WO2015118796A1 - アンテナ方向調整装置およびアンテナ方向調整方法 - Google Patents

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    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H04B17/20Monitoring; Testing of receivers
    • H04B17/27Monitoring; Testing of receivers for locating or positioning the transmitter

Definitions

  • the present invention relates to an antenna direction adjusting device and an antenna direction adjusting method for adjusting the direction of an antenna.
  • Patent Document 1 discloses a method for searching for a radio wave emission source.
  • the direction finding device includes a direction finding array antenna and a camera attached to the array antenna.
  • the lens of the camera is aligned so that its optical axis is substantially perpendicular to the vertical plane of the array antenna.
  • an object estimated as a radio wave emission source is photographed with a camera.
  • the received signal received by the array antenna is visualized by a technique such as radio holography, and is output as a wave source image.
  • a screen for displaying the camera image and the wave source image in an overlapping manner is provided to the operator. By viewing this screen, the operator can specify the object of the radio wave generation source.
  • a camera aligned with the antenna is provided on the antenna, and the camera is used as an aiming device. Identify the radio wave source with the camera and adjust the antenna orientation so that the radio wave source is in the center of the screen. If the radio wave generation source is specified using the camera as described above or the camera is used as an aiming device, it is surely helpful in adjusting the antenna direction.
  • Patent Documents 1, 2, and 3 are considered to have the following problems.
  • the alignment error must be less than 1.0 °, but it is impossible to manually align the antenna receiving direction and the optical axis of the camera with such high precision at the antenna installation site. Therefore, an antenna manufacturer manufactures and sells an antenna device with an aligned camera attached. However, if a camera is attached to each antenna, the cost increases considerably.
  • An object of the present invention is to provide an antenna direction adjusting device and an antenna direction adjusting method capable of adjusting the antenna direction with high accuracy while having a simple and inexpensive configuration.
  • the antenna direction adjusting device of the present invention is An antenna direction adjusting device for adjusting the direction of the antenna unit of an antenna device having an antenna unit and a direction adjusting component for changing the direction of the antenna unit, A camera fixed relative to the antenna unit; An electric unit that can be attached to the orientation adjustment component and changes the direction of the antenna unit by applying a force of the motor to the orientation adjustment component.
  • a motion controller that provides a drive signal to the electric unit to adjust the direction of the antenna unit, The motion controller is The angular position of the antenna unit is obtained based on the image captured by the camera and the reception intensity of the radio wave received by the antenna unit, and a driving signal is given to the motorized unit to adjust the angular position of the antenna unit. It is characterized by.
  • the antenna direction adjustment method of the present invention An antenna direction adjustment method for adjusting the direction of the antenna unit of an antenna device having an antenna unit and a direction adjusting component that changes the direction of the antenna unit, Attaching the camera to the antenna device such that the position and orientation of the antenna device are not displaced relative to the antenna unit; Attaching an electric part to the orientation adjusting component; Obtaining an angular position of the antenna unit at which reception intensity is maximized based on an image captured by the camera and reception intensity of radio waves received by the antenna unit; Providing a driving signal to the electric part to adjust the angular position of the antenna part.
  • the antenna device can be installed quickly and accurately.
  • the figure which shows the external appearance of an antenna apparatus The figure which looked at the antenna apparatus from the top. The figure which looked at the antenna apparatus from the side. The figure which shows the state which attached the antenna direction adjustment apparatus to the antenna apparatus. The figure which shows the state which attached the antenna direction adjustment apparatus to the antenna apparatus. The figure which shows the structure of a nut runner. Functional block diagram of the motion controller.
  • the figure which shows a mode that the antenna apparatus was looked down on from right above.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the antenna device 100.
  • the antenna device 100 itself may be known.
  • a so-called parabolic antenna is illustrated, but the type of antenna is not particularly limited in applying this embodiment.
  • a planar antenna may be used as the directional antenna.
  • FIG. 1 shows a state in which the antenna device 100 is viewed from behind with the antenna device 100 installed on the support column 10.
  • the antenna device 100 includes an antenna unit 110, a transmission / reception unit 120, and attachment means 130.
  • the antenna unit 110 is a parabolic antenna.
  • the transmission / reception unit 120 is an electric circuit unit that incorporates a reception circuit 121 and a transmission circuit 122 (see FIG. 7), and modulates and demodulates signals as necessary.
  • the transmission / reception unit 120 includes a storage box 123 serving as a housing and electric circuit units (121, 122) stored in the storage box 123, and is connected to the back surface of the antenna unit 110.
  • the attachment means 130 installs and fixes the antenna unit 110 and the transmission / reception unit 120.
  • pillar 10 is made into an example.
  • the attachment means 130 includes a clamp portion 140, an azimuth movable metal fitting 150, an azimuth adjustment bolt (orientation adjustment component) 160, an elevation angle direction movable metal fitting 170, and an elevation angle adjustment bolt (orientation adjustment component) 180. .
  • the clamp part 140 includes a U-shaped metal fitting 141 and a receiving metal fitting 142.
  • the U-shaped metal fitting 141 is U-shaped and has a shape for holding the support column 10, and the support character is sandwiched between the U-shaped metal fitting 141 and the receiving metal fitting 142 on the back side of the receiving metal fitting 142.
  • the receiving metal fitting 142 has a hollow rectangular parallelepiped shape whose one surface is open like a bowl, and receives the azimuthally movable metal fitting 150 inside.
  • the front side of the receiving metal fitting 142 is open, and the azimuthally movable metal fitting 150 is received inside.
  • the azimuthally movable metal fitting 150 is pivotally supported in a state of being received by the receiving metal fitting 142.
  • the axis of the rotation axis is the vertical direction, and the azimuth movable metal fitting 150 can be displaced in the azimuth direction (Azimuth direction) by the rotation axis.
  • the axial direction of the rotating shaft will be described with the general installation state of the antenna device 100 in mind.
  • the degree of freedom in which the antenna unit 110 can be moved is only required to have two axes that can rotate independently, and there is no need to be caught in the direction of gravity such as vertical or horizontal.
  • FIG. 2 is a view from the II direction in FIG. That is, FIG. 2 is a view of the antenna device 100 as viewed from above.
  • Two elongated holes 143 and 143 are provided on the side surface of the receiving metal fitting 142 with the rotation shaft in between, and screws 144 and 144 are inserted into the azimuthally movable metal fitting 150 through the elongated holes 143 and 143. ing.
  • the movable state and the fixed state of the azimuth movable metal fitting 150 can be switched by adjusting the tightening degree of the screws 144 and 144.
  • the azimuth adjusting bolt 160 is screwed from the back surface of the receiving metal fitting 142, and its tip is connected to the back surface of the azimuth direction movable metal fitting 150.
  • the azimuth adjusting bolt 160 is rotated and advanced and retracted, the azimuth movable metal fitting 150 is pushed and pulled, whereby the azimuth movable metal fitting 150 is rotated about the rotation axis. That is, the azimuth of the azimuth movable metal fitting 150 is changed by rotating the azimuth adjusting bolt 160.
  • the azimuth adjusting bolt 160 is an orientation adjusting component that changes the direction (azimuth) of the antenna portion by applying force.
  • the elevation direction movable metal fitting 170 is attached to the front side of the azimuth direction movable metal fitting 150.
  • the elevation-direction movable metal fitting 170 is attached to the azimuth-direction movable metal fitting 150 on the proximal end side 171, and the distal end side is connected to the back surface of the antenna unit 110.
  • the base end side 171 of the elevation direction movable metal fitting 170 is pivotally supported by the azimuth direction movable metal fitting 150 so as to be rotatable.
  • the rotation axis is a horizontal direction, and the elevation angle direction movable metal fitting 170 can be displaced in the elevation angle direction (elevation direction) by this rotation axis.
  • Two elongated holes 172 and 172 are provided on the proximal end side 171 of the elevation-direction movable metal fitting 170 with the rotation shaft in between, and screws 173 and 173 are inserted through the long holes 172 and 172 so that the azimuth movable metal fitting is inserted. 150 is screwed. By adjusting the tightening degree of the screws 173 and 173, the movable state and the fixed state of the elevation-direction movable metal fitting 170 can be switched.
  • an elevation angle adjusting bolt 180 provided so as to hang in a substantially vertical direction is provided at the base end 171 of the elevation direction movable metal fitting 170, and the elevation angle adjustment bolt 180 is screwed to the azimuth direction movable metal fitting 150.
  • the elevation angle adjusting bolt 180 is an orientation adjustment component that changes the orientation (elevation angle) of the antenna portion by applying a force.
  • the antenna device 100 having such a configuration can change and adjust the azimuth and the elevation angle of the antenna unit 110 independently. Since the antenna unit 110 is connected to the tip of the elevation-direction movable bracket 170, the elevation angle of the antenna unit 110 can be changed together with the elevation-direction movable bracket 170. At this time, the elevation angle adjusting bolt 180 may be rotated. Further, since the base end 171 of the elevation-direction movable metal fitting 170 is attached to the azimuth-direction movable metal fitting 150, the elevation angle-direction movable metal fitting 170 and the antenna unit 110 can change the direction together with the azimuth-direction movable metal fitting 150. At this time, the azimuth adjusting bolt 160 may be rotated.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a state where the antenna direction adjusting device 200 is attached to the antenna device 100.
  • the antenna direction adjusting apparatus 200 includes a camera 210, two nut runners (electric parts) 220 and 230, a motion controller 400, and a personal computer (personal computer) 240.
  • a state in which the antenna direction adjusting device 200 is attached to the antenna device 100 in this way is referred to as an antenna system.
  • An operator who installs the antenna device 100 performs an operation of attaching the camera 210 and the nut runners 220 and 230 to the antenna device 100. After that, the direction of the antenna unit 110 is adjusted semi-automatically. This will be described below.
  • the personal computer 240 is only convenient for using the input / output means (keyboard, display). If the input means and the output means are incorporated in the motion controller 400, the personal computer 240 is not necessary. .
  • the input means includes a keyboard, a touch panel, various switches, various push buttons, and the like.
  • the output means is typically a liquid crystal monitor.
  • the camera 210 may be so-called digital, or may be a mobile terminal (for example, a mobile phone) having a function.
  • the camera 210 is attached behind the antenna unit 110, and the direction in which the lens of the camera 210 captures an image has no relation to the reception direction of the antenna device 100.
  • the direction in which the camera 210 captures an image is completely arbitrary.
  • an object whose position is fixed (fixed) must be in the imaging region. That is, it is not useful in an imaging direction that only images the sky. Conversely, for example, it is preferable that a building such as a building or a house is reflected.
  • An operator who installs the antenna device 100 looks around and determines the orientation of the camera 210 so that the above-described building is reflected as much as possible. Then, the camera 210 is fixedly attached to an appropriate position of the antenna device 100.
  • the camera 210 When the camera 210 is installed on the upper surface of the storage box 123 as shown in FIG. 1, the camera 210 may be attached to the storage box 123 with double-sided tape if it is the simplest. However, no matter how simple the attachment is, the antenna unit 110 and the camera 210 must be such that their positions and orientations are not displaced relative to each other. In other words, if the position and orientation of the antenna unit 110 change, the position and orientation of the camera 210 must change in exactly the same way.
  • FIG. 5 illustrates a state where the camera 210 is fixed to the antenna unit 110 using a predetermined mounting jig 211 for reference.
  • the camera 210 may face in the same direction as the reception direction of the antenna unit 110 as in this example.
  • the nut runners 220 and 230 are electric bolts that rotate the azimuth adjusting bolt 160 and the elevation angle adjusting bolt 180.
  • the two nut runners 220 and 230 have the same configuration.
  • symbol of the nut runner which rotates the bearing adjustment bolt 160 is set to "220”
  • symbol of the nut runner which rotates the elevation angle adjustment bolt 180 is set to "230".
  • the nut runners 220 and 230 The structure of the nut runners 220 and 230 is shown in FIG. Since the nut runners 220 and 230 have the same structure, the nut runner 220 is taken as an example here. (In the case of the nut runner 230, please replace the second digit with “3”.)
  • the nut runner 220 includes a nut 221, a large gear (gear) 222 that rotates integrally with the nut 221, and A pinion 223 meshed with the large gear 222 and a motor 224 that rotationally drives the pinion 223 are provided.
  • the housing 225 is indicated by a broken line so that the inside can be seen through.
  • the hole of the nut 221 is slightly deep so that the bolts 160 and 180 can be allowed to advance and retract. This avoids interference between the screw heads of the bolts 160 and 180 and the bottom surface of the nut 221.
  • the worker attaches the nut 221 of the nut runner 220 to the screw head of the orientation adjustment bolt 160, and attaches the nut of the nut runner 230 to the screw head of the elevation angle adjustment bolt 180 (see FIG. 4).
  • the motors 224 and 225 are driven by a drive signal from the motion controller 400.
  • the motors 224 and 225 are driven, the pinions 223 and 233, the large gears 222 and 232, and the nuts 221 and 231 rotate.
  • the azimuth adjusting bolt 160 and the elevation angle adjusting bolt 180 are advanced and retracted by driving the nut runners 220 and 230, whereby the direction (azimuth angle and elevation angle) of the antenna unit 110 is adjusted.
  • FIG. 7 is a diagram representing the motion controller 400 as a functional block diagram. In FIG. 7, except for the motor driver, the function of the motion controller may be realized by the CPU loading a program.
  • the motion controller 400 includes a central control unit 405, a motor driver 406, an image processing unit 410, a reception intensity detection unit 420, a reception intensity recording unit 430, a peak search unit 440, and an adjustment instruction unit 450. .
  • the image processing unit 410 includes an image capturing unit 411, an initial image recording unit 412, an image matching processing unit 413, and a displacement calculation unit (position calculation unit) 414.
  • the adjustment instruction unit 450 includes a peak position recording unit 451 and a deviation amount calculation unit 452. Detailed operation of each functional unit will be described later with reference to flowcharts and explanatory diagrams.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a series of procedures for adjusting the antenna direction to the optimum direction.
  • the antenna orientation adjustment method can be roughly divided into a preparation step (ST100), a step of searching for an optimal reception direction (ST200), a step of adjusting the antenna orientation (ST300), and a step of fixing the antenna unit (ST400). And). These will be described in order.
  • the preparation step (ST100) the step of temporarily installing the antenna device 100 (ST110), the step of attaching the camera 210 to the antenna device 100 (ST120), and the step of attaching the nut runner to the azimuth adjusting bolt 160 and the elevation angle adjusting bolt 180 (ST130), a step of connecting wiring (ST140), and a step of starting the motion controller (ST150).
  • the step of temporarily installing the antenna device 100 is a step of installing the antenna device 100 at a predetermined installation location using the attachment means 130 as already shown in FIG.
  • the orientation of the antenna unit 110 may be adjusted to a general direction and elevation angle.
  • the direction of the antenna unit 110 is directed to the opposite station using a compass (azimuth magnetic needle) or the opposite station is confirmed using a scope and the direction of the antenna unit 110 is adjusted to the opposite station. Also good. Note that even if fine adjustment (ST300) is performed later, it is difficult to perform fine adjustment later if it is deviated by 10 ° or 20 °. It is necessary to align the directions of both antennas so that the received intensity level can be measured.
  • the process of attaching the camera 210 (ST120) is also as already described with reference to FIG.
  • the operator looks around and directs the camera 210 so that the building is reflected as much as possible, and then attaches the camera 210 to an appropriate position of the antenna device 100 in a fixed manner.
  • the nut runners 220 and 230 are attached to the azimuth adjusting bolt 160 and the elevation angle adjusting bolt 180 (ST130). That is, the operator attaches the nut 221 of the nut runner 220 to the screw head of the orientation adjustment bolt 160 and attaches the nut 231 of the nut runner 230 to the screw head of the elevation adjustment bolt 180.
  • wiring is connected to the motion controller 400 (ST140).
  • the camera 210 and the motion controller 400 are connected. Furthermore, wiring is performed so that the motion controller 400 can detect the reception level of the antenna device 100.
  • the reception circuit 121 of the transmission / reception unit 120 is connected to the motion controller 400.
  • the nut runners 220 and 230 and the motion controller 400 are connected.
  • the camera 210 and the motion controller 400 and the antenna device 100 and the motion controller 400 are connected by wired connection, but it is needless to say that wireless connection may be used.
  • the nut runners 220 and 230 and the motion controller 400 may be wireless. In this case, a driver is built in the nut runners 220 and 230, and only the control signal may be transmitted from the motion controller 400 to the nut runners 220 and 230 wirelessly.
  • the motion controller 400 is activated (ST140), and a predetermined program (antenna direction adjustment program) is loaded. This completes the preparation step (ST100).
  • FIG. 9 shows details of the process for searching for the optimum reception direction (ST200). It is a flowchart which shows a simple procedure. The first thing to do is capture the initial image. When the camera 210 is already attached to the antenna apparatus 100, the image capturing unit 411 captures an image currently displayed on the camera 210 as an initial image (ST210).
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which the antenna device 100 is looked down from directly above.
  • FIG. 10 is a view of the antenna device 100 viewed from the direction of the arrow II in FIG. 1.
  • the imaging range of the camera 210 is indicated by a dotted line.
  • the alternate long and short dash line indicates the center line of the imaging region.
  • the building 20 is built closer to the center in the imaging range of the camera 210. That is, it is assumed that the building 20 is reflected closer to the center as shown in FIG.
  • the image is displayed on the display unit 241 of the personal computer 240 via the image capturing unit 411.
  • a display example in the display unit 241 is shown in order to visually indicate the processing by the motion controller 400 to the worker (and the reader of the present specification). However, since the antenna direction adjustment is automatically executed by the motion controller 400, there is essentially no need to display the processing contents one by one.
  • FIG. 12 is an example of a display screen.
  • the display screen is roughly divided into four areas, and the upper left area is an initial image display area R10 for displaying an initial image.
  • the operator looks at the image displayed in the initial image display region R10 and confirms that an object (20) that is likely to be a mark is reflected.
  • the initial image is recorded and recorded in the initial image recording unit 412.
  • the central control unit 405 After capturing the initial image (ST210), the central control unit 405 performs a process of slightly changing the orientation of the antenna unit 110 (ST220). In this process (ST220), the central control unit 405 sends a control signal to the motor driver 406. The motor driver 406 sends a drive signal to the nut runners 220 and 230 according to the control signal.
  • FIG. 13 is a diagram showing a state in which the orientation of the antenna unit 110 is slightly changed.
  • the azimuth is changed by about 10 ° in FIG. 13 for easy understanding, but actually it is preferable to change the direction by a smaller angle (for example, about 0.1 °).)
  • the orientation of the camera 210 changes in the same way as the antenna unit 110.
  • the imaging direction of the camera 210 also changes.
  • FIG. 14 it is assumed that the building 20 is displaced slightly to the left in the imaging region.
  • the area below the initial image display area R10 is a current image display area R20 that displays a current image. The operator can view an image captured by the current camera 210 in a live manner in the current image display area R20.
  • the image captured by the camera 210 after the orientation has been changed is taken as the current image.
  • the image capturing unit 411 captures the current image (ST230).
  • image processing unit 410 obtains how much the current image has shifted from the initial image by comparing the initial image with the current image (ST240). In this way, collating two images and recognizing how much one is misaligned with respect to the other is an application of pattern matching, and is realized by various methods. For example, a phase only correlation method is known.
  • the image matching processing unit 413 compares the initial image P10 and the current image P20, and shifts the current image P20 so that the current image P20 most matches the initial image P10.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a state in which the current image P20 is superimposed on the initial image P10 so that the two match. It is assumed that the building 20 that is slightly closer to the center in the initial image P10 is slightly leftward in the current image P20. In this case, it can be seen that the image center Oc of the current image P20 is displaced to the right with respect to the image center Oi of the initial image P10.
  • the displacement calculation unit 414 calculates the amount of deviation of the current image P20 from the initial image P10 based on the matching result by the image matching processing unit 413 (ST240). Here, it is assumed that how many pixels are shifted in pixel units. As shown in FIG. 16, in the display image, the horizontal direction is the X-axis direction, and the vertical direction is the Y direction. The displacement calculation unit 414 calculates the amount of misalignment such that the current image P20 is displaced ( ⁇ X) pixels in the X direction with respect to the initial image P10 and how many ( ⁇ Y) pixels are displaced in the Y direction. The calculated deviation amounts ( ⁇ X, ⁇ Y) are displayed on the display screen. Here, it is assumed that the respective shift amounts in the x direction and the y direction are displayed below the current image display region R20 (see FIG. 12).
  • the coordinates of the center Oc of the current image P20 can be represented by ( ⁇ X, ⁇ Y). Therefore, in this specification, the coordinate values ( ⁇ X, ⁇ Y) may be referred to as the position of the current image P20.
  • the antenna unit 110 and the camera 210 have fixed positions and orientations. That is, the orientation of the antenna unit 110 and the image captured by the camera 210 when the antenna unit 110 is oriented have a one-to-one relationship.
  • the orientation (angle) of the antenna unit 110 and the position ( ⁇ X, ⁇ Y) of the image are regarded as the same, and the coordinate values ( ⁇ X, ⁇ Y) may be referred to as the position of the antenna unit.
  • the displacement calculation unit 414 may be referred to as a position calculation unit.
  • reception intensity is detected (ST250). That is, the intensity of a signal that can be received in the current direction of the antenna unit 110 is detected.
  • the radio wave signal received by the antenna unit 110 is sent to the reception intensity detection unit 420 via the transmission / reception unit 120 (reception circuit 121).
  • the reception intensity detection unit 420 obtains the input signal level. Note that, in calculating the signal level, the reception intensity detection unit 420 performs time averaging processing. The reception strength obtained in this way is displayed on the display screen.
  • a reception intensity display area is provided below the current image display area R20 together with the shift amount.
  • the position of the current image P20 and the reception level at that time are recorded as a pair (ST260). That is, the position of the current image P20 calculated by the displacement calculation unit 414 and the reception intensity detected by the reception intensity detection unit 420 are sent to the reception intensity recording unit 430.
  • the reception intensity recording unit 430 records the position of the current image P20 and the reception intensity as a pair.
  • the position and reception intensity of the current image P20 are recorded and then displayed on the display screen as a graph.
  • the upper right area of the display screen is the graph display area R30.
  • the central control unit 405 repeats the steps from changing the antenna direction (ST220) to recording data (ST260) while changing the direction of the antenna unit 110 little by little.
  • FIG. 17 shows a state in which the direction of the antenna unit 110 is changed little by little together with an example of the reception antenna pattern 30 of the antenna device 100.
  • the antenna unit 110 is a parabolic antenna
  • the receiving antenna pattern 30 draws concentric circles.
  • the central control unit 405 measures the reception level while variously changing the direction of the antenna unit 110 within a predetermined range. For example, raster scanning may be performed in a range of ⁇ 5 degrees in the azimuth angle range and ⁇ 5 degrees in the elevation angle range.
  • the elevation angle is fixed to a certain value, and only the azimuth is swung from the left to the right. This means that the nut runner 220 is driven.
  • the elevation angle is changed to a slightly smaller value (that is, the nut runner 230 is driven), and only the bearing is shaken from the right to the left (the nut runner 220 is driven).
  • the direction of the antenna unit 110 is changed as indicated by the arrows C and D.
  • FIG. 18 is a graph showing a change in received intensity when the direction of the antenna unit 110 is changed along the arrow A.
  • the vertical axis represents the reception level and the horizontal axis represents the azimuth.
  • the azimuth is represented by a value of ⁇ X.
  • a label of ⁇ yA is attached to the right shoulder in FIG.
  • FIG. 19 is a graph corresponding to the arrow B
  • FIG. 20 is a graph corresponding to the arrow C.
  • the graphs of FIGS. 18, 19 and 20 are displayed in the graph display region R30 of the display screen as shown in FIG.
  • the peak position is searched (ST280).
  • the peak search unit 440 searches for the maximum value of the reception intensity from the data recorded in the reception intensity recording unit 430.
  • the peak search unit 440 finds the maximum value of the received intensity through the search, and further reads the position of the antenna unit 110 that realizes the maximum value of the received intensity. (Recall that the received intensity recording unit 430 records the position of the antenna unit 110 and the received intensity as a pair.)
  • the maximum value of the received intensity and the position of the antenna unit 110 at that time ( ⁇ X , ⁇ Y) is displayed in the maximum reception direction display area R40 (ST290). As shown in FIG.
  • the maximum reception direction display region R40 is arranged at the lower portion near the center of the display screen.
  • the position of the antenna unit 110 that achieves the maximum value of the received intensity may be referred to as “peak position”.
  • the peak position obtained by the peak search unit 440 is recorded in the peak position recording unit 451.
  • the step of searching for the optimum reception direction ends.
  • the process proceeds to the step of adjusting the orientation of the antenna unit 110 (ST300).
  • a step of adjusting the orientation of the antenna unit 110 (ST300) will be described.
  • the position (peak position) of the antenna unit 110 that has already achieved the maximum value of the reception intensity is already obtained.
  • the motion controller 400 performs direction adjustment to match the direction of the antenna unit 110 with this peak position.
  • FIG. 21 is a detailed flowchart of the step of adjusting the orientation of the antenna unit 110 (ST300).
  • the image capturing unit 411 captures the current image (ST310). That is, in order to confirm the current antenna position, an image captured by the current camera 210 is acquired. Then, the deviation between the initial image and the current image is calculated by the image matching processing unit 413 and the displacement calculating unit 414 (ST320), and displayed together with the current image in the current image display region R20.
  • the position ( ⁇ X, ⁇ Y) of the current image is sent to the deviation amount calculation unit 452.
  • the shift amount calculation unit 452 calculates how much the current image is shifted when the peak position is set as the origin. This situation is shown in FIG. In FIG. 22, the peak position is ( ⁇ Xp, ⁇ Yp), and this is set at the origin (Origin).
  • the amount of deviation between the position ( ⁇ X, ⁇ Y) of the current image and the origin is defined as (Gap (x), Gap (y)).
  • the deviation amounts (Gap (x), Gap (y)) thus obtained are displayed in the deviation amount display area R50 of the display screen (ST330).
  • a shift amount display area R50 is provided on the right side of the maximum reception direction display area R40.
  • the central control unit 405 determines whether or not the deviation is within an allowable range (ST340). (It is assumed that the allowable range is set in advance.) At the time of determination, not only the deviation values (Gap (x), Gap (y)) but also how much the current reception intensity is lower than the peak value is considered. Put in.
  • the amount of deviation determined from the image varies depending on, for example, the distance from the camera 210 to the imaging target. Therefore, it is not preferable to simply use only the amount of deviation as an index. (The amount of deviation from 1 ° of the angle varies depending on the distance from the camera 210 to the imaging target.)
  • the central control unit 405 adjusts the direction of the antenna unit 110 to be the peak position (ST350). (That is, the nut runners 220 and 230 are driven.) Then, it is evaluated again how much the adjusted position of the antenna unit 110 is deviated from the peak position (ST340), and the direction of the antenna unit 110 is the peak position. (ST350). (This is equivalent to performing feedback control using the camera 210 and the reception intensity detection unit 420 as sensors.) When it is determined that the deviation is within the allowable range (ST340: YES), the operator completes. Report (ST360). (The completion report method may be sound or message display on the display unit 241.)
  • the image processing unit 410 is kept activated while the screws 144, 144, 173, and 173 are tightened, and ST310 to ST340 are repeated.
  • ST340 allowable range
  • the antenna direction adjusting device 200 is detached from the antenna device 100.
  • the direction of the antenna unit 110 can be automatically adjusted to a direction in which the maximum reception level can be realized.
  • the orientation of the antenna unit 110 has been adjusted with a handhold that relies on intuition, such as searching for a direction that can achieve the maximum reception level by trial and error, and repeating fine adjustments for going back and forth.
  • the maximum reception level is obtained from the data recorded in the reception intensity recording unit 430, and the angle position (peak position) of the antenna unit 110 that realizes the maximum reception level is also obtained ( ST280). Further, how much the current antenna angle position is shifted in which direction with respect to the peak position is determined (ST420).
  • the orientation of the antenna unit 110 is automatically adjusted. Therefore, according to the first embodiment, there is no need for trial and error, and there is no need for craftsmanship such as turning the adjustment bolt by a small amount with the sense of a fingertip, and any operator can install the antenna device 100 quickly and accurately. become able to.
  • the angular position of the antenna unit 110 is obtained by comparing images captured by the camera 210.
  • the imaging direction of the camera 210 is not limited to a specific direction. In other words, the antenna unit 110 and the camera 210 need not be aligned. Therefore, there is no need for costs and labor for attaching the camera 210 aligned with each antenna device 100.
  • This embodiment is different from the type that uses the camera 210 as an aim. If the radio wave radiation direction is slightly deviated from the antenna surface, even if the antenna orientation is adjusted to face the antenna surface of the radio wave emission source, it will be the direction that achieves the maximum reception level. Not necessarily. In this regard, in the present embodiment, the direction of the antenna unit 110 is adjusted to the position where the radio wave reception level is maximized.
  • a slight displacement of the antenna unit 110 can be detected by using the image of the camera 210.
  • a rotary encoder in the movable part of the antenna device and detecting the direction of the antenna part based on the output value of the rotary encoder.
  • the diameter of the rotary encoder in order to detect a rotation of less than 1 ° with a rotary encoder, the diameter of the rotary encoder must be several tens of centimeters. In other words, the antenna device becomes larger. Also, such a high precision rotary encoder is very expensive. Even if the orientation of the antenna unit is detected by the rotary encoder, a displacement transmission mechanism such as a gear is always required between the rotary encoder and the antenna unit. Then, an error due to backlash is inevitably generated between the gears.
  • the configuration using the camera 210 as in the present embodiment it is inexpensive and completely unrelated to the increase in the size of the antenna device 100. Further, as the distance from the camera 210 to the imaging target increases, the positional deviation of the imaging target with respect to the angle change of the camera 210 increases. Therefore, by using the image of the camera 210, the displacement of the camera 210 (that is, the antenna unit 110) can be detected with extremely high resolution. And since the position (displacement) of the antenna unit 110 itself is measured by the camera 210, there is no room for backlash to occur in the middle. (In essence, this is equivalent to attaching a displacement sensor to the object itself to be direction-adjusted.) As described above, since the direction of the antenna unit can be measured directly, extremely accurate direction adjustment can be realized.
  • the antenna device is installed at a high place or a place with a good view for convenience of transmitting and receiving radio waves. Therefore, when the camera 210 is attached to the antenna device 100, the camera 210 can automatically shoot far away. That is, using the camera 210 to detect the orientation of the antenna unit 110 has a special effect. If it is an environment where only close-up shooting is possible, it will be necessary to use an ultra-high-precision optical system that eliminates aberrations and distortions in order to detect minute displacements by image processing. In this case, general digital is not enough. In this regard, as in the present embodiment, when the camera 210 is used for adjusting the orientation of the antenna unit 110, a distant view can be taken almost certainly, so that even the performance of the inexpensive camera 210 can sufficiently satisfy the requirements.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
  • the peak position search method may have various other variations.
  • FIG. 23 there is a method of driving the peak position while alternately scanning the EL direction and the AZ direction.
  • the EL direction is scanned along a certain line, and the peak direction is obtained on the line.
  • the EL is aligned with the peak direction, and scanning is performed along the line in the AZ direction. If this operation is repeated, the peak position can be determined. (In other words, this method is almost equivalent to performing ST200 and ST300 alternately.)
  • the central control unit 405, the image processing unit 410, the reception intensity detection unit 420, the reception intensity recording unit 430, the peak search unit 440, and the adjustment instruction unit 450 are each dedicated hardware composed of various logic elements and the like. It may be. Alternatively, a predetermined program is incorporated into a computer having a CPU (central processing unit) and a memory (storage device), and the central control unit 405, image processing unit 410, reception intensity detection unit 420, reception intensity recording unit 430, peak search. Each function of the unit 440 and the adjustment instruction unit 450 may be realized.
  • an antenna direction adjustment program is installed in the memory via a communication means such as the Internet or a non-volatile recording medium such as a CD-ROM or a memory card. It is only necessary to operate and realize each of the functional units.
  • a memory card, a CD-ROM or the like may be directly inserted into the computer, or a device for reading these storage media may be connected to the computer externally.
  • a LAN cable, a wired or wireless communication line may be connected to a computer, and the program may be supplied and installed by communication.
  • the orientation adjustment bolt 160 and the elevation angle adjustment bolt 180 are illustrated as the orientation adjustment parts.
  • a screw is used as the orientation adjusting component, and when the antenna unit is moved, the advancement / retraction of the screw by rotation will be used.
  • the present invention is not limited to this, and any configuration is possible as long as the orientation of the antenna unit can be changed. For example, it can be realized by various combinations of cams and gears.
  • a nut runner is illustrated as an electric part because the direction adjustment part is a bolt. However, if the direction adjustment part is replaced with another one, it is natural to change the electric part so as to match it. .
  • the azimuth angle and elevation angle can be varied with a single orientation adjustment component.
  • Such an antenna device is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-67909. In this case, needless to say, only one electric part (nut runner) is required.
  • FIG. 24 shows an antenna system in which an antenna device and an antenna direction adjusting device are integrated.
  • the antenna system is installed on the installation surface of the installation table 60.
  • the antenna system has a configuration in which the antenna unit 110 is supported by a pan head 520.
  • the camera platform 520 is supported by the base 521, the swivel base 522 that is turnably supported by the base 521, the turning motor 524 that drives the turntable 522 to turn, and the turntable 522 that is rotatable in the elevation direction.
  • the rotating table 523 includes a rotating motor 525 that rotates the rotating table 523.
  • a control unit 540 and an antenna unit 110 are supported on the turntable 523.
  • the control unit 540 includes the power transmission / reception unit 120 and the motion controller 400. (In this case, the pan head is the orientation adjustment component.) If the motor is built in as an antenna system, the nut runner need not be attached or removed.
  • Elevation angle adjustment bolt 200 ... Antenna direction adjustment device, 210 ... Camera, 220, 230 ... Nut runner, 220 ... Jig, 221 ... Nut, 222 ... Large gear, 223 ... Pinion, 224 ... Motor, 225 ... Case, 240 ... PC, 241 ... Display unit, 400 ... Motion controller, 405 ... Central control unit 406 ... Motor driver, 410 ... Image processing unit, 411 ... Image capture unit, 412 ... Initial image recording unit, 413 ... Image matching processing unit, 414 ... Displacement calculation unit, 420 ... Reception intensity detection unit, 430 ... Reception intensity recording 440 ... peak search unit 450 ... adjustment instruction unit 451 ... peak position recording unit 452 ... deviation amount calculation unit.

Landscapes

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Abstract

 アンテナ方向調整装置(200)は、カメラ(210)と、ナットランナー(220、230)と、モーションコントローラ(400)と、を備える。ナットランナー(220、230)はそれぞれ方位調整ボルト(160)および仰角調整ボルト(180)に取り付け可能である。ナットランナー(220、230)はモータの動力を方位調整ボルト(160)および仰角調整ボルト(180)に印加してアンテナ部の向きを変更する。モーションコントローラ(400)は、カメラ(210)で撮像された画像とアンテナ部(110)で受信された電波の受信強度とに基づいて受信強度が最大となるアンテナ部(110)の角度位置を求め、方位調整ボルト(160)および仰角調整ボルト(180)に駆動信号を与えて、アンテナ部(110)を受信強度が最大となる角度位置に調整する。これにより、どんな作業者でもアンテナ装置をすばやくかつ正確に設置できるようになる。

Description

アンテナ方向調整装置およびアンテナ方向調整方法
 本発明は、アンテナの向きを調整するアンテナ方向調整装置、アンテナ方向調整方法に関する。
 指向性のアンテナを設置するにあたっては、受信レベルが最大になるようにアンテナを適切な方向に向けて設置することが肝要である。現状、アンテナ方向を調整するにあたっては、作業者がアンテナ方向を様々に変える試行錯誤を繰り返して最大受信レベルになる向きを探り、その向きになるようにアンテナを設置するということが行われている。
 しかしながら、アンテナの方向調整としては仰角と方位との二方向を合わせる必要があるところ、最大受信レベルを達成できる方向へアンテナの向きを合わせるのは現実的にはかなり難しい。受信レベルを逐一確認しながら仰角と方位とを様々に微調整し、行きつ戻りつを繰り返して最大受信レベルになる向きにアンテナを合わせるのは相当に時間のかかる作業になる。
 近年では、使用される電波がミリ波レベルになってきているので、波源アンテナに対して針の穴を通すがごとき精密さでアンテナの向きを合わせることが必要になってきている。例えば、1.0°以下、例えば、0.4°や0.2°といった極めて微小な角度調整が求められるようになってきている。取り付け金具でアンテナを支柱等に設置する場合を考えると、取り付けネジの一回転未満の出し入れになってくる。試行錯誤でアンテナ向きを正しく調整するにはかなりの熟練を要する。
 ここで、アンテナの向きを波源方向に合わせる作業を支援する方法が提案されている(例えば、特許文献1、2、3)。例えば、特許文献1には、電波発射源を探索する方探装置が開示されている。方探装置は、方探用アレーアンテナと、このアレーアンテナに取り付けられたカメラと、を備えている。カメラのレンズは、その光軸がアレーアンテナの垂直面とほぼ直交するようにアライメント調整されている。この構成において、電波発射源と推定される物体をカメラで撮影する。また、アレーアンテナで受信された受信信号は電波ホログラフィなどの手法で可視化され、波源画像として出力されるようになっている。そして、カメラ画像と波源画像とを重ねて表示する画面を作業者に提供する。この画面を見ることにより、作業者は電波発生源の物体を特定することができる。
 特許文献2、3においては、アンテナに対してアライメントしたカメラをアンテナに設けておき、カメラを照準器として利用する。カメラで電波発生源を特定し、電波発生源が画面の中央にくるようにアンテナの向きを調整する。このようにカメラを用いて電波発生源を特定したり、カメラを照準器として利用したりすれば、アンテナ方向を調整する際に一助となるのは確かである。
特開2007-33380号公報 特開2007-88576号公報 特開2005-72780号公報
 しかしながら、上記特許文献1、2、3に係る技術には次のような問題があると考えられる。
 まず第1に、アンテナの受信方向に対してカメラの光軸を高い精度でアライメントするのは容易なことではない。アライメント誤差は1.0°未満でなければならないが、アンテナの設置現場でアンテナの受信方向とカメラの光軸とをこのような高精度にアライメントすることは手動では無理である。したがって、アンテナメーカとしては、アライメントされたカメラを付属した状態でアンテナ装置を製造販売することになるが、各アンテナにカメラを付属させるとなると相当のコスト増になる。
 第2に、このようなカメラは相当なズーム機能を備えていなければならないと考えられる。数百メートルまたは数キロメール先の電波発生源を撮像するには、かなり大型の光学装置が必要となってしまう。これもかなりのコスト増の要因となる。
 第3には、電波発生源からの電波放射方向が電波発射源のアンテナ面に対して垂直になっているとは限らないという問題がある。電波放射方向がアンテナ面に対してわずかでもずれていたとすると、電波発射源のアンテナ面に対して正対するようにアンテナの向きを調整したとしても、それが最大受信レベルを実現する方向になっているとは全く限らないのである。
 本発明の目的は、簡易かつ安価な構成でありながらもアンテナ方向を高精度に調整することができるアンテナ方向調整装置およびアンテナ方向調整方法を提供することにある。
 本発明のアンテナ方向調整装置は、
 アンテナ部と前記アンテナ部の向きを変える向き調整用部品とを有するアンテナ装置の前記アンテナ部の向きを調整するアンテナ方向調整装置であって、
 前記アンテナ部に対して相対的に固定されるカメラと、
 前記向き調整部品に取り付け可能であるとともに、モータの動力を前記向き調整用部品に力を印加して前記アンテナ部の向きを変更する電動部と、
 前記電動部に駆動信号を与えて前記アンテナ部の向きを調整するモーションコントローラと、を備え、
 前記モーションコントローラは、
 前記カメラで撮像された画像と前記アンテナ部で受信された電波の受信強度とに基づいて前記アンテナ部の角度位置を求め、前記電動部に駆動信号を与えて、前記アンテナ部の角度位置を調整する
 ことを特徴とする。
 本発明のアンテナ方向調整方法は、
 アンテナ部と前記アンテナ部の向きを変える向き調整用部品とを有するアンテナ装置の前記アンテナ部の向きを調整するアンテナ方向調整方法であって、
 前記アンテナ装置のアンテナ部に対して位置および向きが相対変位しないように前記アンテナ装置にカメラを取り付ける工程と、
 前記向き調整用部品に電動部を取り付ける工程と、
 前記カメラで撮像された画像と前記アンテナ部で受信された電波の受信強度とに基づいて受信強度が最大となる前記アンテナ部の角度位置を求める工程と、
 前記電動部に駆動信号を与えて、前記アンテナ部の角度位置を調整する工程と、を備える
 ことを特徴とする。
 本発明によれば、すばやくかつ正確にアンテナ装置を設置できるようになる。
アンテナ装置の外観を示す図。 アンテナ装置を上から見た図。 アンテナ装置を側方から見た図。 アンテナ方向調整装置をアンテナ装置に付設した状態を示す図。 アンテナ方向調整装置をアンテナ装置に付設した状態を示す図。 ナットランナーの構造を示す図。 モーションコントローラの機能ブロック図。 アンテナ部の向きを最適な方向に調整するための一連の手順を示すフローチャート。 最適受信方向を探索する工程の詳細な手順を示すフローチャート。 アンテナ装置を真上から見下ろした様子を示す図。 撮像された画像の一例を示す図。 表示画面の一例を示す図。 アンテナ部の方位をわずかに変更した状態を示す図。 撮像された画像の一例を示す図。 初期画像の上に現在画像を重ねた様子を示す図。 初期画像に対する現在画像のズレを示す図。 対向アンテナから放射されてくる電波の放射パターンの一例と、それに対してアンテナ向きをわずかずつ変更する様子と、を示す図。 アンテナ部の方向を変化させたときの受信強度の変化を示すグラフ。 アンテナ部の方向を変化させたときの受信強度の変化を示すグラフ。 アンテナ部の方向を変化させたときの受信強度の変化を示すグラフ。 アンテナ部の向きを調整する工程の詳細フローチャート。 ピーク位置に対する現在位置のズレを示す図。 ピーク位置探索のための他の方法を説明するための図。 アンテナ装置と方向調整装置とが一体化した例を示す図。
 本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
 (第1実施形態)
 本発明の第1実施形態について説明する。
 本実施形態の主たるポイントは、アンテナの方向を調整するアンテナ方向調整装置の構成およびその動作にある。とはいえ、アンテナ方向の調整について説明する前に、アンテナ装置100の構成について概略説明しておく。
 図1は、アンテナ装置100を示す図である。アンテナ装置100自体は既知のものでよい。ここでは、いわゆるパラボラアンテナを例示しているが、本実施形態を適用するにあたってアンテナの種類は特に限定されない。指向性のアンテナとして、例えば、平面アンテナであってもよい。
 図1においては、アンテナ装置100を支柱10に設置した状態で、このアンテナ装置100を後ろから見た様子を示している。アンテナ装置100は、アンテナ部110と、送受信ユニット120と、取り付け手段130と、を備える。
 アンテナ部110は、ここではパラボラアンテナである。送受信ユニット120は、受信回路121および送信回路122(図7を参照)を内蔵し、必要に応じて、信号の変調や復調を行う電気回路ユニットである。送受信ユニット120は、筐体となる収納ボックス123と、この収納ボックス123に収納された電気回路部(121、122)と、を有し、アンテナ部110の背面に連結されている。
 取り付け手段130は、アンテナ部110および送受信ユニット120を設置固定する。ここでは、アンテナ部110および送受信ユニット120を支柱10に固定する場合を例にする。
 取り付け手段130は、クランプ部140と、方位方向可動金具150と、方位調整ボルト(向き調整用部品)160と、仰角方向可動金具170と、仰角調整ボルト(向き調整用部品)180と、を有する。
 クランプ部140は、U字金具141と、受け金具142と、を備える。U字金具141はU字型であって支柱10を抱え込む形状であって、受け金具142の背面側においてU字金具141と受け金具142とで支柱を挟み込む。受け金具142は、枡のように一面が開口した中空の直方体形状であって、内側に方位方向可動金具150を受け入れるようになっている。受け金具142の正面側が開口しており、内側に方位方向可動金具150を受け入れるようになっている。
 方位方向可動金具150は、受け金具142に受け入れられた状態で回動可能に軸支されている。回動軸の軸線は鉛直方向であり、この回動軸によって方位方向可動金具150は方位方向(Azimuth方向)に変位できるようになっている。
 回動軸について一言付言しておく。
 ここでは、アンテナ装置100の一般的な設置状態を念頭において回動軸の軸線方向を説明することとする。ただし、アンテナ部110を動かせる自由度としては独立回転可能な二軸があればいいのであり、鉛直や水平といった重力方向にとらわれる必要は全く無い。
 図2は、図1中のII方向から見た図である。つまり図2はアンテナ装置100を上から見た図である。受け金具142の側面には回動軸を間にして二条の長孔143、143が設けられており、ネジ144、144が長孔143、143を挿通して方位方向可動金具150に螺入されている。ネジ144、144の締め付け具合を調整することで方位方向可動金具150の可動状態と固定状態とを切り替えられるようになっている。
 方位調整ボルト160は、受け金具142の背面から螺入され、さらに、その先端が方位方向可動金具150の背面に連結されている。この方位調整ボルト160を回転させて進退させると、方位方向可動金具150が押し引きされ、これにより、方位方向可動金具150が回動軸回りに回動する。すなわち、方位調整ボルト160の回転操作によって、方位方向可動金具150の方位が変わる。つまり、方位調整ボルト160は力の印加によってアンテナ部の向き(方位)を変える向き調整用部品となっている。
 方位方向可動金具150の正面側に仰角方向可動金具170が取り付けられている。仰角方向可動金具170は、基端側171において方位方向可動金具150に取り付けられ、先端側がアンテナ部110の背面に連結されている。仰角方向可動金具170の基端側171は、回動可能に方位方向可動金具150に軸支されている。回動軸は水平方向であり、この回動軸によって仰角方向可動金具170は仰角方向(elevation方向)に変位できるようになっている。仰角方向可動金具170の基端側171には回動軸を間にして二条の長孔172、172が設けられており、ネジ173、173が長孔172、172を挿通して方位方向可動金具150に螺入されている。ネジ173、173の締め付け具合を調整することで仰角方向可動金具170の可動状態と固定状態とを切り替えられるようになっている。
 さらに、仰角方向可動金具170の基端171には略鉛直方向に垂下するように設けられた仰角調整ボルト180が設けられ、この仰角調整ボルト180は方位方向可動金具150に螺合している。仰角調整ボルト180を回転させて進退させることによって、仰角方向可動金具170の基端171を押し上げたり引き下げたりでき、これにより、仰角方向可動金具170の仰角が変わる。つまり、仰角調整ボルト180は力の印加によってアンテナ部の向き(仰角)を変える向き調整用部品となっている。
 このような構成のアンテナ装置100であればアンテナ部110の方位および仰角をそれぞれ独立に変更調整できることはご理解いただけるであろう。
 アンテナ部110は仰角方向可動金具170の先端に連結されているので、仰角方向可動金具170とともにアンテナ部110の仰角を変更することができる。このとき、仰角調整ボルト180を回転操作すればよい。さらに、仰角方向可動金具170の基端171は方位方向可動金具150に取り付けられているので、仰角方向可動金具170およびアンテナ部110は、方位方向可動金具150とともに方位を変えることができる。このとき、方位調整ボルト160を回転操作すればよい。
 次に、アンテナ方向調整装置200について説明する。
 図4は、アンテナ方向調整装置200をアンテナ装置100に付設した状態を示す図である。
 アンテナ方向調整装置200は、カメラ210と、2つのナットランナー(電動部)220、230と、モーションコントローラ400と、パソコン(パーソナルコンピュータ)240と、を備える。このようにアンテナ方向調整装置200をアンテナ装置100に付設した状態をアンテナシステムと称することにする。
 アンテナ装置100を設置する作業者は、カメラ210およびナットランナー220、230をアンテナ装置100に取り付ける作業を行う。あとは、半自動的にアンテナ部110の方向が調整される。
 以下、説明する。
 なお、パソコン240は、入出力手段(キーボード、ディスプレイ)を使用するのに都合がいいだけで、モーションコントローラ400に入力手段と出力手段とを組み込んでおけばパソコン240は必要無いと言ってもよい。この場合の入力手段としては、キーボード、タッチパネル、各種スイッチ、各種押しボタンなどである。出力手段は、典型的には、液晶モニタである。
 カメラ210は、いわゆるデジタルであってもよく、あるいは、機能を有する携帯端末(例えば携帯電話器)であってもよい。図4においては、カメラ210はアンテナ部110の背後に取り付けられており、カメラ210のレンズが撮像する方向はアンテナ装置100の受信方向と全く関係が無い方向となっている。この例のように、カメラ210が撮像する方向は全くの任意である。ただし、以後の説明で明らかになるように、何かしら位置が定まった(固定された)物が撮像領域に入っていなければならない。すなわち、ただ空を撮像するような撮像方向では用をなさない。逆に、例えば、ビルや家屋などの建造物が映っていることが好ましい。さらには、できる限りでよいのであるが、色や形がはっきりしている物が映っているとなおよい。アンテナ装置100を設置する作業者は、周囲を見渡し、なるべく上記のような建造物が映るようにカメラ210の向きをおおよそ決める。そして、アンテナ装置100の適当な位置にカメラ210を固定的に取り付ける。
 図1のように収納ボックス123の上面にカメラ210を設置する場合、もっとも簡易にするならば、両面テープでカメラ210を収納ボックス123に貼り付けてもよいであろう。ただし、如何に簡易な方法で取り付けるといっても、アンテナ部110とカメラ210とは互いの位置および向きが相対変位しないようになっていなければならない。言い換えると、アンテナ部110の位置や向きが変われば、全く同じようにカメラ210も位置や向きが変化するようになっていなければならない。
 図5には、参考までに、所定の取り付け治具211を用いてアンテナ部110にカメラ210を固定した様子を例示した。この例のように、カメラ210はアンテナ部110の受信方向とほぼ同じ方向を向いていてもよいことはもちろんである。
 ナットランナー220、230は、方位調整ボルト160および仰角調整ボルト180を回転させる電動ボルト回しである。ナットランナー220、230は2つとも同じ構成である。区別するために、方位調整ボルト160を回転させるナットランナーの符号を“220”とし、仰角調整ボルト180を回転させるナットランナーの符号を“230”とすることにする。
 ナットランナー220、230の構造を図6に示す。ナットランナー220、230はともに同じ構造なので、ここではナットランナー220を例にする。(ナットランナー230の場合には、二桁目を“3”に置き換えていただきたい。)図6では、ナットランナー220は、ナット221と、ナット221と一体回転する大歯車(ギア)222と、大歯車222に噛合したピニオン223と、ピニオン223を回転駆動させるモータ224と、を備える。なお、図6中では、中を透視できるように、筐体225を破線で示した。
 図6で分かるように、ボルト160、180の進退を許容できるように、ナット221の孔はやや深くなっている。
 これにより、ボルト160、180のネジ頭とナット221の底面とが干渉することを回避する。
 作業者は、ナットランナー220のナット221を方位調整ボルト160のネジ頭に取り付け、ナットランナー230のナットを仰角調整ボルト180のネジ頭に取り付ける(図4参照)。モータ224、225は、モーションコントローラ400からの駆動信号によって駆動される。モータ224、225が駆動すると、ピニオン223、233、大歯車222、232およびナット221、231が回転する。このようにして、ナットランナー220、230の駆動によって方位調整ボルト160および仰角調整ボルト180が進退し、これによりアンテナ部110の向き(方位角、仰角)が調整される。
 図7は、モーションコントローラ400を機能ブロック図として表現した図である。図7において、モータドライバを除けば、モーションコントローラの機能はCPUがプログラムをロードすることで実現されてもよい。
 モーションコントローラ400は、中央制御部405と、モータドライバ406と、画像処理部410と、受信強度検出部420と、受信強度記録部430と、ピーク探索部440と、調整指示部450と、を備える。
 また、画像処理部410は、画像取込部411と、初期画像記録部412と、画像マッチング処理部413と、変位算出部(位置算出部)414と、を備える。
 調整指示部450は、ピーク位置記録部451と、ズレ量算出部452と、を備える。
 各機能部の詳しい動作は、フローチャートおよび説明図を参照しながら後述する。
 図8は、アンテナ向きを最適な方向に調整する一連の手順を示すフローチャートである。
 アンテナ向き調整方法は、大まかに分けると、準備工程(ST100)と、最適受信方向を探索する工程(ST200)と、アンテナ向きを調整する工程(ST300)と、アンテナ部装置を固定する工程(ST400)と、を備える。
 順に説明する。
 準備工程(ST100)としては、アンテナ装置100を仮設置する工程(ST110)と、カメラ210をアンテナ装置100に取り付ける工程(ST120)と、ナットランナーを方位調整ボルト160および仰角調整ボルト180に取り付ける工程(ST130)と、配線を接続する工程(ST140)と、モーションコントローラを起動する工程(ST150)と、がある。
 アンテナ装置100を仮設置する工程(ST110)は、すでに図1で示したように、取り付け手段130を用いてアンテナ装置100を所定の設置箇所に設置する工程である。
 この際には、アンテナ部110の向きは、大凡の方位および仰角に調整しておけばよい。
 例えば、コンパス(方位磁針)を利用してアンテナ部110の向きを対向局の方向に向けたり、スコープを用いて対向局を確認してからアンテナ部110の向きをこの対向局に合わせたりしてもよい。
 なお、後に微調整(ST300)するとはいっても、10°も20°もずれていては後の微調整が困難である。
 受信強度レベルを測定できる程度には双方のアンテナの向きを合わせておく必要がある。
 アンテナの口径や性能などにもよるが、例えば、最適と思われる方向に対して前後5°程度の範囲に収まるようにはしたい。
 ちなみに一般的にいって、通信に必要な受信強度と、受信強度をなんとか測定できる程度の受信強度と、の間には20dBから30dB程度の差がある。
 カメラ210を取り付ける工程(ST120)もすでに図1で説明した通りである。作業者は、周囲を見渡し、なるべく建造物が映るようにカメラ210の向き決め、そして、アンテナ装置100の適当な位置にカメラ210を固定的に取り付ける。
 さらに、ナットランナー220、230を方位調整ボルト160および仰角調整ボルト180に取り付ける(ST130)。すなわち、作業者は、ナットランナー220のナット221を方位調整ボルト160のネジ頭に取り付け、ナットランナー230のナット231を仰角調整ボルト180のネジ頭に取り付ける。
 次に、モーションコントローラ400に対して配線を接続する(ST140)。まず、カメラ210とモーションコントローラ400とを接続する。さらに、アンテナ装置100の受信レベルをモーションコントローラ400で検出できるように配線する。具体的には、送受信ユニット120の受信回路121をモーションコントローラ400に接続する。さらに、ナットランナー220、230とモーションコントローラ400とを接続する。
 なお、図1では、カメラ210とモーションコントローラ400との間およびアンテナ装置100とモーションコントローラ400との間は有線接続で接続しているが、無線接続を利用してもよいことはもちろんである。
 さらには、ナットランナー220、230とモーションコントローラ400との間も無線にしてもよい。
 この場合は、ナットランナー220、230の方にドライバを内蔵しておき、モーションコントローラ400からナットランナー220、230へは制御信号だけ無線で送るようにすればよい。
 配線が完了したら、モーションコントローラ400を起動し(ST140)、所定のプログラム(アンテナ方向調整プログラム)をロードする。
 以上で、準備工程(ST100)は終了である。
 さて次に、最適受信方向を探索する工程(ST200)を説明する。(なお、最適受信方向を探索する工程ST200およびアンテナ向きを調整する工程ST300は、モーションコントローラ400が自動的に行う処理である。)図9は、最適受信方向を探索する工程(ST200)の詳細な手順を示すフローチャートである。最初に行うことは、初期画像の取り込みである。アンテナ装置100にはすでにカメラ210が取り付けられているところ、画像取込部411は、カメラ210に現在映っている画像を初期画像として取り込む(ST210)。
 図10は、アンテナ装置100を真上から見下ろした様子を示す図である。(言い換えると、図10は、図1中の矢印IIの方向からアンテナ装置100を見た図である。)図10中において、カメラ210の撮像範囲を点線で示している。(なお、一点鎖線は、撮像領域の中心線を示す。)図10の例では、カメラ210の撮像範囲において中央寄りにビル20が建っているとする。すなわち、画像には、図11のように、中央寄りにビル20が映り込むとする。画像は、画像取込部411を介してパソコン240の表示部241に表示される。
 なお、本明細書の説明では、モーションコントローラ400による処理を作業者(および本明細書の読者)に視覚的に示すために表示部241における表示例を示す。しかしながら、アンテナ方向調整はモーションコントローラ400によって自動的に実行されてしまうのであるから、処理内容を逐一表示する必要は本来的には無い。
 ここで、図12は、表示画面の一例である。表示画面は大きく4つの領域に分かれており、左上の領域が初期画像を表示する初期画像表示領域R10であるとする。作業者は、初期画像表示領域R10に表示された画像を見て、目印になりそうな物(20)が映っていることを確かめる。初期画像は記録され、初期画像記録部412に記録される。
 初期画像を取り込んだ後(ST210)、中央制御部405は、アンテナ部110の向きを少し変更するという処理を行う(ST220)。この処理(ST220)あたって、中央制御部405はモータドライバ406に制御信号を送る。モータドライバ406は制御信号に応じて駆動信号をナットランナー220、230に送る。
 図13は、アンテナ部110の方位をわずかに変更した状態を示す図である。(説明の都合上、わかりやすいように図13では10°程度方位を変更しているが、実際はもっと小さな角度(例えば0.1度程度)ずつ変更していくのが好ましい。)アンテナ部110と一体的にカメラ210も変位するので、アンテナ部110と同じようにカメラ210の方位も変化する。すると、カメラ210の撮像方向も変わってくる。その結果、図14に示すように、ビル20が撮像領域内でやや左寄りに変位したとする。図12の表示画面において、初期画像表示領域R10の下の領域が現在画像を表示する現在画像表示領域R20であるとする。作業者は、現在画像表示領域R20によって、現在のカメラ210によって取り込まれている画像をライブで見ることができる。
 向きを変更した後のカメラ210によって撮像される画像を現在画像とする。画像取込部411は、現在画像を取り込む(ST230)。そして、画像処理部410は、初期画像と現在画像との対比によって、現在画像が初期画像に対してどれだけズレたかを求める(ST240)。このように二つの画像を照合して、一方が他方に対してどれだけズレているかを画像認識することは、パターンマッチングの応用であり、種々の方法により実現されている。例えば位相限定相関法が知られている。
 画像マッチング処理部413は、初期画像P10と現在画像P20とを比較し、初期画像P10に対して現在画像P20が最もマッチングするように現在画像P20をずらす。図15は、両者がマッチングするように初期画像P10の上に現在画像P20を重ねた様子を示す図である。初期画像P10においてやや中央寄りに映っていたビル20が現在画像P20中ではやや左寄りに映っていたとする。この場合、現在画像P20の画像中心Ocは、初期画像P10の画像中心Oiに対して右側に変位したということがわかる。
 変位算出部414は、画像マッチング処理部413によるマッチング結果に基づいて、初期画像P10に対する現在画像P20のズレ量を算出する(ST240)。ここでは、画素単位で、何ピクセル分ズレているかを算出するとする。図16に示すように、表示画像中において横方向をX軸方向とし、縦方向をY方向とする。変位算出部414は、現在画像P20が初期画像P10に対してX方向に何(ΔX)ピクセルずれており、Y方向に何(ΔY)ピクセルずれている、というようにズレ量を算出する。算出されたズレ量(ΔX、ΔY)は、表示画面に表示される。ここでは、現在画像表示領域R20の下にx方向とy方向とのそれぞれのズレ量が表示されるとする(図12参照)。
 ここで、図15または図16からわかるように、初期画像P10の中心Oiを座標系の原点にとると、現在画像P20の中心Ocの座標を(ΔX、ΔY)で表すことができる。そこで、本明細書では、座標値(ΔX、ΔY)を現在画像P20の位置ということがある。さらに、アンテナ部110とカメラ210とは互いの位置および向きが固定されていることは前に述べた。すなわち、アンテナ部110の向きと、そのアンテナ部110の向きのときにカメラ210で撮像される画像と、は一対一の関係にある。そこで、本明細書では、アンテナ部110の向き(角度)と画像の位置(ΔX、ΔY)とを同一視して、座標値(ΔX、ΔY)をアンテナ部の位置ということがある。(したがって、変位算出部414を位置算出部ということがある。)
 このようにして現在画像P20の位置が求められたところで、受信強度の検出を行う(ST250)。
 すなわち、現在のアンテナ部110の方向で受信できる信号の強度を検出する。
 アンテナ部110で受信された電波信号は、送受信ユニット120(受信回路121)を介して受信強度検出部420に送られる。
 受信強度検出部420は、入力された信号レベルを求める。
 なお、信号レベルの算出にあたっては、受信強度検出部420は時間平均化処理を行う。
 このようにして求められた受信強度は表示画面に表示される。
 ここでは、現在画像表示領域R20の下に、ズレ量と合わせて受信強度の表示領域が設けられているとする。
 現在画像P20の位置と、そのときの受信レベルと、は対になって記録される(ST260)。すなわち、変位算出部414で算出された現在画像P20の位置と、受信強度検出部420で検出された受信強度と、が受信強度記録部430に送られる。受信強度記録部430は、現在画像P20の位置と受信強度とを対にして記録する。
 さらに、現在画像P20の位置と受信強度とは、記録された後、グラフとして表示画面に表示される。
 ここでは、表示画面のうち右上の領域がグラフ表示領域R30であるとする。
 中央制御部405は、アンテナ方向の変更(ST220)からデータ記録(ST260)までの工程をアンテナ部110の向きをわずかずつ変更しながら繰り返す。図17において、アンテナ装置100の受信アンテナパターン30の一例ととともに、アンテナ部110の向きをわずかずつ変更する様子を示す。アンテナ部110がパラボラアンテナであるとした場合、受信アンテナパターン30は同心円を描く。中央制御部405は、予め決められた範囲でアンテナ部110の向きを様々に変更しながら受信レベルを測定する。例えば、方位角範囲で±5度、仰角範囲で±5度の範囲をラスタースキャンしてもよい。すなわち、例えば、矢印Aのように、仰角をある値に固定しておいて、方位だけを左から右に振る。これは、すなわち、ナットランナー220を駆動するということである。続いて、矢印Bのように、仰角を少し小さい値に変更して(すなわちナットランナー230を駆動して)、方位だけを右から左に振る(ナットランナー220を駆動する)。これを繰り返して、矢印Cや矢印Dのようにアンテナ部110の向きを変更する。この作業によって、アンテナ部110の位置とそのときの受信強度との関係を示すグラフを得る。
 図18は、矢印Aに沿ってアンテナ部110の方向を変化させたときの受信強度の変化を示すグラフである。図18では、縦軸を受信レベルとし、横軸を方位としている。なお、方位はΔXの値で表している。また、仰角はΔyと対応するので、図18中の右肩にΔyAのラベルを付した。同じように、図19は矢印Bに対応したグラフであり、図20は矢印Cに対応したグラフである。矢印Cのように放射パターンの中心を通ると受信強度のピークを得る。図18、図19および図20のグラフは、図12に示すように、表示画面のグラフ表示領域R30に表示される。
 指定された範囲の測定が完了したところで(ST270:YES)、次に、ピーク位置の探索を行う(ST280)。ピーク探索部440は、受信強度記録部430に記録されているデータのなかから受信強度の最大値を探索する。ピーク探索部440は、探索によって受信強度の最大値を見いだし、さらに、この受信強度の最大値を実現するアンテナ部110の位置を読み出す。(受信強度記録部430には、アンテナ部110の位置と受信強度とが対になって記録されていることを思い起こされたい。)受信強度の最大値とそのときのアンテナ部110の位置(ΔX、ΔY)とは、最大受信方向表示領域R40に表示される(ST290)。最大受信方向表示領域R40は、図12に示すように、表示画面の中央寄りの下部に配置されている。以後の説明において、受信強度の最大値を実現するアンテナ部110の位置を「ピーク位置」と称することがある。ピーク探索部440で求められたピーク位置は、ピーク位置記録部451に記録される。
 このように、受信強度の最大値を実現するアンテナ部110の方向(位置)が求められたところで、最適受信方向を探索する工程(ST200)は終了する。
 次に、アンテナ部110の向きを調整する工程(ST300)に移行する。
 アンテナ部110の向きを調整する工程(ST300)を説明する。
 最適受信方向を探索する工程(ST200)においてすでに受信強度の最大値を実現するアンテナ部110の位置(ピーク位置)が求められているところ、アンテナ部110の向きを調整する工程(ST300)では、モーションコントローラ400はアンテナ部110の向きをこのピーク位置に合わせる方向調整を行う。
 図21は、アンテナ部110の向きを調整する工程(ST300)の詳細フローチャートである。画像取込部411は、現在画像を取り込む(ST310)。すなわち、現在のアンテナ位置を確認するため、現在のカメラ210で撮像されている画像を取得する。すると、初期画像と現在画像とのズレが画像マッチング処理部413および変位算出部414によって算出され(ST320)、現在画像とともに現在画像表示領域R20に表示される。
 また、現在画像の位置(ΔX、ΔY)はズレ量算出部452に送られる。ズレ量算出部452においては、ピーク位置を改めて原点とした場合に、現在画像がどれだけズレているかを算出する。この様子を図22に示した。図22において、ピーク位置を(ΔXp、ΔYp)として、これを原点(Origin)におく。そして、現在画像の位置(ΔX、ΔY)と原点とのズレ量を(Gap(x)、Gap(y))とした。このように求められたズレ量(Gap(x)、Gap(y))は、表示画面のズレ量表示領域R50に表示される(ST330)。ここでは、最大受信方向表示領域R40の右側にズレ量表示領域R50を設けるとする。
 中央制御部405は、このズレが許容範囲か否かを判定する(ST340)。(許容範囲は予め設定されているとする。)判定の際には、ズレの値(Gap(x)、Gap(y))だけではなく、現在の受信強度がピーク値からどれだけ低いかも考慮に入れる。画像から判断されるズレ量は、例えばカメラ210から撮像対象までの距離によって尺が違ってくることになるので、単純にズレ量の大きさだけを指標とするのは好ましくない。(カメラ210から撮像対象までの距離によって、角度の1°に対するズレ量は異なってくる。)
 中央制御部405は、ズレが許容範囲ではない場合(ST340:NO)、アンテナ部110の方向がピーク位置になるように調整する(ST350)。(つまり、ナットランナー220、230を駆動させる。)そして再び、調整後のアンテナ部110の位置がピーク位置に対してどれだけズレているかを評価し(ST340)、アンテナ部110の方向がピーク位置になるように調整する(ST350)。(これは、カメラ210および受信強度検出部420をセンサとするフィードバック制御を行っていることに等しい。)ズレが許容範囲内に入っていると判断した場合(ST340:YES)、作業者に完了報告する(ST360)。(完了報告の方法は、音でもいいし、表示部241におけるメッセージ表示でもよい。)
 これにより、最大受信レベルを実現できる向きにアンテナ部110を調整することができた。
 最後は、アンテナ装置を固定する。すなわち、ネジ144、144、173、173を締め付けて、アンテナ部110の向きを固定する。
 ここで、ネジ144、144、173、173を締め付ける際にアンテナ部110の向きがずれてしまうことも有り得る。そこで、ネジ144、144、173、173の締め付け作業を行う間も画像処理部410を起動させたままにしておき、ST310からST340を繰り返すことが好ましい。なお、ズレが許容範囲を超えた場合(ST340)は、ナットランナー220、230を駆動させるのではなくて、ズレたことを音や表示で作業者に報知する方がよい。作業者がネジ144、144、173、173をある程度締め付けてしまった状態では、ナットランナー220、230を駆動させてしまうとナットランナー220、230かボルト160、180のどちらかが破損してしまう。
 アンテナ装置の固定がうまくできたら、アンテナ方向調整装置200をアンテナ装置100から取り外す。
 このような構成を備える第1実施形態によれば、次の効果を奏することができる。
(1)本実施形態によれば、アンテナ部110の向きを最大受信レベルが実現できる向きに自動的に調整できる。従来は、試行錯誤によって最大受信レベルを実現できる方角を探りあてたり、行きつ戻りつの微調整を繰り返したりするなど、まさに勘に頼った手さぐりでアンテナ部110の向きを調整していた。
 この点、本第1実施形態では、受信強度記録部430に記録したデータのなかから最大受信レベルを求め、あわせて、最大受信レベルを実現するアンテナ部110の角度位置(ピーク位置)を求める(ST280)。
 さらに、現在のアンテナ角度位置がピーク位置に対してどの方向にどの程度ズレているかを求める(ST420)。そして、ナットランナー220、230によってボルト160、180を回すことで(ST350)、自動的にアンテナ部110の向きを調整する。したがって、本第1実施形態によれば、試行錯誤も必要無いし、指先の感覚で調整ボルトを微少量だけ回すといった職人芸も必要なく、どんな作業者でも、アンテナ装置100を素早くかつ正確に設置できるようになる。
(2)本第1実施形態では、カメラ210で撮像した画像を対比することによってアンテナ部110の角度位置を求めるようにしている。このとき、アンテナ部110の角度位置は、初期角度位置あるいはピーク位置に対する相対的な変位として求められればよいので、カメラ210の撮像方向は特定の方向に限定されるような類のものではない。すなわち、アンテナ部110とカメラ210とはアライメントしている必要はない。したがって、各アンテナ装置100にアライメントしたカメラ210を付属させるようなコストも手間も不要である。
(3)本実施形態は、カメラ210を照準として使用する類のものとは違う。電波放射方向がアンテナ面に対してわずかでもずれていたとすると、電波発射源のアンテナ面に対して正対するようにアンテナの向きを調整したとしても、それが最大受信レベルを実現する方向になっているとは限らない。この点、本実施形態は、あくまでも電波の受信レベルが最大になる位置にアンテナ部110の向きを合わせるものである。
(4)本実施形態では、カメラ210の画像を利用することでアンテナ部110の僅かな変位も検出できるようにしている。ここで例えば、アンテナ装置の可動部にロータリーエンコーダを組み込んで、ロータリーエンコーダの出力値によってアンテナ部の向きを検出するという考え方もある。(このような構成は例えば特開2010-278807号公報に開示されている。)しかしながら、ロータリーエンコーダで1°未満の回転を検出できるようにするには、ロータリーエンコーダの径を数10cmにしなければならず、アンテナ装置が大型化する。また、そのような高精度のロータリーエンコーダは非常に高額である。また、ロータリーエンコーダでアンテナ部の向きを検出するといっても、ロータリーエンコーダとアンテナ部との間には歯車のような変位伝達機構が必ず必要になる。すると、歯車間でどうしてもガタによる誤差が発生してしまう。
 この点、本実施形態のようにカメラ210を利用する構成によれば、安価であり、かつ、アンテナ装置100の大型化とは全く無縁である。また、カメラ210から撮像対象までの距離が遠ければ遠いほど、カメラ210の角度変化に対する撮像対象の位置ズレは大きくなる。したがって、カメラ210の画像を利用することによって、極めて高分解能でカメラ210の(つまりはアンテナ部110の)変位を検出することができる。そして、カメラ210によりアンテナ部110自体の位置(変位)を測定しているのであるから途中にガタが発生する余地は無い。(要は、方向調整したい対象物そのものに変位センサを付けたことに等しい。)このように、アンテナ部の向きを直接的に測定できることにより、極めて正確な方向調整が実現できる。
(5)本実施形態ではカメラ210の画像を利用してアンテナ部の変位を検出するところ、カメラ210でできる限り遠くを撮像した方が変位検出の分解能を高くすることができる。ここで、アンテナ装置というものは電波を送受信する都合上、高所や見晴らしの良いところに設置されるものである。したがって、アンテナ装置100にカメラ210を取り付けると、カメラ210は自ずと遠くを撮影できる状態になる。すなわち、アンテナ部110の向きを検出するにあたってカメラ210を利用することには格別の効果がある。もし極めて近距離撮影しかできない環境であったとすると、画像処理で微小変位を検出するには収差や歪みなどを除去した超高精度の光学系を使用しなければならないであろう。この場合、一般のデジタルでは全く不十分である。この点、本実施形態のように、アンテナ部110の向き調整にカメラ210を利用した場合にはほぼ確実に遠景を撮影できるので、安価なカメラ210の性能でも十分に要求を満たすことができる。
 なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
 ピーク位置の探索においては図17のように全体をラスタースキャンしてもよいが、ピーク位置探索の方法は他にも種々のバリエーションが有り得る。一例だけ挙げておく。例えば、図23のように、EL方向とAZ方向とを交互にスキャンしながらピーク位置を追い込んでいく方法がある。この方法においては、(1)あるラインに沿ってEL方向をスキャンして、そのライン上でピーク方向を求める。(2)次に、そのピーク方向にELを合わせて、AZ方向にラインに沿ってスキャンする。この動作を繰り返していけば、ピーク位置を追い込んで求めることができる。
 (言い方と変えると、このやり方は、ST200とST300とを交互に行っていることにほぼ等しい。)
 モーションコントローラ400において、中央制御部405、画像処理部410、受信強度検出部420、受信強度記録部430、ピーク探索部440および調整指示部450はそれぞれ、各種論理素子等で構成された専用ハードウェアであってもよい。あるいは、CPU(中央処理装置)およびメモリ(記憶装置)等を備えたコンピュータに所定のプログラムを組み込んで中央制御部405、画像処理部410、受信強度検出部420、受信強度記録部430、ピーク探索部440および調整指示部450等の各機能を実現させるようにしてもよい。CPUおよびメモリを有するコンピュータに対し、インターネット等の通信手段や、CD-ROM、メモリカード等の不揮発性記録媒体を介してメモリにアンテナ方向調整プログラムをインストールし、このインストールされたプログラムでCPU等を動作させて、上記各機能部を実現させればよい。
 プログラムをインストールするにあたっては、メモリカードやCD-ROM等をコンピュータに直接差し込んで行ってもよいし、これらの記憶媒体を読み取る機器を外付けでコンピュータに接続してもよい。さらには、LANケーブル、有線または無線の通信回線をコンピュータに接続して通信によってプログラムを供給しインストールしてもよい。
 上記実施形態において、向き調整用部品としては方位調整ボルト160、仰角調整ボルト180を例示した。
 向き調整用部品としてはネジを用い、アンテナ部を動かすに当たっては回転によるネジの進退を利用するのが一般的であろう。しかし、これに限定されないのはもちろんであり、アンテナ部の向きを変更できる構成であれば、何でもよい。例えばカムや歯車を様々に組み合わせることで実現できるであろう。
 同様に、向き調整用部品をボルトとしたので電動部としてナットランナーを例示したが、向き調整用部品が別のものに置換されればそれに適合するように電動部を変更するのは当然である。
 アンテナ装置の構成によっては、方位角と仰角とを1つの向き調整部品で可変にできる。このようなアンテナ装置は例えば特開平5-67909号公報に開示されている。この場合、電動部(ナットランナー)は1つでよいことはもちろんである。
 上記実施形態においては、アンテナ装置とアンテナ方向調整装置とが別体となっている例を示したが、アンテナ装置とアンテナ方向調整装置とが一体的になっていてもよいことはもちろんである。例えば図24にアンテナ装置とアンテナ方向調整装置とが一体的になっているアンテナシステムを示した。図24において、設置台60の設置面にアンテナシステムが設置されている。アンテナシステムは、雲台520によってアンテナ部110を支持した構成を有する。雲台520は、基台521と、基台521に旋回可能に支持された旋回台522と、旋回台522を旋回駆動させる旋回モータ524と、旋回台522に仰角方向に回転可能に支持された回転台523と、回転台523を回転駆動させる回転モータ525と、を有する。回転台523には制御ユニット540とアンテナ部110とが支持されている。制御ユニット540は、送受電ユニット120とモーションコントローラ400とを内蔵する。(この場合、雲台が向き調整部品になっている。)アンテナシステムとしてモータを内蔵していれば、ナットランナーを付けたり外したりしなくてもよい。
 この出願は、2014年2月4日に出願された日本出願特願2014-019265を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
10…支柱、20…ビル、30…受信アンテナパターン、100…アンテナ装置、110…アンテナ部、120…送受信ユニット、121…受信回路、122…送信回路、123…収納ボックス、130…取り付け手段、140…クランプ部、141…U字金具、142…受け金具、143…長孔、144…ネジ、150…方位方向可動金具、160…方位調整ボルト、170…仰角方向可動金具、172…長孔、173…ネジ、180…仰角調整ボルト、200…アンテナ方向調整装置、210…カメラ、220、230…ナットランナー、220…治具、221…ナット、222…大歯車、223…ピニオン、224…モータ、225…筐体、240…パソコン、241…表示部、400…モーションコントローラ、405…中央制御部、406…モータドライバ、410…画像処理部、411…画像取込部、412…初期画像記録部、413…画像マッチング処理部、414…変位算出部、420…受信強度検出部、430…受信強度記録部、440…ピーク探索部、450…調整指示部、451…ピーク位置記録部、452…ズレ量算出部。

Claims (6)

  1.  アンテナ部に対して相対的に固定されるカメラと、
     向き調整部品に取り付け可能であるとともに、モータの動力を前記向き調整用部品に力を印加して前記アンテナ部の向きを変更する電動部と、
     前記電動部に駆動信号を与えて前記アンテナ部の向きを調整するモーションコントローラと、を備え、
     前記モーションコントローラは、
     前記カメラで撮像された画像と前記アンテナ部で受信された電波の受信強度とに基づいて前記アンテナ部の角度位置を求め、前記電動部に駆動信号を与えて、前記アンテナ部の角度位置を調整する
     ことを特徴とするアンテナ方向調整装置。
  2.  請求項1に記載のアンテナ方向調整装置において、
     前記モーションコントローラは、
     前記電動部に駆動信号を与えることで前記アンテナ部の方向を所定範囲内で変えながら前記アンテナ部の方向と受信強度との関係を取得する
     ことを特徴とするアンテナ方向調整装置。
  3.  請求項1または請求項2に記載のアンテナ方向調整装置において、
     前記モーションコントローラは、
     前記カメラで撮像された画像と前記アンテナ部で受信された電波の受信強度とに基づいて受信強度が最大となる前記アンテナ部の角度位置を求め、前記電動部に駆動信号を与えて、前記アンテナ部を受信強度が最大となる角度位置に調整する
     ことを特徴とするアンテナ方向調整装置。
  4.  請求項1から請求項3のいずれかに記載のアンテナ方向調整装置において、
     前記モーションコントローラは、
     前記カメラで撮像された画像を用いて前記アンテナ部の相対角度位置を算出する位置算出部と、
     前記アンテナ部にて受信された電波の受信強度を検出する受信強度検出部と、
     前記アンテナ部の相対角度位置とその相対角度位置のときの前記受信強度とを対応付けて記録する受信強度記録部と、
     前記受信強度記録部に記録されているデータのなかから受信強度の最大値を探索するピーク探索部と、
     前記ピーク探索部によって求められた最大受信強度に対応するアンテナ部の角度位置をピーク位置として記録するピーク位置記録部と、
     現在の前記アンテナ部の角度位置と前記ピーク位置とのズレ量を算出するズレ量算出部と、を備え、
      前記ズレ量がゼロに近づくように前記電動部に駆動信号を与える
     ことを特徴とするアンテナ方向調整装置。
  5.  向き調整用部品に力を加えることでアンテナ部の向きを変えられるようになっているアンテナ装置と、請求項1から請求項4のいずれかに記載のアンテナ方向調整装置と、を具備するアンテナシステム。
  6.  アンテナ装置のアンテナ部に対して位置および向きが相対変位しないように前記アンテナ装置にカメラを取り付ける工程と、
     向き調整用部品に電動部を取り付ける工程と、
     前記カメラで撮像された画像と前記アンテナ部で受信された電波の受信強度とに基づいて前記アンテナ部の角度位置を求める工程と、
     前記電動部に駆動信号を与えて、前記アンテナ部の角度位置を調整する工程と、を備える
     ことを特徴とするアンテナ方向調整方法。
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