(57)【要約】【課題】衛星指向を短時間で効率良く行い得るアンテナの制御方法を提供する。【解決手段】アンテナ部１に対し衛星を指向させるために、演算処理部１１にて予め与えられた衛星位置情報に基づいて、互いに直交する偏波角Ｈ方向指向及び偏波角Ｖ方向指向それぞれの測定軌道を生成し、偏波角Ｈ方向指向及び偏波角Ｖ方向指向それぞれの測定軌道上に沿ってアンテナ部１を指向させるべく衛星偏波角度（ＰＯＬ角）及びアンテナ部１のＡＺ方向及びＥＬ方向への駆動角度を算出し、衛星偏波角度及（ＰＯＬ角）びアンテナの仰角（ＥＬ角）方向及び方位角（ＡＺ角）方向への駆動角度に基づいてアンテナ部１を偏波角Ｈ方向指向及び偏波角Ｖ方向指向それぞれの測定軌道上に沿って指向させるようにしたものである。【選択図】      図１
2009194848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星を指向しつつ当該衛星を介して伝送信号を送受信するためのアンテナの制御方法であって、
前記衛星を指向するために予め与えられた衛星位置情報に基づいて、互いに直交する第１及び第２の測定軌道を生成し、
第１及び第２の測定軌道上に沿って前記アンテナを指向させるべく衛星偏波角度（ＰＯＬ角）及び前記アンテナの仰角（ＥＬ角）方向及び方位角（ＡＺ角）方向への駆動角度を算出し、
前記衛星偏波角度（ＰＯＬ角）及び前記アンテナの仰角（ＥＬ角）方向及び方位角（ＡＺ角）方向への駆動角度に基づいて前記アンテナを前記第１及び第２の測定軌道上に沿って指向させることを特徴とするアンテナの制御方法。
【請求項２】
衛星を指向しつつ当該衛星を介して伝送信号を送受信するアンテナ装置において、
前記衛星との間で前記伝送信号の送受信を行うための送受信モジュールを有し、当該送受信モジュールはその位置及び姿勢が複数の動作軸回りに制御可能なアンテナ部と、
前記動作軸毎に前記アンテナ部を駆動するアンテナ駆動手段と、
前記アンテナ部が前記衛星を指向するために予め与えられた衛星位置情報に基づいて、互いに直交する第１及び第２の測定軌道を生成するために必要な制御パラメータを設定する制御パラメータ設定手段と、
前記制御パラメータに従って生成された第１及び第２の測定軌道上に沿って前記アンテナ部を指向させるべく衛星偏波角度（ＰＯＬ角）及び前記アンテナ部の仰角（ＥＬ角）方向及び方位角（ＡＺ角）方向への駆動角度を算出する算出手段と、
前記衛星偏波角度（ＰＯＬ角）及び前記アンテナ部の仰角（ＥＬ角）方向及び方位角（ＡＺ角）方向への駆動角度に基づいて前記第１及び第２の測定軌道上に沿って前記アンテナ部を指向させるべく前記アンテナ駆動手段を制御する制御手段とを具備したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
前記算出手段は、前記アンテナ部に対し前記第１及び第２の測定軌道上に設定した複数の代表測定点を順に指向させるべく衛星偏波角度（ＰＯＬ角）及び前記アンテナ部の仰角（ＥＬ角）方向及び方位角（ＡＺ角）方向への駆動角度を算出することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記算出手段は、前記第１及び第２の測定軌道をそれぞれ第１指向領域及び第２指向領域に分けて、前記アンテナ部に対し前記第１及び第２の測定軌道上に設定した複数の代表測定点を第１及び第２指向領域に交互に指向させるべく衛星偏波角度（ＰＯＬ角）及び前記アンテナ部の仰角（ＥＬ角）方向及び方位角（ＡＺ角）方向への駆動角度を算出することを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、親局又は子局から複数の子局に対し衛星回線を介して映像・音声・データ等の伝送を行なう伝送システムに係り、特に衛星を指向するためのアンテナの制御方法及び該方法に基づく制御システムを備えたアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星を介して映像・音声・データ等の伝送を行なう衛星伝送システムにおいては、自動車などの移動体に搭載され、放送衛星・通信衛星のような静止衛星との間でデータを送受信するアンテナ装置が実用化されている。このようなアンテナ装置における駆動機構は、方位角（ＡＺ軸）駆動機構と仰角（ＥＬ軸）駆動機構との組み合わせで実現される構成が一般的である。
【０００３】
上記衛星伝送システムにおいて、その衛星自動指向に際しては単にＡＺ方向及びＥＬ方向それぞれ個別に空中線を指向して最適方位を求める方法をとっている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−２８４０３３公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記方法では、自動指向による最適化を図るために、時間がかかり、正確に指向することが難しく、衛星自動指向の効率が悪い状況である。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、衛星指向を短時間で効率良く行い得るアンテナの制御方法及びアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、この発明に係るアンテナの制御方法は、衛星を指向しつつ当該衛星を介して伝送信号を送受信するためのアンテナの制御方法であって、衛星を指向するために予め与えられた衛星位置情報に基づいて、互いに直交する第１及び第２の測定軌道を生成し、第１及び第２の測定軌道上に沿って前記アンテナを指向させるべく衛星偏波角度（ＰＯＬ角）及びアンテナの仰角（ＥＬ角）方向及び方位角（ＡＺ角）方向への駆動角度を算出し、衛星偏波角度（ＰＯＬ角）及びアンテナの仰角（ＥＬ角）方向及び方位角（ＡＺ角）方向への駆動角度に基づいてアンテナを第１及び第２の測定軌道上に沿って指向させるようにしたものである。
【０００７】
この方法によれば、アンテナを衛星固有の偏波角度に沿って指向することにより、空中線特性の最適値判断を容易とすることができ、衛星指向の効率化を図ることが可能となる。
【０００８】
この発明に係るアンテナ装置は、衛星を指向しつつ当該衛星を介して伝送信号を送受信するアンテナ装置において、衛星との間で伝送信号の送受信を行うための送受信モジュールを有し、当該送受信モジュールはその位置及び姿勢が複数の動作軸回りに制御可能なアンテナ部と、動作軸毎にアンテナ部を駆動するアンテナ駆動手段と、アンテナ部が衛星を指向するために予め与えられた衛星位置情報に基づいて、互いに直交する第１及び第２の測定軌道を生成するために必要な制御パラメータを設定する制御パラメータ設定手段と、制御パラメータに従って生成された第１及び第２の測定軌道上に沿ってアンテナ部を指向させるべく衛星偏波角度（ＰＯＬ角）及びアンテナ部の仰角（ＥＬ角）方向及び方位角（ＡＺ角）方向への駆動角度を算出する算出手段と、衛星偏波角度（ＰＯＬ角）及びアンテナ部の仰角（ＥＬ角）方向及び方位角（ＡＺ角）方向への駆動角度に基づいて第１及び第２の測定軌道上に沿ってアンテナ部を指向させるべくアンテナ駆動手段を制御する制御手段とを備えるようにしたものである。
【０００９】
特に、算出手段は、アンテナ部に対し第１及び第２の測定軌道上に設定した複数の代表測定点を順に指向させるべく衛星偏波角度（ＰＯＬ角）及びアンテナ部の仰角（ＥＬ角）方向及び方位角（ＡＺ角）方向への駆動角度を算出することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、第１及び第２の測定軌道に亘ってアンテナ部の衛星偏波角度（ＰＯＬ角）及びアンテナ部の仰角（ＥＬ角）方向及び方位角（ＡＺ角）方向への駆動角度を少しずつ変化させながら指向させる必要がなく、代表測定点についてのみデータを得るだけでよいことになる。このため、アンテナ部に対する衛星指向をきわめて簡単かつ短時間に行なうことが可能となる。
【００１１】
算出手段は、第１及び第２の測定軌道をそれぞれ第１指向領域及び第２指向領域に分けて、アンテナ部に対し第１及び第２の測定軌道上に設定した複数の代表測定点を第１及び第２指向領域に交互に指向させるべく衛星偏波角度（ＰＯＬ角）及びアンテナ部の仰角（ＥＬ角）方向及び方位角（ＡＺ角）方向への駆動角度を算出することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、衛星偏波角度（ＰＯＬ角）及びアンテナ部の仰角（ＥＬ角）方向及び方位角（ＡＺ角）方向への駆動角度を細かく設定する必要がなく、これにより高価で複雑な駆動機構を用いることなく、衛星指向の効率化を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
以上詳述したようにこの発明によれば、衛星指向を短時間で効率良く行い得るアンテナの制御方法及びアンテナ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。  
図１は、この発明に係るアンテナ装置全体の概略構成を示す。
【００１５】
アンテナ部１は、アンテナ駆動装置２によって方位角（ＡＺ軸）、仰角（ＥＬ軸）、偏波角（ＰＯＬ軸）の方向に駆動される。アンテナ部１が有するＡＺ軸、ＥＬ軸及びＰＯＬ軸を総称して動作軸という。アンテナ駆動装置２は、アンテナ部１をこれら３つの方向に駆動するための３つのステップモータ（以下、ＡＺ軸駆動モータ、ＥＬ軸駆動モータ、ＰＯＬ軸駆動モータという）を備えており、これらのモータはモータ駆動回路３によって駆動される。
【００１６】
衛星へのデータ送信時には、送信データが変調回路を含む送信装置５によって高周波信号とされ、電力増幅器６を介してアンテナ部１に送られる。アンテナ部１から放射された電波は、アンテナ装置が衛星に向けて送信される。データの受信時には、衛星からの電波がアンテナ部１によって受信され、その受信信号（高周波信号）が低雑音増幅器７により増幅された後、復調回路を含む受信装置８を経て受信データが取り出される。
【００１７】
低雑音増幅器７からの受信信号は受信レベル検出器９にも入力され、ここで受信レベル（受信電界強度）が検出されることによって、受信レベルに対応して電圧または電流が変化するような信号が出力される。受信レベル検出器９の出力信号は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１０によってサンプリングされ、デジタル信号に変換された後、演算処理部１１に入力される。
【００１８】
演算処理部１１は、衛星に対するアンテナ部１の指向誤差をＡＺ軸、ＥＬ軸及びＰＯＬ軸の各軸ごとに検出する回路である。衛星からの電波は指向性を持っており、このような指向性を持つ電波がアンテナ部１で受信される場合、その受信レベルは、アンテナ部１が衛星に正しく向いているとき最大となり、最大受信レベルが得られる方向を中心として、その方向から離れるほど、つまり指向誤差が増大するに従って一様にレベルが低下する。
【００１９】
そこで、演算処理部１１では、後述するように受信レベル検出器９及びＡ／Ｄ変換器１０を介してアンテナ部１の現在の指向状態（衛星を指向するために予め与えられた衛星位置における送受信モジュールの位置及び姿勢）とその周辺の位置（測定軌道上の送受信モジュールの位置及び姿勢）での受信レベルが測定され、この受信レベルに基づき所定の制御アルゴリズムに従って、アンテナ部１の追尾誤差をアンテナ部１のＡＺ軸、ＥＬ軸及びＰＯＬ軸毎に修正するための修正ベクトルが求められる。
【００２０】
すなわち、演算処理部１１においては、測定軌道上のＡＺ軸、ＥＬ軸及びＰＯＬ軸毎の追尾誤差に応じた修正ベクトルが求められ、この修正ベクトルのデータが別途提供されるＡＺ軸、ＥＬ軸及びＰＯＬ軸の角度データに加算される。これら修正ベクトル加算後の角度データに基づいて、ＡＺ軸、ＥＬ軸及びＰＯＬ軸の各駆動モータに対する時計回りまたは反時計回りの指令データが生成される。
【００２１】
演算処理部１１によって生成された指令データは、モータ駆動回路３に入力される。モータ駆動回路３では、入力された指令データに基づきアンテナ駆動装置２内のＡＺ軸、ＥＬ軸及びＰＯＬ軸の各駆動モータ（ステップモータ）に供給すべき駆動パルスが生成される。これにより、アンテナ駆動装置２によってアンテナ部１は衛星に対する指向位置、すなわち送受信モジュールの位置及び姿勢が制御される。
【００２２】
上記演算処理部１１は、制御パラメータ設定部１１１、受信レベル測定部１１２、駆動角度計算部１１３及び駆動制御部１１４を有する。
【００２３】
制御パラメータ設定部１１１では、前述した測定軌道を初めとする種々の制御パラメータが設定される。設定された制御パラメータのうち測定軌道のデータは受信レベル測定部１１２に与えられ、ここで測定軌道上の受信レベルが測定される。受信レベル測定部１１２の測定結果に基づいて、駆動角度計算部１１３で修正ベクトルつまり測定軌道を指向するべくＡＺ方向もしくはＥＬ方向への駆動角度が計算される。この駆動角度データは、駆動制御部１１４に入力され、別途提供されるＡＺ軸、ＥＬ軸及びＰＯＬ軸の角度データと加算されてモータ駆動回路３に対する指令データが生成される。
【００２４】
次に、上記構成における動作について説明する。ここではアンテナ部１を衛星固有の偏波角度に沿って指向する以下の制御方式を自動的に行うことにより実施される。衛星自動指向に際しては衛星固有の偏波角度に沿って指向するが偏波角Ｈ方向と偏波角Ｖ方向の２つの指向に分けて以下の方法で実施する。
【００２５】
（偏波角Ｈ方向指向）  
図２は、偏波角Ｈ方向指向を行う際の演算処理部１１の処理手順を示すフローチャート例である。まず、演算処理部１１は、測定軌道生成パラメータを初めとする制御パラメータを設定する（ステップＳＴ２ａ）。本発明が対象とするようなアンテナ装置においては、一般に指向誤差の生じる方向が特定できない。そこで、本実施形態では、予め与えられた衛星位置（指向基準位置という）の周囲の受信レベルを一様に調べるために、例えば図３に示されるように指向基準位置を中心とする測定軌道を設定する。測定軌道軸上のデータ数をｎ＝１からｎ＝２１までの２１個とする。
【００２６】
演算処理部１１は、制御パラメータを設定した後、初期設定を行い（ステップＳＴ２ｂ）、アンテナ部１の送受信モジュールを現目標値（指向基準位置）から、図３に示した測定軌道上の代表測定点ｎ＝１へ移動させるべく衛星偏波角度及びＡＺ方向及びＥＬ方向への駆動角度を計算し（ステップＳＴ２ｃ）、この駆動角度に従ってアンテナ部１を駆動させる（ステップＳＴ２ｄ）。
【００２７】
各データ間の移動角度で、特にＥＬのステップ角は非常に小さく希望とする角度に止めるのが難しい事から、全指向角度の半分（約１deg）の角度を順に移動しながらデータを取得する。
【００２８】
取得する角度を２degとすると図３の１０個のアドレスを飛び越えるＡＺ及びＥＬの駆動角度は
【数１】
2009194848.tif 000003
【００２９】
続いて、演算処理部１１は、ｉがｎになるか否かの判断を行い（ステップＳＴ２ｅ）、ｉがｎにならなければ（Ｎｏ）、次の代表測定点ｉ＝１２を決定し（ステップＳＴ２ｆ）、ｉ＝ｎとなるまで、ステップＳＴ２ｃ乃至ステップＳＴ２ｆの処理を繰り返し実行する。そして、全ての代表測定点に達した時点で（Ｙｅｓ）、演算処理部１１は処理を終了する。
【００３０】
なお、代表測定点（ｎ＝１，２，…２１）の数が多いほど、最適点の位置を細かく判断でき、また平均値をとるなどの統計処理は、分解能やノイズに対して、見かけ上、分解能が上がる、ノイズ成分が低減されるなど、最適点の判断に対する信頼性が向上する。しかし、測定点が多いほど測定開始から、最適点を判断してアンテナ部１の位置・姿勢を修正するまでの時間がかかるので、これら信頼性と処理時間の両者を考慮して適当なｎを設定することが望ましい。
【００３１】
（偏波角Ｖ方向指向）  
図４は、偏波角Ｖ方向指向を行う際の演算処理部１１の処理手順を示すフローチャート例である。まず、演算処理部１１は、測定軌道生成パラメータを初めとする制御パラメータを設定する（ステップＳＴ４ａ）。本発明が対象とするようなアンテナ装置においては、一般に指向誤差の生じる方向が特定できない。そこで、本実施形態では、予め与えられた衛星位置（指向基準位置という）の周囲の受信レベルを一様に調べるために、例えば図５に示されるように指向基準位置を中心とする測定軌道を設定する。測定軌道軸上のデータ数をｍ＝１からｍ＝２１までの２１個とする。
【００３２】
演算処理部１１は、制御パラメータを設定した後、初期設定を行い（ステップＳＴ４ｂ）、アンテナ部１の送受信モジュールを現目標値（指向基準位置）から、図５に示した測定軌道上の代表測定点ｍ＝１へ移動させるべく衛星偏波角度及びＡＺ方向及びＥＬ方向への駆動角度を計算し（ステップＳＴ４ｃ）、この駆動角度に従ってアンテナ部１を駆動させる（ステップＳＴ４ｄ）。
【００３３】
各データ間の移動角度で、特にＡＺのステップ角は非常に小さく希望とする角度に止めるのが難しい事から、全指向角度の半分（約１deg）の角度を順に移動しながらデータを取得する。
【００３４】
取得する角度を２degとすると図５の１０個のアドレスを飛び越えるＡＺ及びＥＬの駆動角度は
【数２】
2009194848.tif 000004
【００３５】
続いて、演算処理部１１は、ｊがｍになるか否かの判断を行い（ステップＳＴ４ｅ）、ｊがｍにならなければ（Ｎｏ）、次の代表測定点ｊ＝１２を決定し（ステップＳＴ４ｆ）、ｊ＝ｍとなるまで、ステップＳＴ４ｃ乃至ステップＳＴ４ｆの処理を繰り返し実行する。そして、全ての代表測定点に達した時点で（Ｙｅｓ）、演算処理部１１は処理を終了する。
【００３６】
なお、代表測定点（ｍ＝１，２，…２１）の数が多いほど、最適点の位置を細かく判断でき、また平均値をとるなどの統計処理は、分解能やノイズに対して、見かけ上、分解能が上がる、ノイズ成分が低減されるなど、最適点の判断に対する信頼性が向上する。しかし、測定点が多いほど測定開始から、最適点を判断してアンテナ部１の位置・姿勢を修正するまでの時間がかかるので、これら信頼性と処理時間の両者を考慮して適当なｍを設定することが望ましい。
【００３７】
以上のように上記実施形態によれば、アンテナ部１を衛星固有の偏波角度に沿って指向することにより、空中線特性の最適値判断を容易とすることができ、衛星指向の効率化を図ることが可能となる。
【００３８】
また、上記実施形態によれば、偏波角Ｈ方向指向及び偏波角Ｖ方向指向それぞれの測定軌道に亘ってアンテナ部１の衛星偏波角度（ＰＯＬ角）及びアンテナ部の仰角（ＥＬ角）方向及び方位角（ＡＺ角）方向への駆動角度を少しずつ変化させながら指向させる必要がなく、代表測定点についてのみデータを得るだけでよいことになる。このため、アンテナ部１に対する衛星指向をきわめて簡単かつ短時間に行なうことが可能となる。
【００３９】
また、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す図。
【図２】同実施形態において、偏波角Ｈ方向指向を行う際の演算処理部の処理手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態における偏波角Ｈ方向指向を行う際の測定軌道と受信レベル測定について説明する図。
【図４】同実施形態において、偏波角Ｖ方向指向を行う際の演算処理部の処理手順を示すフローチャート。
【図５】同実施形態における偏波角Ｖ方向指向を行う際の測定軌道と受信レベル測定について説明する図。
【符号の説明】
【００４１】
１…アンテナ部、２…アンテナ駆動装置、３…モータ駆動回路、５…送信装置、６…電力増幅器、７…低雑音増幅器、８…受信装置、９…受信レベル検出器、１０…Ａ／Ｄ変換器、１１…演算処理部、１１１…制御パラメータ設定部、１１２…受信レベル測定部、１１３…駆動角度計算部、１１４…駆動制御部。
【図１】
2009194848.tif 000005
【図２】
2009194848.tif 000006
【図３】
2009194848.tif 000007
【図４】
2009194848.tif 000008
【図５】
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