JPH09275315A - 車載衛星受信アンテナの制御装置及び衛星追尾方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ジャイロセンサを用いた車載衛星受信アンテ
ナ追尾において、ジャイロセンサのオフセット誤差を補
正する。 【解決手段】 アンテナ１０はステッピングモータ１６
により回転駆動され、ステッピングモータ１６の駆動量
は、振動ジャイロ１８からの出力とＢＳチューナ１４か
らの受信信号強度に基づいて制御装置２６が決定する。
受信レベルが高い場合には、制御装置２６はステップト
ラック追尾を行う。受信レベルが所定時間以上所定値以
上である場合には、制御装置２６は車両が非旋回状態に
あると判定し、その間のジャイロ出力の平均を算出して
オフセット値とする。オフセットが算出された後、振動
ジャイロ１８に含まれるオフセット誤差を補正し、アン
テナ１０を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車載衛星受信アンテ
ナの制御装置及び衛星追尾方法、特にジャイロセンサの
オフセット誤差補正に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車等の移動体に搭載し、
常に放送衛星（以下ＢＳという）の方角へ車載衛星受信
アンテナを向けるべくＢＳを追尾して電波を受信するた
めの装置が開発されており、移動体の旋回状態を検出す
るジャイロセンサを設け、このジャイロセンサからの出
力に基づいて車載衛星受信アンテナを回転駆動させる技
術が一般に開示されている。

【０００３】例えば、特開平４−３３６８２１号公報で
は、衛星からの信号の受信レベルが所定値以上の場合に
は受信レベルが増大する方向にアンテナの向きを制御す
るいわゆるステップトラック追尾を行い、受信レベルが
所定値以下に低下した場合にはジャイロセンサからの出
力に基づいてアンテナの向きを制御するジャイロ追尾を
行うことが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般にジャイ
ロセンサの出力にはオフセット誤差があり、単にジャイ
ロセンサからの出力をもとにアンテナの向きを制御した
のでは、追尾はずれを生じるおそれがある。もちろん、
従来よりこのオフセット補正を行うための技術は提案さ
れているが、処理が複雑である、あるいは別途センサを
要する等の問題を有しており、簡易にかつ確実にオフセ
ット補正を行うことができる技術が望まれている。

【０００５】本発明は上記従来技術の有する課題に鑑み
なされたものであり、その目的は、ジャイロセンサのオ
フセット誤差を簡易かつ確実に補正して衛星を精度良く
追尾できる装置及び方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、車載衛星受信アンテナを衛星の方角
に向けるための制御装置において、前記車載衛星受信ア
ンテナを回転駆動することによりアンテナの指向方向を
方位角方向に変化させるモータと、前記車載衛星受信ア
ンテナで受信した信号の強度を検出する検出手段と、前
記信号強度を増大させるように前記モータの駆動量を制
御する制御手段と、前記信号強度が所定時間所定値以上
であるか否かを判定することにより車両の非旋回状態を
検出する状態検出手段とを有することを特徴とする。

【０００７】ジャイロセンサのオフセット誤差を補正す
るには、車両の非旋回状態を検出する必要があるが、本
発明では、車両が停止あるいは直線走行している場合に
は受信強度に大きな変化がないことに着目し、受信アン
テナの受信強度が所定時間所定値以上あるか否かを判定
することにより、別途センサを設ける必要なく簡易かつ
確実に車両の非旋回状態を検出できる。

【０００８】また、上記目的を達成するために、第２の
発明は、第１の発明において、前記制御手段は、前記状
態検出手段が非旋回状態を検出する間モータの駆動を停
止することを特徴とする。

【０００９】このように、モータの駆動を停止してアン
テナの回転を止めることにより、受信レベルの変動を抑
えて正確に非旋回状態を検出することができる。

【００１０】また、上記目的を達成するために、第３の
発明は、第１または第２の発明において、さらに、車両
の旋回量を検出するジャイロセンサと、前記状態検出手
段で車両の非旋回状態が検出された場合に、前記非旋回
状態におけるジャイロセンサ出力に基づいてそのオフセ
ット値を算出する演算手段と、算出された前記オフセッ
ト値に基づいて前記ジャイロセンサ出力を補正する補正
手段とを有することを特徴とする。

【００１１】ジャイロセンサを用いることなく車両の非
旋回状態を検出すると、その間のジャイロセンサ出力は
本来ゼロを示すべきであるので、その間の実際の出力値
からジャイロセンサのオフセット値を計算でき、簡易に
オフセット誤差を補正できる。

【００１２】さらに、上記目的を達成するために、第４
の発明は、ジャイロセンサからの出力に基づいて衛星受
信アンテナを回転駆動するジャイロ追尾と、受信信号強
度が増大するように前記衛星受信アンテナを回転駆動す
ることにより前記衛星受信アンテナの指向方向を常に衛
星の方角に向けるステップトラック追尾を併用する衛星
追尾方法において、車両がほぼ非旋回状態にあり信号強
度が所定値以上の場合には前記ステップトラック追尾を
実行し、前記ステップトラック追尾実行中に前記ジャイ
ロセンサ出力に基づいてそのオフセット値を算出し、前
記オフセット算出後は、信号強度が所定値以上の場合に
は前記オフセット値を用いて補正したジャイロ出力に基
づいてジャイロ追尾を実行するとともに信号強度が所定
値以下の場合には前記ステップトラック追尾を実行する
ことを特徴とする。

【００１３】ジャイロセンサのオフセット誤差の補正が
完了した後は、ジャイロセンサはほぼ正確な車両の旋回
量を出力するので、受信レベルが所定以上の場合でもこ
のジャイロセンサ出力に基づく追尾を行うことが追尾の
応答性の点から望ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について説明する。

【００１５】図１には本実施形態の構成ブロック図が示
されている。なお、本実施形態の追尾方式は、上述した
従来技術のように受信レベルが所定値以上の場合にステ
ップトラック追尾を行い所定値以下の場合にジャイロ追
尾を行う方式ではなく、受信レベルが所定値以上の場合
にジャイロ追尾を行い所定値以下となった場合にはジャ
イロ追尾とステップトラック追尾を併用する方式を採用
している。これは、衛星からの電波が遮断されやすい地
形（トンネル等が多い山岳路）を走行する場合でも有効
であるとともに、ステップトラック追尾の場合にはビー
ムをある幅で左右に振らせることが必要なので、応答性
の点からジャイロ追尾をメインとする方が有利と考えら
れるからである。

【００１６】図において、ＢＳアンテナ１０は、コンバ
ータ１２を介して車室内のＢＳチューナ１４に接続され
ており、アンテナ１０にて受信された衛星放送はＢＳチ
ューナ１４にて復調され映像出力として図示しないＣＲ
Ｔ等に表示される。アンテナ１０には、これを回転駆動
することによりアンテナの指向性の向きを変化させるモ
ータとしてステッピングモータ１６が取り付けられてお
り、ステッピングモータ１６の駆動量は車室内ユニット
からの制御信号により決定される。なお、アンテナとし
ては一定の指向性を有するものであればどのようなもの
でも構わないが、例えば図３に示されているように平面
ビームチルトアンテナが好適である。平面ビームチルト
アンテナは平面アンテナであって、アンテナの各エレメ
ントの位相を調整することにより、アンテナのビームを
垂直方向から一定角度チルトさせたものである。このア
ンテナの指向性は、図で示された方向に固定であるが、
ＢＳ（放送衛星）あるいはＣＳ（通信衛星）の高度は一
定であるため、図に示された平面アンテナをステッピン
グモータ１６により方位角方向に回転させることによ
り、車両が移動してもアンテナのビームをＢＳあるいは
ＣＳの方向に向けることが可能である。このような平面
アンテナは、薄型に形成することができるため、車両の
ルーフに設けることが可能である。勿論、サンルーフに
平面アンテナを内蔵させることも好適である。車室内ユ
ニットは、上述したＢＳチューナ１４の他に、車両のヨ
ーレートを検出する振動ジャイロ１８、モータ制御ボー
ド２０及びＡ／Ｄボード２２を含んで構成される接続ユ
ニット２４、制御装置２６及びステッピングモータ１６
を駆動するステッピングモータドライバ２８から構成さ
れる。ＢＳチューナ１４からの受信信号Ｃ／Ｎ ＯＵＴ
及び振動ジャイロ１８からの出力は接続ユニット２４内
のＡ／Ｄボード２２に供給され、デジタル信号に変換さ
れて制御装置２６に供給される。制御装置２６では、受
信レベルが所定値以上の場合は振動ジャイロ１８からの
出力に基づきステッピングモータ１６の駆動量を決定す
るが、受信レベルが所定値以下となった場合には、アン
テナ１０を左右に振らせて受信レベルが増大する方向に
制御するステップトラック追尾も併用する。すなわち、
受信レベルが所定値以下の場合には、ステッピングモー
タ１６にはステップトラック用の駆動信号とジャイロ追
尾用の駆動信号とが重畳して供給されることになる。な
お、ジャイロ追尾の駆動信号は、振動ジャイロ１８で検
出されたヨーレートと同一の値で符号が逆となるように
決定される。

【００１７】ここで、振動ジャイロ１８には一般にオフ
セット誤差が含まれているため、その出力をそのまま用
いたのでは衛星を正確に追尾することができない。ま
た、あるタイミングでオフセット誤差を補正しても、温
度条件等によりオフセット値は変化し得るため、適当な
タイミングでオフセット誤差補正を行う必要がある。そ
こで、本実施形態では、適当なタイミングでオフセット
誤差補正モードに移行し、オフセット誤差補正を行って
いる。

【００１８】図２には、このオフセット誤差補正モード
における追尾の方式が模式的に示されている。図におい
て、横軸は角度を表しており、縦軸は受信レベル（Ｃ／
Ｎ）を表している。このモードにおいては、受信レベル
が所定のしきい値１以上の場合にはステップトラック追
尾を行い、受信レベルがしきい値１としきい値２の間に
まで低下した場合にはジャイロ追尾を行い、受信レベル
がしきい値２以下となった場合にはジャイロ追尾とステ
ップトラック追尾を併用するハイブリッド追尾を行う。
また、ハイブリッド追尾を行って再び受信レベルが増大
し、しきい値１以上となった場合には再びステップトラ
ック追尾に移行する（しきい値１としきい値２の間で
は、受信レベルが低下する場合と増大する場合とで追尾
方式が異なるヒステリシス特性を有するが、これは制御
の安定のためである）。従って、受信レベルがしきい値
１以上の場合には、 通常追尾モード：ジャイロ追尾 オフセット補正モード：ステップトラック追尾 と異なることになる。なお、ステップトラック追尾時の
角速度は、例えば０．５（ｄｅｇ／ｓｅｃ）程度であ
る。このように、受信レベルが高い領域でステップトラ
ック追尾モードに変更するのは、振動ジャイロ１８から
の出力を用いることなく車両の非旋回状態を検出するた
めである。

【００１９】車両が停止又は直進している場合は、ヨー
レートが０であるので、衛星とアンテナとの相対的位置
関係は変化せず、受信レベルはある一定値以上となる。
従って、逆に受信レベルがある一定時間以上続いた場合
は車両が非旋回状態にあると判定することができる。そ
して、継続時間は、どの程度までオフセット誤差を補正
するかに依存して次のように定めることができる。すな
わち、図２より、車両が旋回して受信レベルがしきい値
１以下となる角度はΔω（ｄｅｇ）であり、ジャイロ１
８のオフセット誤差をθ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）以内に抑え
るためには、

【数１】Ｔ＝Δω／θ で示される時間Ｔだけステップトラック追尾が継続すれ
ばよい。そして、この時間Ｔだけ受信レベルがしきい値
１以上である場合には、その間のジャイロ出力の平均値
がオフセット誤差を示すことになり、制御装置２６はこ
の値を記憶しておく。

【００２０】このようにしてオフセット誤差が算出され
た後、制御装置２６は再び通常の追尾モードに移行す
る。すなわち、受信レベルがしきい値１以上の場合には
ジャイロ１８からの出力に基づきアンテナ１０を制御す
る。この際、制御装置２６は算出されたオフセット誤差
を用いてジャイロ１８からの出力を補正し、この補正さ
れた値に基づいてステッピングモータ１６を回転駆動さ
せる。オフセット誤差補正後の出力を用いるので、精度
良く、かつ、応答性よく衛星を追尾することができる。

【００２１】なお、本実施形態では受信レベルがしきい
値１以上ではステップトラック追尾を行っているため、
受信レベルは微小ながら常に変動することになる。従っ
て、ステップトラック追尾においてアンテナ１０が受信
レベルのピーク位置に達したと判断した場合には、角速
度を０、すなわちステッピングモータの駆動を停止させ
てアンテナの回転を止めることにより、より正確に車両
の非旋回状態を検出してオフセット誤差補正を行うこと
も考えられる。

【００２２】また、本実施形態では、受信レベルがしき
い値１以上の場合にジャイロ追尾を行う方式におけるオ
フセット誤差補正の方法を示したが、従来技術の方式、
すなわち受信レベルがしきい値１以上の場合にステップ
トラック追尾を行う方式においても同様に適用できるこ
とは言うまでもない。

【００２３】さらに、本実施形態におけるオフセット誤
差補正モードにおいては、受信レベルが低下してしきい
値１としきい値２の間のレベルになった場合にはステッ
プトラック追尾からジャイロ追尾に移行するとしたが、
しきい値１以下となった場合に直ちにハイブリッド追尾
に移行させる方式としても良い。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
別途センサを設けることなく車両の非旋回状態を検出で
き、これによりジャイロセンサに含まれるオフセット誤
差を補正して衛星を確実に追尾できる。

【００２５】また、本発明では、例えば車速センサから
信号を受け取って車両の停止状態を検出しオフセット誤
差を補正する場合に比べ、停止時のみならず車両の直進
状態においてもオフセット誤差補正を行うことができる
ので、オフセット誤差の変動にもより迅速に対応できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の構成ブロック図である。

【図２】 同実施形態のオフセット誤差補正モードの説
明図である。

【図３】 平面アンテナの構成及び指向方向を示す説明
図である。

【符号の説明】

１０ 衛星受信アンテナ（ＢＳアンテナ）、１２ コン
バータ、１４ ＢＳチューナ、１６ ステッピングモー
タ、１８ 振動ジャイロ、２４ 接続ユニット、２６
制御装置、２８ ステッピングモータドライバ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青島 滋樹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 原田 知育 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車載衛星受信アンテナを衛星の方角に向
   けるための制御装置において、 前記車載衛星受信アンテナを回転駆動することによりア
   ンテナの指向方向を方位角方向に変化させるモータと、 前記車載衛星受信アンテナで受信した信号の強度を検出
   する検出手段と、 前記信号強度を増大させるように前記モータの駆動量を
   制御する制御手段と、 前記信号強度が所定時間所定値以上であるか否かを判定
   することにより車両の非旋回状態を検出する状態検出手
   段と、 を有することを特徴とする車載衛星受信アンテナの制御
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の車載衛星受信アンテナの
   制御装置において、 前記制御手段は、前記状態検出手段が非旋回状態を検出
   する間、モータの駆動を停止することを特徴とする車載
   衛星受信アンテナの制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の車載衛星
   受信アンテナの制御装置において、さらに、 車両の旋回量を検出するジャイロセンサと、 前記状態検出手段で車両の非旋回状態が検出された場合
   に、前記非旋回状態におけるジャイロセンサ出力に基づ
   いてそのオフセット値を算出する演算手段と、 算出された前記オフセット値に基づいて前記ジャイロセ
   ンサ出力を補正する補正手段と、 を有することを特徴とする車載衛星受信アンテナの制御
   装置。
4. 【請求項４】 ジャイロセンサからの出力に基づいて衛
   星受信アンテナを回転駆動するジャイロ追尾と、受信信
   号強度が増大するように前記衛星受信アンテナを回転駆
   動することにより前記衛星受信アンテナの指向方向を常
   に衛星の方角に向けるステップトラック追尾を併用する
   衛星追尾方法において、 車両がほぼ非旋回状態にあり信号強度が所定値以上の場
   合には前記ステップトラック追尾を実行し、 前記ステップトラック追尾実行中に前記ジャイロセンサ
   出力に基づいてそのオフセット値を算出し、 前記オフセット算出後は、信号強度が所定値以上の場合
   には前記オフセット値を用いて補正したジャイロ出力に
   基づいてジャイロ追尾を実行するとともに信号強度が所
   定値以下の場合には前記ステップトラック追尾を実行す
   ることを特徴とする衛星追尾方法。