アンテナの偏波角誤差算出方法及びアンテナの偏波角制御装置
【課題】 衛星到来波のＣ／Ｎが小さい場合であっても、偏波角の誤差を算出するアンテナの偏波角誤差算出方法、及び、偏波角の誤差を算出し、その算出した偏波角の誤差に基づいて、アンテナ部の偏波角を調整することが可能なアンテナの偏波角制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 推定された衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第１オフセット角度における受信レベルを第１受信レベルとし、推定された衛星偏波角推定値の角度から、第１の所定角度と異なる第２の所定角度だけ離れた第２オフセット角度における受信レベルを第２受信レベルとして算出して、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、第１オフセット角度の第１の誤差を算出、又は、第２オフセット角度の第２の誤差を算出する。
【解決手段】 推定された衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第１オフセット角度における受信レベルを第１受信レベルとし、推定された衛星偏波角推定値の角度から、第１の所定角度と異なる第２の所定角度だけ離れた第２オフセット角度における受信レベルを第２受信レベルとして算出して、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、第１オフセット角度の第１の誤差を算出、又は、第２オフセット角度の第２の誤差を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両、船舶、航空機などの移動体に搭載された衛星通信アンテナや可搬型の衛星通信アンテナにおいて、アンテナの偏波角誤差算出方法及びアンテナの偏波角制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両、船舶、航空機などの移動体に搭載され、通信衛星を介して通信を行う衛星通信アンテナ（通信端末局）には、与えられた衛星の位置情報と、通信端末局のアンテナの放射部であるアンテナ部の傾斜や方位を検出するセンサから得られるアンテナ部の方位角情報及び仰角情報やＧＰＳなどの測位システムから得られるアンテナ部の位置情報を用いて、アンテナ指向方向が衛星方向に、アンテナ偏波が衛星偏波に一致するようアンテナ部を駆動制御するものがある。
【０００３】
このような衛星通信アンテナの場合、前述のようなセンサから取得したアンテナ部の傾斜や方位の情報には誤差が含まれるため、アンテナ指向方向及び偏波角の誤差が大きく最良の通信状態とはいえないこともある。そのため、指向方向制御においては、衛星からの到来波（衛星到来波）の受信レベルによるピーキングを行って、その結果に基づいて指向性を調整する制御が行なわれる。
【０００４】
また、衛星通信アンテナにおける偏波角制御に関しても、調整する制御を行うための技術が提案されている。衛星通信アンテナにおける偏波角制御方法には、通信を行う主偏波の受信装置とは別に主偏波と直交する交差偏波を受信できる装置も設け、主偏波の受信強度最大角度と直交する角度にある受信強度のＮＵＬＬ点を交差偏波の受信装置に装備したＮＵＬＬセンサで検出することにより、主偏波角度の調整を行う方式がある（例えば、特許文献１参照）。また、可搬され、任意の場所に設置して使用される可搬が可能な衛星通信アンテナにおいても前述のものと同じく、アンテナ指向方向と、アンテナ偏波角の制御が必要となる。
【０００５】
特許文献１に記載されるような偏波角制御技術は、交差偏波のＮＵＬＬ点を検出することにより、主偏波角度の制御を行うため、ＮＵＬＬ点検出精度が偏波角制御の精度ということになる。ＮＵＬＬ点検出精度εは、衛星到来波のＣ／Ｎ ＬＰ［ｄＢ］に規定され、式（１）に示す関係がある。
【０００６】
【数１】
【０００７】
このような交差偏波のＮＵＬＬ点を利用して主偏波角度を制御する方法以外に、主偏波角度の制御手段としては、主偏波で受信した衛星到来波の受信レベルをピーキングする方法がある。衛星偏波角度の主偏波角度の離角ρ［°］と受信レベルのピーク値からの降下ｄｌとの関係は、式（２）のように表すことができる。なお、式（２）の右辺の係数「２０」は、一例であり、各種条件によって変化する。
【０００８】
【数２】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２５８５２２号公報（第１図〜第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１に記載されるような偏波角制御技術は、ＮＵＬＬ点検出精度が偏波角制御の精度ということになるため、主偏波角度の制御の精度が、衛星到来波のＣ／Ｎ、すなわち、アンテナの性能や基地局の送信電力により制限を受けるという課題があった。
【００１１】
具体的には、移動体衛星通信アンテナで一般に必要とされる主偏波角度の制御精度は１°未満であるが、この精度の得るために必要なＣ／Ｎは、式（１）によると、３５ｄＢ以上となる。しかし、通信端末局で受信する衛星到来波のＣ／Ｎは一般に１０ｄＢ程度であるため、主偏波角度の制御を行う際は、通常より電力の大きいキャリアを基地局から上げてもらうか、逆に通信端末局が出力する電波をアンテナゲインの大きな基地局で受信することで、主偏波角度の制御を行うなどの方法を使用する必要があるという課題があった。
【００１２】
このような交差偏波のＮＵＬＬ点を利用して主偏波角度を制御する方法以外には、前述のように、主偏波で受信した衛星到来波の受信レベルをピーキングする方法があるが、この方法では、式（２）に示すように、誤差に対する受信レベルの変化は小さく、所望の精度が得られないという課題があった。具体的には、主偏波角度の誤差１°に対する衛星偏波角度近傍での受信強度の降下は式（２）によれば、０．００１ｄＢ程度であり、一般に受信レベルの測定値に含まれるノイズに対して小さく、精度の良い推定ができないという課題があった。
【００１３】
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、衛星到来波のＣ／Ｎが小さい場合であっても、アンテナ部の主偏波で受信した衛星到来波の受信レベルを用いて、アンテナ部の主偏波角度（偏波角）を精度良く衛星偏波角に合わせるために、偏波角の誤差を算出するアンテナの偏波角誤差算出方法、及び、偏波角の誤差を算出し、その算出した偏波角の誤差に基づいて、アンテナ部の偏波角を調整することが可能なアンテナの偏波角制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明に係るアンテナの偏波角誤差算出方法は、アンテナ部により、衛星から到来する衛星到来波を受信して、その受信レベルを導出する受信ステップと、前記アンテナ部の方位角情報及び仰角情報並び位置情報、前記衛星の位置情報に基づき、前記アンテナ部の偏波角の初期値として衛星偏波角推定値を推定する推定ステップと、推定された前記衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第１オフセット角度における前記受信レベルを第１受信レベルとして導出する第１受信レベル導出ステップと、推定された前記衛星偏波角推定値の角度から、前記第１の所定角度と異なる第２の所定角度だけ離れた第２オフセット角度における前記受信レベルを第２受信レベルとして導出する第２受信レベル導出ステップと、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベル並びに前記第２オフセット角度から、前記第１オフセット角度の第１の誤差を算出、又は、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベル並びに前記第１オフセット角度から、前記第２オフセット角度の第２の誤差を算出するオフセット角度誤差導出ステップと、前記第１の誤差又は前記第２の誤差から、前記衛星偏波角推定値の誤差を算出する衛星偏波角推定値誤差導出ステップとを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項２の発明に係るアンテナの偏波角誤差算出方法は、前記第１受信レベル導出ステップ及び前記第２受信レベル導出ステップが、前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度以内のオフセット量である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度から、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベルを導出するものである請求項１に記載のものである。
【００１６】
請求項３の発明に係るアンテナの偏波角誤差算出方法は、前記第１受信レベル導出ステップ及び前記第２受信レベル導出ステップが、前記衛星偏波角推定値の角度と前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度とのうち、前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度よりの角度である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度から、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベルを導出するものである請求項２に記載のものである。
【００１７】
請求項４の発明に係るアンテナの偏波角誤差算出方法は、前記第１受信レベル導出ステップ及び前記第２受信レベル導出ステップが、それぞれ、前記衛星偏波角推定値の角度から＋９０°離れた角度以内のオフセット量、及び、前記衛星偏波角推定値の角度から−９０°離れた角度以内のオフセット量である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度から、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベルを導出するものである請求項１に記載のものである。
【００１８】
請求項５の発明に係るアンテナの偏波角誤差算出方法は、前記第１受信レベル導出ステップ及び前記第２受信レベル導出ステップが、前記衛星偏波角推定値の角度からのオフセット量の絶対値が等しい前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度から、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベルを導出するものである請求項４に記載のものである。
【００１９】
請求項６の発明に係るアンテナの偏波角誤差算出方法は、前記衛星偏波角推定値誤差導出ステップにより算出された誤差を反映させた偏波角を第２の衛星偏波角推定値とし、この第２の衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第３オフセット角度における前記受信レベルを第３受信レベルとして導出する第３受信レベル導出ステップと、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、前記第２受信レベル及び前記第３受信レベル並びに前記第３オフセット角度から、前記第２オフセット角度の第３の誤差を算出、又は、前記第２受信レベル及び前記第３受信レベル並びに前記第２オフセット角度から、前記第３オフセット角度の第４の誤差を算出する第２のオフセット角度誤差導出ステップと、前記第３の誤差又は前記第４の誤差から、前記第２の衛星偏波角推定値の誤差を算出する第２の衛星偏波角推定値誤差導出ステップとを備えた請求項５に記載のものである。
【００２０】
請求項７の発明に係るアンテナの偏波角制御装置は、衛星からの衛星到来波を受信するアンテナ部と、このアンテナ部が受信した衛星到来波の受信レベルを測定し出力する受信部と、前記アンテナ部を指向方向に駆動させる指向方向駆動部と、前記アンテナ部を駆動させて偏波角を変更する偏波角駆動部と、前記アンテナ部の方位角情報及び仰角情報並び位置情報、前記衛星の位置情報から、前記アンテナ部の指向方向と偏波角の推定値である衛星偏波角推定値とを算出し、この算出結果に基づき、前記指向方向駆動部及び前記偏波角駆動部を制御してアンテナ部の方向を決定するアンテナ姿勢制御部と、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部の偏波角を前記衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第１オフセット角度に変更させ、前記第１オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第１受信レベルとして出力させ、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部の偏波角を前記衛星偏波角推定値の角度から、前記第１の所定角度と異なる第２の所定角度だけ離れた第２オフセット角度に変更させ、前記第２オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第２受信レベルとして出力させて、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベル並びに前記第２オフセット角度から、前記第１オフセット角度の第１の誤差を算出、又は、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベル並びに前記第１オフセット角度から、前記第２オフセット角度の第２の誤差を算出する偏波角制御演算部とを備え、前記偏波角制御演算部は、前記第１の誤差又は前記第２の誤差に基づいて、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部の偏波角を調整することを特徴とするものである。
【００２１】
請求項８の発明に係るアンテナの偏波角制御装置は、前記偏波角制御演算部が、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部を前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度以内のオフセット量である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度に変更し、前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第１受信レベル及び第２受信レベルとして出力させるものである請求項７に記載のものである。
【００２２】
請求項９の発明に係るアンテナの偏波角制御装置は、前記偏波角制御演算部が、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部を、前記衛星偏波角推定値の角度と前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度とのうち、前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度よりの角度である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度に変更し、前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第１受信レベル及び第２受信レベルとして出力させるものである請求項８に記載のものである。
【００２３】
請求項１０の発明に係るアンテナの偏波角制御装置は、前記偏波角制御演算部が、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部を、それぞれ、前記衛星偏波角推定値の角度から＋９０°離れた角度以内のオフセット量、及び、前記衛星偏波角推定値の角度から−９０°離れた角度以内のオフセット量である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度に変更し、前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第１受信レベル及び第２受信レベルとして出力させるものである請求項７に記載のものである。
【００２４】
請求項１１の発明に係るアンテナの偏波角制御装置は、前記偏波角制御演算部が、前記衛星偏波角推定値の角度からのオフセット量の絶対値が等しい前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度から、前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第１受信レベル及び第２受信レベルとして出力させるものである請求項１０に記載のものである。
【００２５】
請求項１２の発明に係るアンテナの偏波角制御装置は、前記偏波角制御演算部は、前記第１の誤差又は第２の誤差から算出した誤差を前記衛星偏波角推定値に反映させて偏波角を第２の衛星偏波角推定値とし、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部の偏波角を前記第２の衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第３オフセット角度に変更させ、前記第３オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第３受信レベルとして出力させて、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、前記第２受信レベル及び前記第３受信レベル並びに前記第３オフセット角度から、前記第２オフセット角度の第３の誤差を算出、又は、前記第２受信レベル及び前記第３受信レベル並びに前記第２オフセット角度から、前記第３オフセット角度の第４の誤差を算出し、前記第１の誤差又は前記第２の誤差から算出された前記第３の誤差又は前記第４の誤差に基づいて、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部の偏波角を調整するものである請求項１１に記載のものである。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、請求項１〜６に係る発明によれば、アンテナの主偏波角度を衛星偏波角からオフセットさせた位置で測定した受信レベルから、到来波偏波の角度を推定することで、衛星到来波のＣ／Ｎが小さい場合であっても、衛星偏波角の推定値の誤差を精度良く算出できるアンテナの偏波角誤差算出方法を得ることができる。
【００２７】
請求項７〜１２に係る発明によれば、アンテナの主偏波角度を衛星偏波角からオフセットさせた位置で測定した受信レベルから、到来波偏波の角度を推定することで、衛星到来波のＣ／Ｎが小さい場合であっても、アンテナの主偏波角度を衛星偏波角に対して精度良く制御できるアンテナの偏波角制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施の形態１及び２に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るに係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）における動作の概念を示す偏波角と受信強度の関係図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）動作のフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態２に係るに係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）における動作の概念を示す偏波角と受信強度の関係図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）動作のフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２に係るに係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）における初段（一段目）の動作の概念を示す偏波角と受信強度の関係図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係るに係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）における二段目の動作の概念を示す偏波角と受信強度の関係図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係るに係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）における三段目の動作の概念を示す偏波角と受信強度の関係図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係るに係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）における処理を示すシミュレーション結果のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図１〜３を用いて説明する。図１において、アンテナ部１は、衛星からの衛星到来波を受信するものであり、車両、船舶、航空機などの移動体に搭載され、通信衛星を介して通信を行う通信端末局や可搬が可能な通信端末局における衛星通信アンテナ（アンテナ部）そのものである。受信部２は、アンテナ部１が受信した衛星到来波の受信レベルを測定し出力するものであり、ＲＦ部３及び追尾受信部４から構成される。それぞれ、ＲＦ部３は、衛星到来波を受信するアンテナ部で受信した衛星到来波を増幅し周波数を変換するものであり、追尾受信部４は、ＲＦ部３で変換された衛星到来波から衛星到来波の受信レベルを測定し出力するものである。指向方向駆動部５は、アンテナ部１を指向方向に駆動させるものである。偏波角駆動部６は、アンテナ部１を駆動させて偏波角を変更するものである。
【００３０】
図１において、アンテナ姿勢制御部７は、アンテナ方向演算部８，指向制御演算部９，偏波角制御演算部１０からなるものである。アンテナ方向演算部８は、アンテナ部１の方位角情報及び仰角情報並び位置情報、外部から与えられた衛星の位置情報から、アンテナ部１の指向方向と偏波角の推定値である衛星偏波角推定値とを算出するものである。この算出結果に基づき、指向制御演算部９が指向方向駆動部５を制御し、偏波角制御演算部１０が偏波角駆動部を制御してアンテナ部１の方向を決定する。衛星方向演算部１１は、衛星位置情報（衛星の位置情報）と、ＧＰＳ等の位置検出手段１２から出力されたアンテナの位置情報から、アンテナ部１又はアンテナ部１を有する通信端末局から見た衛星指向方向と衛星偏波角度をアンテナ方向演算部８へ出力するものである。なお、アンテナ部１を有する通信端末局が航空機に搭載されている場合やアンテナ部１を有する通信端末局が高度が高い位置に存在する場合は、位置検出手段１２によるアンテナ部１の位置情報には高度を考慮する必要がある。また、方位検出手段１３は、アンテナ部１が向いているの方位を検出してアンテナ方向演算部８へアンテナ部１の方位角情報として出力するものである。姿勢検出手段１４はアンテナ部１の姿勢を検出してアンテナ方向演算部８へアンテナ部１の仰角情報して出力するものである。
【００３１】
まず、実施の形態１に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）の偏波角誤差の算出前までの基本動作を説明する。アンテナ方向演算部７は、アンテナ部１から見た衛星指向方向と衛星偏波角度、アンテナ部１の方位及びアンテナ部１の姿勢から、アンテナ指向方向指令値とアンテナ偏波角度指令値を演算しそれぞれ指向方向制御部５と偏波角制御演算部６に出力する。アンテナ方向演算部７からアンテナ指向方向指令値を受けた指向制御演算部９は、指向方向駆動部５に指向方向指令値を出力しつつ、アンテナ指向方向指令値を基準方向として、受信強度によるピーキングを行うことで、アンテナ指向方向を衛星方向に対して適切な状態で一致させる。なお、指向方向駆動部５は指向制御演算部９の指令を受けてアンテナ指向方向を駆動する。アンテナ方向演算部７からアンテナ偏波角度指令値を受けた偏波角制御演算部１０は、偏波角駆動部６に偏波角度指令値を出力しつつ、アンテナ偏波角度指令値を基準として、偏波角を駆動しつつ受信強度を測定することで、アンテナの偏波角を衛星偏波角に対して適切な状態で一致させる。なお、偏波角駆動部６は偏波角制御演算部１０から指令を受けてアンテナ偏波方向を駆動する。
【００３２】
指向制御演算部９が行う受信強度を使用したアンテナ指向方向の制御と、偏波角制御演算部１０が行う受信強度を使用したアンテナ偏波角の制御は、方位検出手段１３が出力するアンテナ方位や、姿勢検出手段１４が出力するアンテナ姿勢が、誤差を含んでおり、これが、アンテナ方向演算部８が計算するアンテナ指向方向指令値とアンテナ偏波方向指令値の誤差となる。つまり、衛星の偏波角は誤差を含んだ衛星偏波角推定値であるといえる。
【００３３】
次に、それらの誤差によるアンテナの偏波角の誤差を補正する実施の形態１に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）の動作を説明する。指向制御演算部９による指向制御に関しては、例えば、サーチによる衛星方向の粗検出が行なわれ、ステップトラックやコニカルスキャンにより更に高精度な指向制御が実施される。
【００３４】
偏波角制御演算部１１による偏波角制御に関しては、指向制御演算部９が偏波角駆動部６を制御してアンテナ部１の偏波角を衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第１オフセット角度に変更させ、第１オフセット角度における受信レベルを受信部２から第１受信レベルとして出力させる。同じく、偏波角制御演算部１１が偏波角駆動部６を制御してアンテナ部１の偏波角を衛星偏波角推定値の角度から、第１の所定角度と異なる第２の所定角度だけ離れた第２オフセット角度に変更させ、第２オフセット角度における受信レベルを受信部２から第２受信レベルとして出力させる。そして、偏波角制御演算部１１が、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき（式（２）参照）、第１受信レベル及び第２受信レベル並びに第２オフセット角度から、第１オフセット角度の第１の誤差を算出、又は、第１受信レベル及び第２受信レベル並びに第１オフセット角度から、第２オフセット角度の第２の誤差を算出する。
【００３５】
第１の誤差と第２の誤差とは、それぞれ、衛星偏波角推定値の角度からの所定の角度オフセットされた第１オフセット角度と第２オフセット角度の誤差であるから、何れかを用いて、偏波角制御演算部１１は衛星偏波角推定値の誤差、つまり、衛星偏波角推定値における衛星の偏波角（真値）からずれを算出することができる。換言すると、偏波角制御演算部１１を衛星の偏波角（真値）を導出することができる。よって、第１の誤差又は前記第２の誤差に基づく衛星の偏波角（真値）を用いて、偏波角制御演算部１１は、偏波角駆動部６を制御してアンテナ部１の偏波角を調整して、アンテナの偏波角と衛星の偏波角（真値）とを一致させることができる。
【００３６】
図２及び図３を用いて、実施の形態１に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）及び実施の形態１に係るアンテナの偏波角誤差算出方法を、アンテナの偏波角誤差算出に主眼をおいて、さらに詳しく説明する。図２は、発明の実施の形態１に係るに係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）における動作の概念を示す偏波角と受信強度の関係図である。図２は、衛星偏波角（誤差を修正する前の「衛星偏波角推定値の角度」も含む）を０［°］として図示している。図２において、ρ［°］は衛星偏波角推定値の角度からのρ［°］オフセットした角度、ρ＋Δ［°］は衛星偏波角推定値の角度からのρ＋Δ［°］オフセットした角度、ｌＰは衛星偏波角推定値の角度における受信レベルであり、受信レベルのピーク値となる（誤差を補正する前の仮想のピーク値）。ｌ１はρ［°］における受信レベル（測定点１）、ｌ２はρ＋Δ［°］における受信レベル（測定点２）である。
【００３７】
図２から、偏波角制御演算部１０は、偏波角駆動部６を制御してアンテナ部１を衛星偏波角推定値の角度（０［°］）から９０［°］離れた角度以内のオフセット量である第１オフセット角度及び第２オフセット角度に変更し、第１オフセット角度及び第２オフセット角度における受信レベルを受信部２から第１受信レベル及び第２受信レベルとして出力させるものであるといえる。
【００３８】
偏波角制御演算部１０は、偏波角駆動部６に指令を送り、アンテナ部１を駆動して、衛星偏波角（衛星偏波角推定値の角度）からρ［°］オフセットしたアンテナ偏波角度（第１オフセット角度）で測定した受信レベルｌ１と、衛星偏波角度からρ＋Δ［°］オフセットしたアンテナ偏波角度（第２オフセット角度）で測定した受信レベルｌ２とをそれぞれ受信部２から取得する。Δ［°］は、図３では、ρ［°］に対して０［°］から離れた正の値であるが、Δ［°］がρ［°］に対して０°よりの値、つまり、負の値であれば、第１オフセット角度がρ＋Δ［°］となり、第２オフセット角度がρ［°］となる。
【００３９】
ここで、衛星偏波角の真値がわかっていないのでρ［°］には未知の誤差が含まれている。これを次に示す方法で推定する。アンテナ偏波角の衛星偏波角からのオフセット角度ρ［ｒａｄ］と受信強度の関係式は、式（３）で表される。ｌＰ［ｄＢ］は、受信レベルのピークレベル値（ピーク値）である。
【００４０】
【数３】
【００４１】
なお、式（３）は、式（２）と同様に、右辺の係数「２０」は、一例であり、各種条件によって変化する。この式（３）によれば、前記手順で取得された受信レベルｌ１［ｄＢ］とｌ２［ｄＢ］は、式（４）及び式（５）のように表すことができる。
【００４２】
【数４】
【００４３】
【数５】
【００４４】
式（４）と式（５）からｌＰを消去することで次の式を得る。
【００４５】
【数６】
【００４６】
式（６）を変形して、式（７）を得る。
【００４７】
【数７】
【００４８】
この式（７）により、オフセット角度の真値ρ、すなわち衛星偏波角の真値を求めることが可能となる。つまり、衛星偏波角推定値からのオフセット量に相当するオフセット角度ρ［°］及びΔ［°］の値が既知であることから、オフセット角度の真値ρを得ることができると、オフセット角度の真値ρ及びオフセット角度の真値ρから、衛星偏波角推定値の角度における「衛星偏波角の真値」からの誤差が算出することができるので、結果として、「衛星偏波角の真値」を得ることができる。
【００４９】
次に、このオフセット角度ρがあることが、精度のよい衛星偏波角の測定（誤差算出）に寄与する理由について述べる。式（７）の両辺を受信レベルに関して変分をとることにより式（８）を得る。
【００５０】
【数８】
【００５１】
Δ（ｌ１−ｌ２)［ｄＢ］は、ノイズなど受信レベルの測定誤差、Δρは、それにより発生するオフセット角度ρの推定誤差ということになる。右辺の係数であるｃｏｓ２ρはρが０［°］から９０［°］の範囲おいてρに対する単調減少関数である。また、同じく右辺の係数である式（６）の左辺
【００５２】
【数９】
【００５３】
は、ρ＋Δが０［°］から９０［°］の範囲おいて、Δに対する単調減少関数である。
【００５４】
したがって、オフセット角度ρの推定誤差に対する、受信レベル測定誤差の影響は、当初のオフセット角度が大きいほど、かつ受信レベルを測定する２点間の離角が大きいほど、小さくなることがわかる。例えば、受信レベルのノイズが０．１［ｄＢ］であると仮定した場合、オフセット角度ρが０［°］、測定点の離角Δを５［°］の、すなわちピーク近傍でピーク角度の推定が行なわれると、式（８）より、オフセット角度ρの推定誤差Δρは、７．５［°］程度になる。
【００５５】
一方、オフセット角度が４５［°］、測定点の離角Δを１５［°］で推定が行なわれると、式（８）より、オフセット角度ρの推定誤差Δρは、０．９［°］程度になる。また、ピーク角度からもっとも離れている測定点２における、ピークレベルからの受信レベルの降下は、式（２）より６［ｄＢ］である。したがって、衛星偏波角（衛星偏波角推定値の角度）近傍で推定を行うより高い精度で推定が行えることなる。
【００５６】
つまり、偏波角制御演算部１０が、偏波角駆動部６を制御してアンテナ部１を、衛星偏波角推定値の角度（０［°］）と衛星偏波角推定値の角度から９０［°］離れた角度とのうち、衛星偏波角推定値の角度（０［°］）から９０［°］離れた角度よりの角度である第１オフセット角度及び第２オフセット角度に変更し、第１オフセット角度及び第２オフセット角度における受信レベルを受信部２から第１受信レベル及び第２受信レベルとして出力させて、衛星偏波角推定値の誤算を算出した方が、高い精度で推定が行えることなる。以上のことから、この手法は、特許文献１に記載された手法と比べ、低いＣ／Ｎで同じ精度を実現できることがわかる。
【００５７】
図３は、実施の形態１に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）動作のフローチャートである。詳しくは、アンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）によるアンテナの偏波角誤差算出方法のフローチャートである。アンテナの偏波角誤差算出方法の処理ステップを説明する。実施の形態１に係るアンテナの偏波角誤差算出方法のフローは、図３に示すＳＴＥＰ１１〜１６からなるものである。
【００５８】
ＳＴＥＰ１１は、アンテナ部１により、衛星から到来する衛星到来波を受信して、その受信レベルを導出し、アンテナ部１の方位角情報及び仰角情報並び位置情報、衛星の位置情報に基づき、アンテナ部１の偏波角の初期値として衛星偏波角推定値を推定するものである。ＳＴＥＰ１２は、アンテナ部１の偏波角を偏波角駆動部６により駆動し、推定された衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第１オフセット角度に変更するものであり、ＳＴＥＰ１３は、推定された衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第１オフセット角度における受信レベルを第１受信レベルとして導出するものである。
【００５９】
ＳＴＥＰ１４は、アンテナ部１の偏波角を偏波角駆動部６により駆動し、推定された衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度と異なる第２の所定角度だけ離れた第２オフセット角度に変更するものであり、ＳＴＥＰ１５は、推定された衛星偏波角推定値の角度から、第２の所定角度だけ離れた第２オフセット角度における受信レベルを第２受信レベルとして導出するものである。
【００６０】
ＳＴＥＰ１６は、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、第１受信レベル及び第２受信レベル並びに第２オフセット角度から、第１オフセット角度の第１の誤差を算出、又は、第１受信レベル及び第２受信レベル並びに第１オフセット角度から、第２オフセット角度の第２の誤差を算出するものである。この算出された誤差を用い、ＳＴＥＰ１７では、第１の誤差又は第２の誤差から、衛星偏波角推定値の誤差を算出する。
【００６１】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２について図１、図４〜９を用いて説明する。実施の形態２に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）における機能ブロック構成は、実施の形態１と基本的な部分は共通である（図１）。詳しくは、実施の形態２に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）及びアンテナの偏波角誤差算出方法において、実施の形態２に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）の偏波角誤差の算出前までの基本動作は、実施の形態１と同じである。
【００６２】
実施の形態１では、アンテナ偏波角に対する受信レベルの変化の関係式として式（３）が完全に成立すること前提とされている。しかし、実際のアンテナ装置においては、アンテナ自体の特性や受信する衛星到来波の特性により、式（３）が成立しない場合が考えられる。この場合でも、アンテナ偏波角度に対する受信レベルの変化が、衛星偏波角度に関して、図４に示す対称性を持つこと利用して、本願発明を利用して、衛星偏波角を推定する方式について、実施の形態２として説明する。
【００６３】
図４及び図５を用いて、実施の形態２に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）及び実施の形態２に係るアンテナの偏波角誤差算出方法を、アンテナの偏波角誤差算出に主眼をおいて、詳しく説明する。前述のとおり、それまでの説明は、実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。図４は、発明の実施の形態２に係るに係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）における動作の概念を示す偏波角と受信強度の関係図である。衛星偏波角の誤差が収束していく状態を説明するために、図６〜図８も用いる。
【００６４】
図４は、衛星偏波角（誤差を修正する前の「衛星偏波角推定値の角度」も含む）を０［°］として図示している。図４において、ｘ［°］は衛星偏波角推定値の角度からのｘ［°］オフセットした角度、−ｘ［°］は衛星偏波角推定値の角度からの−ｘ［°］オフセットした角度、ｆ（ｘ）ｌＰは衛星偏波角推定値の角度における受信レベルであり、受信レベルのピーク値となる（誤差を補正する前の仮想のピーク値）。なお、図６〜図８における角度や測定点に関しては、図６〜図８を用いた説明の際に言及する。
【００６５】
図５は、実施の形態２に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）動作のフローチャートである。詳しくは、アンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）によるアンテナの偏波角誤差算出方法のフローチャートである。アンテナの偏波角誤差算出方法の処理ステップを説明する。なお、図５に示すフローチャートにおいて、図３の示すフローチャートと同様の処理ステップに関しては同じ番号としている。実施の形態２に係るアンテナの偏波角誤差算出方法のフローは、図５に示すＳＴＥＰ１１，ＳＴＥＰ２１〜ＳＴＥＰ２５，ＳＴＥＰ１７，ＳＴＥＰ２６からなるものである。
【００６６】
ＳＴＥＰ１１は、アンテナ部１により、衛星から到来する衛星到来波を受信して、その受信レベルを導出し、アンテナ部１の方位角情報及び仰角情報並び位置情報、衛星の位置情報に基づき、アンテナ部１の偏波角の初期値として衛星偏波角推定値を推定するものである。
【００６７】
ＳＴＥＰ２１は、アンテナ部１の偏波角を偏波角駆動部６により駆動し、推定された衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第１オフセット角度に変更するものであり、ＳＴＥＰ２２は、推定された衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第１オフセット角度における受信レベルを第１受信レベルとして導出するものである。
【００６８】
ＳＴＥＰ２３は、アンテナ部１の偏波角を偏波角駆動部６により駆動し、推定された衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度と異なる第２の所定角度だけ離れた第２オフセット角度に変更するものであり、ＳＴＥＰ２４は、推定された衛星偏波角推定値の角度から、第２の所定角度だけ離れた第２オフセット角度における受信レベルを第２受信レベルとして導出するものである。ここで、第１オフセット角度及び第２のオフセット角度との関係は、衛星偏波角推定値の角度から＋９０°離れた角度以内のオフセット量、及び、衛星偏波角推定値の角度から−９０°離れた角度以内のオフセット量であり、このオフセット量の絶対値が等しいものであるとする。
【００６９】
ＳＴＥＰ２５及びＳＴＥＰ１６は、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、第１受信レベル及び第２受信レベル並びに第２オフセット角度から、第１オフセット角度の第１の誤差を算出、又は、第１受信レベル及び第２受信レベル並びに第１オフセット角度から、第２オフセット角度の第２の誤差を算出するものである。この算出された誤差（第１の誤差又は第２の誤差）から、衛星偏波角推定値の誤差を算出して、ＳＴＥＰ２６において、その値が後述する所定の条件を満たしておれば、終了となる。また、後述する所定の条件を満たしていない場合は、算出した誤差を反映させた衛星偏波角推定値を「第２の衛星偏波角推定値」として、ＳＴＥＰ２１へ戻る。なお、初段（第１段目の処理では、ＳＴＥＰ２６の判定を行わずに、ＳＴＥＰ２１へ戻ってもよい。）
【００７０】
ＳＴＥＰ２６からＳＴＥＰ２１に戻った場合、前述のとおり、算出された誤差を反映させた偏波角を第２の衛星偏波角推定値とし、この第２の衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第３オフセット角度における前記受信レベルを第３受信レベルとして導出する（ＳＴＥＰ２１→ＳＴＥＰ２２）。そして、ＳＴＥＰ２３及びＳＴＥＰ２４を再度行って得られる第２受信レベルか、前回行ったＳＴＥＰ２３及びＳＴＥＰ２４から得られた第２受信レベルを用いて、ＳＴＥＰ２５及びＳＴＥＰ１６において、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、第２受信レベル及び第３受信レベル並びに第３オフセット角度から、第２オフセット角度の第３の誤差を算出、又は、第２受信レベル及び第３受信レベル並びに第２オフセット角度から、第３オフセット角度の第４の誤差を算出し、第３の誤差又は前記第４の誤差から、第２の衛星偏波角推定値の誤差を算出する。この「第２の衛星偏波角推定値」に対して、ＳＴＥＰ２６で初段で行った「衛星偏波角推定値」に対する処理を行う。以上の処理を後述する所定の条件を満たすまで行う。
【００７１】
図６に実施の形態２の初段（第１段目）の動作の概念を示す。図中に示された初期地であるの衛星偏波角推定値ρ０とは、アンテナ方向演算部８から出力された偏波角で、方位検出手段１３と姿勢検出手段１４の誤差を含むものとする。偏波角駆動部６は、初期の衛星偏波角推定値ρ０からΔだけオフセットした方向に偏波角を駆動し、受信レベルの測定を行ないその値をｌ１とする（第１受信レベル）。次に、初期の衛星偏波角推定値ρ０から−Δだけオフセットした方向にアンテナを駆動し、受信レベルの測定を行ないその値をｌ２とする（第２受信レベル）。この際、測定点１と測定点２とが衛星偏波角の真値に対し、０［°］を境界とした場合、同じ側にならないようにΔの大きさを選ぶ必要がある。このとき次の関係式が成り立つ。以下の式（９）と式（１０）をτ０について解くことで、衛星偏波角推定誤差τ０を求めることができる。なお、式（９）及び式（１０）の右辺の係数「２０」は、一例であり、各種条件によって変化する。
【００７２】
【数１０】
【００７３】
【数１１】
【００７４】
しかし、偏波角の回転に対する受信強度の変化の関係式として、式（３）に完全に一致しているわけではないので、前記で求められたτ０は誤差を含んでいる。そこで、式（１１）に示すとおり、τ０に１より小さい正の値をもつ制御ゲインωを乗じたものを初期に衛星偏波角度推定値ρ０に加算して、新たな衛星偏波角度推定値ρ１（第２の衛星偏波角度推定値）を得る。
【００７５】
【数１２】
【００７６】
図７に実施の形態２に係るアンテナ偏波角制御装置及びアンテナの偏波角誤差算出方法における第２段目の動作の概念を示す。偏波角駆動部６は衛星偏波角度推定値ρ１からΔだけオフセットした偏波角度を駆動し（測定点３）、受信強度の測定を行ない、その値をｌ３とする（第３受信レベル）。このとき次の関係が成り立つ。なお、第２段目では、第２受信レベルｌ２を第４受信レベルと称して第１段目の処理と区別する。
【００７７】
【数１３】
【００７８】
【数１４】
【００７９】
式（１２）と式（１３）とをτ１について解くことで、現在の衛星偏波角推定の誤差を求めることができ、式（１１）と同じく、新たな衛星偏波角推定値ρ２（第３の衛星偏波角推定値）が式（１４）により求まる。
【００８０】
【数１５】
【００８１】
図８に実施の形態２に係るアンテナ偏波角制御装置及びアンテナの偏波角誤差算出方法における第３段目の動作の概念を示す。偏波角駆動部６は衛星偏波角度推定値ρ２から−Δだけオフセットした偏波角度を駆動し（測定点４）、受信強度の測定を行ない、その値をｌ４とする（第６受信レベル）。このとき次の関係が成り立つ。なお、第３段目では、第３受信レベルｌ３を第５受信レベルと称して第２段目の処理と区別する。
【００８２】
【数１６】
【００８３】
【数１７】
【００８４】
式（１５）と式（１６）をτ２について解くことで、現在の衛星偏波角度推定誤差を求めることができ、式（１１）と同じく、新たな衛星偏波角度推定値ρ３（第４の衛星偏波角推定値）が式（１７）により求まる。
【００８５】
【数１８】
【００８６】
上記の動作を繰り返すことにより、衛星偏波角度推定値は真の衛星偏波角度に漸近してゆく。偏波角制御（偏波角誤差算出）の終了は、ＳＴＥＰ２６の説明で述べた「所定の条件」を判定基準とする。この「所定の条件」を列記する。衛星偏波角推定値が十分精度良く求まったことを条件として判定される。例えば、所定の回数だけ推定値算出が行なわれたかや、推定値算出毎に算出される衛星偏波角度推定誤差が所定の閾値に以内になったこと、などを終了条件（所定の条件）とすることができる。
【００８７】
次に、シミュレーションの結果から、実施の形態２に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）及びアンテナの偏波角誤差算出方法が成立していることを説明する。図９は、アンテナ偏波角度回転に対する受信レベルとの関係式が式（３）とは異なり、式（１８）の関係を持つときに、実施の形態２を適用した場合の、受信強度最大方向推定値の変化を示したものである。式（１８）の右辺の係数「１５」は、一例であり、各種条件によって変化する。
【００８８】
【数１９】
【００８９】
式（１８）は実際のアンテナで取得したパターンを元にしたものである。パラメータは以下の値を使用している。
・初期の衛星偏波角推定値の誤差
ケース１ １０［°］
ケース２ −１０［°］
ケース３ ３０［°］
・制御ゲイン ０．８
・衛星偏波角の真値 ０［°］
【００９０】
図９のアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）及びアンテナの偏波角誤差算出方法における処理を示すシミュレーション結果のグラフから、いずれのケースも数回の推定で衛星偏波角度推定値が、衛星偏波角の真値である、０［°］に、ほぼ収束していることがわかる。
【符号の説明】
【００９１】
１・・アンテナ部、２・・受信部、３・・ＲＦ部、４・・追尾受信部、５・・指向方向駆動部、６・・偏波角駆動部、７・・アンテナ姿勢制御部、８・・アンテナ方向演算部、９・・指向制御演算部、１０・・偏波角制御演算部、１１・・衛星方向演算部、１２・・位置検出手段、１３・・方位検出手段、１４・・姿勢検出手段。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両、船舶、航空機などの移動体に搭載された衛星通信アンテナや可搬型の衛星通信アンテナにおいて、アンテナの偏波角誤差算出方法及びアンテナの偏波角制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両、船舶、航空機などの移動体に搭載され、通信衛星を介して通信を行う衛星通信アンテナ（通信端末局）には、与えられた衛星の位置情報と、通信端末局のアンテナの放射部であるアンテナ部の傾斜や方位を検出するセンサから得られるアンテナ部の方位角情報及び仰角情報やＧＰＳなどの測位システムから得られるアンテナ部の位置情報を用いて、アンテナ指向方向が衛星方向に、アンテナ偏波が衛星偏波に一致するようアンテナ部を駆動制御するものがある。
【０００３】
このような衛星通信アンテナの場合、前述のようなセンサから取得したアンテナ部の傾斜や方位の情報には誤差が含まれるため、アンテナ指向方向及び偏波角の誤差が大きく最良の通信状態とはいえないこともある。そのため、指向方向制御においては、衛星からの到来波（衛星到来波）の受信レベルによるピーキングを行って、その結果に基づいて指向性を調整する制御が行なわれる。
【０００４】
また、衛星通信アンテナにおける偏波角制御に関しても、調整する制御を行うための技術が提案されている。衛星通信アンテナにおける偏波角制御方法には、通信を行う主偏波の受信装置とは別に主偏波と直交する交差偏波を受信できる装置も設け、主偏波の受信強度最大角度と直交する角度にある受信強度のＮＵＬＬ点を交差偏波の受信装置に装備したＮＵＬＬセンサで検出することにより、主偏波角度の調整を行う方式がある（例えば、特許文献１参照）。また、可搬され、任意の場所に設置して使用される可搬が可能な衛星通信アンテナにおいても前述のものと同じく、アンテナ指向方向と、アンテナ偏波角の制御が必要となる。
【０００５】
特許文献１に記載されるような偏波角制御技術は、交差偏波のＮＵＬＬ点を検出することにより、主偏波角度の制御を行うため、ＮＵＬＬ点検出精度が偏波角制御の精度ということになる。ＮＵＬＬ点検出精度εは、衛星到来波のＣ／Ｎ ＬＰ［ｄＢ］に規定され、式（１）に示す関係がある。
【０００６】
【数１】
【０００７】
このような交差偏波のＮＵＬＬ点を利用して主偏波角度を制御する方法以外に、主偏波角度の制御手段としては、主偏波で受信した衛星到来波の受信レベルをピーキングする方法がある。衛星偏波角度の主偏波角度の離角ρ［°］と受信レベルのピーク値からの降下ｄｌとの関係は、式（２）のように表すことができる。なお、式（２）の右辺の係数「２０」は、一例であり、各種条件によって変化する。
【０００８】
【数２】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２５８５２２号公報（第１図〜第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１に記載されるような偏波角制御技術は、ＮＵＬＬ点検出精度が偏波角制御の精度ということになるため、主偏波角度の制御の精度が、衛星到来波のＣ／Ｎ、すなわち、アンテナの性能や基地局の送信電力により制限を受けるという課題があった。
【００１１】
具体的には、移動体衛星通信アンテナで一般に必要とされる主偏波角度の制御精度は１°未満であるが、この精度の得るために必要なＣ／Ｎは、式（１）によると、３５ｄＢ以上となる。しかし、通信端末局で受信する衛星到来波のＣ／Ｎは一般に１０ｄＢ程度であるため、主偏波角度の制御を行う際は、通常より電力の大きいキャリアを基地局から上げてもらうか、逆に通信端末局が出力する電波をアンテナゲインの大きな基地局で受信することで、主偏波角度の制御を行うなどの方法を使用する必要があるという課題があった。
【００１２】
このような交差偏波のＮＵＬＬ点を利用して主偏波角度を制御する方法以外には、前述のように、主偏波で受信した衛星到来波の受信レベルをピーキングする方法があるが、この方法では、式（２）に示すように、誤差に対する受信レベルの変化は小さく、所望の精度が得られないという課題があった。具体的には、主偏波角度の誤差１°に対する衛星偏波角度近傍での受信強度の降下は式（２）によれば、０．００１ｄＢ程度であり、一般に受信レベルの測定値に含まれるノイズに対して小さく、精度の良い推定ができないという課題があった。
【００１３】
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、衛星到来波のＣ／Ｎが小さい場合であっても、アンテナ部の主偏波で受信した衛星到来波の受信レベルを用いて、アンテナ部の主偏波角度（偏波角）を精度良く衛星偏波角に合わせるために、偏波角の誤差を算出するアンテナの偏波角誤差算出方法、及び、偏波角の誤差を算出し、その算出した偏波角の誤差に基づいて、アンテナ部の偏波角を調整することが可能なアンテナの偏波角制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明に係るアンテナの偏波角誤差算出方法は、アンテナ部により、衛星から到来する衛星到来波を受信して、その受信レベルを導出する受信ステップと、前記アンテナ部の方位角情報及び仰角情報並び位置情報、前記衛星の位置情報に基づき、前記アンテナ部の偏波角の初期値として衛星偏波角推定値を推定する推定ステップと、推定された前記衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第１オフセット角度における前記受信レベルを第１受信レベルとして導出する第１受信レベル導出ステップと、推定された前記衛星偏波角推定値の角度から、前記第１の所定角度と異なる第２の所定角度だけ離れた第２オフセット角度における前記受信レベルを第２受信レベルとして導出する第２受信レベル導出ステップと、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベル並びに前記第２オフセット角度から、前記第１オフセット角度の第１の誤差を算出、又は、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベル並びに前記第１オフセット角度から、前記第２オフセット角度の第２の誤差を算出するオフセット角度誤差導出ステップと、前記第１の誤差又は前記第２の誤差から、前記衛星偏波角推定値の誤差を算出する衛星偏波角推定値誤差導出ステップとを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項２の発明に係るアンテナの偏波角誤差算出方法は、前記第１受信レベル導出ステップ及び前記第２受信レベル導出ステップが、前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度以内のオフセット量である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度から、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベルを導出するものである請求項１に記載のものである。
【００１６】
請求項３の発明に係るアンテナの偏波角誤差算出方法は、前記第１受信レベル導出ステップ及び前記第２受信レベル導出ステップが、前記衛星偏波角推定値の角度と前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度とのうち、前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度よりの角度である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度から、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベルを導出するものである請求項２に記載のものである。
【００１７】
請求項４の発明に係るアンテナの偏波角誤差算出方法は、前記第１受信レベル導出ステップ及び前記第２受信レベル導出ステップが、それぞれ、前記衛星偏波角推定値の角度から＋９０°離れた角度以内のオフセット量、及び、前記衛星偏波角推定値の角度から−９０°離れた角度以内のオフセット量である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度から、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベルを導出するものである請求項１に記載のものである。
【００１８】
請求項５の発明に係るアンテナの偏波角誤差算出方法は、前記第１受信レベル導出ステップ及び前記第２受信レベル導出ステップが、前記衛星偏波角推定値の角度からのオフセット量の絶対値が等しい前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度から、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベルを導出するものである請求項４に記載のものである。
【００１９】
請求項６の発明に係るアンテナの偏波角誤差算出方法は、前記衛星偏波角推定値誤差導出ステップにより算出された誤差を反映させた偏波角を第２の衛星偏波角推定値とし、この第２の衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第３オフセット角度における前記受信レベルを第３受信レベルとして導出する第３受信レベル導出ステップと、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、前記第２受信レベル及び前記第３受信レベル並びに前記第３オフセット角度から、前記第２オフセット角度の第３の誤差を算出、又は、前記第２受信レベル及び前記第３受信レベル並びに前記第２オフセット角度から、前記第３オフセット角度の第４の誤差を算出する第２のオフセット角度誤差導出ステップと、前記第３の誤差又は前記第４の誤差から、前記第２の衛星偏波角推定値の誤差を算出する第２の衛星偏波角推定値誤差導出ステップとを備えた請求項５に記載のものである。
【００２０】
請求項７の発明に係るアンテナの偏波角制御装置は、衛星からの衛星到来波を受信するアンテナ部と、このアンテナ部が受信した衛星到来波の受信レベルを測定し出力する受信部と、前記アンテナ部を指向方向に駆動させる指向方向駆動部と、前記アンテナ部を駆動させて偏波角を変更する偏波角駆動部と、前記アンテナ部の方位角情報及び仰角情報並び位置情報、前記衛星の位置情報から、前記アンテナ部の指向方向と偏波角の推定値である衛星偏波角推定値とを算出し、この算出結果に基づき、前記指向方向駆動部及び前記偏波角駆動部を制御してアンテナ部の方向を決定するアンテナ姿勢制御部と、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部の偏波角を前記衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第１オフセット角度に変更させ、前記第１オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第１受信レベルとして出力させ、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部の偏波角を前記衛星偏波角推定値の角度から、前記第１の所定角度と異なる第２の所定角度だけ離れた第２オフセット角度に変更させ、前記第２オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第２受信レベルとして出力させて、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベル並びに前記第２オフセット角度から、前記第１オフセット角度の第１の誤差を算出、又は、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベル並びに前記第１オフセット角度から、前記第２オフセット角度の第２の誤差を算出する偏波角制御演算部とを備え、前記偏波角制御演算部は、前記第１の誤差又は前記第２の誤差に基づいて、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部の偏波角を調整することを特徴とするものである。
【００２１】
請求項８の発明に係るアンテナの偏波角制御装置は、前記偏波角制御演算部が、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部を前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度以内のオフセット量である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度に変更し、前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第１受信レベル及び第２受信レベルとして出力させるものである請求項７に記載のものである。
【００２２】
請求項９の発明に係るアンテナの偏波角制御装置は、前記偏波角制御演算部が、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部を、前記衛星偏波角推定値の角度と前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度とのうち、前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度よりの角度である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度に変更し、前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第１受信レベル及び第２受信レベルとして出力させるものである請求項８に記載のものである。
【００２３】
請求項１０の発明に係るアンテナの偏波角制御装置は、前記偏波角制御演算部が、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部を、それぞれ、前記衛星偏波角推定値の角度から＋９０°離れた角度以内のオフセット量、及び、前記衛星偏波角推定値の角度から−９０°離れた角度以内のオフセット量である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度に変更し、前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第１受信レベル及び第２受信レベルとして出力させるものである請求項７に記載のものである。
【００２４】
請求項１１の発明に係るアンテナの偏波角制御装置は、前記偏波角制御演算部が、前記衛星偏波角推定値の角度からのオフセット量の絶対値が等しい前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度から、前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第１受信レベル及び第２受信レベルとして出力させるものである請求項１０に記載のものである。
【００２５】
請求項１２の発明に係るアンテナの偏波角制御装置は、前記偏波角制御演算部は、前記第１の誤差又は第２の誤差から算出した誤差を前記衛星偏波角推定値に反映させて偏波角を第２の衛星偏波角推定値とし、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部の偏波角を前記第２の衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第３オフセット角度に変更させ、前記第３オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第３受信レベルとして出力させて、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、前記第２受信レベル及び前記第３受信レベル並びに前記第３オフセット角度から、前記第２オフセット角度の第３の誤差を算出、又は、前記第２受信レベル及び前記第３受信レベル並びに前記第２オフセット角度から、前記第３オフセット角度の第４の誤差を算出し、前記第１の誤差又は前記第２の誤差から算出された前記第３の誤差又は前記第４の誤差に基づいて、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部の偏波角を調整するものである請求項１１に記載のものである。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、請求項１〜６に係る発明によれば、アンテナの主偏波角度を衛星偏波角からオフセットさせた位置で測定した受信レベルから、到来波偏波の角度を推定することで、衛星到来波のＣ／Ｎが小さい場合であっても、衛星偏波角の推定値の誤差を精度良く算出できるアンテナの偏波角誤差算出方法を得ることができる。
【００２７】
請求項７〜１２に係る発明によれば、アンテナの主偏波角度を衛星偏波角からオフセットさせた位置で測定した受信レベルから、到来波偏波の角度を推定することで、衛星到来波のＣ／Ｎが小さい場合であっても、アンテナの主偏波角度を衛星偏波角に対して精度良く制御できるアンテナの偏波角制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施の形態１及び２に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るに係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）における動作の概念を示す偏波角と受信強度の関係図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）動作のフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態２に係るに係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）における動作の概念を示す偏波角と受信強度の関係図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）動作のフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２に係るに係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）における初段（一段目）の動作の概念を示す偏波角と受信強度の関係図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係るに係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）における二段目の動作の概念を示す偏波角と受信強度の関係図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係るに係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）における三段目の動作の概念を示す偏波角と受信強度の関係図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係るに係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）における処理を示すシミュレーション結果のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図１〜３を用いて説明する。図１において、アンテナ部１は、衛星からの衛星到来波を受信するものであり、車両、船舶、航空機などの移動体に搭載され、通信衛星を介して通信を行う通信端末局や可搬が可能な通信端末局における衛星通信アンテナ（アンテナ部）そのものである。受信部２は、アンテナ部１が受信した衛星到来波の受信レベルを測定し出力するものであり、ＲＦ部３及び追尾受信部４から構成される。それぞれ、ＲＦ部３は、衛星到来波を受信するアンテナ部で受信した衛星到来波を増幅し周波数を変換するものであり、追尾受信部４は、ＲＦ部３で変換された衛星到来波から衛星到来波の受信レベルを測定し出力するものである。指向方向駆動部５は、アンテナ部１を指向方向に駆動させるものである。偏波角駆動部６は、アンテナ部１を駆動させて偏波角を変更するものである。
【００３０】
図１において、アンテナ姿勢制御部７は、アンテナ方向演算部８，指向制御演算部９，偏波角制御演算部１０からなるものである。アンテナ方向演算部８は、アンテナ部１の方位角情報及び仰角情報並び位置情報、外部から与えられた衛星の位置情報から、アンテナ部１の指向方向と偏波角の推定値である衛星偏波角推定値とを算出するものである。この算出結果に基づき、指向制御演算部９が指向方向駆動部５を制御し、偏波角制御演算部１０が偏波角駆動部を制御してアンテナ部１の方向を決定する。衛星方向演算部１１は、衛星位置情報（衛星の位置情報）と、ＧＰＳ等の位置検出手段１２から出力されたアンテナの位置情報から、アンテナ部１又はアンテナ部１を有する通信端末局から見た衛星指向方向と衛星偏波角度をアンテナ方向演算部８へ出力するものである。なお、アンテナ部１を有する通信端末局が航空機に搭載されている場合やアンテナ部１を有する通信端末局が高度が高い位置に存在する場合は、位置検出手段１２によるアンテナ部１の位置情報には高度を考慮する必要がある。また、方位検出手段１３は、アンテナ部１が向いているの方位を検出してアンテナ方向演算部８へアンテナ部１の方位角情報として出力するものである。姿勢検出手段１４はアンテナ部１の姿勢を検出してアンテナ方向演算部８へアンテナ部１の仰角情報して出力するものである。
【００３１】
まず、実施の形態１に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）の偏波角誤差の算出前までの基本動作を説明する。アンテナ方向演算部７は、アンテナ部１から見た衛星指向方向と衛星偏波角度、アンテナ部１の方位及びアンテナ部１の姿勢から、アンテナ指向方向指令値とアンテナ偏波角度指令値を演算しそれぞれ指向方向制御部５と偏波角制御演算部６に出力する。アンテナ方向演算部７からアンテナ指向方向指令値を受けた指向制御演算部９は、指向方向駆動部５に指向方向指令値を出力しつつ、アンテナ指向方向指令値を基準方向として、受信強度によるピーキングを行うことで、アンテナ指向方向を衛星方向に対して適切な状態で一致させる。なお、指向方向駆動部５は指向制御演算部９の指令を受けてアンテナ指向方向を駆動する。アンテナ方向演算部７からアンテナ偏波角度指令値を受けた偏波角制御演算部１０は、偏波角駆動部６に偏波角度指令値を出力しつつ、アンテナ偏波角度指令値を基準として、偏波角を駆動しつつ受信強度を測定することで、アンテナの偏波角を衛星偏波角に対して適切な状態で一致させる。なお、偏波角駆動部６は偏波角制御演算部１０から指令を受けてアンテナ偏波方向を駆動する。
【００３２】
指向制御演算部９が行う受信強度を使用したアンテナ指向方向の制御と、偏波角制御演算部１０が行う受信強度を使用したアンテナ偏波角の制御は、方位検出手段１３が出力するアンテナ方位や、姿勢検出手段１４が出力するアンテナ姿勢が、誤差を含んでおり、これが、アンテナ方向演算部８が計算するアンテナ指向方向指令値とアンテナ偏波方向指令値の誤差となる。つまり、衛星の偏波角は誤差を含んだ衛星偏波角推定値であるといえる。
【００３３】
次に、それらの誤差によるアンテナの偏波角の誤差を補正する実施の形態１に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）の動作を説明する。指向制御演算部９による指向制御に関しては、例えば、サーチによる衛星方向の粗検出が行なわれ、ステップトラックやコニカルスキャンにより更に高精度な指向制御が実施される。
【００３４】
偏波角制御演算部１１による偏波角制御に関しては、指向制御演算部９が偏波角駆動部６を制御してアンテナ部１の偏波角を衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第１オフセット角度に変更させ、第１オフセット角度における受信レベルを受信部２から第１受信レベルとして出力させる。同じく、偏波角制御演算部１１が偏波角駆動部６を制御してアンテナ部１の偏波角を衛星偏波角推定値の角度から、第１の所定角度と異なる第２の所定角度だけ離れた第２オフセット角度に変更させ、第２オフセット角度における受信レベルを受信部２から第２受信レベルとして出力させる。そして、偏波角制御演算部１１が、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき（式（２）参照）、第１受信レベル及び第２受信レベル並びに第２オフセット角度から、第１オフセット角度の第１の誤差を算出、又は、第１受信レベル及び第２受信レベル並びに第１オフセット角度から、第２オフセット角度の第２の誤差を算出する。
【００３５】
第１の誤差と第２の誤差とは、それぞれ、衛星偏波角推定値の角度からの所定の角度オフセットされた第１オフセット角度と第２オフセット角度の誤差であるから、何れかを用いて、偏波角制御演算部１１は衛星偏波角推定値の誤差、つまり、衛星偏波角推定値における衛星の偏波角（真値）からずれを算出することができる。換言すると、偏波角制御演算部１１を衛星の偏波角（真値）を導出することができる。よって、第１の誤差又は前記第２の誤差に基づく衛星の偏波角（真値）を用いて、偏波角制御演算部１１は、偏波角駆動部６を制御してアンテナ部１の偏波角を調整して、アンテナの偏波角と衛星の偏波角（真値）とを一致させることができる。
【００３６】
図２及び図３を用いて、実施の形態１に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）及び実施の形態１に係るアンテナの偏波角誤差算出方法を、アンテナの偏波角誤差算出に主眼をおいて、さらに詳しく説明する。図２は、発明の実施の形態１に係るに係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）における動作の概念を示す偏波角と受信強度の関係図である。図２は、衛星偏波角（誤差を修正する前の「衛星偏波角推定値の角度」も含む）を０［°］として図示している。図２において、ρ［°］は衛星偏波角推定値の角度からのρ［°］オフセットした角度、ρ＋Δ［°］は衛星偏波角推定値の角度からのρ＋Δ［°］オフセットした角度、ｌＰは衛星偏波角推定値の角度における受信レベルであり、受信レベルのピーク値となる（誤差を補正する前の仮想のピーク値）。ｌ１はρ［°］における受信レベル（測定点１）、ｌ２はρ＋Δ［°］における受信レベル（測定点２）である。
【００３７】
図２から、偏波角制御演算部１０は、偏波角駆動部６を制御してアンテナ部１を衛星偏波角推定値の角度（０［°］）から９０［°］離れた角度以内のオフセット量である第１オフセット角度及び第２オフセット角度に変更し、第１オフセット角度及び第２オフセット角度における受信レベルを受信部２から第１受信レベル及び第２受信レベルとして出力させるものであるといえる。
【００３８】
偏波角制御演算部１０は、偏波角駆動部６に指令を送り、アンテナ部１を駆動して、衛星偏波角（衛星偏波角推定値の角度）からρ［°］オフセットしたアンテナ偏波角度（第１オフセット角度）で測定した受信レベルｌ１と、衛星偏波角度からρ＋Δ［°］オフセットしたアンテナ偏波角度（第２オフセット角度）で測定した受信レベルｌ２とをそれぞれ受信部２から取得する。Δ［°］は、図３では、ρ［°］に対して０［°］から離れた正の値であるが、Δ［°］がρ［°］に対して０°よりの値、つまり、負の値であれば、第１オフセット角度がρ＋Δ［°］となり、第２オフセット角度がρ［°］となる。
【００３９】
ここで、衛星偏波角の真値がわかっていないのでρ［°］には未知の誤差が含まれている。これを次に示す方法で推定する。アンテナ偏波角の衛星偏波角からのオフセット角度ρ［ｒａｄ］と受信強度の関係式は、式（３）で表される。ｌＰ［ｄＢ］は、受信レベルのピークレベル値（ピーク値）である。
【００４０】
【数３】
【００４１】
なお、式（３）は、式（２）と同様に、右辺の係数「２０」は、一例であり、各種条件によって変化する。この式（３）によれば、前記手順で取得された受信レベルｌ１［ｄＢ］とｌ２［ｄＢ］は、式（４）及び式（５）のように表すことができる。
【００４２】
【数４】
【００４３】
【数５】
【００４４】
式（４）と式（５）からｌＰを消去することで次の式を得る。
【００４５】
【数６】
【００４６】
式（６）を変形して、式（７）を得る。
【００４７】
【数７】
【００４８】
この式（７）により、オフセット角度の真値ρ、すなわち衛星偏波角の真値を求めることが可能となる。つまり、衛星偏波角推定値からのオフセット量に相当するオフセット角度ρ［°］及びΔ［°］の値が既知であることから、オフセット角度の真値ρを得ることができると、オフセット角度の真値ρ及びオフセット角度の真値ρから、衛星偏波角推定値の角度における「衛星偏波角の真値」からの誤差が算出することができるので、結果として、「衛星偏波角の真値」を得ることができる。
【００４９】
次に、このオフセット角度ρがあることが、精度のよい衛星偏波角の測定（誤差算出）に寄与する理由について述べる。式（７）の両辺を受信レベルに関して変分をとることにより式（８）を得る。
【００５０】
【数８】
【００５１】
Δ（ｌ１−ｌ２)［ｄＢ］は、ノイズなど受信レベルの測定誤差、Δρは、それにより発生するオフセット角度ρの推定誤差ということになる。右辺の係数であるｃｏｓ２ρはρが０［°］から９０［°］の範囲おいてρに対する単調減少関数である。また、同じく右辺の係数である式（６）の左辺
【００５２】
【数９】
【００５３】
は、ρ＋Δが０［°］から９０［°］の範囲おいて、Δに対する単調減少関数である。
【００５４】
したがって、オフセット角度ρの推定誤差に対する、受信レベル測定誤差の影響は、当初のオフセット角度が大きいほど、かつ受信レベルを測定する２点間の離角が大きいほど、小さくなることがわかる。例えば、受信レベルのノイズが０．１［ｄＢ］であると仮定した場合、オフセット角度ρが０［°］、測定点の離角Δを５［°］の、すなわちピーク近傍でピーク角度の推定が行なわれると、式（８）より、オフセット角度ρの推定誤差Δρは、７．５［°］程度になる。
【００５５】
一方、オフセット角度が４５［°］、測定点の離角Δを１５［°］で推定が行なわれると、式（８）より、オフセット角度ρの推定誤差Δρは、０．９［°］程度になる。また、ピーク角度からもっとも離れている測定点２における、ピークレベルからの受信レベルの降下は、式（２）より６［ｄＢ］である。したがって、衛星偏波角（衛星偏波角推定値の角度）近傍で推定を行うより高い精度で推定が行えることなる。
【００５６】
つまり、偏波角制御演算部１０が、偏波角駆動部６を制御してアンテナ部１を、衛星偏波角推定値の角度（０［°］）と衛星偏波角推定値の角度から９０［°］離れた角度とのうち、衛星偏波角推定値の角度（０［°］）から９０［°］離れた角度よりの角度である第１オフセット角度及び第２オフセット角度に変更し、第１オフセット角度及び第２オフセット角度における受信レベルを受信部２から第１受信レベル及び第２受信レベルとして出力させて、衛星偏波角推定値の誤算を算出した方が、高い精度で推定が行えることなる。以上のことから、この手法は、特許文献１に記載された手法と比べ、低いＣ／Ｎで同じ精度を実現できることがわかる。
【００５７】
図３は、実施の形態１に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）動作のフローチャートである。詳しくは、アンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）によるアンテナの偏波角誤差算出方法のフローチャートである。アンテナの偏波角誤差算出方法の処理ステップを説明する。実施の形態１に係るアンテナの偏波角誤差算出方法のフローは、図３に示すＳＴＥＰ１１〜１６からなるものである。
【００５８】
ＳＴＥＰ１１は、アンテナ部１により、衛星から到来する衛星到来波を受信して、その受信レベルを導出し、アンテナ部１の方位角情報及び仰角情報並び位置情報、衛星の位置情報に基づき、アンテナ部１の偏波角の初期値として衛星偏波角推定値を推定するものである。ＳＴＥＰ１２は、アンテナ部１の偏波角を偏波角駆動部６により駆動し、推定された衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第１オフセット角度に変更するものであり、ＳＴＥＰ１３は、推定された衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第１オフセット角度における受信レベルを第１受信レベルとして導出するものである。
【００５９】
ＳＴＥＰ１４は、アンテナ部１の偏波角を偏波角駆動部６により駆動し、推定された衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度と異なる第２の所定角度だけ離れた第２オフセット角度に変更するものであり、ＳＴＥＰ１５は、推定された衛星偏波角推定値の角度から、第２の所定角度だけ離れた第２オフセット角度における受信レベルを第２受信レベルとして導出するものである。
【００６０】
ＳＴＥＰ１６は、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、第１受信レベル及び第２受信レベル並びに第２オフセット角度から、第１オフセット角度の第１の誤差を算出、又は、第１受信レベル及び第２受信レベル並びに第１オフセット角度から、第２オフセット角度の第２の誤差を算出するものである。この算出された誤差を用い、ＳＴＥＰ１７では、第１の誤差又は第２の誤差から、衛星偏波角推定値の誤差を算出する。
【００６１】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２について図１、図４〜９を用いて説明する。実施の形態２に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）における機能ブロック構成は、実施の形態１と基本的な部分は共通である（図１）。詳しくは、実施の形態２に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）及びアンテナの偏波角誤差算出方法において、実施の形態２に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）の偏波角誤差の算出前までの基本動作は、実施の形態１と同じである。
【００６２】
実施の形態１では、アンテナ偏波角に対する受信レベルの変化の関係式として式（３）が完全に成立すること前提とされている。しかし、実際のアンテナ装置においては、アンテナ自体の特性や受信する衛星到来波の特性により、式（３）が成立しない場合が考えられる。この場合でも、アンテナ偏波角度に対する受信レベルの変化が、衛星偏波角度に関して、図４に示す対称性を持つこと利用して、本願発明を利用して、衛星偏波角を推定する方式について、実施の形態２として説明する。
【００６３】
図４及び図５を用いて、実施の形態２に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）及び実施の形態２に係るアンテナの偏波角誤差算出方法を、アンテナの偏波角誤差算出に主眼をおいて、詳しく説明する。前述のとおり、それまでの説明は、実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。図４は、発明の実施の形態２に係るに係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）における動作の概念を示す偏波角と受信強度の関係図である。衛星偏波角の誤差が収束していく状態を説明するために、図６〜図８も用いる。
【００６４】
図４は、衛星偏波角（誤差を修正する前の「衛星偏波角推定値の角度」も含む）を０［°］として図示している。図４において、ｘ［°］は衛星偏波角推定値の角度からのｘ［°］オフセットした角度、−ｘ［°］は衛星偏波角推定値の角度からの−ｘ［°］オフセットした角度、ｆ（ｘ）ｌＰは衛星偏波角推定値の角度における受信レベルであり、受信レベルのピーク値となる（誤差を補正する前の仮想のピーク値）。なお、図６〜図８における角度や測定点に関しては、図６〜図８を用いた説明の際に言及する。
【００６５】
図５は、実施の形態２に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）動作のフローチャートである。詳しくは、アンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）によるアンテナの偏波角誤差算出方法のフローチャートである。アンテナの偏波角誤差算出方法の処理ステップを説明する。なお、図５に示すフローチャートにおいて、図３の示すフローチャートと同様の処理ステップに関しては同じ番号としている。実施の形態２に係るアンテナの偏波角誤差算出方法のフローは、図５に示すＳＴＥＰ１１，ＳＴＥＰ２１〜ＳＴＥＰ２５，ＳＴＥＰ１７，ＳＴＥＰ２６からなるものである。
【００６６】
ＳＴＥＰ１１は、アンテナ部１により、衛星から到来する衛星到来波を受信して、その受信レベルを導出し、アンテナ部１の方位角情報及び仰角情報並び位置情報、衛星の位置情報に基づき、アンテナ部１の偏波角の初期値として衛星偏波角推定値を推定するものである。
【００６７】
ＳＴＥＰ２１は、アンテナ部１の偏波角を偏波角駆動部６により駆動し、推定された衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第１オフセット角度に変更するものであり、ＳＴＥＰ２２は、推定された衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第１オフセット角度における受信レベルを第１受信レベルとして導出するものである。
【００６８】
ＳＴＥＰ２３は、アンテナ部１の偏波角を偏波角駆動部６により駆動し、推定された衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度と異なる第２の所定角度だけ離れた第２オフセット角度に変更するものであり、ＳＴＥＰ２４は、推定された衛星偏波角推定値の角度から、第２の所定角度だけ離れた第２オフセット角度における受信レベルを第２受信レベルとして導出するものである。ここで、第１オフセット角度及び第２のオフセット角度との関係は、衛星偏波角推定値の角度から＋９０°離れた角度以内のオフセット量、及び、衛星偏波角推定値の角度から−９０°離れた角度以内のオフセット量であり、このオフセット量の絶対値が等しいものであるとする。
【００６９】
ＳＴＥＰ２５及びＳＴＥＰ１６は、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、第１受信レベル及び第２受信レベル並びに第２オフセット角度から、第１オフセット角度の第１の誤差を算出、又は、第１受信レベル及び第２受信レベル並びに第１オフセット角度から、第２オフセット角度の第２の誤差を算出するものである。この算出された誤差（第１の誤差又は第２の誤差）から、衛星偏波角推定値の誤差を算出して、ＳＴＥＰ２６において、その値が後述する所定の条件を満たしておれば、終了となる。また、後述する所定の条件を満たしていない場合は、算出した誤差を反映させた衛星偏波角推定値を「第２の衛星偏波角推定値」として、ＳＴＥＰ２１へ戻る。なお、初段（第１段目の処理では、ＳＴＥＰ２６の判定を行わずに、ＳＴＥＰ２１へ戻ってもよい。）
【００７０】
ＳＴＥＰ２６からＳＴＥＰ２１に戻った場合、前述のとおり、算出された誤差を反映させた偏波角を第２の衛星偏波角推定値とし、この第２の衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第３オフセット角度における前記受信レベルを第３受信レベルとして導出する（ＳＴＥＰ２１→ＳＴＥＰ２２）。そして、ＳＴＥＰ２３及びＳＴＥＰ２４を再度行って得られる第２受信レベルか、前回行ったＳＴＥＰ２３及びＳＴＥＰ２４から得られた第２受信レベルを用いて、ＳＴＥＰ２５及びＳＴＥＰ１６において、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、第２受信レベル及び第３受信レベル並びに第３オフセット角度から、第２オフセット角度の第３の誤差を算出、又は、第２受信レベル及び第３受信レベル並びに第２オフセット角度から、第３オフセット角度の第４の誤差を算出し、第３の誤差又は前記第４の誤差から、第２の衛星偏波角推定値の誤差を算出する。この「第２の衛星偏波角推定値」に対して、ＳＴＥＰ２６で初段で行った「衛星偏波角推定値」に対する処理を行う。以上の処理を後述する所定の条件を満たすまで行う。
【００７１】
図６に実施の形態２の初段（第１段目）の動作の概念を示す。図中に示された初期地であるの衛星偏波角推定値ρ０とは、アンテナ方向演算部８から出力された偏波角で、方位検出手段１３と姿勢検出手段１４の誤差を含むものとする。偏波角駆動部６は、初期の衛星偏波角推定値ρ０からΔだけオフセットした方向に偏波角を駆動し、受信レベルの測定を行ないその値をｌ１とする（第１受信レベル）。次に、初期の衛星偏波角推定値ρ０から−Δだけオフセットした方向にアンテナを駆動し、受信レベルの測定を行ないその値をｌ２とする（第２受信レベル）。この際、測定点１と測定点２とが衛星偏波角の真値に対し、０［°］を境界とした場合、同じ側にならないようにΔの大きさを選ぶ必要がある。このとき次の関係式が成り立つ。以下の式（９）と式（１０）をτ０について解くことで、衛星偏波角推定誤差τ０を求めることができる。なお、式（９）及び式（１０）の右辺の係数「２０」は、一例であり、各種条件によって変化する。
【００７２】
【数１０】
【００７３】
【数１１】
【００７４】
しかし、偏波角の回転に対する受信強度の変化の関係式として、式（３）に完全に一致しているわけではないので、前記で求められたτ０は誤差を含んでいる。そこで、式（１１）に示すとおり、τ０に１より小さい正の値をもつ制御ゲインωを乗じたものを初期に衛星偏波角度推定値ρ０に加算して、新たな衛星偏波角度推定値ρ１（第２の衛星偏波角度推定値）を得る。
【００７５】
【数１２】
【００７６】
図７に実施の形態２に係るアンテナ偏波角制御装置及びアンテナの偏波角誤差算出方法における第２段目の動作の概念を示す。偏波角駆動部６は衛星偏波角度推定値ρ１からΔだけオフセットした偏波角度を駆動し（測定点３）、受信強度の測定を行ない、その値をｌ３とする（第３受信レベル）。このとき次の関係が成り立つ。なお、第２段目では、第２受信レベルｌ２を第４受信レベルと称して第１段目の処理と区別する。
【００７７】
【数１３】
【００７８】
【数１４】
【００７９】
式（１２）と式（１３）とをτ１について解くことで、現在の衛星偏波角推定の誤差を求めることができ、式（１１）と同じく、新たな衛星偏波角推定値ρ２（第３の衛星偏波角推定値）が式（１４）により求まる。
【００８０】
【数１５】
【００８１】
図８に実施の形態２に係るアンテナ偏波角制御装置及びアンテナの偏波角誤差算出方法における第３段目の動作の概念を示す。偏波角駆動部６は衛星偏波角度推定値ρ２から−Δだけオフセットした偏波角度を駆動し（測定点４）、受信強度の測定を行ない、その値をｌ４とする（第６受信レベル）。このとき次の関係が成り立つ。なお、第３段目では、第３受信レベルｌ３を第５受信レベルと称して第２段目の処理と区別する。
【００８２】
【数１６】
【００８３】
【数１７】
【００８４】
式（１５）と式（１６）をτ２について解くことで、現在の衛星偏波角度推定誤差を求めることができ、式（１１）と同じく、新たな衛星偏波角度推定値ρ３（第４の衛星偏波角推定値）が式（１７）により求まる。
【００８５】
【数１８】
【００８６】
上記の動作を繰り返すことにより、衛星偏波角度推定値は真の衛星偏波角度に漸近してゆく。偏波角制御（偏波角誤差算出）の終了は、ＳＴＥＰ２６の説明で述べた「所定の条件」を判定基準とする。この「所定の条件」を列記する。衛星偏波角推定値が十分精度良く求まったことを条件として判定される。例えば、所定の回数だけ推定値算出が行なわれたかや、推定値算出毎に算出される衛星偏波角度推定誤差が所定の閾値に以内になったこと、などを終了条件（所定の条件）とすることができる。
【００８７】
次に、シミュレーションの結果から、実施の形態２に係るアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）及びアンテナの偏波角誤差算出方法が成立していることを説明する。図９は、アンテナ偏波角度回転に対する受信レベルとの関係式が式（３）とは異なり、式（１８）の関係を持つときに、実施の形態２を適用した場合の、受信強度最大方向推定値の変化を示したものである。式（１８）の右辺の係数「１５」は、一例であり、各種条件によって変化する。
【００８８】
【数１９】
【００８９】
式（１８）は実際のアンテナで取得したパターンを元にしたものである。パラメータは以下の値を使用している。
・初期の衛星偏波角推定値の誤差
ケース１ １０［°］
ケース２ −１０［°］
ケース３ ３０［°］
・制御ゲイン ０．８
・衛星偏波角の真値 ０［°］
【００９０】
図９のアンテナの偏波角制御装置（アンテナ追尾装置）及びアンテナの偏波角誤差算出方法における処理を示すシミュレーション結果のグラフから、いずれのケースも数回の推定で衛星偏波角度推定値が、衛星偏波角の真値である、０［°］に、ほぼ収束していることがわかる。
【符号の説明】
【００９１】
１・・アンテナ部、２・・受信部、３・・ＲＦ部、４・・追尾受信部、５・・指向方向駆動部、６・・偏波角駆動部、７・・アンテナ姿勢制御部、８・・アンテナ方向演算部、９・・指向制御演算部、１０・・偏波角制御演算部、１１・・衛星方向演算部、１２・・位置検出手段、１３・・方位検出手段、１４・・姿勢検出手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ部により、衛星から到来する衛星到来波を受信して、その受信レベルを導出する受信ステップと、前記アンテナ部の方位角情報及び仰角情報並び位置情報、前記衛星の位置情報に基づき、前記アンテナ部の偏波角の初期値として衛星偏波角推定値を推定する推定ステップと、推定された前記衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第１オフセット角度における前記受信レベルを第１受信レベルとして導出する第１受信レベル導出ステップと、推定された前記衛星偏波角推定値の角度から、前記第１の所定角度と異なる第２の所定角度だけ離れた第２オフセット角度における前記受信レベルを第２受信レベルとして導出する第２受信レベル導出ステップと、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベル並びに前記第２オフセット角度から、前記第１オフセット角度の第１の誤差を算出、又は、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベル並びに前記第１オフセット角度から、前記第２オフセット角度の第２の誤差を算出するオフセット角度誤差導出ステップと、前記第１の誤差又は前記第２の誤差から、前記衛星偏波角推定値の誤差を算出する衛星偏波角推定値誤差導出ステップとを備えたアンテナの偏波角誤差算出方法。
【請求項２】
前記第１受信レベル導出ステップ及び前記第２受信レベル導出ステップは、前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度以内のオフセット量である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度から、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベルを導出するものである請求項１に記載のアンテナの偏波角誤差算出方法。
【請求項３】
前記第１受信レベル導出ステップ及び前記第２受信レベル導出ステップは、前記衛星偏波角推定値の角度と前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度とのうち、前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度よりの角度である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度から、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベルを導出するものである請求項２に記載のアンテナの偏波角誤差算出方法。
【請求項４】
前記第１受信レベル導出ステップ及び前記第２受信レベル導出ステップは、それぞれ、前記衛星偏波角推定値の角度から＋９０°離れた角度以内のオフセット量、及び、前記衛星偏波角推定値の角度から−９０°離れた角度以内のオフセット量である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度から、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベルを導出するものである請求項１に記載のアンテナの偏波角誤差算出方法。
【請求項５】
前記第１受信レベル導出ステップ及び前記第２受信レベル導出ステップは、前記衛星偏波角推定値の角度からのオフセット量の絶対値が等しい前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度から、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベルを導出するものである請求項４に記載のアンテナの偏波角誤差算出方法。
【請求項６】
前記衛星偏波角推定値誤差導出ステップにより算出された誤差を反映させた偏波角を第２の衛星偏波角推定値とし、この第２の衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第３オフセット角度における前記受信レベルを第３受信レベルとして導出する第３受信レベル導出ステップと、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、前記第２受信レベル及び前記第３受信レベル並びに前記第３オフセット角度から、前記第２オフセット角度の第３の誤差を算出、又は、前記第２受信レベル及び前記第３受信レベル並びに前記第２オフセット角度から、前記第３オフセット角度の第４の誤差を算出する第２のオフセット角度誤差導出ステップと、前記第３の誤差又は前記第４の誤差から、前記第２の衛星偏波角推定値の誤差を算出する第２の衛星偏波角推定値誤差導出ステップとを備えた請求項５に記載のアンテナの偏波角誤差算出方法。
【請求項７】
衛星からの衛星到来波を受信するアンテナ部と、このアンテナ部が受信した衛星到来波の受信レベルを測定し出力する受信部と、前記アンテナ部を指向方向に駆動させる指向方向駆動部と、前記アンテナ部を駆動させて偏波角を変更する偏波角駆動部と、前記アンテナ部の方位角情報及び仰角情報並び位置情報、前記衛星の位置情報から、前記アンテナ部の指向方向と偏波角の推定値である衛星偏波角推定値とを算出し、この算出結果に基づき、前記指向方向駆動部及び前記偏波角駆動部を制御してアンテナ部の方向を決定するアンテナ姿勢制御部と、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部の偏波角を前記衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第１オフセット角度に変更させ、前記第１オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第１受信レベルとして出力させ、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部の偏波角を前記衛星偏波角推定値の角度から、前記第１の所定角度と異なる第２の所定角度だけ離れた第２オフセット角度に変更させ、前記第２オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第２受信レベルとして出力させて、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベル並びに前記第２オフセット角度から、前記第１オフセット角度の第１の誤差を算出、又は、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベル並びに前記第１オフセット角度から、前記第２オフセット角度の第２の誤差を算出する偏波角制御演算部とを備え、前記偏波角制御演算部は、前記第１の誤差又は前記第２の誤差に基づいて、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部の偏波角を調整するアンテナの偏波角制御装置。
【請求項８】
前記偏波角制御演算部は、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部を前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度以内のオフセット量である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度に変更し、前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第１受信レベル及び第２受信レベルとして出力させるものである請求項７に記載のアンテナの偏波角制御装置。
【請求項９】
前記偏波角制御演算部は、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部を、前記衛星偏波角推定値の角度と前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度とのうち、前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度よりの角度である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度に変更し、前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第１受信レベル及び第２受信レベルとして出力させるものである請求項８に記載のアンテナの偏波角制御装置。
【請求項１０】
前記偏波角制御演算部は、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部を、それぞれ、前記衛星偏波角推定値の角度から＋９０°離れた角度以内のオフセット量、及び、前記衛星偏波角推定値の角度から−９０°離れた角度以内のオフセット量である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度に変更し、前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第１受信レベル及び第２受信レベルとして出力させるものである請求項７に記載のアンテナの偏波角制御装置。
【請求項１１】
前記偏波角制御演算部は、前記衛星偏波角推定値の角度からのオフセット量の絶対値が等しい前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度から、前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第１受信レベル及び第２受信レベルとして出力させるものである請求項１０に記載のアンテナの偏波角制御装置。
【請求項１２】
前記偏波角制御演算部は、前記第１の誤差又は第２の誤差から算出した誤差を前記衛星偏波角推定値に反映させて偏波角を第２の衛星偏波角推定値とし、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部の偏波角を前記第２の衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第３オフセット角度に変更させ、前記第３オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第３受信レベルとして出力させて、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、前記第２受信レベル及び前記第３受信レベル並びに前記第３オフセット角度から、前記第２オフセット角度の第３の誤差を算出、又は、前記第２受信レベル及び前記第３受信レベル並びに前記第２オフセット角度から、前記第３オフセット角度の第４の誤差を算出し、前記第１の誤差又は前記第２の誤差から算出された前記第３の誤差又は前記第４の誤差に基づいて、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部の偏波角を調整するものである請求項１１に記載のアンテナの偏波角制御装置。
【請求項１】
アンテナ部により、衛星から到来する衛星到来波を受信して、その受信レベルを導出する受信ステップと、前記アンテナ部の方位角情報及び仰角情報並び位置情報、前記衛星の位置情報に基づき、前記アンテナ部の偏波角の初期値として衛星偏波角推定値を推定する推定ステップと、推定された前記衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第１オフセット角度における前記受信レベルを第１受信レベルとして導出する第１受信レベル導出ステップと、推定された前記衛星偏波角推定値の角度から、前記第１の所定角度と異なる第２の所定角度だけ離れた第２オフセット角度における前記受信レベルを第２受信レベルとして導出する第２受信レベル導出ステップと、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベル並びに前記第２オフセット角度から、前記第１オフセット角度の第１の誤差を算出、又は、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベル並びに前記第１オフセット角度から、前記第２オフセット角度の第２の誤差を算出するオフセット角度誤差導出ステップと、前記第１の誤差又は前記第２の誤差から、前記衛星偏波角推定値の誤差を算出する衛星偏波角推定値誤差導出ステップとを備えたアンテナの偏波角誤差算出方法。
【請求項２】
前記第１受信レベル導出ステップ及び前記第２受信レベル導出ステップは、前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度以内のオフセット量である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度から、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベルを導出するものである請求項１に記載のアンテナの偏波角誤差算出方法。
【請求項３】
前記第１受信レベル導出ステップ及び前記第２受信レベル導出ステップは、前記衛星偏波角推定値の角度と前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度とのうち、前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度よりの角度である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度から、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベルを導出するものである請求項２に記載のアンテナの偏波角誤差算出方法。
【請求項４】
前記第１受信レベル導出ステップ及び前記第２受信レベル導出ステップは、それぞれ、前記衛星偏波角推定値の角度から＋９０°離れた角度以内のオフセット量、及び、前記衛星偏波角推定値の角度から−９０°離れた角度以内のオフセット量である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度から、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベルを導出するものである請求項１に記載のアンテナの偏波角誤差算出方法。
【請求項５】
前記第１受信レベル導出ステップ及び前記第２受信レベル導出ステップは、前記衛星偏波角推定値の角度からのオフセット量の絶対値が等しい前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度から、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベルを導出するものである請求項４に記載のアンテナの偏波角誤差算出方法。
【請求項６】
前記衛星偏波角推定値誤差導出ステップにより算出された誤差を反映させた偏波角を第２の衛星偏波角推定値とし、この第２の衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第３オフセット角度における前記受信レベルを第３受信レベルとして導出する第３受信レベル導出ステップと、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、前記第２受信レベル及び前記第３受信レベル並びに前記第３オフセット角度から、前記第２オフセット角度の第３の誤差を算出、又は、前記第２受信レベル及び前記第３受信レベル並びに前記第２オフセット角度から、前記第３オフセット角度の第４の誤差を算出する第２のオフセット角度誤差導出ステップと、前記第３の誤差又は前記第４の誤差から、前記第２の衛星偏波角推定値の誤差を算出する第２の衛星偏波角推定値誤差導出ステップとを備えた請求項５に記載のアンテナの偏波角誤差算出方法。
【請求項７】
衛星からの衛星到来波を受信するアンテナ部と、このアンテナ部が受信した衛星到来波の受信レベルを測定し出力する受信部と、前記アンテナ部を指向方向に駆動させる指向方向駆動部と、前記アンテナ部を駆動させて偏波角を変更する偏波角駆動部と、前記アンテナ部の方位角情報及び仰角情報並び位置情報、前記衛星の位置情報から、前記アンテナ部の指向方向と偏波角の推定値である衛星偏波角推定値とを算出し、この算出結果に基づき、前記指向方向駆動部及び前記偏波角駆動部を制御してアンテナ部の方向を決定するアンテナ姿勢制御部と、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部の偏波角を前記衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第１オフセット角度に変更させ、前記第１オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第１受信レベルとして出力させ、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部の偏波角を前記衛星偏波角推定値の角度から、前記第１の所定角度と異なる第２の所定角度だけ離れた第２オフセット角度に変更させ、前記第２オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第２受信レベルとして出力させて、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベル並びに前記第２オフセット角度から、前記第１オフセット角度の第１の誤差を算出、又は、前記第１受信レベル及び前記第２受信レベル並びに前記第１オフセット角度から、前記第２オフセット角度の第２の誤差を算出する偏波角制御演算部とを備え、前記偏波角制御演算部は、前記第１の誤差又は前記第２の誤差に基づいて、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部の偏波角を調整するアンテナの偏波角制御装置。
【請求項８】
前記偏波角制御演算部は、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部を前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度以内のオフセット量である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度に変更し、前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第１受信レベル及び第２受信レベルとして出力させるものである請求項７に記載のアンテナの偏波角制御装置。
【請求項９】
前記偏波角制御演算部は、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部を、前記衛星偏波角推定値の角度と前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度とのうち、前記衛星偏波角推定値の角度から９０°離れた角度よりの角度である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度に変更し、前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第１受信レベル及び第２受信レベルとして出力させるものである請求項８に記載のアンテナの偏波角制御装置。
【請求項１０】
前記偏波角制御演算部は、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部を、それぞれ、前記衛星偏波角推定値の角度から＋９０°離れた角度以内のオフセット量、及び、前記衛星偏波角推定値の角度から−９０°離れた角度以内のオフセット量である前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度に変更し、前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第１受信レベル及び第２受信レベルとして出力させるものである請求項７に記載のアンテナの偏波角制御装置。
【請求項１１】
前記偏波角制御演算部は、前記衛星偏波角推定値の角度からのオフセット量の絶対値が等しい前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度から、前記第１オフセット角度及び前記第２オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第１受信レベル及び第２受信レベルとして出力させるものである請求項１０に記載のアンテナの偏波角制御装置。
【請求項１２】
前記偏波角制御演算部は、前記第１の誤差又は第２の誤差から算出した誤差を前記衛星偏波角推定値に反映させて偏波角を第２の衛星偏波角推定値とし、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部の偏波角を前記第２の衛星偏波角推定値の角度から第１の所定角度だけ離れた第３オフセット角度に変更させ、前記第３オフセット角度における前記受信レベルを前記受信部から第３受信レベルとして出力させて、衛星到来波の偏波角からのオフセット量に応じた衛星到来波の受信レベルの降下に基づき、前記第２受信レベル及び前記第３受信レベル並びに前記第３オフセット角度から、前記第２オフセット角度の第３の誤差を算出、又は、前記第２受信レベル及び前記第３受信レベル並びに前記第２オフセット角度から、前記第３オフセット角度の第４の誤差を算出し、前記第１の誤差又は前記第２の誤差から算出された前記第３の誤差又は前記第４の誤差に基づいて、前記偏波角駆動部を制御して前記アンテナ部の偏波角を調整するものである請求項１１に記載のアンテナの偏波角制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−５２７７（Ｐ２０１３−５２７７Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３５３７９（Ｐ２０１１−１３５３７９）
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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