JPH0779111A - 移動体搭載アンテナ姿勢制御装置 - Google Patents

移動体搭載アンテナ姿勢制御装置

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JPH0779111A
JPH0779111A JP22116393A JP22116393A JPH0779111A JP H0779111 A JPH0779111 A JP H0779111A JP 22116393 A JP22116393 A JP 22116393A JP 22116393 A JP22116393 A JP 22116393A JP H0779111 A JPH0779111 A JP H0779111A
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JP
Japan
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antenna
matrix
command
attitude
moving body
Prior art date
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Pending
Application number
JP22116393A
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English (en)
Inventor
Yasuo Tsukagoshi
康雄 塚越
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Tokyo Keiki Inc
Original Assignee
Tokimec Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】移動体に搭載されたアンテナの姿勢を制御し、
偏波角の制御も行うことのできるアンテナ姿勢制御装置
とする。 【構成】移動体座標と地球座標との関係を表す座標変換
マトリックス(〔C L B 〕又は〔C L B T )を算出す
る演算器(25,26,27,33)と、アンテナの取
るべきコマンド方位角、コマンド俯仰角、コマンド偏波
角からなるコマンド姿勢マトリックス(〔C L D T
は〔C L D 〕)を決定する演算器(34)と、座標変換
マトリックス(〔C L B 〕又は〔C L B T )を用いて
コマンド姿勢マトリックス(〔C L D T 又は
〔C L D 〕)を移動体座標上でのアンテナ姿勢マトリッ
クス(〔C B D T 又は〔C B D 〕)に変換する演算器
(35)と、アンテナ姿勢マトリックス(〔C B D T
又は〔C B D 〕)の要素成分に基づいて移動体に搭載さ
れたアンテナの姿勢を制御する駆動手段(21,22,
23)と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両、船舶、飛行体等
の移動体に搭載されたアンテナの姿勢を制御するアンテ
ナ姿勢制御装置に関し、例えば、移動体に搭載されたア
ンテナを静止衛星や、地上局に向けるためのアンテナ姿
勢制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のテレビアンテナ指向装置として、
特開平2−309702号公報に記載されたものがあ
る。この公報に開示されたテレビアンテナ装置は、ヘリ
コプター等の飛行体に搭載されたテレビアンテナを地上
局に指向させるための装置で、アンテナの指向方向を示
す設定情報としてのアンテナ方位角とアンテナ俯仰角を
用いて表される単位ベクトルを、機体座標上でのアンテ
ナ指向方向を示す単位ベクトルに変換して、アンテナの
指向制御を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のテレビアンテナ指向装置では、アンテナの方
位角とアンテナの俯仰角しか制御できないため、衛星や
地上局に対して方向ベクトルの制御はできるが、その方
向を中心として回転角の制御をすることはできないとい
う問題がある。
【0004】移動体に搭載されたアンテナを、静止衛星
又は地上局に追尾させて通信を行う場合に、静止衛星又
は地上局からの送信電波が円偏波であれば従来の指向装
置で対応することが可能であるが、送信電波が直線偏波
の場合には、対応できず、良好なアンテナ利得を得るこ
とが出来ないという問題があった。本発明は、かかる問
題点に鑑みなされたもので、偏波角の制御も行うことが
でき、アンテナの姿勢を制御することができるアンテナ
姿勢制御装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、移動体に搭載されたアンテナの姿勢を
制御するためのアンテナ姿勢制御装置であって、移動体
の運動の角速度成分を検出する角速度検出手段と、該角
速度検出手段で検出された角速度成分の積分演算により
移動体座標と地球座標との関係を表す座標変換マトリッ
クス(〔C L B〕又は〔C L B T )を算出する演算手
段と、移動体運動の加速度成分を検出する加速度検出手
段と、地磁気コンパスまたはジャイロコンパスによる方
位検出手段と、加速度検出手段及び方位検出手段の検出
出力に基づいて前記演算手段で算出される座標変換マト
リックス(〔C L B 〕又は〔C L B T )のドリフト分
を除去するドリフト除去手段と、地球座標系においてア
ンテナの取るべきコマンド方位角、コマンド俯仰角、コ
マンド偏波角からなるコマンド姿勢マトリックス(〔C
L D T 又は〔C L D 〕)を決定する第2演算手段と、
座標変換マトリックス(〔C L B 〕又は〔C L B T
を用いてコマンド姿勢マトリックス(〔C L D T 又は
〔C L D 〕)を移動体座標上でのアンテナ姿勢マトリッ
クス(〔C B D T 又は〔C B D 〕)に変換する第3演
算手段と、アンテナ姿勢マトリックス(〔C B D T
は〔C B D 〕)の要素成分に基づいて移動体に搭載され
たアンテナの姿勢を制御する駆動手段と、を備える。
【0006】
【作用】移動体の各軸方向の角速度成分を角速度検出手
段により求め、演算手段でこの角速度を積分すること
で、地球座標から移動体座標との関係を表す座標変換マ
トリックス(〔C L B 〕又は〔C L B T )が求まる。
また、角速度検出手段のドリフトを防ぐために、加速度
検出手段で求めた移動体の各軸方向の加速度成分と、方
位検出手段で求めた移動体の方位から座標変換マトリッ
クス(〔C L B 〕又は〔C L B T )のドリフト分を求
め、ドリフト除去手段で、ドリフト分を除去して座標変
換マトリックス(〔C L B 〕又は〔C L B T )とす
る。
【0007】一方、アンテナの取るべきコマンド方位
角、コマンド俯仰角、コマンド偏波角は、いわば地球座
標から見た静止衛星又は地上局等の相手局のアンテナの
座標系への変換になる。従って、この変換をコマンド姿
勢マトリックス〔C L D 〕で表す。移動体座標から相手
局のアンテナ座標への座標変換マトリックスを
〔C B D 〕とすれば、これらマトリックスには、 〔C L D 〕=〔C B D 〕×〔C L B 〕 の関係が成り立つ。この式を変形すると、 〔C B D 〕=〔C L D 〕×〔C L B 〕 または、 〔C B D T =〔C L B 〕×〔C L D T となる。
【0008】前記演算手段で演算され、ドリフト除去手
段でドリフト除去された座標変換マトリックス(〔C L
B 〕又は〔C L B T )と、第2演算手段で得られる座
標変換マトリックス(〔C L D T 又は〔C L D 〕)か
ら、〔C B D 〕又は〔C B DT を求める。そして、
〔C B D 〕又は〔C B D T の要素成分からアンテナ姿
勢制御のために必要な各軸の制御角を取り出し、駆動手
段で移動体に搭載されたアンテナを駆動して姿勢制御を
行う。
【0009】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1は、本発明のアンテナ姿勢制御装置の実施例を
示すブロック図であり、レートジャイロ11,12,1
3、加速度計14,15,16,方位センサ17及びア
ンテナ姿勢演算手段20、アンテナ駆動手段21,2
2,23を備える。
【0010】レートジャイロ11,12,13は、それ
ぞれ移動体の前後軸回りの角速度、移動体の左右軸回り
の角速度、移動体の上下軸回りの角速度を検出し、各検
出出力をアンテナ姿勢演算手段20に対して送る。ま
た、加速度計14,15,16は、それぞれ移動体の前
後軸回りの加速度、移動体の左右軸回りの加速度、移動
体の上下軸回りの加速度を検出し、各検出出力をアンテ
ナ姿勢演算手段20に対して送る。
【0011】方位センサ17は、地磁気方位コンパスま
たはジャイロコンパスで構成され、移動体の前後方向に
対する磁北または真北からの方位を検出して、アンテナ
姿勢演算手段20に送る。アンテナ姿勢演算手段20
は、汎用のプロセッサで構成され、複数の演算手段を備
える。まず、レートジャイロ11,12,13からの角
速度から演算器25において、角速度マトリックス
〔ω〕が求められ、乗算器26を介して積分器27で積
分されて移動体座標から地球座標へと座標変換を表す座
標変換マトリックス〔C L B T が求められる。積分器
27からの座標変換マトリックス〔C L BT は、乗算
器26へと戻り、角速度マトリックス〔ω〕との乗算が
行われる演算ループが形成されている。
【0012】また、加速度計14,15,16からの加
速度及び方位センサ17からの方位から演算器28にお
いて座標変換マトリックス〔C L B T mgが求められ、
減算器29にて積分器27からの座標変換マトリックス
〔C L B T との減算が行われ、座標変換マトリックス
〔C L B T のドリフト除去が行われる。この減算マト
リックスは、スイッチ30を介し係数器31でK倍され
た後、加算器32で乗算器26からの出力と加算され
て、演算ループに取り込まれる。
【0013】尚、スイッチ30は、大加速度印加時にス
イッチを切断して加速度計及び方位センサからの誤差が
入るのを防止するためのものである。これら演算器2
5、乗算器26、積分器27、演算器28、減算器2
9、係数器31、加算器32までは、公知のストラップ
ダウン姿勢演算器を構成している。
【0014】積分器27からの座標変換マトリックス
〔C L B T から、演算器33において、座標変換マト
リックス〔C L B T の行列要素変換を行うことによっ
て、転置マトリックスである座標変換マトリックス〔C
L B 〕が求められる。図2に示したように、地球座標か
ら移動体座標に対する方位角をψ、ピッチ角をθ、ロー
ル角をφで表すと、座標変換マトリックス〔C L B
は、
【0015】
【数1】 で表される。一方、アンテナの設定姿勢角となるコマン
ド方位角ψd 、コマンド俯仰角θd、コマンド偏波角φ
d から、演算器34においてコマンド姿勢マトリックス
〔C L D T が求められ、
【0016】
【数2】 として表される。各コマンド姿勢角は、追尾する対象が
静止衛星である場合には、移動体の存在する地位で決定
されるので予めテーブルに備えておくとよい。また、地
上局との通信場合には、地上局から無線で受ける方法、
移動体の自己の位置から方位角、俯仰角を求める方法等
により、コマンド姿勢角が設定される。乗算器35で
は、コマンド姿勢マトリックス〔C L D T を、移動体
座標上におけるコマンド姿勢マトリックス〔C B D T
に変換するために、 〔C B D T =〔C L B 〕×〔C L D T (3) の演算を行う。即ち、移動体座標から相手局のアンテナ
座標に対する方位角をψ b 、俯仰角をθb 、偏波角をφ
b で表すと、
【0017】
【数3】 が成り立つ。得られた〔C B D T の要素を
【0018】
【数4】 で表すと、
【0019】
【数5】 で求められるので、演算器36で(6)の演算を行っ
て、アンテナ姿勢演算手段20から出力される。(6)
の制御姿勢角は、それぞれ増幅器44,45,46を介
して方位角駆動手段21、俯仰角駆動手段22、偏波角
駆動手段23に送られる。駆動手段21,22,23
は、公知のサーボループを構成して、アンテナ1の3軸
回りの回転制御を行う。
【0020】このようにして、アンテナの指向方向を制
御するとともに、指向方向からの回転角φを制御するこ
とができ、送信電波の偏波角と一致させることができ、
良好なアンテナ利得を得ることができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
移動体座標と地球座標との関係を表す前記座標変換マト
リックス(〔C L B 〕又は〔C L B T )を算出する演
算手段と、アンテナの取るべきコマンド方位角、コマン
ド俯仰角、コマンド偏波角からなるコマンド姿勢マトリ
ックス(〔C L D T 又は〔C L D 〕)を決定する第2
演算手段と、座標変換マトリックス(〔C L B 〕又は
〔C L B T )を用いてコマンド姿勢マトリックス
(〔C L D T 又は〔C L D 〕)を移動体座標上でのア
ンテナ姿勢マトリックス(〔C B D T 又は
〔C B D 〕)に変換する第3演算手段と、アンテナ姿勢
マトリックス(〔C B D T 又は〔C B D 〕)の要素成
分に基づいて移動体に搭載されたアンテナの姿勢を制御
する駆動手段と、を備えることとしたので、送信電波が
直線電波であっても良好なアンテナ利得を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる移動体搭載アンテナ姿勢制御装
置の実施例を示すブロック図である。
【図2】移動体座標と地球座標との間の説明図である。
【符号の説明】
11,12,13 レートジャイロ 14,15,16 加速度計 17 方位センサ 20 アンテナ姿勢演算手段 21,22,23 アンテナ駆動手段 29 ドリフト除去手段 25,26,27,33 演算手段 34 第2演算手段 35 第3演算手段

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 移動体に搭載されたアンテナの姿勢を制
    御するためのアンテナ姿勢制御装置であって、 移動体の運動の角速度成分を検出する角速度検出手段
    と、 該角速度検出手段で検出された角速度成分の積分演算に
    より移動体座標と地球座標との関係を表す座標変換マト
    リックス(〔C L B 〕又は〔C L B T )を算出する演
    算手段と、 移動体運動の加速度成分を検出する加速度検出手段と、 地磁気コンパスまたはジャイロコンパスによる方位検出
    手段と、 加速度検出手段及び方位検出手段の検出出力に基づいて
    前記演算手段で算出される座標変換マトリックス(〔C
    L B 〕又は〔C L B T )のドリフト分を除去するドリ
    フト除去手段と、 地球座標系においてアンテナの取るべきコマンド方位
    角、コマンド俯仰角、コマンド偏波角からなるコマンド
    姿勢マトリックス(〔C L D T 又は〔C L D 〕)を決
    定する第2演算手段と、 座標変換マトリックス(〔C L B 〕又は〔C L B T
    を用いてコマンド姿勢マトリックス(〔C L D T 又は
    〔C L D 〕)を移動体座標上でのアンテナ姿勢マトリッ
    クス(〔C B D T 又は〔C B D 〕)に変換する第3演
    算手段と、 アンテナ姿勢マトリックス(〔C B D T 又は
    〔C B D 〕)の要素成分に基づいて移動体に搭載された
    アンテナの姿勢を制御する駆動手段と、を備えることを
    特徴とするアンテナ姿勢制御装置。
JP22116393A 1993-09-06 1993-09-06 移動体搭載アンテナ姿勢制御装置 Pending JPH0779111A (ja)

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JP22116393A JPH0779111A (ja) 1993-09-06 1993-09-06 移動体搭載アンテナ姿勢制御装置

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JPH0779111A true JPH0779111A (ja) 1995-03-20

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007033401A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Mitsubishi Electric Corp 衛星追尾用のアンテナ制御装置
KR100968033B1 (ko) * 2003-01-30 2010-07-07 주식회사 케이티 위성 안테나 시스템의 자세 제어를 위한 경사각 보정 장치

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