転と、仰角変化によるア ーム体の調整とで、このアンテナ指向システムは、船舶上空半球のどの位置であ ろうとも静止衛星にアンテナを指向させることができる。 これらの先行技術アンテナ指向システムにおいては、その回転台は、船舶に縦 横揺れが発生しようとも、回転台と、その関連する仰角アーム体とを水平姿勢に 保持する安定プラットフォーム上に搭載されている。その結果、この回転台と仰 角アーム体は、アンテナを静止衛星の方向に指向させ続けるために、船舶の進行 方向の変動と、上空の衛星の仰角の変化とを補正するだけでよい。 プラットフォームは能動式、あるいは受動式に安定させるもののどちらであっ ても構わない。受動式安定プラットフォームは、プラットフォームを物理的に水 平に維持するジャイロスコープを利用している。一方、能動式安定プラットフォ ームは、船舶の縦横揺動を検出するセンサーを採用している。これらのセンサー は、船舶の揺動に原因する姿勢変化を補正するために、プラットフォームの姿勢 を能動式に調整する調整ギア駆動モーターに連動している。この方法によってプ ラットフォームは常に水平姿勢に保たれる。 しかしながら、前記先行技術システムはいくつかの欠点を含んでいる。まず、 能動式、受動式を問わず、安定プラットフォームは高価なことである。それは受 動式安定プラットフォームが高価なジャイロスコープを採用しているためであり 、また、能動式安定プラットフォームは以下の４軸の制御を必要としているから である。すなわち、（１）船舶の縦揺れを補正するプラットフォーム姿勢調整軸 、（２）船舶の横揺れを補正するプラットフォーム姿勢調整軸、（３）船舶の進 行方向の変動を補正するアンテナ姿勢調整用方位角制御軸、及び（４）水平線に 対する衛星の高度の変動を補正するアンテナ姿勢調整仰角制御軸である。これら 各制御軸は、ベアリング、ギア、及びギアを駆動するモーターを必要とし、よっ て、システムの価格を高額なものとしている。 回転台指向システムに関する第２の問題は、衛星との信号の送受信を司る回路 にアンテナをカップリングするケーブルが、回転台の回転と共にシステムベース 部周囲に巻き付くことである。ケーブルは有限の長さであるため、このコミュニ ケーションシステムを時折り閉鎖してケーブルを巻戻さなければならない。回転 台が回転する際のアンテナとの電気的接続を維持させるスリップリングにケーブ ルをカップリングさせ、このケーブルの巻き付き問題の解決を計る従来技術は存 在する。これらの技術によってケーブル巻き付き問題は解消するが、スリップリ ングは高価であり、信頼性が乏しいために、その使用は新たな問題を発生させる 。 他の先行技術システムにおいては、回転台を非安定式に船舶に直接搭載させて いる。船舶が縦横揺動したり、進行方向を変化させると、回転台は方位角制御軸 周囲に回転し、仰角アーム体は仰角軸に沿って調整され、アンテナを衛星に向け て保持させようとする。これらの従来技術システムは２軸のみを使用しているが 、 衛星が存在するであろうアンテナ指向装置上空半球の特定の位置においては１軸 のみがアンテナ指向性を調整するのに有効であるため、制御の「単元化（１軸調 整のみ有効）」の問題が残る。例えば、静止衛星が船舶の真上に位置していると き、仰角アーム体は、衛星の方向にアンテナを指向するには水平位置から９０度 上方に向けられなければならない。その結果、方位角制御軸周囲の回転台の回転 は、軸周囲を単にスピンするだけであり、アンテナの方位角を変動させないこと になる。この制御の単元化は、先行技術のアンテナ指向システムの精度を損なう という好ましからぬ結果を招く。制御の単元化の問題は、船舶の位置・体勢が変 化したときの２制御軸に対して実施されなければならないアンテナ指向アーム体 の調整を複雑化し、アンテナを衛星の方向に保持することをさらに困難とする。 従って、本発明の目的は、改良型指向装置を提供することにある。 発明の要旨 本発明の１実施例において、指向装置は移動体に搭載可能な目標物追尾システ ムに搭載される。この追尾システムは、目標物に対する移動体の位置・姿勢を示 す信号を発生させる少なくとも１体のセンサーを有している。この指向装置は移 動体に搭載可能な基礎台と、目標物の方向に指向される機器を搭載する指向アー ム体と、基礎台に保持される自在ジョイントとを含んでいる。指向アーム体は第 １制御軸と第２制御軸周囲を回転するように自在ジョイント内に回転式に搭載さ れる。この指向装置は、移動体が目標物に対する位置・姿勢を変更するとき、搭 載機器を目標物に対して常に指向させるため、第１制御軸及び第２制御軸周囲に 指向アーム体を回転させるためのセンサーに反応する制御手段をさらに含んでい る。 本発明の他の実施例においては、自在ジョイントは第１制御軸及び第２制御軸 の各々に沿って指向アーム体が１８０度以上３６０度以下回転するように設計さ れている。 本発明の別実施例においては、自在ジョイントは、搭載機器が第２制御軸周囲 を回転するときに、第１制御軸の姿勢を変化させ、第１制御軸の周囲を回転する ときに、第２制御軸の姿勢を変化させる設計となっている。 本発明の他の実施例においては、自在ジョイントは、制御の単元化を回避し、 移動体上空半球のどの位置であろうとも搭載機器を指向させるように設計されて いる。 本発明の別実施例においては、指向アーム体は各制御軸に沿った第１位置から 第２位置まで回転でき、自在ジョイントが各制御軸に沿った第１位置と第２位置 の中間に位置しているとき、指向アーム体は第１制御軸と第２制御軸の両方に対 して直交するように設計されている。 本発明の他の実施例においては、指向装置は基礎台に回動式に搭載された第１ ギア構造体及び第２ギア構造体とを含んでいる。指向アーム体は、第１制御軸と 第２制御軸周囲に指向アーム体を回転させるようにそれそれ設計されている第１ ギア構造体と第２ギア構造体とに機械的（物理的）にカップリングされている。 本発明の他の実施例においては、指向装置はアンテナを含み、静止衛星追尾シ ステムを搭載するものであり、この指向装置はアンテナを衛星方向に向けて維持 する。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の指向装置の略図である。 図２は、船舶に搭載された本指向装置の略図である。 図３は、本指向装置を利用した衛星追尾システムのブロック図である。 図４は、本指向装置に利用された２軸搭載体の好適使用例の平面図である。 図５は、前記好適使用例の２軸搭載装置のＸ制御軸に沿った断面図である。 図６は、前記好適使用例の２軸搭載装置のＹ制御軸に沿った断面図である。 図７は、指向アーム体がＸ軸に沿って回転している前記好適使用例の２軸搭載 装置の側面図である。 図８は、指好アーム体がＹ軸に沿って回転している前記好適使用例の２軸搭載 装置の側面図である。 図９は、カウンター重量を備えた前記好適使用例の２軸搭載装置のＸ軸に沿っ た断面図である。 発明の詳細な説明 本発明の解説の目的にて、本２軸搭載指向装置を、特に船舶に搭載された静止 衛星追尾システム利用において使用される態様にて解説する。しかし、この２軸 搭載指向装置は、他の特定機器が目標物の方向を指し示す多様な目標物追尾シス テムを利用する際にも使用可能である。例えば、この２軸搭載装置は、目標物を 追尾するように目標物の方向に望遠鏡、カメラ、武器あるいは他の機器を連続的 に指向させておくための追尾システムにおいても使用が可能である。さらに、こ の２軸搭載装置は多様な移動体にも搭載が可能であり、あるいは固定した状態に おいても利用が可能である。 図１は、船舶搭載用の衛星追尾システム使用における本発明指向装置の略図で ある。この指向装置は、２制御軸を有した自在ジョイント（図示せず）に搭載さ れた指向アーム体３にアンテナ１が取り付けられている２軸搭載体を利用してい る。自在ジョイントは船舶や自動車等の移動体に非安定的に搭載可能であり、あ るいは、地表の固定位置に搭載することも可能である。 図１において、このアンテナ指向装置は、３次元のＸＹＺ軸系で表されている 。Ｘ軸とＹ軸とを含む平面は水平な船舶の表面に対応する。すなわち、その縦揺 れ角と横揺れ角は両方とも零である。自在ジョイントの２制御軸は、それそれ、 ア ンテナ指向装置が水平であるときには、Ｘ軸とＹ軸に沿ってアンテナの指向性を 変化させると考えられるので、説明のために以後Ｘ制御軸、Ｙ制御軸と呼称する ことにする。図１は、４形態の異なる姿勢にある指向アーム体３の略図である。 これらの４姿勢によって示されるように、指向アーム体３はＸ軸の各端部（矢印 Ａ１とＡ３によって示す）と、Ｙ軸の各端部（矢印Ａ２とＡ４によって示す）に 沿って水平下にまで回転可能である。その結果、指向アーム体は各制御軸に沿っ て１８０度以上回転することが可能である。 １８０度以上回転するこの性能は、衛星が水平線に対して低空に位置している ときに有効である。衛星が低空に存在しており、船舶が縦揺れ、あるいは横揺れ を起こすと、図２に示すように、指向装置のアンテナを衛星の方向に指向保持す るには、Ｘ制御軸及び／又はＹ制御軸に沿って指向アーム体を水平線下にまで回 転する必要が生じる。図２において、衛星１０２は水平線上低く位置している。 このアンテナ指向装置は、海上１０１を衛星から離れるように傾斜して移動する 船１００に搭載されている。図２に示すように、衛星１０２が水平線上に低く位 置しており、船は衛星から離れるように傾斜しているので、指向アーム体はアン テナを衛星の方向に保持するために少なくとも１制御軸に沿って水平線下にまで 回転しなければならない。従って、各制御軸に沿って水平線下まで指向アーム体 を回転させる性能は、本発明の２軸搭載指向装置の有利な特徴の１つである。 図３は、本発明のアンテナ指向装置１０７を利用する衛星追尾システム１０５ のブロック図である。本発明のアンテナ指向装置が船に搭載されると、アンテナ の指向方向は船の進行方向の変動を補正するように調整されなければならない。 船が１箇所から別箇所へ移動する際には地球に対して進行方向を変えることもあ り、船の位置に変化を生じさせ、よって、衛星に対する搭載された指向装置の位 置・姿勢を変化させる。この衛星追尾システムは、船の進行方向を示す信号を発 生させる進行方向センサー１０９を含む。アンテナ指向装置１０７は、進行方向 センサー１０９によって発生される信号を利用し、以下に解説するように、船が 進行方向を変えるとそれに対応してアンテナ指向方向を変更する。進行方向セン サー１０９は、北との関係で進行方向を示す通常のコンパスでも、同様な情報を 提供する他のセンサーであっても構わない。 前述のごとく、自在ジョイントは非安定的に船に搭載される。従って、船が縦 横揺れすると、自在ジョイントも同様に縦横揺れする。アンテナを衛星方向に保 持するため、アンテナの指向方向は船の縦横揺動分を補正しなければならない。 衛星追尾システム１０５は、船の縦揺れと横揺れの角度を検出して示す信号を発 生させる縦横揺動センサー１１１を含む。この縦横揺動センサーは縦揺れと横揺 れの角度を検出する船上搭載用垂直ジャイロであってもよい。あるいは、船の縦 揺れ角と横揺れ角とを別々に検出する２体のセンサーであっても構わない。 衛星追尾システム１０５はさらに、地表の船の位置に対する衛星の位置を示す 少なくとも１信号を提供する衛星サポートシステム１１５を含んでいる。本発明 のアンテナ指向装置は、多様な衛星コミュニケーションシステムと共に使用する ことができる。例えば、アンテナ指向装置がインマルサット（ＩＮＭＡＲＳＡＴ ）衛星システムと共に使用されると、衛星サポートシステム１１５は、地表の様 々な位置に対して、地球座標において、インマルサット衛星の方位角と高度角（ 仰角）とを示す索引表を提供する。初期ステップとして、ユーザーは地表の船の 位置を示す情報をサポートシステム１１５に提供する。この位置情報は正確でな くとも構わない。なぜなら、衛星は地表から非常に遠く離れているので、衛星の 方位角と仰角は地表の広い場所にわたって同一だからである。例えば、船の位置 は、船の位置の経度と緯度とによってサポートシステムに提供することもできる 。ユーザーが地表の船の位置を入力すると、サポートシステム１１５はアンテナ 指向装置に対して、北に対する船の現在位置を示す地球座標の衛星方位角と仰角 とを提供する。 前述のごとく、アンテナの指向方向は、アンテナが常に衛星の方向に向けられ ているように、船の縦横揺動及び進行方向の変更に対して調整されなければなら ない。アンテナ指向装置１０７はコントローラ１１３を含む。コントローラ１１ ３は、衛星サポートシステム１１５から地球座標における衛星の方位角と仰角と を受信し、さらに、船の進行方向と、縦揺れ角、横揺れ角とをそれそれ示す、セ ンサー１０９と１１１によって発生された信号を受信する。コントローラ１１３ は、これらの信号の各々を利用し、地球座標における衛星の方位角と仰角とを、 船座標における衛星の方位角と仰角、すなわち、船の位置・姿勢に関する方位角 と仰角へと変換する。船が北へ向かって進行し、完全に水平であるとき、船座標 における方位角と仰角は地球座標の方位角と仰角とに等しい。しかし、船の進行 方向が北とはある角度をもってずれるとき、船座標における衛星の方位角は、ず れた角度だけ地球座標の方位角とは異なるものとなる。同様に、船の縦横揺動に よって船が完全に水平でないときには、船座標における方位角及び／又は仰角は 地球座標の方角度及び仰角とは異なるものとなる。船の進行方向と、船の縦横揺 動角を利用することで、コントローラ１１３は地球座標における衛星サポートシ ステム１１５から受信した方位角と仰角を、船座標における衛星の方位角と仰角 とに変換する。 コントローラ１１５はデータプロセッサーを利用することが可能である。ある いは、専用機器と共に利用することができる。本発明の１実施例においては、コ ントローラ１１５はインテル（Ｉｎｔｅｌ）８０５１ ８ビットマイクロコント ローラと、マイクロコントローラによって実行されるコントロール手順を保存す るイーピーロム（ＥＰＲＯＭ）を利用する。 前述のように、コントローラ１１５は座標変換を実行し、船座標における衛星 の方位角と仰角とを示す信号を発生させる。これらの信号は、モーター１１９を 制御するモーターコントローラ１１７に送られ、２軸搭載装置１２１の２制御軸 を駆動する。モーターコントローラ１１７は、船座標における衛星の方位角と仰 角の、Ｘ軸、Ｙ軸モーター制御信号への運動学的変換を実行する。モーター制御 信号は、モーター１１９を制御するために利用され、指向アーム体の位置を２軸 搭載体１２１のＸ制御軸とＹ制御軸に沿って調整し、アンテナを衛星の方向に指 向させ、船が縦揺れしたり、横揺れしたり、あるいはその進行方向が変化しても アンテナを常に衛星の方向に向けておく。 前記から理解されるように、本アンテナ指向装置は、船が進行方向を変化させ たり、縦揺れ、横揺れしてもそのアンテナを常に衛星に向けている。その結果、 衛星コミュニケーションリンクは船に対して常に維持される。前述のごとく、本 発明の２軸搭載装置は、アンテナを船上空半球のどの位置にでも指向させること ができる。ここで使用されている「船上空の半球」とは、地表の船の位置から決 定される、地平線上空における衛星が存在することが可能な位置範囲を説明する ものである。従って、必ずしも船上空ではないが、地平線上の低い位置は船上空 の半球内に存在すると考えられる。前述のように、本発明のアンテナ指向装置は ２制御軸のみを利用しているが、船上空の半球のいかなる位置に対してもアンテ ナを指向させることができる。 前述のように、本２軸搭載装置はアンテナが取り付けられている指向アーム体 を設置する自在ジョイントを利用している。自在ジョイントはいくつかの異なる 方法によって利用が可能である。例えば、自在ジョイントは１対のジンバル構造 体を利用することで設置が可能である。しかし、ジンバル構造体はジンバルロッ クの問題を生じさせるかも知れない。すなわち、船へジンバル構造体を搭載する と、指向アーム体がジンバル構造体搭載機構を機械的に妨害する可能性が存在し 、指向アーム体の方位角軸周囲の自由な回転を妨害する可能性があるからである 。ジンバルロックの問題を、ジンバル構造体の制御軸を操作して、ロックを回避 するようなソフトによる制御を通じて解決することは可能である。 本発明の１好適実施例においては、ジンバル構造体は使用されておらず、よっ て、ロックの問題を解決する必要性がない。従って、制御軸を操作する制御手順 が簡素化されている。ジンバル構造体を利用せずとも済むように本自在ジョイン トはデザインされている。例えば、ロシャイムのアメリカ合衆国特許第４，７２ ９，２５３号（本明細書にその内容を援用）は、ロボットリストアクチュエータ を利用する自在ジョイントを開示している。ロシャイムは自在ジョイントを開示 してはいるが、機器を目標物に指向させ続けておくための指向装置に使用可能な 自在ジョイントを暗示してはいない。 本２軸搭載装置を利用するための１好適自在ジョイントは図４から図８にかけ て図示されている。図４−図８に示される２軸搭載装置は、ロシャイムによって 開示された自在ジョイントと多少似てはいるものの、さらに簡素化された装置で ある。前述のように、本２軸搭載装置の２制御軸は、随意にＸ制御軸とＹ制御軸 として指定される。Ｘ制御軸とＹ制御軸は図４−図８において破線で示されてい る。図４−図８に示されるように、本２軸搭載装置は、指向アーム体を各制御軸 周囲に１８０度−３６０度回転するように設計されている。Ｘ制御軸の姿勢は指 向アーム体がＹ制御軸周囲を回転するときに変動し、Ｙ制御軸の姿勢は指向アー ム体がＸ制御軸周囲を回転するときに変動する。本２軸搭載体は移動体上空の半 球のいかなる位置にも指向することが可能であり、制御の単元化の問題は生じな い。指向アーム体は各制御軸に沿ったその両端位置の中間に存在するとき、Ｘ制 御軸とＹ制御軸の両方に対して直交する。 図４−図８に図示されている２軸搭載体は、移動体に搭載可能な基礎台と、ア ンテナのごとき機器を取り付ける指向アーム体とを含んでいる。この２軸搭載体 はさらに、第１ギア構造体と第２ギア構造体とを含み、指向アーム体をそれぞれ Ｘ制御軸とＹ制御軸の周囲に回転させる。第１ギア構造体と第２ギア構造体はそ れそれ基礎台に回動式で機械的にカップリングされて搭載されており、１制御軸 周囲の指向アーム体の回転によって他方のギア構造体の回動を促す。 図４−図８に示す２軸搭載装置は、アンテナ１が取り付けられた指向アーム体 ３を含み、Ｕリンク７内にネジ挿入されたネジ体８（図６）を含み、指向アーム 体とＵリンク７は結台している。Ｕリンク７は１対のピン（図示せず）を介して 回転シャフト５に回動式に接続されている。回転シャフト５は、その両端にて１ 対の上方Ｘ軸ギア９に固定的に接続されている。各上方Ｘ軸ギア９は下方Ｘ軸ギ ア１１とロック式に係合する。下方Ｘ軸ギア１１は回動シャフト１３の両端部に 固定式に接続されている。回動シャフト１３は１対のピン（図示せず）によって Ｕリンク１７に回動式に接続されている。Ｕリンク１７はＵリンク１７にネジ挿 入されているネジ体１８（図６）を含む支持アーム体１５に固定式に接続されて おり、支持アーム体１５とＵリンク１７とは結合している。 Ｘ軸ギア９と１１は、回動シャフト１３の両端と、回転シャフト５の両端に回 転式に接続された外側支持部材１９（ハッチング入り）の側部間に位置している 。外側支持部材１９はまた、上方ガイド部材２５と下方ガイド部材２９の両端に 接続されている。上方Ｙ軸ギア２１は上方ガイド部材２５の両端部に固定式に搭 載されており、上方ガイド部材２５と支持部材１９との間に配置されている。上 方ガイド部材２５にはスロット２７（図４）が提供されており、指向アーム体の 下方部４を通過させる。下方Ｙ軸ギア２３は下方ガイド部材２９の両端部に固定 式に接続されており、下方ガイド部材と支持部材１９との間に配置されている。 下方ガイド部材２９はスロット（図示せず）を有しており、支持アーム体１５の 上方部１６を通過させる。 図４−図８に示す２軸搭載体は以下のように作動する。アンテナをＸ軸周囲に 回転させるため、モーター（図示せず）は上方Ｘ軸ギア９を、望む回転方向によ り、右回転、あるいは左回転のどちらかに駆動する。前述のごとく、上方Ｘ軸ギ アは回転シャフト５に固定式に接続されている。従って、上方Ｘ軸ギアが駆動さ れると、回転シャフト５はＸ軸周囲を駆動方向に回転する。回転シャフト５がＸ 軸周囲を回転すると、そこに取り付けられたＵリンク７はＸ軸周囲を同様に回転 する。Ｕリンク７は指向アーム体の下方部４に固定式に接続されているので、Ｘ 軸周囲のＵリンク７の回転はアンテナアーム体の下方部４を同様にＸ軸周囲に回 転させる。よって、アンテナの指向方向をＸ軸に沿って変化させる。 指向アーム体がＸ軸周囲を回転すると、アーム体の下方部４は上方ガイド部材 ２５に提供されたスロット２７を通過する。その結果、アンテナアーム体は１８ ０度以上の大きさでＸ軸周囲を自由に回転する。アンテナアーム体がＸ軸周囲を 回転すると、支持アーム体１９はＸ軸ギアの回転方向に、回動シャフト１３への 接続部周囲を回動する。上方と下方Ｙ軸ギアは支持部材１９に搭載されているの で、回動シャフト１３周囲の支持部材１９の回動はＹ軸ギアをＸ軸周囲に回転さ せる。その結果、Ｘ軸周囲の指向アーム体の回転はＹ制御軸の姿勢に変化を生じ させ、図８に示すように傾斜させる。図８にて図示されているように、Ｙ軸の傾 斜は望まれる結果をもたらし、アンテナアーム体を、Ｙ軸制御ギアの妨害となら ずに、Ｘ軸に沿って地平線下にまで回転させる。Ｘ軸に沿った移動範囲は、上方 ガイド部材２５と下方ガイド部材２９とに提供されたスロットによってのみ制限 される。これらのスロットは実質的にそれそれ上方及び下方Ｙ軸ギアにて終結し ている。アンテナは、上方ガイド部材２５と下方ガイド部材２９のスロットの端 部がそれそれ指向アーム体の下方部４と支持アーム体１５の上方部１６とに接触 するまでＸ軸周囲を回転することができる。図８に示すように、指向アーム体は Ｘ制御軸の各端部に沿って水平線下にまで回転でき、よって、指向アーム体はＸ 制御軸に沿って１８０度以上回転することができる。 アンテナのＹ制御軸周囲の回転を説明する。Ｙ制御軸周囲にアンテナ１を回転 させるため、モーター（図示せず）は上方Ｙ軸ギア２１を望まれる方向によって 決定される右回り、あるいは左回りに駆動する。上方Ｙ軸ギア２１が回転すると 、上方ガイド部材２５も共に回転する。これは、上方ガイド部材２５の各端部は 上方Ｙ軸ギア２１に固定式に接続されているからである。指向アーム体の下方部 ４は上方ガイド部材２５のスロット２７内に位置しているので、上方ガイド部材 ２５の回転は指向アーム体と、指向アーム体に取り付けられたアンテナ１とをＹ 制御軸周囲に回転させる。 指向アーム体がＹ制御軸周囲を回転すると、支持部材１９は下方ガイド部材２ ９への接続部周囲をＹ軸ギアの回転方向に回動する。支持アーム体１９は、上方 と下方Ｘ軸ギアとをそれそれ支持する回転シャフト５と回動シャフト１３の両方 に接続されているので、支持部材１９の下方ガイド部材２９周囲の回動は、Ｘ軸 ギアをＹ軸周囲に回転させる。その結果、Ｙ軸周囲の指向アーム体の回転はＸ制 御軸の姿勢に変化を生じさせ、図７に示すように傾斜させる。Ｘ制御軸の傾斜は 、望まれる結果をもたらし、アンテナアーム体を、Ｘ軸ギアからの妨害に遭遇さ せることなくＹ制御軸に沿って水平線下にまで回転させる。Ｙ軸に沿った移動範 囲は、Ｕリンク１７と回動シャフト１３との回動式搭載部によって制限されてい る。Ｘ軸ギアがＹ制御軸周囲を回転する際に、下方Ｘ軸ギアが固定式に接続され ている回動シャフト１３はＵリンク１７への接続部周囲を回動する。指向アーム 体が１方向にてＹ制御軸周囲を連続的に回転すると、回動シャフト１３の傾斜は 充分に大きくなり、よって、図７に示すように、それが搭載されているＵリンク １７と接触する。この接触によって、その方向でのＹ制御軸周囲のアンテナ１の 回転が停止する。 前述のごとく、前記の特定２軸搭載装置は、指向アーム体をＸ制御軸とＹ制御 軸の両方の周囲を１８０度以上自由に回転させ、本装置上空半球内のどの位置に も指向させることができる。さらに、この搭載装置はジンバル構造体を使用して おらず、よって、ジンバルのロック問題を有していない。本２軸搭載装置の自在 ジョイントは、指向アーム体を３６０度の幅で移動させ、基礎台からの機械的な 妨害を受けずに地平線を辿らせる。その結果、指向アーム体は、水平線以下の場 合であっても、半球範囲以上の自由な回転が可能である。さらに、本２軸搭載装 置は、目標物が存在するであろう装置上空半球内のあらゆる位置に対して２軸制 御を可能にし、アンテナあるいは他の機器の指向操作を可能なものとしており、 制御の単元化の問題から解放する。本２軸搭載装置はさらにケーブルの絡み問題 を有しない。なぜなら、指向アーム体はどちらの制御軸周囲においても３６０度 は回転しないからである。本２軸搭載装置はケーブル（図示せず）を利用してア ンテナを回路にカップリングしており、静止衛星との間で信号の送受信を行う。 しかし、そのケーブルはアンテナから自由に垂下しており、本２軸搭載装置の障 害とはなっておらず、アーム体の指向方向が変化しても装置周囲に絡むことはな い。ケーブルは装置に整然と巻き付けられ、装置の可動部分に絡むことはない。 ケーブルには有効な余裕長が提供されており、アンテナの可動範囲において問題 を生じさせることがない。 図９は本発明の指向装置の別実施例を図示している。図９に示される実施例に おいては、カウンター重量１２０が回動支持ビーム体１３に脚体１２１と１２２ とを介して取り付けられている。カウンター重量は実質的に円形の鉛製等の物体 であり、それが本２軸搭載装置に対して発生させるトルクは、指向アーム体と、 それに取り付けられたアンテナ１等の機器とによって発生するトルクに実質的に 等しく、反対方向に作用している。アンテナによって本２軸搭載装置上に発生す るトルクと釣り合わせることで、カウンター重量はいくつかの利点を提供する。 カウンター重量が使用されると、指向アーム体を２制御軸に沿って位置調整する モーターの駆動に必要なトルクは減少する。その結果、モーターは制御軸の駆動 にはさほどのエネルギーを要せず、従って、本装置に要するエネルギーを減少さ せる。さらに、制御軸の駆動に少ないトルクで済むため、小さくて安価なモータ ーを使用することができる。このカウンター重量１２０はさらに別な利点をも備 えている。指向アーム体がある特定の方向を指向すると、アンテナはトルクを発 生させ、指向アーム体が指向する方向において下方に引張力を発生する。船が急 に縦揺れや横揺れを起こすと、指向方向においてトルクがさらに発生するが、そ のトルクはモーターの保持トルクを越えることがある。その結果、指向アーム体 は下方に引っ張られ、衛星の方向は指向しないことになる。カウンター重量は、 アンテナによって発生されるトルクと釣り合うことで、前述の現象の発生を防止 するように作用し、船の縦横揺れによって制御軸に発生するトルクがモーターの 保持トルクを越えることを防止する。 本２軸搭載装置による前述のアンテナ指向方向制御手法のために、本発明のア ンテナ指向装置を利用する衛星追尾システムにおいては軸対称アンテナの使用が 好適である。軸対称アンテナは、衛星の方向に指向されている限りは適正に作動 し、特定の関係に維持されなければならない上下部位を有しない。アンテナによ っては軸対称ではなく、上下部位が適正に位置するときのみ適正に作用するもの がある。よって、非対称アンテナを本２軸搭載装置には使用しないことが望まし い。この理由は、本発明のアンテナ指向理諭によれば、アンテナの各部位はあら ゆる指向方向に対して、最上部位、最下部位、左側、右側となるように配置され るからである。従って、あらゆる姿勢で適正に作用する軸対称アンテナを採用す ることが望ましい。あるいは、非対称アンテナをモーターと共に採用して指向ア ーム体のアンテナの位置を調整させ、アーム体の指向方向が変化するときにアン テナを適正な位置・姿勢に保持させることも可能ではある。 本発明のアンテナ指向装置は、システム精度を上げるためにステップ追尾スキ ームを有した衛星追尾システムと共に使用することができる。ステップ追尾スキ ームは、衛星から受信する信号の強度が最大となるまでアンテナ指向方向を調整 し、アンテナが衛星の方向を正確にキャッチするようにするものである。図３に 関する前述の説明のごとく、本発明のアンテナ指向装置はインマルサット衛星コ ミュニケーションシステムと共に使用が可能である。インマルサットサポートシ ステム１１５には衛星からの信号の強度を検出する機器が含まれ、受信した衛星 信号の強度を示す信号をコントローラ１１３に対して発生する。コントローラは ステップ追尾スキームを利用するため、受信した信号の強度を考察する。インマ ルサットコミユニケーションシステムはデジタル式であり、情報が伝送されてい ないときには衛星から連続的には信号を受信しない。衛星からの情報伝達に間隔 が生じる場合は、約５秒ごとに衛星から信号が発信され、コミュニケーションリ ンクが作動中であることを示す。衛星からの受信信号は非連続的であるため、ス テップ追尾は瞬時的には行われない。受信信号の強度の審査は数分間あるいは数 時間にわたる長時間での平均にて為される。 本２軸搭載装置を利用する衛星追尾システムはステップ追尾スキームを利用す ることができ、船の進行方向の変更、縦揺れ、横揺れを補正するため、アンテナ 指向方向における調整とは独立してアンテナ指向方向を調整する。船が進行方向 を変更したり、縦揺れ、横揺れを起こしたりすると、アンテナ指向装置は前述の ごとくにアンテナの指向方向を調整し、アンテナを衛星の方向に連続的に指向さ せる。ステップ追尾は、方位角、仰角の両方にてアンテナ指向方向を連続的に少 しづつ変更し、各調整が信号強度を増加させるか、あるいは減少させるかを判断 しながらアンテナの指向方向を微調整する。微調整の結果、信号強度が増加する 場合は、新しい指向方向が古い指向方向よりも正確であることを示しており、よ って、この新指向方向を維持する。逆に、信号の強度が減少する場合には、この 新らしい指向方向が古い指向方向よりも精度が劣ることを示しており、従って、 アンテナを前の位置に戻す。前述のごとく、このステップ追尾調整は比較的に長 時間にわたる平均化によって行われる。 ステップ追尾スキームの使用は、船が長距離を移動するときに特に有効である 。船が長距離を移動するときには、船の位置に対する衛星の方位角と仰角（高度 角）は、システムの初期化段階でユーザーがインマルサットに入力した位置のも のとは異なるであろう。このステップ追尾スキームはアンテナ指向方向を調整し て受信信号強度を最大にし、その結果、船が長距離移動する際に生じる衛星の方 位角と仰角の変化を補正するものである。その結果、ユーザーは衛星追尾システ ムの精度を維持するために、いちいち船の位置を手動で補正する必要がない。 本発明の２軸搭載装置は、船上に搭載した衛星追尾システムを利用するのに特 に有効ではあるが、自動車等の移動体の衛星追尾システムに利用することも可能 である。さらに、本２軸搭載装置は、固定施設においても利用することが可能で ある。固定施設は相違する時間に複数の衛星を追尾する能力を有していることが ある。固定施設においては、衛星サポートシステム１１５（図３）は、追尾可能 な複数の衛星の方位角と仰角とを示す索引表を提供している。ユーザーは追尾す る衛星を選択するために、サポートユニットに対して情報を提供し、サポートユ ニットはアンテナ指向装置１０７に対して固定施設の位置に関する選択された衛 星の方位角と仰角とを提供する。その情報によってアンテナ指向装置１０７のア ンテナの指向方向が調整され、選択された衛星方向に指向させる。地平線下の位 置をも指向する本２軸搭載装置の性能は、選択された衛星が地平線下に存在する ときに有効である。本２軸搭載装置は地平線下の位置をも指向可能であるため、 本装置は地平線上の低い位置を指向する目的で完全に水平である必要はない。 前述のごとく、本発明の２軸搭載装置の解説は船に搭載した態様での衛星追尾 システムに関して為されてきた。本２軸搭載装置は、目標物に対して、ある機器 を指向させる多様な他の態様での目標物追尾システムにおいても利用が可能であ り、多様なタイプの移動体や、固定施設においてもその利用が可能である。 添付図面に示される実施形態に対する多様な変更及び改良は本発明の範囲内で ある。よって、前述の全記載内容と添付図面に紹介されたものは全て説明のため であり、本発明の限定を意図したものではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 エバンス，ジョン，エム．ジュニア アメリカ合衆国 06840 コネクチカット 州 ブルックフィールド，メイプル レー ン 15 【要約の続き】 対して位置・姿勢を変更するとき、指向アーム体を第１ 制御軸と第２制御軸周囲に回転させ、機器を連続的に目 標物の方向に向けておく。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．衛星にアンテナを指向させるアンテナ指向装置であって、該アンテナ指向 装置は移動体に搭載可能な衛星追尾システムにおいて使用されるものであり、該 衛星追尾システムは前記衛星に対する前記移動体の位置・姿勢を示す信号を発生 する少なくとも１体のセンサーを有しており、前記アンテナ指向装置は、 前記移動体に搭載可能な基礎台と、 アンテナ指向アーム体と、 該アンテナ指向アーム体に搭載されたアンテナと、 前記基礎台に支持された自在ジョイントと、 を含んでおり、前記アンテナ指向アーム体は前記自在ジョイントに搭載されてお り、第１制御軸と第２制御軸周囲に回転可能であり、前記自在ジョイントは前記 アンテナ指向アーム体を該第１制御軸と該第２制御軸各々の周囲に１８０度以上 ３６０度以下回転させるものであり、 さらに、 制御手段を含んでおり、該制御手段は、前記少なくとも１体のセンサーによっ て発生される信号に対応して、前記移動体が前記衛星に対してその位置・姿勢を 変更するとき、前記第１制御軸と前記第２制御軸周囲に前記アンテナ指向アーム 体を回転させる前記自在ジョイントを制御し、前記アンテナを前記衛星の方向に 常に指向させておくことを特徴とするアンテナ指向装置。 ２．前記制御手段は、地球に対する前記移動体の進行方向、該移動体の縦揺れ 角、及び、該移動体の横揺れ角のうち少なくとも１情報を提供する、前記少なく とも１体のセンサーによって発生される信号に対応することを特徴とする請求項 １記載のアンテナ指向装置。 ３．前記自在ジョイントは、前記第１制御軸を前記第２制御軸と直交させるこ とを特徴とする請求項１記載のアンテナ指向装置。 ４．前記第１制御軸と前記第２制御軸は各々前記基礎台に対してある位置・姿 勢を有しており、前記自在ジョイントは、前記アンテナ指向アーム体が前記第２ 制御軸周囲を回転するときに、前記第１制御軸の前記位置・姿勢を変更すること を特徴とする請求項１記載のアンテナ指向装置。 ５．前記自在ジョイントは、前記アンテナ指向アーム体が前記第１制御軸周囲 を回転するときに、前記第２制御軸の前記位置・姿勢を変更することを特徴とす る請求項４記載のアンテナ指向装置。 ６．前記アンテナ指向アーム体は前記各制御軸に沿って第１端位置から第２端 位置にまで回転可能であり、前記自在ジョイントは、該各制御軸に沿って前記第 １端位置と前記第２端位置との間に位置するとき、前記アンテナ指向アーム体を 前記第１制御軸と前記第２制御軸の両方に直交させることを特徴とする請求項５ 記載のアンテナ指向装置。 ７．前記基礎台は前記移動体に固定的に搭載可能であることを特徴とする請求 項５記載のアンテナ指向装置。 ８．前記自在ジョイントは、前記アンテナ指向アーム体を３６０度まで回転さ せるものであり、該アンテナ指向アーム体は前記基礎台からの物理的障害と遭遇 せずに地平線を辿ることができることを特徴とする請求項１記載のアンテナ指向 装置。 ９．衛星にアンテナを指向させるアンテナ指向装置であって、該アンテナ指向 装置は移動体に搭載可能な衛星追尾システムにおいて使用されるものであり、該 衛星追尾システムは前記衛星に対する前記移動体の位置・姿勢を示す信号を発生 する少なくとも１体のセンサーを有しており、前記アンテナ指向装置は、 前記移動体に搭載可能な基礎台と、 アンテナ指向アーム体と、 該アンテナ指向アーム体に搭載されたアンテナと、 前記基礎台に支持された自在ジョイントと、 を含んでおり、前記アンテナ指向アーム体は前記自在ジョイントに搭載されてお り、第１制御軸と第２制御軸周囲に回転可能であり、該第１制御軸と該第２制御 軸は各々前記基礎台に対してある位置・姿勢を有しており、前記自在ジョイント は、前記アンテナ指向アーム体が前記第２制御軸周囲を回転するときに前記第１ 制御軸の前記位置・姿勢を変更し、前記アンテナ指向アーム体が前記第１制御軸 周囲を回転するときに前記第２制御軸の前記位置・姿勢を変更するものであり、 さらに、 制御手段を含んでおり、該制御手段は、前記少なくとも１体のセンサーによっ て発生される信号に対応して、前記移動体が前記衛星に対してその位置・姿勢を 変更するとき、前記第１制御軸と前記第２制御軸周囲に前記アンテナ指向アーム 体を回転させ、前記アンテナを前記衛星の方向に常に指向させておくことを特徴 とするアンテナ指向装置。 １０．前記制御手段は、地球に対する前記移動体の進行方向、該移動体の縦揺れ 角、及び、該移動体の横揺れ角のうち少なくとも１情報を提供する、前記少なく とも１体のセンサーによって発生される信号に対応することを特徴とする請求項 ９記載のアンテナ指向装置。 １１．前記自在ジョイントは、前記第１制御軸を前記第２制御軸と直交させるこ とを特徴とする請求項９記載のアンテナ指向装置。 １２．前記アンテナ指向アーム体は前記各制御軸に沿って第１端位置から第２端 位置にまで回転可能であり、前記自在ジョイントは、該各制御軸に沿って前記第 １端位置と前記第２端位置との間に位置するとき、前記アンテナ指向アーム体を 前記第１制御軸と前記第２制御軸の両方に直交させることを特徴とする請求項９ 記載のアンテナ指向装置。 １３．前記基礎台は前記移動体に固定的に搭載可能であることを特徴とする請求 項１２記載のアンテナ指向装置。 １４．前記自在ジョイントは、前記アンテナ指向アーム体を３６０度まで回転さ せるものであり、該アンテナ指向アーム体は前記基礎台からの物理的障害と遭遇 せずに地平線を辿ることができることを特徴とする請求項９記載のアンテナ指向 装置。 １５．衛星にアンテナを指向させるアンテナ指向装置であって、該アンテナ指向 装置は移動体に搭載可能な衛星追尾システムにおいて使用されるものであり、前 記衛星は前記移動体上空の半球内に位置しており、前記衛星追尾システムは該衛 星に対する該移動体の位置・姿勢を示す信号を発生する少なくとも１体のセンサ ーを有しており、前記アンテナ指向装置は、 前記移動体に搭載可能な基礎台と、 アンテナ指向アーム体と、 該アンテナ指向アーム体に搭載されたアンテナと、 前記基礎台に支持された自在ジョイントと、 を含んでおり、前記アンテナ指向アーム体は前記自在ジョイントに搭載されてお り、該自在ジョイントは前記アンテナを、制御の単元化を引き起こさずに前記移 動体上空半球内のどの位置にも指向させるものであり、 さらに、 制御手段を含んでおり、該制御手段は、前記少なくとも１体のセンサーによっ て発生される信号に対応して、前記移動体が前記衛星に対してその位置・姿勢を 変更するとき、前記自在ジョイント内で前記アンテナ指向アーム体を移動させ、 前記アンテナを前記衛星の方向に常に指向させておくことを特徴とするアンテナ 指向装置。 １６．前記アンテナ指向アーム体は前記自在ジョイントに搭載されており、前記 第１制御軸と前記第２制御軸周囲を回転し、該第１制御軸と該第２制御軸は各々 前記基礎台に対してある位置・姿勢を有しており、前記自在ジョイントは前記ア ンテナ指向アーム体を前記第１制御軸と前記第２制御軸各々の周囲に１８０度以 上３６０度以下回転させることを特徴とする請求項１５記載のアンテナ指向装置 。 １７．前記自在ジョイントは、前記アンテナ指向アーム体が前記第２制御軸周囲 を回転するときに前記第１制御軸の前記位置・姿勢を変更し、前記アンテナ指向 アーム体が前記第１制御軸周囲を回転するときに前記第２制御軸の前記位置・姿 勢を変更することを特徴とする請求項１６記載のアンテナ指向装置。 １８．前記アンテナ指向アーム体は前記各制御軸に沿って第１端位置から第２端 位置にまで回転可能であり、前記自在ジョイントは、前記各制御軸に沿って前記 第１端位置と前記第２端位置との間に位置するとき、前記アンテナ指向アーム体 を前記第１制御軸と前記第２制御軸の両方に直交させることを特徴とする請求項 １７記載のアンテナ指向装置。 １９．前記制御手段は、地球に対する前記移動体の進行方向、該移動体の縦揺れ 角、及び、該移動体の横揺れ角のうち少なくとも１情報を提供する、前記少なく とも１体のセンサーによって発生される信号に対応することを特徴とする請求項 １５記載のアンテナ指向装置。 ２０．前記自在ジョイントは、前記アンテナ指向アーム体が前記第２制御軸周囲 を回転するときに前記第１制御軸の前記位置・姿勢を変更し、前記アンテナ指向 アーム体が前記第１制御軸周囲を回転するときに前記第２制御軸の前記位置・姿 勢を変更することを特徴とする請求項１５記載のアンテナ指向装置。 ２１．前記基礎台は前記移動体に固定的に搭載可能であることを特徴とする請求 項１５記載のアンテナ指向装置。 ２２．前記アンテナ指向アーム体は前記各制御軸に沿って第１端位置から第２端 位置にまで回転可能であり、前記自在ジョイントは、前記各制御軸に沿って前記 第１端位置と前記第２端位置との間に位置するとき、前記アンテナ指向アーム体 を前記第１制御軸と前記第２制御軸の両方に直交させることを特徴とする請求項 １５記載のアンテナ指向装置。 ２３．前記自在ジョイントは前記アンテナ指向アーム体を３６０度まで回転させ るものであり、該アンテナ指向アーム体は前記基礎台からの物理的障害と遭遇せ ずに地平線を辿ることができることを特徴とする請求項１５記載のアンテナ指向 装置。 ２４．衛星にアンテナを指向させるアンテナ指向装置であって、該アンテナ指向 装置は移動体に搭載可能な衛星追尾システムにおいて使用されるものであり、該 衛星追尾システムは前記衛星に対する前記移動体の位置・姿勢を示す信号を発生 する少なくとも１体のセンサーを有しており、前記アンテナ指向装置は、 前記移動体に搭載可能な基礎台と、 アンテナ指向アーム体と、 該アンテナ指向アーム体に搭載されたアンテナと、 前記基礎台に回動式に搭載された第１ギア構造体と、 を含んでおり、前記アンテナ指向アーム体は該第１ギア構造体に機械的にカップ リングされており、該第１ギア構造体は前記アンテナ指向アーム体を第１制御軸 周囲に回転させるものであり、 さらに、 前記基礎台に回動式に搭載された第２ギア構造体を含んでおり、 前記アンテナ指向アーム体は該第２ギア構造体に機械的にカップリングされて おり、該第２ギア構造体は前記アンテナ指向アーム体を第２制御軸周囲に回転さ せるものであり、 前記第１ギア構造体は前記第２ギア構造体に機械的にカップリングされており 、前記第１制御軸周囲の前記アンテナ指向アーム体の回転は前記第２ギア構造体 を前記基礎台に対して回動させ、前記第２制御軸周囲の前記アンテナ指向アーム 体 の回転は前記第１ギア構造体を前記基礎台に対して回動させ、 さらに、 制御手段を含んでおり、該制御手段は、前記少なくとも１体のセンサーによっ て発生される信号に対応して、前記移動体が前記衛星に対してその位置・姿勢を 変更するとき、前記第１制御軸と前記第２制御軸周囲に前記アンテナ指向アーム 体を回転させ、前記アンテナを前記衛星の方向に常に指向させておくことを特徴 とするアンテナ指向装置。 ２５．前記アンテナは前記第１制御軸と前記第２制御軸周囲にトルクを発生させ 、前記アンテナ指向装置は前記基礎台に支持されたカウンター重量を含んでおり 、該カウンター重量は前記アンテナによって発生される前記トルクに釣り合うこ とを特徴とする請求項２４記載のアンテナ指向装置。 ２６．衛星にアンテナを指向させるアンテナ指向装置であって、該アンテナ指向 装置は移動体に搭載可能な衛星追尾システムにおいて使用されるものであり、該 衛星追尾システムは前記衛星に対する前記移動体の位置・姿勢を示す信号を発生 する少なくとも１体のセンサーを有しており、前記アンテナ指向装置は、 前記移動体に固定的に搭載可能な基礎台と、 該基礎台に回動式に搭載可能な第１シャフトと、 該第１シャフトに接続された１対の第１軸係合ギアと、 第２シャフトと、 該第２シャフトに接続された１対の第１軸駆動ギアと、 を含んでおり、該第１軸駆動ギアは前記第１軸係合ギアに隣接して配置され、該 第１軸係合ギアと係合し、 さらに、 前記第１シャフトと前記第２シャフトとに機械的にカップリングされたハウジ ング体と、 該ハウジング体の両端部にカップリングされ、スロットを有したガイド部材と 、 各々前記ハウジング体に搭載された１対の第２軸係合ギアと、 各々前記ガイド部材に搭載された１対の第２軸駆動ギアと、 を含んでおり、該第２軸駆動ギアは前記第２軸係合ギアに隣接して配置され、該 第２軸係合ギアと係合し、 さらに、 前記１対の第１軸駆動ギアにカップリングされた第１モーターを含んでおり、 該第１モーターは第１制御信号に対応して前記第１軸駆動ギアを駆動し、前記 第１軸係合ギア周囲に回転させ、 さらに、 前記１対の第２軸駆動ギアにカップリングされた第２モーターを含んでおり、 該第２モーターは第２制御信号に対応して前記第２軸駆動ギアを駆動し、前記 第２軸係合ギア周囲に回転させ、 さらに、 前記第２シャフトに回動式に搭載されたアンテナ指向アーム体を含んでおり、 前記第１軸駆動ギアの回転は該アンテナ指向アーム体を第１制御軸周囲に回転 させ、該アンテナ指向アーム体は前記スロットを通過し、前記第２軸駆動ギアの 回転は該アンテナ指向アーム体を第２制御軸周囲に回転させ、 さらに、 該アンテナ指向アーム体に搭載されたアンテナと、 制御手段と、 を含んでおり、該制御手段は、前記少なくとも１体のセンサーによって発生され る信号に対応して、前記移動体が前記衛星に対してその位置・姿勢を変更すると き、前記アンテナ指向アーム体の前記位置・姿勢を調整するために前記第１軸駆 動ギアと前記第２軸駆動ギアを駆動する前記第１制御信号と前記第２制御信号と を発生させ、前記アンテナを前記衛星の方向に常に指向させておくことを特徴と するアンテナ指向装置。 ２７．前記アンテナは前記第１制御軸と前記第２制御軸周囲にトルクを発生させ 、前記アンテナ指向装置は前記ハウジング体に支持されたカウンター重量を含ん でおり、該カウンター重量は前記アンテナによって発生される前記トルクに釣り 合 うことを特徴とする請求項２６記載のアンテナ指向装置。 ２８．選択された衛星にアンテナを指向させるアンテナ指向装置であって、該ア ンテナ指向装置は複数の衛星を追尾する衛星追尾システムにおいて使用されるも のであり、前記各衛星は前記アンテナ指向装置上空半球内に位置しており、前記 衛星追尾システムは該アンテナ指向装置に対する前記選択された衛星の位置を示 す少なくとも１位置信号を発生し、該アンテナ指向装置は、 基礎台と、 アンテナ指向アーム体と、 該アンテナ指向アーム体に搭載されたアンテナと、 前記基礎台に支持された自在ジョイントと、 を含んでおり、前記アンテナ指向アーム体は前記自在ジョイントに可動に搭載さ れており、該自在ジョイントは前記アンテナを、制御の単元化を引き起こさずに 前記上空半球内のどの位置にも指向させるものであり、 さらに、 制御手段を含んでおり、該制御手段は、前記位置信号に対応して、前記自在ジ ョイント内で前記アンテナ指向アーム体を移動させ、前記アンテナを前記衛星の 方向に常に指向させておくことを特徴とするアンテナ指向装置。 ２９．前記アンテナ指向アーム体は前記自在ジョイント内に回転式に搭載され、 第１制御軸と第２制御軸周囲を回転し、該自在ジョイントは該アンテナ指向アー ム体を該第１制御軸と該第２制御軸各々の周囲に１８０度以上３６０度以下回転 させることを特徴とする請求項２８記載のアンテナ指向装置。 ３０．前記第１制御軸と前記第２制御軸は各々前記基礎台に対してある位置・姿 勢を有しており、前記自在ジョイントは、前記アンテナ指向アーム体が前記第２ 制御軸周囲を回転するときに前記第１制御軸の位置・姿勢を変更し、該アンテナ 指向アーム体が前記第１制御軸周囲を回転するときに前記第２制御軸の位置・姿 勢を変更することを特徴とする請求項２８記載のアンテナ指向装置。 ３１．前記アンテナ指向アーム体は前記各制御軸に沿って第１端位置から第２端 位置にまで回転可能であり、前記自在ジョイントは、該各制御軸に沿って前記第 １端位置と前記第２端位置との間に位置するとき、前記アンテナ指向アーム体を 前記第１制御軸と前記第２制御軸の両方に直交させることを特徴とする請求項２ ８記載のアンテナ指向装置。 ３２．前記第１制御軸と前記第２制御軸は各々前記基礎台に対してある位置・姿 勢を有しており、前記自在ジョイントは、前記アンテナ指向アーム体が前記第２ 制御軸周囲を回転するときに前記第１制御軸の前記位置・姿勢を変更し、前記ア ンテナ指向アーム体が前記第１制御軸周囲を回転するときに前記第２制御軸の前 記位置・姿勢を変更することを特徴とする請求項３１記載のアンテナ指向装置。 ３３．前記アンテナ指向アーム体は前記自在ジョイントに搭載されており、前記 第１制御軸と前記第２制御軸周囲を回転し、前記自在ジョイントは前記アンテナ 指向アーム体を、前記第１制御軸と前記第２制御軸各々の周囲に１８０度以上３ ６０度以下回転させることを特徴とする請求項３２記載のアンテナ指向装置。 ３４．選択された衛星にアンテナを指向させるアンテナ指向装置であって、該ア ンテナ指向装置は複数の衛星を追尾する衛星追尾システムにおいて使用されるも のであり、該衛星追尾システムは前記アンテナ指向装置に対する前記選択された 衛星の位置を示す少なくとも１位置信号を発生し、該アンテナ指向装置は、 基礎台と、 アンテナ指向アーム体と、 該アンテナ指向アーム体に搭載されたアンテナと、 第１ギア構造体と、 を含んでおり、前記アンテナ指向アーム体は前記第１ギア構造体に機械的にカッ プリングされており、該第１ギア構造体は前記アンテナ指向アーム体を第１制御 軸周囲に回転させるものであり、 さらに、 第２ギア構造体を含んでおり、前記アンテナ指向アーム体は該第２ギア構造体 に機械的にカップリングされており、前記第２ギア構造体は前記アンテナ指向ア ーム体を第２制御軸周囲に回転させるものであり 前記第１ギア構造体は前記第２ギア構造体と機械的にカップリングされており 、前記第１軸周囲の前記アンテナ指向アーム体の回転は前記基礎台に対して前記 第２ギア構造体を回動させ、前記第２軸周囲の前記アンテナ指向アーム体の回転 は前記基礎台に対して前記第１ギア構造体を回動させ、 さらに、 制御手段を含んでおり、該制御手段は、前記位置信号に対応して、前記アンテ ナ指向アーム体を前記第１制御軸と前記第２制御軸周囲に回転させ、前記アンテ ナを前記衛星の方向に常に指向させておくことを特徴とするアンテナ指向装置。 ３５．前記アンテナは前記第１制御軸と前記第２制御軸周囲にトルクを発生させ 、前記アンテナ指向装置は前記基礎台に支持されたカウンター重量を含んでおり 、該カウンター重量は前記アンテナによって発生される前記トルクに釣り合うこ とを特徴とする請求項３４記載のアンテナ指向装置。 ３６．選択された衛星にアンテナを指向させるアンテナ指向装置であって、該ア ンテナ指向装置は複数の衛星を追尾する衛星追尾システムにおいて使用されるも のであり、該衛星追尾システムは前記アンテナ指向装置に対する前記選択された 衛星の位置を示す少なくとも１位置信号を発生するものであり、前記アンテナ指 向装置は、 基礎台と、 該基礎台に回動式に搭載された第１シャフトと、 該第１シャフトに接続された１対の第１軸係台ギアと、 第２シャフトと、 該第２シャフトに接続された１対の第１軸駆動ギアと、 を含んでおり、該第１軸駆動ギアは前記第１軸係合ギアに隣接して配置され、該 第１軸係合ギアと係合し、 さらに、 前記第１シャフトと前記第２シャフトとに機械的にカップリングされたハウジ ング体と、 該ハウジング体の両端部にカップリングされ、スロットを有したガイド部材と 、 各々前記ハウジング体に搭載された１対の第２軸係合ギアと、 各々前記ガイド部材に搭載された１対の第２軸駆動ギアと、 を含んでおり、該第２軸駆動ギアは前記第２軸係合ギアに隣接して配置され、該 第２軸係合ギアと係合し、 さらに、 前記１対の第１軸駆動ギアにカップリングされた第１モーターを含んでおり、 該第１モーターは第１制御信号に対応して該第１軸駆動ギアを駆動し、前記第１ 軸係合ギア周囲に回転させ、 さらに、 前記１対の第２軸駆動ギアにカップリングされた第２モーターを含んでおり、 該第２モーターは第２制御信号に対応して該第２軸駆動ギアを駆動し、前記第２ 軸係合ギア周囲に回転させ、 さらに、 前記第２シャフトに回動式に搭載されたアンテナ指向アーム体を含んでおり、 前記第１軸駆動ギアの回転は、前記アンテナ指向アーム体を第１制御軸周囲に回 転させ、該アンテナ指向アーム体はスロットを通過し、前記第２軸駆動ギアの回 転は、該アンテナ指向アーム体を第２制御軸周囲に回転させ、 さらに、 前記アンテナ指向アーム体に搭載されたアンテナと、 制御手段と、 を含んでおり、該制御手段は、前記位置信号に対応して、前記アンテナ指向アー ム体の前記位置・姿勢を調整するために前記第１軸駆動ギアと前記第２軸駆動キ アとを駆動する前記第１制御信号と前記第２制御信号とを発生させ、前記アンテ ナを前記選択された衛星の方向に常に指向させておくことを特徴とするアンテナ 指向装置。 ３７．前記アンテナは前記第１制御軸と前記第２制御軸周囲にトルクを発生させ 、前記アンテナ指向装置は前記ハウジング体に搭載されたカウンター重量を含ん でおり、該カウンター重量は前記アンテナによって発生される前記トルクに釣り 合うことを特徴とする請求項３６記載のアンテナ指向装置。 ３８．選択された衛星にアンテナを指向させるアンテナ指向装置であって、該ア ンテナ指向装置は複数の衛星を追尾する衛星追尾システムにおいて使用されるも のであり、前記各衛星は前記アンテナ指向装置上空半球内に位置しており、前記 衛星追尾システムは該アンテナ指向装置に対する前記選択された衛星の位置を示 す少なくとも１位置信号を発生し、該アンテナ指向装置は、 基礎台と、 アンテナ指向アーム体と、 該アンテナ指向アーム体に搭載されたアンテナと、 前記基礎台に支持され、前記位置と選択信号に対応する指向手段と、 を含んでおり、前記アンテナ指向アーム体を第１制御軸と第２制御軸周囲に回転 させ、前記指向手段は該アンテナ指向アーム体を前記各制御軸周囲に１８０度以 上３６０度以下回転させることを特徴とするアンテナ指向装置。 ３９．各前記制御軸は前記基礎台に対してある位置・姿勢を有しており、前記指 向手段は、前記アンテナ指向アーム体が前記第２軸周囲を回転するときに前記第 １制御軸の前記位置・姿勢を変更し、前記アンテナ指向アーム体が該第１軸周囲 を回転するときに前記第２制御軸の前記位置・姿勢を変更することを特徴とする 請求項３８記載のアンテナ指向装置。 ４０．目標物に機器を指向させる指向装置であって、該指向装置は移動体に搭載 可能な追尾システムに使用するものであり、該追尾システムは前記目標物に対す る前記移動体の位置・姿勢を示す信号を発生する少なくとも１体のセンサーを有 しており、前記指向装置は、 前記移動体に搭載可能な基礎台と、 前記機器を搭載する指向アーム体と、 前記基礎台に回動式に搭載された第１ギア構造体と、 を含んでおり、前記指向アーム体は該第１ギア構造体に機械的にカップリングさ れており、該第１ギア構造体は前記指向アーム体を第１制御軸周囲に回転させる ものであり、 さらに、 前記基礎台に回動式に搭載された第２ギア構造体を含んでおり、前記指向アー ム体は該第２ギア構造体に機械的にカップリングされており、前記第２ギア構造 体は前記指向アーム体を第２制御軸周囲に回転させるものであり 前記第１ギア構造体は前記第２ギア構造体と機械的にカップリングされており 、前記第１軸周囲の前記指向アーム体の回転は前記基礎台に対して前記第２ギア 構造体を回動させ、該第２軸周囲の前記指向アーム体の回転は前記基礎台に対し て前記第１ギア構造体を回動させ、 さらに、 制御手段を含んでおり、該制御手段は、前記少なくとも１体のセンサーによっ て発生される前記信号に対応して、前記移動体が前記目標物に対して位置・姿勢 を変更するときに前記指向アーム体を前記第１制御軸と前記第２制御軸周囲に回 転させ、前記機器を前記目標物の方向に常に指向させておくことを特徴とする指 向装置。 ４１．目標物に機器を指向させる指向装置であって、該指向装置は移動体に搭載 可能な追尾システムに使用するものであり、該追尾システムは前記目標物に対す る前記移動体の位置・姿勢を示す信号を発生する少なくとも１体のセンサーを有 しており、前記指向装置は、 前記移動体に固定式に搭載可能な基礎台と、 前記基礎台に回動式に搭載された第１シャフトと、 該第１シャフトに接続された１対の第１軸係合ギアと、 第２シャフトと、 該第２シャフトに接続された１対の第１軸駆動ギアと、 を含んでおり、該第１軸駆動ギアは前記第１軸係合ギアに隣接し、該第１軸係合 ギアと係合し、 さらに、 前記第１シャフトと前記第２シャフトとに機械的にカップリングされたハウジ ング体と、 該ハウジング体の両端部にカップリングされ、スロットを有したガイド部材と 、 各々前記ハウジング体に搭載された１対の第２軸係合ギアと、 各々前記ガイド部材に搭載された１対の第２軸駆動ギアと、 を含んでおり、該第２軸駆動ギアは前記第２軸係合ギアに隣接し、該第２軸係合 ギアと係合し、 さらに、 前記１対の第１軸駆動ギアにカップリングされた第１モーターを含んでおり、 該第１モーターは、第１制御信号に対応して該第１軸駆動ギアを駆動し、前記第 １軸係合ギア周囲を回転し、 さらに、 前記１対の第２軸駆動ギアにカップリングされた第２モーターを含んでおり、 該第２モーターは、第２制御信号に対応して該第２軸駆動ギアを駆動し、前記第 ２軸係合ギア周囲を回転し、 さらに、 前記機器を搭載した指向アーム体を含んでおり、該指向アーム体は前記第２シ ャフトに回動式に搭載されており、前記第１軸駆動ギアの回転は前記指向アーム 体を第１制御軸周囲に回転させ、該指向アーム体は前記スロットを通過し、前記 第２軸駆動ギアの回転は該指向アーム体を第２制御軸周辺に回転させ、 さらに、 制御手段を含んでおり、該制御手段は、前記少なくとも１体のセンサーによっ て発生された前記信号に対応して、前記目標物に対して前記移動体が位置・姿勢 を変更するとき、前記指向アーム体の前記位置・姿勢を調整するために前記第１ 軸駆動ギアと前記第２軸駆動ギアとを駆動する前記第１制御信号と前記第２制御 信号とを発生させ、前記機器を前記目標物の方向に常に指向させておくことを特 徴とする指向装置。 ４２．目標物に機器を指向させる指向装置であって、該指向装置は移動体に搭載 可能な目標物追尾システムにおいて使用されるものであり、該目標物追尾システ ムは該目標物に対する前記移動体の位置・姿勢を示す信号を発生する少なくとも １体のセンサーを有しており、前記指向装置は、 基礎台と、 前記機器を搭載した指向アーム体と、 前記基礎台に支持された自在ジョイントと、 を含んでおり、前記指向アーム体は前記自在ジョイントに可動に搭載されており 、該自在ジョイントは制御の単元化を引き起こさずに前記指向アーム体を前記移 動体上空半球内のどの位置にも指向させるものであり、 さらに、 制御手段を含んでおり、該制御手段は、前記少なくとも１体のセンサーによっ て発生される信号に対応して、前記移動体が前記目標物に対してその位置・姿勢 を変更するとき前記指向アーム体を前記自在ジョイント内で移動させ、前記機器 を前記目標物の方向に常に指向させておくことを特徴とする指向装置。 ４３．前記指向アーム体は前記自在ジョイントに搭載されており、前記第１制御 軸と前記第２制御軸周囲を回転し、前記自在ジョイントは前記指向アーム体を、 前記第１制御軸と前記第２制御軸の各々の周囲に１８０度以上３６０度以下回転 させることを特徴とする請求項４２記載の指向装置。 ４４．前記第１制御軸と前記第２制御軸は各々前記基礎台に対してある位置・姿 勢を有しており、前記自在ジョイントは、前記指向アーム体が前記第２制御軸周 囲を回転するときに前記第１制御軸の前記位置・姿勢を変更し、前記指向アーム 体が前記第１制御軸周囲を回転するときに前記第２制御軸の前記位置・姿勢を変 更することを特徴とする請求項４２記載の指向装置。 ４５．前記指向アーム体は前記各制御軸に沿って第１端位置から第２端位置にま で回転可能であり、前記自在ジョイントは、該各制御軸に沿って該第１端位置と 該第２端位置との間に位置するとき、前記指向アーム体を前記第１制御軸と前記 第２制御軸の両方に直交させることを特徴とする請求項４２記載の指向装置。 ４６．前記第１制御軸と前記第２制御軸は各々前記基礎台に対してある位置・姿 勢を有しており、前記自在ジョイントは、前記指向アーム体が前記第２制御軸周 囲を回転するときに前記第１制御軸の前記位置・姿勢を変更し、前記指向アーム 体が前記第１制御軸周囲を回転するときに前記第２制御軸の前記位置・姿勢を変 更することを特徴とする請求項４５記載の指向装置。 ４７．前記指向アーム体は前記自在ジョイントに搭載され、前記第１制御軸と前 記第２制御軸周囲を回転し、前記自在ジョイントは、該第１制御軸と該第２制御 軸各々の周囲に前記指向アーム体を１８０度以上３６０度以下回転させることを 特徴とする請求項４６記載の指向装置。 ４８．目標物に機器を指向させる指向装置であって、該指向装置は移動体に搭載 可能な目標物追尾システムにおいて使用されるものであり、該目標物追尾システ ムは前記目標物に対する前記移動体の位置・姿勢を示す信号を発生する少なくと も１体のセンサーを有しており、前記指向装置は、 前記移動体に搭載可能な基礎台と、 前記機器を搭載した指向アーム体と、 前記基礎台に支持された自在ジョイントと、 を含んでおり、前記指向アーム体は前記自在ジョイントに搭載されて第１制御軸 と第２制御軸周囲を回転可能であり、該自在ジョイントは、前記指向アーム体を 前記第１制御軸と前記第２制御軸各々の周囲に１８０度以上３６０度以下回転さ せるものであり、 さらに、 制御手段を含んでおり、該制御手段は、前記少なくとも１体のセンサーによっ て発生される信号に対応して、前記移動体が前記目標物に対してその位置・姿勢 を変更するとき、前記指向アーム体を前記第１制御軸と前記第２制御軸周囲に回 転させるために前記自在ジョイントを制御し、前記機器を前記目標物の方向に常 に指向させておくことを特徴とする指向装置。 ４９．目標物に機器を指向させる指向装置であって、該指向装置は移動体に搭載 可能な目標物追尾システムにおいて使用されるものであり、該目標物追尾システ ムは該目標物に対する前記移動体の位置・姿勢を示す信号を発生する少なくとも １体のセンサーを有しており、前記指向装置は、 前記移動体に搭載可能な基礎台と、 前記機器を搭載した指向アーム体と、 前記基礎台に支持された自在ジョイントと、 を含んでおり、前記指向アーム体は前記自在ジョイントに搭載されて第１制御軸 と第２制御軸周囲を回転可能であり、該第１制御軸と該第２制御軸の各々は前記 基礎台に対してある位置・姿勢を有しており、前記自在ジョイントは、前記指向 アーム体が前記第２制御軸周囲を回転するときに前記第１制御軸の前記位置・姿 勢を変更し、前記指向アーム体が前記第１制御軸周囲を回転するときに前記第２ 制御軸の前記位置・姿勢を変更し、 さらに、 制御手段を含んでおり、該制御手段は、前記少なくとも１体のセンサーによっ て発生される信号に対応して、前記移動体が前記目標物に対してその位置・姿勢 を変更するとき、前記指向アーム体を前記第１制御軸と前記第２制御軸周囲に回 転させ、前記機器を前記目標物の方向に常に指向させておくことを特徴とする指 向装置。