JPH09233015A

JPH09233015A - 衛星通信用移動局装置

Info

Publication number: JPH09233015A
Application number: JP3668696A
Authority: JP
Inventors: Manabu Ono; 学大野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 1997-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】追尾のためのアンテナ駆動による回線断をな
くすための衛星通信用移動局装置を得ることを目的とす
る。【解決手段】ステップトラック追尾処理として、アン
テナの方位角を時計回り方向、反時計回り方向に連続的
に駆動し、受信レベルが一定数蓄積する毎にアンテナの
方位角の変化と受信レベルの変化を２次曲線で近似し、
アンテナ駆動の基準位置を受信レベルピーク位置に一致
させるような処理をコントローラに持たせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は主に静止衛星を利
用した衛星通信用移動局装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地上系の通信システムを補完する目的と
新しいサービスをめざして種々の移動体に対する衛星通
信システムが計画されている。例えば、日刊工業新聞社
発行の「移動体通信のはなし」、前田、林著、ｐｐ１
９４−１９５（１９９１）、に示されるような、カナダ
と米国が共同で進めているＭＳＡＴシステムなどがあ
る。ＭＳＡＴシステムでは移動局側に無指向性アンテナ
あるいは追尾型アンテナを用いている。

【０００３】まず、従来の移動体衛星通信システムにつ
いて説明する。図１３は、従来の移動体衛星通信システ
ムの一例を示す図である。図１３において１は静止衛
星、２ａ，２ｂは固定基地局、３ａ，３ｂは静止衛星に
対向している基地局のアンテナ、４ａ，４ｂは移動体で
あり、４ａは車両、４ｂは船舶である。５ａ，５ｂは移
動体に取り付けられ、後述するアンテナも含む衛星通信
用移動局装置であり、５ａは例えば車両４ａの屋根に取
り付けられており、車両４ａの移動にかかわらずアンテ
ナが常に静止衛星１と対向するように追尾する構成とな
っている。

【０００４】図１３に示すシステムにおいては、静止衛
星１を介して、固定基地局２ａ，２ｂと車両４ａ、船舶
４ｂ間で通信が行われ、また、車両４ａと船舶４ｂ間に
おいても静止衛星１を介して通信が行われる。なお、衛
星通信用移動局装置５ａ，５ｂの衛星追尾方法として
は、レートセンサーによる移動体の進行方向、動揺の補
正とステップトラック追尾を併用した方式が良く使われ
ている。

【０００５】次に上記した衛星通信用移動局装置５につ
いて説明する。図１４は、従来の衛星通信用移動局装置
５の一例を示す概略構成図である。図１４において、６
は衛星仰角範囲で所定の利得を有するアンテナ、７はア
ンテナ６にて受信した衛星からの信号より受信レベルの
検出を行う受信機、８はアンテナ６のビーム方向とレー
トセンサーとの関係を検出するゼロ位置検出部、９は後
述するコントローラからの制御信号によりアンテナ６を
駆動する駆動部、１０はアンテナ６を含む衛星通信用移
動局装置５が搭載されている移動体のロール方向の変化
を検出するロールレートセンサー、１１は上記移動体の
ピッチ方向の変化を検出するピッチレートセンサー、１
２は上記移動体のヨー方向の変化を検出するヨーレート
センサー、１３はロールレートセンサー１０にて検出し
たロールレート信号、１４はピッチレートセンサー１１
にて検出したピッチレート信号、１５はヨーレートセン
サー１２にて検出したヨーレート信号、１６は受信レベ
ル、１７はアンテナ６のビーム方向とレートセンサーと
の関係を検出した際に出力されるゼロ位置信号、１８は
後述するコントローラから駆動部９への制御信号、１９
は磁化を検出するための地磁気センサー、２０は上記３
個レートセンサー１０，１１，１２にて検出したレート
信号１３，１４，１５と地磁気センサー１９からの信号
と受信機７からの受信レベル１６を使用して衛星方向を
捕捉、追尾するために制御信号１８を駆動部９に出力す
るコントローラである。

【０００６】図１５は、ステップトラック追尾方法の一
例を示す図である。図１５において、２１は受信レベル
変化軸、２２はアンテナ６の方位角変化軸、２３はステ
ップトラック開始点、２４はアンテナ６の方位角の変化
による受信レベルの変化を示すカーブ、２５は現在位置
での受信レベル、２６はステップトラックにより現在位
置からアンテナ６の方位角を時計回り方向に一定角度
（θ）移動したときの受信レベル、２７は時計回り方向
に一定角度（θ）移動した位置からアンテナ６の方位角
を反時計回り方向に一定角度（２θ）駆動したときの受
信レベルである。

【０００７】次に動作について説明する。装置が起動し
たらゼロ位置検出部８によりアンテナ６のビーム方向と
レートセンサーとの関係が検出される。その後、移動体
の動揺、進行方向の変化に対してアンテナ６のビーム方
向が空間的に一定方向になるように、レートセンサーか
らのレート信号を使用した動揺補正処理が開始される。
コントローラ２０は、地磁気センサー１９からの信号に
より磁北を検出し、これをもとに駆動部９によりアンテ
ナ６の方位角を概略の衛星方向に向けることにより初期
捕捉を行う。その後、受信レベル１６を使用したステッ
プトラック追尾に遷移し、衛星方向を追尾し続けるよう
に動作する。また、ステップトラック追尾を開始したら
受信レベル１６とステップトラック開始点２３を逐次比
較し、受信レベル１６がステップトラック開始点２３以
下になったらアンテナ６の駆動を開始し、受信レベル１
６がステップトラック開始点２３以上であればアンテナ
６の駆動は行わないようになっている。

【０００８】受信レベル１６がステップトラック開始点
以下になったら現在位置での受信レベル２５を測定した
後、時計回り方向にアンテナ６の方位角を一定角度
（θ）駆動して受信レベルのばらつきを平滑化するため
に一定時間停止し受信レベル２６を測定する。その後、
停止位置からアンテナ６の方位角を反時計回り方向に一
定角度（２θ）駆動して受信レベルのばらつきを平滑化
するために一定時間停止し受信レベル２７を測定する。
このとき得られた３方向での受信レベル測定値を比較し
て、受信レベル最大の方向にアンテナ６の方位角を向け
ることによりステップトラック追尾を行っている。ステ
ップトラック追尾にてアンテナ６の方位角を駆動する方
向および駆動量はあらかじめコントローラ２０に記憶さ
れている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の衛星通信用移動
局装置におけるステップトラック追尾は以上のように動
作するため、受信レベルを測定するためにアンテナを時
計回り方向に一定角度（θ）駆動した際に受信レベルが
低下し、かつ、一定時間その位置に停止して受信レベル
を測定するため、停止している間、衛星通信を行うため
の受信レベルが得られない時間が続き通信中に回線が切
れてしまう問題点がある。

【００１０】この発明は、上記のような問題点を改善す
るためになされたもので、ステップトラック追尾中のア
ンテナの駆動による通信回線断をなくし、安定した追尾
の実現が可能な衛星通信用移動局装置を得ることを目的
とする。

【００１１】また、衛星方向を容易に捕捉できる衛星通
信用移動局装置を得ることを目的とする。

【００１２】さらに、衛星方向の捕捉が高精度にできる
衛星通信用移動局装置を得ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１の発明による衛星通
信用移動局装置は、コントローラ内で、移動体の動揺、
進行方向の変化に対しては動揺補正処理にてアンテナの
ビーム方向を空間的に一定方向になるようにし、ステッ
プトラック追尾処理として、追尾開始時のアンテナの方
位角を基準位置として、アンテナの方位角方向を時計回
り、反時計回り方向に連続的に駆動し、駆動しながら得
られる受信レベルと受信レベルを受信したときのアンテ
ナの方位角とを蓄積しておき、受信レベルが一定数蓄積
する毎に最小２乗法により蓄積したアンテナの方位角変
化に対する受信レベルの変化を２次曲線で近似し、基準
位置と受信レベルピーク位置との差分を算出して、受信
レベルピーク位置に基準位置を一致させるようにしたも
のである。

【００１４】また、第２の発明による衛星通信用移動局
装置は、コントローラ内で、移動体の動揺、進行方向の
変化に対しては動揺補正処理でアンテナのビーム方向が
空間的に一定方向になるようにし、また、ステップトラ
ック追尾では、アンテナを駆動する際に、移動体の動揺
を監視し、アンテナのビーム仰角方向が変化したときに
アンテナの方位角方向の駆動幅を制限して、ステップト
ラック追尾のためのアンテナの方位角方向の駆動による
受信レベルの急激な低下をなくすようにしたものであ
る。

【００１５】また、第３の発明による衛星通信用移動局
装置は、コントローラ内で、移動体の動揺、進行方向の
変化に対しては動揺補正処理で上記アンテナのビーム方
向が空間的に一定方向になるようにし、また、衛星方向
を捕捉するために、上記アンテナの方位角を変化させる
捕捉駆動パターンを発生するステップと、上記駆動部に
アンテナの駆動量を制御信号として出力するステップ
と、アンテナの方位角の変化により得られる受信レベル
としきい値とを逐次比較するステップと、受信レベルが
しきい値以上になったらアンテナの方位角の駆動を停止
するステップと、停止したときのアンテナの方位角を初
期捕捉完了位置とすることで初期捕捉を完了するステッ
プとからなる初期捕捉動作をするようにしたものであ
る。

【００１６】また、第４の発明による衛星通信用移動局
装置は、コントローラ内で、移動体の動揺、進行方向の
変化に対しては動揺補正処理で上記アンテナのビーム方
向が空間的に一定方向になるようにし、また、衛星方向
を捕捉するために、アンテナの方位角を一定速度で１回
転させる初期捕捉駆動パターンを発生するステップと、
駆動部にアンテナの方位角の駆動量を制御信号として出
力するステップと、アンテナの方位角の変化により得ら
れる受信レベルと受信レベルが得られたときのアンテナ
の方位角を蓄積するステップと、初期捕捉開始位置から
アンテナの方位角が１回転したことを判断するステップ
と、アンテナの方位角が１回転したらアンテナの方位角
の駆動を停止するステップと、アンテナの方位角が１回
転する間に得られた受信レベルから受信レベルピーク位
置を検出し、受信レベルピーク位置にアンテナの方位角
を向けるように駆動部に制御信号を出力するステップ
と、受信レベルピーク位置のときのアンテナの方位角を
初期捕捉完了位置とすることで初期捕捉を完了とするス
テップとからなる初期捕捉動作をするようにしたもので
ある。

【００１７】また、第５の発明による衛星通信用移動局
装置は、コントローラ内で、移動体の動揺、進行方向の
変化に対しては動揺補正処理で上記アンテナのビーム方
向が空間的に一定方向になるようにし、また、初期捕捉
動作から追尾動作に遷移する前に、初期捕捉動作を完了
したときのアンテナの方位角をピークサーチ開始位置と
するステップと、初期捕捉動作でのアンテナの方位角変
化方向と同一方向にアンテナの方位角を強制的に駆動す
るステップと、アンテナの方位角の変化により得られる
受信レベルと受信レベルが得られたときのピークサーチ
開始位置からのアンテナの方位角の駆動量とを蓄積する
ステップと、受信レベルとしきい値とを逐次比較するス
テップと、受信レベルがしきい値以下になったらアンテ
ナの方位角の強制駆動を停止するステップと、ピークサ
ーチ開始位置からアンテナの方位角の強制駆動を停止す
るまでに得られた受信レベルとアンテナの方位角の強制
駆動による駆動量とから最小２乗法によりアンテナの方
位角の変化と受信レベルの変化を２次曲線で近似し、ピ
ークサーチ開始位置と受信レベルピーク位置と差分を算
出するステップと、受信レベルピーク位置にピークサー
チ開始位置を一致させピークサーチ動作を完了するステ
ップとからなるピークサーチ動作をするようにしたもの
である。

【００１８】

【発明の実施の形態】

実施の形態１図１はこの発明の実施の形態１における衛星通信用移動
局装置の概略構成図であり、図２はこの発明の実施の形
態１における衛星通信用移動局装置のコントローラ内の
処理の流れを示したブロック図であり、図３はこの発明
の実施の形態１における衛星通信用移動局装置のコント
ローラ内の処理の１つであるステップトラック追尾処理
の流れを示すフローチャートである。図４は、この発明
の実施の形態１を説明するための座標系を示す。

【００１９】図１において、２８はこの発明の実施の形
態１におけるコントローラである。図において他図と同
一番号は同一のものである。

【００２０】図２において２９はロール、ピッチ、ヨー
のレートセンサーからのレート信号を積分し角度量に変
換する積分処理、３０はロールレートセンサー１０およ
びピッチレートセンサー１１にて検出した移動体の動揺
角をアンテナ６のビーム方向の動揺角に変換するための
座標変換処理、３１は座標変換処理により求めたアンテ
ナ６のビーム方向の動揺角とアンテナ６のビーム仰角と
からアンテナ６の方位角の動揺補正量を算出する動揺補
正処理、３２はステップトラックを行うためにアンテナ
６を駆動するための駆動パターンを発生するステップト
ラック駆動パターン発生処理、３３はステップトラック
追尾のためのデータ蓄積、演算を行い補正量を算出する
ステップトラック追尾処理である。

【００２１】図３において、３４はステップトラック駆
動パターン発生ステップ、３５は受信レベルを受信した
か否かを判断するステップ、３６は受信レベルを受信し
たときのアンテナの方位角駆動量とそのときの受信レベ
ルとを蓄積するステップ、３７は受信レベル蓄積数が設
定値になったか否かを判断するステップ、３８は蓄積し
たデータから最小２乗法による２次曲線近似をおこなっ
た際の２次の定数項、１次の定数項、定数項を求める演
算処理、３９は求めた２次曲線の２次の定数項が０でな
いか判断するステップ、４０は２次の定数項と１次の定
数項から基準位置と受信レベルピーク方向とのずれ量を
求めるステップ、４１は求めたずれ量がアンテナの方位
角駆動量以下であることを判断するステップ、４２は近
似した２次曲線の２次の定数項が負になっていることを
判断するステップ、４３は求めたずれ量をアンテナのビ
ーム方向と衛星方向のずれ量（ΔＢｄ０）に代入するス
テップ、４４はアンテナのビーム方向と衛星方向のずれ
量（ΔＢｄ０）を０とするステップ、４５は近似した２
次曲線の傾きの極性を使用して、アンテナのビーム方向
と衛星方向のずれ量（ΔＢｄ０）にアンテナの方位角駆
動量を代入するステップ、４６はアンテナのビーム方向
と衛星方向のずれ量（ΔＢｄ０）とアンテナのビーム仰
角（Ｅａ）からアンテナの方位角の補正量（ΔＢｄ）を
算出するステップ、４７は１回のステップトラック処理
を終了し演算パラメータをクリアするステップである。

【００２２】図４において、４８はヨー軸、４９はピッ
チ軸、５０はロール軸、５１はアンテナのビーム方向、
５２は衛星方向、５３はアンテナの方位角方向、５４は
衛星方位角方向、５５はアンテナのビーム方向と衛星方
向のずれ量（ΔＢｄ０）、５６はアンテナのビーム方向
と衛星方向とのずれ量（ΔＢｄ０）をピッチ−ロール座
標に投影した方位角方向の補正量（ΔＢｄ）、５７はロ
ール軸を基準としたアンテナの方位角（Ｂｄｓ）、５８
はアンテナのビーム仰角方向が衛星仰角範囲の中心にな
るように設定したアンテナのビーム仰角（Ｅａ）であ
る。

【００２３】次に動作について説明する。装置を起動す
るとコントローラ２８は駆動部９を駆動し、アンテナ６
を一定方向に旋回させる。ゼロ位置検出部８においてゼ
ロ位置信号１７が検出されコントローラ２８へ入力され
る。ここで検出されるゼロ位置信号１７は、アンテナの
方位角とロール軸が一致したときのみ検出されるように
なっている。

【００２４】アンテナ６で受信した衛星からの信号は受
信機７に入力される。受信機７は受信した信号から受信
レベル１６をコントローラ２８へ出力する。

【００２５】移動体の動揺、進行方向の変化は、ロール
レートセンサー１０、ピッチレートセンサー１１、ヨー
レートセンサー１２により検出され、ロール角速度信号
（ｄＺｄｏ）１３、ピッチ角速度信号（ｄＥｉｏ）１
４、ヨー角速度信号（ｄＣｑｏ）１５として、コントロ
ーラ２８へ入力される。

【００２６】コントローラ２８は、これらの入力信号を
使用して向けるべきアンテナの方位角を算出し制御信号
１８として駆動部９へ出力する。駆動部９はコントロー
ラ２８からの制御信号１８に従いアンテナ６の方位角方
向を変化させる。

【００２７】次に、コントローラ２８内の信号の流れに
ついて図２に沿って説明する。初期捕捉により得られた
衛星方位角方向を基準位置（Ｂｄ）とする。移動体の進
行方向の角速度変化は、ヨーレートセンサー１２により
検出され積分処理２９にてヨー角度信号（Ｃｑｏ）に変
換される。また、移動体の動揺は、ロールレートセンサ
ー１０、ピッチレートセンサー１１により検出され積分
処理２９にてロール角度信号（Ｚｄｏ）、ピッチ角度信
号（Ｅｉｏ）に変換される。移動体の進行方向角度変化
を補正するために基準角度（Ｂｄ）からヨー角度信号
（Ｃｑｏ）を引き、さらにステップトラック追尾処理３
３にて算出したアンテナの方位角の補正量（ΔＢｄ）を
引いた値をアンテナの方位角（Ｂｄｓ）とする。このア
ンテナの方位角（Ｂｄｓ）から動揺補正処理３１にて算
出したアンテナの方位角での動揺補正量（ΔＢ）、およ
びステップトラック駆動パターン発生処理３２にて発生
するアンテナ駆動量（ΔＡｚ）を引いた値が実際にアン
テナの方位角を決める旋回角指令（ＢｄＣＭＤ）とな
る。

【００２８】次に各処理の内容について説明する。座標
変換処理３０では、ロール角度信号（Ｚｄｏ）、ピッチ
の角度信号（Ｅｉｏ）を、アンテナの方位角（Ｂｄｓ）
を使用して、アンテナのビーム方向でのロール角（Ｚｄ
ｏａｎｔ）、ピッチ角（Ｅｉｏａｎｔ）に数１により変
換する。

【００２９】

【数１】

【００３０】動揺補正処理３１では、座標変換処理３０
で求めたロール角（Ｚｄｏａｎｔ）、ピッチ角（Ｅｉｏ
ａｎｔ）とアンテナのビーム仰角（Ｅａ）からアンテナ
の方位角の動揺補正量（ΔＢ）を数２により算出する。

【００３１】

【数２】

【００３２】ステップトラック駆動パターン発生処理３
２では、数３によりアンテナの方位角の駆動量（ΔＡ
ｚ）を発生する。

【００３３】

【数３】

【００３４】ステップトラック追尾処理３３では、受信
レベル１６とアンテナ駆動量とを蓄積し、蓄積したデー
タから最小２乗法によりアンテナの方位角の変化と受信
レベルの変化を２次曲線で近似し、アンテナ駆動の基準
位置と受信レベルピーク位置との差分を算出して、受信
レベルピーク位置にアンテナ駆動の基準位置を一致させ
るようにアンテナの方位角の補正量（ΔＢｄ）を算出す
る。

【００３５】ステップトラック追尾処理３３の内容を図
３のフローチャートに沿って説明する。ステップ３４に
おいてステップトラック駆動パターンが発生される。受
信レベル判断処理ステップ３５にて受信レベル１６を受
信したか否かを判断し、受信レベル１６を受信していな
ければ受信レベル１６の受信待ち状態になり、受信レベ
ル１６を受信していればデータ蓄積処理ステップ３６に
て数４の演算を行いデータを蓄積する。

【００３６】

【数４】

【００３７】データ蓄積処理を行った後、蓄積したデー
タ数が設定数と等しいか否かをステップ３７にて判断
し、データ数が設定値より少なければ受信レベル１６の
受信待ち状態になり、データ数が設定値と等しくなった
ら蓄積したデータから演算処理ステップ３８にて２次曲
線の２次の定数項（ｄｅｌｔａ１）、１次の定数項（ｄ
ｅｌｔａ２）、定数項（ｄｅｌｔａ３）を数５により求
める。

【００３８】

【数５】

【００３９】求めた２次の定数項（ｄｅｌｔａ１）が０
のときは１次曲線に近似されたため、補正量の演算がで
きないのでステップ４５の処理を行う。２次の定数項
（ｄｅｌｔａ１）が０でないときはステップ４０におい
て近似した２次曲線のピーク位置とアンテナ駆動の基準
位置のずれ量（Ｘｏ）を数６にて求める。

【００４０】

【数６】

【００４１】次に求めた基準位置のずれ量（Ｘｏ）の絶
対値がステップトラック駆動パターンの振幅（θＡｚ）
以下か否かをステップ４１にて判断する。ステップトラ
ック駆動パターンの振幅（θＡｚ）より大きいときは、
現在のアンテナのビーム方向と衛星方向とのずれ量が大
きいことを意味するが、追尾系の安定性を考慮してステ
ップ４５にてステップトラック駆動パターンの振幅（θ
Ａｚ）を補正量とする。ステップトラック駆動パターン
の振幅（θＡｚ）以下であればステップ４２において近
似した２次曲線の極性が負になっているか判断する。ア
ンテナのビーム方向と衛星方向とが一致していれば、ア
ンテナ方向を変化させた時の受信レベル変化を２次曲線
と近似したとき、極性は必ず負になる。

【００４２】推定した２次曲線の極性が負のときはステ
ップ４３にてアンテナのビーム方向と衛星方向のずれ量
（ΔＢｄ０）にステップ４１にて求めた基準位置のずれ
量（Ｘｏ）を代入し、極性が正のときは２次曲線の推定
失敗と判断し、ステップ４４にてアンテナのビーム方向
と衛星方向のずれ量（ΔＢｄ０）を０とする。ステップ
４５では、推定した２次曲線の傾き（ｓｕｍ２４）の極
性からアンテナがずれている方向を検出し、数７にてア
ンテナのビーム方向と衛星方向のずれ量（ΔＢｄ０）を
求める。

【００４３】

【数７】

【００４４】ステップ４３，４４，４５のいずれかで求
めたアンテナのビーム方向と衛星方向のずれ量（ΔＢｄ
０）をステップ４６にてアンテナの方位角の補正量（Δ
Ｂｄ）に数８にて変換する。

【００４５】

【数８】

【００４６】その後、ステップ４７にて蓄積データ数、
演算のための変数をすべて０にクリアし、受信レベル１
６の入力待ち状態ステップ３５に戻る。ステップトラッ
ク追尾中は、常にステップ３４の処理によりアンテナの
方位角を時計回り方向、反時計回り方向に駆動してい
る。

【００４７】実施の形態２図５はこの発明の実施の形態２のステップトラック追尾
処理の流れを示すフローチャートであり、図６はアンテ
ナ６の２次元パターンを示した図である。

【００４８】図５において５９はアンテナのビーム方向
での仰角変動情報（Ｅｉｏａｎｔ）と仰角方向のアンテ
ナビーム幅（ＢＷＥ１）を使用して、アンテナの駆動振
幅を制限するステップトラック駆動パターン発生処理ス
テップであり数９で与えられる。他のステップは実施の
形態１のステップトラック追尾処理フローと同一であ
り、図において他図と同一番号は同一のものである。

【００４９】

【数９】

【００５０】図６において６０は衛星通信可能なアンテ
ナ利得範囲、６１は仰角軸、６２は方位角軸、６３は中
心仰角でのアンテナ駆動幅、６４は数８により決定され
るアンテナの駆動幅、６５は仰角変化に対するアンテナ
の駆動幅の変化の軌跡である。

【００５１】次に動作について図６により説明する。移
動体の動揺によるアンテナのビーム方向の仰角変動分が
あると、衛星通信可能なアンテナ利得範囲６０を満足す
るための方位角範囲が狭くなる。アンテナのビーム方向
の仰角が移動体の動揺により変化しているときに、ステ
ップトラック駆動パターン発生ステップ５９において、
アンテナの駆動振幅が制限されアンテナの方位角駆動に
よる受信レベルの低下を抑えることができる。アンテナ
の駆動振幅の制限以外の処理は実施の形態１と同一であ
る。

【００５２】実施の形態３図７はこの発明の実施の形態３のコントローラ２８の動
作を示すフローチャートである。また、図８は実施の形
態３を説明するためのアンテナの方位角の変化と受信レ
ベルの変化を示した図である。

【００５３】図７において６６は捕捉のためにアンテナ
の方位角を一定方向に回転させる駆動パターンを発生す
るステップ、６７はアンテナの方位角を基準として動揺
補正処理を開始するステップ、６８はステップ６６とス
テップ６７とを合成してアンテナ６を実際に駆動するス
テップ、６９は受信レベルがコントローラ２８に設定さ
れているしきい値以上であるかを判断するステップ、７
０は受信レベルがしきい値以上になったときのアンテナ
の方位角を捕捉完了位置としてアンテナ６の駆動を停止
するステップである。図において他図と同一番号は同一
のものである。

【００５４】図８において、７１はコントローラ２８に
設定してある捕捉完了判断のためのしきい値、７２はア
ンテナ６を駆動したときに受信機７より出力されてきた
受信レベル、７３は捕捉完了位置である。図において他
図と同一番号は同一のものである。

【００５５】次に動作について説明する。コントローラ
２８は初期捕捉を開始するとステップ６６で初期捕捉の
ためのアンテナ駆動パターンを発生し、ステップ６７の
動揺補正処理を行い、ステップ６８にてアンテナ６を一
定方向に駆動する。受信レベル７２が入力されるとステ
ップ６９にてしきい値７１との大小比較を行う。受信レ
ベル７２がしきい値７１以上になったらステップ７０に
よりアンテナ６の駆動を停止し、停止位置を捕捉完了位
置７３として初期捕捉動作を完了する。しきい値７１以
上の受信レベルが得られるまで本処理を継続する。

【００５６】実施の形態４図９はこの発明における実施の形態４のコントローラ２
８の動作を示すフローチャートである。また、図１０は
実施の形態４を説明するためのアンテナの方位角の変化
と受信レベルの変化を示した図である。

【００５７】図９において、７４はアンテナ６が空間的
に１回転したか否かを判断するステップ、７４は受信レ
ベルを受信する毎に受信レベルを受信したときのアンテ
ナの方位角と受信レベルを蓄積しておくステップ、７６
は蓄積している受信レベルより受信レベルがピークとな
るアンテナの方位角を検出するステップ、７７は検出し
た受信レベルピーク位置にアンテナ６を駆動し初期捕捉
を完了するステップである。図において他図と同一番号
は同一のものである。

【００５８】図１０において７８はアンテナ６を空間的
に１回転させたときに得られた受信レベルの最大点であ
り、捕捉完了位置である。図において他図と同一番号は
同一のものである。

【００５９】次に動作について説明する。コントローラ
２８は初期捕捉を開始するとステップ６６で初期捕捉の
ためのアンテナ駆動パターンを発生し、ステップ６７の
動揺補正処理を行いながら、ステップ６８にてアンテナ
６を一定方向に駆動する。受信機６より受信レベル７２
が入力される毎にステップ７５にてアンテナの方位角と
受信レベル７２を蓄積する。ステップ７４にてアンテナ
６が空間的に１回転したことを検出したらステップ７０
でアンテナ６の駆動を停止し、蓄積している受信レベル
７２の中から受信レベル最大点７８をステップ７６にて
求める。その後、ステップ７６にて求めたアンテナの方
位角にステップ７７にてアンテナ６を設定して捕捉完了
とする。

【００６０】実施の形態５図１１はこの発明の実施の形態５のコントローラ２８の
動作を示すフローチャートである。また、図１２は実施
の形態５を説明するためのアンテナの方位角の変化と受
信レベルの変化を示した図である。

【００６１】図１１において７９はピークサーチのため
にアンテナの方位角を強制的に駆動するステップ、８０
は受信レベルがしきい値以下であるか否かを判断するス
テップ、８１はピークサーチのためのアンテナの方位角
強制駆動を停止するステップ、８２は蓄積している受信
レベルと受信レベルを受信したときのアンテナの方位角
から最小２乗法によりアンテナの方位角の変化と受信レ
ベルの変化を２次曲線で近似し、受信レベルピーク位置
を求めるステップ、８３はステップ８２の演算にて求め
た受信レベルピーク位置と初期捕捉完了位置とのずれ量
を求めるステップ、８４はステップ７２にて求めたずれ
量で初期捕捉完了位置を補正するステップである。図に
おいて他図と同一番号は同一のものである。

【００６２】図１２において８５はピークサーチ処理の
中でしきい値以下の受信レベルを検出し、アンテナの強
制駆動を停止した位置、８６は最小２乗法により近似し
た２次曲線、８７は２次曲線８６のピーク位置、８８は
ピークサーチ処理により検出した初期捕捉完了位置から
のアンテナの方位角補正量である。図において他図と同
一番号は同一のものである。

【００６３】次に動作について説明する。実施の形態３
にて説明した初期捕捉完了後、アンテナ６をステップ７
９にて初期捕捉方向と同一方向に駆動する。初期捕捉完
了地点にてアンテナの方位角はしきい値を越えた地点７
３に向いているので初期捕捉と同一方向に駆動しながら
得られる受信レベル７２はしきい値以上の値が得られ
る。ステップ７５にてしきい値以上の受信レベル７２と
受信レベル７２を受信したときのアンテナの方位角を蓄
積し、ステップ８０にて受信レベル７２がしきい値７１
以下になったことを検出したら、ステップ８１にてアン
テナ駆動を停止し、ステップ８２にて蓄積しているデー
タより最小２乗法にてアンテナの方位角の変化と受信レ
ベルの変化を２次曲線８６に近似し、ステップ８２にて
近似した２次曲線のピーク位置８７を求める。その後、
初期捕捉完了位置７３と近似した２次曲線のピーク位置
８７との補正量８８をステップ８３にて算出し、ステッ
プ８４にて補正量８８だけ初期捕捉完了位置を補正し
て、ピークサーチ動作を完了する。

【００６４】

【発明の効果】第１の発明によれば、ステップトラック
追尾中に受信レベルが低下した状態で停止する事がない
ので、ステップトラック追尾のためのアンテナ駆動によ
り回線が切れずに安定した追尾の実現が可能となる効果
がある。

【００６５】また、第２の発明によれば、移動体の動揺
によりアンテナのビーム仰角方向が変化したときにアン
テナの方位角方向の駆動幅を制限することにより、ステ
ップトラック追尾のためのアンテナの方位角方向の駆動
による受信レベルの急激な低下をなくす効果もある。

【００６６】また、第３、第４の発明によれば衛星を容
易に捕捉できる効果もある。

【００６７】さらに、第５の発明によればしきい値以上
の受信レベルを使用して衛星を精度良く捕捉できる効果
もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による衛星通信用移動局装置の構成図
である。

【図２】この発明による衛星通信用移動局装置のコント
ローラ内の信号の流れを示したブロック図である。

【図３】この発明の実施の形態１における動作の流れを
示すフローチャートである。

【図４】この発明による衛星通信用移動局装置の座標系
である。

【図５】この発明の実施の形態２における動作の流れを
示すフローチャートである。

【図６】この発明による実施の形態２を説明するための
アンテナ２次元パターンである。

【図７】この発明の実施の形態３における動作の流れを
示すフローチャートである。

【図８】この発明の実施の形態３における動作を説明す
る図である。

【図９】この発明の実施の形態４における動作の流れを
示すフローチャートである。

【図１０】この発明の実施の形態４における動作を説明
する図である。

【図１１】この発明の実施の形態５における動作の流れ
を示すフローチャートである。

【図１２】この発明の実施の形態５における動作を説明
する図である。

【図１３】従来の移動体衛星通信システムの一例を示す
図である。

【図１４】従来の衛星通信用移動局装置の構成図であ
る。

【図１５】従来の衛星通信用移動局装置のステップトラ
ック追尾を説明する図である。

【符号の説明】

１静止衛星２ａ固定基地局２ｂ固定基地局３ａ固定基地局用アンテナ３ｂ固定基地局用アンテナ４ａ車両４ｂ船舶５ａ衛星通信用移動局装置５ｂ衛星通信用移動局装置６アンテナ７受信機８ゼロ位置検出部９駆動部１０ロールレートセンサー１１ピッチレートセンサー１２ヨーレートセンサー１３ロールレート信号１４ピッチレート信号１５ヨーレート信号１６受信レベル１７ゼロ位置検出信号１８制御信号１９地磁気センサー２０従来のコントローラ２１受信レベル変化軸２２アンテナの方位角変化軸２３ステップトラック開始点２４アンテナの方位角方向の変化に対す受信レベルの
変化軌跡２５現在の受信レベル２６時計回り方向の受信レベル２７反時計回り方向の受信レベル２８コントローラ２９積分処理３０座標変換処理３１動揺補正処理３２ステップトラック駆動パターン発生処理３３ステップトラック追尾処理３４ステップトラック駆動パターン発生ステップ３５受信レベル受信判断ステップ３６データ蓄積ステップ３７蓄積データ数比較ステップ３８演算処理ステップ３９条件判断ステップ４０補正量算出ステップ４１条件判断ステップ４２条件判断ステップ４３代入ステップ４４代入ステップ４５代入ステップ４６アンテナの方位角補正量算出ステップ４７パラメータクリアステップ４８ヨー軸４９ピッチ軸５０ロール軸５１アンテナのビーム方向５２衛星方向５３アンテナの方位角方向５４衛星方位角方向５５アンテナのビーム方向と衛星方向のずれ量（ΔＢ
ｄ０）５６アンテナの方位角の補正量（ΔＢｄ）５７アンテナの方位角（Ｂｄｓ）５８アンテナのビーム仰角（Ｅａ）５９ステップトラック駆動パターン発生ステップ６０衛星通信可能なアンテナ利得範囲６１仰角軸６２方位角軸６３中心仰角でのアンテナ駆動幅６４仰角変化時のアンテナの駆動幅６５仰角変化に対するアンテナ駆動幅の変化軌跡６６アンテナ駆動パターン発生ステップ６７動揺補正処理ステップ６８アンテナの方位角駆動ステップ６９受信レベルとしきい値比較ステップ７０アンテナ駆動停止ステップ７１しきい値７２受信レベル７３捕捉完了位置７４１回転判断ステップ７５受信レベル、アンテナの方位角記憶ステップ７６受信レベルピーク位置検出ステップ７７アンテナの方位角駆動ステップ７８受信レベル最大点７９アンテナの方位角強制駆動ステップ８０受信レベルとしきい値比較ステップ８１アンテナの方位角強制駆動停止ステップ８２受信レベルピーク位置算出ステップ８３ずれ量算出ステップ８４捕捉完了位置補正ステップ８５強制駆動停止位置８６演算により求めた２次曲線８７２次曲線のピーク位置８８捕捉完了位置補正量

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】衛星仰角範囲で所定の利得を有するアン
テナと、このアンテナで受信した信号の受信レベルを検
出する受信機と、上記アンテナが搭載されている移動体
の動揺、進行方向の変化を検出できるように設けられた
レートセンサーと、上記アンテナのビーム方向とこのレ
ートセンサーの設置されている関係を検出するゼロ位置
検出部と、上記アンテナを方位角方向で駆動する駆動部
と、この駆動部に制御指令を出力するコントローラとか
ら構成される衛星通信用移動局装置において、コントロ
ーラ内で、移動体の動揺、進行方向の変化に対しては動
揺補正処理で上記アンテナのビーム方向が空間的に一定
方向になるようにし、また、ステップトラック追尾処理
では、追尾開始時の上記アンテナの方位角を基準位置と
して、アンテナの方位角方向を時計回り、反時計回り方
向に連続的に駆動し、駆動しながら得られる受信レベル
と受信レベルを受信したときのアンテナの方位角とを蓄
積しておき、受信レベルが一定数蓄積する毎に最小２乗
法により蓄積したアンテナの方位角変化に対する受信レ
ベルの変化を２次曲線で近似し、上記基準位置と受信レ
ベルピーク位置との差分を算出して、受信レベルピーク
位置に基準位置を一致させるようにしたことを特徴とす
る衛星通信用移動局装置。
【請求項２】衛星仰角範囲で所定の利得を有するアン
テナと、このアンテナで受信した信号の受信レベルを検
出する受信機と、上記アンテナが搭載されている移動体
の動揺、進行方向の変化を検出できるように設けられた
レートセンサーと、上記アンテナのビーム方向とこのレ
ートセンサーの設置されている関係を検出するゼロ位置
検出部と、上記アンテナを方位角方向で駆動する駆動部
と、この駆動部に制御指令を出力するコントローラとか
ら構成される衛星通信用移動局装置において、コントロ
ーラ内で、移動体の動揺、進行方向の変化に対しては動
揺補正処理で上記アンテナのビーム方向が空間的に一定
方向になるようにし、また、ステップトラック追尾で
は、アンテナを駆動する際に、移動体の動揺を監視し、
上記アンテナのビーム仰角方向が変化したときにアンテ
ナの方位角方向の駆動幅を制限して、ステップトラック
追尾のためのアンテナの方位角方向の駆動による受信レ
ベルの急激な低下をなくすように制御することを特徴と
する衛星通信用移動局装置。
【請求項３】衛星仰角範囲で所定の利得を有するアン
テナと、このアンテナで受信した信号の受信レベルを検
出する受信機と、上記アンテナが搭載されている移動体
の動揺、進行方向の変化を検出できるように設けられた
レートセンサーと、上記アンテナのビーム方向とこのレ
ートセンサーの設置されている関係を検出するゼロ位置
検出部と、上記アンテナを方位角方向で駆動する駆動部
と、この駆動部に制御指令を出力するコントローラとか
ら構成される衛星通信用移動局装置において、コントロ
ーラ内で、移動体の動揺、進行方向の変化に対しては動
揺補正処理で上記アンテナのビーム方向が空間的に一定
方向になるようにし、また、衛星方向を捕捉するため
に、上記アンテナの方位角を変化させる捕捉駆動パター
ンを発生するステップと、上記駆動部にアンテナの駆動
量を制御信号として出力するステップと、アンテナの方
位角の変化により得られる受信レベルとしきい値とを逐
次比較するステップと、受信レベルがしきい値以上にな
ったらアンテナの方位角の駆動を停止するステップと、
停止したときのアンテナの方位角を初期捕捉完了位置と
することで初期捕捉を完了するステップとからなる初期
捕捉動作をすることを特徴とする衛星通信用移動局装
置。
【請求項４】衛星仰角範囲で所定の利得を有するアン
テナと、このアンテナで受信した信号の受信レベルを検
出する受信機と、上記アンテナが搭載されている移動体
の動揺、進行方向の変化を検出できるように設けられた
レートセンサーと、上記アンテナのビーム方向とこのレ
ートセンサーの設置されている関係を検出するゼロ位置
検出部と、上記アンテナを方位角方向で駆動する駆動部
と、この駆動部に制御指令を出力するコントローラとか
ら構成される衛星通信用移動局装置において、コントロ
ーラ内で、移動体の動揺、進行方向の変化に対しては動
揺補正処理で上記アンテナのビーム方向が空間的に一定
方向になるようにし、また、衛星方向を捕捉するため
に、アンテナの方位角を一定方向で１回転させる初期捕
捉駆動パターンを発生するステップと、駆動部にアンテ
ナの方位角の駆動量を制御信号として出力するステップ
と、アンテナの方位角の変化により得られる受信レベル
と受信レベルが得られたときのアンテナの方位角を蓄積
するステップと、初期捕捉開始位置からアンテナの方位
角が１回転したことを判断するステップと、アンテナの
方位角が１回転したらアンテナの方位角の駆動を停止す
るステップと、アンテナの方位角が１回転する間に得ら
れた受信レベルから受信レベルピーク位置を検出し、受
信レベルピーク位置にアンテナの方位角を向けるように
駆動部に制御信号を出力するステップと、受信レベルピ
ーク位置のときのアンテナの方位角を初期捕捉完了位置
とすることで初期捕捉を完了とするステップとからなる
初期捕捉動作をすることを特徴とする衛星通信用移動局
装置。
【請求項５】衛星仰角範囲で所定の利得を有するアン
テナと、このアンテナで受信した信号の受信レベルを検
出する受信機と、上記アンテナが搭載されている移動体
の動揺、進行方向の変化を検出できるように設けられた
レートセンサーと、上記アンテナのビーム方向とこのレ
ートセンサーの設置されている関係を検出するゼロ位置
検出部と、上記アンテナを方位角方向で駆動する駆動部
と、この駆動部に制御指令を出力するコントローラとか
ら構成される衛星通信用移動局装置において、コントロ
ーラ内で、移動体の動揺、進行方向の変化に対しては動
揺補正処理で上記アンテナのビーム方向が空間的に一定
方向になるようにし、また、初期捕捉動作から追尾動作
に遷移する前に、初期捕捉動作を完了したときのアンテ
ナの方位角をピークサーチ開始位置とするステップと、
初期捕捉動作でのアンテナの方位角変化方向と同一方向
にアンテナの方位角を強制的に駆動するステップと、ア
ンテナの方位角の変化により得られる受信レベルと受信
レベルが得られたときのピークサーチ開始位置からのア
ンテナの方位角の駆動量とを蓄積するステップと、受信
レベルとしきい値とを逐次比較するステップと、受信レ
ベルがしきい値以下になったらアンテナの方位角の強制
駆動を停止するステップと、ピークサーチ開始位置から
アンテナの方位角の強制駆動を停止するまでに得られた
受信レベルとアンテナの方位角の強制駆動による駆動量
とから最小２乗法によりアンテナの方位角の変化と受信
レベルの変化を２次曲線で近似し、ピークサーチ開始位
置と受信レベルピーク位置と差分を算出するステップ
と、受信レベルピーク位置にピークサーチ開始位置を一
致させピークサーチ動作を完了するステップとからなる
ピークサーチ動作をすることを特徴とする衛星通信用移
動局装置。