(57)【要約】【課題】ＧＰＳ、ジャイロセンサ、又は携帯電話を使用できない場合でも、ＦＰＵのアンテナを自動で高い精度で正対させる。【解決手段】ＦＰＵ送信装置１０は、測角用送受信機１０１と、ＦＰＵ送信機１０２に対するＦＰＵ受信機１１２の第１の角度を測角する角度検出部１０４と、第１の角度に基づきＦＰＵ送信機１０２のアンテナの方向を制御するアンテナ方向制御部１０３とを備える。ＦＰＵ受信装置１１は、測角用送受信機１１１と、ＦＰＵ受信機１１２に対するＦＰＵ送信機１０２の第２の角度を測角する角度検出部１１４と、第２の角度に基づきＦＰＵ受信機１１２のアンテナの方向を制御するアンテナ方向制御部１１３とを備える。測角用送受信機１０１，１１１は水平・垂直方向に走査するように電波を送信し、角度検出部１１４，１０４は測角用送受信機１１１，１０１で受信した電波のタイミングから、前記第２の角度、第１の角度を測角する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＰＵ送信装置が有するＦＰＵ送信機のアンテナと、ＦＰＵ受信装置が有するＦＰＵ受信機のアンテナとを自動で向かい合わせるアンテナ方向調整システムであって、
前記ＦＰＵ送信装置は、
測角用の電波を送受信する送信側測角用送受信機と、
前記ＦＰＵ送信機を基準とした前記ＦＰＵ受信機の第１の角度を算出する送信側角度検出部と、
前記第１の角度に基づいて前記ＦＰＵ送信機のアンテナの方向を制御する送信側アンテナ方向制御部とを備え、
前記ＦＰＵ受信装置は、
測角用の電波を送受信する受信側測角用送受信機と、
前記ＦＰＵ受信機を基準とした前記ＦＰＵ送信機の第２の角度を算出する受信側角度検出部と、
前記第２の角度に基づいて前記ＦＰＵ受信機のアンテナの方向を制御する受信側アンテナ方向制御部とを備え、
前記送信側測角用送受信機は、水平方向及び垂直方向に走査するように測角用の電波を送信し、前記受信側角度検出部は、前記受信側測角用送受信機により受信された該測角用の電波の受信タイミングから、前記第２の角度を算出し、
前記受信側測角用送受信機は、水平方向及び垂直方向に走査するように測角用の電波を送信し、前記送信側角度検出部は、前記送信側測角用送受信機により受信された該測角用の電波の受信タイミングから、前記第１の角度を算出する
ことを特徴とするアンテナ方向調整システム。
【請求項２】
前記送信側測角用送受信機は、垂直方向及び水平方向に走査するように測角用の電波を送信する際に、走査範囲及び走査角度ステップを段階的に小さくし、
前記受信側測角用送受信機は、垂直方向及び水平方向に走査するように測角用の電波を送信する際に、走査範囲及び走査角度ステップを段階的に小さくする
ことを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ方向調整システム。
【請求項３】
前記ＦＰＵ送信装置は、前記ＦＰＵ送信機の位置情報と、前記ＦＰＵ受信機の位置情報とを用いて、前記ＦＰＵ送信機に対する前記ＦＰＵ受信機の初期方位を算出する初期方位算出部をさらに備え、
前記送信側測角用送受信機は、前記角度測定用送受信機が垂直及び水平方向に走査するように電波を送信する際に、前記初期方位を中心として走査範囲を限定することを特徴とする、請求項１又は２に記載のアンテナ方向調整システム。
【請求項４】
前記ＦＰＵ送信装置は、前記送信側測角用送受信機が前記受信側測角用送受信機から受信した電波の受信電力の値から、前記ＦＰＵ送信機による無線伝送が可能か否かを判断する伝送判定部をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアンテナ方向調整システム。
【請求項５】
前記伝送判定部は、前記ＦＰＵ送信機の位置情報と、前記ＦＰＵ受信機の位置情報とを用いて、前記ＦＰＵ送信機と前記ＦＰＵ受信機との間の距離を算出し、算出した距離から、測角用送受信機が測角時に受信する受信電力の値を推定し、推定した受信電力の値と、前記送信側測角用送受信機が前記受信側測角用送受信機から受信した電波の受信電力の値との比較により、前記ＦＰＵ送信機による無線伝送が可能か否かを判断することを特徴とする、請求項４に記載のアンテナ方向調整システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビジョン放送などの中継で使用される放送番組素材無線伝送装置（ＦＰＵ：Field Pick-up Unit）のアンテナについて、その方向を調整するアンテナ方向調整システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放送局が番組制作で使用する放送番組素材無線伝送装置（ＦＰＵ）は、主にマイクロ波帯やミリ波帯の電波が使用されている。ＦＰＵのアンテナには主にパラボラアンテナが使用され、映像や音声を無線伝送する際には送信機と受信機のパラボラアンテナを常に正対させる必要がある。ここで、アンテナを自動的に正対させる方法としては、以下に述べる第１の方法や第２方法が知られている。
【０００３】
（アンテナを正対させる第１の方法）
例えば、ヘリコプターからＦＰＵ受信基地局へ映像や音声を無線伝送する場合に使用するアンテナは、それぞれ、ヘリコプターについては半値角（半値幅）の広いアンテナ（例えば、直径１５ｃｍ程度のパラボラアンテナ）を使用し、ＦＰＵ受信基地局については、半値角の狭い（例えば、直径９０ｃｍ程度のパラボラアンテナ）を使用する。アンテナの方向調整については、ヘリコプターはＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて得られる自らの緯度、経度、及び高度と、ジャイロセンサから得られる自らの方位と、既知であるＦＰＵ受信基地局の緯度、経度、及び高度とから、ＦＰＵ受信基地局のある方向を計算してアンテナの方向を自動調整することができる。送信アンテナに半値角の広いアンテナを使用するため、ＧＰＳから得られる緯度、経度、及び高度の情報精度で十分にアンテナの方向調整が可能である。
【０００４】
一方、ＦＰＵ受信基地局については、半値角の狭い（指向性の鋭い）アンテナを使用するため、ＧＰＳから得られる送信側（ヘリコプター）の緯度、経度、及び高度の情報精度では正確な方向調整が難しい。そのため、自動追尾が可能な既知の追尾装置用表示装置（例えば、特許文献１参照）のような方式のアンテナを用いて方向調整を行う。このように、送信側では半値角の広いアンテナを使用し、受信側では半値角の狭いアンテナを使用する場合には、かかる方法を用いてアンテナの自動方向調整が可能であり、実際に放送局などで使用されている。
【０００５】
（アンテナを正対させる第２の方法）
次に、アンテナを正対させる第２の方法として、例えばリモートコントロールで動作する土木建設機器からの映像伝送用として用いられる５０ＧＨｚの簡易無線機のアンテナの自動方向調整に用いられる方法がある。ミリ波帯の電波を使用する簡易無線機で用いるアンテナは送信機、受信機ともに半値角の狭いアンテナが用いられており、高い精度での方向調整が必要となる。この簡易無線機を用いる無線伝送装置は、送信側に高精度のＧＰＳ、ジャイロセンサを備え、送信側・受信側ともに本線の映像伝送装置とは異なる通信装置（例えば携帯電話）を備え、これらの機器を使用して方向調整を行う。
【０００６】
送信側については、第１の方法と同様にＧＰＳとジャイロセンサを使用して、自らの緯度、経度、及び高度、並びに方位の情報を得る。この時、ＧＰＳから精度の高い情報を得るために、ＧＰＳと通信装置とを用いてリアルタイムキネマティック方式のＧＰＳ（ＲＴＫ−ＧＰＳ）で情報を得る。ＲＴＫ−ＧＰＳで必要となる誤差情報は、ネットワークに接続してサーバから取得する方法と、基地局に設置したＲＴＫ−ＧＰＳ用の誤差情報を取得する装置から得る方法などがある。高い精度で得られた建設機器の位置情報（緯度、経度、及び高度）並びに送信アンテナの方位と、既知である受信機を設置した場所の緯度、経度、及び高度の情報とから、送信アンテナを向ける方向を計算しアンテナの方向調整を行う。
【０００７】
受信側については、通信機能と、アンテナ方向計算ユニットとを備え、既知である自らの緯度、経度、及び高度の情報と受信アンテナの方位と、通信にて得られた送信側の緯度、経度、及び高度の情報とから受信アンテナを向ける方向を計算してアンテナの方向調整を行う。このように送信側、受信側ともに半値角の狭いアンテナを使用する場合にも、精度の高い位置情報を用いれば、アンテナの自動方向調整が可能であり、実際に建設現場などで使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５６−７４６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
マイクロ波帯で無線伝送距離が長い場合や、ミリ波帯など減衰が大きい周波数帯の電波を使用するＦＰＵは、送信側、受信側ともに半値角の狭いアンテナ、すなわち指向性の鋭いアンテナを使用する必要がある。この場合の自動方向調整の手段として、前述の第１の方法では送信アンテナを高精度に方向調整することが難しいという問題があった。
【００１０】
また、前述の第２の方法は、送信アンテナ、受信アンテナともに自動方向調整が可能であるが、ＧＰＳは高層ビルに囲まれた場所や室内では、精度の低下や使用できない場合がある。また、ジャイロセンサは地磁気センサーを使用する場合、強い磁気が発生する場所や金属で囲まれる建物内では、精度が低下や使用できない場合がある。さらに、通信装置として携帯電話を使用する場合は、携帯電話の基地局から遠い場合や建物内では、通信が不安定、または通信できない場合がある。そのため、ＧＰＳ、ジャイロセンサ、通信機能（携帯電話）の全てを使用できる環境でないと、アンテナを自動で正対させることができないという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、上記問題を解決するため、ＧＰＳ、ジャイロセンサ、又は携帯電話を使用できない場合であっても、ＦＰＵのアンテナを自動で高い精度で正対させることが可能なアンテナ方向調整システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明に係るアンテナ方向調整システムは、ＦＰＵ送信装置が有するＦＰＵ送信機のアンテナと、ＦＰＵ受信装置が有するＦＰＵ受信機のアンテナとを自動で向かい合わせるアンテナ方向調整システムであって、前記ＦＰＵ送信装置は、測角用の電波を送受信する送信側測角用送受信機と、前記ＦＰＵ送信機を基準とした前記ＦＰＵ受信機の第１の角度を算出する送信側角度検出部（送信側の水平・垂直角度検出部）と、前記第１の角度に基づいて前記ＦＰＵ送信機のアンテナの方向を制御する送信側アンテナ方向制御部（送信側の雲台制御部）とを備え、前記ＦＰＵ受信装置は、測角用の電波を送受信する受信側測角用送受信機と、前記ＦＰＵ受信機を基準とした前記ＦＰＵ送信機の第２の角度を算出する受信側角度検出部（受信側の水平・垂直角度検出部）と、前記第２の角度に基づいて前記ＦＰＵ受信機のアンテナの方向を制御する受信側アンテナ方向制御部（受信側の雲台制御部）とを備え、前記送信側測角用送受信機は、水平方向及び垂直方向に走査するように測角用の電波を送信し、前記受信側角度検出部は、前記受信側測角用送受信機により受信された該測角用の電波の受信タイミングから、前記第２の角度を算出し、前記受信側測角用送受信機は、水平方向及び垂直方向に走査するように測角用の電波を送信し、前記送信側角度検出部は、前記送信側測角用送受信機により受信された該測角用の電波の受信タイミングから、前記第１の角度を算出することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る自動アンテナ方向調整システムにおいて、前記送信側測角用送受信機は、垂直方向及び水平方向に走査するように測角用の電波を送信する際に、走査範囲及び走査角度ステップを段階的に小さくし、前記受信側測角用送受信機は、垂直方向及び水平方向に走査するように測角用の電波を送信する際に、走査範囲及び走査角度ステップを段階的に小さくすることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る自動アンテナ方向調整システムにおいて、前記ＦＰＵ送信装置は、前記ＦＰＵ送信機の位置情報と、前記ＦＰＵ受信機の位置情報とを用いて、前記ＦＰＵ送信機に対する前記ＦＰＵ受信機の初期方位を算出する初期方位算出部をさらに備え、前記送信側測角用送受信機は、前記角度測定用送受信機が垂直及び水平方向に走査するように電波を送信する際に、前記初期方位を中心として走査範囲を限定することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る自動アンテナ方向調整システムにおいて、前記ＦＰＵ送信装置は、前記送信側測角用送受信機が前記受信側測角用送受信機から受信した電波の受信電力の値から、前記ＦＰＵ送信機による無線伝送が可能か否かを判断する伝送判定部をさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る自動アンテナ方向調整システムにおいて、前記伝送判定部は、前記ＦＰＵ送信機の位置情報と、前記ＦＰＵ受信機の位置情報とを用いて、前記ＦＰＵ送信機と前記ＦＰＵ受信機との間の距離を算出し、算出した距離から、測角用送受信機が測角時に受信する受信電力の値を推定し、推定した受信電力の値と、前記送信側測角用送受信機が前記受信側測角用送受信機から受信した電波の受信電力の値との比較により、前記ＦＰＵ送信機による無線伝送が可能か否かを判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＧＰＳ、ジャイロセンサ、又は携帯電話を使用できない場合であっても、ＦＰＵのアンテナを自動で高い精度で正対させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による実施例１に係るアンテナ方向調整システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による実施例１に係るアンテナ方向調整システムの測角用送受信機の電波による走査を説明する図である。
【図３】本発明による実施例１に係るアンテナ方向調整システムの測角用送受信機の走査のタイミング及び受信信号強度を示す図である。
【図４】本発明による実施例１に係るアンテナ方向調整システムの方向調整動作を説明するフローチャートである。
【図５】本発明による実施例１に係るアンテナ方向調整システムの測角用送受信機のアンテナの対向動作を説明する図である。
【図６】本発明による実施例１に係るアンテナ方向調整システムの測角時のアンテナ走査を説明する図である。
【図７】本発明による実施例２に係るアンテナ方向調整システムの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明による実施例２に係るアンテナ方向調整システムの測角時のアンテナ走査を説明する図である。
【図９】本発明による実施例３に係るアンテナ方向調整システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明による実施例４に係るアンテナ方向調整システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明によるアンテナ方向調整システムの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
（アンテナ方向調整システムの構成）
図１は、実施例１に係るアンテナ方向調整システムの構成を示すブロック図である。アンテナ方向調整システム１は、ＦＰＵ送信装置１０と、ＦＰＵ受信装置１１とを備える。本実施例では、ＦＰＵ送信装置１０は、主に中継車やヘリコプターに搭載して運用する場合のほか、携帯して３脚に載せて運用する場合などを想定している。ＦＰＵ受信装置１１は、主にビルの屋上や鉄塔、山頂などに設置されたＦＰＵ受信基地局に設置して運用する場合のほか、携帯して三脚に載せて運用する場合を想定している。
【００２１】
ＦＰＵ送信装置１０は、測角用送受信機（送信側測角用送受信機）１０１と、ＦＰＵ送信機１０２と、雲台制御部（送信側アンテナ方向制御部）１０３と、水平・垂直角度検出部（送信側角度検出部）１０４と、回転雲台１０５とを備える。ＦＰＵ受信装置１１は、測角用送受信機（受信側測角用送受信機）１１１と、ＦＰＵ受信機１１２と、雲台制御部（受信側アンテナ方向制御部）１１３と、水平・垂直角度検出部（受信側角度検出部）１１４と、回転雲台１１５を備える。測角用送受信機１０１は、ＦＰＵ送信機１０２の近くに配置され、測角用送受信機１１１は、ＦＰＵ受信機１１２の近くに配置される。
【００２２】
測角用送受信機１０１は、ＦＰＵ受信装置１１に設けられた測角用送受信機１１１から送信された測角用の電波を受信する。同様に、測角用送受信機１１１は、ＦＰＵ送信装置１０に設けられた測角用送受信機１０１から送信された測角用の電波を受信する。測角用送受信機１０１及び測角用送受信機１１１は、後述するように、測角時には水平方向及び垂直方向に走査するように測角用の電波を送信する。例えば、測角用送受信機１０１及び測角用送受信機１１１のアンテナはアレーアンテナで構成され、指向性ビームにより空間を走査する。
【００２３】
水平・垂直角度検出部１０４は、ＦＰＵ送信機１０２を基準としたＦＰＵ受信機１１２の水平方向及び垂直方向の角度をそれぞれ算出し、算出した水平方向・垂直方向の角度データを雲台制御部１０３に出力する。同様に、水平・垂直角度検出部１１４は、ＦＰＵ受信機１１２を基準としたＦＰＵ送信機１０２の水平方向及び垂直方向の角度をそれぞれ算出し、算出した水平方向・垂直方向の角度データを雲台制御部１１３に出力する。なお、測角方法については後述する。
【００２４】
雲台制御部１０３は、水平・垂直角度検出部１０４から入力される角度データに基づいて、ＦＰＵ送信機１０２がＦＰＵ受信機１１２に正対するように回転雲台１０５を制御する。同様に、雲台制御部１１３は、水平・垂直角度検出部１１４から入力される角度データに基づいて、ＦＰＵ受信機１１２がＦＰＵ送信機１０２に正対するように回転雲台１１５を制御する。
【００２５】
回転台１０５は、雲台制御部１０３から入力される制御信号に基づいて、ＦＰＵ送信機１０２を水平方向、垂直方向に回転させる。このような動作により、ＦＰＵ送信機１０２はＦＰＵ受信機１１２の方向に正確に向くように調整される。同様に、回転台１１５は、雲台制御部１１３から入力される制御信号に基づいて、ＦＰＵ受信機１１２を回転させる。このような動作により、ＦＰＵ受信機１１２はＦＰＵ送信機１０２の方向に正確に向くように調整される。
【００２６】
（測角の原理）
次に、測角用送受信機１０１，１１１と水平・垂直角度検出部１０４，１１４により検知される、ＦＰＵ送信機１０２を基準としたＦＰＵ受信機１１２、及びＦＰＵ受信機１１２を基準としたＦＰＵ送信機１０２の水平・垂直方向角度の検知方法について説明する。測角の原理としては、ある範囲の角度を一定の速度で走査する電波を送信・受信し、２つのパルス状の信号を検知してその時間差から角度を算出する方法が知られている（例えば、岡田和男、「航空電子入門」、社団法人日本航空技術協会、p.８９−９６を参照）。この方法は航空機のマイクロ波着陸装置などに用いられており、非常に簡単な原理で実現できる。
【００２７】
はじめに水平方向の角度の検知について説明する。ＦＰＵ送信装置１０に設けられた測角用送受信機１０１は、水平方向に鋭く、垂直方向に広い範囲の電波を放射し、図２に示すように水平方向に角度±φの範囲を時間Ｓで走査する。
【００２８】
図３（ａ）は、測角用送受信機の走査のタイミングを示す図であり、横軸に時間、縦軸に角度を示している。ここでは、測角用送受信機１０１が測角用の電波を送信し、該電波を測角用送受信機１１１が受信する場合を例に説明する。測角用送受信機１０１は、横軸の時間０からＳの間に角度＋φから−φまで電波による走査を行う。そして、休止期間Ｉｍの後、さらに時間Ｓ＋Ｉｍから２Ｓ＋Ｉｍの間に角度−φから＋φまで電波による走査を行う。測角用送受信機１１１は、時間０からＳの間に、測角用送受信機１０１から放射された電波を受信し、さらに時間Ｓ＋Ｉｍから２Ｓ＋Ｉｍの間に測角用送受信機１０１から２度目の電波を受信する。
【００２９】
図３（ｂ）は、測角用送受信機１１１が電波を受信し、水平・垂直角度検出部１１４が検出した信号強度を示す図であり、横軸に時間、縦軸に信号強度を示している。ここで、電波受信時間差ΔＴは、１度目に測角用送受信機１０１からの電波を受信した時間と、２度目に測角用送受信機１０１からの電波を受信した時間との差である。電波受信時間差ΔＴは、測角用送受信機１１１を基準とした測角用送受信機１０１の方位、すなわちＦＰＵ受信機１１２を基準としたＦＰＵ送信機１０２の水平方向の角度に対応するため、ＦＰＵ受信機１１２を基準としたＦＰＵ送信機１０２の水平方向の角度を算出することができる。
【００３０】
次に、測角用送受信機１０１は、水平方向に広く、垂直方向に鋭い範囲の電波を放射し、垂直方向に角度±φの範囲を時間Ｓで走査する。このとき、電波受信時間差ΔＴは、ＦＰＵ受信機１１２を基準としたＦＰＵ送信機１０２の垂直方向の角度に対応するため、ＦＰＵ受信機１１２を基準としたＦＰＵ送信機１０２の垂直方向の角度を算出することができる。
【００３１】
同様に、測角用送受信機１１１から走査しながら放射される電波を測角用送受信機１０１が受信することにより、ＦＰＵ送信機１０２を基準としたＦＰＵ受信機１１２の水平方向及び垂直方向の角度を算出することができる。
【００３２】
このような一連の動作により、送信アンテナ、受信アンテナともに正対させるための方位が得られ、アンテナの自動方向調整が可能になる。なお、測角に使用する電波の形式は、無変調の搬送波のみの電波、アナログ変調やデジタル変調された電波など、あらゆる形式で測角が可能である。
【００３３】
次に、アンテナ方向調整システム１の方向調整動作について説明する。図４は、アンテナ方向調整システム１の方向調整動作を示すフローチャートである。ステップＳ１０１〜ステップＳ１０７では、アンテナ方向調整システム１は、測角の準備として、まず測角用送受信機１０１，１１１のアンテナが対向しているか否かを確認する。ステップＳ１０１では、測角用送受信機１０１のアンテナを東向きにして電波を送信し、測角用送受信機１１１のアンテナを西向きにして電波を送信する。
【００３４】
図５は、ステップＳ１０１における測角用送受信機１０１，１１１のアンテナの対向動作を説明する図である。ステップＳ１０２では、図５に示すように、測角用送受信機１０１は電波を走査しながら送信し、測角用送受信機１１１は測角用送受信機１０１からの電波を受信できるかを確認する。また、測角用送受信機１１１は電波を走査しながら送信し、測角用送受信機１０１は測角用送受信機１１１からの電波を受信できるかを確認する。ステップＳ１０２にて、測角用送受信機１０１，１１１がお互いに電波を受信できた場合にはアンテナは対向していると判断し、ステップＳ１０８にて測角処理を行う。ステップＳ１０２にて、測角用送受信機１０１，１１１がお互いに電波を受信できず、アンテナは対向していないと判断した場合には、ステップＳ１０３に処理を進める。ステップＳ１０３では、測角用送受信機１０１のアンテナを西向き、測角用送受信機１１１のアンテナを東向きにして電波を送信し、ステップＳ１０４では、アンテナが対向しているか否かを判断する。同様に、ステップＳ１０５では、測角用送受信機１０１のアンテナを北向き、測角用送受信機１１１のアンテナを南向きにして電波を送信し、ステップＳ１０６では、アンテナが対向しているか否かを判断する。ステップＳ１０７では、測角用送受信機１０１のアンテナを南向き、測角用送受信機１１１のアンテナを北向きにして電波を送信する。
【００３５】
ただし、測角用送受信機１０１，１１１に使用する受信アンテナの指向性が狭い場合は、より細かい角度（例えば、１０度）ステップで測定を行う必要がある。例えば、１０度ステップで測定を行う場合には、最初に測角用送受信機１０１の方位を０度とし、測角用送受信機１１１の方位を１８０度とすると、次のステップは、測角用送受信機１０１の方位を１０度とし、測角用送受信機１１１の方位を１９０度とする。さらに次のステップは、測角用送受信機１０１の方位を２０度とし、測角用送受信機１１１の方位を２００度とする。
【００３６】
続いて、ステップＳ１０８における測角動作について説明する。図６は、測角時のアンテナ走査を説明する図である。ここでは、測角用送受信機１０１が走査しながら測角用の電波を送信し、測角用送受信機１１１が測角用の電波を受信する場合について説明するが、送受信を入れ替えて、測角用送受信機１１１が走査しながら測角用の電波を送信し、測角用送受信機１０１が測角用の電波を受信する場合も同様である。本発明に係るアンテナ方向調整システム１は、測角精度を向上させるために、測角用送受信機１０１，１１１を使用して測角を行う際に、走査範囲を工夫している。最初は第１段階として図６（ａ）に示すように、図２で説明した方法と同様に、角度±φ１の範囲を時間Ｓ１で走査する。このとき、走査角の角度ステップをＡ１度とし、Ａ１度ごとに電波を放射する。水平・垂直角度検出部１１４は、電波受信時間差ΔＴから、測角用送受信機１１１を基準とした測角用送受信機１０１の水平方向及び垂直方向のおおよその角度を算出する。
【００３７】
次に、第２段階として図６（ｂ）に示すように、第１段階で測定した、測角用送受信機１１１を基準とした測角用送受信機１０１の方位を中心として、角度±φ２（φ２＜φ１とする）の範囲を時間Ｓ２で走査する。このとき、走査角の角度ステップをＡ２度（Ａ２＜Ａ１とする）とし、Ａ２度ごとに電波を放射する。すなわち、第２段階は第１段階よりも走査範囲を狭め、走査角の角度ステップも細かくする。第２段階では第１段階よりも精度が高い測角が可能である。第２段階でアンテナの方向調整に十分な精度が得られれば第２段階の測角で終了してもよいが、さらに精度を高める場合は、第３段階に進む。この手順を送信側、受信側それぞれで行い、送信側、受信側ともにおおよその方向調整を行う。このとき第１段階よりも精度の高い方向調整ができている。
【００３８】
第３段階については、図６（ｃ）に示すように、第２段階と同様にして、第２段階で測定した、測角用送受信機１１１を基準とした測角用送受信機１０１の方位を中心として±φ３（φ３＜φ２とする）の範囲を時間Ｓ３で走査する。このとき、角度ステップをＡ３度（Ａ３＜Ａ２とする）とし、Ａ３度ごとに電波を放射する。すなわち、第３段階は第２段階よりも走査範囲を狭め、角度ステップも細かくする。第３段階では第２段階よりも精度が高い測角が可能となる。この作業を送信側、受信側で繰り返すことにより精度の高い方向調整が可能となる。
【００３９】
なお、測角用送受信機１０１及び測角用送受信機１１１が測角時に使用する電波の周波数が同じ場合は、測角を順番に行うことになるが、使用する電波を異なる周波数とすることで、送信側、受信側で同時に測角することができ、迅速にＦＰＵの方向調整をすることができる。
【００４０】
再び図４を参照するに、ステップＳ１０９では、雲台制御部１０３，１１３は、水平・垂直角度検出部１０４，１１４により算出した角度に基づいて、回転雲台１０５，１１５を制御する。
【００４１】
このように、実施例１のアンテナ方向調整システム１によれば、測角用送受信機１０１，１１１、及び水平・垂直角度検出部１０４，１１４を用いることで、送信側、受信側の水平・垂直方向の角度が分かり、ＧＰＳやジャイロセンサ、携帯電話などが使用できない場合でも、ＦＰＵの方向調整を正確に行うことができ、ＦＰＵ送信機１０２とＦＰＵ受信機１１２とを正対させて、映像・音声を伝送することが可能となる。
【００４２】
また、航空機のマイクロ波着陸装置は、送信電波の走査範囲を徐々に狭くすることはなく、また一定の角度で走査を行うが、実施例１のアンテナ方向調整システム１では、走査範囲を徐々に狭め、走査の角度ステップも徐々に小さな値とする。これにより、精度の高い角度の測定を行い、高精度な方向調整を実現することが可能となる。
【実施例２】
【００４３】
次に、本発明による実施例２に係るアンテナ方向調整システムについて、図面を参照して説明する。なお、実施例１と同じ構成要素には同一の参照番号を付して説明を省略する。図７は、実施例２に係るアンテナ方向調整システムの構成を示すブロック図である。アンテナ方向調整システム２は、ＦＰＵ送信装置１３と、ＦＰＵ受信装置１１とを備える。実施例２のＦＰＵ受信装置１１は、実施例１のＦＰＵ受信装置１１と同じである。実施例２のＦＰＵ送信装置１３は、実施例１のＦＰＵ送信装置１０（図１参照）と比較して、さらに位置情報取得部１０６と、初期方位算出部１０７とを備える点が相違する。
【００４４】
位置情報取得部１０６は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、ＦＰＵ送信機１０２の位置情報を取得する。なお、ＧＰＳ衛星の電波の受信が困難な場所については、地図から求めた緯度・経度を入力するなどの手段を用いてもよい。
【００４５】
初期方位算出部１０７は、位置情報取得部１０６から入力されるＦＰＵ送信機１０２の位置情報と、既知であるＦＰＵ受信機１１２の位置情報とを用いて、ＦＰＵ送信機１０２に対するＦＰＵ受信機１１２のおおよその方位（初期方位）を算出する。
【００４６】
雲台制御部１０３は、初期方位決定部１０７から入力される方位に基づいて回転雲台１０５を制御し、ＦＰＵ送信機１０２のアンテナをＦＰＵ受信機１１２の方に向ける。
【００４７】
測角用送受信機１０１は、図８に示すように、初期方位決定部１０７により決定されたＦＰＵ送信機１０２の初期方位を中心にして、測角用送受信機１０１が走査する角度の範囲を±φｄに限定して走査する。また、図６を参照して説明したように、段階的に走査範囲を狭め、角度ステップを細かくすれば、さらに精度を高めることができる。
【００４８】
このように、実施例２のアンテナ方向調整システム２によれば、位置情報を取得可能な環境下においては、測角用送受信機１０１，１１１を使用して測角を行う際に、ＧＰＳから得られる位置情報を使用しておおよその方位を推定して走査範囲を限定することができるので、測角用送受信機１０１が測角に要する時間を短縮することが可能となる。また、ＦＰＵ送信装置１３を搭載した中継車等は、現場まで移動し、現場で停止してＦＰＵ受信装置１１に放送番組素材データを送信することを想定しているが、測角速度を速くすることにより、中継車は移動しながら放送番組素材データを送信することも可能となる。
【００４９】
さらに、ＦＰＵ送信装置１３に、位置情報をＦＰＵ受信装置１１に伝える通信手段を備え、ＦＰＵ受信装置１１に初期方位算出部を備えるように構成してもよい。この場合には、ＦＰＵ受信装置１１は、図示しない初期方位算出部により、ＦＰＵ送信装置１３から入力されるＦＰＵ送信機１０２の位置情報と、既知であるＦＰＵ受信機１１２の位置情報とを用いて、ＦＰＵ受信機１１２に対するＦＰＵ送信機１０２のおおよその方位（初期方位）を算出する。そして、測角用送受信機１１１が走査する角度の範囲を限定して走査することで、測角用送受信機１１１が測角にかかる時間を短縮することができる。
【実施例３】
【００５０】
次に、本発明による実施例３に係るアンテナ方向調整システムについて、図面を参照して説明する。なお、実施例１と同じ構成要素には同一の参照番号を付して説明を省略する。図９は、実施例３に係るアンテナ方向調整システムの構成を示すブロック図である。アンテナ方向調整システム３は、ＦＰＵ送信装置１４と、ＦＰＵ受信装置１１とを備える。実施例３のＦＰＵ受信装置１１は、実施例１のＦＰＵ受信装置１１と同じである。実施例３のＦＰＵ送信装置１４は、実施例１のＦＰＵ送信装置１０（図１参照）と比較して、伝送判定部１０８をさらに備える点が相違する。
【００５１】
ＦＰＵはマイクロ波帯やミリ波帯の電波を用いて無線伝送するため、送受信点が見通しとなる場所での運用が基本である。そのため、伝送路上に例えば建物や樹木があると無線伝送が不安定となり、映像が途切れることがある。ビルや山陰などの影響で季節の変化にかかわらず無線伝送ができない場合は、伝送不可としてＦＰＵの運用者は迷うことなく、別の場所から伝送するなどの対策を行うことができるが、例えば樹木などによる伝送路の遮へいは、冬は伝送可能であったが夏は伝送不可になるなど、ＦＰＵの運用に慣れた担当者であっても樹木の影響か、アンテナの方向調整の調整不足なのか判断が難しい場合がある。特にＦＰＵ送信機１０２を設置した中継車、すなわち送信側は、ＦＰＵ受信機１１２で受信した受信電力の値についての情報がないため、さらに判断を難しくしている。
【００５２】
そこで、本実施例のＦＰＵ送信装置１４は、伝送判定部１０８を設けている。伝送判定部１０８は、測角用送受信機１０１が測角用送受信機１１１から受信した電波の受信電力の値から、ＦＰＵ送信機１０２による無線伝送が可能か否かを判断する。また、伝送判定部１０８は、判定結果をユーザに通知する機能を有する。例えば、音声により判定結果を通知したり、図示しないディスプレイ上に判定結果を表示したりする。
【００５３】
例えば、測角用送受信機１０１，１１１が測角のために使用する電波の周波数が、ＦＰＵ送信機１０２、ＦＰＵ受信機１１２の使用する電波の周波数に近い場合は、電波の伝搬損失はほぼ同じである。よって、この場合には、伝送判定部１０８は、送受信機１０１が測角用送受信機１１１から受信した電波の受信電力の値がＦＰＵの無線伝送に必要な受信電力の値以上であれば、伝送が可能であると判断し、ＦＰＵの無線伝送に必要な受信電力の値未満であれば、伝送不可であると判断する。
【００５４】
測角用送受信機１０１，１１１が測角のために使用する電波の周波数が、ＦＰＵ送信機１０２、ＦＰＵ受信機１１２の使用する電波の周波数と異なる場合であっても、受信電力の値は周波数に依存することから、伝送判定部１０８は、測角用送受信機１０１が受信した受信電力の値から、ＦＰＵを使用した場合の受信電力の値の推定が可能で、ＦＰＵの伝送の可否を判断することが可能である。
【００５５】
このように、実施例３のアンテナ方向調整システム３によれば、伝送判定部１０８をさらに備えることにより、ＦＰＵを用いた無線伝送の可否を判断してユーザに通知することができるので、ＦＰＵのユーザは別の場所から伝送するなどの対策を即座に行うことが可能となる。
【実施例４】
【００５６】
次に、本発明による実施例４に係るアンテナ方向調整システムについて、図面を参照して説明する。なお、実施例３と同じ構成要素には同一の参照番号を付して説明を省略する。図１０は、実施例４に係るアンテナ方向調整システムの構成を示すブロック図である。アンテナ方向調整システム４は、ＦＰＵ送信装置１４と、ＦＰＵ受信装置１１とを備える。実施例４のＦＰＵ受信装置１１は、実施例１のＦＰＵ受信装置１１と同じである。実施例４のＦＰＵ送信装置１５は、実施例１のＦＰＵ送信装置１０（図９参照）と比較して、位置情報取得部１０６及び伝送判定部１０９をさらに備える点が相違する。
【００５７】
位置情報取得部１０６は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、ＦＰＵ送信機１０２の位置情報を取得する。
【００５８】
伝送判定部１０９は、位置情報取得部１０６により取得したＦＰＵ送信機１０２の位置情報と、既知であるＦＰＵ受信機１１２の位置情報とを用いて、ＦＰＵ送信機１０２とＦＰＵ受信機１１２との間の距離を算出する。そして、算出したＦＰＵ送信機１０２とＦＰＵ受信機１１２との間の距離から、測角用送受信機１０１，１１１が測角時に受信する受信電力の値を推定する。伝送判定部１０９は、受信電力の推定値と、測角用送受信機１０１が測角用送受信機１１１から受信した電波の受信電力の値との比較により、ＦＰＵ送信機１０２による無線伝送が可能か否かを判断する。例えば、両者の差が閾値以下である場合には、無線伝送路上に障害となる遮へい物などが無く、ＦＰＵを用いた無線伝送が可能であると判断し、両者の差が閾値を越える場合には、無線伝送路上に障害となる遮へい物があり、ＦＰＵを用いた無線伝送ができないと判断する。また、伝送判定部１０９は、判定結果をユーザに通知する機能を有する。
【００５９】
このように、実施例４のアンテナ方向調整システム４によれば、位置情報取得部１０６及び伝送判定部１０９をさらに備えることにより、位置情報を取得可能な環境下においては、ＦＰＵを用いた無線伝送の可否の判断を高精度で行うことが可能となる。
【００６０】
上述の各実施形態は、個々に代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施例４のＦＰＵ送信装置１５において、初期方位算出部１０７をさらに備える構成とし、ＦＰＵ送信機１０２に対するＦＰＵ受信機１１２のおおよその方位を算出するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
このように、本発明によれば、送信機のアンテナと受信機のアンテナとを自動で向かい合わせることができるので、アンテナを用いて電波を送受信する任意の用途に有用である。
【符号の説明】
【００６２】
１，２，３,４  アンテナ方向調整システム
１０，１３，１４，１５  ＦＰＵ送信装置
１１    ＦＰＵ受信装置
１０１  測角用送受信機（送信側測角用送受信機）
１０２  ＦＰＵ送信機
１０３  雲台制御部（送信側アンテナ方向制御部）
１０４  水平・垂直角度検出部（送信側角度検出部）
１０５  回転雲台
１０６  位置情報取得部
１０７  初期方位算出部
１０８，１０９  伝送判定部
１１１  測角用送受信機（受信側測角用送受信機）
１１２  ＦＰＵ受信機
１１３  雲台制御部（受信側アンテナ方向制御部）
１１４  水平・垂直角度検出部（受信側角度検出部）
１１５  回転雲台
【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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