(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載衛星受信アンテナを衛星の方角に向けるための制御装置であって、
車両の旋回量を検出するジャイロセンサと、
前記車載衛星受信アンテナを回転駆動することによりアンテナの指向方向を方位角方向に変化させるステッピングモータと、
前記ジャイロセンサで検出された旋回量に基づいて前記ステップモータの駆動量を制御する制御手段と、
前記ジャイロセンサで検出された現在の旋回量と前回の旋回量との差分量に基づいて前記駆動量を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする車載衛星受信アンテナの制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車載衛星受信アンテナの制御装置において、
前記補正手段は、現在の旋回量と前回の旋回量の差の１／２の量を現在の旋回量に加えることを特徴とする車載衛星受信アンテナの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車載衛星受信アンテナの制御装置、特にジャイロセンサを用いた車載衛星受信アンテナの追尾制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車等の移動体に搭載し、常に放送衛星（以下ＢＳという）の方角へ車載衛星受信アンテナを向けるべくＢＳを追尾して電波を受信するための装置が開発されており、車両等の移動体の旋回状態を検出するジャイロセンサを設け、このジャイロセンサからの出力に基づいて車載衛星受信アンテナを回転駆動させる技術が一般に採用されている。
【０００３】
例えば、特開平４−２３２４８３号公報には、受信アンテナを駆動する構成が開示されている。なお、ジャイロセンサからの出力のみならず、アンテナを微小角度左右に振らせて現在の受信レベルと前回の受信レベルの信号強度を比較し、信号レベルが増大する方向に受信アンテナを駆動するステップトラック制御も併せて行なう技術も開発されている（特開平４−３３６８２１号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにジャイロセンサからの出力（ヨーレート）に基づき車載衛星受信アンテナを回転駆動して追尾動作を行なう場合、ジャイロセンサからの出力を所定時間毎（例えば５ｍｓｅｃ）にサンプリングし、そのサンプリングタイミングにおける検出値に基づいてステッピングモータ等の駆動量が決定され、次のサンプリングタイミングまではこの駆動量は一定に保持されるのに対し、ジャイロセンサからの出力は時間とともに連続的に変化している。従って、この連続値と離散値との間には誤差が生じ、ステッピングモータへの駆動量には誤差が含まれることになる。
【０００５】
図４にはこの誤差を表すためのステッピングモータへの駆動量（パルスレート）が時間と共に模式的に示されている。図４において、横軸は時間であり、サンプリングタイミングは５ｍｓｅｃである。また、縦軸はステッピングモータへの駆動量（パルス数／ｓｅｃ）である。あるサンプリングタイミングから次のサンプリングタイミングまでの間のジャイロ出力は連続的に変化しているのに対し、このジャイロ出力に基づいてステッピングモータを回転駆動するための駆動量は一定値であるため、両者の間には図中斜線で示されるような誤差が生じ、この誤差はジャイロ出力変化が大きいほど大きくなる。従って、所定時間経過後にはこの誤差が積算され、アンテナの指向性ビームの方向が衛星の方向から大きくずれてしまう場合も生じ得る。
【０００６】
この誤差を小さくする方法として、サンプリング間隔を狭め、モータを駆動制御する周期を短くする方法が考えられる。ところが、この方法は、モータの駆動量を短時間で算出するために高速演算が可能なＣＰＵを必要とする。しかし、このようなＣＰＵは必然的に消費電流も大きく、従って低消費電流化が特に重要な車載用の装置には適さない。消費電流の点で、サンプリング間隔を広く設定しても精度良く衛星追尾が行える方法が望ましい。
【０００７】
本発明は上記従来技術の有する課題に鑑みなされたものであり、その目的はジャイロセンサからの出力に基づいて衛星受信アンテナを回転駆動する追尾制御において、ジャイロ出力（すなわち車両の旋回量）と車載衛星受信アンテナを回転駆動する駆動量との間に生ずる誤差を抑制し、車両が高速に旋回しても正確に衛星を追尾することが可能な車載衛星受信アンテナの制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、車載衛星受信アンテナを衛星の方角に向けるための制御装置であって、車両の旋回量を検出するジャイロセンサと、前記車載衛星受信アンテナを回転駆動することによりアンテナの指向性を方位角方向に変化させるステッピングモータと、前記ジャイロセンサで検出された旋回量に基づいて前記ステップモータの駆動量を制御する制御手段と、前記ジャイロセンサで検出された現在の旋回量と前回の旋回量との差分量に基づいて前記駆動量を補正する補正手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、上記目的を達成するために、第２の発明は、第１の発明において、前記補正手段は現在の旋回量と前回の旋回量の差の１／２の量を現在の旋回量に加えることを特徴とする。
【００１０】
このように、本発明においては前回検出された旋回量と現在の旋回量との差分に基づき、ステップモータを駆動するための駆動量を補正するものである。補正の方法としては、現在の旋回量と前回の旋回量の差分値の１／２を現在の駆動量に加算すればよい。上述した図４に示されるように、ジャイロ出力とステップモータの駆動量（すなわち受信アンテナの旋回量）の誤差は斜線部分で示されるが、この誤差量は現在の旋回量と前回の旋回量との差分値の１／２にほぼ等しく、この補正量を現在のステップモータ駆動量に加算することにより、誤差を簡易にかつ確実に抑制することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１には本実施形態における車載衛星受信アンテナ及び追尾装置の構成ブロック図が示されている。衛星受信アンテナ（ＢＳアンテナ）１０は、コンバータ１２を介して車室内のＢＳチューナ１４に接続されており、アンテナ１０にて受信された衛星放送はＢＳチューナ１４にて復調され映像出力として図示しないＣＲＴ等に出力される。このアンテナ１０には、アンテナを回転駆動することにより指向性の向きを変化させるステッピングモータ１６が取り付けられており、ステッピングモータ１６の駆動量は車室内ユニットからの制御信号により決定される。なお、アンテナとしては一定の指向性を有するものであればどのようなものでも構わないが、例えば図５に示されているように平面ビームチルトアンテナが好適である。平面ビームチルトアンテナは平面アンテナであって、アンテナの各エレメントの位相を調整することにより、アンテナのビームを垂直方向から一定角度チルトさせたものである。このアンテナの指向性は、図で示された方向に固定であるが、ＢＳ（放送衛星）あるいはＣＳ（通信衛星）の高度は一定であるため、図に示された平面アンテナをステッピングモータ１６により方位角方向に回転させることにより、車両が移動してもアンテナのビームをＢＳあるいはＣＳの方向に向けることが可能である。このような平面アンテナは、薄型に形成することができるため、車両のルーフに設けることが可能である。勿論、サンルーフに平面アンテナを内蔵させることも好適である。車室内ユニットは、上述したＢＳチューナ１４の他に、車両のヨーレートを検出する振動ジャイロ１８、モータ制御ボード２０及びＡ／Ｄボード２２を含んで構成される接続ユニット２４、制御装置２６及びステッピングモータ１６を駆動するステッピングモータドライバ２８から構成される。ＢＳチューナ１４からの受信信号Ｃ／ＮＯＵＴ及び振動ジャイロ１８からの出力は接続ユニット２４内のＡ／Ｄボード２２に供給され、デジタル信号に変換された後制御装置２６に供給される。制御装置２６では、これらジャイロ出力及び受信信号に基づきアンテナ１０の回転量を決定し、接続ユニット２４内のモータ制御ボード２０に指令する。
【００１３】
具体的には、この制御は以下のように行なわれる。すなわち、初期サーチ動作終了後、振動ジャイロ１８で検出したヨーレートと同量で符号が逆向きのヨーレートでアンテナ１０を駆動する。この制御は、所定サンプリングタイミング（例えば５ｍｓｅｃ）毎に行なわれる。そして、この制御中、ＢＳチューナ１４からのＣ／ＮＯＵＴが低下して所定のしきい値１以下となったことを検出した場合には、制御装置２６は、ジャイロ追尾に加え、所定時間毎（例えば１００ｍｓｅｃ）にアンテナ１０を所定角度振らせて前回の受信レベルと今回の受信レベルを比較し、受信レベルが増大していれば再び同一方向にアンテナ１０を駆動し、逆に受信レベルが下がっていれば逆方向に回転することで常に受信レベルが増大するようにアンテナを駆動するいわゆるステップトラック追尾も併用するハイブリッド方式に移行する。そして、ハイブリッド追尾により受信レベルが再び所定のしきい値２以上となった場合には、再び振動ジャイロ１８からの出力のみに基づきアンテナ１０を駆動する。ここで、しきい値１＜しきい値２であり、従って、受信レベルがしきい値１としきい値２の間では追尾特性はヒステリシスを有することになる。このようにヒステリシス特性を持たせたのは、ハイブリッド追尾により受信レベルが増大してしきい値１に達した時点で直ちにジャイロ追尾に移行させたのでは、ジャイロのオフセット誤差等により受信レベルがすぐに低下し、再びしきい値１以下となる可能性が高く制御が不安定となるからである。このように、ジャイロ出力のみでなく、受信レベルが所定しきい値１以下となり追尾外れが生じやすい状況になった場合には、ジャイロ出力に加え受信レベルを増大側に制御するステップトラック制御を併用することにより、高精度に衛星追尾を行うことができる。
【００１４】
しかしながら、上述したように、連続的に変化するジャイロの実際の出力値と、このジャイロ出力に基づき制御装置２６が決定するステップ的に変化するモータの駆動量との間に誤差が生じる。そこで、制御装置２６は、以下に示すようにこの誤差を簡易かつ精度良く抑制してアンテナ１０を従来以上に高精度に追尾制御している。
【００１５】
図２には、制御装置２６で行われる誤差抑制処理のフローチャートが示されている。まず、接続ユニット２４内のＡ／Ｄボード２２からデジタル化されたジャイロ出力を読み込む（Ｓ１０１）。この読み込みは、所定のタイミング（５ｍｓｅｃ）毎に行われる。次に、読み込んだジャイロ出力を車両の角速度に変換する（Ｓ１０２）。ジャイロ出力には、一般にオフセット誤差が含まれているため、このオフセット誤差をまず補正する（Ｓ１０３）。このオフセット誤差の方法としてはいくつか考えられるが、製品毎のばらつき及び温度条件等のばらつきも考慮して、ステップトラック追尾を併用するハイブリッド追尾に移行した際にアンテナ１０をどちらの方向に回転させると受信レベルが増大するか否かを判定し、その方向に基づきオフセット量を適宜調整して集束させていく方法が望ましい。すなわち、仮に時計方向にアンテナ１０を回転させた時に受信レベルが増大した場合には、これはアンテナ１０を反時計方向に回転させすぎたことを意味しており、ジャイロ追尾においてはアンテナ１０の回転はジャイロ出力と反対方向であるから、ジャイロ出力が本来の車両の旋回量よりもより多く時計方向の旋回量を出力してしまったことになる。従って、振動ジャイロ１８には時計方向のオフセット誤差が含まれていることになるので、この方向の誤差を解消するように補正すればよい。但し、オフセット誤差量は未知であるので、このような誤差補正を所定ステップずつ繰り返し行って、最終的にオフセット誤差を全て解消すればよい。
【００１６】
オフセット誤差補正が完了した後、制御装置２６はオフセット誤差補正されたジャイロ出力に基づきアンテナ１０を同一角速度で逆向きに回転させるために必要なモータパルスレートＰＰＳを算出する（Ｓ１０４）。このパルスレートＰＰＳと実際のジャイロ出力（実際の車両の角速度）との間には図４の斜線で示したように誤差が含まれているため、このパルスレートＰＰＳでアンテナ１０を回転駆動したのでは、正確に衛星を追尾することはできない。そこで、制御装置２６は、図４の斜線部分で示された誤差を解消すべく、まず現在のパルスレートＰＰＳと前回のサンプリングタイミングにおけるパルスレートＰＰＳとの差分ΔＰＰＳを算出し、その１／２をＳ１０４にて算出された現在のパルスレートＰＰＳに加算する。すなわち、ジャイロ出力に基づき算出されたＰＰＳに対し、
【数１】
ＰＰＳ１＝ＰＰＳ＋１／２・ΔＰＰＳ
により現在のパルスレートＰＰＳを補正して新たなパルスレートＰＰＳ１を算出する（Ｓ１０５）。上式における１／２・ΔＰＰＳは図４における斜線部分にほぼ相当するものであり、この量を現在のパルスレートＰＰＳに加算することにより図４の斜線で示される誤差をほぼ解消することができる。
【００１７】
このようにしてステッピングモータ１６に供給すべき駆動量ＰＰＳ１を算出した後、次回の差分量演算のために現在のパルスレートＰＰＳを直前のパルスレートＰＰＳｌａｓｔに代入した後（Ｓ１０６）、Ｓ１０５にて算出されたＰＰＳ１でステッピングモータ１６を駆動しアンテナ１０を回転させる（Ｓ１０７）。
【００１８】
図３にはこのようにパルスレートを補正してステッピングモータ１６を駆動しアンテナ１０を回転させた場合のパルスレートと実際のジャイロ出力との比較が示されている。現在のパルスレートと前回のパルスレートの差分の１／２を現在のパルスレートに加算して補正することにより、ステッピングモータ１６に供給されるパルスレートは実際のジャイロ出力をよく近似したものとなり、従って従来以上に高精度にアンテナ１０を追尾できることが理解される。
【００１９】
なお、本実施形態においては、ジャイロ制御とステップトラック制御を併用するハイブリッド方式におけるジャイロ出力補正について説明したが、ジャイロ制御のみを用いた方式においても同様に用いることができるのはいうまでもない。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ジャイロセンサ出力に基づいて衛星受信アンテナを追尾制御する際に、前回の駆動量との差分に基づいて簡易にかつ確実に実際の車両旋回量との誤差を抑制できるので、追尾外れを生ずることなく高精度に追尾動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成ブロック図である。
【図２】同実施形態における補正動作の処理フローチャートである。
【図３】同実施形態におけるジャイロ出力とパルスレートの関係を示すグラフ図である。
【図４】従来技術におけるジャイロ出力とパルスレートの関係を示すグラフ図である。
【図５】平面アンテナの機能及び指向方向を示す図である。
【符号の説明】
１０    衛星受信アンテナ（ＢＳアンテナ）、１２    コンバータ、１４    ＢＳチューナ、１６    ステッピングモータ、１８    振動ジャイロ、２４    接続ユニット、２６    制御装置、２８    ステッピングモータドライバ。
【図１】
0003572810.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003572810.tif 000005
【図５】
0003572810.tif 000006