(57)【要約】【課題】ＧＰＳ受信機のアンテナの指向方向に船舶搭載物などの構造物が存在した時に、これが遮蔽物となってＧＰＳ衛星からの信号を受信出来ないブロッキング状態になってしまう課題があった。【解決手段】通信用アンテナとＧＰＳアンテナが回転装置に固定され、それぞれの位置関係が一定である設置をする場合において、前記船舶用衛星通信船上装置を装備する際に、該船上の構造物の遮蔽によって、ＧＰＳ衛星からの信号をＧＰＳアンテナが受信できなくなる通信用アンテナの方位角をデータベース化して記憶装置に格納しておく手段と、ＧＰＳアンテナがＧＰＳ衛星からの信号を受信する際に、通信用アンテナの方位角が前記データベースによって記載された範囲内であった場合には、通信用アンテナとＧＰＳアンテナを水平面で回転させることによって、ＧＰＳアンテナから見たＧＰＳ衛星が見晴らし角内にする手段から成る事を特徴とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶用衛星通信船上装置であって、通信用アンテナとＧＰＳアンテナが回転装置に固定され、それぞれの位置関係が一定である設置をする場合において、
前記船舶用衛星通信船上装置を装備する際に、該船上の構造物の遮蔽によって、ＧＰＳ衛星からの信号を前記ＧＰＳアンテナが受信できなくなる前記通信用アンテナの方位角をデータベース化して記憶装置に格納しておく手段と、
前記ＧＰＳアンテナが前記ＧＰＳ衛星からの信号を受信する際に、前記通信用アンテナの方位角が前記データベースによって記載された範囲内であった場合には、前記通信用アンテナと前記ＧＰＳアンテナを水平面で回転させることによって、前記ＧＰＳアンテナから見た前記ＧＰＳ衛星を見晴らし角内に存在させる手段と、
から成る事を特徴とする、船舶用衛星通信船上装置のＧＰＳ信号受信手段。
【請求項２】
請求項１に記載のデータベースを作成する場合に、
前記回転装置に固定された前記通信用アンテナと前記ＧＰＳアンテナを該回転装置の回転軸を中心に回転し、前記ＧＰＳ衛星から前記ＧＰＳアンテナへの前記通信用アンテナの方位角に応じた受信信号強度を測定し、該受信信号強度が予め定めた閾値以下である場合に、前記通信用アンテナの方位角を記録する事を特徴とする、船舶用衛星通信船上装置のＧＰＳ信号受信手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静止衛星の電波を送受信するための船首方位割り出しシステムに関し、該船首方位割り出し方法としてＧＰＳを用いる場合に有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の移動体（車両、船舶等）に搭載される衛星通信用アンテナの衛星自動追尾装置では、移動体自身の方位角と傾斜角を求めるセンサとして、傾斜計と磁気コンパスやジャイロコンパス等のセンサを組み合わせて用いている。
【０００３】
また、通信衛星への目標角については、運用者が地図情報を基に緯度経度を求め、その値から目標角を算出し、回転雲台の制御部に入力するか、グローバルポジショニングシステム（以下ＧＰＳ）受信信号を取り込み、自身の位置を認知し、目標角を演算する方法が取られている。尚、静止した状態で運用する際の衛星捕捉においては、受信信号のレベルを見ながら手でアンテナの向きを微調整することも少なくない。
【０００４】
一例として、図１に傾斜計とジャイロコンパスを用いた移動体搭載用衛星自動追尾装置の構成図を示す。図１に記載の移動体搭載用衛星自動追尾装置においては、センサユニットとして、傾斜角と方位角を検出可能なジャイロコンパス６と、傾斜角の精度補正用として２軸傾斜計５を用いており、同様に検出値は制御部４へ出力する。
【０００５】
同様に、ＧＰＳ受信機７の信号も制御部４に取り込み、センサユニットの検出値と演算し、目標とする通信衛星への目標方位角と垂直迎え角を求め、回転雲台２を目標角まで制御・駆動し、アンテナ１を衛星方向へ向けて衛星電波を捕捉する。捕捉した衛星電波は変復調部３にて目的とする運用機材に適したＩ／Ｆ信号に処理される。
【０００６】
このように、ジャイロコンパスを搭載した移動物においては、該ジャイロコンパスが船首方位を示しているため、この角度を用いてアンテナの方位を衛星に向けられるし、ジャイロコンパスを搭載していなければ、ＧＰＳ測位値から衛星に対するアンテナの仰角を求め、この仰角に固定した上で、アンテナを回転しながら受信強度測定を行い、電波の強い方位をサーチするという方法が用いられる。
【０００７】
その他の衛星追尾方法としては、例えば特許文献１では、どの衛星を用いるのが最適であるかを知るために、最大周波数オフセットを持つ衛星を探索する手段が述べられている。また、特許文献２では、衛星追尾を行うために、ＧＰＳと２軸傾斜計と３軸レートジャイロを用いる手段が述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−５９２８１号公報
【特許文献２】特開２００５−３００３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかるに従来の手段によれば、図２に示すようにＧＰＳ受信機のアンテナ９の指向方向に船舶搭載物などの構造物１０が存在した時に、これが遮蔽物となってＧＰＳ衛星からの信号を受信出来ないブロッキング状態になってしまう。なお、同図において１は通信用アンテナ、８はアンテナ装置のペデスタルである。
【００１０】
このようにＧＰＳアンテナの指向方向に遮蔽物があると、ＧＰＳ受信機を用いた測位が出来なくなり、アンテナ１のベアリング角の設定が不可能になってしまう。なお、ベアリング角の意味を図３に示す。
【００１１】
同図に示すように、船舶１１に関して、真北方向から見た船首方向をヘディング角とよび、船首方向から見た衛星位置の方位方向をベアリング角とよぶ。つまりブロッキングによってＧＰＳによる測位が出来なければ自船の位置がわからず、船首方向と衛星位置との差であるところのベアリング角の設定が不可能になるのである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するために、本発明は、
船舶用衛星通信船上装置であって、通信用アンテナとＧＰＳアンテナが回転装置に固定され、それぞれの位置関係が一定である設置をする場合において、
前記船舶用衛星通信船上装置を装備する際に、該船上の構造物の遮蔽によって、ＧＰＳ衛星からの信号を前記ＧＰＳアンテナが受信できなくなる前記通信用アンテナの方位角をデータベース化して記憶装置に格納しておく手段と、
前記ＧＰＳアンテナが前記ＧＰＳ衛星からの信号を受信する際に、前記通信用アンテナの方位角が前記データベースによって記載された範囲内であった場合には、前記通信用アンテナと前記ＧＰＳアンテナを水平面で回転させることによって、前記ＧＰＳアンテナから見た前記ＧＰＳ衛星を見晴らし角内に存在させる手段と、
から成る事を特徴とする、船舶用衛星通信船上装置のＧＰＳ信号受信手段である。
【００１３】
また本発明は、前記データベースを作成する場合に、
前記回転装置に固定された前記通信用アンテナと前記ＧＰＳアンテナを該回転装置の回転軸を中心に回転し、前記ＧＰＳ衛星から前記ＧＰＳアンテナへの前記通信用アンテナの方位角に応じた受信信号強度を測定し、該受信信号強度が予め定めた閾値以下である場合に、前記通信用アンテナの方位角を記録する事を特徴とする、船舶用衛星通信船上装置のＧＰＳ信号受信手段である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＧＰＳ測位にあたって、ブロッキング状態を回避できるため、ブロッキング状態が解除されるまで待つといったことが不要により、ＧＰＳ測位時間を短縮することが可能になる。
【００１５】
また、ＧＰＳ受信強度の大幅な変動が無くなるため、測位結果を確定しにくいといった状態にならないため、自船の位置を確定できないことによる通信アンテナの全周サーチが不要になる。通信アンテナの全周サーチとは、通信衛星からの受信電波に関して、その強度が最大になる方向を探すために、通信アンテナを３６０度回転することである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来の衛星サーチ手段
【図２】ブロッキング状態による測位不能の様子
【図３】角度を示す用語の説明
【図４】本発明にかかるブロッキング状態回避の様子
【図５】通信アンテナの方位角によるＧＰＳアンテナの位置
【図６】ＡＤＥ設置時の初期作業
【図７】ＧＰＳアンテナのブロッキング回避ルーチン
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１７】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
実施の一形態として船舶における衛星通信を例とし、図４は本発明にかかるブロッキング状態回避の様子を示した図である。例えばペデスタル８に設置された通信アンテナ１が通信衛星を指向する際に、同横図１３と同上図１４のようにＧＰＳ衛星に対して、通信アンテナの装置の一部に設置されたＧＰＳアンテナ９が遮蔽物１０の影に入ってしまうことがある。
【００１９】
本発明は、同上図１５に示すように、ＧＰＳ通信を行う際に、通信アンテナ装置をＡＺ面内で回転させて、ＧＰＳアンテナを遮蔽物の外に出す手段についてのものである。
【００２０】
図５を用いてさらに説明する。図５Ａでは通信アンテナ１が船首方向を向いており、ＧＰＳアンテナ９は構造物１０の影に入っている。図５Ｂでは通信アンテナ１は船首方向に対してθｂ回転しており、ＧＰＳアンテナ９は構造物１０の影に入っている。図５Ｃでは通信アンテナ１はθｃ回転しており、ＧＰＳアンテナ９は構造物１０の影に入っていない。
【００２１】
このように、本発明は、船の進行方向（ヘディング角）を取得する際に必要となるＧＰＳアンテナ９が構造物１０の影に入っている場合に、通信アンテナ１をθｃ回転させて、同通信アンテナ１に接続設置されているＧＰＳアンテナ９を構造物１０の影の外に出すものである。
【００２２】
前記のように、通信アンテナ１の指向方位角度によって、ＧＰＳ衛星の信号をＧＰＳアンテナが受信できなくなることを防ぐために、船舶用衛星通信船上装置（ＡＤＥ）を設置する際に行う初期設定について、図６にフローチャートを示す。
【００２３】
まず、ＡＤＥを船上に設置する（Ｓ６１）。次に通信アンテナを回転しながら（Ｓ６２）、ＧＰＳアンテナがＧＰＳ衛星から受信した信号レベルと予め定めた閾値とを比較する（Ｓ６３）。ここで、前記閾値以下の受信レベルであれば、ＧＰＳアンテナは構造物の影に入っていると判断し、その時の通信アンテナの回転角度を保存する（Ｓ６４）。この処理によって、通信アンテナの方位方向への回転角度に関して、ＧＰＳアンテナがブロッキング状態になるかどうかの範囲データベース１６が完成する。
【００２４】
前記データベース１６を用いて、ＧＰＳアンテナのブロッキング状態を回避する処理手順を図７のフローチャートで示す。
【００２５】
ＡＤＥの電源を投入すると（Ｓ７１）、まずＡＤＥは方位面であるところのＡＺ軸の原点検出処理を行う（Ｓ７２）。移動体における原点検出とは、装置を移動方向に向けることであり、すなわちこの場合は、アンテナ面を船首方向に向けることである。原点検出方法としては、加速度の方向をジャイロセンサで取得するなど様々な方法が考えられるが、本発明においてはこれを限定しない。
【００２６】
そして、通信アンテナが通信衛星と送受信が出来る方向を向いている時に、該通信アンテナに併設されたＧＰＳアンテナが、図２に示したように構造物の影に入ってしまうことがある。ＧＰＳ信号を受信する必要がある場合に（Ｓ７３）、範囲データのデータベース１６には前記のように、通信アンテナの向きによるＧＰＳアンテナの上空への見晴らし状況が格納されているため、この範囲データと通信アンテナの方位角を比較する（Ｓ７４）。
【００２７】
なお、ＧＰＳ信号を受信する必要がある場合とは、例えば移動体の緯度経度を知る必要がある場合や、正確な時刻を取得する必要がある場合など、様々な状況が考えられるが、本発明ではＧＰＳ信号の用途についてはこれを限定しない。
【００２８】
通信アンテナが範囲データ外であれば、そのままＧＰＳアンテナはＧＰＳ信号を受信し（Ｓ７６）、通信アンテナが範囲データ内であれば、通信アンテナをＡＺ軸において例えば最大まで回転し（Ｓ７５）、ＧＰＳアンテナの上空への見晴らしを良くする。
【００２９】
なお、通信アンテナを何度傾ければＧＰＳアンテナの上空への見晴らしが良くなるかに関して、通信アンテナの回転角を最小限に止める方法も考えられるが、本発明では通信アンテナの回転角についてはこれを限定しない。
【００３０】
本発明は、前記のように、構造物によって電波が遮られることによるＧＰＳアンテナとＧＰＳ衛星の通信の可否を事前にデータベース化しておくことにより、併設された通信アンテナを回転することによってＧＰＳアンテナとＧＰＳ衛星の通信を常時可能にするものであり、通信の連続性を確保する手段として用いることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１…通信アンテナ、  ２…回転雲台、  ３…変復調部、
４…制御部、  ５…２軸傾斜計、  ６…ジャイロコンパス、
７…ＧＰＳ受信機、  ８…ペデスタル、  ９…ＧＰＳアンテナ、
１０…構造物、  １１…自船、  １２…通信衛星、
１３…ＧＰＳアンテナが構造物の影になる様子の横から見た図、
１４…ＧＰＳアンテナが構造物の影になる様子の上から見た図、
１５…ＧＰＳアンテナを構造物の影にならないように移動させた様子の上から見た図、
１６…ブロッキング範囲データベース、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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