JPS6147441B2 - - Google Patents

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JPS6147441B2
JPS6147441B2 JP54048194A JP4819479A JPS6147441B2 JP S6147441 B2 JPS6147441 B2 JP S6147441B2 JP 54048194 A JP54048194 A JP 54048194A JP 4819479 A JP4819479 A JP 4819479A JP S6147441 B2 JPS6147441 B2 JP S6147441B2
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JP
Japan
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vector
antenna
base station
ship
angle
Prior art date
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Application number
JP54048194A
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Japanese (ja)
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JPS55140302A (en
Inventor
Takeshi Yoshida
Hidehiko Kasama
Kazuo Abe
Takehiko Kano
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Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Japan Broadcasting Corp
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Publication date
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Priority to JP4819479A priority Critical patent/JPS55140302A/en
Publication of JPS55140302A publication Critical patent/JPS55140302A/en
Publication of JPS6147441B2 publication Critical patent/JPS6147441B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/02Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole

Landscapes

  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、移動体に搭載した指向性アンテナ、
特に指向性送信アンテナの指向制御装置に関し、
特に、送信アンテナを自動的に常時基地局の方向
に指向させ、あわせて、移動体の現在位置を検知
し得るようにしたものである。
[Detailed Description of the Invention] The present invention provides a directional antenna mounted on a mobile object,
Especially regarding directional control devices for directional transmitting antennas,
In particular, the transmitting antenna is automatically directed toward the base station at all times, and the current location of the mobile object can also be detected.

一般に、船舶などの移動体からテレビジヨン中
継を行なう場合には、その移動体に搭載した指向
性送信アンテナを常時基地局の方向に指向させる
必要がある。また、特に、深夜、濃霧などの環境
条件のもとで遭難事件などを取材する場合には、
安全かつ迅速に遭難現場に到着するために、移動
体の現在位置と進むべき方角とを常時十分に把握
していなければならない。
Generally, when broadcasting television from a mobile body such as a ship, it is necessary to always point a directional transmitting antenna mounted on the mobile body in the direction of a base station. In addition, especially when reporting on distress incidents etc. late at night or under environmental conditions such as dense fog,
In order to arrive at a distress site safely and quickly, it is necessary to fully grasp the current position of a mobile object and the direction in which it should proceed.

従来、例えば移動体の現在位置を検知する方法
としては、 (1) 人工衛星、特に、航海用衛星、レーダ、電波
航法装置すなわちいわゆるロランなどによる方
法、 (2) 3個以上の固定電波源、例えばラジオ、テレ
ビジヨン等の放送電波の到来方向を検知する方
法、 などがあるが、(1)は、大規模かつ複雑な装置を必
要とするので、機動性に欠け、小形漁船等を利用
する海上緊急取材には適切でなく、また、(2)は、
障害物の多い海上あるいは陸上では電波の回折に
よる誤差が大きく、電波の到来方向を検知するた
めに回転可能な指向性受信アンテナを中継用本線
のアンテナ装置とは別に設ける必要があるなどの
欠点があつた。
Conventionally, methods for detecting the current position of a moving object include (1) methods using artificial satellites, especially navigation satellites, radars, radio navigation devices, such as so-called LORAN, (2) methods using three or more fixed radio wave sources, For example, there are methods to detect the direction of arrival of broadcast waves from radio, television, etc., but method (1) requires large and complicated equipment, lacks maneuverability, and requires the use of small fishing boats, etc. It is not appropriate for maritime emergency reporting, and (2) is
At sea or on land where there are many obstacles, errors due to radio wave diffraction are large, and disadvantages include the need to install a rotatable directional receiving antenna separately from the main relay antenna system to detect the direction of arrival of the radio waves. It was hot.

また、移動体上の送信アンテナの指向方向を制
御する方法としては、 (3) 基地局から中継用とは別の電波を特に送信
し、移動体上でその電波の到来方向を検知する
方法、 (4) 本願人の出願に係る実公昭40−22411号公報
記載のように、地磁気を共通の基準方位として
用い、基地局の受信アンテナの指向方向すなわ
ち電波到来方向の磁北からの偏移角を移動体に
送信し、移動体上の送信アンテナの磁南からの
偏移角をこれに合わせる方法、 などがあるが、いずれも、基地局から移動体に向
けて中継用とは別の電波を常時送信する必要があ
るという欠点があつた。
In addition, methods for controlling the pointing direction of a transmitting antenna on a mobile object include (3) a method in which a base station specifically transmits a radio wave other than that for relaying, and the arrival direction of the radio wave is detected on the mobile object; (4) As described in Japanese Utility Model Publication No. 1972-22411, which is filed by the applicant, geomagnetism is used as a common reference direction, and the deviation angle of the receiving antenna direction of the base station, that is, the direction of arrival of radio waves, from magnetic north is determined. There are methods such as transmitting to a mobile object and adjusting the deviation angle from the magnetic south of the transmitting antenna on the mobile object, but all of these methods involve transmitting radio waves different from those for relay from the base station to the mobile object. The drawback was that it needed to be sent all the time.

しかも、上述した従来の方法は、いずれも、前
述した種々の要求を同時には満足し得ないという
欠点があつた。
Moreover, all of the conventional methods described above have the disadvantage that they cannot simultaneously satisfy the various requirements described above.

本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去
し、比較的簡単な構成により、移動体の現在位置
を自動的に検出し、あわせて、その移動体に搭載
したアンテナを常時固定の基地局に向けて容易に
指向させ得るようにしたアンテナ指向制御装置を
提供することにある。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks, automatically detect the current position of a moving object with a relatively simple configuration, and connect the antenna mounted on the moving object to a fixed base station at all times. An object of the present invention is to provide an antenna pointing control device that can easily direct the antenna toward the object.

すなわち、本発明アンテナ指向制御装置は、ア
ンテナを回転可能に搭載して媒質中を移動する移
動体に、少なくとも、前記移動体上の所定の方向
が指す方角と前記移動体の前記媒質に対する相対
速度とから前記移動体の前記媒質に対する相対速
度ベクトルを検出する相対速度検出手段と、前記
相対速度ベクトルと前記媒質の流速ベクトルとか
ら所要の時間中における前記移動体の変位ベクト
ルを検出する変位検出手段と、前記変位ベクトル
と前記移動体の既知の位置および固定の基地局の
位置を結ぶ既知の位置ベクトルとから前記所要の
時間後における前記移動体の新たな位置と前記基
地局の位置とを結ぶ新たな位置ベクトルを検出す
る位置検出手段とを備え、前記新たな位置におい
て前記アンテナを前記新たな位置ベクトルの方向
に指向させるようにしたことを特徴とするもので
ある。
That is, the antenna pointing control device of the present invention provides a movable body rotatably mounted with an antenna that moves in a medium at least a direction pointed by a predetermined direction on the movable body and a relative velocity of the movable body with respect to the medium. relative velocity detection means for detecting a relative velocity vector of the moving body with respect to the medium; and displacement detection means for detecting a displacement vector of the moving body during a required time from the relative velocity vector and the flow velocity vector of the medium. and a known position vector connecting the displacement vector, the known position of the mobile body, and the fixed base station position to connect the new position of the mobile body after the required time and the position of the base station. The present invention is characterized in that it comprises a position detecting means for detecting a new position vector, and the antenna is directed in the direction of the new position vector at the new position.

なお、本発明アンテナ指向制御装置は、小形漁
船等を利用する海上緊急取材等に使用するに特に
好適であるが、航空機、ヘリコプタ、自動車など
空中あるいは陸上の移動体にも適用し得ることは
勿論である。
The antenna pointing control device of the present invention is particularly suitable for use in emergency reporting at sea using small fishing boats, etc., but it can of course also be applied to aerial or land-based moving objects such as aircraft, helicopters, and automobiles. It is.

以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳
細に説明する。
The invention will be explained in detail below by way of example embodiments with reference to the drawings.

まず、本発明を船舶について適用した場合の例
について、第1図を参照して本発明の原理を説明
する。第1図において、Oを固定の基地局とし、
Pを海岸線上の出発点にある船舶の位置とする
と、出発点Pの位置から基地局Oの位置に向かう
ベクトルすなわち基準位置ベクトル〓の方向と
大きさとを地図上で求めることは容易である。ま
た、出発直後における船舶の海水に対する相対速
度ベクトルすなわち船速ベクトルを〓とし、潮
流乃至海流の速度ベクトルすなわち潮流ベクトル
を〓とすると、船舶の進行を表わす絶対速度ベ
クトル〓は、船速ベクトル〓と流速ベクトル
とを合成して、次式により求められる。
First, the principle of the present invention will be explained with reference to FIG. 1 regarding an example in which the present invention is applied to a ship. In FIG. 1, O is a fixed base station,
If P is the position of the ship at the starting point on the coastline, it is easy to find the direction and magnitude of the vector from the starting point P to the base station O, that is, the reference position vector 〓 0 on the map. . Furthermore, if the relative speed vector of the ship to the seawater immediately after departure, that is, the ship speed vector, is 0 , and the speed vector of the tidal current or ocean current, that is, the tidal current vector, is 0 , then the absolute speed vector representing the progress of the ship 0 is the ship speed. By combining the vector 〓 0 and the flow velocity vector 〓 0 , it is determined by the following formula.

=〓+〓 ……(1) ついで、所要の微小時間Δt後に船舶は位置Q
に進行するが、その位置Qについての新たな位置
ベクトル〓は、絶対速度ベクトル〓と微小時
間Δtとの積からなら船舶の変位ベクトルと基準
位置ベクトル〓とを合成して、次式により求め
られる。
0 = 〓 0 + 〓 0 ...(1) Then, after the required minute time Δt, the ship moves to position Q.
However, the new position vector 〓 1 for that position Q is the product of the absolute velocity vector 〓 0 and the minute time Δt, then the displacement vector of the ship and the reference position vector 〓 0 are synthesized to form the following equation. It is determined by

=〓−〓・Δt ……(2) 以下同様にして、Q点における船速ベクトル〓
と流速ベクトル〓とから絶対速度ベクトル〓
を求め、その絶対速度ベクトル〓と上述の位
置ベクトル〓とを基にしてさらにΔt後の新た
な位置ベクトル〓を求めることができる。以上
のように、各時刻における船速ベクトル〓および
流速ベクトル〓を測定しつつ上述の計算を繰返せ
ば、任意の時刻における位置ベクトル〓を求める
ことができる。なお、位置ベクトル〓の方向は船
舶上の送信アンテナを指向させるべき方向を示し
ており、また、位置ベクトル〓の大きさと方向と
から基地局に対する船舶の相対的位置を知ること
ができる。
1 =〓 0 −〓 0・Δt ...(2) Similarly, ship speed vector at point Q〓
1 and flow velocity vector〓 From 1 to absolute velocity vector〓
1 , and based on the absolute velocity vector 〓 1 and the above-mentioned position vector 〓 1 , a new position vector 〓 2 after Δt can be further calculated. As described above, by repeating the above calculation while measuring the ship speed vector 〓 and the current velocity vector 〓 at each time, the position vector 〓 at an arbitrary time can be obtained. Note that the direction of the position vector 〓 indicates the direction in which the transmitting antenna on the ship should be directed, and the relative position of the ship with respect to the base station can be known from the magnitude and direction of the position vector 〓.

つぎに、上述した各ベクトルの相互関係を第2
図に示し、それらのベクトルに基づいてアンテナ
指向制御を行なう本発明装置の基本的構成の例を
第3図に示す。
Next, the mutual relationship of each vector mentioned above is expressed as
FIG. 3 shows an example of the basic configuration of the device of the present invention which performs antenna directivity control based on these vectors.

第3図示の構成においては、まず、送信アンテ
ナ方位角検出制御部1において、送信アンテナT
の指向方向の船首方向となす角βを角度エンコー
ダEによりデジタル値、例えば8ビツトの2進数
に変換して演算部5に入力する。一方、演算部5
においては、後述するように、船首方位角検出部
2において検出した船首方位角α、並びに、船速
検出部3において検出した船速vおよびデータ設
定部4において設定した各種のデータから算出し
た基地方位角θに基づき、 Δ=α+β−θ ……(3) によつて計算した送信アンテナTの指向方向の誤
差角Δのデジタル値を送信アンテナ方位角検出制
御部1に返送し、送信アンテナ方位角検出制御部
1において、その誤差角Δをデジタル・アナログ
変換器DAによりアナログ値に変換し、サーボ増
幅器Aを介してモータMを駆動することにより、
誤差角Δが零になる方向すなわちα+βがθに一
致する方向に送信アンテナTを回転させる。
In the configuration shown in FIG. 3, first, in the transmitting antenna azimuth detection control section 1, the transmitting antenna T
The angle β between the pointing direction and the bow direction is converted into a digital value, for example, an 8-bit binary number, by an angle encoder E, and is input to the calculation unit 5. On the other hand, the calculation section 5
As will be described later, the base is calculated from the bow azimuth α detected by the bow azimuth detection section 2, the boat speed v detected by the boat speed detection section 3, and various data set in the data setting section 4. Based on the azimuth θ, the digital value of the error angle Δ in the directivity direction of the transmitting antenna T calculated by Δ=α+β−θ (3) is sent back to the transmitting antenna azimuth detection control unit 1, and the transmitting antenna azimuth is In the angle detection control section 1, the error angle Δ is converted into an analog value by the digital-to-analog converter DA, and the motor M is driven via the servo amplifier A.
The transmitting antenna T is rotated in the direction in which the error angle Δ becomes zero, that is, in the direction in which α+β matches θ.

つぎに、船首方位角検出部2は、フラツクスバ
ルブF、シンクロ受信機CT、モータMおよび制
御回路Cにより構成し、フラツクスバルブFを例
えば船舶に固定してシンクロ受信機CTにおける
回転軸の円周上の一点を常時磁北の方位に保持す
るように動作させることによつて磁北に対する船
首の方位角αを検出し、その方位角αを角度エン
コーダEによりデジタル値に変換して演算部5に
入力する。
Next, the heading angle detection section 2 is composed of a flux valve F, a synchro receiver CT, a motor M, and a control circuit C. The azimuth angle α of the bow relative to the magnetic north is detected by operating one point on the circumference in the direction of the magnetic north at all times, and the azimuth angle α is converted into a digital value by the angle encoder E. Enter.

つぎに、速度検出部3は、例えば、プロペラ、
発電機等よりなる速度計Vにより船速度vを測定
し、アナログ・デジタル変換器ADによりデジタ
ル値に変換して演算部5に入力する。
Next, the speed detection unit 3 detects, for example, a propeller,
The ship speed v is measured by a speedometer V made of a generator or the like, converted into a digital value by an analog-to-digital converter AD, and inputted to the calculation section 5.

つぎに、データ設定部4は、演算の初期値およ
び潮流に関する各種のデータを演算部5に入力す
る部分であり、それら各種のデータにそれぞれ対
応させて、例えば、つまみ付きポテンシヨメータ
Pにより設定した直流電圧をアナログ・デジタル
変換器ADにより変換したデジタル値、あるい
は、デジタル・ダイアル・スイツチDにより直接
に設定したデジタル値を演算部5に加え、それぞ
れのデータに対応するセツトスイツチSによりそ
れぞれ読込み命令を与える。それらのデータ設定
手段を必要な個数だけ設けて、出発点における基
地距離l0、基地方位角θ、潮流方位角γ、潮流
速度uなどの各種データを演算部5に入力する。
Next, the data setting section 4 is a section for inputting various data regarding the initial value of the calculation and the power flow into the calculation section 5, and settings are made by, for example, a potentiometer P with a knob in correspondence with the various data. A digital value obtained by converting the DC voltage obtained by analog/digital converter AD or a digital value directly set by digital dial switch D is added to the calculation unit 5, and a read command is issued by the set switch S corresponding to each data. give. A necessary number of these data setting means are provided, and various data such as the base distance l 0 at the starting point, the base azimuth θ 0 , the tidal current azimuth γ, and the tidal current speed u are input to the calculation unit 5.

なお、演算の初期値としての基地距離l0および
基地方位角θは地図上で求めることができ、ま
た、潮流方位角γおよび潮流速度uはあらかじめ
予想した値を設定するか、あるいは、投錨して停
船した状態で上述した速度計Vを用いて実測した
デジタル値を設定する。さらに、かかる予想値あ
るいは実測値の代りに、満潮時刻と現在時刻とか
ら後述の方法によつて潮流の方位角γおよび速度
uを計算するようにすることもできる。
Note that the base distance l 0 and base azimuth θ 0 as initial values for calculation can be found on the map, and the tidal current azimuth angle γ and tidal current speed u can be set to pre-estimated values, or Set the digital value actually measured using the above-mentioned speedometer V while the ship is stopped. Furthermore, instead of such predicted values or measured values, the azimuth angle γ and velocity u of the tidal current may be calculated from the high tide time and the current time using the method described later.

つぎに、演算部5は、入出力インターフエース
IO、演算器CP、メモリMEなどよりなり、(2)式
における微小時間Δtを繰返し周期とするパルス
列を発生させるタイミングパルス発生器TPから
の順次のパルス毎に、前述した各入力データに
(1)、(2)、(3)各式に基づく演算を施し、その演算の
結果として得られる新たな基地方位角θおよび基
地距離lをデータ表示器DSに表示するととも
に、誤差角Δを送信アンテナ方位角検出制御部1
に供給して送信アンテナTを回転させる。なお、
データ表示器DSには、必要に応じて各入力デー
タや演算の中間結果、例えば船舶の進行方位角δ
や絶対速度wなどを併わせて表示することもで
き、また、演算器CPとしては、例えばインテル
社製8080A型などのマイクロプロセツサを用いる
のが適切であり、さらに、例えばAMD社製
Am9511型などの演算プロセツサを併用すれば、
演算の精度および速度を著しく向上させることが
できるので、本発明の目的を達成するに極めて好
適である。
Next, the calculation unit 5 has an input/output interface.
The timing pulse generator TP, which consists of IO, arithmetic unit CP, memory ME, etc., generates a pulse train whose repetition period is the minute time Δt in equation (2).
Perform calculations based on each formula (1), (2), and (3), display the new base azimuth θ and base distance l obtained as the result of the calculation on the data display DS, and also calculate the error angle Δ. Transmission antenna azimuth detection control section 1
to rotate the transmitting antenna T. In addition,
The data display DS displays various input data and intermediate results of calculations as necessary, such as the ship's heading angle δ.
It is also possible to display the absolute speed w, etc. Also, as the arithmetic unit CP, it is appropriate to use a microprocessor such as Intel's 8080A, and furthermore, for example, AMD's microprocessor.
If you use an arithmetic processor such as the Am9511 type,
Since the accuracy and speed of calculation can be significantly improved, this method is extremely suitable for achieving the object of the present invention.

つぎに、演算部5における演算の態様につき詳
述するに、前述した(1)式および(2)式を任意の時刻
tに拡張して前述した各ベクトルを第2図に従つ
て極座標により表わし、船舶の相対速度ベクトル
すなわち船速ベクトル〓=(v、α)、流速ベクト
ル〓=(u、γ)および船舶の絶対速度ベクトル
〓=(w、δ)とすると、つぎの(1−a)式が
得られ、 〓=〓+〓 ……(1−a) また、微小時間Δtの間における船舶の変位ベ
クトルを〓=(x、δ)とするとともに、位置ベ
クトルの時刻tにおける値を〓=(l、θ)およ
び時刻t−Δtにおける値を〓-1=(l-1、θ-1)と
すると、つぎの(2−a)式および(2−b)式
が得られる。
Next, to explain in detail the manner of calculation in the calculation unit 5, the above-mentioned equations (1) and (2) are extended to an arbitrary time t, and each of the above-mentioned vectors is expressed by polar coordinates according to FIG. , the relative speed vector of the ship, that is, the speed vector = (v, α), the current speed vector = (u, γ), and the absolute speed vector of the ship = (w, δ), the following (1-a) is obtained. The formula is obtained, 〓=〓+〓 ...(1-a) Also, let the displacement vector of the ship during the minute time Δt be 〓=(x, δ), and the value of the position vector at time t be 〓 =(l, θ) and the value at time t-Δt is 〓 −1 =(l −1 , θ −1 ), then the following equations (2-a) and (2-b) are obtained.

〓=〓・Δt ……(2−a) 〓=〓-1−〓 ……(2−b) ここで、余弦定理および正弦定理を用いると、
(1−a)式から w=√22+2 (−) ……(4) δ=α+sin-1〔u/vsin(γ−α)〕 ……(5) が得られ、また、(2−a)式および(2−b)
式から x=w・Δt ……(6) l=√2 -12−2-1-1−)……(7) θ=θ-1+sin-1〔x/lsin(θ-1−δ)〕 ……(8) が得られる。しかして、(7)式および(8)式はいずれ
も漸化式であり、直前の時刻t−Δtにおける位
置ベクトル(l、θ)の計算値から次の時刻tに
おける位置ベクトル((l、θ)の値を計算する
ことができる。したがつて、微小時間Δtを適切
な値、例えばΔt=1秒に設定し、船速ベクトル
(v、α)、流速ベクトル(u、γ)および出発点
における基準位置ベクトル(l0、θ)の値を与
えれば、(4)式〜(8)式により任意の時刻tにおける
位置ベクトル(l、θ)を順次に計算することが
でき、さらに、(3)式により送信アンテナTの指向
方向の誤差角Δを求めることができる。
〓=〓・Δt ……(2-a) 〓=〓 -1 −〓 ……(2-b) Here, using the cosine theorem and the sine theorem,
From equation (1-a), w=√ 2 + 2 +2 (-) ...(4) δ=α+sin -1 [u/vsin(γ-α)] ...(5) is obtained, and (2 -a) Formula and (2-b)
From the formula, x=w・Δt...(6) l=√ 2 -1 + 2 -2 -1 ( -1 -)...(7) θ=θ -1 +sin -1 [x/lsin(θ -1 −δ)] …(8) is obtained. Equations (7) and (8) are both recursive equations, and the position vector ((l, θ) at the next time t is calculated from the calculated value of the position vector (l, Therefore, by setting the minute time Δt to an appropriate value, for example Δt=1 second, the ship speed vector (v, α), current velocity vector (u, γ) and departure If the value of the reference position vector (l 0 , θ 0 ) at a point is given, the position vector (l, θ) at any time t can be calculated sequentially using equations (4) to (8), and furthermore, , (3), the error angle Δ in the directivity direction of the transmitting antenna T can be determined.

つぎに、潮流の流速を計算する態様について説
明するに、潮流の方向および速度は海洋上におけ
る場所と時刻との関数であるから、予想される海
洋上の行動範囲内の各位置における潮流の方向お
よび最大速度をあらかじめ測定してメモリMEに
記憶させておき、使用時に、上述のように計算し
た位置ベクトル(l、θ)に対応して上述の方向
および最大速度をメモリMEから読出し、さら
に、その日の満潮時刻および現在時刻などから、
その現在時刻における潮流の流速ベクトル(u、
γ)を計算する。なお、その現在時刻は、デジタ
ルスイツチDに設定して読込み命令を与えるセツ
トスイツチSを閉じた後に、タイミングパルス発
生器TPにパルス数を計数することによにつて得
られる。瀬戸内海など潮流の状態が既知の海上に
おける潮流速度の最も簡単な近似式として例えば
つぎの(9)式がある。
Next, we will explain how to calculate the current speed of a tidal current.Since the direction and speed of a tidal current are a function of the location and time on the ocean, the direction of the tidal current at each position within the expected range of activity on the ocean. and the maximum speed are measured in advance and stored in the memory ME, and when used, the above-mentioned direction and maximum speed are read out from the memory ME corresponding to the position vector (l, θ) calculated as above, and further, Based on the high tide time of the day and the current time,
Current velocity vector of the current at the current time (u,
γ). The current time can be obtained by counting the number of pulses in the timing pulse generator TP after closing the set switch S which sets the digital switch D and gives a read command. For example, the following equation (9) is the simplest approximation formula for the tidal current speed in a sea where the state of the tidal current is known, such as the Seto Inland Sea.

u=unsin〔2π/T(t−t0)〕 ……(9) ここに、uは潮流速度、unは最大潮流速度、
tは現在時刻、t0は満潮時刻、Tは満潮周期であ
る。なお、潮流速度の計算は、上述の(9)式に限ら
れるものでなく、月齢や季節に関連した諸定数を
デジタルスイツチDに設定することにより、さら
に精密な近似式を用いて計算することができる。
u = u n sin [2π/T (t - t 0 )] ...(9) where u is the tidal current speed, u n is the maximum tidal current speed,
t is the current time, t 0 is the high tide time, and T is the high tide cycle. Note that the calculation of tidal current velocity is not limited to the above formula (9), but can be calculated using a more precise approximate formula by setting various constants related to the moon phase and season to digital switch D. I can do it.

つぎに、本発明アンテナ指向制御装置の原理的
構成の他の例として、第3図示の構成に、さら
に、アンテナ抑角検出制御部6を付加したものを
第4図に示す。第4図示の構成において、傾斜計
Iは、鉛直方向を検出するものであつて、その傾
斜計Iにおける中心軸Cの鉛直方向からの偏移角
を電圧に変換し、その電圧をサーボ増幅器Aによ
り増幅したのちモータMを駆動して傾斜計Iの中
心軸Cの傾斜角を変化させることにより、船舶の
動揺には拘わりなく、傾斜計Iの中心軸Cを常時
鉛直方向に保持することができる。一方、演算部
5においては、つぎの(10)式により送信アンテナT
を指向させるべき仰角εを計算する。
Next, as another example of the fundamental configuration of the antenna pointing control device of the present invention, FIG. 4 shows the configuration shown in FIG. 3 with an antenna suppression angle detection control section 6 added thereto. In the configuration shown in FIG. 4, the inclinometer I detects the vertical direction, converts the deviation angle of the central axis C from the vertical direction in the inclinometer I into a voltage, and converts the voltage to a servo amplifier A. By driving the motor M to change the inclination angle of the center axis C of the inclinometer I, the center axis C of the inclinometer I can be maintained vertically at all times regardless of the movement of the ship. can. On the other hand, in the calculation unit 5, the transmitting antenna T is calculated using the following equation (10).
Calculate the elevation angle ε at which the should be directed.

ε=tan-1(h/l) ……(10) ここに、lは(7)式によつて計算した基地局まで
の距離であり、hは基地局の受信アンテナと船舶
上の送信アンテナとの高度差であつて、データ設
定部4におけるいずれかのデジタルスイツチDに
よつて設定する。なお、(10)式の替わりに地球の彎
曲などを考慮したさらに精密な計算式を使用する
こともできる。しかして、(10)式により計算した仰
角εのデジタル値をデジタル・アナログ変換器
DAによりアナログ値に変換する。一方、ポテン
シヨンメータPにより送信アンテナTと鉛直方向
に自立している傾斜計Iの中心軸Cとの傾斜角の
差を電圧に変換し、さらに上述した送信アンテナ
Tの仰角εのアナログ値に対応する電圧との差を
とつてサーボ増幅器Aにより増幅し、モータMに
供給して送信アンテナTを駆動することにより、
送信アンテナの、鉛直方向と直交する水平面から
の仰角を、演算部5において計算した上述の仰角
εに一致させるようにする。
ε=tan -1 (h/l) ...(10) Here, l is the distance to the base station calculated by equation (7), and h is the distance between the receiving antenna of the base station and the transmitting antenna on the ship. This is the altitude difference between the two points and is set by one of the digital switches D in the data setting section 4. Note that a more precise calculation formula that takes into account the curvature of the earth can also be used instead of formula (10). Therefore, the digital value of the elevation angle ε calculated using equation (10) is converted into a digital-to-analog converter.
Convert to analog value using DA. On the other hand, the difference in inclination angle between the transmitting antenna T and the central axis C of the vertically independent inclinometer I is converted into a voltage by the potentiometer P, and further converted into an analog value of the elevation angle ε of the transmitting antenna T mentioned above. By taking the difference from the corresponding voltage, amplifying it with a servo amplifier A, and supplying it to a motor M to drive a transmitting antenna T,
The elevation angle of the transmitting antenna from the horizontal plane perpendicular to the vertical direction is made to match the above-mentioned elevation angle ε calculated by the calculation unit 5.

また、第4図示の構成においては、ポテンシヨ
ンメータPの替わりに角度エンコーダを用い、送
信アンテナ方位角検出制御部1におけると同様の
構成によつて送信アンテナTの仰角を制御するよ
うにすることもできる。すなわち、送信アンテナ
Tの水平面に対する傾斜角をデジタル値に変換し
て演算部5に入力し、演算部5においてその傾斜
角と(10)式によつて算出した仰角εとの差を計算
し、その差すなわち誤差角をアナログ値に変換し
たのち増幅してモータMを駆動するようにするこ
とができる。
Further, in the configuration shown in FIG. 4, an angle encoder is used in place of the potentiometer P, and the elevation angle of the transmitting antenna T is controlled by the same configuration as in the transmitting antenna azimuth detection control section 1. You can also do it. That is, the inclination angle of the transmitting antenna T with respect to the horizontal plane is converted into a digital value and inputted to the calculation unit 5, and the calculation unit 5 calculates the difference between the inclination angle and the elevation angle ε calculated by equation (10), The difference, that is, the error angle can be converted into an analog value and then amplified to drive the motor M.

さらに、第4図示の構成においては、傾斜計I
を船舶に固定して船舶の動揺を電圧値に変換し、
仰角εのアナログ値に対応する電圧値と上述の電
圧値との差により送信アンテナTの傾斜角を制御
することもできるが、制御の精度が低下する。
Furthermore, in the configuration shown in FIG.
is fixed to the ship and converts the movement of the ship into a voltage value,
Although the inclination angle of the transmitting antenna T can be controlled based on the difference between the voltage value corresponding to the analog value of the elevation angle ε and the above-mentioned voltage value, the accuracy of the control decreases.

なお、第4図示の構成においては、送信アンテ
ナTの仰角のみを制御しているが、さらに、同様
の構成により、送信アンテナTの電波発射方向を
軸とする回転運転すなわち発射電波の偏波面の傾
斜をも補正するようにすることもできる。しか
し、一般に、船舶の動揺に起因する偏波面の傾斜
による損失は比較的小さく、また、円偏波を用い
れば、かかる損失は全く生じない。
In addition, in the configuration shown in FIG. 4, only the elevation angle of the transmitting antenna T is controlled, but the same configuration also controls the rotational operation of the transmitting antenna T around the radio wave emission direction, that is, the polarization plane of the emitted radio wave. It is also possible to correct the inclination. However, in general, losses due to tilting of the plane of polarization due to ship motion are relatively small, and if circularly polarized waves are used, such losses will not occur at all.

なお、第3図に示した船首方位角検出部2に関
する前述の説明においては、地磁気の方位を検出
する方法について述べたが、一般に、地球上に固
定した基準方位を検出する他の手段、例えばジヤ
イロスコープ、ジヤイロコンパス、地磁気検出機
とジヤイロスコープとの組合わせなどを使用する
ようにすることもでき、一方、船速検出部3に関
する前述の説明においては、海水に対する船舶の
相対速度を直接測定する方法について述べたが、
船舶の推進器軸の回転数がその相対速度に比例す
る場合には、推進器軸の回転数を測定して間接的
に相対速度を測定することもでき、さらに、第4
図に示した送信アンテナ仰角検出制御部6に関す
る前述の説明においては、鉛直方向の検出に傾斜
計を使用する方法について述べたが、重力方向も
しくは水平方向を検出する他の手段、例えば振
子、水準器、垂直ジヤイロスコープなどを使用す
ることもでき、また、演算部5における演算の説
明においては、位置ベクトルの初期値(l0、θ
)は第1図に示した出発点Pにおける値を地図
上で求めて使用するように述べたが、出発点Pに
限らず、出発後に特定の目標物、例えば灯台、小
島などの近傍を通過するときに、その特定の目標
物に関する位置ベクトルの値(l0、θ)を地図
上で求め、その値を演算部5に入力して新たに上
述の漸化計算を再開することにより、計算の精度
を高めることもできる。また上述したような特定
の目標物の有無に拘わりなく、任意の時刻に、従
来の方法によつて基地局と連絡をとりながら、基
地局における受信電界が最大になる方向に送信ア
ンテナTを手動で回転させ、このようにして修正
した基地局の方位角を初期値θとして演算部5
に入力することにより、その時刻以後の指向精度
を高めるようにすることもできる。なお、演算部
5における(3)式の計算において、計算結果として
得られる基地局の方位角θの替わりに、データ設
定部4における基地局方位角初期値θを代入
し、つまみ付きポテンシヨメータPの回転に応じ
て送信アンテナTが回転するような手動モードの
制御機構を設けることもできる。かかる手動モー
ドの制御機構によれば、上述した手動指向調整と
基地局方位角初期値θとの設定を容易に行なう
ことができる。
In the above description of the heading angle detection unit 2 shown in FIG. 3, a method for detecting the geomagnetic direction has been described, but in general, other means for detecting a reference direction fixed on the earth, e.g. It is also possible to use a gyroscope, a gyroscope, a combination of a geomagnetic detector and a gyroscope, etc. On the other hand, in the above explanation regarding the ship speed detection section 3, the relative speed of the ship with respect to seawater is used. We have described the method of directly measuring
If the number of rotations of the propeller shaft of a ship is proportional to its relative speed, the relative speed can be measured indirectly by measuring the number of rotations of the propeller shaft;
In the above description of the transmitting antenna elevation angle detection control section 6 shown in the figure, a method of using an inclinometer for detecting the vertical direction was described, but other means for detecting the gravity direction or the horizontal direction, such as a pendulum, a level In addition, in the explanation of the calculation in the calculation unit 5, the initial value of the position vector (l 0 , θ
0 ) stated that the value at the starting point P shown in Figure 1 should be found on the map and used. When passing the target, the value of the position vector (l 0 , θ 0 ) regarding that specific target is determined on the map, and the value is input to the calculation unit 5 to restart the above-mentioned recurrence calculation anew. , it is also possible to increase the accuracy of calculation. In addition, regardless of the presence or absence of a specific target as described above, at any time, while communicating with the base station using the conventional method, the transmitting antenna T can be manually moved in the direction where the received electric field at the base station is maximized. The azimuth of the base station corrected in this way is set as an initial value θ 0 , and the calculation unit 5
It is also possible to improve the pointing accuracy after that time by inputting the following information. In addition, in the calculation of equation (3) in the calculation unit 5, the base station azimuth angle initial value θ 0 in the data setting unit 4 is substituted for the base station azimuth angle θ obtained as the calculation result, and the potentiometer with knob is A manual mode control mechanism may also be provided in which the transmitting antenna T rotates in accordance with the rotation of the meter P. According to such a manual mode control mechanism, the above-described manual pointing adjustment and setting of the base station azimuth initial value θ 0 can be easily performed.

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、つぎのような顕著な効果を得ることができ
る。
As is clear from the above description, according to the present invention, the following remarkable effects can be obtained.

(1) 移動体上の送信アンテナを常時基地局の方向
に自動的に指向させ得るのみならず、移動体の
現在位置、進行方向なども表示することができ
るので、例えば、深夜、濃霧などの困難な情況
下で海難事件の取材を行なう場合に、安全かつ
迅速に事件現場に到着することができる。
(1) Not only can the transmitting antenna on a mobile object be automatically directed towards the base station at all times, but also the current position and direction of movement of the mobile object can be displayed, so it can be When reporting on a marine accident under difficult circumstances, it is possible to arrive at the scene of the incident safely and quickly.

(2) 電波到来方向探知用の回転アンテナなど大規
模な機構を用いずに、マイクロロコンピユータ
によつて所要の指向方向を算出するので、小
形、軽量にアンテナ指向制御装置を構成するこ
とができ、小形漁船等を利用して機動性に富ん
だ取材を行なうことができる。
(2) Since the required pointing direction is calculated by a microcomputer without using a large-scale mechanism such as a rotating antenna for detecting the direction of arrival of radio waves, the antenna pointing control device can be constructed in a small and lightweight manner. , small fishing boats, etc. can be used for highly mobile reporting.

(3) アンテナの指向制御を、基地局とは無関係
に、移動体上の計算のみによつて行なうことが
できるので、基地局から移動体に向けて送信す
る電波を特に必要とはせず、したがつて、事件
発生時に連絡、報道などの電波の錯綜を防ぐた
めの電波管制上極めて有利である。
(3) Directional control of the antenna can be performed only by calculations on the mobile unit, independent of the base station, so there is no particular need for radio waves to be transmitted from the base station to the mobile unit. Therefore, it is extremely advantageous in terms of radio wave control to prevent interference of radio waves such as communication and reporting when an incident occurs.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明アンテナ指向制御装置の動作原
理を説明するための線図、第2図は同じくそのベ
クトルの相互関係を示すベクトル線図、第3図は
同じくその基本的構成の例を示すブロツク線図、
第4図は同じくその他の例を示すブロツク線図で
ある。 1……送信アンテナ方位角検出制御部、2……
船首方位角検出部、3……船速検出部、4……デ
ータ設定部、5……演算部、6……送信アンテナ
仰角検出制御部、O……基地局、T……送信アン
テナ、E……角度エンコーダ、M……モータ、A
……増幅器、DA……デジタル・アナログ変換
器、F……フラツクスバルブ、CT……シンクロ
受信機、C……制御回路、V……速度計、AD…
…アナログ・デジタル変換器、P……ポテンシヨ
メータ、D……デジタルスイツチ、S……セツト
スイツチ、IO……入出力インターフエース、DS
……データ表示器、CP……演算器、ME……メモ
リ、TP……タイミングパルス発生器、I……傾
斜計、C……中心軸。
Fig. 1 is a diagram for explaining the operating principle of the antenna pointing control device of the present invention, Fig. 2 is a vector diagram showing the interrelationship of the vectors, and Fig. 3 is an example of its basic configuration. block diagram,
FIG. 4 is a block diagram showing another example. 1... Transmission antenna azimuth detection control unit, 2...
Heading angle detection unit, 3... Ship speed detection unit, 4... Data setting unit, 5... Calculation unit, 6... Transmission antenna elevation angle detection control unit, O... Base station, T... Transmission antenna, E ...Angle encoder, M...Motor, A
...Amplifier, DA...Digital-to-analog converter, F...Flux valve, CT...Synchronized receiver, C...Control circuit, V...Speedometer, AD...
...Analog-to-digital converter, P...Potentiometer, D...Digital switch, S...Set switch, IO...Input/output interface, DS
...Data display, CP...Calculator, ME...Memory, TP...Timing pulse generator, I...Inclinometer, C...Central axis.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 アンテナを回転可能に搭載して媒質中を移動
する移動体に、少なくとも、前記移動体上の所定
の方向が指す方角と前記移動体の前記媒質に対す
る相対速度とから前記移動体の前記媒質に対する
相対速度ベクトルを検出する相対速度検出手段
と、前記相対速度ベクトルと前記媒質の流速ベク
トルとから所要の時間中における前記移動体の変
位ベクトルを検出する変位検出手段と、前記変位
ベクトルと前記移動体の既知の位置および固定の
基地局の位置を結ぶ既知の位置ベクトルとから前
記所要の時間後における前記移動体の新たな位置
と前記基地局の位置とを結ぶ新たな位置ベクトル
を検出する位置検出手段とを備え、前記新たな位
置において前記アンテナを前記新たな位置ベクト
ルの方向に指向させるようにしたことを特徴とす
るアンテナ指向制御装置。
1 A moving body rotatably mounted with an antenna and moving in a medium is provided with at least an image of the moving body relative to the medium based on the direction pointed by a predetermined direction on the moving body and the relative velocity of the moving body with respect to the medium. relative velocity detection means for detecting a relative velocity vector; displacement detection means for detecting a displacement vector of the movable body during a required time from the relative velocity vector and the flow velocity vector of the medium; and the displacement vector and the movable body. position detection for detecting a new position vector connecting the new position of the mobile object and the position of the base station after the required time from the known position vector connecting the known position of the mobile object and the position of the fixed base station; An antenna pointing control device comprising means for directing the antenna in the direction of the new position vector at the new position.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS58161429A (en) * 1982-03-18 1983-09-26 Nippon Denso Co Ltd Driving device of car mounting antenna
JPS59189730A (en) * 1983-04-11 1984-10-27 Nippon Denso Co Ltd Controller of radio wave receiving direction for antenna of receiver of radio, television, or the like provided on moving object
JPS61224703A (en) * 1985-03-29 1986-10-06 Aisin Seiki Co Ltd Controller of attitude for antenna on mobile body

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