JPH04204169A - 移動体上アンテナの姿勢制御装置 - Google Patents

移動体上アンテナの姿勢制御装置

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Publication number
JPH04204169A
JPH04204169A JP33512690A JP33512690A JPH04204169A JP H04204169 A JPH04204169 A JP H04204169A JP 33512690 A JP33512690 A JP 33512690A JP 33512690 A JP33512690 A JP 33512690A JP H04204169 A JPH04204169 A JP H04204169A
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JP
Japan
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antenna
point
level
attitude
reception level
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Pending
Application number
JP33512690A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuo Suzuki
勝雄 鈴木
Sadami Mizuno
水野 貞視
Yoshihiro Arakawa
佳大 荒川
Kazuhiko Sekino
関野 和彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
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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】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、車両等の移動体上に搭載されたアンテナの受
信レベルを監視して受信レベルが高くなる方向にアンテ
ナ姿勢を調整する、移動体上アンテナの姿勢制御装置に
関する。
(従来の技術) 例えば、車両、船舶、航空機等の移動体に、移動通信や
、テレビジョン放送受信、または自己位置認識等のため
に、固定局や人工衛星局等との通信に用いるアンテナが
搭載される。
この指向性アンテナを常に所定の電波発信源又は電波反
射体に向ける方法として、コニカルスキャン等の連続ロ
ービング方式により、アンテナをスキャン駆動しながら
実際に電波を受信して、受信レベルより電波源を探索し
追尾することが知られている。
(発明が解決しようとする課題) コニカルスキャン等の連続ロービング方式の追尾におい
て、その追尾能力を上げようとする場合、アンテナの振
り角(コニカルスキャン回転半径)は大きい方が望まし
いが、受信品質の面を考慮すると振り角は小さい方がコ
ニカルスキャンによるレベル変動が少ないので望ましい
。そこで、コニカルスキャンの振り角は追尾能力と受信
品質の双方を考慮して決定される。
移動体で実際に電波を受信する場合、得られる受信レベ
ルは同じ利得のアンテナを使用してボインティング誤差
が無いとしても、天候や受信エリアにより太き(変動す
る。
このように受信レベルが変動する状態で、ある一定の受
信品質を得ることを考えると、受信レベルが十分得られ
る環境では、より低いアンテナ利得で一定の受信品質が
得られるので、許容ボインティング誤差は大きくなる(
ボインティング誤差が大きくアンテナの利得が蕗ちても
一定の受信品質が得られる)。
逆に、受信レベルが十分得られない環境では、一定の受
信品質を得るのにより高いアンテナ利得が必要になるの
で、許容ポインティング誤差は小さくなる(ボインティ
ング誤差が小さく大きなアンテナ利得が得られる場合に
しか一定の受信品質は得られない)。
以上のような環境においても、従来のコニカルスキャン
等の連続ロービング方式の追尾装置では、コニカルスキ
ャンの振り角は一定であった。すなわち、高い受信レベ
ルが得られる環境においては一定の受信品質を得るため
の許容ボインティング誤差が大きいにもかかわらず、比
較的小さい振り角でコニカルスキャンを行ない、この環
境で得られる最適な振り角でコニカルスキャンを行なう
より劣った追尾能力しか発揮できないことになる。
また、逆に低い受信レベルしか得られない環境において
は、一定の受信品質を得るための許容ポインティング誤
差が小さいにもかかわらず、比較的大きめの振り角でコ
ニカルスキャンを行ない、この環境で選択すべき最適な
振り角でコニカルスキャンを行なうより受信品質が劣る
ことになる。
本発明は、環境により移動体上アンテナの受信レベルが
変動しても受信品質を一定に保ち、より速い追尾速度を
得ることを目的とする。
(発明の構成〕 (課題を解決するための手段) 本発明の姿勢制御装置は、移動体上でアンテナ(Ant
)を回動自在に支持する支持機構(11θ−155) 
;アンテナ(Ant)を回転駆動する駆動手段(141
,151) ;アンテナ(AnI)に接続された受信機
(BSR) ;駆動手段(141,151)を介してア
ンテナ(Ant)を正、逆方向にステップ状に回転駆動
し受信機(BSR)の受信信号レベル(BSs)が高い
位置にアンテナ(Ant)の姿勢を変更する、第1制御
手段(4);および、受信機(BSR)の受信信号レベ
ル(BSs)に対応してそれが高いと大きく(コニカル
スキャンモード=RH)、低いと小さく(コニカルスキ
ャンモード=RL)、第1制御手段(4)の回転駆動の
1ステップ回転量を定める、第2制御手段(4);を備
える。
なお、カッコ内の記号は、図面に示し後述する実施例の
対応要素又は対応事項を示す。
(作用) 第1制御手段(4)が、駆動手段(141,151)を
介してアンテナ(An + )を正、逆方向にステップ
状に回転駆動し受信機(BSR)の受信信号レベル(B
Ss)が高い位置にアンテナ(Ant)の姿勢を変更す
る。これにより、アンテナ(Ant)が電波源に対して
、良好な受信レベルとなる姿勢に調整される。
第2制御手段(4)は、受信機(BSR)の受信信号レ
ベル(BSs)に対応してそれが高いと大きく(コニカ
ルスキャンモード=RH)、低いと小さく(コニカルス
キャンモード=RL)、第1制御手段(4)の回転駆動
の1ステップ回転量を定める。
例えば、コニカルスキャン方式の追尾においては、高い
受信信号レベル(BSs)が得られる環境ではアンテナ
(AnI)の振り角(コニカルスキャン回転半径)を大
きくして受信信号レベル(BSs)が高くなる方向にア
ンテナ(AnI)の姿勢を変更するので、一定の受信品
質を確保した上で、より速く追尾することができる。
また、低い受信信号レベル(BSs)L−か得られない
環境ではアンテナ(AnI)の振り角(コニカルスキャ
ン回転半径)を小さくして受信信号レベル(BSs)が
高(なる方向にアンテナ(Anl)の姿勢を変更するの
で、高い受信品質が得られる。
したがって、環境により移動体上アンテナの受信レベル
が変動しても受信品質を一定に保ち、より速い追尾速度
が得られる。
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の
実施例の説明より明らかになろう。
(実施例) 第1図に本発明の一実施例を示す。この実施例は第2e
図に示す自動車に搭載されているものであって、静止衛
星放送受信用のBSアンテナAntの姿勢を制御する。
マイクロコンピュータ4は、CPU、RAM、ROM、
システムコントローラ等の電子回路素子を含むコンピュ
ータシステムである。
マイクココンピュータ4には、インターフェイス3およ
び5が接続されており、これらのインターフェイス3,
5に、操作ボード22.BS受信機BSR,アジマスモ
ータドライバAZDおよびエレベーションモータドライ
バELDが接続されている。
BSアンテナAntの電波受信信号はBS受信機に至り
、そこで衛星放送信号に復調されデイスプレィBSDに
与えられ、デイスプレィBSDが静止衛星テレビジョン
放送画像を映す。
衛星放送信号はインターフェイス5にも与えられ、イン
ターフェイス5が電波受信信号を信号レベルを表わすア
ナログ信号BSsに変換してマイクロコンピュータ4に
与える。
マイクココンピュータ4は、該アナログ信号BSsをデ
ジタル変換して読込む。
アジマスモータドライバAZDおよびエレベーションモ
ータドライバELDは共に、モータに正転付勢電流と逆
転付勢電流を選択的に流すための電気回路(モータドラ
イバ)とCPUを主体とするコンピュータ回路(コント
ローラ)で構成されており、それぞれマイクロコンピュ
ータ4からのステップ回転指示信号(方向十回転角度)
に応答して指示された方向に指示された角度分、各機構
のモータを回転付勢し、又は、マイクロコンピュータ4
からの連続回転指示信号(方向+速度)に応答して指示
された方向に指示された速度で5各機構のモータを回転
付勢し、しかも、アジマス機構のロータリエンコーダ1
48およびエレベーション機構のロータリエンコーダ1
57が発生する電気パルスをカウントして、アンテナA
ntのアジマス姿勢(回転位置)データおよびエレベー
ション姿勢(回転位置)データを、アンテナ駆動による
姿勢変化分更新し、常時その時点のアンテナ姿勢を示す
データをアジマス位置レジスタAZPRおよびエレベー
ション位置レジスタELPRに保持する。
第2a図に、BSアンテナAntを支持しその姿勢を定
める機構を示す。この機構は、BSアンテナAntを、
アジマス方向く第1軸Yを中心とする)に回転駆動し、
かつエレベーション方向(第2軸Xを中心とする)に回
転駆動する、2軸回転駆動機構である。
アンテナAntは、平板状円形の、比較的に受信範囲が
広いビームアンテナであり、アンテナブラケット110
に固着されている。
第3図に、BSアンテナAntの指向特性を示す。縦軸
は受信レベル、横軸はアンテナの受光面(円形)の中心
を通る垂線と、該中心と電波源(静止衛星)とを結ぶ直
線とのなす角度である。
この角度が8°程度以下で、CN比は最高受信レベル(
15dB)の50%以上を示す。
再度第2a図を参照すると、アンテナブラケット110
のアングル113aに、水平軸113b(その中心が第
2軸X)が固着されている。
水平軸113bは図面と垂直な方向に延びでおり、その
一端部が、ベアリング(図示せず)を介して、支持アー
ム121aで、回転自在に支持されている。支持アーム
121aは回転台120に固着されている。
水平軸113bの他端部は、ベアリングを介して、支持
アーム121aと同様なもう1つの図示しない支持アー
ムで回転自在に支持されている。
該もう1つの図示しない支持アームも回転台120の、
後述する円筒シャフト116に関して支持アーム121
aと対称な位置に、固着されている。
回転台120は大略で5円板状の平歯車であり、その中
心部に、ガイド穴120hを有し、側周面にギア120
aを有し、ベアリング122を介して固定台130に、
ギア120aの回転中心軸(第1軸)Yを中心に回転自
在に装着されている。
回転台120のギア120aにはギア144が噛合って
おり、このギア144がギア軸145および減速機14
0を介してアジマス駆動モータ141で回転駆動される
減速機140およびモータ141は、固定台130に固
着されている支持台146に固定されている。
ギア軸145にはロータリエンコーダ148が結合され
ており、ギア軸145の所定小角度の回転につき1パル
スの電気パルスを発生する。この電気パルスはアジマス
モータドライバAZDに与えられる。
回転台120の下面に対向してアジマスホームポジショ
ン検出用のスイッチ147が設置されており、回転台1
20の下面の、該スイッチ147の操作子が対向する位
置に、該操作子が落ち込むテーバ穴(−点)が刻まれて
いる。
スイッチ147は、その操作子が回転台120の下面で
押されているときには開くオフ)であり、テーバ穴が操
作子に対向するとき操作子が該穴に進入し、スイッチ1
47は閉(オン゛ホームポジ゛ジョン検出)となる。
回転台120が1回転する間−口、スイッチ147の操
作子がテーバ穴に進入してオン(ホームポジション検出
)となる。スイッチ147の開閉信号はアジマスモータ
ドライバAZDに与えられると共に、インターフェイス
5を介してマイクロコンピュータ4にも与えられる。
第2a図のIIB−IIB線拡線断大断面す第2b図を
参照すると、減速機140の内部において、ギア軸14
5にはウオームホイール143が固着されており、この
ウオームホイール143に噛合うウオーム142がモー
タ141 (第2a図)の回転軸に結合されている。
モータ141が正回転するとギア144が一方の方向に
回転して回転台120が第1軸Yを中心に一方の方向に
回転する。すなわちアンテナAntが第1軸Yを中心に
正方向に回転する。モータ141が逆回転するとアンテ
ナAntが逆方向に回転する。
回転台120のガイド穴120hを円筒シャフト116
が貫通しており、回転台120に対して第1軸Yが延び
る方向に移動自在である。
図示しないが1円筒シャフト116の側周面には、第1
軸Yと平行な溝が刻まれており、回転台120のガイド
穴120hには、第1軸Yと平行でこの溝にはまったレ
ール状の突状があり、二の突条により、円筒シャフト1
16は、回転台120に対して、第1軸Yが延びる方向
には移動し得るが、第1軸Yを中心とする回転は不可で
ある。
したがって、回転台120が第1軸Yを中心に回転する
と同じく円筒シャフト116も第1軸Yを中心に回転す
る。
円筒シャフト116の上端にはビン117が固着されて
おり、このビン117に、回動自在にリンクアーム11
5の下端が結合されている。リンクアーム115の上端
はブラケット110のアングル111に固着されたビン
112に、回動自在に結合されている。
ブラケット110はアングル113aより、水平軸11
3bの延びる方向(第2a図の紙面に垂直な方向)と直
交する水平方向で離れているので、第2a図において円
筒シャフト116が上方向に移動するとアンテナAnt
が水平軸113bを中心に反時計方向に回転(上向き回
転)し、円筒シャフト116が下方向に移動するとアン
テナAntが時計方向に回転(下向き回転)する。
円筒シャフト116の下半分の外側局面には、螺施状で
はなくリング状の、ギア116aが刻まれている。
リング状のギア116aの(山および谷の)それぞれは
、゛第1@Yと直交する方向に平行である。
このリング状のギア116aにギア154が噛合ってい
る。
第1図のnc−nc線拡大断面を示す第2C図をも参照
すると、ギア154のギア軸155には、減速機150
のウオームホイール153が固着されている。ウオーム
ホイール153に噛合うウオーム152は、エレベーシ
ョン駆動モータ151(第2a図)の回転軸に結合され
ている。減速機150およびモータ151は、固定台1
30に固着された支持台146に固定されている。
エレベーション駆動モータ151が正回転するとギア1
54が第2a図で時計方向に回転して円筒シャフト11
6が上移動してアンテナAntが時計方向に回転(上向
き回転)する。モータ151が逆回転するとアンテナA
ntが反時計方向に回転(下向き回転)する。
円筒シャフト116の上、下動によりリンクアーム11
5にはビン117を中心とする回転力が加わりリンクア
ーム115がピン117を中心に回動する。この回動の
ときリンクアーム115の回動が阻害されないように、
円筒シャフト116の上端には、第2d図に示すように
、割り溝118が刻まれている。
上述のように、円筒シャフト116のギア116aにギ
ア154が噛合っているが、ギア116aの山および谷
のそれぞれが円筒シャフト116の側周面を周回するリ
ングをなし、しかもそれらが第1軸Yと平行であるので
、ギア154が静止しているときおよび回転していると
きのいずれでも、円筒シャフト116は、ギア154で
回転が拘止されることがなく、第1軸Yを中心に回転し
うるし、この回転自身で円筒シャフト116がギア15
4に対して上下することはない。
第2c図を参照すると、ギア154のギア軸155には
カム板156が固着されている。このカム板は、外周縁
部に段差を有するものである。
このカム板156の外周面に上リミットスイッチ158
と下リミットスイッチ159が対向しており、アンテナ
Antのエレベーション回転角が所定範囲内にあるとき
には、スイッチ158および159の操作子がカム板1
56の小半径外周面に対向しているので、スイッチ15
8,159共に開くオフ)である。アンテナAntが時
計方向に回転し時計方向回転のリミット位置(上向きリ
ミット)に達するとカム板156の小半径外周面から大
半径外周面へ切換わるテーパ面がスイッチ158の操作
子を押し、これによりスイッチ158が閉(オン)に切
換わる。アンテナAntが反時計方向に回転し反時計方
向回転のリミット位置(下向きリミット)に達するとカ
ム板156の小半径外周面から大半径外周面へ切換わる
テーパ面がスイッチ159の操作子を押し、これにより
スイッチ159が閉(オン)に切換わる。スイッチ15
8および159の開閉信号はエレベーションドライバE
LDに与えられ、また、インターフェイス5を介してマ
イクロニンピユータ4に与えられる。
ウオーム152にはロータリエンコーダ157が結合さ
れており、ウオーム152の所定小角度の回転につき1
パルスの電気パルスを発生する。
この電気パルスはエレベーションモータドライバELD
に与えられる。
上述のように、アンテナAntを第1軸Yを中心に回転
駆動するための減速機140およびモータ141、なら
びに、アンテナAntを、第1軸Yと直角をなす水平軸
113b(第2軸X)を中心に回転駆動するための減速
機150およびモータ151が、共に固定台130に固
着されているので、それらのモータ141,151への
給電には、摺動接続手段を要しない。
第2a図を参照すると、コンバータConvは、アンテ
ナブラケット110に装着され、アンテナAntで受信
した12GHz帯の衛星放送電波をIGHz帯のBS−
IFに変換する。変換された信号は、ケーブル161を
介してロータリジヨイント160に送られ、そしてBS
受信機BSR(第1図)に至る。
ところがブラケット110に固着されたコンバータCo
nvは、アンテナAntと共に、第1軸Yおよび水平軸
113bを中心に回転するので、コンバータConvの
信号線および受電線と、固定部にあるBS受信機BSR
の信号線および給電線とは、摺動接続手段を介して接続
する必要がおる。
この実施例では、アンテナAntの、水平軸113bを
中心とするエレベーション回転範囲は360度以下であ
ればよいので、コンバータConvの信号線および受電
線でなる電気ケーブル161は、比較的に可撓性が高い
ものとして、更に長さに余裕をもたせて360度以上の
回転も可能とし、円筒シャフト116の内式を貫通して
ロータリジヨイント160まで配線してそれに接続して
いる。ロータリジヨイント160には、BS受信機BS
Rからの電気ケーブル162が接続されており、このロ
ータリジヨイント160により、ケーブル161と16
2の、互に電気接続すべきリードが、第1軸Yを中心と
する相対的な回転にもかかわらず、互に電気接続されて
いる。
水平軸113bを中心とするアンテナAntの回転に対
しては、ケーブル161が、大略でピン117当りを中
心とする如きの首振りをする。
このように、この実施例では、摺動接続手段は1組(ロ
ータリジヨイント160)のみ用いられている。
工゛レベーション機構(150,151’)のエレベー
ション駆動モータ151は駆動ギア154を回転駆動す
るが、駆動ギア154によって往復駆動される円筒シャ
フト116は回転台120に対゛して摺動するので、回
転台120およびそれを回転駆動するアジマス機構(1
44,140゜141)は、エレベーション機構(15
0゜151)によっては駆動されず、エレベーション機
構(150,151>の負荷とはならない。エレベーシ
ョン機構(150,151)が支持する物体は、実質上
BSアンテナAnt、BSコンバータCo n V *
 リンクアーム115および円筒シャフト116であり
、荷重が小さいので慣性力が小さく、第2軸(X)を中
心とするBSアンテナAntのアジマス駆動およびエレ
ベーション駆動を比較的に高速で行なうことができ、し
かも位置決めを比較的に高精度で行ない得る。
第4図を参照すると、操作ボード22には、アンテナA
旧の方位角データ(以下アジマスデータ)、仰(俯)角
データ(以下エレベーションデータ)。
受信レベルおよび各種メソセージを表示するためのLC
D (2次元液晶表示板)23.アンテナAntのオー
ト姿勢制御を指示するスタート(START)キー24
.アンテナAntのオート姿勢制御停止を指示するスト
ップ(STOP)キー25.マニュアル姿勢制御のため
のアップキー(Uキー)26.ダウンキー(Dキー)2
7.ライトキー(Rキー)28、およびレフトキー(L
キー)29が備わっている。
第5図に、マイクロコンピュータ4の制御動作の概要を
示す。図示しない電源回路が、車両のイグニションキー
がエンジン作動状態の位置(イグニションキースイッチ
 オン)にあるときに、車両上バッテリに接続されて、
第1図に示す電気回路の各部に所定の電圧を印加する。
なお、モータドライバAZD、ELDには、モータ通電
用にバッテリ電圧も印加される。
マイクロコンピュータ4は、それ自身に所定電圧が印加
されると、「システムイニシャライズ」(サブルーチン
1:以下、カッコ内ではステップとかサブルーチンとい
う語を省略してそれに付した番号のみを記す)を実行し
て、内部レジスタ。
タイマ、カウンタ等を待機状態に定められている内容に
設定し、出力ボートには非作動(消勢)を指定する信号
を設定する。そして、「システムイニシャライズ」 (
1)の中で、[アンテナ姿勢の初期化」を実行する。こ
れにおいては、アンテナAntを、アジマス方向ではホ
ームポジション(スイッチ147オン)に、エレベーシ
ョン方向では半時針方向回転(下向き回転)のリミット
位置(下向きリミット位置:スイッチ159オン)に定
めて、すなわちアンテナ姿勢原点に定めて、姿勢レジス
タ(アジマス位置:レジスタAZPR/エレベーション
位置:レジスタELPR) をクリアする。また、後述
するコニカルスキャンモードはRLにする。
ヤイクロコンピュータ4は、モータドライバAZDおよ
びELDの両者からReady信号を受信すると、5T
ARTキー24がオン操作されるまで、ステップ4(以
下ステップをSと表わす)のマニュアル操作処理を実行
するループを構成する。
マニュアル操作処理を第6図に示したフローチャートを
参照して説明する。Uキー26の操作があると、マイク
ロコンピュータ4は530からS31に進み、ここでエ
レベーション上リミットスイッチ158のオン(閉)/
オフ(開)を調べる。
スイッチ158がオン(閉〉になっていればアンテナA
ntのエレベーション方向の姿勢は仰角の上限界にあり
、それ以上の上向駆動は不可能であるが、そうでなけれ
ばS32でエレベーションモータドライバELDに、1
5tep上シフト処理の実行を指示する。また、Dキー
27の操作があると、333から334に進み、ここで
エレベーション上リミットスイッチ159のオン(閉)
/オフ(開)を調べる。スイッチ159がオン(閉)に
なっていればアンテナ^n+のエレベーション方向の姿
勢は俯角の下限界にあり、それ以上の下向駆動は不可能
であるが、そうでなければS35でエレベーションモー
タドライバELDに、15tep下シフト処理の実行を
指示する。
Rキー28の操作があった場合には、マイクロコンピュ
ータ4は、S36からS37に進み、ここでアジマスモ
ータドライバAZDに、15tep右シフト(時計方向
回転:正回転)を指示し、Lキー29の操作があった場
合には、S38から339に進み、ここでアジマスモー
タドライバAZDに、15tep左シフト(半時針方向
回転 逆回転)を指示する。
再度第6図を参照すると、マイクロコンピュータ4は、
S40においてモータドライバAZD。
ELDによる1 5tep右シフト、 15lep左シ
フト。
1slep上シフトあるいは1step下シフトが実行
されるのを待ち、341においてモータドライバAZD
、ELDより転送されたAzデータおよびELデータを
読み取る。さらに、342では、受信レベルBSsを読
み取ってレジスタL1に格納し、343において、Az
データ、ELデ=りおよびレジスタL1の受信レベルB
SsをLCD23に表示する。
マイクロコンピュータ4は、33(第5図)において、
5TARTキー24がオン操作されると、S5で第7図
に示す「初期サーチ」を実行する。
第7図を参照して「初期サーチJS5の内容を説明する
が、まず第10図を参照して「初期サーチJS5の概念
を説明する。これにおいては、受信レベルBSsを監視
しながらアンテナAntのエレベーション方向の姿勢を
下限位置(俯角限界)から上限位置く仰角限界)まで1
ステツプ毎の上シフトを繰り返し、上限位置になるとア
ンテナAntのアジマス方向の姿勢を1ステツプ右にシ
フトし、今度は上限位置から下限位置まで1ステツプ毎
の下シフトを繰り返し、下限位置になるとアンテナAn
tのアジマス方向の姿勢を1ステツプ右にシフトし、以
上を受信レベルBSsが受信に充分なレベルになるか、
アジマスステップ駆動量が一回転(360度)になるま
で全周(エレベーション方向では下限位置から上限位置
、アジマス方向では06〜359″に亘って繰り返す(
実際には1ステツプの移動が1″であるので、第10図
より遥かに細くなる)。
第7図を参照してより具体的に説明すると、S50にお
いて、そのときのAzデータをレジスタA1およびA2
に格納し、ELデータをレジスタE1およびE2に格納
すると、S51でフラグF1をリセット(0)する。フ
ラグF1は、エレベーション方向のシフトの向き(上/
下)を設定するフラグである。
この後、352で受信レベルを読み取り、その値をレジ
スタL1に格納する。このときの受信レベル、すなわち
、レジスタL1の値が所定レベルTHI以上のときには
、マイクロコンピュータ4は、353から直ちにメイン
ルーチンにリターンするが、所定レベル781未満であ
れば、354以下に進んでアンテナAntの姿勢変更を
行う。
この姿勢変更ではまず、フラグF1をリセット(0)し
ているときには、エレベーション上リミットスイッチ1
58がオンでなければ、S54→355→S 56 、
!−進み、ここでエレベーションモータドライバELD
に前述の15tep上シフトを指示し、S57でレジス
タE2の値を1インクリメントする。モータドライバE
LDよりシフト終了の信号を受信するとマイクロコンピ
ュータ4は、再度352に戻り、受信レベルを監視しな
がら、上記を繰り返す。受信レベルが所定値781以上
になる前にスイッチ158がオンになると、35Bでフ
ラグF1をセット(1)し、359でアジマスモータド
ライバAZDに前述の1s+ep右シフトを指示し、S
60でレジスタA2の値を1インクリメントする(ただ
し、ホームポジションスイッチ147がオンになるとそ
こでアンテナを左−回転駆動する)。
フラグF1をセット(1)した後は、S54→361→
S63と進み、ここでモータドライバELDに前述の1
5tep下シフトを指示し、364でレジスタE2の値
を1デクリメントする。この処理を繰り返して、受信レ
ベルが所定値781以上になる前にスイッチ159がオ
ンになると、362でフラグF1をリセット(0)し、
359でアジマスモータドライバAZDに15tep右
シフトを指示し、560でレジスタA2の値を1インク
リメント(左シフトのときはデクレメント)する。
以上の処理を繰り返す間に、受信レベルBSsが所定値
781以上になるとメインルーチン(第5図)にリター
ンするが、受信レベルが所定値、TH1以上になる前に
アンテナAntの姿勢が「初期サーチJS5を開始した
ときの状態、すなわち、レジスタA2の値がレジスタA
1の値に、レジスタE2の値がレジスタE1の値に、そ
れぞれ等しくなると、366から367に進み、LCD
23に「受信不能」を表示し、メインルーチン(第5図
)の83に戻る。
「初期サーチJS5で、受信レベルBSsが所定値78
1以上となるアンテナAntの姿勢を探索すると、第5
図の310でマイクロコンピュータ4は次の受信レベル
BSsを読み取ってレジスタL1に書込み、アンテナA
ntの姿勢を示すAzデータおよびELデータをモータ
ドライバAZD、ELDから読み取った後、これらのデ
ータをLCD23に表示する。
313では、このときの受信レベルBSs、すなわち、
レジスタL1の値と所定レベルTHIとを比較し、レジ
スタL1の値が所定レベル781以上である限り、S8
→S10→313−38→・・・なるループを繰り返す
。これを継続しているときに、5TOPキー25がオン
操作されると、S8でこれを読取って、第5図に示すフ
ローの53(待機状態)に戻る。
上述の、受信レベルBSsが高く、レジスタL1の値が
所定レベルTHI未満になると、マイクローンピユータ
4は513でこれを検知して、313から814に進み
、「受信追尾J S14を実行する。これを終えると更
に受信レベルBSsを読込んで(15)、第ルベルTH
Iより低い受信下限レベルTH2と比較する(16)。
316で、受信レベルBSsが受信下限レベルTH2未
満の時は、マイクロコンピュータ4は、817に進み「
追尾サーチ」を実行する。
第8a図および第8b図を参照して「受信追尾」314
の内容を説明する。
まず第11図を参照にしてその概念を説明する。
第11図は、アンテナを微小範囲のコニカル走査する時
の走査位置を平面に展開した概念図である。
この、微小範囲のコニカル走査は、アンテナAntの主
ビームを回転(1→2→3→4→5→6→7→8→1→
・・・・・)させ、目標電波源がアンテナビームの回転
中心にあると受信レベルはこの回転(走査)中実買上一
定になるが、目標電波源がビームの回転中心からずれて
ると受信レベルが走査中に変動し極大値が現われる現象
を利用するものである。第11図において、升目はエレ
ベーシッン方向(U/D)およびアジマス方向(R/L
)の1ステツプ(1” )を示し、各点1゜2.3,4
,5,6.7および8はアンテナAntの主ビーム(中
心)の投影点9点0はアンテナビームの回転中心(走査
開始直前の姿勢での指向方向)、矢印はアンテナAnt
の姿勢のシフト方向を示す。また、図に示すRL、RH
はコニカルスキャンモードを示しRHはコニカル走査の
振り角(コニカルスキャン回転半径)をRLより大きく
 (本実施例では2倍)したものである。なお、点aに
アイソトロピックアンテナ(等方性点電波源)があるも
のとする。以下、点0にアンテナAntが指向している
状態からの「受信追尾」314を、第8a図〜第8c図
および第11図を参照して説明する。
1)、前述した「システムイニシャライズJ  (31
)にてコニカルスキャンモードはRLに設定されている
ので、コニカルスキャンモードRLによってアンテナA
ntを起点Oから点1に駆動しく570−371a−3
71b−372a−373a)、点1において受信レベ
ルを記憶した(384)後、アジマス方向右に2ステツ
プシフトエレベーシヨン方向下に1ステツプシフトして
点2 (モードRL)に指向しく5741)、点2の受
信レベルBSsを記憶する(584)。
2)0次に、アジマス方向右に1ステツプシフト。
エレベーション方向下に2ステツプシフトして点3(モ
ードRL)に指向しく375a)、点3の受信レベルを
記憶する(384)。
3)0次に、アジマス方向左に1ステツプシフト。
エレベーション方向下に2ステツプシフトして点4(モ
ードRL)に指向しく376a)、点4の受信レベルを
記憶する(584)。
4)0次に、アジマス方向左に2ステツプシフト。
エレベーション方向下に1ステツプシフトして点5(モ
ードRL)に指向しく577a)、点5の受信レベルを
記憶する(384)。
5)0次に、アジマス方向左に2ステツプシフト。
エレベーション方向上に1ステツプシフトして点6(モ
ードRL)に指向しく578a)、点6の受信レベルを
記憶する(384)。
6)3次に、アジマス方向左に1ステツプシフト。
エレベーション方向上に2ステツプシフトして点7(モ
ードRL)に指向しく379g)、点7の受信レベルを
記憶する(384)。
7)0次に、アジマス方向右に1ステツプシフト。
エレベーション方向上に2ステツプシフトして点8(モ
ードRL)に指向しく380a)、点8の受信レベルを
記憶する(3114)。
以上で、1回のコニカル走査(モードRL)が終了し、
その全点(8点)の受信レベルBSsが、レジスタFO
R1〜8に書込まれている。
8)、全点の受信レベルの中からその最高値5Pvax
と最低値SPm1nを摘出しくS87り、両者の差を算
出して眼差が所定範囲(dTH)内にあるかをチエツク
する(388a)。所定範囲内であると1回のコニカル
走査中の受信レベルの変動が少なく、アンテナAntの
中心が実質上電波源を指向しているので、最高値SPm
axが受信不良判定用のしきい値TH2以下である(受
信不能)かをチエツクして(389a)、受信不良でな
いと、受信良好判定用の参照値THIを、SPmaxX
o、9に更新しく390a) 、この参照値THIが一
定値HLV以上であるかをチエツクする(S91a)。
一定値HLV以上であるとコニカルスキャンモードをR
HとしくS92り 、一定値HLV未満であるとコニカ
ルスキャンモードをRLとする(393り 。
9)1次に、受信レベルが5PII+axの点(第11
図のモードRLにおける点1〜8)を求める(S!14
a〜598)。
10〉、そして求めた、受信レベルが最高の点にアンテ
ナビームの回転中心点を合わすようにアンテナAntの
姿勢を定めてリターンする(399)。これにより、第
11図に示すa点が、電波源の位置であったときには、
受信レベルの大きさは、点1〉点2〉点8〉点3〉点7
〉点4〉点6〉点5となるので受信レベルの最高の点は
点1となる。よって、点1にアンテナビームの指向セン
ターを合わすようにアンテナAntの姿勢を設定する。
11)1次に、ステップ91aにおいて、参照値THI
が一定値HLV未満であるとコニカルスキャンモードは
RLであるので(393i) 、上記の1)〜10)の
処理を繰り返し行うが、参照値THIが一定値HLV以
上であるとコニカルスキャンモードはRHとなり (S
92a) 、ステップ371bにより第8c図に示す処
理を行う。すなわち、コニカルスキャンモードRHによ
ってアンテナAntを起点Oから点1に駆動しく370
−371a−371b−372b−373b)、点1に
おいて受信レベルを記憶した(S84)後、アジマス方
向右に4ステツプシフト、エレベーション方向下に2ス
テツプシフトして点2(モードRH)に指向しく574
b)、点2の受信レベルBSsを記憶する(384)。
12)0次に、アジマス方向布に2ステツプシフト。
エレベーション方向下に4ステツプシフトして点3(モ
ードRH)に指向しく375b)、点3の受信レベルを
記憶する(S84)。
13)9次に、アジマス方向左に2ステツプシフト。
エレベーション方向下に4ステツプシフトして点4(モ
ードRH)に指向しく376b)、点4の受信レベルを
記憶する(384)。
14)0次に、アジマス方向左に4ステツプシフト。
エレベーション方向下に2ステツプシフトして点5(モ
ードRH)に指向しく377b)、点5の受信レベルを
記憶する(S84)。
15)1次に、アジマス方向左に4ステツプシフト。
エレベーション方向上に2ステツプシフトして点6(モ
ードRH)に指向しく578b)、点6の受信レベルを
記憶する(384)。
16)1次に、アジマス方向左に2ステツプシフト。
エレベーション方向上に4ステツプシフトして点7(モ
ードRH)に指向しく579b)、点7の受信レベルを
記憶する(S84)。
17)0次に、アジマス方向布に2ステツプシフト。
エレベーション方向上に4ステツプシフトして点8(モ
ードRH)に指向しく580b)、点8の受信レベルを
記憶する(384)。
以上で、モードRHにおける1回のコニカル走査が終了
し、その全点(8点)の受信レベルBSsが、レジスタ
FORI〜8に書込まれている。
18)、以下、8)〜10)に示したと同様の処理を行
い(Sl17b−399) 、受信レベルが最高の点に
アンテナビームの回転中心点を合わすようにアンテナA
ntの姿勢を定めてリターンする。
以上のように、「受信追尾」S14においては、当初の
アンテナビームの中心軸(点0)を中心に、1サイクル
の微小範囲のコニカル走査をして、受信レベルの最高点
を検出し、そこにアンテナビームの中心軸を置くように
アンテナAntの姿勢を設定する。したがって、電波源
がアンテナAntに対して相対的に移動する場合には、
アンテナビームの中心軸(点0)の軌跡が電波源と共に
移動する態様で姿勢制御が行われてアンテナAntによ
る電波源の追尾が行われる。また、コニカルスキャンの
振れ角をその時点で得られる受信レベルを基に可変させ
るので、環境(天候等の変化)により受信レベルが変動
しても受信品質を一定に保つことができる。つまり、高
い受信レベルが得られるときには一定の受信品質を確保
した上で振れ角を大きくする(コニカルスキャンモード
=RH)のでより高い追尾性能が得られ、低い受信レベ
ルしか得られないときには振れ角を小さくする(コニカ
ルスキャンモード=RL)のでより高い受信品質が得ら
れる。
上述のコニカル走査を終了したとき、受信レベルはTH
I以上であるとは限らない。コニカル走査で受信レベル
がTHI以上になったときには、ボインティング誤差は
ないものとして何も行わないが、コニカル走査によって
も受信レベルがTH2以上にならなかったときには、マ
イクロコンピュータ4は、「追尾サーチ」S17を実行
する。
第9a図および第9b図に「追尾サーチ」317の内容
を、第12図に「追尾サーチ」317の処理概念を説明
するための模式図を示す。
これらの図面を参照すると、5100は、初期設定であ
り、第12図に示す点すにアンテナAntが指向してい
る状態をTSC=Oのときとする。
1)、51旧でTSCの値が4以下かをチエツクする。
TSCの値が4以下である限り5102へ進み3102
でスイッチ158の状態を調べて、オンでなければ31
03でモータドライバELDに1step上シフトを指
示する。これが第12図の、点0ん5までの走査である
。3101でTSCの値が5以上のときは、3104へ
進む。
2)、 3104でTSCの値が54以下かをチエツク
する。TSCの値が54以下である限り3105へ進み
モータドライバAZDに1step右シフトを指示する
。これが第12図の点5〜55までの走査である。31
04でTSCの値が55以上のときは、5106へ進む
3)、 3106でTSCの値が64以下かをチエツク
する6TSCの値が65より小さい限り3107へ進み
S]07テスイツチ159の状態を調べて、オンでなけ
ればS】08でモータドライバELDに1 s tep
下シフトを指示する。これが第12図の点55〜65ま
での走査である。S】06でTSCの値が65以上のと
きは、5109へ進む。
4)、 5109でTSCf)値が164以下かをチエ
ツクする。TSCの値が164以下である限りSl】0
へ進みモータドライバAZDに1step左シフトを指
示する。これが第12図の点65〜165までの走査で
ある。5109でTSCの値が165以上のときは、5
111へ進む。
5)、 5illでTSCの値が174以下かをチエツ
クする。TSCの値が174以下である限り5112へ
進み5112でスイッチ158の状態を調べて、オンで
なければSi20でモータドライバELDに1step
上シフトを指示する。これが第12図の点165〜17
5までの走査である。5111でTSCの値が175以
上のときは、5114へ進む。
6)、 3114でTSCの値が224以下かをチエツ
クする。TSCの値が224以下である限り5115へ
進みモータドライバAZDに1step右シフトを指示
する。これが第12図の点175〜225(先の点5)
の走査である。 3114でTSCの値が225以上の
ときは、Sl】6へ進む。
7)、 5116でTSCの値が229以下である限り
3117へ進み5117でスイッチ159の状態を調べ
て、オンでなければ5118でモータドライバELDに
1seee下シフトを指示する。これが第12図の点2
25(先の点5)〜点230(先の点O)までの走査で
ある。
8)、 5116でTSCO値が230以上のとき、な
らびに、上述のようにシフトを指示して、シフトが終了
したときに、512θを実行して、受信レベルを読込み
、5121でそれが782以上であるかをチエツクして
、782以上ときには、メインルーチン(第5図ンに戻
る。
782未満のときには、5125でTSCの値を1大き
い数値に更新して、31(11に進む。
以上の3101〜5125の処理により、受信レベルB
Ssが第2設定値TH2以上になるまでは、第12図に
示すように、点b(0)からスタートして、点1,2,
3.  ・・・230(0)をこの順にたどる軌跡でサ
ーチ走査が行なわれ、各点で受信レベルが782以上に
なったかがチエツクされる。782未満のまま点230
(b=0)に達すると、すなわち元のスタート点に戻る
と、そこで5119でTSCがOにリセットされて、ま
た点すがら同じサーチ走査が行なわれる。
ここで要約すると、受信レベルBSsが第2レベルTH
1以上の間は、ボインティング誤差はないものとして何
も行わない。受信レベルBSsが、THI未満かつTH
2U上にあるときには、THlが一定値HLV以上であ
ると振れ角の大きいモードRHにより、またTHIが一
定値HLV未満であると振れ角の小さいモードRLによ
り、コニカルスキャンを行って得た最適指向方向へのア
ンテナ姿勢変更が行なわれる。受信レベルEISsが第
2レベルTH2未満のときには、コニカルスキャンより
も広い範囲の追尾サーチ(第12図)が行なわれる。
以上の実施例の説明より、本発明が自動車1列車等の路
上車両以外の移動体、すなわち、船舶。
航空機等にも適用できることは容易に理解し得よう。
〔発明の効果〕
以上の通り本発明によれば、環境により移動体上アンテ
ナの受信レベルが変動しても受信品質を一定に保ち、し
かもより速い追尾速度が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例の、主に電気回路部の構成
を示すブロック図である。 第2a図は、該実施例の、アンテナ支持機構の縦断面図
である。 第2b図は、第2a図のIIB−IIB線拡線断大断面
図る。 第2c図は、第2a図のmc−mc線線入大断面図ある
。 第2d図は、第2a図に示す回転台120の上面を示す
拡大斜視図である。 第2e図は、第2a図に示すアンテナAntの、自動車
に搭載した状態を示す斜視図である。 第3図は、第2a図に示すアンテナAntの電波受信特
性を示すグラフである。 第4図は、第1図に示す操作ボード22の拡大平面図で
ある。 第5図は、第1図に示すマイクロコンピュータ4の制御
動作の概要(メインルーチン)を示すフローチャートで
ある。 第6図は、第5図に示す「マニュアル操作」S4の内容
を示すフローチャートである。 第7図は、第5図に示す「初期サーチ」S5の内容を示
すフローチャートである。 第8a図、第8b図および第8c図は、第5図に示す「
受信追尾」S14の内容を示すフローチャートである。 第9a図および第9b図は、第5図に示す「追尾サーチ
」S17の内容を示すフローチャートである。 第10図は、第7図に示す「初期サーチJS5によるア
ンテナAntの指向方向の推移を示す模式図である。 第11図は、第8a図、第8b図および第8C図に示す
「受信追尾」S14によるアンテナAntの姿勢変更量
を示すグラフであり、横軸は、 アジマス方向、縦軸は
エレベーション方向を示す。 第12図は、第9a図および第9b図に示す「追尾サー
チ」S17によるアンテナAntの姿勢変更量を示すグ
ラフであり、横軸はアジマス方向、縦軸はエレベーショ
ン方向を示す。 3:インターフェイス 4:マイクロコンピュータ(第1制御手段、第2制御手
段) 5:インターフェイス Ant:アンテナ(アンテナ) Conv : BS−ンバータ BSR:BS受信機(受信機) BSD:CRT AZD :アジマスモータドライバ ELD:エレベーションモータドライバ10:アジマス
回転駆動機構 20:エレベーション回転駆動機構 22:操作ボード 110:アンテナブラケット 111.113a、114a :アングル112:ピン
   113b:第2軸(X)Y:第1軸     1
15:リンクアーム116:円筒シャフト 116a:リングギア 120hニガイド穴 117:ビン 118:割り溝   120:回転台 120a:ギア   121a :支持アーム122:
ベアリング 130:固定台 140:減速機 141:アジマス駆動モータ(駆動手段)142ウオー
ム  143:ウオームホイール144:ギア    
145:ギア軸 146:支持台   147:アジマスホームポジショ
ンスイッチ 148:ロータリエンコーダ 150:減速機 151:エレベーション駆動モータ(駆動手段)152
:ウオーム  153:ウォームホイール154:ギア 155:ギア軸(110〜b 157:ロータリエンコーダ 158:エレベーシジン上リミットスイッチ159:エ
レベーション下リミットスイッチ160:ロータリジヨ
イント 161.162:ケーブル 特許出願人 アイシン精機株式会社 他1名 −一第2
b図 第2C図 第2d図 第2e図 第3図 第4図 第5図 第6図 第9b図 1.1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 移動体上でアンテナを回動自在に支持する支持機構; 前記アンテナを回転駆動する駆動手段; 前記アンテナに接続された受信機; 前記駆動手段を介して前記アンテナを正、逆方向にステ
    ップ状に回転駆動し前記受信機の受信信号レベルが高い
    位置に前記アンテナの姿勢を変更する、第1制御手段;
    および、 前記受信機の受信信号レベルに対応してそれが高いと大
    きく、低いと小さく、前記第1制御手段の回転駆動の1
    ステップ回転量を定める、第2制御手段; を備える、移動体上アンテナの姿勢制御装置。
JP33512690A 1990-11-30 1990-11-30 移動体上アンテナの姿勢制御装置 Pending JPH04204169A (ja)

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