JPH02299301A - 静止衛星追尾用アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明に係る静止衛星追尾用アンテナ装置は、地震、
台風等の災害時に出動し、上空に存在する静止衛星を利
用して各種連絡を行なう無線車に組み込み、常にアンテ
ナが静止衛星に向く様に、このアンテナの姿勢を制御す
るのに利用する。

（従来の技術） 地震や台風等の災害時に於いて現場と対策本部等との間
の連絡を行なう手段として、無線が使用されるが、近年
、上空に打ち上げられた静止衛星を利用して遠く離れた
場所同士で明瞭な通信を行なえる様にする事が多くなっ
ている。

この様な静止衛星を利用した無線通信を行なう場合、ア
ンテナ（通常パラボラアンテナを使用する。）を所定の
静止衛星に正しく向ける事が必要である。何となれば、
現在上空には多くの静止衛星が打ち上げられており、ア
ンテナの向きが僅か（５度程度）にずれた場合に於いて
も、アンテナが本来向いていなければならない静止衛星
の隣の静止衛星に向いてしまい、静止衛星を利用した無
線通信が行なえなくなる為である。

この様な場合に使用する静止′＃星追尾用アンテナ装置
として、本発明者は先に、特開昭６３−１９７１０４号
、同６３−２２６１０１号に記載されている様な静止衛
星追尾用アンテナ装置を提案した。

この先発明に係る静止衛星追尾用アンテナ装置は、例え
ば第３〜７図に示す様に構成され、第８図のフローチャ
ートに示す様に作用する。

即ち、無線車の屋根上等に固定される基台１の上部に設
けられた支持筒２の内側に挿入された垂直支持軸３は、
ラジアル軸受４とスラスト軸受５とにより、捻り方向の
回転を自在としている。

この様な垂直支持軸３の上端部には、例えば第４図に示
す様な自在継手６を介して、アンテナ支持枠７の中間部
を結合する事により、このアンテナ支持枠７を何れの方
向にも揺動自在に支承している。

この様に垂直支持軸３の上端部に揺動自在に支承したア
ンテナ支持枠７の一端部上側にはアンテナ８を固定し、
アンテナ支持枠７の揺動に伴なって、このアンテナ８の
向きを自由に変えられる様にしている。

アンテナ支持枠７の他側下方に設けた支持腕９にはバラ
ンスウェイト１０．１０を固定する事により、アンテナ
８、バランスウェイト１０．１０、後述する複数のノズ
ル等、各種部品を固定したアンテナ支持枠７の重心を、
前記自在継手６の中心（第４図に示す様に、自在継手６
に互いに直交する２本の回転中心軸１１．１２が存在す
る場合、両回転中心！ｌｉ！に１１．１２の交点。）に
一致させている。

又、アンテナ支持枠７の中間部側方に第５〜６図に示す
様に突出させた支持腕１３の先端部には、上下１対のノ
ズル１４．１５から成る第一のノズル組１６が固定され
ている。この第一のノズル組１６を構成する上下１対の
ノズル１４．１５の噴出口は互いに上下逆方向に開口し
ており、何れかの噴出口から圧縮空気を選択的に噴射さ
せる事により、このアンテナ支持枠７を、上記自在継手
６の回転中心軸１１を中心として捻り方向に回転させる
様に構成している。

一方、アンテナ支持枠７のアンテナ８と反対側端部には
、第７図に示す様に、第二、第三のノズル組１７．１８
を固定している。この内、第二のノズル組１７は、噴出
口を上下逆方向に開口させた上下１対のノズル１９．２
０により構成されており、何れかのノズル１９（或は２
０）の噴出口から選択的に圧縮空気を噴射させる事によ
り、このアンテナ支持枠７を水平軸（前記自在継手６の
回転中心ｆ！ｔｈｔ　２）を中心として揺動する方向に
回転させる様にしている。

アンテナ支持枠７の反対側端部に上記第二のノズル組１
７と同様に固定された第三のノズル組１８は、それぞれ
左右反対方向に開口したノズル２１．２２により構成さ
れており、何れかのノズル２１（或は２２）の噴出口か
ら圧縮空気を選択的に噴射させる事により、上記支持枠
７を前記垂直支持！ｉ［ｉ１３を中心として回転させる
様に構成している。

更に上記アンテナ支持枠７には、このアンテナ支持枠７
の一端に固定されたアンテナ８の向きを検知する為、方
位センサと垂直センサとを内蔵した検知手段２３を固定
している。この内の方位センサは、アンテナ８の水平方
向の向き（東西南北の向き）を検出し、予め解っている
静止衛星の方向とアンテナ８の方向とがずれている場合
に、そのずれの方向と大きさとを検出出来る様にしてい
る、この方位センサとしては、方位ジャイロ、或は地磁
気方位センサ等、従来から知られている東西南北検出用
の各種機器を採用する事が出来る。

又垂直センサは、アンテナ８の上下方向の向きを検出し
て、アンテナ８の仰角と静止衛星の高さ位置とがずれて
いる場合に、このずれの方向と大きさとを検出出来る様
にしている。この垂直センサとしては、傾斜計、或はア
ンテナ支持枠７の水平状態を検出するバーチカルジャイ
ロ、水準器等、従来から知られた各種機器を採用する事
が出来る。

尚、静止衛星は赤道の上空約３６０００ｋｍに静止して
おり、無線車から見た静止衛星の方向は、無線車の位置
（経度、緯度、標高）が多少（水平方向に数十ｋｍ〜百
ｋｍ程度。車載式アンテナの場合、垂直方向のずれ（標
高差）は実際上問題となり得ない、）勅いたとしても衛
星通信を行なうのに支障が生じる程度わる事はない為、
上記方位センサと垂直センサとから成る検知手段２３か
らの信号に基づいてアンテナ８の向きを制御する事によ
り、一応は実用的な通信を行なう事が出来る。

即ち、上記先発明に係る静止衛星追尾用アンテナ装置に
於いては、方位センサと垂直センサとから成る検知手段
２３から出される信号を、上記第一〜第三のノズル組１
６〜１８を構成するノズル１４、！５．１９〜２２への
圧縮空気の流路の途中に設けた電磁弁（実際の場合、電
磁弁は各ノズルの噴射口に近い部分に内蔵されている。

）の開閉を制御する制御器（図示せず）に人力している
。そしてこの制御器は、上記検知手段２３から送られて
来る信号に基づき、上記６個のノズルの内の適当なノズ
ルに通じる電磁弁を開いてこのノズルから圧縮空気を噴
射させ、この噴出の反作用としてアンテナ支持枠７を適
当な方向に回動或は揺動させて、このアンテナ支持枠７
の一端に固定されたアンテナ８の向きを常に上空の静止
衛星に向ける作用をする。

上述の様に構成される先発明に係る静止衛星追尾用アン
テナ装置に於いては、このアンテナ装置を積んだ無線車
等が走行する際に、この無線車等の走行方向が変化した
り、或は悪路走行に伴なうローリングやピッチングが生
じるが、この走行方向の変化やローリング、ピッチング
により、一端にアンテナ８を固定したアンテナ支持枠７
の方向が変化したり、或は支持枠７にローリングやピッ
チングを生じて、アンテナ８の向きが静止衛星からずれ
る事はない。

即ち、上記アンテナ支持枠７を上端部に支承した垂直支
持軸３は、捻れ方向に回転自在であり、この垂直支持軸
３の上端部に自在継手６を介して装着されたアンテナ支
持枠７の重心は自在継手６の中心、即ちこの自在継手６
を構成する回転中心軸１１．１２の交点に一致している
為、アンテナ支持枠７は、外力を加えない限りその姿勢
を維持しようとする傾向となり、しかもアンテナ８やバ
ランスウェイト１０を含むアンテナ支持枠７の慣性質量
は５０〜１００ｋｇ、或はそれ以上と十分に大きい為、
アンテナ支持枠７がそのままの姿勢を維持しようとする
傾向は顕著になり、アンテナ装置を積んだ無線車等の向
きが急激に変わったり、或は悪路走行に伴なうローリン
グやピッチングが生じた場合でも、アンテナ支持枠７は
その大きい慣性質量の為、そのままの姿勢を維持する。

無線車等の姿勢が変化するにも拘らず、アンテナ支持枠
７がそのままの姿勢を維持する為、上記アンテナ支持枠
７と無線車とが相対的に変位するが、この変位は垂直支
持軸３が回転したり、自在継手６が変位したりする事で
補償される。

無線車等とアンテナ支持枠７との相対的変位が多数回繰
り返される事に伴ない、垂直支持軸３を支承したラジア
ル軸受４、スラスト軸受５、自在継手６の回転抵抗や導
線及び圧縮空気送給用のチューブの捻れによって発生す
る力、更にはアンテナ８やアンテナ支持枠７に当たる風
（図示の例に於いては防風板２４によってアンテナ８を
覆っているが、僅かな隙間風や防風板２４の内側で発生
する対流により、アンテナ支持枠７の付近に空気の流れ
が生じる事は避けられない。）によってアンテナ支持枠
７が変位し、このアンテナ支持枠７に支持されたアンテ
ナ８の向きが静止衛星からずれた場合、アンテナ支持枠
７に装着した検知手段２３が図示しない制御器に送る信
号と、この制御器に予め記憶させていた静止衛星の位置
を表わす信号との間にずれが生じる。

この様な予め記憶していた信号に対してずれた信号を受
けた制御器は、ずれの方向と大きさとを求め、このずれ
の方向と大きさとに応じて、第一〜第三のノズル組１６
〜１８を構成する複数のノズルの内、適当なノズルに通
じる圧縮空気流路途中の電磁弁を、ずれの大きさに応じ
て適当な時間だけ開く。

例えばアンテナ８の仰角が小さくなり過ぎて、アンテナ
８が静止衛星の下側に向いた場合、制御器は第二のノズ
ル組１７を構成する２個のノズル１９．２０の内、上側
のノズル１９に通じる流路途中の電磁弁を開き、このノ
ズル１９から圧縮空気を噴射する。この噴射によりアン
テナ支持枠７は第３図の矢印ａ方向に回転し、アンテナ
８の仰角が大きくなる。

アンテナ８が他の方向にずれた場合に於いても、３組６
個のノズルの内の１乃至３個の適当なノズルから圧縮空
気が噴出し、アンテナ支持枠７を揺動或は回動させて、
アンテナ８を静止衛星に向ける。

以上に述べた様に、検知手段２３からのアンテナ８の向
ぎを表わす信号により、このアンテナ８を静止衛星に向
ける事が出来、この静止衛星を使用して実用上十分な無
線通信を行なう事が出来る。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上述の様に構成され作用する先発明に係る静
止衛星追尾用アンテナ装置の場合、依然として次の様な
解決すべき問題が存在する。

即ち、アンテナ８の向きを、ジャイロセンサを組み込ん
だ検知手段２３によって制御する場合、地球の自転に伴
なう変位、ジャイロセンサのドリフト等により、検知手
段２３により求められるアンテナ８の向き（計算値）と
実際のアンテナ８の向き（実際値）との間に誤差が生じ
てしまう。そしてこの誤差は、何らかの修正を行なわな
い限り次第に蓄積され、上記計算値と実際値とのずれが
次第に大きくなってしまう。

この様に、経時的に計算値と実際値とのずれが大きくな
る結果、前記先発明に係る静止衛星追尾用アンテナ装置
の場合、成る程度時間を経過した後には、静止衛星の方
角を検知手段２３に入力し直さなければならず、長時間
に互って人手を煩わせる事なく、静止衛星との通信を継
続する事が出来なかった。

前記特開昭６３−１９７１０４号、同６３−２２６１０
１号には、静止衛星からアンテナに達する電波の強度の
変化により、検知手段２３の信号とは関係なく、アンテ
ナ８を静止衛星に向ける手段に就いて記載されているが
、これら先発明に係る手段の場合、アンテナ８が連続的
に静止衛星からの電波を受は続ける事が必要である。

即ち、先発明に係るアンテナ８を静止衛星に向ける手段
の場合、アンテナ８に静止衛星からの電波が達し続けて
いる限り、このアンテナ８を静止衛星に正しく向は続け
る事が出来るが、車両がトンネルや山陰に入り込む等に
より、アンテナ８に静止衛星からの電波が達しなくなる
と、アンテナ８の姿勢制御が行なえなくなってしまう。

この様な場合に、ジャイロセンサを組み込んだ検知手段
２３によりアンテナ８の姿勢（向き）を制御するのであ
るが、この検知手段２３による制御が、時間を経過した
場合にも正しく行なわれる様にするのが、本発明である
。

（課題を解決する為の手段） 本発明の静止衛星追尾用アンテナ装置は、第１図のブロ
ック図に示す様に構成された制御機構を有し、例えば先
発明に係るアンテナ装置と同様、第３図に示す様に、ア
ンテナ支持枠７に固定され、この制御機構によって、静
止衛星との間で通信を行なうアンテナ８の姿勢を制御す
る事を特徴としている。

第１図のブロック図に於いて２５は、静止衛星の向きを
指示する第一の目標設定器で、静止衛星追尾用アンテナ
装置の使用開始時には、この第一の目標設定器２５によ
り、静止衛星の向きを指示する。第一の目標設定器２５
と、後述する比較器２７との間に設けた切り換えスイッ
チ２６は、静止衛星追尾用アンテナ装置の使用開始時に
は、鎖線で示す状態に切り換えられ、第一の目標設定器
２５による設定信号を比較器２７に送り込む。

２８は、上記アンテナ支持枠７を変位させる事により、
アンテナ８の向きを変えるアンテナ駆動装置で、例えば
第３．５．６．７図に示した第一〜三のノズル組１６．
１７．１８により構成される。そして、このアンテナ駆
動装置２８によりアンテナ運動系２９、即ちアンテナ支
持枠７とこれに固定されたアンテナ８等（第３図）との
向きが変えられる。

３０はジャイロセンサで、このジャイロセンサ３０は、
上記アンテナ支持枠７に固定された検知手段２３（第３
図）に内蔵され、アンテナ８の向きが変化する速度を検
出する。そして、このジャイロセンサ３０が検出する速
度信号θ９は、大連する積分器３１に送り込むと共に、
後述する駆動信号発生器３３に送り込んでいる。

そして積分器３１は、上記ジャイロセンサ３０から送り
出される上記速度信号θ９、即ちアンテナ８の変位速度
（速さと方向）を積分し、上記アンテナ８の位置（現時
点に於ける向ぎ）を表わす位置信号Ｏｒを、前記比較器
２７に向けて出力する。

又、３２は、静止衛星追尾用アンテナ装置の使用継続中
に於いて、静止衛星の方向を指示する為の第二の目標設
定器で、この第二の目標設定器３２は、静止衛星からア
ンテナ８に達する電波の強さと前記積分器３１で求めら
れたアンテナ位置との関係を求め、電波の強さが最も大
きくなるアンテナ８の位置を、ピーク値信号θ、として
出力する。

即ち、記憶手段を具備した、この第二の目標設定器３２
は、アンテナ８の電気系３４を介して受信器３５に送り
込まれる静止衛星からの電波の受信感度を表す信号Ｅと
、積分器３１から送り込まれる、その瞬間に於けるアン
テナ８の位置（向き）を表す信号θｆとを記憶し、両信
号Ｅ、θｆ同士の関係から、上記ピーク値信号θ２を求
める。例えば、第２図に示す様に、横軸にアンテナ８の
位置を表す信号θｆを、縦軸に静止衛星からの電波の受
信感度を表す信号Ｅを、それぞれ表わした座標系に複数
の信号をプロットし、縦軸に表わされた、静止衛星から
の電波の受信感度を表す信号Ｅが最も高くなる時点に於
けるアンテナ８の位置信号を、ピーク値信号θ２として
求め、前記切り換えスイッチ２６を介して、比較器２７
に送り込む。

そして比較器２７は、第二の目標設定器３２から送られ
て来るピーク値信号θ、と前記積分器３１から送られて
来る、その瞬間に於けるアンテナ位置を表わす位置信号
θｔとを比較し、両信号θ２、ｏｆの差とその方向とを
誤差信号△θとして出力する。

この様に比較器２７から送り出された誤差信号Δθは、
前記速度信号θ９と共に駆動信号発生器３３に人力され
、この駆動信号発生器３３は、両信号へ〇、θ９に基づ
いて、上記ピーク値信号θ、と位置信号θ、との差をな
くす方向（△θを零とする方向）にアンテナの向きを変
える為の駆動信号を求め、この駆動信号を前記駆動装置
２８に送り出す。

更に、前記第二の目標設定器３２は、ピーク値信号θ、
の大きさが一定以上に達した場合には、座標変換を行な
って、その瞬間に於けるピーク値を座標の原点とする（
第２図に於けるθ。をθ。

位置に迄平行移動させる）と同時に、前記積分器３１を
リセットする（静止衛星の方向とアンテナの方向とのず
れを零とする）動作を行なう。

（作　　用） 上述の様に構成される本発明の静止衛星追尾用アンテナ
装置の、アンテナを常に静止衛星に向けておく際に於け
る作用は、次の通りである。

静止衛星追尾用アンテナ装置の使用を開始する場合には
、切り換えスイッチ２６を第１図の鎖線で示す状態に切
り換え、制御盤（図示せず）等を通じて、静止衛星の方
角を表す信号θあを入力すると、この信号θいに基づい
てアンテナ８が静止衛星に向けられる。この使用開始時
に於ける動作自体は、前述した先発明に係るアンテナ装
置の場合と同様であり、別設の特徴はない。

信号θ６に基づいて、アンテナ８が静止衛星に向いたな
らば、切り換えスイッチ２６を第１図に実線で示す状態
に切り換え、比較器２７には第二の目標設定器３２から
のピーク値信号θ２が入力される様にして、アンテナ８
の姿勢が、静止衛星から送られて来る電波の強さによっ
て制御される様にする。

この状態でジャイロセンサ３０は、アンテナ８の変位速
度を絶えず測定し、その結果を表わす速度信号θ９を積
分器３１に送る為、この積分器３１が、アンテナ８の現
在位置を表わす位置信号Ｏｆを絶えず送り出す。

この位置信号θｆは、比較器２７に直接送られる他、第
二の目標設定器３２に送られ、この目標設定器３２によ
り最も電波が強くなる位置を表わすピーク値信号θ、を
求めるが、このピーク値信号θ、は、はぼその時点に於
ける静止衛星の正しい方向を表わすものである。

比較器２７は、上記両信号θｆ、θ２を比較してその差
を求め、誤差イ３号八へとして、駆動信号発生器３３に
送り出すが、この駆動信号発生器３３は、上記誤差信号
△θが零になる様に、言い換えればアンテナ８の向きが
０２になる様に、駆動装置２８によりアンテナ８を勅か
す。

この結果、地球の自転やドリフト等に起因するジャイロ
センサ３０の誤差に拘らず、アンテナ８は静止衛星に正
しく向いた状態となる。

この様な状態でアンテナ８の姿勢制御を行なう結果、次
第にピーク値信号θ２の値が大きくなると、正確な制御
を行なえなくなる恐れが生じるが、第二の目標設定器３
２は、ピーク値信号θ。

の大きさが一定以上に達した場合には、座標変換を行な
って、その瞬間に於けるピーク値を座標の原点とすると
同時に、前記積分器３１をリセットする動作を行なう為
、長時間経過後に於いても、常に確実な動作が行なわれ
、アンテナ８が静止衛星に向き続ける。

（発明の効果） 本発明の静止衛星追尾用アンテナ装置は、以上に述べた
通り構成され作用する為、アンテナと静止衛星との電波
授受を、時間が経過した場合にも、人手を煩わせる事な
く自動的に、しかも確実に行なう事が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の静止衛星追尾用アンテナ装置の制御部
分を示すブロック図、第２図は第二の目標設定器でピー
ク値信号を求める状態を示す線図、第３図は先発明のア
ンテナ装置の機械装置部分を示す略側面図、第４図は垂
直軸と支持枠とを結合する自在継手の１例を示す斜視図
、第５図は第一のノズル組を示す第３図のＡ部平面図、
第６図は第３図のＡ部をお方から見た図、第７図は第二
〜第三のノズル組を示す第３図のＢ部を右方から見た図
、第８図は先発明のアンテナ装置の姿勢制御時の動作を
示すフローチャートである。 １；基台、２：支持筒、３：垂直支持軸、４ニラシアル
軸受、５；スラスト軸受、６・自在継手、７：アンテナ
支持枠、８：アンテナ、９：支持腕、１０：バランスウ
ェイト、１１．１２：回転中心軸、１３：支持腕、１４
．１５：ノズル、１６：第一のノズル組、１７：第二の
ノズル組、１８：第三のノズル組、１９．２０，２１．
２２：ノズル、２３：検知手段、２４：防風板、２５：
第一の目標設定器、２６：切り換えスイッチ、２７：比
較器、２８；アンテナ駆動装置、２９：アンテナ運動系
、３０：ジャイロセンサ、３１：積分器、３２：第二の
目標設定器、３３；駆動信号発生器、３４：アンテナの
電気系、３５：受信器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持枠に固定され、静止衛星との間で通信を行な
   うアンテナと、静止衛星の向きを指示する、第一の目標
   設定器と、上記支持枠を変位させる事により、アンテナ
   の向きを変えるアンテナ駆動装置と、上記支持枠に対し
   て固定され、アンテナの向きが変化する速度を検出する
   ジャイロセンサと、このジャイロセンサから送り出され
   る速度信号を積分し、アンテナの位置を表わす位置信号
   を出力する積分器と、静止衛星から上記アンテナに達す
   る電波の強さと上記積分器で求められたアンテナ位置と
   の関係を求め、電波の強さが最も大きくなるアンテナの
   位置をピーク値信号として出力する、第二の目標設定器
   と、この第二の目標設定器から送られて来るピーク値信
   号と上記積分器から送られて来るその瞬間に於けるアン
   テナ位置を表わす位置信号とを比較し、両信号の差及び
   その方向を誤差信号として出力する比較器と、この比較
   器から送られて来る誤差信号に基づいて、上記ピーク値
   信号と位置信号との差をなくす方向にアンテナの向きを
   変える為の駆動信号を求め、この駆動信号を前記駆動装
   置に送り出す駆動信号発生器とから成り、前記第二の目
   標設定器は、ピーク値信号の大きさが一定以上に達した
   場合に座標変換を行なって、その瞬間に於けるピーク値
   を座標の原点とすると同時に、前記積分器をリセットす
   る動作を行なう、静止衛星追尾用アンテナ装置。