WO2021214885A1 - 衛星通信地球局及び通信制御方法 - Google Patents

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antenna
unit
satellite
communication
control
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柴山　大樹
原田　耕一
正樹 嶋
山下　史洋
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日本電信電話株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a satellite communication earth station and a communication control method.
  • satellite communication earth stations that perform wireless communication with communication satellites are equipped with GNSS (Global Navigation Satellite System) receivers, orientation sensors, and acceleration sensors, and the latitude / longitude altitude and orientation in which their own devices are located. , And some detect the tilt of the ground plane.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • GNSS includes a system that receives radio waves from satellites such as GPS (Global Positioning System) and Quasi-Zenith Satellite System (QZSS: Quasi-Zenith Satellite System) for positioning.
  • GPS Global Positioning System
  • QZSS Quasi-Zenith Satellite System
  • the satellite communication earth station holds the position (latitude and longitude altitude) of the communication satellite in the satellite position storage unit in advance, and when starting communication, the latitude and longitude altitude of the communication satellite to be communicated with and its own device.
  • the direction (satellite direction) from the own device to the communication satellite is calculated based on the latitude / longitude altitude, orientation, and inclination of the ground plane.
  • the satellite communication earth station calculates the rotation angle of the azimuth angle control motor of the antenna, the rotation angle of the elevation angle control motor, and the rotation angle of the polarization angle control motor so that the antenna faces the satellite direction, and communicates the antenna.
  • the satellite communication earth station can communicate with the communication satellite (see, for example, Patent Document 1).
  • the satellite communication earth station aligns and fixes the direction of the antenna to the communication satellite before communication, but the position of its own device changes during communication, or the rotation angle set by each control motor changes due to the force applied to the antenna. It may end up.
  • the antenna in the satellite communication earth station, the antenna may be oriented in a direction different from that of the communication satellite, which may cause radio wave interference to other satellites.
  • An object of the present invention is to provide a satellite communication earth station and a communication control method capable of shortening the time required to reset the direction of the antenna changed due to the disturbance to a predetermined direction.
  • the satellite communication earth station is a satellite communication earth station that transmits and receives radio waves to and from the communication satellite after adjusting the azimuth angle, elevation angle, and polarization angle of the antenna to the communication satellite.
  • a detection unit that detects the longitude / latitude altitude, orientation, and tilt of the antenna, a drive unit that drives the antenna to match the orientation angle, elevation angle, and polarization angle of the antenna with the communication satellite, and the detection unit detected the antenna.
  • a determination unit for determining whether or not the longitude / latitude altitude, azimuth, or inclination, or the azimuth angle, elevation angle, or polarization angle driven by the drive unit has changed from the initial setting value by a predetermined threshold value or more.
  • the drive unit drives the current antenna to match the azimuth angle, elevation angle, and polarization angle of the antenna with the communication satellite. It is characterized by having a minimum control calculation unit that calculates the control that minimizes the drive amount, and an execution unit that executes the control calculated by the minimum control calculation unit.
  • the communication control method is a satellite communication earth station that transmits and receives radio waves to and from the communication satellite after adjusting the azimuth angle, elevation angle, and polarization angle of the antenna to the communication satellite.
  • Control that minimizes the amount of drive that drives the current azimuth angle, elevation angle, and polarization angle of the antenna to match the communication satellite when it is determined that the change has occurred by a predetermined threshold value or more from the initial setting value. It is characterized by including a minimum control calculation step for calculating the above and an execution step for executing the calculated control.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of a satellite communication system 1 according to an embodiment.
  • the satellite communication system 1 is, for example, a system in which a plurality of satellite communication earth stations 10 perform wireless communication via a communication satellite 20.
  • the communication device 30 is connected to each of the satellite communication earth stations 10. That is, the satellite communication system 1 is a system that enables a plurality of communication devices 30 to communicate with each other via the satellite communication earth station 10 and the communication satellite 20. Further, the satellite communication earth station 10 transmits and receives radio waves to and from the communication satellite 20 after adjusting the azimuth, elevation, and polarization angle of the antenna included in the own device to the communication satellite 20.
  • FIG. 2 is a functional block diagram illustrating an outline of the functions of the satellite communication earth station 10 according to the embodiment.
  • the satellite communication earth station 10 includes a satellite position storage unit 11, a transmission / reception unit 12, an antenna 13, a detection unit 14, a detection data storage unit 15, a drive unit 16, a control value storage unit 17, and a control unit 18. , And a control item storage unit 19.
  • the satellite position storage unit 11 stores, for example, the position (latitude / longitude altitude) of the communication satellite 20 (FIG. 1), which is a geostationary satellite, in advance.
  • the communication satellite 20 is not limited to the geostationary satellite, but may be a moving satellite.
  • the transmission / reception unit 12 transmits / receives a signal to / from the communication satellite 20 via the antenna 13. For example, the transmission / reception unit 12 modulates the data transmitted from the satellite communication earth station 10 to the communication satellite 20 into a radio signal and outputs the data to the antenna 13. Further, the transmission / reception unit 12 demodulates the radio signal received from the communication satellite 20 by the antenna 13.
  • the signals transmitted and received by the transmission / reception unit 12 include data (main signal) and control signals used for control such as line setting between a plurality of satellite communication earth stations 10.
  • the antenna 13 is provided, for example, above the satellite communication earth station 10 so that the azimuth angle, elevation angle, and polarization angle are variable, and transmits and receives radio waves to and from the communication satellite 20.
  • the detection unit 14 has, for example, a GNSS receiver 141, a directional sensor 142, and an acceleration (gravity) sensor 143.
  • the GNSS receiver 141 detects the latitude / longitude altitude of the antenna 13 or the satellite communication earth station 10 by receiving signals of navigation satellites such as GPS and QZSS, and transmits the detected latitude / longitude altitude to the control unit 18. Output.
  • the direction sensor 142 detects the direction in which the antenna 13 or the satellite communication earth station 10 faces, and outputs the detected direction to the control unit 18.
  • the acceleration sensor 143 detects the inclination of the antenna 13 or the satellite communication earth station 10 with respect to the installation surface, and outputs the detected inclination to the control unit 18.
  • the detection unit 14 detects the value for the antenna 13, respectively, but may detect the value for its own device (satellite communication earth station 10) and substantially set the value for the antenna 13. Then, a value that can be converted into a value for the antenna 13 may be detected.
  • the detection unit 14 performs detection at a predetermined cycle while the satellite communication earth station 10 is communicating with the communication satellite 20. Further, the detection unit 14 detects the longitude / latitude altitude, the direction, and the inclination of the antenna 13 even after a predetermined time has elapsed after the stop processing unit 182, which will be described later, stops the transmission of the radio wave from the antenna 13.
  • the detection data storage unit 15 stores the latitude / longitude altitude, direction, and inclination detected by the detection unit 14. Since the detection unit 14 detects the latitude / longitude altitude, the direction, and the inclination in a predetermined cycle while the satellite communication earth station 10 is communicating, the detection data storage unit 15 detects the latitude / longitude altitude of the detection unit 14. , Orientation, and tilt are stored periodically. Further, the detection data storage unit 15 also stores in advance a threshold value (described later) of the amount of change for each of the detection results of the detection unit 14.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating each value stored in the detection data storage unit 15.
  • the detection data storage unit 15 stores, for example, the initial setting value, the periodic detection value, and the change amount threshold value for each of the GNSS receiver 141, the direction sensor 142, and the acceleration sensor 143.
  • the drive unit 16 (FIG. 2) includes an azimuth control motor 161, an elevation angle control motor 162, and a polarization angle control motor 163.
  • the azimuth control motor 161 drives the antenna 13 so as to match the direction in which the antenna 13 faces (rotation angle from the initial setting) with the communication satellite 20 to be communicated according to the control of the control unit 18.
  • the elevation angle control motor 162 drives the antenna 13 so as to match the elevation angle (rotation angle from the initial setting) of the antenna 13 with the communication satellite 20 to be communicated according to the control of the control unit 18.
  • the polarization angle control motor 163 adjusts the polarization angle (rotation angle from the initial setting) of the radio waves transmitted and received by the antenna 13 to the communication satellite 20 to be communicated according to the control of the control unit 18. To drive.
  • the drive unit 16 may drive so as to adjust the direction of the antenna 13 based on the latitude / longitude altitude, direction, and inclination detected by the detection unit 14. That is, the drive unit 16 may drive (adjust) the antenna 13 at a predetermined cycle while the satellite communication earth station 10 is communicating with the communication satellite 20.
  • the control value storage unit 17 stores each control value (rotation angle from the initial setting) indicating the amount of driving of the antenna 13 by the drive unit 16.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating each value stored in the control value storage unit 17.
  • the control value storage unit 17 stores the initial set value, the periodic detection value, and the change amount threshold for each of the azimuth control motor 161, the elevation angle control motor 162, and the polarization angle control motor 163, for example.
  • the control unit 18 (FIG. 2) has, for example, a determination unit 181, a stop processing unit 182, a minimum control calculation unit 183, and an execution unit 184, and controls each unit constituting the satellite communication earth station 10. Further, it is assumed that the control unit 18 has a function of calculating the direction from the antenna 13 toward the communication satellite 20 based on the latitude / longitude altitude, the direction, and the inclination of the antenna 13 (or the satellite communication earth station 10).
  • At least one of the longitude / latitude altitude, azimuth, or inclination detected by the detection unit 14, or the azimuth, elevation angle, or polarization angle driven by the drive unit 16 is a predetermined threshold value from the initial setting value. It is determined whether or not the above changes have been made.
  • the stop processing unit 182 stops the transmission of radio waves (main signal and control signal) from the antenna 13 when the determination unit 181 determines that the change is equal to or greater than a predetermined threshold value from the initial set value (wave stop processing). ..
  • the stop processing unit 182 may stop the transmission of radio waves at the antenna 13 or at the transmission / reception unit 12. Further, instead of the wave stop processing, the stop processing unit 182 may lower the transmission level so as not to cause radio wave interference to other satellites, such as reducing the transmission power from the antenna 13 by 50 dB.
  • the drive unit 16 determines the azimuth angle, elevation angle, and polarization angle of the current antenna 13 as the communication satellite.
  • the control (minimum control) that minimizes the driving amount to be driven so as to match 20 is calculated, and the calculation result is stored in the control item storage unit 19.
  • the minimum control calculation unit 183 has a azimuth control motor 161 and an elevation control motor so that the time required to adjust the azimuth, elevation, and polarization angles of the current antenna 13 to the communication satellite 20 is minimized.
  • An operation is performed to specify the control for reducing the driving amount of 162 and the polarization angle control motor 163.
  • FIG. 5 is a diagram showing controls (control items) calculated by the minimum control calculation unit 183 and stored in the control item storage unit 19. As shown in FIG. 5, when the GNSS receiver 141, the azimuth sensor 142, and the acceleration sensor 143 each perform the detection again, the minimum control calculation unit 183 sets the direction of the antenna 13 changed due to the disturbance to a predetermined direction. Only the minimum drive amount required to set again is calculated.
  • the control item storage unit 19 also stores changes (items that need to be rediscovered) due to disturbance of the antenna 13.
  • the control item storage unit 19 also stores the control motor to be controlled again.
  • the circles ( ⁇ ) shown in FIG. 5 indicate the correspondence.
  • the minimum control calculation unit 183 calculates the control for driving only the control motor corresponding to the minimum drive amount among the azimuth control motor 161, the elevation angle control motor 162, and the polarization angle control motor 163.
  • the minimum control calculation unit 183 may perform the detection.
  • the control for driving only the polarization angle control motor 163 is calculated.
  • the minimum control calculation unit 183 reacquires the latitude / longitude altitude information from the GNSS receiver 141 when only the polarization angle control motor 163 deviated from the initial setting value is readjusted, but the directional sensor 142 and the acceleration sensor No new information is obtained from 143. Then, the minimum control calculation unit 183 calculates the control that drives only the polarization angle control motor 163 and does not drive the azimuth angle control motor 161 and the elevation angle control motor 162.
  • the minimum control calculation unit 183 may perform an operation for specifying the driving amount itself of the azimuth angle control motor 161 and the elevation angle control motor 162, and the control that minimizes the number of control items.
  • the minimum control calculation unit 183 is based on the longitude / latitude altitude, direction, and inclination of the antenna 13 detected by the detection unit 14 after a lapse of a predetermined time after the stop processing unit 182 stops the transmission of radio waves from the antenna 13. Therefore, the control that minimizes the driving amount is calculated.
  • the execution unit 184 (FIG. 2) reads the control calculated by the minimum control calculation unit 183 from the control item storage unit 19 after a predetermined time has elapsed since the stop processing unit 182 stopped the transmission of radio waves from the antenna 13. Run.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an operation example of the satellite communication earth station 10 according to the embodiment.
  • the detection data storage unit 15 detects it.
  • Each of the detection results of the unit 14 is stored as an initial setting value (S100).
  • the detection data storage unit 15 stores a value of “193.2” degrees as the initial setting value of the orientation.
  • control unit 18 determines the direction from the antenna 13 to the communication satellite 20 (azimuth, elevation, polarization angle) based on the latitude / longitude altitude, orientation, and inclination of the antenna 13 (or satellite communication earth station 10). Is calculated (S102).
  • control value storage unit 17 stores each of the control values of the drive unit 16 as an initial setting value (S104).
  • the determination unit 181 compares the periodic detection result of the detection unit 14 with the initial setting value (S106), and determines whether or not the change of the detection result with respect to the initial setting value is equal to or greater than the threshold value (S108). ). The determination unit 181 proceeds to the process of S114 when it is determined that the change is equal to or greater than the threshold value (S108: Yes), and proceeds to the process of S110 when it is determined that the change is not equal to or greater than the threshold value (S108: No).
  • the detection unit 14 when a value of "193.5" degrees is detected as the detection value of the orientation, the determination unit 181 determines that the change is not equal to or greater than the threshold value.
  • the determination unit 181 compares the periodic control value (adjustment value) of the drive unit 16 with the initial setting value (S110), and determines whether or not the change of the control value with respect to the initial setting value is equal to or greater than the threshold value. (S112).
  • the determination unit 181 proceeds to the process of S114 when it is determined that the change is equal to or greater than the threshold value (S112: Yes), and returns to the process of S106 when it is determined that the change is not equal to or greater than the threshold value (S112: No).
  • the initial setting value of the polarization angle is "10.7”
  • the control value storage unit 17 stores "1.5” as the change amount threshold value of the polarization angle.
  • the determination unit 181 determines that the change is not equal to or greater than the threshold value.
  • the stop processing unit 182 stops the transmission of radio waves (main signal and control signal) from the antenna 13.
  • the minimum control calculation unit 183 waits until a predetermined time elapses after the stop processing unit 182 stops the transmission of the radio wave from the antenna 13.
  • the predetermined time is the time until the above-mentioned change stabilizes.
  • the detection unit 14 re-detects the latitude / longitude altitude, direction, and inclination of the antenna 13 (or satellite communication earth station 10) after the elapse of a predetermined time (detection step after the elapse of time). For example, the detection unit 14 re-detects the corresponding latitude / longitude altitude, direction, and inclination based on the changes (items that need to be rediscovered) stored by the control item storage unit 19.
  • the minimum control calculation unit 183 determines the longitude / latitude altitude, orientation, and orientation of the antenna 13 detected by the detection unit 14 after a lapse of a predetermined time after the stop processing unit 182 stops the transmission of radio waves from the antenna 13. Based on the inclination, the control (minimum control) that minimizes the drive amount (for example, drive time) is calculated. The minimum control calculation unit 183 stores the calculation result in the control item storage unit 19.
  • control unit 18 executes the minimum control by the execution unit 184 based on the calculation result stored in the control item storage unit 19, and returns to the process of S106.
  • the satellite communication earth station 10 identifies which detection result has changed among the results detected by the GNSS receiver 141, the directional sensor 142, and the acceleration sensor 143, or the control value of which control motor has changed. Identify what you did. Then, the satellite communication earth station 10 re-detects only the value of the sensor that has changed, or recontrols only the control motor whose control value has changed, and minimizes the control of readjustment for the antenna 13.
  • the minimum control calculation unit 183 calculates the minimum control and the execution unit 184 executes the minimum control, the direction of the antenna 13 changed due to the disturbance is reset to a predetermined direction. The time required for this can be shortened.
  • Each function of the satellite communication earth station 10, the communication satellite 20, and the communication device 30 may be partially or wholly configured by hardware, or may be configured as a program executed by a processor such as a CPU. good.
  • the satellite communication system 1 can be realized by using a computer and a program, and the program can be recorded on a storage medium or provided through a network.
  • FIG. 7 is a diagram showing a hardware configuration example of the satellite communication earth station 10 according to one embodiment.
  • the satellite communication earth station 10 has, for example, an input unit 50, an output unit 51, a communication unit 52, a CPU 53, a memory 54, and an HDD 55 connected via a bus 56, and has a function as a computer. Further, the satellite communication earth station 10 is capable of inputting / outputting data to / from the storage medium 57.
  • the input unit 50 is, for example, a keyboard, a mouse, or the like.
  • the output unit 51 is a display device such as a display.
  • the communication unit 52 is, for example, a wireless network interface.
  • the CPU 53 controls each part constituting the satellite communication earth station 10 and performs the above-described processing.
  • the memory 54 and the HDD 55 store data.
  • the storage medium 57 is made capable of storing a receiving program or the like that executes a function of the satellite communication earth station 10.
  • the architecture constituting the satellite communication earth station 10 is not limited to the example shown in FIG. 7. Further, the communication satellite 20 and the communication device 30 may have the same configuration as the satellite communication earth station 10.

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Abstract

アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を通信衛星に合わせた後に、当該通信衛星との間で電波の送受信を行う衛星通信地球局において、アンテナの経度緯度高度、方位、及び傾きを検出する検出部と、アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を通信衛星に合わせるように駆動する駆動部と、検出部が検出した経度緯度高度、方位、若しくは傾き、又は、駆動部が駆動した方位角、仰角、若しくは偏波角が、初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたか否かを判定する判定部と、初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたと判定部が判定した場合に、駆動部が現在のアンテナの方位角、仰角、及び偏波角を通信衛星に合わせるように駆動する駆動量が最小となる制御を算出する最小制御算出部と、最小制御算出部が算出した制御を実行する実行部とを有する。

Description

衛星通信地球局及び通信制御方法
　本発明は、衛星通信地球局及び通信制御方法に関する。
　従来、通信衛星との間で無線通信を行う衛星通信地球局には、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機、方位センサ、及び加速度センサを備え、自装置が配置されている緯度経度高度、方位、及び接地面の傾きを検出するものがある。
　ＧＮＳＳには、ＧＰＳ（Global Positioning System）、準天頂衛星システム（ＱＺＳＳ：Quasi-Zenith Satellite System）等の衛星から電波を受信して測位するシステムが含まれる。
　また、衛星通信地球局は、通信衛星の位置（緯度経度高度）を予め衛星位置記憶部に保持しており、通信を開始するときに、通信相手となる通信衛星の緯度経度高度と自装置の緯度経度高度、方位、及び接地面の傾きに基づいて、自装置から通信衛星へ向かう方向（衛星方向）を算出する。
　そして、衛星通信地球局は、アンテナが衛星方向を向くように、アンテナの方位角制御モータの回転角度、仰角制御モータの回転角度、及び偏波角制御モータの回転角度を算出し、アンテナを通信衛星に向ける設定を行う。ここで、衛星通信地球局は、通信衛星との通信が可能となる（例えば、特許文献１参照）。
特許第５４２５８２６号公報
　衛星通信地球局は、通信前に通信衛星へアンテナの方向を合わせて固定するが、通信中に自装置の位置が変わったり、アンテナに力が加わって各制御モータで設定した回転角度から変わってしまうことがある。このとき、衛星通信地球局は、アンテナが通信衛星とは異なる方向に向いてしまい、他の衛星に電波干渉を与えてしまうことがある。
　そして、他の衛星に対して電波干渉を与えないようにアンテナの方向を修正して通信を再開する場合、従来は、アンテナを初期状態の位置及び方向から再度設定する必要があり、設定に時間がかかってしまうという問題があった。
　本発明は、外乱により変化したアンテナの方向を所定の方向に再度設定するために要する時間を短縮することができる衛星通信地球局及び通信制御方法を提供することを目的とする。
　本発明の一態様にかかる衛星通信地球局は、アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を通信衛星に合わせた後に、当該通信衛星との間で電波の送受信を行う衛星通信地球局において、前記アンテナの経度緯度高度、方位、及び傾きを検出する検出部と、前記アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を前記通信衛星に合わせるように駆動する駆動部と、前記検出部が検出した経度緯度高度、方位、若しくは傾き、又は、前記駆動部が駆動した方位角、仰角、若しくは偏波角が、初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたか否かを判定する判定部と、初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたと前記判定部が判定した場合に、前記駆動部が現在の前記アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を前記通信衛星に合わせるように駆動する駆動量が最小となる制御を算出する最小制御算出部と、前記最小制御算出部が算出した制御を実行する実行部とを有することを特徴とする。
　また、本発明の一態様にかかる通信制御方法は、アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を通信衛星に合わせた後に、当該通信衛星との間で電波の送受信を行う衛星通信地球局の通信を制御する通信制御方法において、前記アンテナの経度緯度高度、方位、及び傾きを検出する検出工程と、前記アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を前記通信衛星に合わせるように駆動する駆動工程と、検出した経度緯度高度、方位、若しくは傾き、又は、駆動した方位角、仰角、若しくは偏波角が、初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたか否かを判定する判定工程と、初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたと判定した場合に、現在の前記アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を前記通信衛星に合わせるように駆動する駆動量が最小となる制御を算出する最小制御算出工程と、算出した制御を実行する実行工程とを含むことを特徴とする。
　本発明によれば、外乱により変化したアンテナの方向を所定の方向に再度設定するために要する時間を短縮することができる。
一実施形態にかかる衛星通信システムの概要を例示する図である。 一実施形態にかかる衛星通信地球局が有する機能の概要を例示する機能ブロック図である。 検出データ記憶部が記憶している各値を例示する図である。 制御値記憶部が記憶している各値を例示する図である。 最小制御算出部が算出し、制御項目記憶部が記憶する制御を示す図である。 一実施形態にかかる衛星通信地球局の動作例を示すフローチャートである。 一実施形態にかかる衛星通信地球局のハードウェア構成例を示す図である。
　以下に、図面を用いて衛星通信システムの一実施形態を説明する。図１は、一実施形態にかかる衛星通信システム１の概要を例示する図である。衛星通信システム１は、例えば複数の衛星通信地球局１０が通信衛星２０を介して無線通信を行うシステムである。
　また、衛星通信地球局１０は、それぞれ通信機器３０が接続されている。つまり、衛星通信システム１は、複数の通信機器３０が衛星通信地球局１０及び通信衛星２０を介して通信を行うことを可能にするシステムである。また、衛星通信地球局１０は、自装置が備えるアンテナの方位角、仰角、及び偏波角を通信衛星２０に合わせた後に、当該通信衛星２０との間で電波の送受信を行う。
　図２は、一実施形態にかかる衛星通信地球局１０が有する機能の概要を例示する機能ブロック図である。図２に示すように、衛星通信地球局１０は、衛星位置記憶部１１、送受信部１２、アンテナ１３、検出部１４、検出データ記憶部１５、駆動部１６、制御値記憶部１７、制御部１８、及び制御項目記憶部１９を有する。
　衛星位置記憶部１１は、例えば静止衛星である通信衛星２０（図１）の位置（緯度経度高度）を予め記憶している。なお、通信衛星２０は、静止衛星に限定されることなく、移動する衛星であってもよい。
　送受信部１２は、アンテナ１３を介して通信衛星２０との間で信号の送受信を行う。例えば、送受信部１２は、衛星通信地球局１０から通信衛星２０へ送信するデータを無線信号に変調し、アンテナ１３に対して出力する。また、送受信部１２は、アンテナ１３が通信衛星２０から受信した無線信号を復調する。
　なお、送受信部１２が送受信する信号には、データ（主信号）と、複数の衛星通信地球局１０間の回線設定などの制御に利用する制御信号とがある。
　アンテナ１３は、方位角、仰角、及び偏波角が可変となるように、例えば衛星通信地球局１０の上部に設けられ、通信衛星２０との間で電波の送受信を行う。
　検出部１４は、例えばＧＮＳＳ受信機１４１、方位センサ１４２、及び加速度（重力）センサ１４３を有する。
　ＧＮＳＳ受信機１４１は、例えばＧＰＳ及びＱＺＳＳなどの航法衛星の信号を受信することにより、アンテナ１３又は衛星通信地球局１０の緯度経度高度を検出し、検出した緯度経度高度を制御部１８に対して出力する。方位センサ１４２は、アンテナ１３又は衛星通信地球局１０が向く方位を検出し、検出した方位を制御部１８に対して出力する。加速度センサ１４３は、アンテナ１３又は衛星通信地球局１０の設置面に対する傾きを検出し、検出した傾きを制御部１８に対して出力する。
　ここでは、検出部１４は、アンテナ１３についての値をそれぞれ検出することとするが、自装置（衛星通信地球局１０）についての値を検出し、実質的にアンテナ１３に対する値であるとしてもよいし、アンテナ１３に対する値に換算可能な値を検出してもよい。
　また、検出部１４は、衛星通信地球局１０が通信衛星２０と通信を行っている間には、所定の周期で検出を行う。さらに、検出部１４は、後述する停止処理部１８２がアンテナ１３からの電波の送信を停止させてから所定時間の経過後にも、アンテナ１３の経度緯度高度、方位、及び傾きを検出する。
　検出データ記憶部１５は、検出部１４が検出した緯度経度高度、方位、及び傾きを記憶する。なお、衛星通信地球局１０が通信中には、検出部１４が所定の周期で緯度経度高度、方位、及び傾きを検出するので、検出データ記憶部１５は、検出部１４が検出した緯度経度高度、方位、及び傾きをそれぞれ周期的に記憶する。また、検出データ記憶部１５は、検出部１４の検出結果それぞれに対する変化量の閾値（後述）も予め記憶していることとする。
　図３は、検出データ記憶部１５が記憶している各値を例示する図である。検出データ記憶部１５は、例えばＧＮＳＳ受信機１４１、方位センサ１４２、及び加速度センサ１４３それぞれに対し、初期設定値、周期的検出値、及び変化量閾値を記憶する。
　駆動部１６（図２）は、方位角制御モータ１６１、仰角制御モータ１６２、及び偏波角制御モータ１６３を有する。
　方位角制御モータ１６１は、制御部１８の制御に応じて、アンテナ１３が向く方位（初期設定からの回転角度）を通信の対象となる通信衛星２０に合わせるようにアンテナ１３を駆動する。仰角制御モータ１６２は、制御部１８の制御に応じて、アンテナ１３の仰角（初期設定からの回転角度）を通信の対象となる通信衛星２０に合わせるようにアンテナ１３を駆動する。偏波角制御モータ１６３は、制御部１８の制御に応じて、アンテナ１３が送受信する電波の偏波角（初期設定からの回転角度）を通信の対象となる通信衛星２０に合わせるようにアンテナ１３を駆動する。
　例えば、駆動部１６は、検出部１４が検出した緯度経度高度、方位、及び傾きに基づいて、アンテナ１３の方向を調整するように駆動を行ってもよい。つまり、駆動部１６は、衛星通信地球局１０が通信衛星２０と通信を行っている間には、所定の周期でアンテナ１３を駆動（調整）してもよい。
　制御値記憶部１７は、駆動部１６がアンテナ１３を駆動した量を示す制御値（初期設定からの回転角度）それぞれを記憶する。
　図４は、制御値記憶部１７が記憶している各値を例示する図である。制御値記憶部１７は、例えば方位角制御モータ１６１、仰角制御モータ１６２、及び偏波角制御モータ１６３それぞれに対し、初期設定値、周期的検出値、及び変化量閾値を記憶する。
　制御部１８（図２）は、例えば判定部１８１、停止処理部１８２、最小制御算出部１８３、及び実行部１８４を有し、衛星通信地球局１０を構成する各部を制御する。また、制御部１８は、アンテナ１３（又は衛星通信地球局１０）の緯度経度高度、方位、及び傾きに基づいて、アンテナ１３から通信衛星２０へ向かう方向を算出する機能を備えているとする。
　判定部１８１は、検出部１４が検出した経度緯度高度、方位、若しくは傾き、又は、駆動部１６が駆動した方位角、仰角、若しくは偏波角の少なくともいずれかが、初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたか否かを判定する。
　停止処理部１８２は、初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたと判定部１８１が判定した場合に、アンテナ１３からの電波（主信号及び制御信号）の送信を停止させる（停波処理）。なお、停止処理部１８２は、電波の送信をアンテナ１３において停止させてもよいし、送受信部１２において停止させてもよい。また、停止処理部１８２は、停波処理に代えて、アンテナ１３からの送信電力を５０ｄＢ低下させるなど、他の衛星に電波干渉を与えないように送信レベルを下げてもよい。
　最小制御算出部１８３は、初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたと判定部１８１が判定した場合に、駆動部１６が現在のアンテナ１３の方位角、仰角、及び偏波角を通信衛星２０に合わせるように駆動する駆動量が最小となる制御（最小制御）を算出し、算出結果を制御項目記憶部１９に記憶させる。
　例えば、最小制御算出部１８３は、現在のアンテナ１３の方位角、仰角、及び偏波角を通信衛星２０に合わせるために必要な時間が最小となるように、方位角制御モータ１６１、仰角制御モータ１６２、及び偏波角制御モータ１６３の駆動量を削減する制御を特定する演算を行う。
　図５は、最小制御算出部１８３が算出し、制御項目記憶部１９が記憶する制御（制御項目）を示す図である。図５に示すように、ＧＮＳＳ受信機１４１、方位センサ１４２、及び加速度センサ１４３がそれぞれ再度の検出を行った場合、最小制御算出部１８３は、外乱により変化したアンテナ１３の方向を所定の方向に再度設定するために必要な最小の駆動量のみを算出する。
　制御項目記憶部１９は、アンテナ１３の外乱により変化（再検出が必要な項目）も記憶する。また、制御項目記憶部１９は、再度制御する制御モータも記憶する。図５に示した丸印（〇）は、対応関係を示している。
　すなわち、最小制御算出部１８３は、方位角制御モータ１６１、仰角制御モータ１６２、及び偏波角制御モータ１６３の中の最小の駆動量に対応する制御モータのみを駆動する制御を算出する。
　例えば、ＧＮＳＳ受信機１４１、方位センサ１４２、及び加速度センサ１４３がそれぞれ再度の検出を行ったときに、偏波角制御モータ１６３だけが初期設定値からずれていた場合、最小制御算出部１８３は、偏波角制御モータ１６３のみを駆動する制御を算出する。
　つまり、最小制御算出部１８３は、初期設定値からずれた偏波角制御モータ１６３だけを再調整する場合、ＧＮＳＳ受信機１４１から緯度経度高度の情報を再取得するが、方位センサ１４２及び加速度センサ１４３からは新たな情報を取得しない。そして、最小制御算出部１８３は、偏波角制御モータ１６３のみを駆動し、方位角制御モータ１６１及び仰角制御モータ１６２を駆動しない制御を算出する。
　また、最小制御算出部１８３は、方位角制御モータ１６１、仰角制御モータ１６２、及び偏波角制御モータ１６３の駆動量自体又は制御項目数が最小となる制御を特定する演算を行ってもよい。
　なお、最小制御算出部１８３は、停止処理部１８２がアンテナ１３からの電波の送信を停止させてから所定時間の経過後に検出部１４が検出したアンテナ１３の経度緯度高度、方位、及び傾きに基づいて、駆動量が最小となる制御を算出することとする。
　実行部１８４（図２）は、停止処理部１８２がアンテナ１３からの電波の送信を停止させてから所定時間の経過後に、最小制御算出部１８３が算出した制御を制御項目記憶部１９から読出して実行する。
　次に、衛星通信地球局１０の動作例について説明する。図６は、一実施形態にかかる衛星通信地球局１０の動作例を示すフローチャートである。
　衛星通信地球局１０が通信衛星２０と通信を開始し、検出部１４がアンテナ１３（又は衛星通信地球局１０）の緯度経度高度、方位、及び傾きを検出すると、検出データ記憶部１５は、検出部１４の検出結果それぞれを初期設定値として記憶する（Ｓ１００）。例えば、図３に例示したように、検出データ記憶部１５は、方位の初期設定値として、「１９３．２」度の値を記憶する。
　そして、制御部１８は、アンテナ１３（又は衛星通信地球局１０）の緯度経度高度、方位、及び傾きに基づいて、アンテナ１３から通信衛星２０へ向かう方向等（方位角、仰角、偏波角）を算出する（Ｓ１０２）。
　また、駆動部１６がアンテナ１３を通信衛星２０へ向けるように駆動すると、制御値記憶部１７は、駆動部１６の制御値それぞれを初期設定値として記憶する（Ｓ１０４）。
　次に、判定部１８１は、検出部１４の周期的な検出結果と初期設定値とを比較し（Ｓ１０６）、検出結果の初期設定値に対する変化が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１０８）。判定部１８１は、変化が閾値以上であると判定した場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）にはＳ１１４の処理に進み、変化が閾値以上でないと判定した場合（Ｓ１０８：Ｎｏ）にはＳ１１０の処理に進む。
　例えば、図３に示したように、方位の初期設定値が「１９３．２」度であり、検出データ記憶部１５が方位の変化量閾値として「２」を記憶している場合、検出部１４が方位の検出値として「１９３．５」度の値を検出すると、判定部１８１は、変化が閾値以上でないと判定する。
　また、判定部１８１は、駆動部１６の周期的な制御値（調整値）と初期設定値とを比較し（Ｓ１１０）、制御値の初期設定値に対する変化が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１１２）。判定部１８１は、変化が閾値以上であると判定した場合（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）にはＳ１１４の処理に進み、変化が閾値以上でないと判定した場合（Ｓ１１２：Ｎｏ）にはＳ１０６の処理に戻る。
　例えば、図４に示したように、偏波角の初期設定値が「１０．７」であり、制御値記憶部１７が偏波角の変化量閾値として「１．５」を記憶している場合、駆動部１６の偏波角に対する制御値が「１０．６」のときに、判定部１８１は、変化が閾値以上でないと判定する。
　Ｓ１１４の処理において、停止処理部１８２は、アンテナ１３からの電波（主信号及び制御信号）の送信を停止させる。このとき、最小制御算出部１８３は、停止処理部１８２がアンテナ１３からの電波の送信を停止させてから所定時間が経過するまで待機する。ここで、所定時間とは、上述した変化が安定するまでの時間とする。
　Ｓ１１６の処理において、検出部１４は、所定時間の経過後に、アンテナ１３（又は衛星通信地球局１０）の緯度経度高度、方位、及び傾きを再度検出する（時間経過後検出工程）。例えば、検出部１４は、制御項目記憶部１９が記憶した変化（再検出が必要な項目）に基づいて、対応する緯度経度高度、方位、及び傾きを再度検出する。
　Ｓ１１８の処理において、最小制御算出部１８３は、停止処理部１８２がアンテナ１３からの電波の送信を停止させてから所定時間の経過後に検出部１４が検出したアンテナ１３の経度緯度高度、方位、及び傾きに基づいて、駆動量（例えば駆動時間）が最小となる制御（最小制御）を算出する。なお、最小制御算出部１８３は、算出結果を制御項目記憶部１９に記憶させる。
　Ｓ１２０の処理において、制御部１８は、制御項目記憶部１９が記憶している算出結果に基づいて、実行部１８４により最小制御を実行し、Ｓ１０６の処理に戻る。
　つまり、衛星通信地球局１０は、ＧＮＳＳ受信機１４１、方位センサ１４２、及び加速度センサ１４３が検出した結果の中で、どの検出結果が変化したかを識別、又は、どの制御モータの制御値が変化したかを識別する。そして、衛星通信地球局１０は、変化があったセンサの値のみの再検出、又は、制御値が変化した制御モータのみに対する再制御を行い、アンテナ１３に対する再調整の制御を最小にする。
　このように、衛星通信地球局１０は、最小制御算出部１８３が最小制御を算出し、実行部１８４が最小制御を実行するので、外乱により変化したアンテナ１３の方向を所定の方向に再度設定するために要する時間を短縮することができる。
　なお、衛星通信地球局１０、通信衛星２０及び通信機器３０が有する各機能は、それぞれ一部又は全部がハードウェアによって構成されてもよいし、ＣＰＵ等のプロセッサが実行するプログラムとして構成されてもよい。
　すなわち、本発明にかかる衛星通信システム１は、コンピュータとプログラムを用いて実現することができ、プログラムを記憶媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
　図７は、一実施形態にかかる衛星通信地球局１０のハードウェア構成例を示す図である。図７に示すように、衛星通信地球局１０は、例えば入力部５０、出力部５１、通信部５２、ＣＰＵ５３、メモリ５４及びＨＤＤ５５がバス５６を介して接続され、コンピュータとしての機能を備える。また、衛星通信地球局１０は、記憶媒体５７との間でデータを入出力することができるようにされている。
　入力部５０は、例えばキーボード及びマウス等である。出力部５１は、例えばディスプレイなどの表示装置である。通信部５２は、例えば無線のネットワークインターフェースである。
　ＣＰＵ５３は、衛星通信地球局１０を構成する各部を制御し、上述した処理を行う。メモリ５４及びＨＤＤ５５は、データを記憶する。記憶媒体５７は、衛星通信地球局１０が有する機能を実行させる受信プログラム等を記憶可能にされている。なお、衛星通信地球局１０を構成するアーキテクチャは図７に示した例に限定されない。また、通信衛星２０及び通信機器３０も衛星通信地球局１０と同様の構成を備えていてもよい。
　１・・・衛星通信システム、１０・・・衛星通信地球局、１１・・・衛星位置記憶部、１２・・・送受信部、１３・・・アンテナ、１４・・・検出部、１５・・・検出データ記憶部、１６・・・駆動部、１７・・・制御値記憶部、１８・・・制御部、１９・・・制御項目記憶部、２０・・・通信衛星、３０・・・通信機器、５０・・・入力部、５１・・・出力部、５２・・・通信部、５３・・・ＣＰＵ、５４・・・メモリ、５５・・・ＨＤＤ、５６・・・バス、５７・・・記憶媒体、１４１・・・ＧＮＳＳ受信機、１４２・・・方位センサ、１４３・・・加速度センサ、１６１・・・方位角制御モータ、１６２・・・仰角制御モータ、１６３・・・偏波角制御モータ、１８１・・・判定部、１８２・・・停止処理部、１８３・・・最小制御算出部、１８４・・・実行部
 

Claims (6)

  1. 　アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を通信衛星に合わせた後に、当該通信衛星との間で電波の送受信を行う衛星通信地球局において、
    　前記アンテナの経度緯度高度、方位、及び傾きを検出する検出部と、
    　前記アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を前記通信衛星に合わせるように駆動する駆動部と、
    　前記検出部が検出した経度緯度高度、方位、若しくは傾き、又は、前記駆動部が駆動した方位角、仰角、若しくは偏波角が、初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたか否かを判定する判定部と、
    　初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたと前記判定部が判定した場合に、前記駆動部が現在の前記アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を前記通信衛星に合わせるように駆動する駆動量が最小となる制御を算出する最小制御算出部と、
    　前記最小制御算出部が算出した制御を実行する実行部と
    　を有することを特徴とする衛星通信地球局。
  2. 　初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたと前記判定部が判定した場合に、前記アンテナからの電波の送信を停止させる停止処理部
    　をさらに有し、
    　前記実行部は、
    　前記停止処理部が前記アンテナからの電波の送信を停止させてから所定時間の経過後に、前記最小制御算出部が算出した制御を実行すること
    　を特徴とする請求項１に記載の衛星通信地球局。
  3. 　前記検出部は、
    　前記停止処理部が前記アンテナからの電波の送信を停止させてから所定時間の経過後にも、前記アンテナの経度緯度高度、方位、及び傾きを検出し、
    　前記最小制御算出部は、
    　前記停止処理部が前記アンテナからの電波の送信を停止させてから所定時間の経過後に前記検出部が検出した前記アンテナの経度緯度高度、方位、及び傾きに基づいて、駆動量が最小となる制御を算出すること
    　を特徴とする請求項２に記載の衛星通信地球局。
  4. 　アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を通信衛星に合わせた後に、当該通信衛星との間で電波の送受信を行う衛星通信地球局の通信を制御する通信制御方法において、
    　前記アンテナの経度緯度高度、方位、及び傾きを検出する検出工程と、
    　前記アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を前記通信衛星に合わせるように駆動する駆動工程と、
    　検出した経度緯度高度、方位、若しくは傾き、又は、駆動した方位角、仰角、若しくは偏波角が、初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたか否かを判定する判定工程と、
    　初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたと判定した場合に、現在の前記アンテナの方位角、仰角、及び偏波角を前記通信衛星に合わせるように駆動する駆動量が最小となる制御を算出する最小制御算出工程と、
    　算出した制御を実行する実行工程と
    　を含むことを特徴とする通信制御方法。
  5. 　初期設定値から所定の閾値以上の変化をしたと判定した場合に、前記アンテナからの電波の送信を停止させる停止処理工程
    　をさらに含み、
    　前記実行工程は、
    　前記アンテナからの電波の送信を停止させてから所定時間の経過後に、算出した制御を実行すること
    　を特徴とする請求項４に記載の通信制御方法。
  6. 　前記アンテナからの電波の送信を停止させてから所定時間の経過後にも、前記アンテナの経度緯度高度、方位、及び傾きを検出する時間経過後検出工程をさらに含み、
    　前記最小制御算出工程は、
    　前記アンテナからの電波の送信を停止させてから所定時間の経過後に検出した前記アンテナの経度緯度高度、方位、及び傾きに基づいて、駆動量が最小となる制御を算出すること
    　を特徴とする請求項５に記載の通信制御方法。
     
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