JPS601987B2 - 船舶衛星通信システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は従釆では衛星通信設備の搭載が困難であった小
型船舶又は浮遊体と衛星間の船舶衛星通信あるいは船舶
放送衛星システムに関するものである。

最近の衛星通信の進展により、種々の新しいサービスが
登場している。

例えば、海事衛星の出現により、電話、テレックス等の
船舶通信に画期的な改善が図られようとしている。現在
の海事衛星逓信では、衛星及び船舶地球局装置を含んだ
総合システム設計上から、通信装置を搭載できるのは主
として１万トン以上のクラスの大型船舶を想定している
。

それは必要な通信装置の大きさ、重畳、さらに衛星通信
可能な船舶の動揺等より設計されている。しかし現状で
は数１００トンあるいはそれ以下の小型船舶が非常に多
く、それらの船舶と衛星間との通信が非常に望まれてい
る。

特に最近では小型船舶に搭載する衛星通信装置の開発が
なされている。現状の標準海事衛星船舶地球局装置は、
直径１．２の「 紬Ｂビーム幅９ｏ 程度のアンテナを
用い、ロ−リング士２２．５０周期ｌａ砂、ピッチング
＋１び周期１胸程度の船舶動揺（１万トンクラス想定）
に対し、アンテナを衛星方向に指向させるよう設計して
いる。

そのため、船の動揺検出制御部、ビーコン信号検出制御
部、アンテナ駆動部を含む衛星追尾機構は極めて複雑で
大がかりなものとなり、この装置の重量は約２００ｋ９
程度となる。しかし多くの小型船舶においては、この種
の装置の搭載は経済的にも物理的にも不可能である。一
方、現在までのＴＶ放送サービスは陸地内の受信者を対
象としたもので、海上船舶へのサービスは特に考慮され
ていない。少数の船舶にはＴＶ受信装置が設備され、航
行中沿岸近くでは地上放送局のＴＶ放送波を受信するこ
とも地理的条件によっては可能であるが外洋に出ると受
信は不可能となる。しかしまだ実施例はないが、船舶に
おけるこれらの問題も放送衛星の出現により大幅に改善
されることが予想される。衛星を利用した放送では衛星
ビームが任意に形成されるため、陸上、海上をとわず、
広範囲にわたって一様に放送波を受信することができる
。

現在予定されている放送衛星のサービスエリアは地上放
送サービスエリアにくらべて大幅に広い。本来、衛星放
送は陸上の各家庭に衛星受信機を配置し、個別受信を行
うことを目的としている。第１図は衛星放送受信システ
ムの形態を示し、ｓは衛星であり、ａ，ｂ，ｃ，ｄは各
家庭におかれた衛星受信機である。衛星放送の性質は地
上より衛星をみる仰角が地上放送の放送到来波の角度よ
りも非常に高くとれるため、殆んどの場所において、直
接衛星よりの韓射波を受信できることである。従って、
地上において衛星到来電波の強さ（露東密度）が同じな
らば、いかなる場所、いかなる家庭においても同じ受信
機を用いれば同じＴＶ復調画質が得られる。現在計画中
の放送衛星システムの設計例では、例えば、受信周波数
は１本日ｚで５００Ｋ程度の雑音温度をもつ受信装置を
用いて、陸上では直径０．６〜１の程度のアンテナ装置
を、また、沿岸よりかなりはなれた外洋においてはアン
テナが完全に衛星方向に指向したと仮定して１．０〜１
．８の程度の直径をもつアンテナを用いれば十分受信可
能である。

か物こ１７０Ｋ程度の受信機を用いれば外洋において、
直径０．７〜１．２仇程度のアンテナ装置（海事衛星の
場合と同程度又はそれ以下のもの）でＴＶ衛星信号の受
信が可能となるはずである。ところで、海上においては
陸上とはまったく異なった特異な条件が含まれ、特に船
上での受信は困難をきわめる。即ち、海上においては障
害物による衛星電波のしやへし、はなく、一様に電波は
鏡射され、到来電波の条件としては、陸上よりはるかに
良好である。しかし問題は、受信機を搭載する船舶が動
揺するため、衛星受信機を設備しても、いかに受信アン
テナを精度高く衛星に指向させるかが重要な議題となる
。ローリング、ピッチング等による船舶の動揺は一般に
小型船舶ほど激しく、大型船舶になるほどゆるやかにな
る。またその周期も小型船舶ほど短く、大型船舶になる
ほど長くなる。今、大型、小型船舶上で衛星よりの信号
を受信する場合、前述の説明のように、海上での到来電
波は一様であるため、同一の衛星受信機をそれぞれの船
舶に用いれば、もし受信アンテナが衛星を正しく指向し
ていれば、同じ品質のＴＶ復調画が得られる。

しかし、船舶では動揺を伴うため、衛星の追尾装置が必
要となる。船舶が小型になればなるほど船舶の動揺はよ
り激しくより大がかりで複雑な衛星追尾装置が必要とな
る。当然、追尾装置が複雑、大型化するほど技術的にも
困難となりコスト面においても高くなる。先に示した海
事衛星船舶局の実例および予想される放送衛星受信機の
アンテナサイズの例から推定しても、さらには１匁比衛
星放送の場合海事衛星にくらべて受信周波数が高いため
、アンテナビーム幅がより狭くなり技術的に衛星追尾は
より困難となることからも、小型船舶（例えば１方トン
以下）に現在の衛星受信機を搭載することは経済的にも
不利で、より小型船舶では物理的に搭載不可能である。
この問題を解決するには、■衛星出力を大きくする。■
受信機に極低雑音増幅器を用いて衛星電力増加と等価に
する。または前述のように■小型船舶になるほど衛星追
尾装置を、より藤度化し船舶のより大きな動揺範囲、よ
り速い変動速度に対しても即応できるようにするなどが
考えられる。しかしこれらの方法は、技術的にも困難で
膨大な費用を要し、得策でない。船舶の大きさによって
は物理的に不可能な場合がある。本発明は以上の問題を
解決するもので、動揺の小さな母船（又は浮遊体）のみ
に衛星追尾装置を用いた衛星受信機を装備し、母船にて
衛星受信し、さらに母船より放射された信号を小型船舶
のアンテナで受信し、小型船舶においても衛星通信を可
能ならしめるものである。

特に多くの船舶が船団をなす場合、また非常に小さな船
舶を対象とする場合に極めて有効な船舶衛星通信システ
ムを与える。以下、本発明について実施例とともに詳細
に説明する。第２図は本発明の第１の実施例を説明する
図であり、１は衛星受信装置、２は信号処理装置、３は
対付属船舶用アンテナ、４は対母船用アンテナ、５は受
信端末装置、６は母船、７は付属船舶、８は衛星を示す
。

衛星受信装置１は衛星受信洋アンテナと母船６のローリ
ング、ピッチング等による船舶の動揺の動揺検出信号お
よび衛星よりの受信信号をもとにアンテナを衛星８に指
向させるよう制御するアンテナ追尾装置と低雑音増幅器
さらに必要に応じて周波数変換器等により構成される。

例えば直径ＺＩ．２肌程度のアンテナを含むこの種の衛
星受信装置１は前述したように１万トンクラス以上の大
型船舶においても極めて大規模な構成を必要とし、特に
漁船に多い小型船舶などでは搭載不可能となる。信号処
理装置２は受信周波数変換部又は受信信号の復調及び再
変調部等で構成される。

対付属船舶用アンテナ３は無指向性又は広い角度の放射
特性をもつ。これら衛星受信装置１、信号処理装置２及
び対付属船舶用アンテナ３は母船上に設備され、衛星受
信装置１の衛星通信用アンテナは追尾装置の作用により
精度高く衛星を指向するよう制御される。また付属船舶
７に対する放射波を常に一定に保つため、対付属船舶用
アンテナ３にも船の動揺を除去する安定化装置を付加す
ることもできる。一方、付属船舶７上には、対母船用ア
ンテナ４と受信端末装置５が設備される。

受信端末装置５は受信した信号よりビデオ信号、音声信
号等を復調する復調器からなる。特に付属船舶上の対母
船用アンテナ４は指向特性を当該付属船舶７の動揺範囲
においても母船６よりの信号を十分受信できる程度に広
くする（ビーム幅を当該付属船舶７の動揺による対付属
船舶用アンテナ３に対向するアンテナ指向特性の中心の
ゆらぎ角より広くする）か、又は母船６に対する追尾機
能を付加する。母船６、付属船舶７間の信号周波数はア
ンテナの広指向特性、高出力電力が得やすく、また対母
船用アンテナ４、受信機等の製作が容易な周波数帯（例
えばＶＨＦ，ＵＨＦ帯）に選ぶことにより、付属船舶７
の対母船用アンテナ４及び受信端末装置５は極めて簡易
化される。さらに、また、対母船用アンテナ４を手動又
は前記対付属船舶用アンテナ３に比べてはるかに簡易な
自動追尾装置を付加することができる。ここでＸバンド
の衛星放送の場合を例にとり、より詳細に説明する。

衛星８からのＴＶ信号はＦＭ変調され、Ｘバンドで地上
、海上に放射される。前述の如く、放送サービス内の外
洋においては、直径０．７〜１．２凧程度のアンテナで
衛星８からのＴＶ信号を受信できる。しかしこれに要す
る衛星追尾装置を含めると、海事衛星通信装置より推定
して２００ｋ９程度の非常に大規模なものとなり、種々
の条件により搭載できるのは１万トンクラス程度以上の
大型船舶に限られる。大型船舶の母船６で受信されたＦ
Ｍ信号は、信号処理装置２によってビデオ信号や音声信
号に復調される。

そしてこれらの信号は地上放送で用いられているような
ＵＨＦやＶＨＦ帯のＡＭ信号に再変調され、対付属船舶
用アンテナ３により放射される。付属船舶７では、この
ＶＨＦ又はＵＨＦ帯のＡＭ信号を対母船用アンテナ４で
受信し、受信端末装置５として通常の家庭用ＴＶ受像機
の如きものを用いれば、簡単に良好な復調画が得られる
。

これにより、数１００〜数１０トンクラスの小型船舶で
も衛星放送を受信することができる。母船６で衛星受信
した信号は、単なる周波数変換器のみを行い、広いアン
テナ指向特性の得やすい周波数にて母船６と付属船舶７
間の通信を行ってもよい。

なお、ここでは衛星放送を例にとり受信システムについ
て説明したが、付属船舶７に送信機能を付加すれば、小
型の付属船舶７より衛星８に対して簡単な方法で信号を
送信することもできる。

第２図には送信の場合の信号の流れを破線で示している
。第３図は本発明の第２の実施例を説明する図である。

６′は動揺の小さい大型浮遊体であり、７′はづ・型浮
遊体である。

他は第３図と同様のものである。当該第２の実施例にお
ける動作・機能は前述の第１の実施例と同じである。本
発明によれば、■衛星通信装置の搭載が経済的にあるい
は物理的に不可能な小型船舶においても、簡単な装置に
より対衛星との通信が可能となる、■母船の位置を衛星
通信サービスエリア周辺におくことにより、その衛星サ
ービスエリア外においても通信可能となる。

■母船よりの信号割込みにより、母船と付属船舶間の連
絡回線にも流用できる、等多くの利点がある。特に、小
型船舶を対象とした、あるいは船団をなす場合等の船舶
衛星放送や他の船舶移動通信において非常に有効な手段
となる。図面の簡単な説明第１図は衛星放送システムの
形態を示す図、第２図は本発明の第１の実施例を説明す
る図、第３図は本発明の第２の実施例を説明する図であ
る。

１・…・・衛星受信装置、２・・・・・・信号処理装置
、３・・・・・・対付属船舶用アンテナ、４・・・・・
・対母船用アンテナ、５・…・・受信機末装置、６・・
・・・・母船、７・・・…付属船舶、８・・・・・・衛
星。

第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 衛星より輻射電束密度が一様に分布した海上領域に
   おける母船又は浮遊体の動揺を検出し衛星にアンテナを
   指向させる追尾機能を有する衛星受信装置と、前記衛星
   受信装置で受信した信号を処理する信号処理装置と、前
   記信号処理装置の出力を対付属船舶に向け放射する無指
   向性又は広角度の放射特性をもつ対付属船舶用アンテナ
   とを設備した母船又は浮遊体と、 対母船用アンテナと
   、当該アンテナにより前記母船等より放射された信号を
   受信しかつ復調する受信端末装置とを設備し、前記母船
   又は浮遊体の動揺以上の大きな動揺特性をもつ付属船舶
   と からなり、衛星からの信号を前記母船等の衛星受信
   装置で受信し、信号処理装置を経由して対付属船舶用ア
   ンテナより放射し、付属船舶の対母船用アンテナで受信
   した信号を受信端末装置で復調する受信構成を特徴とし
   た船舶衛星通信システム。 ２ 付属船舶に設備した対母船用アンテナとして、アン
   テナのビーム幅が当該付属船舶の動揺による対付属船舶
   用アンテナに対向するアンテナ指向特性の中心のゆらぎ
   角より広い指向性を有するか又は対母船追尾機能を備え
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の船舶衛
   星通信システム。