JPWO2015001848A1 - 追尾システム、追尾方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

回転判定部（２３）は軌道予測値に基づき予め定められた時間内にアンテナ（３）のＡＺ角が回転範囲を超えて回転するか否かを判定する。軌道判定部（２４）は、回転範囲を超えて回転すると判定された場合に、衛星推定位置が、ＡＺ角が基準値から回転範囲を超えて回転する範囲であって、ＡＺ角を上記範囲でＡＺ角が取り得る予め定められた値にした状態でｘＥＬ軸の駆動が可能である駆動可能範囲にあるか否かを判定する。判定部（２２）は回転範囲を超えて回転する場合に衛星推定位置が駆動可能範囲にある間は、切替部（１７）に３軸制御を行わせる指令を送り、ＡＺ指令演算部（１５）にＡＺ角が予め定められた値で保持される指令値を出力させる指令を送る。判定部（２２）は回転範囲を超えて回転する場合に衛星推定位置が駆動可能範囲にない間、または回転範囲を超えて回転しない場合には、切替部（１７）に２軸制御を行わせる指令を送る。

Description

この発明は、目標物を追尾するために用いられる追尾システム、追尾方法およびプログラムに関する。

従来、予め得られている衛星の軌道予測値に基づき、アンテナの駆動軸を制御してアンテナのビーム方向を衛星に追尾させることが行われている。

特許文献１に開示される３軸制御空中線装置は、空中線のビーム方向が設定仰角以下である場合には、個別に駆動制御される３軸の駆動入力のうち２軸の駆動入力に入力を与え、設定仰角以上では３軸全ての駆動入力に入力を与える。そして、３軸駆動への切換後には３軸のうちの特定の軸の駆動入力に、３軸の現在値の演算で求められた該特定の軸の値を与える。

特許文献２に開示される衛星追尾アンテナ駆動制御装置は、予め得られている衛星の軌道予測情報に基づいてアジマス／エレベーションマウント方式あるいはＸ／Ｙマウント方式のアンテナを駆動して衛星を追尾するプログラム追尾方式を用いて、所定の時間間隔ごとに衛星を指向するプログラム予測角度を算出する。またプログラム予測角度に基づいて衛星が天頂付近を通過すると予測された場合には、該時間間隔よりも短い時間間隔で衛星を指向するプログラム指令角度を算出する補間処理に用いられる座標としてＸ／Ｙ座標を選択する。

特開平７−２０２５４１号公報 特開２００１−２３７６２９号公報

例えば、衛星が準天頂軌道の８の字の軌道を周回する場合であって、アンテナの天頂が８の字の内側に位置する場合に、アジマス軸およびエレベーション軸を駆動してアンテナのビーム方向を制御すると、アジマス角が３６０度以上回転してしまうため、ケーブルの巻き直しが必要であった。すなわち、１機の衛星に対して１機のアンテナを設置した場合には、アンテナは衛星と常時通信することができない。また準天頂衛星の軌道は、摂動により少しずつ東西方向に移動するため、アンテナの天頂が８の字の内側に位置する場合と外側に位置する場合がある。アンテナの天頂が８の字の外側に位置する場合には、ケーブルの巻き直しは不要であるが、アンテナの天頂が８の字の内側に位置する場合には、上述したようにケーブルの巻き直しが必要である。Ｘ／Ｙマウント方式のアンテナを用いる場合には、アンテナの天頂が８の字の内側に位置する場合でもケーブルの巻きなおしが不要であるが、アンテナ装置が大きくなってしまう。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、ケーブルの巻き直しをせずに目標物を追尾することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の追尾システムは、目標物から信号を受信するように、アンテナの駆動軸を駆動してアンテナのビーム方向を目標物に追尾させる追尾システムであって、回転判定部、軌道判定部および追尾部を備える。回転判定部は、各時刻における目標物の位置の予測値である軌道予測値に基づき、予め定められた時間内に、目標物を追尾するアンテナのアジマス角が予め定められた回転範囲を超えて回転するか否かを判定する。軌道判定部は、回転判定部で回転範囲を超えて回転すると判定された場合には、軌道予測値、または、目標物の軌道情報およびアンテナのビーム方向、に基づく目標物の推定位置が、アジマス角が基準値から回転範囲を超えて回転する範囲であって、駆動軸のアジマス軸の角度をアジマス角が取り得る予め定められた値にした状態で、駆動軸のクロスエレベーション軸の駆動が可能である駆動可能範囲にあるか否かを判定する。追尾部は、回転判定部で回転範囲を超えて回転すると判定された場合に目標物の推定位置が駆動可能範囲にある間は、アジマス軸の角度を予め定められた値にした状態で、受信した信号に基づき生成されたアンテナのビーム方向の誤差を示す角度誤差信号、または軌道予測値に応じて、駆動軸のエレベーション軸およびクロスエレベーション軸を駆動してアンテナのビーム方向を目標物に追尾させ、回転判定部で回転範囲を超えて回転すると判定された場合に目標物の推定位置が駆動可能範囲にない間、または回転判定部で回転範囲を超えて回転しないと判定された場合には、角度誤差信号または軌道予測値に応じて、アジマス軸およびエレベーション軸を駆動してアンテナのビーム方向を目標物に追尾させる。

本発明によれば、目標物の推定位置が、目標物を追尾するアンテナのアジマス角が基準値から回転範囲を超えて回転する範囲であって、アジマス軸の角度を上記範囲においてアジマス角が取り得る予め定められた値にした状態で、クロスエレベーション軸の駆動が可能である範囲にある間は、アジマス軸の角度を予め定められた値にしてアンテナの駆動軸を駆動することで、ケーブルの巻き直しをせずに目標物を追尾することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る追尾システムの構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係るアンテナのマウントの相互関係を示す概念図である。 実施の形態１に係るアンテナの例を示す図である。 実施の形態１におけるケーブル巻取り機構の斜視図である。 実施の形態１におけるケーブル巻取り機構の斜視図である。 実施の形態１におけるＡＺ軸を４５度回転したケーブル巻取り機構の斜視図である。 実施の形態１におけるＡＺ軸を１８０度回転したケーブル巻取り機構の斜視図である。 実施の形態１におけるＡＺ軸を２７０度回転したケーブル巻取り機構の斜視図である。 実施の形態１における衛星軌道の例を示す図である。 ＡＺ角の回転の例を示す図である。 ＡＺ角の回転の例を示す図である。 実施の形態１におけるアンテナと衛星軌道の位置関係の例を示す図である。 実施の形態１におけるアンテナと衛星軌道の位置関係の例を示す図である。 実施の形態１におけるアンテナと衛星軌道の位置関係の例を示す図である。 実施の形態１におけるアンテナと衛星軌道の位置関係の例を示す図である。 実施の形態１におけるアンテナと衛星軌道の位置関係の例を示す図である。 実施の形態１におけるアンテナと衛星軌道の位置関係の例を示す図である。 実施の形態１におけるアンテナと衛星軌道の位置関係の例を示す図である。 実施の形態１に係る追尾システムが行う駆動制御の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２におけるアンテナと衛星軌道の位置関係の例を示す図である。 実施の形態２におけるアンテナと衛星軌道の位置関係の例を示す図である。 実施の形態２におけるアンテナと衛星軌道の位置関係の例を示す図である。 実施の形態２におけるアンテナと衛星軌道の位置関係の例を示す図である。 本発明の実施の形態３におけるアンテナと衛星軌道の位置関係の例を示す図である。 実施の形態３に係る追尾システムが行う駆動制御の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る追尾システムの物理的な構成例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る追尾システムの構成例を示すブロック図である。追尾システム１は、目標物から信号を受信するように、アンテナ３のビーム方向を目標物に追尾させる。ここで一例として、軌道を周回する衛星を目標物とする。実施の形態１に係る追尾システム１は、衛星を追尾するための各駆動軸の角度指令値または誤差量を演算し、アンテナ３の駆動軸の駆動制御を行う追尾部２、および、２軸制御と３軸制御の切り替えを判定する判定部２２を備える。

追尾部２は、給電装置１１、追尾受信機１２、演算処理部１３、２軸制御と３軸制御を切り替える切替部１７、および軌道予測値を取得する予測値取得部２１を備える。給電装置１１は、衛星信号から基準信号と誤差信号を検出し、追尾受信機１２は、基準信号と誤差信号から、２軸の角度誤差信号を復調検波する。演算処理部１３は、アンテナ３のビーム方向を目標物に追尾させるための各駆動軸の角度指令値または誤差量の演算処理を行う。追尾部２はまた、各駆動部にモータ駆動電力を供給して各駆動軸を制御する、クロスエレベーションサーボ演算部（以下、ｘＥＬサーボ演算部という）１８、エレベーションサーボ演算部（以下、ＥＬサーボ演算部という）１９、およびアジマスサーボ演算部（以下、ＡＺサーボ演算部という）２０を備える。

演算処理部１３は、角度誤差信号の座標変換処理を行う座標変換部１４、アンテナ３のビーム方向に基づきアジマス軸（以下、ＡＺ軸という）の角度を演算するＡＺ指令演算部１５、およびプログラム追尾モードにおける各駆動軸の角度指令値の演算処理を行うプログラム演算部１６を備える。演算処理部１３は、クロスエレベーション駆動部（以下、ｘＥＬ駆動部という）３１、エレベーション駆動部（以下、ＥＬ駆動部という）３２、およびアジマス駆動部（以下、ＡＺ駆動部という）３３から実角度を受信する。

アンテナ３は、各駆動軸を駆動するｘＥＬ駆動部３１、ＥＬ駆動部３２およびＡＺ駆動部３３を備える。図２は、実施の形態１に係るアンテナのマウントの相互関係を示す概念図である。アンテナ３は、ＡＺ軸４、エレベーション軸（以下、ＥＬ軸という）５およびクロスエレベーション軸（以下、ｘＥＬ軸という）６の３軸の駆動軸を備える。ＡＺ軸４は、基部８に支持され、基部８に対して垂直線の周りに回動可能である。以下の説明において、ＡＺ軸４の角度をＡＺ角、ＥＬ軸５の角度をＥＬ角、ｘＥＬ軸６の角度をｘＥＬ角という。ＡＺ軸４は、主にアンテナ３のＡＺ角追尾の作用を担う。ＥＬ軸５は、ＡＺ軸４に取り付けられて、ＡＺ軸４に対してＡＺ軸４に直交する線の周りに回動可能である。ＥＬ軸５は、ＥＬ角追尾を担う。ｘＥＬ軸６は、ＥＬ軸５に取り付けられて、ＥＬ軸５に対してＥＬ軸５に直交する軸の周りに、ある角度範囲で回動可能である。ｘＥＬ軸６の回動角度範囲は、ＥＬ軸５の回動角度範囲より小さい。アンテナ３は、ｘＥＬ軸６に固定される。ＡＺ軸４、ＥＬ軸５、ｘＥＬ軸６によりアンテナ３のビーム方向７を任意の方向に向けることができる。アンテナ３のビーム方向７は、ＡＺ軸４、ＥＬ軸５およびｘＥＬ軸６を駆動する３軸制御、またはＡＺ軸４およびＥＬ軸５を駆動する２軸制御によって制御され、目標物を追尾する。

給電装置１１は、アンテナ３が備える少なくとも１つ以上の給電部で受信した衛星信号から基準信号および誤差信号を生成し、追尾受信機１２に送る。追尾受信機１２は、基準信号に対する誤差信号の位相差および振幅比に基づき、角度誤差信号ΔＸ、ΔＹを出力する。図３は、実施の形態１に係るアンテナの例を示す図である。アンテナ３は、主反射鏡３４と副反射鏡３５から構成される。図３に示すように、Ｘ−Ｙ座標系は、主反射鏡３４に固定された座標系である。ＥＬ軸５を回転させると、アンテナ３のビーム方向７はＸ方向に変位する。またｘＥＬ軸６を回転させると、アンテナ３のビーム方向７はＹ方向に変位する。座標変換部１４は、角度誤差信号ΔＸ、ΔＹについて座標変換を行い、２軸制御の場合のＡＺ角およびＥＬ角の誤差を演算し、それらを出力する。ＡＺ指令演算部１５は、ＡＺ角の指令値と実ＡＺ角とに基づき、ＡＺ角の指令値を演算し、それを出力する。

予測値取得部２１は、各時刻における衛星の位置の予測値である軌道予測値を取得し、プログラム演算部１６および判定部２２に送る。軌道予測値は、地球の自転により慣性座標系において移動する、アンテナ３を原点とした駆動座標系における、時刻ごとの方位角、仰角および距離から成る。距離とは、アンテナ３から衛星までの距離である。慣性座標系として、例えば地球の重心を原点とする三次元の座標を用いる。地球は慣性座標系において回転する。厳密には、上記慣性座標は地球の公転軌道に沿って移動するが、地球近傍に位置する衛星が軌道を周回する一周期の間は慣性座標とみなすことができる。プログラム演算部１６は、軌道予測値に基づき、ｘＥＬ角、ＥＬ角、３軸制御の場合のＡＺ角、および２軸制御の場合のＡＺ角の指令値（ＡＺ角を一定に保持する値）をそれぞれ演算する。プログラム演算部１６は、指令値と実角度との誤差を出力する。

追尾システム１は、衛星信号に基づきアンテナ３の姿勢を制御する自動追尾モードと、軌道予測値に基づきアンテナ３の姿勢を制御するプログラム追尾モードを有する。演算処理部１３は、自動追尾モードである場合には、追尾受信機１２が出力する角度誤差信号ΔＸ、座標変換部１４の出力およびＡＺ指令演算部１５の出力を切替部１７に出力する。演算処理部１３は、プログラム追尾モードである場合には、プログラム演算部１６の出力を切替部１７に出力する。切替部１７は、判定部２２からの信号に基づきＡＺ軸４およびＥＬ軸５を駆動する２軸制御とＡＺ軸４、ＥＬ軸５およびｘＥＬ軸６を駆動する３軸制御とを切り替える。

図１は、自動追尾モードであって、３軸制御を行う場合を示す。自動追尾モードであって、３軸制御を行う場合には、ＡＺ指令演算部１５の出力がＡＺサーボ演算部２０に供給され、ＡＺサーボ演算部２０はＡＺ角の誤差がなくなるように、ＡＺ駆動部３３にモータ駆動電力を供給して、ＡＺ軸４を駆動制御する。座標変換部１４が角度誤差信号ΔＸ、ΔＹを座標変換して出力するＥＬ角の誤差がＥＬサーボ演算部１９に供給され、ＥＬサーボ演算部１９はＥＬ角の誤差がなくなるように、ＥＬ駆動部３２にモータ駆動電力を供給して、ＥＬ軸５を駆動制御する。角度誤差信号ΔＸがｘＥＬサーボ演算部１８に供給され、ｘＥＬサーボ演算部１８はｘＥＬ角の誤差がなくなるように、ｘＥＬ駆動部３１にモータ駆動電力を供給して、ｘＥＬ軸６を駆動制御する。自動追尾モードであって、２軸制御を行う場合には、座標変換部１４の出力がＡＺサーボ演算部２０およびＥＬサーボ演算部１９に供給され、ＡＺサーボ演算部２０およびＥＬサーボ演算部１９はそれぞれＡＺ角およびＥＬ角の誤差がなくなるようにＡＺ軸４およびＥＬ軸５を駆動制御する。

プログラム追尾モードであって、３軸制御を行う場合には、プログラム演算部１６が出力する、３軸制御の場合のＡＺ角、ＥＬ角およびｘＥＬ角の誤差量がそれぞれ、ＡＺサーボ演算部２０、ＥＬサーボ演算部１９およびｘＥＬサーボ演算部１８に供給される。ＡＺサーボ演算部２０、ＥＬサーボ演算部１９およびｘＥＬサーボ演算部１９はそれぞれＡＺ角、ＥＬ角およびｘＥＬ角の誤差がなくなるようにＡＺ軸４、ＥＬ軸５およびｘＥＬ軸６を駆動制御する。プログラム追尾モードであって、２軸制御を行う場合には、プログラム演算部１６が出力する、２軸制御の場合のＡＺ角およびＥＬ角の誤差量がそれぞれ、ＡＺサーボ演算部２０およびＥＬサーボ演算部１９に供給され、ＡＺサーボ演算部２０およびＥＬサーボ演算部１９はそれぞれ、ＡＺ角およびＥＬ角の誤差がなくなるようにＡＺ軸４およびＥＬ軸５を駆動制御する。

図４は、実施の形態１におけるケーブル巻取り機構の斜視図である。ケーブル巻き取り機構３６の筐体の側面は、点線で表されている。電力または信号を送るケーブル３７はそれぞれ、Ｕ字型に折り曲げられ、Ｕ字型の端が回転部３８と固定部３９に固定されている。回転部３８は矢印で示すように、固定部３９に対してＡＺ軸４を中心として回転する。図５は、実施の形態１におけるケーブル巻取り機構の斜視図である。理解を容易にするために、ケーブル３７を一本のみ記載した。

図６は、実施の形態１におけるＡＺ軸を４５度回転したケーブル巻取り機構の斜視図である。図７は、実施の形態１におけるＡＺ軸を１８０度回転したケーブル巻取り機構の斜視図である。図８は、実施の形態１におけるＡＺ軸を２７０度回転したケーブル巻取り機構の斜視図である。図６から図８は、図５に示すケーブル巻き取り機構３６の回転部３８を矢印の方向に回転させた状態を示す。図５に示すケーブル巻き取り機構３６において、回転部３８が回転するにつれて、ケーブル３７がねじれていくことがわかる。ケーブル３７の弛みに応じて、ある角度まではＡＺ軸４周りに回転することができるが、ある角度を超えた場合にはケーブル３７の巻き直しが必要となる。

図９は、実施の形態１における衛星軌道の例を示す図である。図９の実線は、衛星軌道を示し、黒い四角はアンテナ３の位置を示す。図９の例では、衛星は準天頂軌道を矢印の方向に周回する。図９に示すように、アンテナ３の天頂が準天頂軌道の内側に位置する場合を例にして説明する。衛星が軌道を一周する間に、アンテナ３のＡＺ軸４およびＥＬ軸５を駆動してアンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させた場合には、アンテナ３のＡＺ角は３６０度回転する。

図１０および図１１は、ＡＺ角の回転の例を示す図である。横軸は時間（単位：千秒）、縦軸はＡＺ角（単位：度）である。アンテナ３が真北を指向している場合のＡＺ角を０度、アンテナ３が真南を指向している場合のＡＺ角を１８０度とする。アンテナ３が北緯３５度、東経１３５度に位置する場合を例として、アンテナ３のＡＺ角が１８９度である時点からのＡＺ角の変化を示した。図１０は、衛星が準天頂軌道を一周した場合、図１１は、衛星が準天頂軌道を三周した場合のＡＺ角の変化を示す。図４に示すケーブル巻取り機構３６を用い、アンテナ３のＡＺ軸４およびＥＬ軸５を駆動してアンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させると、図１０、図１１に示すようにＡＺ角が３６０度以上回転し、ケーブル３７の巻き直しが必要となる。ケーブル３７の巻き直しが必要となる場合には、１機のアンテナ３は１機の衛星と常時通信することができない。

そこで実施の形態１に係る追尾システム１は、予め定められた時間内に衛星を追尾するアンテナ３のＡＺ角が予め定められた回転範囲を超えて回転する場合に、衛星の推定位置が、衛星を追尾するアンテナ３のＡＺ角が基準値から回転範囲を超えて回転する範囲であって、ＡＺ角をＡＺ角が取り得る予め定められた値にした状態でｘＥＬ軸６の駆動が可能である駆動可能範囲にある間は、ＡＺ角を予め定められた値にした状態でＥＬ軸５およびｘＥＬ軸６を駆動して、アンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させる。そのため、ケーブル３７の巻き直しが不要となり、１機のアンテナ３が１機の衛星と常時通信することが可能となる。また追尾システム１は、予め定められた時間内に衛星を追尾するアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転する場合に衛星の推定位置が上記駆動可能範囲にない間、または予め定められた時間内に衛星を追尾するアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転しない場合には、ＡＺ軸４およびＥＬ軸５を駆動してアンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させる。衛星の推定位置は、軌道予測値、または衛星の軌道情報およびアンテナ３のビーム方向７に基づき推定された衛星の位置である。衛星の軌道情報は、衛星が周回する軌道の各点における緯度、経度および高度から構成される。回転範囲および基準値は、アンテナ３と衛星軌道の位置関係、アンテナ３の構造およびケーブル３７の長さなどに基づき、任意に決定することができる。

判定部２２が備える回転判定部２３は、軌道予測値に基づき、予め定められた時間内に、衛星を追尾するアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転するか否かを判定する。判定部２２が備える軌道判定部２４は、回転判定部２３がアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転すると判定した場合には、衛星の推定位置が、アンテナ３のＡＺ角が基準値から回転範囲を超えて回転する範囲であって、ＡＺ角をＡＺ角が取り得る予め定められた値にした状態でｘＥＬ軸６の駆動が可能である駆動可能範囲にあるか否かを判定する。判定部２２は、予め定められた時間内にアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転する場合に、衛星の推定位置が上記駆動可能範囲にある間は、切替部１７に３軸制御を行わせる指令を送り、ＡＺ指令演算部１５にＡＺ角が予め定められた値で保持されるような指令値を出力させる指令を送る。予め定められた値は任意に定めることができる。また判定部２２は、予め定められた時間内にアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転する場合に衛星の推定位置が上記駆動可能範囲にない間、またはアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転しない場合には、切替部１７に２軸制御を行わせる指令を送る。

なお判定部２２は、予め定められた時間内にアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転する場合に、衛星の推定位置が上記駆動可能範囲に入る際にブレーキ装置に指令を送り、ブレーキ装置によってアンテナ３のＡＺ軸４を保持してもよい。その後、衛星の推定位置が上記範囲から出る際に判定部２２はブレーキ装置に指令を送り、ブレーキを解除する。

切替部１７は、判定部２２からの指令にしたがって２軸制御と３軸制御とを切り替える。ＡＺ指令演算部１５は、判定部２２からの指令にしたがって、アンテナ３のＡＺ角が予め定められた値で保持されるような指令値を出力する。

衛星が準天頂軌道を１日かけて１周する場合を例にして説明する。回転判定部２３は、１日の間で、アンテナ３のＡＺ角が３６０度以上回転するか否かを判定する。図１２は、実施の形態１におけるアンテナと衛星軌道の位置関係の例を示す図である。図１２における点線は衛星軌道を示し、黒い四角はアンテナ３の位置を示す。衛星は準天頂軌道を矢印の方向に周回する。図１２に示すように、アンテナ３の天頂が準天頂軌道の外側にある場合には、回転判定部２３は、１日の間で、アンテナ３のＡＺ角は３６０度以上回転しないと判定し、判定部２２は、切替部１７にＡＺ軸４およびＥＬ軸５に基づく２軸制御を行わせる指令を送る。図１２の例においては、追尾システム１は、ＡＺ軸４およびＥＬ軸５を駆動してアンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させる。

図１３は、実施の形態１におけるアンテナと衛星軌道の位置関係の例を示す図である。図１３における実線および点線は、衛星軌道を示し、黒い四角はアンテナ３の位置を示す。衛星は準天頂軌道を矢印の方向に周回する。アンテナ３の天頂に準天頂軌道が位置している場合には、回転判定部２３は、１日の間で、アンテナ３のＡＺ角が３６０度以上回転すると判定する。アンテナ３がＡ、Ｂそれぞれを指向する際のＡＺ角は１８０度である。図１３において、一点鎖線で囲まれた範囲が、ＡＺ角を１８０度とした状態でｘＥＬ軸６の駆動が可能な範囲である。図１３に実線で示される点Ａから点Ｂまでの範囲においては、アンテナ３のＡＺ角が基準値である１８０度から３６０度回転し、ｘＥＬ軸６の駆動が可能である。回転判定部２３が１日の間でアンテナ３のＡＺ角が３６０度以上回転すると判定したので、軌道判定部２４は、衛星の推定位置が、図１３に実線で示す点Ａから点Ｂまでの範囲にあるか否かを判定する。

判定部２２は、衛星の推定位置が図１３に実線で示される点Ａから点Ｂまでの範囲にある間は、切替部１７に３軸制御を行わせる指令を送り、ＡＺ指令演算部１５にアンテナ３のＡＺ角が予め定められた値で保持されるような指令値を出力させる指令を送る。予め定められた値として、図１３の例においては１８０度を用いる。また判定部２２は、衛星の推定位置が図１３に点線で示される範囲にある間は、切替部１７に２軸制御を行わせる指令を送る。

上述の処理により、図１３の例においては、追尾システム１は、衛星の推定位置が図１３に実線で示される範囲にある間は、ＡＺ角を予め定められた値にした状態でＥＬ軸５およびｘＥＬ軸６を駆動して、アンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させ、衛星の推定位置が図１３に点線で示される範囲にある間は、ＡＺ軸４およびＥＬ軸５を駆動してアンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させる。

図１４から図１８は、実施の形態１におけるアンテナと衛星軌道の位置関係の例を示す図である。図の見方は図１３と同様であり、図１４から図１６においては、アンテナ３の天頂が準天頂軌道の内部に位置する。また図１７においては、アンテナ３の天頂に準天頂軌道が位置する。図１４から図１７においては、１日の間でアンテナ３のＡＺ角が３６０度以上回転する。そのため図１３と同様に、追尾システム１は、衛星の推定位置が、実線で示される点Ａから点Ｂまたは点Ａから再度点Ａに至るまでの範囲にある間は、ＡＺ角を予め定められた値にした状態で、ＥＬ軸５およびｘＥＬ軸６を駆動してアンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させ、衛星の推定位置が点線で示される範囲にある間は、ＡＺ軸４およびＥＬ軸５を駆動してアンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させる。図１８の場合はアンテナ３の天頂が準天頂軌道の外側にあり、１日の間でアンテナ３のＡＺ角が３６０度以上回転しない。そのため図１２と同様に、追尾システム１は、ＡＺ軸４およびＥＬ軸５を駆動してアンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させる。

図１９は、実施の形態１に係る追尾システムが行う駆動制御の動作の一例を示すフローチャートである。回転判定部２３は、軌道予測値に基づき、予め定められた時間内に、アンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転するか否かを判定する（ステップＳ１１０）。アンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転すると判定した場合には（ステップＳ１２０；Ｙ）、軌道判定部２４は、衛星の推定位置が、アンテナ３のＡＺ角が基準値から回転範囲を超えて回転する範囲であって、ＡＺ角を予め定められた値にした状態でｘＥＬ軸６の駆動が可能である駆動可能範囲にあるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。

軌道判定部２４が衛星の推定位置が上記駆動可能範囲にあると判定した場合には（ステップＳ１４０；Ｙ）、追尾システム１は、ＡＺ指令演算部１５によってＡＺ角を予め定められた値にした状態で、ＥＬ軸５およびｘＥＬ軸６を駆動してアンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させる（ステップＳ１５０）。軌道判定部２４が、アンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転しないと判定した場合（ステップＳ１２０；Ｎ）、または、回転判定部２３がアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転すると判定し、軌道判定部２４が衛星の推定位置が上記駆動可能範囲にないと判定した場合には（ステップＳ１２０；Ｙ、ステップＳ１４０；Ｎ）、追尾システム１は、ＡＺ軸４およびＥＬ軸５を駆動してアンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させる（ステップＳ１６０）。追尾システム１は、上述の処理を繰り返し行う。

以上説明したとおり、実施の形態１に係る追尾システム１によれば、衛星の推定位置が、衛星を追尾するアンテナ３のＡＺ角が基準値から回転範囲を超えて回転する範囲であって、ＡＺ角を予め定められた値にした状態でｘＥＬ軸６の駆動が可能である範囲にある間は、ＡＺ角を予め定められた値にしてＥＬ軸５およびｘＥＬ軸６を駆動することで、ケーブル３７の巻き直しをせずに目標物を追尾することが可能となる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る追尾システム１の構成は、図１に示す実施の形態１に係る追尾システム１の構成と同じである。実施の形態１と異なる、実施の形態２に係る追尾システム１の各部の動作について説明する。

実施の形態２において衛星は交点を有する軌道を周回する。追尾システム１は、予め定められた時間内に衛星を追尾するアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転する場合に、衛星の推定位置が、衛星軌道の交点から再度交点に至るまでの範囲であって、ＡＺ角をアンテナ３が交点を指向する際のＡＺ角にした状態でｘＥＬ軸６の駆動が可能である駆動可能範囲にある間は、ＡＺ角をアンテナ３が交点を指向する際のＡＺ角にした状態でＥＬ軸５およびｘＥＬ軸６を駆動して、アンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させる。そのため、ケーブル３７の巻き直しが不要となり、１機のアンテナ３が衛星と常時通信することが可能となる。アンテナ３が交点を指向する際のＡＺ角は、軌道予測値、または、アンテナ３の緯度と経度および衛星の軌道情報に基づき算出される。また追尾システム１は、実施の形態１と同様に、予め定められた時間内に衛星を追尾するアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転する場合に衛星の推定位置が上記駆動可能範囲にない間、または予め定められた時間内に衛星を追尾するアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転しない場合には、ＡＺ軸４およびＥＬ軸５を駆動してアンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させる。

実施の形態１と同様に、回転判定部２３は、軌道予測値に基づき、予め定められた時間内に、アンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転するか否かを判定する。回転判定部２３がアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転すると判定した場合には、軌道判定部２４は、衛星の推定位置が、衛星軌道の交点から再度交点に至るまでの範囲であって、ＡＺ角をアンテナ３が交点を指向する際のＡＺ角にした状態でｘＥＬ軸６の駆動が可能である駆動可能範囲にあるか否かを判定する。判定部２２は、予め定められた時間内にアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転する場合に、衛星の推定位置が上記駆動可能範囲にある間は、切替部１７に３軸制御を行わせる指令を送り、ＡＺ指令演算部１５にアンテナ３のＡＺ角が予め定められた値で保持されるような指令値を出力させる指令を送る。また判定部２２は、予め定められた時間内にアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転する場合に衛星の推定位置が上記駆動可能範囲にない間、または、アンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転しない場合には、切替部１７に２軸制御を行わせる指令を送る。

衛星が準天頂軌道を１日かけて１周する場合を例にして説明する。図１２または図１８のように、アンテナ３の天頂が準天頂軌道の外側にある場合の動作は、実施の形態１と同様である。図２０は、本発明の実施の形態２におけるアンテナと衛星軌道の位置関係の例を示す図である。図２０における実線および点線は、衛星軌道を示し、黒い四角はアンテナ３の位置を示す。衛星は準天頂軌道を矢印の方向に周回する。アンテナ３の天頂に準天頂軌道が位置している場合には、回転判定部２３は、１日の間で、アンテナ３のＡＺ角が３６０度以上回転すると判定する。図２０において、一点鎖線で囲まれた範囲が、ＡＺ角をアンテナ３が交点Ｃを指向する際のＡＺ角とした状態でｘＥＬ軸６の駆動が可能な範囲である。図２０に実線で示される交点Ｃから再度交点Ｃに至るまでの軌道においては、アンテナ３のＡＺ角が３６０度回転し、ｘＥＬ軸６の駆動が可能である。回転判定部２３が１日の間でアンテナ３のＡＺ角が３６０度以上回転すると判定したので、軌道判定部２４は、衛星の推定位置が、図２０に実線で示される範囲にあるか否かを判定する。

判定部２２は、衛星の推定位置が図２０に実線で示される範囲にある間は、切替部１７に３軸制御を行わせる指令を送り、ＡＺ指令演算部１５にアンテナ３のＡＺ角が予め定められた値で保持されるような指令値を出力させる指令を送る。実施の形態２に係る追尾システム１が備えるＡＺ指令演算部１５は、予め定められた値として、アンテナ３が交点Ｃを指向する際のＡＺ角を用いる。また判定部２２は、衛星の推定位置が図２０に点線で示される範囲にある間は、切替部１７に２軸制御を行わせる指令を送る。

上述の処理により、図２０の例において、追尾システム１は、衛星の推定位置が図２０に実線で示される範囲にある間は、ＡＺ角をアンテナ３が交点Ｃを指向する際のＡＺ角に設定した状態でＥＬ軸５およびｘＥＬ軸６を駆動して、アンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させる。そして、衛星の推定位置が図２０に点線で示される範囲にある間は、ＡＺ軸４およびＥＬ軸５を駆動してアンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させる。

図２１から図２３は、実施の形態２におけるアンテナと衛星軌道の位置関係の例を示す図である。図の見方は図２０と同様である。図２１および図２２においては、アンテナ３の天頂が準天頂軌道の内部に位置する。また図２３においては、アンテナ３の天頂に準天頂軌道が位置する。図２１から図２３においては、１日の間でアンテナ３のＡＺ角が３６０度以上回転する。そのため、図２０と同様に、追尾システム１は、衛星の推定位置が、実線で示される交点Ｃから再度交点Ｃに至るまでの範囲にある間は、ＡＺ角をアンテナ３が交点Ｃを指向する際のＡＺ角に設定した状態でＥＬ軸５およびｘＥＬ軸６を駆動して、アンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させ、衛星の推定位置が点線で示される範囲にある間は、ＡＺ軸４およびＥＬ軸５を駆動してアンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させる。

実施の形態２に係る追尾システム１が行う駆動制御の動作は、図１９に示す実施の形態１に係る追尾システム１が行う動作と同じである。ただし、ステップＳ１５０において、ＡＺ角はアンテナ３が交点Ｃを指向する際のＡＺ角に設定される。

以上説明したとおり、実施の形態２に係る追尾システム１によれば、衛星の推定位置が、衛星軌道の交点から再度交点に至るまでの範囲であって、ＡＺ角をアンテナ３が交点を指向する際のＡＺ角にした状態でｘＥＬ軸６の駆動が可能である範囲にある間は、ＡＺ角をアンテナ３が交点を指向する際のＡＺ角にしてＥＬ軸５およびｘＥＬ軸６を駆動することで、ケーブル３７の巻き直しをせずに目標物を追尾することが可能となる。

実施の形態３．
実施の形態３に係る追尾システム１の構成は、図１に示す実施の形態１に係る追尾システム１の構成と同じである。実施の形態１と異なる、実施の形態３に係る追尾システム１の各部の動作について説明する。

実施の形態３に係る追尾システム１は、予め定められた時間内に衛星を追尾するアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転する場合に、衛星の推定位置が、衛星を追尾するアンテナ３のＡＺ角が基準値から回転範囲を超えて回転する範囲にないが、ＡＺ角を上記範囲においてＡＺ角が取り得る予め定められた値にした状態でｘＥＬ軸６の駆動が可能である範囲にある間は、ＡＺ角を該予め定められた値にした状態で、ＥＬ軸５およびｘＥＬ軸６を駆動してアンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させる。また予め定められた時間内に衛星を追尾するアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転しない場合においても、衛星の推定位置が、ＡＺ角を衛星を追尾するアンテナ３のＡＺ角が取り得る予め定められた値にした状態でｘＥＬ軸６の駆動が可能である範囲にある間は、ＡＺ角を該予め定められた値にした状態で、ＥＬ軸５およびｘＥＬ軸６を駆動してアンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させる。すなわち、実施の形態１、２と比較して、より広い範囲において、ＡＺ軸４、ＥＬ軸５およびｘＥＬ軸６を駆動する３軸制御が可能となる。

実施の形態１と同様に、回転判定部２３は、軌道予測値に基づき、予め定められた時間内にアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転するか否かを判定する。回転判定部２３がアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転すると判定した場合には、軌道判定部２４は、衛星の推定位置が、アンテナ３のＡＺ角が基準値から回転範囲を超えて回転するまでの範囲であって、ＡＺ角をＡＺ角が取り得る予め定められた値にした状態でｘＥＬ軸６の駆動が可能である駆動可能範囲にあるか否かを判定する。判定部２２は、予め定められた時間内にアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転する場合に、衛星の推定位置が上記駆動可能範囲にある間は、切替部１７に３軸制御を行わせる指令を送り、ＡＺ指令演算部１５にアンテナ３のＡＺ角が予め定められた値で保持されるような指令値を出力させる指令を送る。

また判定部２２は、予め定められた時間内にアンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転する場合に衛星の推定位置が上記駆動可能範囲にないが、ＡＺ角を上記予め定められた値にした状態でｘＥＬ軸６の駆動が可能である範囲にある間、または、アンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転しない場合において、衛星の推定位置がＡＺ角をＡＺ角が取り得る予め定められた値にした状態でｘＥＬ軸６の駆動が可能である範囲にある間は、切替部１７に３軸制御を行わせる指令を送り、上記以外の場合においては、切替部１７に２軸制御を行わせる指令を送る。

衛星が準天頂軌道を１日かけて１周する場合を例にして説明する。図２４は、本発明の実施の形態３におけるアンテナと衛星軌道の位置関係の例を示す図である。図２４における実線および点線は、衛星の軌道を示し、黒い四角はアンテナ３の位置を示す。衛星は準天頂軌道を矢印の方向に周回する。図２４に示すように、アンテナ３の天頂が準天頂軌道の外側にある場合には、回転判定部２３は、１日の間で、アンテナ３のＡＺ角は３６０度以上回転しないと判定する。図２４において、一点鎖線で囲まれた範囲が、ＡＺ角を例えばアンテナ３が交点Ｃを指向する際の角度にした状態でｘＥＬ軸６の駆動が可能な範囲である。アンテナ３のＡＺ角が３６０度以上回転しない場合であっても、判定部２２は、衛星の推定位置が、ＡＺ角をＡＺ角が取り得る予め定められた値にした状態でｘＥＬ軸６による制御が可能である範囲、例えば図２４に実線で示される範囲のうち点Ｄを通過したのちに交点Ｃから再び交点Ｃに到るまでの範囲にある間は、切替部１７に３軸制御を行わせる指令を送り、ＡＺ指令演算部１５にアンテナ３のＡＺ角が予め定められた値で保持されるような指令値を出力させる指令を送る。図２４の実線で示される交点Ｃから点Ｅまでの範囲、および点Ｄから交点Ｃまでの範囲を、交点Ｃを指向する際のＡＺ角で制御することも可能であるが、その場合は点Ｄおよび点ＥでＡＺ軸４を急速に回転する必要があるので、交点Ｃで２軸制御に切り替える。判定部２２は、衛星の推定位置が、ｘＥＬ軸６による制御が可能でない範囲、すなわち図２４に点線で示す軌道にある間は、切替部１７に２軸制御を行わせる指令を送る。

上述の処理により、図２４の例においては、追尾システム１は、衛星の推定位置が図２４に実線で示される範囲のうち点Ｄを通過したのち交点Ｃから再び交点Ｃに到るまでの範囲にある間は、ＡＺ軸４、ＥＬ軸５およびｘＥＬ軸６を駆動してアンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させる。また、衛星の推定位置が図２４に実線で示される交点Ｃから点Ｅまでの範囲、点線で示される範囲、および点Ｄから交点Ｃまでの範囲にある間は、ＡＺ軸４およびＥＬ軸５を駆動してアンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させる。アンテナ３の天頂が準天頂軌道の内部に位置する場合、または、アンテナ３の天頂に準天頂軌道が位置する場合は、実施の形態１または実施の形態２と同様に制御する。

図２５は、実施の形態３に係る追尾システムが行う駆動制御の動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１１０〜Ｓ１５０は、図１９に示す実施の形態１に係る追尾システム１が行う駆動制御の動作と同じである。アンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転する場合に（ステップＳ１２０；Ｙ）、衛星の推定位置が上記駆動可能範囲にないが（ステップＳ１４０；Ｎ）、ＡＺ角を予め定められた値にした状態でｘＥＬ軸６の駆動が可能である範囲にある場合（ステップＳ１５１；Ｙ）、または、アンテナ３のＡＺ角が回転範囲を超えて回転しない場合において（ステップＳ１２０；Ｎ）、衛星の推定位置がＡＺ角をＡＺ角が取り得る予め定められた値にした状態でｘＥＬ軸６の駆動が可能である範囲にある場合（ステップＳ１５１；Ｙ）、追尾システム１は、ＡＺ指令演算部１５によってＡＺ角を予め定められた値にした状態でＥＬ軸５およびｘＥＬ軸６を駆動して、アンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させる（ステップＳ１５０）。ｘＥＬ軸６の駆動が可能でない場合には（ステップＳ１５１；Ｎ）、追尾システム１は、ＡＺ軸４およびＥＬ軸５を駆動してアンテナ３のビーム方向７を衛星に追尾させる（ステップＳ１６０）。追尾システム１は、上述の処理を繰り返し行う。

以上説明したとおり、実施の形態３に係る追尾システム１によれば、衛星の推定位置が、衛星を追尾するアンテナ３のＡＺ角が基準値から回転範囲を超えて回転する範囲であって、ＡＺ角を予め定められた値にした状態でｘＥＬ軸６の駆動が可能である駆動可能範囲にある間は、ＡＺ角を予め定められた値にしてＥＬ軸５およびｘＥＬ軸６を駆動することで、ケーブル３７の巻き直しをせずに目標物を追尾することが可能となる。また実施の形態３に係る追尾システム１は、衛星の推定位置が上記駆動可能範囲にないが、ＡＺ角を予め定められた値にした状態でｘＥＬ軸６の駆動が可能な範囲にある間、または、ＡＺ角が基準値から回転範囲を超えて回転しない場合において、ＡＺ角をＡＺ角が取り得る予め定められた値にした状態でｘＥＬ軸６の駆動が可能な範囲にある間は、ＡＺ角を予め定められた値にしてＥＬ軸５およびｘＥＬ軸６を駆動する。そのため、例えばアンテナ３の天頂が準天頂軌道の外側にある場合であっても３軸制御が可能となり、より広範囲において３軸制御が可能となる。

本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られず、上述の実施の形態のうち複数の形態を任意に組み合わせたもので構成してもよい。追尾システム１を、自動追尾モードおよびプログラム追尾モードのいずれかのみを有するように構成してもよい。衛星が周回する軌道は、準天頂軌道に限られず、任意である。

図２６は、本発明の実施の形態に係る追尾システムの物理的な構成例を示すブロック図である。追尾システム１は、制御部４１、主記憶部４２、外部記憶部４３、入出力部４４を備える。主記憶部４２、外部記憶部４３および入出力部４４はいずれも内部バス４０を介して制御部４１に接続されている。

制御部４１はＣＰＵ（Central Processing Unit）などから構成され、外部記憶部４３に記憶されている制御プログラム４５に従って、追尾システム１が行う目標物の追尾のための処理を実行する。主記憶部４２はＲＡＭ（Random-Access Memory）などから構成され、外部記憶部４３に記憶されている制御プログラム４５をロードし、制御部４１の作業領域として用いられる。

外部記憶部４３は、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disc Random-Access Memory）、ＤＶＤ−ＲＷ（Digital Versatile Disc ReWritable）などの不揮発性メモリから構成され、上述の処理を制御部４１に行わせるための制御プログラム４５を予め記憶し、また、制御部４１の指示に従って、この制御プログラム４５が記憶するデータを制御部４１に供給し、制御部４１から供給されたデータを記憶する。

入出力部４４は、シリアルインタフェースまたはパラレルインタフェースから構成されている。入出力部４４には、外部機器が接続されており、例えば追尾システム１が備える予測値取得部２１は、外部機器から軌道予測値を取得する。

図１に示す追尾システム１の各部の処理は、制御プログラム４５が、制御部４１、主記憶部４２、外部記憶部４３および入出力部４４などを資源として用いて処理することによって実行する。

その他、前記のハードウェア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更および修正が可能である。

制御部４１、主記憶部４２、外部記憶部４３、内部バス４０などから構成される制御処理を行う中心となる部分は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。たとえば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭなど）に格納して配布し、前記コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行する追尾システム１を構成してもよい。また、インターネットなどの通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に前記コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロードなどすることで追尾システム１を構成してもよい。

また、追尾システム１の機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。

また、搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上の掲示板（BBS：Bulletin Board System）に前記コンピュータプログラムを掲示し、ネットワークを介して前記コンピュータプログラムを配信してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行できるように構成してもよい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態および変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内およびそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

本出願は、２０１３年７月３日に出願された、明細書、特許請求の範囲、図および要約書を含む、日本国特許出願２０１３−１３９４９３号に基づく優先権を主張するものである。日本国特許出願２０１３−１３９４９３号の開示内容は参照により全体として本出願に含まれる。

１ 追尾システム、２ 追尾部、３ アンテナ、４ ＡＺ軸、５ ＥＬ軸、６ ｘＥＬ軸、７ ビーム方向、８ 基部、１１ 給電装置、１２ 追尾受信機、１３ 演算処理部、１４ 座標変換部、１５ ＡＺ指令演算部、１６ プログラム演算部、１７ 切替部、１８ ｘＥＬサーボ演算部、１９ ＥＬサーボ演算部、２０ ＡＺサーボ演算部、２１ 予測値取得部、２２ 判定部、２３ 回転判定部、２４ 軌道判定部、３１ ｘＥＬ駆動部、３２ ＥＬ駆動部、３３ ＡＺ駆動部、３４ 主反射鏡、３５ 副反射鏡、３６ ケーブル巻き取り機構、３７ ケーブル、３８ 回転部、３９ 固定部、４０ 内部バス、４１ 制御部、４２ 主記憶部、４３ 外部記憶部、４４ 入出力部、４５ 制御プログラム。

上記目的を達成するために、本発明の追尾システムは、目標物から信号を受信するように、アンテナの駆動軸を駆動してアンテナのビーム方向を目標物に追尾させる追尾システムであって、回転判定部、軌道判定部および追尾部を備える。回転判定部は、目標物の位置の予測値である軌道予測値に基づき、予め定められた時間内に、目標物を追尾するアンテナのアジマス角が予め定められた回転範囲を超えて回転するか否かを判定する。軌道判定部は、回転判定部で回転範囲を超えて回転すると判定された場合には、軌道予測値、または、目標物の軌道情報、に基づく目標物の推定位置が、アジマス角が基準値から回転範囲を超えて回転する範囲であって、駆動軸のアジマス軸の角度をアジマス角が取り得る予め定められた値にした状態で、駆動軸のクロスエレベーション軸の駆動が可能である駆動可能範囲にあるか否かを判定する。追尾部は、回転判定部で回転範囲を超えて回転すると判定された場合に目標物の推定位置が駆動可能範囲にある間は、アジマス軸の角度を予め定められた値にした状態で、受信した信号に基づき生成されたアンテナのビーム方向の誤差を示す角度誤差信号、または軌道予測値に応じて、駆動軸のエレベーション軸およびクロスエレベーション軸を駆動してアンテナのビーム方向を目標物に追尾させ、回転判定部で回転範囲を超えて回転すると判定された場合に目標物の推定位置が駆動可能範囲にない間、または回転判定部で回転範囲を超えて回転しないと判定された場合には、角度誤差信号または軌道予測値に応じて、アジマス軸およびエレベーション軸を駆動してアンテナのビーム方向を目標物に追尾させる。

プログラム追尾モードであって、３軸制御を行う場合には、プログラム演算部１６が出力する、３軸制御の場合のＡＺ角、ＥＬ角およびｘＥＬ角の誤差量がそれぞれ、ＡＺサーボ演算部２０、ＥＬサーボ演算部１９およびｘＥＬサーボ演算部１８に供給される。ＡＺサーボ演算部２０、ＥＬサーボ演算部１９およびｘＥＬサーボ演算部１８はそれぞれＡＺ角、ＥＬ角およびｘＥＬ角の誤差がなくなるようにＡＺ軸４、ＥＬ軸５およびｘＥＬ軸６を駆動制御する。プログラム追尾モードであって、２軸制御を行う場合には、プログラム演算部１６が出力する、２軸制御の場合のＡＺ角およびＥＬ角の誤差量がそれぞれ、ＡＺサーボ演算部２０およびＥＬサーボ演算部１９に供給され、ＡＺサーボ演算部２０およびＥＬサーボ演算部１９はそれぞれ、ＡＺ角およびＥＬ角の誤差がなくなるようにＡＺ軸４およびＥＬ軸５を駆動制御する。

上記目的を達成するために、本発明の追尾システムは、目標物から信号を受信するように、アンテナの駆動軸を駆動してアンテナのビーム方向を目標物に追尾させる追尾システムであって、回転判定部、軌道判定部および追尾部を備える。回転判定部は、目標物の位置の予測値である軌道予測値に基づき、予め定められた時間内に、目標物を追尾するアンテナのアジマス角が予め定められた回転範囲を超えて回転するか否かを判定する。軌道判定部は、回転判定部で回転範囲を超えて回転すると判定された場合には、軌道予測値、または、目標物の軌道情報、に基づく目標物の推定位置が、アジマス角が基準値から回転範囲を超えて回転する範囲であって、駆動軸のアジマス軸の角度をアジマス角が取り得る予め定められた値に保持した状態で、駆動軸のクロスエレベーション軸の駆動が可能である駆動可能範囲にあるか否かを判定する。追尾部は、回転判定部で回転範囲を超えて回転すると判定された場合に目標物の推定位置が駆動可能範囲にある間は、アジマス軸の角度を予め定められた値に保持した状態で、受信した信号に基づき生成されたアンテナのビーム方向の誤差を示す角度誤差信号、または軌道予測値に応じて、駆動軸のエレベーション軸およびクロスエレベーション軸を駆動してアンテナのビーム方向を目標物に追尾させ、回転判定部で回転範囲を超えて回転すると判定された場合に目標物の推定位置が駆動可能範囲にない間、または回転判定部で回転範囲を超えて回転しないと判定された場合には、角度誤差信号または軌道予測値に応じて、アジマス軸およびエレベーション軸を駆動してアンテナのビーム方向を目標物に追尾させる。

Claims (7)

1. 目標物から信号を受信するように、アンテナの駆動軸を駆動して前記アンテナのビーム方向を前記目標物に追尾させる追尾システムであって、
   各時刻における前記目標物の位置の予測値である軌道予測値に基づき、予め定められた時間内に、前記目標物を追尾する前記アンテナのアジマス角が予め定められた回転範囲を超えて回転するか否かを判定する回転判定部と、
   前記回転判定部で前記回転範囲を超えて回転すると判定された場合には、前記軌道予測値、または、前記目標物の軌道情報および前記アンテナのビーム方向、に基づく前記目標物の推定位置が、前記アジマス角が基準値から前記回転範囲を超えて回転する範囲であって、前記駆動軸のアジマス軸の角度を前記アジマス角が取り得る予め定められた値にした状態で、前記駆動軸のクロスエレベーション軸の駆動が可能である駆動可能範囲にあるか否かを判定する軌道判定部と、
   前記回転判定部で前記回転範囲を超えて回転すると判定された場合に前記推定位置が前記駆動可能範囲にある間は、前記アジマス軸の角度を前記予め定められた値にした状態で、前記受信した信号に基づき生成された前記アンテナのビーム方向の誤差を示す角度誤差信号、または前記軌道予測値に応じて、前記駆動軸のエレベーション軸および前記クロスエレベーション軸を駆動して前記アンテナのビーム方向を前記目標物に追尾させ、前記回転判定部で前記回転範囲を超えて回転すると判定された場合に前記推定位置が前記駆動可能範囲にない間、または前記回転判定部で前記回転範囲を超えて回転しないと判定された場合には、前記角度誤差信号または前記軌道予測値に応じて、前記アジマス軸および前記エレベーション軸を駆動して前記アンテナのビーム方向を前記目標物に追尾させる追尾部と、
   を備える追尾システム。
2. 前記目標物は交点を有する軌道を周回し、
   前記軌道判定部は、前記駆動可能範囲の、前記アジマス角が基準値から前記回転範囲を超えて回転する範囲を、前記交点から再度前記交点に至るまでの範囲とし、
   前記追尾部は、前記回転判定部で前記回転範囲を超えて回転すると判定された場合に前記推定位置が前記駆動可能範囲にある間は、前記アジマス軸の角度を前記アンテナが前記交点を指向する際の前記アジマス軸の角度にした状態で、前記角度誤差信号または前記軌道予測値に応じて、前記エレベーション軸および前記クロスエレベーション軸を駆動して前記アンテナのビーム方向を前記目標物に追尾させ、前記回転判定部で前記回転範囲を超えて回転すると判定された場合に前記推定位置が前記駆動可能範囲にない間、または前記回転判定部で前記回転範囲を超えて回転しないと判定された場合には、前記角度誤差信号または前記軌道予測値に応じて、前記アジマス軸および前記エレベーション軸を駆動して前記アンテナのビーム方向を前記目標物に追尾させる、
   請求項１に記載の追尾システム。
3. 前記追尾部は、前記回転判定部で前記回転範囲を超えて回転すると判定された場合に前記推定位置が前記駆動可能範囲にないが、前記アジマス軸の角度を前記予め定められた値にした状態で前記クロスエレベーション軸の駆動が可能である範囲にある間は、前記アジマス軸の角度を該予め定められた値にした状態で、前記回転判定部で前記回転範囲を超えて回転しないと判定された場合において、前記推定位置が前記アジマス軸の角度を前記アジマス角が取り得る予め定められた値にした状態で前記クロスエレベーション軸の駆動が可能な範囲にある間は、前記アジマス軸の角度を該予め定められた値にした状態で、前記角度誤差信号または前記軌道予測値に応じて、前記エレベーション軸および前記クロスエレベーション軸を駆動して前記アンテナのビーム方向を前記目標物に追尾させる請求項１または２に記載の追尾システム。
4. 目標物から信号を受信するように、アンテナの駆動軸を駆動して前記アンテナのビーム方向を前記目標物に追尾させる追尾方法であって、
   各時刻における前記目標物の位置の予測値である軌道予測値に基づき、予め定められた時間内に、前記目標物を追尾する前記アンテナのアジマス角が予め定められた回転範囲を超えて回転するか否かを判定する回転判定ステップと、
   前記回転判定ステップで前記回転範囲を超えて回転すると判定された場合には、前記軌道予測値、または、前記目標物の軌道情報および前記アンテナのビーム方向、に基づく前記目標物の推定位置が、前記アジマス角が基準値から前記回転範囲を超えて回転する範囲であって、前記駆動軸のアジマス軸の角度を、前記アジマス角が取り得る予め定められた値にした状態で、前記駆動軸のクロスエレベーション軸の駆動が可能である駆動可能範囲にあるか否かを判定する軌道判定ステップと、
   前記回転判定ステップで前記回転範囲を超えて回転すると判定された場合に前記推定位置が前記駆動可能範囲にある間は、前記アジマス軸の角度を前記予め定められた値にした状態で、前記受信した信号に基づき生成された前記アンテナのビーム方向の誤差を示す角度誤差信号、または前記軌道予測値に応じて、前記駆動軸のエレベーション軸および前記クロスエレベーション軸を駆動して前記アンテナのビーム方向を前記目標物に追尾させ、前記回転判定ステップで前記回転範囲を超えて回転すると判定された場合に前記推定位置が前記駆動可能範囲にない間、または前記回転判定ステップで前記回転範囲を超えて回転しないと判定された場合には、前記角度誤差信号または前記軌道予測値に応じて、前記アジマス軸および前記エレベーション軸を駆動して前記アンテナのビーム方向を前記目標物に追尾させる追尾ステップと、
   を備える追尾方法。
5. 前記目標物は交点を有する軌道を周回し、
   前記軌道判定ステップにおいて、前記駆動可能範囲の、前記アジマス角が基準値から前記回転範囲を超えて回転する範囲を、前記交点から再度前記交点に至るまでの範囲とし、
   前記追尾ステップにおいて、前記回転判定ステップで前記回転範囲を超えて回転すると判定された場合に前記推定位置が前記駆動可能範囲にある間は、前記アジマス軸の角度を前記アンテナが前記交点を指向する際の前記アジマス軸の角度に設定した状態で、前記角度誤差信号または前記軌道予測値に応じて、前記エレベーション軸および前記クロスエレベーション軸を駆動して前記アンテナのビーム方向を前記目標物に追尾させ、前記回転判定ステップで前記回転範囲を超えて回転すると判定された場合に前記推定位置が前記駆動可能範囲にない間、または前記回転判定ステップで前記回転範囲を超えて回転しないと判定された場合には、前記角度誤差信号または前記軌道予測値に応じて、前記アジマス軸および前記エレベーション軸を駆動して前記アンテナのビーム方向を前記目標物に追尾させる、
   請求項４に記載の追尾方法。
6. 前記追尾ステップにおいて、前記回転判定ステップで前記回転範囲を超えて回転すると判定された場合に前記推定位置が前記駆動可能範囲にないが、前記アジマス軸の角度を前記予め定められた値にした状態で前記クロスエレベーション軸の駆動が可能である範囲にある間は、前記アジマス軸の角度を該予め定められた値にした状態で、前記回転判定ステップで前記回転範囲を超えて回転しないと判定された場合において、前記推定位置が前記アジマス角が取り得る予め定められた値にした状態で前記クロスエレベーション軸の駆動が可能な範囲にある間は、前記アジマス軸の角度を該予め定められた値にした状態で、前記角度誤差信号または前記軌道予測値に応じて、前記エレベーション軸および前記クロスエレベーション軸を駆動して前記アンテナのビーム方向を前記目標物に追尾させる請求項４または５に記載の追尾方法。
7. 目標物から信号を受信するように、アンテナの駆動軸を駆動して前記アンテナのビーム方向を前記目標物に追尾させる追尾システムを制御するコンピュータに、
   各時刻における前記目標物の位置の予測値である軌道予測値に基づき、予め定められた時間内に、前記目標物を追尾する前記アンテナのアジマス角が予め定められた回転範囲を超えて回転するか否かを判定する回転判定ステップと、
   前記回転判定ステップで前記回転範囲を超えて回転すると判定された場合には、前記軌道予測値、または、前記目標物の軌道情報および前記アンテナのビーム方向、に基づく前記目標物の推定位置が、前記アジマス角が基準値から前記回転範囲を超えて回転する範囲であって、前記駆動軸のアジマス軸の角度を、前記アジマス角が取り得る予め定められた値にした状態で、前記駆動軸のクロスエレベーション軸の駆動が可能である駆動可能範囲にあるか否かを判定する軌道判定ステップと、
   前記回転判定ステップで前記回転範囲を超えて回転すると判定された場合に前記推定位置が前記駆動可能範囲にある間は、前記アジマス軸の角度を前記予め定められた値にした状態で、前記受信した信号に基づき生成された前記アンテナのビーム方向の誤差を示す角度誤差信号、または前記軌道予測値に応じて、前記駆動軸のエレベーション軸および前記クロスエレベーション軸を駆動して前記アンテナのビーム方向を前記目標物に追尾させ、前記回転判定ステップで前記回転範囲を超えて回転すると判定された場合に前記推定位置が前記駆動可能範囲にない間、または前記回転判定ステップで前記回転範囲を超えて回転しないと判定された場合には、前記角度誤差信号または前記軌道予測値に応じて、前記アジマス軸および前記エレベーション軸を駆動して前記アンテナのビーム方向を前記目標物に追尾させる追尾ステップと、
   を実行させるためのプログラム。

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