(57)【要約】【課題】追尾アンテナを設置する場所の制約条件を緩和するとともに、対向アンテナと追尾アンテナとの間でブロッキングが発生することを回避して通信稼働率を向上させる。【解決手段】移動体に設置された追尾アンテナの指向方向を対向アンテナに向け、追尾アンテナと対向アンテナとの間で無線通信を行う追尾アンテナ装置において、追尾アンテナを自走移動させる移動装置と、追尾アンテナの受信信号レベルと、追尾アンテナの位置情報および姿勢情報と、移動体を構成する構造物の形状データに基づいて、追尾アンテナと対向アンテナとの間のブロッキングの発生を予測したときに、移動装置を制御してブロッキングが発生しない位置に追尾アンテナを移動させる移動制御手段とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に設置された追尾アンテナの指向方向を対向アンテナに向け、追尾アンテナと対向アンテナとの間で無線通信を行う追尾アンテナ装置において、
前記追尾アンテナを自走移動させる移動装置と、
前記追尾アンテナの受信信号レベルと、前記追尾アンテナの位置情報および姿勢情報と、前記移動体を構成する構造物の形状データに基づいて、前記追尾アンテナと前記対向アンテナとの間のブロッキングの発生を予測したときに、前記移動装置を制御して前記ブロッキングが発生しない位置に前記追尾アンテナを移動させる移動制御手段と
を備えたことを特徴とする追尾アンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の追尾アンテナ装置において、
前記移動制御手段は、
前記追尾アンテナの位置情報および姿勢情報を検出する位置・姿勢センサと、
前記移動体を構成する構造物の形状データを記憶するデータメモリと、
前記位置・姿勢センサから入力する前記追尾アンテナの位置情報および姿勢情報に基づいて前記対向アンテナに対する前記追尾アンテナの指向方向を算出し、さらに当該指向方向と前記データメモリから入力する前記構造物の形状データに基づく当該構造物の輪郭との間の角度を算出し、当該角度が第１の閾値以下であれば当該構造物によるブロッキングの発生を予測するブロッキング発生予測演算手段と、
前記ブロッキング発生予測演算手段でブロッキングの発生を予測したときに、前記追尾アンテナの位置情報および姿勢情報と前記構造物の形状データに基づき、前記角度が第１の閾値を超える前記追尾アンテナの移動位置を算出し、前記移動装置を制御して前記追尾アンテナを当該移動位置に移動させる移動処理手段と
を備えた
ことを特徴とする追尾アンテナ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の追尾アンテナ装置において、
前記移動制御手段は、
前記追尾アンテナの受信信号レベルを検出する受信信号レベル検出手段と、
前記受信信号レベル検出手段から入力する前記受信信号レベルが第２の閾値以下であれば前記ブロッキングの発生を予測するブロッキング発生予測演算手段と、
前記ブロッキング発生予測演算手段でブロッキングの発生を予測したときに、前記移動装置を制御し、前記受信信号レベルが第２の閾値を超えるまで前記追尾アンテナを移動させる移動処理手段と
を備えた
ことを特徴とする追尾アンテナ装置。
【請求項４】
移動体に設置された追尾アンテナの指向方向を対向アンテナに向け、追尾アンテナと対向アンテナとの間で無線通信を行う追尾アンテナ制御方法において、
前記追尾アンテナの受信信号レベルと、前記追尾アンテナの位置情報および姿勢情報と、前記移動体を構成する構造物の形状データに基づいて、移動制御手段が前記追尾アンテナと前記対向アンテナとの間のブロッキングの発生を予測し、
前記移動制御手段が移動装置を制御して前記ブロッキングが発生しない位置に前記追尾アンテナを移動させる
ことを特徴とする追尾アンテナ制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の追尾アンテナ制御方法において、
前記移動制御手段は、
位置・姿勢センサから入力する前記追尾アンテナの位置情報および姿勢情報に基づいて前記対向アンテナに対する前記追尾アンテナの指向方向を算出し、さらに当該指向方向とデータメモリから入力する前記移動体を構成する構造物の形状データに基づく当該構造物の輪郭との間の角度を算出し、当該角度が第１の閾値以下であれば当該構造物によるブロッキングの発生を予測し、
前記追尾アンテナの位置情報および姿勢情報と前記構造物の形状データに基づき、前記角度が第１の閾値を超える前記追尾アンテナの移動位置を算出し、前記移動装置を制御して前記追尾アンテナを当該移動位置に移動させる
ことを特徴とする追尾アンテナ制御方法。
【請求項６】
請求項４に記載の追尾アンテナ制御方法において、
前記移動制御手段は、
受信信号レベル検出手段から入力する前記追尾アンテナの受信信号レベルが第２の閾値以下であれば前記ブロッキングの発生を予測し、
前記移動装置を制御し、前記受信信号レベルが第２の閾値を超えるまで前記追尾アンテナを移動させる
ことを特徴とする追尾アンテナ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星または地上基地局の対向アンテナと見通し内通信を行う移動体に設けられる追尾アンテナ装置および追尾アンテナ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星通信は広範なサービスエリアをもつため、地上回線の使用が困難な海上の船舶、航空機、列車などの移動体で広く利用されている。しかし、ブロードバンド通信などで使用される静止衛星は、静止軌道上に２〜４度間隔で配置されているため、地球局のアンテナの指向方向がずれると他の衛星に干渉を与えてしまう恐れがある。一方、静止衛星は地上から見て36,000ｋｍ離れていて伝搬損失が非常に大きいので、例えば船舶へのサービスが提供されるＫｕ帯を利用する場合、最低でも60ｃｍ以上の大型アンテナの使用が必要であるが、このサイズのアンテナの指向性は鋭く、ビーム幅が２度程度と狭くなる。そのため、船舶・航空機・列車などの移動体に地球局のアンテナ装置を設置する場合には、アンテナの指向方向（仰角および方位角）を機械的に制御する追尾機構を設け、移動体の移動や動揺に対してアンテナを常に衛星方向に指向させる追尾アンテナ装置が用いられる（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】桧垣、土屋、「船舶用ブロードバンドアンテナにおける防振機構系と追尾制御系の設計手法について」、信学会論文誌  2008/12   Vol.J91-B No.12
【非特許文献２】回線設定実施要領4-3-12運用場所の選定  p.29                    www.lascom.or.jp/member/iomver/iomver4 303.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば船舶に追尾アンテナ装置を設置する際には、船舶の位置（緯度・経度）、方位、動揺による船舶の傾きなどを考慮して、方位角で 360度、仰角で０〜90度の見通しを確保できる場所に設置することが望ましい。しかし、船舶の構造によっては、そのような見通しを確保できる場所に追尾アンテナを設置できないこともある。その場合、図３に示すように、追尾アンテナ５０は、船舶５１の移動に伴い衛星５２を追尾して指向方向を変化させるものの、追尾アンテナ５０と衛星５２との間に船舶５１の構造物が障害物として電波を遮断（ブロッキング）すると、通信ができない状態となる。
【０００５】
さらに、障害物による反射・回折によって他の衛星方向へ不要波を放射しないために、追尾アンテナから衛星方向を見て３度以内に障害物がある場合には、通信信号の停波を行うなどの措置がとられる（非特許文献２）。このように、衛星と追尾アンテナとの間の見通しが遮断される場合に、一定時間に渡って通信ができない時間が生じることがあった。
【０００６】
本発明は、追尾アンテナを設置する場所の制約条件を緩和するとともに、衛星または地上基地局の対向アンテナと追尾アンテナとの間でブロッキングが発生することを回避して通信稼働率を向上させることができる追尾アンテナ装置および追尾アンテナ制御方法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】
【０００７】
第１の発明は、移動体に設置された追尾アンテナの指向方向を対向アンテナに向け、追尾アンテナと対向アンテナとの間で無線通信を行う追尾アンテナ装置において、追尾アンテナを自走移動させる移動装置と、追尾アンテナの受信信号レベルと、追尾アンテナの位置情報および姿勢情報と、移動体を構成する構造物の形状データに基づいて、追尾アンテナと対向アンテナとの間のブロッキングの発生を予測したときに、移動装置を制御してブロッキングが発生しない位置に追尾アンテナを移動させる移動制御手段とを備える。
【０００８】
第１の発明の追尾アンテナ装置において、移動制御手段は、追尾アンテナの位置情報および姿勢情報を検出する位置・姿勢センサと、移動体を構成する構造物の形状データを記憶するデータメモリと、位置・姿勢センサから入力する追尾アンテナの位置情報および姿勢情報に基づいて対向アンテナに対する追尾アンテナの指向方向を算出し、さらに当該指向方向とデータメモリから入力する構造物の形状データに基づく当該構造物の輪郭との間の角度を算出し、当該角度が第１の閾値以下であれば当該構造物によるブロッキングの発生を予測するブロッキング発生予測演算手段と、ブロッキング発生予測演算手段でブロッキングの発生を予測したときに、追尾アンテナの位置情報および姿勢情報と構造物の形状データに基づき、角度が第１の閾値を超える追尾アンテナの移動位置を算出し、移動装置を制御して追尾アンテナを当該移動位置に移動させる移動処理手段とを備える。
【０００９】
第１の発明の追尾アンテナ装置において、移動制御手段は、追尾アンテナの受信信号レベルを検出する受信信号レベル検出手段と、受信信号レベル検出手段から入力する受信信号レベルが第２の閾値以下であればブロッキングの発生を予測するブロッキング発生予測演算手段と、ブロッキング発生予測演算手段でブロッキングの発生を予測したときに、移動装置を制御し、受信信号レベルが第２の閾値を超えるまで追尾アンテナを移動させる移動処理手段とを備える。
【００１０】
第２の発明は、移動体に設置された追尾アンテナの指向方向を対向アンテナに向け、追尾アンテナと対向アンテナとの間で無線通信を行う追尾アンテナ制御方法において、追尾アンテナの受信信号レベルと、追尾アンテナの位置情報および姿勢情報と、移動体を構成する構造物の形状データに基づいて、移動制御手段が追尾アンテナと対向アンテナとの間のブロッキングの発生を予測し、移動制御手段が移動装置を制御してブロッキングが発生しない位置に追尾アンテナを移動させる。
【００１１】
第２の発明の追尾アンテナ制御方法において、移動制御手段は、位置・姿勢センサから入力する追尾アンテナの位置情報および姿勢情報に基づいて対向アンテナに対する追尾アンテナの指向方向を算出し、さらに当該指向方向とデータメモリから入力する移動体を構成する構造物の形状データに基づく当該構造物の輪郭との間の角度を算出し、当該角度が第１の閾値以下であれば当該構造物によるブロッキングの発生を予測し、追尾アンテナの位置情報および姿勢情報と構造物の形状データに基づき、角度が第１の閾値を超える追尾アンテナの移動位置を算出し、移動装置を制御して追尾アンテナを当該移動位置に移動させる。
【００１２】
第２の発明の追尾アンテナ制御方法において、移動制御手段は、受信信号レベル検出手段から入力する追尾アンテナの受信信号レベルが第２の閾値以下であればブロッキングの発生を予測し、移動装置を制御し、受信信号レベルが第２の閾値を超えるまで追尾アンテナを移動させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、追尾アンテナの指向方向に対して移動体の構造物等が障害物となってブロッキングの発生が予測されるときに、追尾アンテナをブロッキングが発生しない位置まで移動させることにより、ブロッキング発生時間が減少して通信稼働率を向上させることができる。また、従来は追尾アンテナを設置する時点で全ての方向で見通しを確保する必要があったが、設置時点で必ずしも全方向で見通しを確保する必要がなく、追尾アンテナを移動体に設置する際の自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の追尾アンテナ装置の実施例概要を示す図である。
【図２】本発明の追尾アンテナ装置の実施例構成を示す図である。
【図３】従来の追尾アンテナ装置の課題を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の追尾アンテナ装置の実施例概要を示す。
図１おいて、本発明の追尾アンテナ装置は、追尾アンテナ１０と衛星５２との見通しが確保される位置に追尾アンテナ１０を自走移動させることを特徴とする。すなわち、追尾アンテナ装置は、船舶５１の移動や揺動に伴い、追尾アンテナ１０と衛星５２との間の障害物によってブロッキングが発生することを予測すると、追尾アンテナ１０と衛星５２との見通しが確保される位置に追尾アンテナ１０を移動し、ブロッキングによる通信遮断を事前に回避する。
【００１６】
図１(2) は、追尾アンテナの指向方向と構造物の輪郭とがなす角度θが所定の閾値θ1 を超え、ブロッキングが発生しない追尾アンテナの移動方向を示す。
【００１７】
図２は、本発明の追尾アンテナ装置の実施例構成を示す。
図２において、追尾アンテナ装置は、追尾アンテナ１０、移動制御部２０、移動装置３０により構成される。移動制御部２０は、受信信号レベル検出部２１、位置・姿勢センサ２２、データメモリ２３、ブロッキング発生予測演算部２４、移動処理部２５により構成される。
【００１８】
受信信号レベル検出部２１は、追尾アンテナ１０で得られる受信信号レベルを検出する。位置・姿勢センサ２２は、船舶５１または追尾アンテナ装置自体に取り付けられるＧＰＳセンサやジャイロセンサ等であり、追尾アンテナ１０の位置（緯度・経度）情報および姿勢（方位や傾き）情報を出力する。データメモリ２３は、船舶５１の航路情報および構造物の形状データを記憶している。
【００１９】
ブロッキング発生予測演算部２４は、追尾アンテナ１０の受信信号レベル、追尾アンテナ１０の位置情報および姿勢情報、船舶５１の航路情報および構造物の形状データを入力し、船舶５１の移動や揺動に伴うブロッキングの発生予測を演算処理する。移動処理部２５は、ブロッキング発生予測演算部２４でブロッキングの発生が予測されたときに、その予測演算処理に用いた各情報に基づき、ブロッキングが発生しない移動位置または移動方向を計算し、当該移動位置または移動方向を移動装置３０に通知する。移動装置３０は、当該移動位置または移動方向に追尾アンテナ１０を自走移動させる。これにより、追尾アンテナ１０は、常に衛星５２との見通しが確保され、ブロッキングによる通信遮断を事前に回避することができる。
【００２０】
ここで、ブロッキング発生予測演算部２４および移動処理部２５の演算処理手順について具体的に説明する。
【００２１】
ブロッキング発生予測演算部２４は、追尾アンテナ１０の位置情報および姿勢情報から得られる船舶５１の現在位置、方位、傾きおよび航路情報をもとに、衛星５２に対する追尾アンテナ１０の指向方向を計算する。さらに、船舶５１の構造物の形状データに基づいて、指向方向と構造物の形状データに基づく当該構造物の輪郭との間の角度θを計算し、当該角度θが閾値θ1 以下か否かを判定する。ここで、θ1 は運用時に設定される値であり、非特許文献２の停波基準に基づけばθ1 ＝３度に設定される。θ≦θ1 であれば、追尾アンテナ１０の指向方向と構造物が近接しており、ブロッキングの発生が予測されることを移動処理部２５に通知する。移動処理部２５は、船舶５１の現在位置、方位、傾き、航路情報および構造物の形状データをもとに、指向方向と構造物がなす角度θが
θ＞θ2 ＞θ1 
となる、すなわちブロッキングの発生を回避する追尾アンテナ１０の移動位置または移動方向を計算し、当該移動位置または移動方向を移動装置３０に通知する。移動装置３０は、当該移動位置または移動方向に追尾アンテナ１０を自走移動させ、ブロッキングによる通信遮断を事前に回避する。
【００２２】
また、ブロッキング発生予測演算部２４は、通常状態の平均受信信号レベルを１と正規化したとき、受信信号レベルＡが閾値Ａ1 （運用時に設定される値、０≦Ａ1 ＜１）以下の場合に、障害物によるブロッキングの発生が予測されることを移動処理部２５に通知する。これは、構造物の形状データをもっていない橋やビルなど、外部の構造物によるブロッキング対策を想定したものである。このとき、移動処理部２５は、追尾アンテナ１０のブロッキングを回避する移動位置を計算できないので、受信信号レベルＡが
１≧Ａ＞Ａ2 ＞Ａ1 
となる移動位置が見つかるまで、移動装置３０に対して移動方向を含む移動指令信号を出力する。そして、ブロッキング発生予測演算部２４は、モニタしている受信信号レベルＡが閾値Ａ2 を超えた時点で、移動処理部２５を介して移動装置３０に対する移動指令信号を停止する。
【００２３】
なお、ブロッキング発生予測演算部２４は、追尾アンテナ１０の位置情報および姿勢情報から得られる船舶５１の現在位置、方位、傾きおよび航路情報と、構造物の形状データと、受信信号レベルに基づき、上記の２つの制御条件を同時に満足する位置まで追尾アンテナ１０を移動させる制御を行ってもよい。
【００２４】
また、追尾アンテナ１０の移動範囲は、船舶５１などの移動体の設置場所の状況などに応じて、直線移動だけでなく曲線や二次元の平面移動、さらに上下方向も含めた立体移動であってもよい。また、受信信号レベルが最大となるように、追尾アンテナ１０を自律的に移動させてもよい。
【００２５】
また、本発明は、衛星に限らず、地上基地局の対向アンテナと移動体の追尾アンテナとの間で見通し内通信を行う無線システムにも同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  追尾アンテナ
２０  移動制御部
２１  受信信号レベル検出部
２２  位置・姿勢センサ
２３  データメモリ
２４  ブロッキング発生予測演算部
２５  移動処理部
３０  移動装置
５０  追尾アンテナ
５１  船舶
５２  衛星
【図１】
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【図２】
2013160562.tif 000004
【図３】
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