KR20040069685A - Apparatus for controlling body for satellite antenna system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 위성 안테나 시스템에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 부유 운동체의 운동을 센싱하는 센서들의 센싱 신호에 대한 횡가속도에 의한 영향과 자이로 센서의 드리프트 현상을 보상하는 위성 안테나 시스템의 자세 제어를 위한 경사각 보정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a satellite antenna system, and more particularly, to control the attitude of a satellite antenna system for compensating the drift phenomenon of a gyro sensor and the effect of lateral acceleration on a sensing signal of sensors sensing a motion of a floating vehicle. It relates to a tilt angle correction device.
통신 위성과 링크되는 안테나 시스템은 허용된 오차 범위 내에서 지향성을 유지하는 것이 중요하다.It is important for the antenna system to be linked with the communication satellites to maintain directivity within the tolerances allowed.
특히, 선박이나 해상 구조물과 같은 부유 운동체에 안테나가 탑재되는 경우에는 안테나가 횡가속도, 롤(Roll) 운동, 피치(Pitch) 운동 및 요(Yaw) 운동 등에 노출되며, 이 상태에서 위성 안테나 시스템은 허용된 오차 범위 내에서 지향성을 확보하여 수신 감도를 최대로 유지하여야 한다.In particular, when an antenna is mounted on a floating vehicle such as a ship or offshore structure, the antenna is exposed to lateral acceleration, roll motion, pitch motion, and yaw motion. Directivity must be secured within the allowable error range to maintain maximum reception sensitivity.
여기에서 횡 가속도는 부유 운동체의 무게 중심점과 안테나가 떨어져서 구성됨에 따라서 발생되는 선가속도의 영향에 따른 것으로써 선 가속도는 그 무게 중심점과 떨어진 거리 즉 회전 반경에 비례하여 발생된다. 그리고 롤 운동은 안테나가 좌우로 흔들리는 현상이고, 피치 운동은 안테나가 앞뒤로 흔들리는 현상이며, 요 운동은 부유 운동체의 진행 방향축에 대하여 안테나가 틀어지는 현상이다.Here, the lateral acceleration is due to the influence of the line acceleration generated as the center of gravity of the floating vehicle and the antenna are separated, and the line acceleration is generated in proportion to the distance away from the center of gravity, that is, the radius of rotation. The roll motion is a phenomenon in which the antenna is shaken from side to side, the pitch motion is a phenomenon in which the antenna is shaken back and forth, and the yaw motion is a phenomenon in which the antenna is twisted with respect to the axis of travel of the floating vehicle.
상기한 바와 같이 부유 운동체에 설치되는 위성 안테나 시스템은 일정한 오차 범위 내로 정지 위성을 향하도록 자세가 제어되어야 하며 그 응답성이나 예측성이 뛰어나야 한다. 그러나, 상기한 부유 운동체에 탑재되는 위성 안테나 시스템은 수신 감도를 극대화하기 위해서 선박의 마스트와 같은 높은 곳에 설치되므로, 일정한 범위 내에서 지향성을 유지하기 쉽지 않다.As described above, the satellite antenna system installed in the floating vehicle should have a posture controlled to face the stationary satellite within a certain error range, and have excellent response or predictability. However, since the satellite antenna system mounted on the floating vehicle is installed at a high place such as a mast of a ship in order to maximize reception sensitivity, it is not easy to maintain directivity within a certain range.
특히, 경사각 센서의 횡가속도에 의한 영향과 자이로 센서의 드리프트(Drift) 현상 등과 같이 안테나에 사용되는 센서들에 의하여 발생되는 문제점에 대한 마땅한 해결책이 제시되지 않고 있으며, 이로 인하여 종래의 안테나 시스템은 상기한 지향성을 유지하는 것에 한계성을 갖는다.In particular, a proper solution to the problems caused by the sensors used in the antenna, such as the effect of the lateral acceleration of the tilt angle sensor and the drift phenomenon of the gyro sensor, has not been proposed, which is why the conventional antenna system There is a limit to maintaining a directivity.
본 발명의 목적은 부유 운동체에 탑재되는 위성 안테나 시스템에 설치되는 경사각 센서의 센싱이 횡가속도에 의하여 영향을 받는 것을 보상함에 있다.An object of the present invention is to compensate for the sensing of the inclination angle sensor installed in the satellite antenna system mounted on the floating vehicle is affected by the lateral acceleration.
본 발명의 다른 목적은 부유 운동체에 탑재되는 위성 안테나 시스템에 설치되는 자이로 센서의 센싱이 자체 드리프트 현상에 의하여 영향을 받는 것을 보상함에 있다.Another object of the present invention is to compensate for the sensing of the gyro sensor installed in the satellite antenna system mounted on the floating vehicle is affected by the drift phenomenon.
도 1은 해상용 위성 안테나 시스템을 나타내는 도면1 shows a marine satellite antenna system
도 2는 부유체의 회전 반경을 설명하는 도면2 is a diagram for explaining the radius of rotation of a float.
도 3은 본 발명에 따른 위성 안테나 시스템의 자세 제어를 위한 경사각 보정 장치의 바람직한 실시예를 나타내는 블록도Figure 3 is a block diagram showing a preferred embodiment of the tilt angle correction device for attitude control of the satellite antenna system according to the present invention
도 4는 실시예의 회전반경 오차 추출부의 실시예를 나타내는 블록도Figure 4 is a block diagram showing an embodiment of the rotation radius error extraction unit of the embodiment
본 발명에 따른 위성 안테나 시스템은 각 축에 대응하여 페데스탈에 경사각을 센싱하는 경사각 센서와 각속도를 센싱하는 제 1 각속도 센서가 구성되고, 기저부에 각속도를 센싱하는 제 2 각속도 센서를 구비하며, 여기에 구성되는 자세 제어를 위한 경사각 보정 장치는, 상기 페데스탈에 설치된 상기 경사각 센서의 경사각을 상기 기저부의 회전반경 오차에 따른 선가속도로써 보상하여, 횡가속도 영향이 제거된 경사각 정보를 구하는 보상 수단, 상기 보상 수단에서 구해진 상기 경사각 정보와 상기 페데스탈에 설치된 상기 제 1 각속도 센서의 신호를 혼합하여 최종 추정 경사각의 고주파 성분을 구하는 고주파 성분 추출 수단, 상기 보상 수단에서 구해진 상기 경사각 정보를 필터링하여 최종 추정 경사각의 저주파 성분을 구하는 저주파 성분 추출 수단 및 상기 고주파 성분과 저주파 성분을 혼합하여 최종 추정 경사각을 구하는 혼합 수단을 구비한다.The satellite antenna system according to the present invention comprises an inclination angle sensor for sensing the inclination angle on the pedestal corresponding to each axis, and a first angular velocity sensor for sensing the angular velocity, and a second angular velocity sensor for sensing the angular velocity at the base. Compensation means for configuring the posture control configured to compensate for the inclination angle of the inclination angle sensor installed in the pedestal by the linear acceleration according to the rotation radius error of the base portion, the compensation means for obtaining the inclination angle information from which the lateral acceleration effect is removed, the compensation A high frequency component extracting means for obtaining a high frequency component of a final estimated inclination angle by mixing the inclination angle information obtained by the means with the signal of the first angular velocity sensor installed in the pedestal, and filtering the inclination angle information obtained by the compensation means to obtain a low frequency of the final estimated inclination angle Low frequency component extraction means to find component And mixing means for mixing the high frequency component and the low frequency component to obtain a final estimated tilt angle.
이하, 본 발명에 따른 위성 안테나 시스템의 자세 제어를 위한 경사각 보정 장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the inclination angle correction device for attitude control of the satellite antenna system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
위성 안테나 시스템은 선박이나 해상 구조물과 같은 부유 운동체에 설치되는 경우 최상의 수신 감도를 확보하기 위하여 선박의 마스크와 같이 높은 곳에 대체로 도 1과 같은 구조로 설치된다.The satellite antenna system is generally installed in a structure as shown in FIG. 1 in a high place such as a mask of a ship to ensure the best reception sensitivity when installed in a floating vehicle such as a ship or a marine structure.
위성 안테나 시스템은 다양한 형태의 안테나를 적용하여 구성될 수 있으나, 본 발명은 도 1과 같이 파라볼라 안테나를 적용한 경우에 대한 실시예로 설명한다.The satellite antenna system may be configured by applying various types of antennas, but the present invention will be described as an embodiment of the case where the parabola antenna is applied as shown in FIG. 1.
도 1에서 부유 운동체에 고정되는 베이스(10) 상에 일정한 높이를 갖는 지지대(12)가 구성된다. 지지대(12)의 하부에는 엔코더(13)를 갖는 요 모터(14)가 설치되고, 지지대(12)의 상부에는 기저부(16)가 구성된다. 기저부(16)는 지지대(12)의 요 모터(14) 구동에 의하여 요 운동에 대한 리액션 동작을 수행하도록 구성된다. 그리고, 기저부(16)에는 직각으로 배치된 두 개의 자이로 센서(Gyro Sensor)(22)가 경사각속도를 센싱하도록 구성된다.In FIG. 1, a support 12 having a constant height is configured on the base 10 fixed to the floating vehicle. A yaw motor 14 having an encoder 13 is provided below the support 12, and a base 16 is formed above the support 12. The base 16 is configured to perform a reaction operation for yaw motion by driving the yaw motor 14 of the support 12. In addition, two gyro sensors 22 disposed at right angles are configured to sense the inclination angular velocity at the base 16.
그리고, 기저부(16)와 페데스탈(18)이 앙각(레벨)과 수평각(크로스 레벨)에 대하여 관절 이음되며, 기저부(16)의 관절이음 연장 축에 케이지(24)가 구성된다. 케이지(24) 내에는 앙각과 수평각에 대한 경사각을 센싱하는 한 쌍의 틸트 센서(미도시)와 앙각과 수평각에 대한 경사각속도를 센싱하는 한 쌍의 자이로 센서(미도시)가 구성된다.The base 16 and the pedestal 18 are articulated with respect to the elevation (level) and the horizontal angle (cross level), and the cage 24 is formed on the joint joint extension axis of the base 16. In the cage 24, a pair of tilt sensors (not shown) for sensing the inclination angle with respect to the elevation angle and the horizontal angle and a pair of gyro sensors (not shown) for sensing the inclination angle velocity with respect to the elevation angle and the horizontal angle are configured.
또한 기저부(16)에는 롤 운동과 피치 운동에 대응한 앙각과 수평각에 대한 리액션을 구동하는 크로스 레벨 모터(28)와 레벨 모터(26)가 구성된다.In addition, the base 16 includes a cross-level motor 28 and a level motor 26 for driving reactions with elevation angles and horizontal angles corresponding to roll motions and pitch motions.
그리고, 페데스탈(18)에 안테나(20)가 설치되며, 안테나(20)는 상술한 바와 같이 파라볼라 형의 것이 예시된다.An antenna 20 is installed in the pedestal 18, and the antenna 20 is parabolic-type as described above.
상기한 바와 같이 구성되는 안테나 시스템은 도 2와 같이 부유 유동체(100)의 마스트(102)와 같은 높은 장소에 설치되며, 마스트(102) 상에 설치되는 안테나 시스템(104)은 부유 운동체(100)의 무게 중심 M과 일정한 거리로 떨어진 상태이다.The antenna system configured as described above is installed at a high place such as the mast 102 of the floating fluid 100 as shown in FIG. 2, and the antenna system 104 installed on the mast 102 is the floating moving object 100. The center of gravity is a distance away from M.
그리고, 각 축에 사용되는 센서는 총 3개이며, 그 중 2개는 각속도 센서(자이로 센서)이며, 나머지 하나는 경사각 센서(틸트 센서)이다. 하나의 각속도 센서와 경사각 센서(케이지(24) 내에 구성된 것)는 페데스탈(18)의 축과 움직임을 같이 하도록 구성되고, 다른 각속도 센서는 기저부(16)에 설치되어 부유 운동체와 움직임을 같이하도록 설계된다.A total of three sensors are used for each axis, two of which are angular velocity sensors (gyro sensors), and the other are inclination angle sensors (tilt sensors). One angular velocity sensor and an inclination angle sensor (configured in the cage 24) are configured to move in parallel with the axis of the pedestal 18, and the other angular velocity sensor is installed on the base 16 to be designed to move with the floating vehicle. do.
그러므로, 유동 상태에서 안테나 시스템(104)은 부유 유동체(100)의 무게 중심 M과 떨어진 거리가 회전 반경이 되면서 횡가속도에 영향을 미치는 선가속도의 영향을 받는다. 그에 따라서, 안테나 시스템(104)은 횡가속도에 의한 영향이 보상되어야 한다. 선 가속도 이외의 기타 가속도 성분은 상대적 크기가 작아서 무시 가능하다.Therefore, in the flow state, the antenna system 104 is affected by the line acceleration which affects the lateral acceleration while the distance from the center of gravity M of the floating fluid 100 becomes the turning radius. Accordingly, the antenna system 104 should be compensated for the effects of lateral acceleration. Other acceleration components besides linear acceleration are negligible because of their relative magnitude.
안테나 시스템(104)은 특정 위치에서 회전 반경값을 알고 있다면 회전반경과 각가속도의 곱으로 선가속도를 구할 수 있고, 각 가속도는 센싱되는 각속도를 미분하여 구한다. 그러나, 정확한 회전반경을 구하는 것은 어렵다. 그러므로 근사 회전반경을 구하여 선 가속도를 구해야한다.The antenna system 104 can obtain the linear acceleration by multiplying the radius of rotation and the angular acceleration if the radius of rotation is known at a specific position, and the angular acceleration is obtained by differentiating the sensed angular velocity. However, it is difficult to find the exact radius of rotation. Therefore, the line acceleration should be obtained by approximating the radius of rotation.
또한, 안테나 시스템(104)에 설치되는 각속도를 센싱하는 자이로 센서에서 온도 환경 등에 의한 드리프트 현상 즉, 일정 전압치 이상으로 들뜬 상태의 센싱신호를 출력하는 현상이 발생되므로 이에 대한 보상이 필요하다.In addition, the gyro sensor for sensing the angular velocity installed in the antenna system 104 is required to compensate for the drift due to the temperature environment, that is, the phenomenon of outputting the sensing signal of the excited state above a predetermined voltage value.
상기한 횡가속도와 드리프트 현상에 의한 보상을 수행하기 위한 본 발명에 따른 실시예는 도 3과 같이 구성될 수 있으며, 도 3은 안테나의 3축 자세 제어 중 앙각(레벨)과 수평각(크로스 레벨)에 대하여 적용될 수 있다.An embodiment according to the present invention for compensating by the lateral acceleration and the drift may be configured as shown in FIG. 3, and FIG. 3 is an elevation angle (level) and a horizontal angle (cross level) during the 3-axis attitude control of the antenna. Applicable for
도 3의 실시예는 보상을 위한 최종 추정 경사각을 구하는 것으로서, 페데스탈(18)에 설치된 틸트 센서(경사각 센서)의 신호를 기저부(16)의 회전반경 오차에 따른 선가속도로 보상하여 횡가속도 영향이 제거된 경사각 정보를 구하는 구성(보상 수단), 횡가속도 영향이 제거된 상기 경사각 정보와 페데스탈(18)에 설치된 자이로 센서(각속도 센서)의 신호를 혼합하여 고주파 성분을 구하는 구성(고주파 추출 수단), 횡가속도 영향이 제거된 상기 경사각 정보를 필터링하여 저주파 성분을 구하는 구성(저주파 추출 수단), 및 상기 고주파 성분과 상기 저주파 성분을 혼합하여 최종 추정 경사각을 구하는 구성(혼합수단)을 포함한다.3 shows the final estimated inclination angle for compensation. The signal of the tilt sensor (tilt angle sensor) installed in the pedestal 18 is compensated by the line acceleration according to the rotation radius error of the base 16, thereby influencing the lateral acceleration. A configuration for obtaining the removed tilt angle information (compensation means), a configuration for mixing the signals of the gyro sensor (angular velocity sensor) installed in the pedestal 18 with the inclination angle information from which the lateral acceleration is removed (high frequency extraction means), A low frequency component (low frequency extracting means) by filtering the tilt angle information from which the lateral acceleration effect is removed, and a high frequency component and the low frequency component mixed to obtain a final estimated tilt angle (mixing means).
횡가속도의 영향에 대한 영향을 제거하기 위하여, 페데스탈(18)의 경사각 센서의 센싱 신호를 입력받는 위상 보상 필터(200), 기저부(16)의 각속도 센서의 센싱 신호를 입력받는 미분 로우패스필터(202), 최종 추정 경사각의 회전 반경에 따른 오차 신호를 추출하는 회전반경 오차 추출부(204), 미분 로우패스필터(202)의 출력과 회전반경 오차 추출부(204)의 출력을 곱하여 선가속도를 출력하는 곱셈기(206), 및 곱셈기(206)의 출력과 위상보상필터(200)의 출력을 혼합(Mix)하여 횡가속도 영향이 제거된 경사각 정보를 출력하는 혼합부(208)가 구성된다.In order to eliminate the influence of the lateral acceleration, the differential compensation filter 200, which receives the sensing signal of the tilt angle sensor of the pedestal 18, the differential low pass filter receiving the sensing signal of the angular velocity sensor of the base 16 202, the rotation radius error extractor 204 for extracting an error signal according to the rotation radius of the final estimated tilt angle, the output of the differential low pass filter 202 and the output of the rotation radius error extractor 204 to multiply the line acceleration. The multiplier 206 for outputting and the mixer 208 for outputting the inclination angle information from which the lateral acceleration effect is removed by mixing (Mix) the output of the multiplier 206 and the output of the phase compensation filter 200 are configured.
여기에서, 위상보상필터(200)는 각속도 센서에서 센싱된 경사각을 미분 로우패스필터(202)에서 처리되는 기저부(16)의 각속도와 위상을 맞추도록 보상하여 응답성을 향상하는 것이다. 그리고, 미분 로우패스필터(202)는 기저부(16)의 각속도를 위상보상필터(200)에서 처리되는 경사각과 위상을 맞추도록 보상하여 응답성을 향상하며, 보상된 각속도를 미분하여 각가속도로 변환시키고, 미분 및 위상보상된신호의 특정 대역의 저주파수 신호만 출력하도록 필터링하는 것이다. 그리고, 회전반경 오차 추출부(204)는 후술되는 도 4에 상세한 구성이 예시되고 실시예에 의하여 출력되는 최종 측정 경사각을 피드백하여 회전반경 오차를 추출하는 것이다.Here, the phase compensation filter 200 compensates the tilt angle sensed by the angular velocity sensor to match the angular velocity of the base portion 16 processed by the differential low pass filter 202 to improve responsiveness. The differential low pass filter 202 compensates the angular velocity of the base 16 with the inclination angle processed by the phase compensation filter 200 to improve responsiveness, and differentiates the compensated angular velocity into angular acceleration. In other words, filtering is performed to output only low-frequency signals of a specific band of differential and phase-compensated signals. In addition, the rotation radius error extracting unit 204 extracts the rotation radius error by feeding back the final measurement inclination angle which is illustrated in FIG.
그리고, 곱셈기(206)는 미분 로우패스필터(202)의 출력과 회전반경오차 추출부(204)의 출력을 곱하는 것이며 그 출력은 기저부의 선가속도에 해당된다.The multiplier 206 multiplies the output of the differential low pass filter 202 by the output of the rotation radius error extraction unit 204, and the output corresponds to the linear acceleration of the base.
구체적으로 도 2에 도시된 안테나 시스템(104)의 기저부(16)의 회전반경이 r이고 안테나 시스템(104)의 기저부(16)의 각속도가 w라 가정하면, 선가속도는 rw'으로 구해질 수 있다. 여기에서 w'은 각속도 w를 미분한 것을 의미한다. 그러므로, 미분 로우패스필터(202)에 의하여 각속도 w에서 각가속도 w'이 구해지고, 회전반경오차 추출부(204)에서 근사 회전반경인 r에 대응되는 값(회전반경 오차 값)이 구해지며, 기저부(16)의 횡가속도는 곱셈기(206)의 r에 대응되는 값과 w'값의 곱셈 연산에 의하여 구해진다.Specifically, assuming that the rotation radius of the base 16 of the antenna system 104 shown in FIG. 2 is r and the angular velocity of the base 16 of the antenna system 104 is w, the linear acceleration can be obtained as rw '. have. Here w 'means differentiation of the angular velocity w. Therefore, the angular acceleration w 'is obtained from the angular velocity w by the differential low pass filter 202, and a value (rotation radius error value) corresponding to the approximate rotation radius r is obtained from the rotation radius error extraction unit 204, The lateral acceleration of (16) is obtained by the multiplication operation of the value corresponding to r of the multiplier 206 and the w 'value.
이로써 페데스탈(18)의 경사각 센서 신호의 횡가속도 영향에 따른 보상값이 결정되며, 혼합기(208)는 위상보상필터(200)의 값과 곱셈기(206)의 출력을 혼합한다. 상기한 실시예에 의하여 페데스탈(18)에서 센싱된 경사각에 대한 횡가속도에 의한 영향이 보상된다.As a result, a compensation value according to the lateral acceleration effect of the tilt angle sensor signal of the pedestal 18 is determined, and the mixer 208 mixes the value of the phase compensation filter 200 and the output of the multiplier 206. According to the above embodiment, the influence of the lateral acceleration on the inclination angle sensed by the pedestal 18 is compensated.
그러나, 이렇게 구해진 경사각 정보는 깨끗한 상태가 아니므로 바로 사용할 수 없다. 따라서 페데스탈의 회전축에 놓인 각속도 센서의 값과 혼합된다.However, the inclination angle information thus obtained is not clean and cannot be used immediately. It is therefore mixed with the value of the angular velocity sensor placed on the axis of rotation of the pedestal.
즉, 각속도 센서의 값과 경사각 정보를 혼합하여 고주파 성분을 구한다.That is, a high frequency component is obtained by mixing the value of the angular velocity sensor and the inclination angle information.
이를 위하여 페데스탈(18)의 각속도 센서 신호를 입력받는위상보상필터(214), 위상보상필터(214)의 출력을 입력받는 하이패스필터(216), 혼합부(208)의 횡가속도 영향이 보상된 경사각 정보를 입력받는 미분 로우패스필터(212), 미분 로우패스필터(212)와 하이패스필터(216)의 신호를 혼합하는 혼합부(218), 혼합부(218)의 신호를 입력받는 적분 하이패스필터(22)가 구성된다.To this end, the effects of the lateral acceleration of the phase compensation filter 214 receiving the angular velocity sensor signal of the pedestal 18, the high pass filter 216 receiving the output of the phase compensation filter 214, and the mixing unit 208 are compensated. Integral high-pass filter 212 for receiving the inclination angle information, the mixing unit 218 for mixing the signals of the differential low-pass filter 212 and the high-pass filter 216, and the integral high for receiving signals from the mixing unit 218. The pass filter 22 is comprised.
여기에서, 위상보상필터(214)는 각속도의 위상을 경사각과 맞추기 위한 것이다. 그리고, 하이패스필터(216)는 위상보상필터(214)에서 출력되는 각속도의 드리프트를 보상하기 위하여 각속도 센서인 자이로 센서의 특성에 의하여 발생되는 드리프트 현상에 의하여 형성된 DC 성분을 제거하며 특정 대역의 고주파수 신호를 통과시키는 것이다. 그리고, 미분 로우패스필터(212)는 혼합부(208)에서 출력되는 정보가 경사각 정보이므로 이를 위상보상필터(214)와 하이패스필터(216)에서 신호처리되는 각속도와 매칭하기 위한 미분을 수행하고, 특정 대역 저주파 성분만 통과시키는 것이다. 그리고, 혼합부(218)는 미분 로우패스필터(212)의 출력과 하이패스필터(216)의 출력을 혼합하여 각속도에 해당되는 보상할 추정치를 출력하는 것이다. 그리고, 적분 하이패스필터(220)는 혼합부(218)에서 출력되는 정보가 각속도 정보이므로 이를 경사각 정보로 변환시키기 위한 적분을 수행하면서 특정 고주파수 성분을 통과시키는 것이다.Here, the phase compensation filter 214 is for matching the phase of the angular velocity with the inclination angle. In addition, the high pass filter 216 removes the DC component formed by the drift caused by the characteristics of the gyro sensor, which is an angular velocity sensor, to compensate for the drift of the angular velocity output from the phase compensation filter 214, and the high frequency of the specific band. To pass the signal. In addition, since the information output from the mixing unit 208 is the inclination angle information, the differential low pass filter 212 performs a derivative to match the angular velocity processed by the phase compensation filter 214 and the high pass filter 216. Only the low-frequency components of a particular band are passed. The mixing unit 218 mixes the output of the differential low pass filter 212 and the output of the high pass filter 216 to output an estimate to be compensated for the angular velocity. In addition, since the information output from the mixing unit 218 is the angular velocity information, the integration high pass filter 220 passes a specific high frequency component while performing an integration to convert the information to the inclination angle information.
따라서, 상기한 구성에 의하여 고주파 성분이 구해진다.Therefore, a high frequency component is calculated | required by said structure.
그리고, 저주파 성분은 혼합부(208)의 경사각 정보를 로우패스필터(210)로 특정 저주파수 신호를 통과시킴으로써 구할수 있다.The low frequency component can be obtained by passing the inclination angle information of the mixer 208 through the low pass filter 210 through a specific low frequency signal.
결국, 적분 하이패스필터(220)에서 출력되는 고주파 성분과 로우패스필터(210)에서 출력되는 저주파 성분이 혼합부(222)에서 혼합(Mix)되어 최종 추정 경사각이 된다.As a result, the high frequency component output from the integrated high pass filter 220 and the low frequency component output from the low pass filter 210 are mixed in the mixing unit 222 to become the final estimated tilt angle.
한편, 올바른 회전 반경을 추출하기 위하여 회전반경 오차 추출부(204)는 도 4와 같은 구성을 갖는다.On the other hand, the rotation radius error extraction unit 204 has a configuration as shown in Figure 4 in order to extract the correct radius of rotation.
회전반경이 정확한 상태이면 최종 추정 경사각은 페데스탈(18)의 각속도를 미분한 값과 일치해야한다. 회전 반경이 정확하지 않으면 최종 추정 경사각과 페데스탈(18)의 각속도를 미분한 값 사이에는 편차가 발생되며, 이 편차가 회전반경 오차 추출부(204)에서 추출되어 출력된다.If the radius of rotation is correct, the final estimated tilt angle must match the derivative of the angular velocity of the pedestal 18. If the radius of rotation is not correct, a deviation occurs between the final estimated inclination angle and the value obtained by differentiating the angular velocity of the pedestal 18, and the deviation is extracted and output from the rotation radius error extracting unit 204.
이를 위하여 회전반경 오차 추출부(204)는 최종 추정 경사각을 피드백 받아서 특정 주파수 대역의 고주파 성분만 통과시키는 하이패스필터(300), 페데스탈(18)에서 센싱된 각속도의 위상을 경사각과 맞추어 응답성을 확보하는 위상보상필터(302), 위상보상필터(302)의 DC 성분을 제거하여 각속도의 AC 성분을 적분하는 적분 하이패스필터(304) 및, 하이패스필터(300)의 경사각과 적분 하이패스필터(304)의 각속도가 적분된 값을 비교하여 그 편차에 해당되는 신호를 오차신호로 출력하는 혼합부(306)를 구비한다.To this end, the rotation radius error extractor 204 receives the final estimated tilt angle and feeds back a high frequency component of a specific frequency band to pass the high frequency component 300 and the phase of the angular velocity sensed by the pedestal 18 according to the tilt angle. Inclined angle and integral high pass filter of the phase compensation filter 302 to be secured, the integrated high pass filter 304 to remove the DC component of the phase compensation filter 302 to integrate the AC component of the angular velocity, and the high pass filter 300. And a mixing unit 306 for comparing the integrated value of the angular velocity of 304 and outputting a signal corresponding to the deviation as an error signal.
그러므로, 최종 추정 경사각과 페데스탈(18)에서 센싱된 각속도의 미분값이 비교되어 그 편차에 해당하는 오차신호가 출력된다.Therefore, the final estimated tilt angle and the derivative value of the angular velocity sensed by the pedestal 18 are compared and an error signal corresponding to the deviation is output.
본 발명에 따른 위성 안테나 시스템은 선박 및 해상 구조물과 같은 부유 운동체에 설치되는 경우에 횡가속도 영향을 제거하여 정확한 추정 경사각을 구할 수 있고, 자이로 센서의 드리프트 현상의 영향이 제어될 수 있으므로, 안테나의 수신 감도를 최대한 유지하기 위한 최적의 자세 제어가 가능한 효과가 있다.The satellite antenna system according to the present invention can obtain an accurate estimated inclination angle by removing the effect of lateral acceleration when installed in a floating vehicle such as a ship and a marine structure, and the influence of the drift phenomenon of the gyro sensor can be controlled. The optimum posture control is possible to maintain the maximum reception sensitivity.
따라서, 최적의 자세 제어에 따라 선박 등이 심한 파랑 중에서 빠른 속도로 움직이는 경우에도 위성을 이용하여 다른 선박 및 기지와 효과적인 통신이 가능해진다.Therefore, according to the optimum attitude control, even if the ship moves at high speed in the severe waves, it is possible to effectively communicate with other ships and bases using satellites.
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