(57)【要約】【課題】衛星が移動体の真上付近にある場合でも、安定した追尾が可能な追尾型アンテナ制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】位相比較器１５が、二つのアンテナ素子２L、２Rの受信した信号の位相差から検出した衛星の方向とアンテナ方向のＸA軸回りのズレを、低域通過フィルタ１６を通し、ＡＤ変換器１７でサンプリングして電波によるＸA軸回りの誤差信号ΔξA.DETを生成する。ＡＴＴ絶対方位検出器１９は、角速度計１８の検出した角速度に対し方位軸回転台の傾きの影響を補償した方位軸回転台の絶対方位の角速度の第３成分に、位相比較器１５が検出したＸA軸回りの誤差信号ΔξA.DETを加え、積算したものをＡＴＴ絶対方位検出値とし、ＡＴＴ絶対方位検出値と衛星方位角データの差をＡＴＴ絶対方位検出誤差として方位軸サーボ制御器２０に供給し、方位軸を制御する。また、衛星方位データに基づき、絶対方位の検出値を補正する。【選択図】図１
2008281358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ面の左右に水平に配置された二つのアンテナ素子と、該二つのアンテナ素子の受信した信号の違いから電波によるアンテナ面の水平方向の誤差信号を検出する信号比較器と、方位軸回転台上に設置され方位軸回転台の角速度を検出する角速度計と、前記角速度計で検出された角速度に対し前記方位軸回転台の傾きの影響を補償し、方位軸回転台の絶対方位の角速度に変換する角速度座標変換器と、前記方位軸回転台の絶対方位の角速度に前記電波によるアンテナ面の水平方向の誤差信号を加算し積分して方位軸回転台の絶対方位を検出する方位検出器とを備えることを特徴とする追尾型アンテナ制御装置。
【請求項２】
アンテナ面の左右に水平に配置された二つのアンテナ素子と、該二つのアンテナ素子の受信した信号の違いから電波によるアンテナ面の水平方向の誤差信号を検出する信号比較器と、方位軸回転台上に設置され方位軸回転台の角速度を検出する角速度計と、前記角速度のＺ成分に前記電波によるアンテナ面の水平方向の誤差信号を加算し積分して方位軸回転台の絶対方位を検出する方位検出器とを備えることを特徴とする追尾型アンテナ制御装置。
【請求項３】
前記方位検出器は、入力された衛星方位データと検出した方位軸回転台の絶対方位との差に基づいて、前記方位軸回転台の絶対方位の検出値を補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の追尾型アンテナ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に搭載され、衛星等の目標物体からの電波信号を利用して目標物体の方向を検知し、指向性アンテナを目標物体の方向に電波追尾（自動追尾）する指向性アンテナ追尾制御技術に関し、特に、機械的方位軸（Ｚ軸とも呼ぶ）回りに回転可能に支持された回転台（アンテナ方位軸回転台（ＡＴＴ）、または単に方位軸回転台とも呼ぶ）と、その方位軸回転台（ＡＴＴ）の上に搭載された指向性アンテナ（アレイ・アンテナなど）を有する追尾型アンテナ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星通信などに利用される小型指向性アンテナ装置は、現在、移動体（主に船舶）で多数使われている。なお、船舶などの移動体では、その運動（揺れ、旋回、移動など）を補償しながら衛星を追尾する必要があるので、通常、動揺補償機能や追尾制御機能が必要とされる。
【０００３】
図１１は、指向性アンテナのアンテナ面の座標系と、アンテナ素子の搭載方法を示す図である。
【０００４】
図１１に示すように、アンテナ面の座標は、アンテナ面の中心を原点とし、アンテナ面の垂直方向（上下方向）にＸA軸、アンテナ面の水平方向（左右方向）にＹA軸、アンテナ面と直交する方向にＺA軸をとる。
【０００５】
動揺補償機能や追尾制御機能としては、衛星の方位データや船舶のジャイロ・コンパスからの方位情報を利用して、アンテナ装置の各軸を制御する方法や、衛星からの電波を利用して衛星方向を検知し、電波追尾（自動追尾）する方法などが使われている。
指向性アンテナを衛星に指向させる制御機構の代表的なものとしては、図１２（ａ）のような方位軸−仰角軸（Az-El）機構、図１２（ｂ）のような方位軸−仰角軸−直行仰角軸（Az-El-Xel）機構、X-Y-Az-El機構など２軸から４軸の機構が知られている。
【０００６】
また、Az-El機構でも、低・中仰角で使用するものは、El軸の駆動範囲を（仰角として）９０度以下に抑えたものがある（いわゆる‘極座標’に対応させると、ゼロまたは正の俯角のみを許容するもの）。
【０００７】
一方、高仰角、特に天頂付近でも使用するものとして、El軸の駆動範囲を（仰角として）９０度以上（例えば、１２０度）にまで拡張したものもある（‘極座標’に対応させると、負の俯角を許容するもの）。
【０００８】
ここでは、単にEl軸といえば、仰角範囲を限定しないものとする。特に、El軸の駆動範囲を（仰角として）９０度以上（例えば、１２０度）にまで拡張したもの（または、負の俯角を許容するもの）であることを強調したい場合は、拡張仰角（ElEXT）軸と表す。
【０００９】
さて、ジャイロ・コンパスなどから移動体の方位データψV,GCを得られる場合は、そのψV,GCと、移動体の方位、移動体の揺れ（ロール・ピッチ）の検出データから、Az-El-Xel機構の各軸の制御操作量を逐次計算して制御することで、衛星を追尾することが可能である。
【００１０】
しかし、車両などの陸上移動体や小型船舶では、ジャイロ・コンパスや慣性計測装置（Inertial Measurement Unit:IMU）を備えていないケースが多く、このような移動体では、備え付けの機器から方位情報を利用できるケースは少ないので、衛星からの電波信号を受信して、衛星方向を検知し、追尾することが考えられる。
【００１１】
例えば、図１１（ａ）のように上下、左右に四つのアンテナ素子（ＥU、ＥD、ＥL、ＥR）をAz-El機構（図１２（ａ））に搭載し、各素子のそれぞれに受信器を（専用または時分割で）割り当て、図１３に示すように、各素子での受信信号の位相差、または電界強度の差を利用して、衛星方向とアンテナ方向のアンテナ面とのＸA軸回りの誤差信号ΔξAと、ＹA軸回りの誤差信号ΔηAの両方の誤差を同時に検出し、この誤差信号ΔξAでAz軸を、誤差信号ΔηAでEl軸をそれぞれ制御して電波追尾を行うことが考えられる。
【００１２】
図１３では、El機構とその追尾制御系は記載していないが、アレイ・アンテナ１０１の左右のアンテナ素子１０１L、１０１Rで受信した信号を低雑音増幅器１０４L、１０４R、周波数変換器１０５L、１０５Rを通し、位相比較器１０６で位相差から衛星の方向とアンテナ方向のＸA軸回りのズレ（角度差）を検出し、低域通過フィルタ１０７を通した後、ＡＤ（Analog to Digital）変換器１０８でサンプリングしてディジタル化し、方位軸サーボ制御器１０９に入力し、方位軸モータ１０２、方位軸減速器１０３を制御して電波追尾を行う。
【００１３】
なお、図１３のような、二つのアンテナ素子に対応する二つの受信信号の光路差（ｄpath［ｍ］）と位相差（ΔφREC［rad.］）と波長（λ［ｍ］）の関係は次式で表される。ここで、ｄE［ｍ］は素子間距離、ΔξA［rad.］はアンテナ面のＸA軸回りの追尾誤差角である。
【００１４】
【数１】
2008281358.tif 000003
【００１５】
また、衛星からの電波が船舶のマストや建物や樹木などにより遮られて電波による追尾ができなくなったとき、角速度センサにより検出した角速度に基づいてアンテナを追尾させるようにしたものもある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３６６２９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
衛星が低・中仰角の場合には、この追尾方式でも、追尾信号（衛星からの電波信号）のＳ／Ｎ比などの適当な条件が満たされれば、うまく動作する可能性が高い。しかし、衛星が天頂付近に有る場合で、揺れがあると、この追尾方式では必ずしも安定な電波追尾を行えるとは限らない。
【００１７】
例えば、図１４（ｂ）、（ｃ）、図１５（ｂ）のように、通常の極座標（方位と俯角）表現では、揺れの一周期（例えば、小型船舶では５から１０秒程度）のうちに、１８０度近い方位変動が数回発生することもあり得る。このような場合、Az-El機構に搭載した図１１（ａ）のように上下、左右の四つの素子を持つアンテナによる図１３のような直接的な電波追尾では安定な電波追尾を行えないで、ジンバル・ロック現象を起こす恐れがある。特に、高仰角（例えば、仰角８０度）で、移動体が揺れながら旋回する場合、図１５（ｂ）の軌跡はさらに複雑になることが予想される。
【００１８】
また、図１１（ａ）のように上下、左右四つのアンテナ素子（ＥU、ＥD、ＥL、ＥR）を採用し、各素子の受信信号の位相差または電界強度の差を利用して、アンテナのＸA軸回りの誤差信号ΔξAと、ＹA軸回りの誤差信号ΔηAの両方の誤差を同時に検出し、ジンバル・ロック現象の起こりにくいAz-El(Y)-Xel(X)機構（図１２（ｂ））などを採用し、ΔηAで仰角（El）軸を、ΔξAで直交仰角（Xel）軸を制御し、追尾誤差をゼロに近づける電波追尾法も考えられる。この方法では、ジャイロ・コンパスからの方位情報ψV,GCやＩＭＵからの方位情報ψV,IMUを方位軸の制御に利用する。
【００１９】
この方式を採用すれば、ジンバル・ロック現象の起こりにくいAz-El(Y)-Xel(X)機構を採用しているので、受信信号のＳ／Ｎ比を十分に確保できれば、天頂付近でも安定した追尾が可能と思われる。しかし、受信系の数が多いので、コストが増大するという問題があった。
【００２０】
また、Az-El機構でもAz-ELEXT-Xel機構でも、追尾機構の如何に関わらず、幾何学的な理由（図１４、図１５参照）から、図１３のような左右の二つのアンテナ素子の受信信号（の位相差、または受信電界強度の差）から得られる‘電波によるＸA軸回りの誤差信号ΔξA.DET’には、実際はアンテナ方位軸回りの方位誤差情報は含まれていないか、含まれていても微弱であり（むしろ、天頂方向付近では、アンテナの水平面からの傾きに関する信号成分と雑音が殆どである）、電波によりアンテナ方位軸回りの追尾を制御しようとしても安定しない。
【００２１】
そこで、本発明は、衛星が移動体の真上付近にある場合でも、安定した追尾が可能な追尾型アンテナ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決する第１の発明は、アンテナ面の左右に水平に配置された二つのアンテナ素子と、該二つのアンテナ素子の受信した信号の違いから電波によるアンテナ面の水平方向の誤差信号を検出する信号比較器と、方位軸回転台上に設置され方位軸回転台の角速度を検出する角速度計と、前記角速度計で検出された角速度に対し前記方位軸回転台の傾きの影響を補償し、方位軸回転台の絶対方位の角速度に変換する角速度座標変換器と、前記方位軸回転台の絶対方位の角速度に前記電波によるアンテナ面の水平方向の誤差信号を加算し積分して方位軸回転台の絶対方位を検出する方位検出器とを備えることを特徴とするものである。
【００２３】
この発明では、移動体の急激な旋回などの急な変化には、主に角速度計の出力で対応することができ、衛星が移動体の真上付近にある場合でも、安定した追尾が可能となる。
【００２４】
上記課題を解決する第２の発明は、アンテナ面の左右に水平に配置された二つのアンテナ素子と、該二つのアンテナ素子の受信した信号の違いから電波によるアンテナ面の水平方向の誤差信号を検出する信号比較器と、方位軸回転台上に設置され方位軸回転台の角速度を検出する角速度計と、前記角速度のＺ成分に前記電波によるアンテナ面の水平方向の誤差信号を加算し積分して方位軸回転台の絶対方位を検出する方位検出器とを備えることを特徴とするものである。
【００２５】
この発明では、陸上など方位軸回転台の傾きが小さい場合は、構成を簡略化しても、安定した追尾が可能となる。
【００２６】
上記課題を解決する第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明の構成に加え、前記方位検出器は、入力された衛星方位データと検出した方位軸回転台の絶対方位との差に基づいて、前記方位軸回転台の絶対方位の検出値を補正することを特徴とするものである。
【００２７】
この発明では、ＧＰＳなどから取得した自装置位置から計算した衛星方位データにより、角速度計のオフセットを解消することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、角速度計で検出された方位軸回転台上の角速度に対し方位軸回転台の傾きの影響を補償した角速度に、電波により検出したアンテナ面の水平方向の誤差信号を加え、積分して方位軸回転台の絶対方位を検出しているので、移動体の急激な旋回などの急な変化には、主に角速度計の出力で対応することができ、衛星が移動体の真上付近にある場合でも、安定した追尾が可能となる。
【００２９】
また、角速度計で検出された方位軸回転台上の角速度のＺ成分に、電波により検出したアンテナ面の水平方向の誤差信号を加え、積分して方位軸回転台の絶対方位を検出するようにすれば、陸上など方位軸回転台の傾きが小さい場合は、構成を簡略化しても、安定した追尾が可能となる。
【００３０】
さらに、入力された衛星方位データと検出した方位軸回転台の絶対方位との差に基づいて方位軸回転台の絶対方位の検出値を補正するようにすれば、入力された衛星方位データにより角速度計のオフセットの誤差を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を図面を参照して説明する。
【００３２】
図１は本発明の第１実施形態の追尾型アンテナ制御装置を示す図である。なお、図１においては、本発明の特徴である方位軸機構及びその制御部のみを示しており、仰角軸機構、直交仰角軸機構、動揺検出器及びそれらの制御部、回転部と固定部との接続のためのロータリー・ジョイントなどの給電系、レードームなどは記載していない。
【００３３】
図１において、本実施形態の追尾型アンテナ制御装置は、アンテナ面の左右に二つのアンテナ素子２L、２Rを備えたアレイ・アンテナ２を方位軸を中心に回転させる方位軸モータ１１及び方位軸減速器１２と、二つのアンテナ素子２L、２Rそれぞれの受信信号を増幅する低雑音増幅器（ＬＮＡ）１３L、１３Rと、低雑音増幅器１３L、１３Rで増幅した信号をそれぞれ中間周波数に変換する周波数変換器（ＤＣ）１４L、１４Rと、周波数変換器１４L、１４Rのそれぞれの出力信号の位相差から衛星の方向とアンテナ方向のＸA軸回り（アンテナ面の水平方向）の光路差に相当する信号（角度差）を検出する位相比較器１５と、位相比較器１５の出力の低域成分のみを通過させる低域通過フィルタ１６と、低域通過フィルタ１６の出力をサンプリングしてディジタル化して電波によるＸA軸回り（アンテナ面の水平方向）の誤差信号ΔξA.DETを出力するＡＤ変換器１７と、方位軸回転台（ＡＴＴ）上の角速度を検出する角速度計１８と、角速度計１８で検出された角速度データを電波によるＸA軸回りの誤差信号ΔξA.DET及び衛星方位データψT^により補正して衛星の方位を検出し、衛星方位データψT^との差であるＡＴＴ絶対方位検出誤差ΔψATT^を出力するＡＴＴ絶対方位検出器１９と、ＡＴＴ絶対方位検出誤差ΔψATT^に基づいて方位軸モータ１１を制御して方位軸を制御する方位軸サーボ制御器２０とを備えている。
【００３４】
なお、低雑音増幅器１３L、１３R、周波数変換器１４L、１４R、位相比較器１５、低域通過フィルタ１６、ＡＤ変換器１７、角速度計１８、及びＡＴＴ絶対方位検出器１９は、図２、図３に示すように、方位軸回転台上（Ａで示す）に設置する。図２は、Az-El機構の場合の例で、図３は、Az-El-Xel機構の場合の例である。
【００３５】
また、方位軸減速器１２を固定部（移動体側）に設ける場合は、方位軸モータ１１を方位軸回転台上に置く。逆に、方位軸減速器１２を方位軸回転台上に設ける場合は、方位軸モータ１１を固定部（移動体側）に取り付ける。
【００３６】
図４は、ＡＴＴ絶対方位検出器１９の詳細な構成を示す図である。
【００３７】
図４に示すように、ＡＴＴ絶対方位検出器１９は、角速度計１８が検出したＡＴＴ（方位軸回転台）上の直交三軸の角速度（ωX.ATT.DET，ωY.ATT.DET，ωZ.ATT.DET）からＡＴＴの傾きの影響を補償したオイラー角の角速度（φATT.Dot.DET，θATT.Dot.DET，ψATT.Dot.DET）を求める角速度座標変換演算器１９１と、ＡＴＴ絶対方位検出値ψATT^と衛星方位データψT^の差（方位差データΔψT^）を求める演算器１９２と、ψATT.Dot.DET、電波によるＸA軸回りの誤差信号ΔξA.DET及び演算器１９２の出力する方位差データΔψT^を入力としてＡＴＴ絶対方位角速度ψATT.Dot^を推定するＡＴＴ方位角速度推定フィルタ１９３と、ＡＴＴ絶対方位角速度ψATT.Dot^を積算してＡＴＴ絶対方位検出値ψATT^を出力する積算器（積分器）１９４とを備える。
【００３８】
また、方位軸回転台上には、図示はしないが、ピッチ傾斜計及びロール傾斜計が設置されており、角速度座標変換演算器１９１の出力するオイラー角の角速度の第２成分（θATT.Dot.DET）とＡＴＴ上のピッチ傾斜計の出力θDET.INCLを使ってＡＴＴピッチ検出角θATT^を検出するピッチ角検出フィルタ２１と、角速度座標変換演算器１９１の出力するオイラー角の角速度の第１成分（φATT.Dot.DET）とＡＴＴ上のロール傾斜計の出力φDET.INCLを使ってＡＴＴロール検出角φATT^を検出するロール角検出フィルタ２２も設置されている。
【００３９】
図５は、ＡＴＴ方位角速度推定フィルタ１９３の詳細な構成の一例を示す図である。
【００４０】
図５に示すように、ＡＴＴ方位角速度推定フィルタ１９３は、電波によるＸA軸回りの誤差信号ΔξA.DETの低域成分のみを通過させるローパスフィルタ１９５と、ローパスフィルタ１９５の出力に設定されたゲインＫΔξを加える増幅器１９６と、演算器１９２の出力する方位差データΔψT^から角速度計１８のオフセットを除去する信号を生成するディジタル・フィルタ１９７と、ψATT.Dot.DETに増幅器１９６の出力を加算し、ディジタル・フィルタ１９７の出力を減算する演算器１９８とを備えている。
【００４１】
この追尾型アンテナ制御装置は、設定された周期毎に、衛星の方向（方位や仰角）を検出し、検出した衛星の方向にアンテナ面を向かせるように制御するものである。
【００４２】
このような追尾型アンテナ制御装置において、角速度計１８で検出された角速度（ωX.ATT.DET，ωY.ATT.DET，ωZ.ATT.DET）は、ＡＴＴ絶対方位検出器１９に入力される。
【００４３】
また、位相比較器１５がアンテナ面の左右の二つのアンテナ素子２L、２Rの受信した信号の位相差から検出した衛星の方向とアンテナ方向のＸA軸回りの光路差に相当する信号（角度差）を、低域通過フィルタ１６を通して低域成分のみを通過させ、ＡＤ変換器１７でサンプリングしてディジタル化した電波によるＸA軸回りの誤差信号ΔξA.DETも、ＡＴＴ絶対方位検出器１９に入力される。
【００４４】
さらに、角速度計１８の温度ドリフト等のオフセットを定期的に解消するため、設定されたタイミングでＧＰＳ（Global Positioning System）等で検出した自装置位置と衛星の位置から算出した衛星の方位を示す衛星方位データψT^も、ＡＴＴ絶対方位検出器１９に入力される。
【００４５】
ＡＴＴ絶対方位検出器１９の角速度座標変換演算器１９１は、角速度計１８で検出されたＡＴＴ（方位軸回転台）上の直交三軸の角速度（ωX.ATT.DET，ωY.ATT.DET，ωZ.ATT.DET）を、ＡＴＴの傾き（ロール、ピッチ）の影響を補償して、ＡＴＴのオイラー角の意味での絶対方位の角速度（φATT.Dot.DET，θATT.Dot.DET，ψATT.Dot.DET）に変換する。なお、ロール角、ピッチ角は、前周期で検出されたロール角、ピッチ角を使う。
【００４６】
例えば、ロール角をφ、ピッチ角をθとすると、直交三軸の角速度（ωx，ωy，ωz）から、次式でオイラー角の角速度（φDot，θDot，ψDot）が求められる。但し、＊を変数として、Ｃ＊＝ｃｏｓ（＊）、Ｓ＊＝ｓｉｎ（＊）、Ｔ＊＝ｔａｎ（＊）とする。
【００４７】
【数２】
2008281358.tif 000004
【００４８】
角速度座標変換演算器１９１が出力するオイラー角の角速度の第３成分ψATT.Dot.DETは、ＡＴＴ方位角速度推定フィルタ１９３に入力される。
【００４９】
また、演算器１９２は、角速度計１８のオフセットを解消するため、検出されたＡＴＴ絶対方位検出値ψATT^と衛星方位データψT^の差（方位差データΔψT^）を求め、ＡＴＴ方位角速度推定フィルタ１９３に入力する。
【００５０】
ＡＴＴ方位角速度推定フィルタ１９３は、電波によるＸA軸回りの誤差信号ΔξA.DETをローパスフィルタ１９５に通し、高周波域の雑音を除去し、増幅器１９６で設定されたゲインＫΔξを加え、演算器１９８に入力する。
【００５１】
また、ＡＴＴ方位角速度推定フィルタ１９３は、方位差データΔψT^をディジタル・フィルタ１９７に通し、ψATT.Dot.DETに含まれる直流成分（超低周波成分）を推定して変換し、演算器１９８に反転入力する。
【００５２】
さらに、ＡＴＴ方位角速度推定フィルタ１９３は、角速度計１８で検出された角速度のオイラー角の角速度の第３成分ψATT.Dot.DETを演算器１９８に入力し、電波によるＸA軸回りの誤差信号ΔξA.DETの高周波成分を除去しゲインＫΔξを加えた信号を加算するとともに、方位差データΔψT^から変換した直流成分の信号を減算して、出力する。
【００５３】
ＡＴＴ方位角速度推定フィルタ１９３の出力は、積算器１９４に入力され、以前の出力の積算値に積算されてＡＴＴ絶対方位検出値ψATT^として出力される。
【００５４】
このＡＴＴ絶対方位検出値ψATT^と衛星方位データψT^の差（ＡＴＴ絶対方位検出誤差ΔψATT^）を方位軸サーボ制御器２０に供給し、方位軸を制御する。
【００５５】
また、角速度座標変換演算器１９１が出力するオイラー角の角速度の第２成分θATT.Dot.DETは、ピッチ角検出フィルタ２１に入力され、ピッチ角検出フィルタ２１は、ピッチ傾斜計が検出したＡＴＴピッチ傾斜計出力とオイラー角の角速度の第２成分θATT.Dot.DETからＡＴＴピッチ検出角θATT^を検出し、このＡＴＴピッチ検出角θATT^のデータと仰角軸の俯角θElのデータより、仰角軸制御指令角θEl.CMDを求め、仰角軸制御指令角θEl.CMDを仰角軸サーボ制御器（位相補償器やサーボアンプなど、図示していない）に供給し、仰角軸を制御する。
【００５６】
例えば、ＡＴＴピッチ検出角θATT^のデータと仰角軸の俯角θElのデータの和が、衛星俯角データθT^に一致するように仰角軸を制御する。
【００５７】
すなわち、衛星俯角データθT^とＡＴＴピッチ検出角θATT^より、仰角軸制御指令角θEl.CMDを次式で求める。
【００５８】
【数３】
2008281358.tif 000005
【００５９】
また、Az-ElEXT-Xel機構の場合、角速度座標変換演算器１９１が出力するオイラー角の角速度の第１成分φATT.Dot.DETは、ロール角検出フィルタ２２に入力され、ロール角検出フィルタ２２は、ロール傾斜計が検出したＡＴＴロール傾斜計出力とオイラー角の角速度の第１成分φATT.Dot.DETからＡＴＴロール検出角φATT^を検出し、このＡＴＴロール検出角φATT^（及び、必要ならばＡＴＴ絶対方位検出値ψATT^やＡＴＴピッチ検出角θATT^など）を使って、Xel軸の制御指令角φXel.CMDを求め、Xel軸制御指令角φXel.CMDを直交仰角軸サーボ制御器（位相補償器やサーボアンプなど）に供給し、直交仰角（Xel）軸を制御する。
【００６０】
例えば、次式でXel軸の制御指令角φXel.CMDを求める。
【００６１】
【数４】
2008281358.tif 000006
【００６２】
このように本実施形態においては、衛星からの電波による衛星方向の検出と角速度計１８による衛星方向の検出を併用しているので、移動体の急激な旋回などの急な変化には、主に角速度計１８の出力で対応することができ、衛星が移動体の真上付近にある場合でも、安定した追尾が可能となる。
【００６３】
また、角速度計１８の誤差を衛星からの電波による衛星方向の検出で補正することができ、安価な角速度計を使っても、安定した追尾が可能となる。
【００６４】
さらに、ＧＰＳなどから取得した自装置位置から計算した衛星方位データにより、定期的に角速度計１８のオフセットを解消しているので、安価な角速度計を使っても、安定した追尾が可能となる。
【００６５】
また、角速度計１８が検出したオイラー角の角速度の第３成分ψATT.Dot.DETに、電波によるＸA軸回りの誤差信号ΔξA.DETを加え、積算器１９４を通して、電波によるＸA軸回りの誤差信号ΔξA.DETを間接的にアンテナ追尾に利用しているので、より低い信号対雑音電力比（Ｓ／Ｎ）の信号（ΔξA.DET）でも有効に利用できる。
【００６６】
また、電波によるＸA軸回りの誤差信号ΔξA.DETのみを利用し、電波によるＹA軸回りの誤差信号ΔηA.DETを利用しないので、受信器の数を減少させることができ、コストを削減することができる。
【００６７】
本実施形態の他の態様としては、図６に示すように、ディジタル・フィルタ１９７で、方位差データΔψT^に基づいて推定したψATT.Dot.DETに含まれる直流成分（超低周波成分）を、演算器１９９に反転入力し、角速度計１８が検出したＡＴＴ上の直交三軸の角速度（ωX.ATT.DET，ωY.ATT.DET，ωZ.ATT.DET）のωZ.ATT.DETから減算することにより、角速度計１８のオフセットを解消する。
【００６８】
角速度計１８が検出したＡＴＴ上の直交三軸の角速度（ωX.ATT.DET，ωY.ATT.DET，ωZ.ATT.DET）に含まれるオフセット／ドリフト成分を（ΔωX.ATT.ofs，ΔωY.ATT.ofs，ΔωZ.ATT.ofs）とすると、ロール角およびピッチ角が小さい場合（凡そ１０度程度）、ψATT.Dot.DETに含まれるオフセット成分average[δψATT.Dot.DET]はωZ.ATT.DETのオフセット成分average[ΔωZ.ATT.ofs]が支配的であるから、図４、図５のようにaverage[δψATT.Dot.DET]を推定し補償することと、図６のようにaverage[ΔωZ.ATT.ofs]を推定し補償することがほぼ等価となる。
【００６９】
図７は、ＡＴＴ方位角速度推定フィルタ１９３ａの詳細な構成の一例を示す図である。
【００７０】
図７に示すように、ＡＴＴ方位角速度推定フィルタ１９３ａは、角速度座標変換演算器１９１で求められたオイラー角の角速度の第３成分ψATT.Dot.DETを、演算器１９８ａに入力し、電波によるＸA軸回りの誤差信号ΔξA.DETの高周波成分を除去しゲインＫΔξを加えた信号を加算して、出力する。
【００７１】
ＡＴＴ方位角速度推定フィルタ１９３ａの出力は、上述の実施形態同様に、積算器１９４に入力され、以前の出力の積算値に積算されてＡＴＴ絶対方位検出値ψATT^として出力される。
【００７２】
そして、上述の実施形態同様に、このＡＴＴ絶対方位検出値ψATT^と衛星方位データψT^の差（ＡＴＴ絶対方位検出誤差ΔψATT^）を方位軸サーボ制御器２０に供給し、方位軸を制御する。
【００７３】
なお、本実施形態においては、衛星方位データψT^を周期的に装置内で計算し、ＡＴＴ絶対方位検出器１９に入力するようにしたが、操作者（オペレータ）が、装置の位置と衛星の位置から、事前に準備されたチャートなどを使って衛星方位データψT^を求め、ＡＴＴ絶対方位検出器１９に入力するようにしてもよい。
【００７４】
次に、図８は本発明の第２実施形態の追尾型アンテナ制御装置を示す図である。なお、本実施形態は、上述第１実施形態と略同様に構成されているので、同様な構成には同一の符号を付して特徴部分のみ説明する。
【００７５】
本実施形態の追尾型アンテナ制御装置は、陸上のように揺れ角が小さい場所での使用を前提としており、ＡＴＴ絶対方位検出器３１が、角速度計１８が検出したＡＴＴ上の直交三軸の角速度（ωX.ATT.DET，ωY.ATT.DET，ωZ.ATT.DET）を座標変換せず、角速度計１８が検出した角速度をそのまま使ってＡＴＴの絶対方位を検出する。
【００７６】
図９は、ＡＴＴ絶対方位検出器３１の詳細な構成を示す図である。ＡＴＴ方位角速度推定フィルタ１９３には、角速度計１８が検出したＡＴＴの角速度のＺ成分ωZ.ATT.DETが入力される。
【００７７】
図１０は、ＡＴＴ方位角速度推定フィルタ１９３の詳細な構成の一例を示す図である。
【００７８】
図１０に示すように、ＡＴＴ方位角速度推定フィルタ１９３は、角速度計１８で検出された角速度のＺ成分ωZ.ATT.DETを、上述の実施形態同様に、演算器１９８に入力し、電波によるＸA軸回りの誤差信号ΔξA.DETの高周波成分を除去しゲインＫΔξを加えた信号を加算するとともに、方位差データΔψATT^をψATT.Dot.DETに含まれる直流成分を推定して変換した信号を減算して、出力する。
【００７９】
ＡＴＴ方位角速度推定フィルタ１９３の出力は、上述の実施形態同様に、積算器１９４に入力され、以前の出力の積算値に積算されてＡＴＴ絶対方位検出値ψATT^として出力される。
【００８０】
そして、上述の実施形態同様に、このＡＴＴ絶対方位検出値ψATT^と衛星方位データψT^の差（ＡＴＴ絶対方位検出誤差ΔψATT^）を方位軸サーボ制御器２０に供給し、方位軸を制御する。
【００８１】
また、ピッチ角検出フィルタ２１には、角速度計１８で検出された角速度のＹ成分ωY.ATT.DETが入力され、ピッチ角検出フィルタ２１は、上述の実施形態同様に、ピッチ傾斜計が検出したＡＴＴピッチ傾斜計出力と角速度のＹ成分ωY.ATT.DETからＡＴＴピッチ検出角θATT^を検出し、このＡＴＴピッチ検出角θATT^のデータと仰角軸の俯角θElのデータより、仰角軸制御指令角θEl.CMDを求め、仰角軸制御指令角θEl.CMDを仰角軸サーボ制御器（位相補償器やサーボアンプなど、図示していない）に供給し、仰角軸を制御する。
【００８２】
また、Az-ElEXT-Xel機構の場合、ロール角検出フィルタ２２には、角速度のＸ成分ωX.ATT.DETが入力され、ロール角検出フィルタ２２は、上述の実施形態同様に、ロール傾斜計が検出したＡＴＴロール傾斜計出力と角速度のＸ成分ωX.ATT.DETからＡＴＴロール検出角φATT^を検出し、このＡＴＴロール検出角φATT^（及び、必要ならばＡＴＴ絶対方位検出値ψATT^やＡＴＴピッチ検出角θATT^など）を使って、Xel軸の制御指令角φXel.CMDを求め、Xel軸制御指令角φXel.CMDを直交仰角軸サーボ制御器（位相補償器やサーボアンプなど）に供給し、直交仰角（Xel）軸を制御する。
【００８３】
このように、陸上のように揺れ角が小さい場所での使用に限定される場合、角速度計１８で検出された直交座標系の角速度をオイラー角表現の角速度に変換する処理を省略することができ、構成を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１実施形態の追尾型アンテナ制御装置を示す図であり、そのブロック図
【図２】本発明の第１実施形態の追尾型アンテナ制御装置を示す図であり、そのAz-El機構での搭載位置を示す図
【図３】本発明の第１実施形態の追尾型アンテナ制御装置を示す図であり、そのAz-El-Xel機構での搭載位置を示す図
【図４】本発明の第１実施形態の追尾型アンテナ制御装置を示す図であり、そのＡＴＴ絶対方位検出器のブロック図
【図５】本発明の第１実施形態の追尾型アンテナ制御装置を示す図であり、そのＡＴＴ方位角速度推定フィルタのブロック図
【図６】本発明の第１実施形態の他の態様の追尾型アンテナ制御装置を示す図であり、そのＡＴＴ絶対方位検出器のブロック図
【図７】本発明の第１実施形態の他の態様の追尾型アンテナ制御装置を示す図であり、そのＡＴＴ方位角速度推定フィルタのブロック図
【図８】本発明の第２実施形態の追尾型アンテナ制御装置を示す図であり、そのブロック図
【図９】本発明の第２実施形態の追尾型アンテナ制御装置を示す図であり、そのＡＴＴ絶対方位検出器のブロック図
【図１０】本発明の第２実施形態の追尾型アンテナ制御装置を示す図であり、そのＡＴＴ方位角速度推定フィルタのブロック図
【図１１】従来の指向性アンテナのアンテナ面の座標系とアンテナ素子の搭載方法を示す図
【図１２】従来の指向性アンテナを衛星に指向させる制御機構の例を示す図
【図１３】従来の追尾型アンテナ制御装置を示すブロック図
【図１４】動揺する移動体座標系から見た衛星の相対俯角を示す図
【図１５】動揺する移動体に固定された座標系から見た衛星の相対方位と相対俯角を示す図
【符号の説明】
【００８５】
１１  方位軸モータ
１２  方位軸減速器
１３L、１３R  低雑音増幅器
１４L、１４R  周波数変換器
１５  位相比較器
１６  低域通過フィルタ
１７  ＡＤ変換器
１８  角速度計
１９  ＡＴＴ絶対方位検出器
１９１  角速度座標変換演算器
１９２  演算器
１９３、１９３ａ  ＡＴＴ方位角速度推定フィルタ
１９４  積算器
１９５  ローパスフィルタ
１９６  増幅器
１９７  ディジタル・フィルタ
１９８、１９８ａ  演算器
１９９  演算器
２０  方位軸サーボ制御器
２１  ピッチ角検出フィルタ
２２  ロール角検出フィルタ
２  アレイ・アンテナ
２L、２R  アンテナ素子
３１  ＡＴＴ絶対方位検出器
１０１L、１０１R  アンテナ素子
１０２  方位軸モータ
１０３  方位軸減速器
１０４L、１０４R  低雑音増幅器
１０５L、１０５R  周波数変換器
１０６  位相比較器
１０７  低域通過フィルタ
１０８  ＡＤ変換器
１０９  方位軸サーボ制御器
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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