JPS58108478A - 動揺体塔載用自動追尾アンテナのペデスタル制御方式 - Google Patents

動揺体塔載用自動追尾アンテナのペデスタル制御方式

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JPS58108478A
JPS58108478A JP20753481A JP20753481A JPS58108478A JP S58108478 A JPS58108478 A JP S58108478A JP 20753481 A JP20753481 A JP 20753481A JP 20753481 A JP20753481 A JP 20753481A JP S58108478 A JPS58108478 A JP S58108478A
Authority
JP
Japan
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antenna
signal
angle
automatic tracking
tracking antenna
Prior art date
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Pending
Application number
JP20753481A
Other languages
English (en)
Inventor
Shoji Kaneda
兼田 彰二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meisei Electric Co Ltd
Original Assignee
Meisei Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Meisei Electric Co Ltd filed Critical Meisei Electric Co Ltd
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Publication of JPS58108478A publication Critical patent/JPS58108478A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/18Means for stabilising antennas on an unstable platform

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は船舶のように動揺する物体に指向性のあるアン
テナを配設し、当該アンテナを空間で静止している目標
物(例えば電波星、恒星及び静止衛星等)又は、動く目
標物(VIIIlえばロケット、航空機及びバルーン等
)に安定&’ll!?追尾させるために当該アンテナや
望遠−のペデスタルの動揺を修正する自動追尾アンテナ
のペデスタル制御方式に関、するものである、場末船舶
のようにローリング、ピッチング及びヨーイング等の動
揺の影響を受ける機台(勧揺体)K指向性のあるアンテ
ナを配設し、空間のある一定の目標に指向せしめる方式
には(リ 船体等、動揺体の姿勢を検出して動揺台(ア
ンテナの設置台)を姿勢制御し、上記船体等の姿勢Kか
かわらず上記動揺台の姿勢を目標物に対して一定に保つ
ようにして当該動揺台の上にアンテナペデスタルを搭載
する方式。・・・・・・(スタビライザ雲台と垂直ジャ
イロの組合せ方式。) (2)  アンテナペデスタルを直接制御する方式、す
なわち、アンテナ取付架台部にレートジャイロやレート
積分ジャイロ等を搭載して、これ等からの角度信号でア
ンテナペデスタルを直接制御する方式。・・・・・・(
アンテナペデスタル直接制御方式。) 等が公知である。
以上の2つの方式で当初試みられたのは(1)の方式で
あり、動揺台を用いる方法は4軸とするものが一般的で
計数機構に代表される信号処理機構は簡単であるが、軸
数の多いことによって構造的な機構が複雑になること、
重職が増加すること等によって設置経費が増加したり、
梼械的に複雑になることに加え、この方式にはジャイロ
が多く使用され、しかも当該ジャイロは通常一定なる期
間(約2000時間)使用する毎に交換する必要がある
ことから保守の上で問題があり、更にドリフトも多くて
性能上の面で問題があった。
さらに船舶等は重量の増lJOによる重心位置の変化を
避ける必要があることが多くアンテナ及びその設置台の
軽量化が要求されるので当#(1)の方式はこの点でも
望ましい、方式とはいえない。
また、(2)の方式は重電の大きいスタビライザ雲台を
削除して上記(1)の方式を改善するものではあるi1
アンテナ取付架台部にレートジャイロやレート積分ジャ
イロ等を搭載して姿勢制御する必要があって更に多くの
ジャイロを必要とし、やはり保守上の面及びドリフトを
伴うことで未華決の問題がある。
本発明は以上に述べた従来の間頓点を解決する目的でな
されたものでありマ船舶の姿勢を確認するための垂直ジ
ャイロと方位ジャイロのみを用い、前艷スタビライザ雲
台、レートジャイロ及びレート積分ジャイi等を用いる
ことなく上記垂直ジャイロと方位ジャイロで検出した船
舶等の動揺量をもとKして演算処理をし、空中線の補正
1を算出してアンテナの方向を補正するようにしたもの
である。
尚、本発明で使用している船舶等の姿勢を確認するため
の垂直ジャイロと方位ジャイロは前記従来の2つの方式
でも使用してお抄本発明を実施するために新たに設けた
ものではない。
以下、本発明の実施例について説明する。尚、実施例の
アンテナの制御方式はX−Yマウント方式とする。
まず初めに座標系について説明すると、自動追尾アンテ
ナで追尾しようとする目標物と船舶等動揺体(以下、船
舶に代表させる。)の2つの物体を位置づけるために船
舶固定座標系を用いる。
目標物の位置を船舶固定座標系を用いて、(Xyr、Y
ll、 Zs)とする。又、船舶及び船舶に設置された
アンテナの姿勢を船舶固定座標系で位置決めし、次のよ
うに定峨するう θ0・・・アンテナのX軸角度(動揺修正前)か。・・
・アンテナのY軸角度(動揺修正前)視・・・船舶の方
位角度 穐・・・船舶のローリング角度 P、・・・船舶のピッチング角度 θト・・アンテナのX軸角度(動揺修正後)ψ畠・・・
アンテナのY軸角度(動揺修正後)以上を用いて目標物
の位置を船舶固定座標系で表わすと次の(1)〜(3)
で表わされる。
XI = −cos #osin p。cosA、 c
os 鳥−5inθ。sin k、coo 鳥 + 008θ。cos 9’n sin 掲・・−・・
−(1)−Cosθ。CO8ψ。cosR6引n P。
−・−(2)+sinθ。(cot A、、 ainP
、−1−5inA、5in4 cos Po)+C01
1θ、 cosψ。cos Rocot P0……(3
)上記(1)〜(3)の関係を用いて動揺修正した後の
アンテナペデスタルの角度は次のように表わすことがで
きる。
θs = sin ’ (Ys)  −・・・・−・=
<4)以上から明らかなように船舶の動揺による、目標
物の方向とアンテナの指向方向との間で生ずる誤差信号
を零にする(アンテナを目標物の方向に向ける)ために
必要なアンテナペデスタルのX軸方向の駆動角度及びY
軸方向の駆動角度はそれぞれ(4)式と(5)式で表わ
されるので船舶の動揺よりも早い速度で上記角度θ8及
びψSを演算し、その角度だけアンチオペデスタルを駆
動することができればよい。
第1図は一方の軸、例えばX軸について示した本発明の
実施例のブロック図であり、各部の意味は次の通りであ
る。
1・・・コニカル走査器 2・・・アンテナ 3・・・受信器 4・・・同期検波器 5.12・・・サーボアンプ 6・・・双極性電圧制御発振器(以下、発振器と言う0
)7・・・アップ・ダウンカウンタ 71・・・計数部 72・・・離性判定部 73・・・プリセット端子 8・・・演算器 9・・・スタビライザスイッチ(以下、スイッチと言う
。)10・・・リレー用駆動電源 11・・・D/A変換器 13・・・モーター 14・・・角度検出器 15.16.17・・・S/l)変換器118・・・垂
直ジャイロ 19・・・方位ジャイロ 20・・・自動追尾開始用リレー(以下、リレーAとい
う)本実施例でも船舶の姿勢を把握するため垂直ジャイ
ロ18と方位ジャイロ19が設置され、各々の出力信号
(垂直角信号、方位角信号)はS/D変換器16,17
でディジタル信号に変換され、S/l)変換器16から
は前述した船舶のピッチング角度Poを示す信号(以下
、Po信号という。)が、S/D変換器17からは船舶
の方位角度^を示す信号(以下、^信号という。)がそ
れぞれ出力され演算器8に入力される。
さらに演算器8には現時点のアンテナ2のペデスタルの
角度(第1図に示す例ではX軸の角度)を、アンテナ2
と機械的に結合されている角度検出器14(第1図にお
いてアンテナ2、モーター13及び角度検出器14間を
結んでいる点線は機械的に結合されていることを示す。
)で検出し、当該角度を示す信号はS/D変換器15で
ディジタル信号に変換されて演算器8に入力されると同
時に当該ディジタル信号はりし−A20のブレイク接点
a2とアップダウンカランタフのプリセット端子73を
へて計数部71に入力される。
すなわち、アップダウンカウンタ7のプリセット端子7
3に上記S/D変換器13からのディジタル信号を常時
入力することによって、その時のアンテナ2の姿勢角で
上記アップダウンカウンタ7がプリセットされることK
なり、当該アップダウンカウンタ7は後で述べる自動1
尾の開始直前のアンテナ2の姿勢角を記憶していること
となる。
アンテナ2を介して受信機3で受信された信号(空中線
2から発射した電波が目標物で反射して得られる信号又
は目標物自体が発射する信号)はコニカル走査器1の信
号と共に同期検波器4に入力され、同期検波器4では目
標物とアンテナ2との間のX軸Kかかわる誤差信号を出
力する。この誤差信号の検出方式自体はコニカル走査式
追尾受信方式として広く知られた公知の方式である。
同期検波器4から出力される誤差信号は偏位する方向に
より2穫(グラス又はマイナス)のいずれか一方の符号
を有する信号であり、当該信号はサーボアンプ5で増幅
されて発振器6に人力される。発振器6は、その入力信
号電圧、すなわち上記誤差信号に対応して発振局波数が
変化する信号を出力する。
今、ここでスイッチ9をオンにすると、リレーA20に
はリレー用駆動電源10から駆動電流が供給されて、動
作状態に各接点am、♂ amが切換わる。接点a1が
開くことKよってアップダウンカウンタ7のプリセット
端子73へのS/L)変換器15からの信号が断になり
、スイッチ9をオンにした時点でのアンテナ2のX軸の
姿勢角がプリセット端子73を介して計数部71に記憶
される。すなわち、当該計数部71は、その時のX軸の
姿勢角にプリセットされる0また、リレーA20の接点
a1とalが閉じることにより@振器6の出力信号とサ
ーボアンプ5の゛出力信号とがそれぞれアップダウンカ
ウンタ7の計数部71と極性判定部72に入力される。
上記極性判定部72でサーボアンプ5からの出力信号が
プラスの符号を有する信号であると判断した場合、計数
部71はダウンカウンタとして動作し、計数部71の出
力として動揺を修正するに必要なX軸の姿勢角の差の信
号、すなわち(θ0−θ@)の値を有する信号(、以下
、角度差信号という。)が得られるーまた、上記極性判
定部72でサーボアンプ5からの出力信号がマイナスの
符号を有する信号であると判断すると、針数部71はア
ップカウンタとして動作し、角度差信号(Cs−θe)
が得られ、これ等角度差信号(#。−#s)又は(θB
−θ。)は演算器8に入力される。
演算器8ではこれまでに入力された信号、すなわち上記
角度差信号(θ0−08)又は(θS−06)修正前の
X軸の角度信号θ。、#8ピP0信号及び4信号に基づ
いて前記(1)〜(4)式を演算し、アンテナ2を目標
物に指向させるために必要なX軸方向のペデスタル駆動
角度θBを算出し、駆動信号を出力する。この駆動信号
はディジタル信号として出力されるのでD /、A変換
器11によりアナログ信号に変換し、サーボアンプ12
で増幅してモーター13に供給し、アンテナ2をX軸方
向に上記角度θまたけ回転させてその方向が目標物の方
向と一致する壕で尚該モーター13を駆動する。アンテ
ナ2の方向と目標物の方向とが一致すると同期検波器4
から出力される角度誤差信号は0(零)となり、発振器
6は発根を停止する。このときの計数部71からの信号
が示す角度は(θ。−(0S−θ・))の絶対値、すな
わちθBであり、これは修正後のアンテナペデスタルの
X軸方向の角度である。
上記動作について、船舶の動揺周期は一般に6〜10s
ecK対して演算器8における演算速度は約5 msで
行えるので、アンテナペデスタルのイー正は船舶の動揺
に十分追従できる。
以上の説明はX軸についてのみ説明したが、Y軸につい
ても第1図に示すのと同様の構成を付加し、前記(1)
〜(3)式及び(5)式の演算に基いてその駆動角を求
めればよい。
本実施例ではコニカル走査式自動追尾の例を示し九がモ
ノパルス式自動追尾でも同様に実施することができる。
以上、詳細に説明したように本発明の実mKより 囚 アンテナ架台部にレートジャイロやレート積分ジャ
イロ等を搭載する必要がないので、必要なジャイロの個
数が大巾に減少し、ジャイロによるドリフトが大巾に減
り、また約2000時間毎のジャイロの交換作業が極め
て少なくなる。
[F]) 重量物であるスタビライザ雲台及びその付属
機構を必要としないので、’I?に船舶のように重量の
増加による重心位置の大巾な変化があってはならないも
のKもアンテナを容易に搭載できる。
等の利益が得られ、本発明は極めて著しい効果を奏する
ものである。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例のブロック図で主な記号は次の通
りである。 2・・・空中線 3・・・受信器 4・・・同期検波器 6・・・双極性電圧制御発振器 7・・・アップ・ダウンカウンタ 8・・・演算器 11・・・L)/A変換器 13・・・モーター 15.16.17・・・S/L)変換器18・・・垂直
ジャイロ 19・・・方位ジャイロ 手続補正書 1.  ’I>件の表示 昭和S6年特 許顆第2o7タ34号 事件との関係  出 願 人 4、代理人 住 所  東京都千代田区丸の内2丁目6番2号丸の内
へ重洲ビル3308 補正の内容   別紙のとおり 補    正    書 本願明細書中下記事項を補正いたします。 記 1、第2頁下から2行目に 「場末船舶」とあるを 「従来、船舶」と訂正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l 自動追尾アンテナで目標物を追跡する際に生ずる誤
    差信号が零となるように制御して上記自動追尾アンテナ
    を目標物に指向させるようKした自動追尾アンテナに於
    いて、当該自動追尾アンテナの姿勢角から生ずる誤差信
    号と、当該自動追尾アンテナが搭載されている動揺体の
    姿勢角から生ずる誤差信号とを演算処理して総合的な誤
    差信号を検出し、この総合的な誤差信号が零になるよう
    に当核自動追凧アンテナのペデスタルを制御するようK
    した動揺体搭載用自動追尾アンテナのペデスタル制御方
    式。 2 自動追尾アンテナで目標物を追跡する際に生ずる誤
    差信号が零となるように制御して上記自動追尾アンテナ
    を目標物に指向させるようにした自動追尾アンテナに於
    いて、当#追尾アンテナの現在の姿勢角と当鍍自動追尾
    アンテナが搭載されている動揺体の現在の姿勢角とを常
    時更新しながら記憶しておき、双方の姿勢角から誤差信
    号を演算処理で求める際の初期条件を上記記憶している
    現在の姿勢角とした動揺体搭載用自動追尾アンテナのペ
    デスタル制御方式。
JP20753481A 1981-12-22 1981-12-22 動揺体塔載用自動追尾アンテナのペデスタル制御方式 Pending JPS58108478A (ja)

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Cited By (8)

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