JPH098533A - アンテナ姿勢制御装置 - Google Patents
アンテナ姿勢制御装置Info
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- JPH098533A JPH098533A JP7150082A JP15008295A JPH098533A JP H098533 A JPH098533 A JP H098533A JP 7150082 A JP7150082 A JP 7150082A JP 15008295 A JP15008295 A JP 15008295A JP H098533 A JPH098533 A JP H098533A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 船体の動揺を知るためにＥＬ軸の絶対方位φ
ｙ、ＥＬ軸及びＥＬ'軸の傾斜角φｐ，φｒを正確かつ
高速に求める。 【構成】 検出対象の軸に対し、該軸に直交する軸の角
速度を積分して相対方位／相対軸傾斜角を求める一方、
所定のタイミングでアンテナを偏位させるステップトラ
ック制御を行い、その間に受信信号レベルが最大となっ
た時のアンテナの方位および仰角を検出し、前記相対方
位／相対軸傾斜角に対し、前記アンテナの方位および仰
角の値をプリセットする。
ｙ、ＥＬ軸及びＥＬ'軸の傾斜角φｐ，φｒを正確かつ
高速に求める。 【構成】 検出対象の軸に対し、該軸に直交する軸の角
速度を積分して相対方位／相対軸傾斜角を求める一方、
所定のタイミングでアンテナを偏位させるステップトラ
ック制御を行い、その間に受信信号レベルが最大となっ
た時のアンテナの方位および仰角を検出し、前記相対方
位／相対軸傾斜角に対し、前記アンテナの方位および仰
角の値をプリセットする。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、指向性アンテナを衛星
方向に向けるためのアンテナ姿勢制御装置に関する。
方向に向けるためのアンテナ姿勢制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の指向性アンテナを動揺の大きい
船舶に搭載する場合、軸構成から見た従来の一般的なア
ンテナ制御方式として、２軸、３軸、４軸の方式があ
る。アンテナを全周囲方向に旋回させるための垂直の旋
回軸(後で参照する３軸方式のアンテナ機構部を示した
図１のＡＺ軸に相当)および、アンテナに俯仰動作を与
えるための水平方向の軸(図１のＥＬ軸に相当)からなる
２軸方式のものは簡単な機構となるが、この方式では複
雑な動揺が生じた場合には、それに追随してアンテナの
指向方位を変えることができないために衛星指向誤差が
生じる(これをジンバルロック現象と呼び、この現象は
特に衛星が天頂付近にある場合に顕著に現れる)。４軸
方式のものは機構が複雑、高価となり、又、小型化でき
ない欠点を有する。
船舶に搭載する場合、軸構成から見た従来の一般的なア
ンテナ制御方式として、２軸、３軸、４軸の方式があ
る。アンテナを全周囲方向に旋回させるための垂直の旋
回軸(後で参照する３軸方式のアンテナ機構部を示した
図１のＡＺ軸に相当)および、アンテナに俯仰動作を与
えるための水平方向の軸(図１のＥＬ軸に相当)からなる
２軸方式のものは簡単な機構となるが、この方式では複
雑な動揺が生じた場合には、それに追随してアンテナの
指向方位を変えることができないために衛星指向誤差が
生じる(これをジンバルロック現象と呼び、この現象は
特に衛星が天頂付近にある場合に顕著に現れる)。４軸
方式のものは機構が複雑、高価となり、又、小型化でき
ない欠点を有する。
【０００３】そこで、ジンバルロック現象を回避するた
めに、図１に示したように、上記の２軸(ＡＺ軸、ＥＬ
軸)以外に第３の軸(ＥＬ'軸)を追加したＡＺ−ＥＬ'−
ＥＬの３軸としたアンテナ制御軸が多用される。
めに、図１に示したように、上記の２軸(ＡＺ軸、ＥＬ
軸)以外に第３の軸(ＥＬ'軸)を追加したＡＺ−ＥＬ'−
ＥＬの３軸としたアンテナ制御軸が多用される。
【０００４】ＥＬ軸は、平板状の板材(軸ジンバルとい
う)１に設けた軸受材２により、水平方向(船体の静止状
態)に軸支され、Ｍｘは、ＥＬ軸を回動させるためのＥ
Ｌ軸モータであり、このＥＬ軸の回動により、アンテナ
３に俯仰動作が与えられる。
う)１に設けた軸受材２により、水平方向(船体の静止状
態)に軸支され、Ｍｘは、ＥＬ軸を回動させるためのＥ
Ｌ軸モータであり、このＥＬ軸の回動により、アンテナ
３に俯仰動作が与えられる。
【０００５】一方、前記軸ジンバル１と一体的にＥＬ'
軸が設けられており、このＥＬ'軸は、“コ”の字形状
の軸受部材４によって水平方向(船体の静止状態)に軸支
される。Ｍｙは、このＥＬ'軸を回動させるためのＥＬ'
軸モータであり、このＥＬ'軸の回動により、船体の動
揺時にあっても、前記ＥＬ軸を水平に保つ。
軸が設けられており、このＥＬ'軸は、“コ”の字形状
の軸受部材４によって水平方向(船体の静止状態)に軸支
される。Ｍｙは、このＥＬ'軸を回動させるためのＥＬ'
軸モータであり、このＥＬ'軸の回動により、船体の動
揺時にあっても、前記ＥＬ軸を水平に保つ。
【０００６】前記軸受部材４自身は、船体に対して垂設
されたＡＺ軸で支承され、Ｍazは、このＡＺ軸を回動さ
せるための方位モータであり、このＡＺ軸の回動によ
り、アンテナ３は全方位方向に指向させることができ
る。
されたＡＺ軸で支承され、Ｍazは、このＡＺ軸を回動さ
せるための方位モータであり、このＡＺ軸の回動によ
り、アンテナ３は全方位方向に指向させることができ
る。
【０００７】この３軸方式においては、ＥＬ軸が常に水
平方向に保たれるため船体が複雑な動揺をしても、アン
テナ３に対して与える動作は方位旋回および俯仰動作の
駆動制御だけでよく前述のジンバルロック現象を回避で
きる。
平方向に保たれるため船体が複雑な動揺をしても、アン
テナ３に対して与える動作は方位旋回および俯仰動作の
駆動制御だけでよく前述のジンバルロック現象を回避で
きる。
【０００８】ＲＦ部は、アンテナ３よりの受信信号を高
周波増幅する増幅部、 Ｓ1は、ＥＬ軸の現在の回動位置γelを検出するＥＬ位
置センサ、Ｓ2は、ＥＬ軸の水平時を基準とした時のＥ
Ｌ'軸の現在の回動位置γel'を検出するＥＬ'位置セン
サ、Ｓ3は、ＡＺ軸の現在の回動位置γazを検出するＡ
Ｚ位置センサ、Ｕ1は、ＥＬ'軸回りの角速度(ωel')を
検出するＥＬ'角速度計、Ｕ2は、ＥＬ'軸の軸傾斜角(θ
el')を検出するＥＬ'軸傾斜計、Ｕ3は、ＥＬ軸回り角速
度(ωel)を検出するＥＬ角速度計、Ｕ4は、Ａｚ軸方向
の角速度(ωaz)を検出するＡｚ角速度計、Ｕ5は、ＥＬ
軸の軸傾斜角(θel)を検出するＥＬ軸傾斜計である。
周波増幅する増幅部、 Ｓ1は、ＥＬ軸の現在の回動位置γelを検出するＥＬ位
置センサ、Ｓ2は、ＥＬ軸の水平時を基準とした時のＥ
Ｌ'軸の現在の回動位置γel'を検出するＥＬ'位置セン
サ、Ｓ3は、ＡＺ軸の現在の回動位置γazを検出するＡ
Ｚ位置センサ、Ｕ1は、ＥＬ'軸回りの角速度(ωel')を
検出するＥＬ'角速度計、Ｕ2は、ＥＬ'軸の軸傾斜角(θ
el')を検出するＥＬ'軸傾斜計、Ｕ3は、ＥＬ軸回り角速
度(ωel)を検出するＥＬ角速度計、Ｕ4は、Ａｚ軸方向
の角速度(ωaz)を検出するＡｚ角速度計、Ｕ5は、ＥＬ
軸の軸傾斜角(θel)を検出するＥＬ軸傾斜計である。
【０００９】このＡＺ−ＥＬ'−ＥＬの３軸構成のアン
テナ制御軸を座標系として表すためにＡｚ−ＥＬ'−Ｅ
Ｌ座標によるアンテナ座標系が用いられる。ここで、前
記ＡＺ軸はＺ軸と一致するが、アジマス方向の回転軸と
いう意味でＡＺ軸と呼んでいる。一方、Ａｚ軸は、Ｅ
Ｌ'軸およびＥＬ軸に直交する仮想の軸であり、ＡＺ軸
と異なる。尚、図中のＸ−Ｙ−Ｚの直交座標は、船首方
位をＸ軸方位とする船座標系である。ここで、Ａｚ軸−
ＥＬ'軸−ＥＬ軸のアンテナ座標系と、ｘ軸を真北とし
たｘ−ｙ−ｚの直交の固定座標系との関係を図３を用い
て述べる。
テナ制御軸を座標系として表すためにＡｚ−ＥＬ'−Ｅ
Ｌ座標によるアンテナ座標系が用いられる。ここで、前
記ＡＺ軸はＺ軸と一致するが、アジマス方向の回転軸と
いう意味でＡＺ軸と呼んでいる。一方、Ａｚ軸は、Ｅ
Ｌ'軸およびＥＬ軸に直交する仮想の軸であり、ＡＺ軸
と異なる。尚、図中のＸ−Ｙ−Ｚの直交座標は、船首方
位をＸ軸方位とする船座標系である。ここで、Ａｚ軸−
ＥＬ'軸−ＥＬ軸のアンテナ座標系と、ｘ軸を真北とし
たｘ−ｙ−ｚの直交の固定座標系との関係を図３を用い
て述べる。
【００１０】この図では、ＥＬ'軸およびＥＬ軸は、ｘ
−ｙ平面に対し、それぞれ角度φｒ、φｐをなしている
(但しＥＬ軸は水平に保たれるためφｐ＝０である)。
又、Ａｚ軸も動揺により、ｚ軸からずれている。ＥＬ軸
はｘ軸より水平面上で角度φｙをなし、この角度φｙを
ＥＬ軸の絶対方位と呼ぶ。今、固定座標系で方位φ、仰
角λの方向にある衛星は、アンテナ座標系では、ＥＬ軸
より角度φ'の方位、および、ＥＬ−ＥＬ'平面から仰角
λelの方位で見ることになる。
−ｙ平面に対し、それぞれ角度φｒ、φｐをなしている
(但しＥＬ軸は水平に保たれるためφｐ＝０である)。
又、Ａｚ軸も動揺により、ｚ軸からずれている。ＥＬ軸
はｘ軸より水平面上で角度φｙをなし、この角度φｙを
ＥＬ軸の絶対方位と呼ぶ。今、固定座標系で方位φ、仰
角λの方向にある衛星は、アンテナ座標系では、ＥＬ軸
より角度φ'の方位、および、ＥＬ−ＥＬ'平面から仰角
λelの方位で見ることになる。
【００１１】さて、図２は、図１のアンテナ機構部を制
御するためのアンテナ制御部を示しており、図１、図２
で記したコネクター番号Ｃにおいて、同一番号のものは
相互接続される。
御するためのアンテナ制御部を示しており、図１、図２
で記したコネクター番号Ｃにおいて、同一番号のものは
相互接続される。
【００１２】Ｕ1ないしＵ5の各計器よりの各検出信号ω
el'、θel'、ωel、ωaz、θel、ジャイロコンパスで検
出された船首の方位情報およびＥＬ'位置センサＳ2で検
出されたＥＬ'軸の回動量γel'の情報は、動揺検出部１
１に取り込まれ、ここで、動揺時のＥＬ軸の絶対方位φ
ｙ、軸傾斜角φp，φrが演算され、座標変換演算部１３
に入力される。
el'、θel'、ωel、ωaz、θel、ジャイロコンパスで検
出された船首の方位情報およびＥＬ'位置センサＳ2で検
出されたＥＬ'軸の回動量γel'の情報は、動揺検出部１
１に取り込まれ、ここで、動揺時のＥＬ軸の絶対方位φ
ｙ、軸傾斜角φp，φrが演算され、座標変換演算部１３
に入力される。
【００１３】衛星方位・仰角演算部１４では、軌道計算
等によって得た衛星位置情報と、ＧＰＳ等によって得た
自船位置情報とに基づき、固定座標系での衛星の方位φ
および仰角λが演算される。尚、衛星が静止衛星であれ
ば、その位置を固定として扱えばよく、又、移動体の位
置情報を得るのにＧＰＳ以外の手段でもよい。
等によって得た衛星位置情報と、ＧＰＳ等によって得た
自船位置情報とに基づき、固定座標系での衛星の方位φ
および仰角λが演算される。尚、衛星が静止衛星であれ
ば、その位置を固定として扱えばよく、又、移動体の位
置情報を得るのにＧＰＳ以外の手段でもよい。
【００１４】前記の座標変換演算部１３では、まず、衛
星の方位φおよび仰角λと、前記動揺情報φｒ、φｐ、
φｙとに基づき、現動揺下で見える衛星方位、つまり、
アンテナ座標系における衛星方位として、ＥＬ軸よりの
角度φ'、および、ＥＬ−ＥＬ'平面から仰角λelが数式
１および数式２により演算される。
星の方位φおよび仰角λと、前記動揺情報φｒ、φｐ、
φｙとに基づき、現動揺下で見える衛星方位、つまり、
アンテナ座標系における衛星方位として、ＥＬ軸よりの
角度φ'、および、ＥＬ−ＥＬ'平面から仰角λelが数式
１および数式２により演算される。
【００１５】
【数１】
【００１６】
【数２】
【００１７】そして、その方向へアンテナ３を指向させ
るため、制御軸のＥＬ'軸、ＥＬ軸およびＡＺ軸の各制
御量λel'、λel、φazが演算され、制御指令角として
軸制御部１５に入力される。但し、λel'は常に０であ
る。
るため、制御軸のＥＬ'軸、ＥＬ軸およびＡＺ軸の各制
御量λel'、λel、φazが演算され、制御指令角として
軸制御部１５に入力される。但し、λel'は常に０であ
る。
【００１８】軸制御部１５では、ＥＬ'位置センサＳ2、
ＥＬ位置センサＳ1およびＡＺ位置センサＳ3で検出され
た各ＥＬ'軸、ＥＬ軸およびＡＺ軸の現在の回動位置γe
l'、γelおよびγazを基に、アンテナ３を衛星に指向さ
せるためのに必要な各軸の回動量δel'、δelおよびδa
zが演算され、これらの回動量が、それぞれＥＬ'軸駆動
部１６、ＥＬ軸駆動部１７およびＡＺ軸駆動部１８に供
給されることにより、ＥＬ'軸モータＭｙ、ＥＬ軸モー
タＭｘおよび方位モータＭazがそれぞれ所要量駆動され
る。
ＥＬ位置センサＳ1およびＡＺ位置センサＳ3で検出され
た各ＥＬ'軸、ＥＬ軸およびＡＺ軸の現在の回動位置γe
l'、γelおよびγazを基に、アンテナ３を衛星に指向さ
せるためのに必要な各軸の回動量δel'、δelおよびδa
zが演算され、これらの回動量が、それぞれＥＬ'軸駆動
部１６、ＥＬ軸駆動部１７およびＡＺ軸駆動部１８に供
給されることにより、ＥＬ'軸モータＭｙ、ＥＬ軸モー
タＭｘおよび方位モータＭazがそれぞれ所要量駆動され
る。
【００１９】以下、動揺検出部１１での演算内容を詳し
く述べる。ＥＬ軸、ＥＬ'軸の軸傾斜角φｐ、φｒの検
出を、ＥＬ軸傾斜計Ｕ5、ＥＬ'軸傾斜計Ｕ2のみで行う
と、傾斜計自身の応答遅れのために検出誤差が生じる。
そこで通常、この動揺検出部１１では、角速度計Ｕ3，
Ｕ1で検出したＥＬ軸およびＥＬ'軸の角速度ωel、ωe
l'を積分して傾斜角(相対値)を求め、これらの値をＥＬ
軸傾斜計Ｕ5およびＥＬ'軸傾斜計Ｕ2で検出した傾斜角
で基準化して軸傾斜角(絶対値)φｐ，φｒを得ている。
く述べる。ＥＬ軸、ＥＬ'軸の軸傾斜角φｐ、φｒの検
出を、ＥＬ軸傾斜計Ｕ5、ＥＬ'軸傾斜計Ｕ2のみで行う
と、傾斜計自身の応答遅れのために検出誤差が生じる。
そこで通常、この動揺検出部１１では、角速度計Ｕ3，
Ｕ1で検出したＥＬ軸およびＥＬ'軸の角速度ωel、ωe
l'を積分して傾斜角(相対値)を求め、これらの値をＥＬ
軸傾斜計Ｕ5およびＥＬ'軸傾斜計Ｕ2で検出した傾斜角
で基準化して軸傾斜角(絶対値)φｐ，φｒを得ている。
【００２０】又、ＥＬ軸の絶対方位φｙは、船首方位φ
ｈ、φｈ基準のＥＬ軸方位θaz、上記ＥＬ'軸傾斜角φ
ｒ等の情報から船座標系Ｘ軸、Ｙ軸の水平基準の傾斜角
を算出した後、複雑な演算式を用いて算出される。尚、
通常、上記の船首方位φｈは、ジャイロコンパスよりの
方位情報のみで行えば応答遅れが生じるため、ＡＺ角速
度計Ｕ4を用い、この角速度計Ｕ4の出力ωazを積分して
得られる方位角度(相対値)を、ジャイロコンパスの方位
情報で絶対方位に基準化して船首方位φｈを得ている。
ｈ、φｈ基準のＥＬ軸方位θaz、上記ＥＬ'軸傾斜角φ
ｒ等の情報から船座標系Ｘ軸、Ｙ軸の水平基準の傾斜角
を算出した後、複雑な演算式を用いて算出される。尚、
通常、上記の船首方位φｈは、ジャイロコンパスよりの
方位情報のみで行えば応答遅れが生じるため、ＡＺ角速
度計Ｕ4を用い、この角速度計Ｕ4の出力ωazを積分して
得られる方位角度(相対値)を、ジャイロコンパスの方位
情報で絶対方位に基準化して船首方位φｈを得ている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＥＬ軸やＥ
Ｌ'軸の軸傾斜角φｐ、φｒの検出においては、軸傾斜
計Ｕ2、Ｕ5自身の応答遅れや、適正な基準化信号および
初期化タイミングが得られないために方位誤差が生じ
る。角速度計を用いたＥＬ軸の絶対方位φｙの算出にお
いても、適正なタイミングで基準化および初期化を行え
ないために誤差が生じた。
Ｌ'軸の軸傾斜角φｐ、φｒの検出においては、軸傾斜
計Ｕ2、Ｕ5自身の応答遅れや、適正な基準化信号および
初期化タイミングが得られないために方位誤差が生じ
る。角速度計を用いたＥＬ軸の絶対方位φｙの算出にお
いても、適正なタイミングで基準化および初期化を行え
ないために誤差が生じた。
【００２２】従って、本発明は、ＥＬ軸の絶対方位φｙ
およびＥＬ'軸の傾斜角φｒを正確に求めることのでき
るアンテナ姿勢制御装置を提供することを目的とする。
およびＥＬ'軸の傾斜角φｒを正確に求めることのでき
るアンテナ姿勢制御装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明は、移動体に搭載
する指向性アンテナを、３軸方式の姿勢機構により衛星
方位に指向制御させるアンテナ姿勢制御装置であって、
移動体の動揺下にあっても指向性アンテナを姿勢制御す
るのに必要となる移動体の動揺量を示す情報として、互
いに直交する上記３軸の絶対方位よりの軸方位および／
又は水平面よりの軸傾斜角を採用する時、検出対象の軸
に対し、該軸に直交する軸の角速度を積分して相対方位
／相対軸傾斜角を求める一方、所定のタイミングでアン
テナを偏位させる制御を行い、その間に受信信号レベル
が最大となった時のアンテナの方位および仰角を検出
し、その方位および仰角の値を、前記相対方位／相対軸
傾斜角にプリセットすることを特徴とする。
する指向性アンテナを、３軸方式の姿勢機構により衛星
方位に指向制御させるアンテナ姿勢制御装置であって、
移動体の動揺下にあっても指向性アンテナを姿勢制御す
るのに必要となる移動体の動揺量を示す情報として、互
いに直交する上記３軸の絶対方位よりの軸方位および／
又は水平面よりの軸傾斜角を採用する時、検出対象の軸
に対し、該軸に直交する軸の角速度を積分して相対方位
／相対軸傾斜角を求める一方、所定のタイミングでアン
テナを偏位させる制御を行い、その間に受信信号レベル
が最大となった時のアンテナの方位および仰角を検出
し、その方位および仰角の値を、前記相対方位／相対軸
傾斜角にプリセットすることを特徴とする。
【００２４】所定のタイミングでアンテナを偏位させ、
その間に受信信号レベルが最大となった時のアンテナの
方位および仰角を検出する手法としてステップトラック
制御が好適である。
その間に受信信号レベルが最大となった時のアンテナの
方位および仰角を検出する手法としてステップトラック
制御が好適である。
【００２５】
【作用】本発明は、角速度計よりの角速度を積分して得
られる方位(相対値)を絶対値化する基準化のタイミング
を適正化することにより、正確な方位および傾斜角を高
速に得るものであり、その基準化の詳細については以下
の実施例にて述べることとする。
られる方位(相対値)を絶対値化する基準化のタイミング
を適正化することにより、正確な方位および傾斜角を高
速に得るものであり、その基準化の詳細については以下
の実施例にて述べることとする。
【００２６】
【実施例】図４、図５は、本発明の装置の一実施例を示
したアンテナ機構部およびアンテナ制御部の制御ブロッ
ク図であり、図１、図２と対応する部位については共通
の符号を付している。図１と比較して図４では、ＥＬ'
軸の軸傾斜θel'を検出するＥＬ'軸傾斜計Ｕ2が省略さ
れ、又、図２と比較して図５では、動揺検出部１１'は
ジャイロコンパスを用いないでＥＬ軸の絶対方位φyを
求めている。
したアンテナ機構部およびアンテナ制御部の制御ブロッ
ク図であり、図１、図２と対応する部位については共通
の符号を付している。図１と比較して図４では、ＥＬ'
軸の軸傾斜θel'を検出するＥＬ'軸傾斜計Ｕ2が省略さ
れ、又、図２と比較して図５では、動揺検出部１１'は
ジャイロコンパスを用いないでＥＬ軸の絶対方位φyを
求めている。
【００２７】受信レベル検出部２１は、ＲＦ部よりの受
信信号からアンテナ受信信号レベルを検出する。動揺検
出部１１'は、角速度ωel、ωel'、ωaz等に基づき船体
の動揺を示す情報φｒ、φｐ、φｙを求めており、その
詳細を図６を用いて説明する。
信信号からアンテナ受信信号レベルを検出する。動揺検
出部１１'は、角速度ωel、ωel'、ωaz等に基づき船体
の動揺を示す情報φｒ、φｐ、φｙを求めており、その
詳細を図６を用いて説明する。
【００２８】１１Ａは、前記受信レベル検出部２１より
の受信信号のレベルを判定する受信レベル判定部であ
る。１１Ｂは、アンテナ３に対してステップトラック(s
teptrack)制御を行うステップトラック制御部である。
の受信信号のレベルを判定する受信レベル判定部であ
る。１１Ｂは、アンテナ３に対してステップトラック(s
teptrack)制御を行うステップトラック制御部である。
【００２９】このステップトラック制御とは、アンテナ
３を、衛星方位・仰角演算部１４より送出される衛星方
位φおよび仰角λからそれぞれわずかな量だけある方向
に偏位させた時の受信レベル判定部１１Ａでの受信レベ
ルの増減を判定することで、今回偏位させた方向の妥当
性を知り、受信レベルが最大となる方向、つまり衛星方
向にアンテナ３を指向させる方法である。このステップ
トラック制御部１１Ｂより出力される方位および仰角の
偏位信号は、信号加算器１１Ｃにより、座標変換演算部
１３よりの制御指令角に加算される。１１Ｄは、タイミ
ングパルス発生部であり、前記ステップトラック制御に
より、受信レベル判定部１１Ａで判定された受信信号の
レベルが最大となるタイミングで基準化タイミング信号
を出力する。積分回路１１Ｅ，１１Ｆは、ＥＬ軸回転角
速度ωel、ＡＺ軸回転角速度ωazを積分することで、そ
れぞれＥＬ'軸の軸傾斜角φｒ、ＥＬ軸の方位φｙを求
める。
３を、衛星方位・仰角演算部１４より送出される衛星方
位φおよび仰角λからそれぞれわずかな量だけある方向
に偏位させた時の受信レベル判定部１１Ａでの受信レベ
ルの増減を判定することで、今回偏位させた方向の妥当
性を知り、受信レベルが最大となる方向、つまり衛星方
向にアンテナ３を指向させる方法である。このステップ
トラック制御部１１Ｂより出力される方位および仰角の
偏位信号は、信号加算器１１Ｃにより、座標変換演算部
１３よりの制御指令角に加算される。１１Ｄは、タイミ
ングパルス発生部であり、前記ステップトラック制御に
より、受信レベル判定部１１Ａで判定された受信信号の
レベルが最大となるタイミングで基準化タイミング信号
を出力する。積分回路１１Ｅ，１１Ｆは、ＥＬ軸回転角
速度ωel、ＡＺ軸回転角速度ωazを積分することで、そ
れぞれＥＬ'軸の軸傾斜角φｒ、ＥＬ軸の方位φｙを求
める。
【００３０】まず、積分回路１１Ｅで行われる制御を図
７を用いて詳しく説明する。ＥＬ角速度計Ｕ3よりの角
速度ωelは、積分回路１１Ｅにおいて、数式３により積
分され、ＥＬ'軸の軸傾斜角φｓが求められる。
７を用いて詳しく説明する。ＥＬ角速度計Ｕ3よりの角
速度ωelは、積分回路１１Ｅにおいて、数式３により積
分され、ＥＬ'軸の軸傾斜角φｓが求められる。
【００３１】
【数３】
【００３２】ここでｅrはωel誤差に起因する観測誤差
であり、図７に示されるように時間経過と共に増加す
る。そこでこの誤差ｅrが許容できる適当な時間間隔Ｔ
Ｓ毎にリセットすれば、φｓは、水平基準のＥＬ'軸傾
斜角φrに基準化できる。このＴＳのタイミングで行な
うための信号が前記の基準化タイミング信号である。具
体的には、この基準化タイミング信号が積分回路１１Ｅ
に入力された時、φｓの値を、この時、衛星方位・仰角
演算部１４より出力されている正確な仰角φｇで置き換
えている。φｒの値は、この時に出力されていた正確な
衛星方位λｇからこの時のＥＬ軸回動位置γelを減じた
値で置き換え(プリセット)ている。
であり、図７に示されるように時間経過と共に増加す
る。そこでこの誤差ｅrが許容できる適当な時間間隔Ｔ
Ｓ毎にリセットすれば、φｓは、水平基準のＥＬ'軸傾
斜角φrに基準化できる。このＴＳのタイミングで行な
うための信号が前記の基準化タイミング信号である。具
体的には、この基準化タイミング信号が積分回路１１Ｅ
に入力された時、φｓの値を、この時、衛星方位・仰角
演算部１４より出力されている正確な仰角φｇで置き換
えている。φｒの値は、この時に出力されていた正確な
衛星方位λｇからこの時のＥＬ軸回動位置γelを減じた
値で置き換え(プリセット)ている。
【００３３】尚、基準化タイミングは一定の周期(基準
化周期ＴＳ)で発生させたが、固定でなくてもよい。
又、電源投入時はステップトラック制御部において上記
のλelとして例えば０ないし９０°可変しながらφａｚ
を０ないし３６０°可変するようにして順次、アンテナ
３をスキャン回動し、衛星方向に指向させた最大受信信
号点を検出するとよい。電源投入時に、衛星方位φ、仰
角λ情報が既知であれば、ステップトラック制御を行う
制御回路にこれらの情報を入力することによって、初期
時のアンテナ指向動作を早くすることができる。
化周期ＴＳ)で発生させたが、固定でなくてもよい。
又、電源投入時はステップトラック制御部において上記
のλelとして例えば０ないし９０°可変しながらφａｚ
を０ないし３６０°可変するようにして順次、アンテナ
３をスキャン回動し、衛星方向に指向させた最大受信信
号点を検出するとよい。電源投入時に、衛星方位φ、仰
角λ情報が既知であれば、ステップトラック制御を行う
制御回路にこれらの情報を入力することによって、初期
時のアンテナ指向動作を早くすることができる。
【００３４】ＥＬ軸の絶対方位φｙの検出においても、
図８で示すように、ＡＺ軸角速度ωazを積分してＥＬ軸
の相対方位を求め、これを、φｒを求めた時と同様に、
基準化周期ＴＳ毎に、前記積分時の誤差ｅaをリセット
することでＥＬ軸の絶対方位φｙが求められる。
図８で示すように、ＡＺ軸角速度ωazを積分してＥＬ軸
の相対方位を求め、これを、φｒを求めた時と同様に、
基準化周期ＴＳ毎に、前記積分時の誤差ｅaをリセット
することでＥＬ軸の絶対方位φｙが求められる。
【００３５】ＥＬ軸傾斜角φｐの算出については、図６
で示しているように、従来方式であるＥＬ軸傾斜角θel
を零度検出部１１Ｈに入力し、ここで零度検出タイミン
グでＥＬ'軸回りの角速度ωel'を積分して得られる相対
角度に対して基準化を行えばよい。ＥＬ軸傾斜が零にな
る様に制御されるが、衛星が低仰角のときは、ＥＬ軸水
平制御誤差は衛星指向誤差に大きく影響されないし、
又、衛星が高仰角のときは、衛星／アンテナ間の送受信
レベルが大きいので、衛星指向誤差は多少大きくとも許
容される。
で示しているように、従来方式であるＥＬ軸傾斜角θel
を零度検出部１１Ｈに入力し、ここで零度検出タイミン
グでＥＬ'軸回りの角速度ωel'を積分して得られる相対
角度に対して基準化を行えばよい。ＥＬ軸傾斜が零にな
る様に制御されるが、衛星が低仰角のときは、ＥＬ軸水
平制御誤差は衛星指向誤差に大きく影響されないし、
又、衛星が高仰角のときは、衛星／アンテナ間の送受信
レベルが大きいので、衛星指向誤差は多少大きくとも許
容される。
【００３６】尚、上記実施例で採用した３軸方式のアン
テナ座標系として、ＡＺ軸をＥＬ軸に垂設した軸として
扱うこともある。又、本実施例では、ＥＬ軸の絶対方位
φｙを直接求めたが、ＥＬ軸と直交関係にあるＥＬ'軸
の絶対方位を求め、その方位からπ／２を減じてＥＬ軸
の絶対方位を求めることも当然可能である。
テナ座標系として、ＡＺ軸をＥＬ軸に垂設した軸として
扱うこともある。又、本実施例では、ＥＬ軸の絶対方位
φｙを直接求めたが、ＥＬ軸と直交関係にあるＥＬ'軸
の絶対方位を求め、その方位からπ／２を減じてＥＬ軸
の絶対方位を求めることも当然可能である。
【００３７】ジャイロコンパスは、船舶は船首方位を知
るために航行上必要であるために通常装備されている。
一方、本発明によればジャイロコンパスを用いないでＥ
Ｌ軸の絶対方位φｙが求まり、これに基づき船首方位を
演算により求めることができる。よって、船首方位φｙ
を従来通りジャイロコンパスを用いて求め、本発明で得
た船首方位φｙをバックアップとして採用してもよい。
るために航行上必要であるために通常装備されている。
一方、本発明によればジャイロコンパスを用いないでＥ
Ｌ軸の絶対方位φｙが求まり、これに基づき船首方位を
演算により求めることができる。よって、船首方位φｙ
を従来通りジャイロコンパスを用いて求め、本発明で得
た船首方位φｙをバックアップとして採用してもよい。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、動揺検
出のために必要となる例えばＥＬ軸の絶対方位を求める
のに、該軸に直交する軸の角速度を積分してＥＬ軸の相
対方位を求め、この相対方位を所定のタイミングでリセ
ットして積分誤差を排除することにより、絶対方位を求
めるようにしたので、正確かつ高速に検出できる。軸傾
斜角の検出に際しても同様な手法により求めることがで
き、よって、姿勢方位精度の高いアンテナ姿勢制御装置
を提供できる。
出のために必要となる例えばＥＬ軸の絶対方位を求める
のに、該軸に直交する軸の角速度を積分してＥＬ軸の相
対方位を求め、この相対方位を所定のタイミングでリセ
ットして積分誤差を排除することにより、絶対方位を求
めるようにしたので、正確かつ高速に検出できる。軸傾
斜角の検出に際しても同様な手法により求めることがで
き、よって、姿勢方位精度の高いアンテナ姿勢制御装置
を提供できる。
【図１】 従来のアンテナ機構部を示した図
【図２】 図１のアンテナ機構部を制御する制御ブロッ
ク図
ク図
【図３】 直交固定座標系と３軸アンテナ座標系との関
係を示した図
係を示した図
【図４】 本願発明に係わるアンテナ機構部を示した図
【図５】 図４のアンテナ機構部を制御する制御ブロッ
ク図
ク図
【図６】 図４の動揺検出部の詳細を示したブロック図
【図７】 動揺検出部にて軸傾斜角φｒを求めるために
行う基準化処理を示した図
行う基準化処理を示した図
【図８】 動揺検出部にて絶対方位φｙを求めるために
行う基準化処理を示した図
行う基準化処理を示した図
３ アンテナ Ｕ1 ＥＬ'軸角速度計 Ｕ2 ＥＬ'軸傾斜計 Ｕ3 ＥＬ軸角速度計 Ｕ4 ＥＬ軸傾斜計 １１' 動揺検出部 １１Ａ 受信レベル判定部 １１Ｂ ステップトラック制御部 １１Ｃ 信号加算器 １１Ｄ タイミングパルス発生部 １１Ｅ 積分回路 １１Ｆ 積分回路 １３ 座標変換演算部 １４ 衛星方位・仰角演算部 １５ 軸制御部 １６ ＥＬ'軸駆動部 １７ ＥＬ軸駆動部 １８ ＡＺ軸駆動部 ２１ 受信レベル判定部
Claims (4)
- 【請求項１】 移動体に搭載する指向性アンテナを、３
軸方式の姿勢機構により衛星方位に指向制御させるアン
テナ姿勢制御装置であって、 移動体の動揺下にあっても指向性アンテナを姿勢制御す
るのに必要となる移動体の動揺量を示す情報として、互
いに直交する上記３軸の絶対方位よりの軸方位および／
又は水平面よりの軸傾斜角を採用する時、 検出対象の軸に対し、該軸に直交する軸の角速度を積分
して相対方位／相対軸傾斜角を求める一方、所定のタイ
ミングでアンテナを偏位させる制御を行い、その間に受
信信号レベルが最大となった時のアンテナの方位および
仰角を検出し、その方位および仰角の値を、前記相対方
位／相対軸傾斜角にプリセットすることを特徴とするア
ンテナ姿勢制御装置。 - 【請求項２】 所定のタイミングでアンテナを偏位さ
せ、その間に受信信号レベルが最大となった時のアンテ
ナの方位および仰角を検出する手法としてステップトラ
ック制御を採用した請求項２記載のアンテナ姿勢制御装
置。 - 【請求項３】 上記ステップトラック制御において、衛
星の方位および仰角が既知であるとき、電源投入時のス
タート位置として前記方位および仰角をプリセットする
ことで、アンテナ指向動作を早めた請求項２記載のアン
テナ姿勢制御装置。 - 【請求項４】 移動体に搭載する指向性アンテナを、３
軸方式の姿勢機構により衛星方位に指向制御させるアン
テナ姿勢制御装置であって、 ３軸方式として、アンテナを方位方向に回転させるＡＺ
軸上に、これと直交するＥＬ'軸回りに回動するＥＬ'ジ
ンバルを設け、このＥＬ'ジンバル上に前記２軸に直交
するＥＬ軸を設け、このＥＬ軸回りに回動するアンテナ
軸を設ける構造の場合であって、移動体の動揺下にあっ
ても指向性アンテナを姿勢制御するのに必要となる移動
体の動揺量を示す情報として、ＥＬ'軸が水平面となす
軸傾斜角φｒおよびＥＬ軸の絶対方位φｙを採用する
時、 ＥＬ軸の軸回りの角速度ωelを積分して得られるＥＬ'
軸の相対傾斜角を得る一方、ステップトラップ制御によ
り、所定のタイミングでアンテナを偏位させる間に受信
信号レベルが最大となった時のアンテナの仰角を検出
し、その仰角の値を前記ＥＬ'軸の相対傾斜角にプリセ
ットすることでＥＬ'軸の軸傾斜角φｒを求め、 又、ＡＺ軸の軸回りの角速度ωazを積分してＥＬ軸の相
対方位を得る一方、前記ステップトラップ制御により、
受信信号レベルが最大となった時のアンテナの方位を検
出し、その方位の値を、前記ＥＬ軸の相対方位にプリセ
ットすることでＥＬ軸の絶対方位φｙを得ることを特徴
とするアンテナ姿勢制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7150082A JPH098533A (ja) | 1995-06-16 | 1995-06-16 | アンテナ姿勢制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7150082A JPH098533A (ja) | 1995-06-16 | 1995-06-16 | アンテナ姿勢制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH098533A true JPH098533A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=15489126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7150082A Pending JPH098533A (ja) | 1995-06-16 | 1995-06-16 | アンテナ姿勢制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH098533A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008293091A (ja) * | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Tamagawa Seiki Co Ltd | ジンバル装置 |
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| WO2009072570A1 (ja) * | 2007-12-07 | 2009-06-11 | Furuno Electric Co., Ltd. | ２軸ジンバル構造を有するアンテナの指向誤差を低減する制御方法およびその方法を備えた制御装置 |
| JP2010219601A (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Japan Radio Co Ltd | アンテナ駆動制御方法、アンテナ駆動制御プログラム及びアンテナ駆動制御装置 |
| JP2011094690A (ja) * | 2009-10-29 | 2011-05-12 | Japan Radio Co Ltd | 制振装置 |
| CN106681175A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-05-17 | 上海航天控制技术研究所 | 减小反作用飞轮接入半物理系统时延迟的离散化方法 |
| US10601103B2 (en) | 2015-07-07 | 2020-03-24 | Furuno Electric Co., Ltd. | Antenna |
| US20210376446A1 (en) * | 2015-10-23 | 2021-12-02 | Viasat, Inc. | Apparatuses for mounting an antenna assembly |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH04232483A (ja) * | 1990-12-28 | 1992-08-20 | Toyota Motor Corp | 車載用衛星放送受信装置 |
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| JPH07240618A (ja) * | 1994-02-25 | 1995-09-12 | Tokimec Inc | アンテナ指向装置 |
-
1995
- 1995-06-16 JP JP7150082A patent/JPH098533A/ja active Pending
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| Date | Code | Title | Description |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041130 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050128 |
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