アンテナ装置
【課題】飛翔体に搭載されるアンテナ装置において、常時、通信電波の通信相手との通信を確保できるようにする。
【解決手段】飛翔体１に搭載され、所定の通信相手２０からの電波を受信するアンテナ装置１０であって、飛翔体１の周方向に配置される複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、送受信機６と、複数のアンテナのうち、通信相手２０の側を向いているアンテナを識別し、該アンテナのみに送受信機を接続するアンテナ切換装置７と、を備える。
【解決手段】飛翔体１に搭載され、所定の通信相手２０からの電波を受信するアンテナ装置１０であって、飛翔体１の周方向に配置される複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、送受信機６と、複数のアンテナのうち、通信相手２０の側を向いているアンテナを識別し、該アンテナのみに送受信機を接続するアンテナ切換装置７と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛翔体に搭載されるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ロケットなどの飛翔体を地上または飛行機から発射させる場合に、飛翔体を追跡、制御する。そのために、地上の管制局または衛星との間で通信を行うために、飛翔体にはアンテナ装置が搭載される。
【０００３】
なお、衛星と飛翔体が通信を行うことで、この衛星を介して、地上にある管制局は、飛翔体と通信を行える。これにより、幅広い通信エリアを確保できる。このような衛星として、例えば、インマルサット通信衛星を用いることが想定される。インマルサット通信衛星は、１９８０年代から運用されており、上述の衛星としてのインマルサット衛星は、最新の第４世代衛星である。第３世代までのインテルサット衛星は、送信出力、受信感度共に、第４世代衛星に比べて小さく、ロケット搭載受信端末は、実現できなかった。第４世代衛星が運用されるようになり、初めて、ロケット搭載通信端末で通信が可能になった。この衛星は、３機体制で全地球をカバーする方式であり、２００８年８月に３号機が打上げられ、２００９年２月に各衛星の最終配置が完了したばかりである。
【０００４】
本願の先行技術文献として、次の特許文献１〜３がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１８３３０号公報
【特許文献２】特開平９−２１８２３１号公報
【特許文献３】特開２００６−２７９７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、飛翔体と衛星または地上の管制局との間で、常時、通信を確保できる飛翔体搭載アンテナ装置が望まれる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、飛翔体に搭載されるアンテナ装置において、常時、通信相手との通信を確保できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明によると、飛翔体に搭載され、所定の通信相手との間で電波を送受信するアンテナ装置であって、
前記飛翔体の周方向に配置される複数のアンテナと、
前記通信相手からの電波を受信信号として処理する送受信機と、
前記複数のアンテナのうち、前記通信相手の側を向いているアンテナを識別し、該アンテナのみに前記送受信機を接続するアンテナ切換装置と、を備える、ことを特徴とするアンテナ装置が提供される。
【０００９】
上述した本発明のアンテナ装置では、複数のアンテナのうち、１つのアンテナのみに前記送受信機を接続するので、複数のアンテナ同士の干渉によりアンテナゲインが要求最低値を下回ることを防止できる。これにより、いずれかのアンテナのみに前記送受信機を接続することで、飛翔体の周方向全体にわたって要求最低値以上のアンテナゲインを確保できる。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態によると、前記アンテナ切換装置は、
所定の基準座標系における前記飛翔体の位置および姿勢を検知する位置姿勢検知部と、
前記基準座標系における前記通信相手の位置と、前記飛翔体の前記位置および前記姿勢とに基づいて、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手の側を向いている前記アンテナを識別する識別部と、
前記識別部が識別した前記アンテナにのみ前記送受信機を接続する制御部と、を有する。
【００１１】
このように、前記通信相手の位置と、前記飛翔体の前記位置および前記姿勢とに基づいて、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手の側を向いている前記アンテナを識別し、識別した前記アンテナのみに前記送受信機を接続することで、通信相手からの送信電波に対し、常時、要求最低値以上のアンテナゲインを確保できる。
【００１２】
本発明の別の実施形態によると、前記アンテナ切換装置は、
前記送受信機に接続中の前記アンテナによる受信電波の電力値に基づいて、最も前記通信相手の側を向いている前記アンテナが、前記送受信機に接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったかを判断し、変わったと判断したら、該隣接するアンテナを前記送受信機に接続すべきアンテナであると識別する識別部と、
前記識別部が識別した前記アンテナのみに前記送受信機を接続する制御部と、を有する。
【００１３】
このように、前記送受信機に接続中の前記アンテナにより受信した前記電波の電力値に基づいて、最も前記通信相手の側を向いている前記アンテナが、前記送受信機に接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったと判断したら、該隣接するアンテナを前記送受信機に接続することで、通信相手からの送信電波に対し、常時、要求最低値以上のアンテナゲインを確保できる。
【００１４】
前記別の実施形態において、好ましくは、前記アンテナ切換装置は、前記飛翔体と前記通信相手との距離を検知する距離検出部と、検出した前記距離に基づいて、前記飛翔体と前記通信相手との距離が基準距離である場合における前記受信電波の前記電力値を推定する電力推定部と、を備え、
前記識別部は、前記電力推定部が推定した前記電力値に基づいて、最も前記通信相手の側を向いている前記アンテナが、前記送受信機に接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったかを判断し、変わったと判断したら、該隣接するアンテナを前記送受信機に接続すべきアンテナであると識別する。
【００１５】
このように、前記アンテナ切換装置は、前記飛翔体と前記通信相手との距離を検知する距離検出部と、検出した前記距離に基づいて、前記飛翔体と前記通信相手との距離が基準距離である場合における前記受信電波の前記電力値を推定する電力推定部と、を備え、推定した前記電力値に基づいて、最も前記通信相手の側を向いている前記アンテナが、隣接するアンテナに変わったかを判断するので、前記飛翔体と前記通信相手との距離による受信電波の前記電力値の低下の影響を無くすことができる。即ち、推定した電力値に基づいて、識別部は、送受信機に接続すべきアンテナを識別するので、信頼性が向上する。
【００１６】
前記別の実施形態において、さらに好ましくは、前記アンテナ切換装置は、前記飛翔体の姿勢を検出する姿勢検知部を有し、
前記電力推定部は、検知した前記姿勢と前記距離に基づいて、前記飛翔体と前記通信相手との距離が前記基準距離であり、かつ、前記通信相手に対する前記飛翔体の姿勢（即ち、通信相手から見た飛翔体の方向に対する前記飛翔体の姿勢）が基準姿勢である場合における前記受信電波の前記電力値を推定する。
【００１７】
これにより、前記飛翔体の姿勢による受信電波の前記電力値の低下の影響を無くすことができる。即ち、推定した電力値に基づいて、識別部は、送受信機に接続すべきアンテナを識別するので、信頼性が向上する。
【００１８】
本発明のさらに別の実施形態によると、前記アンテナ切換装置は、第１および第２の切換装置を有し、
第１の切換装置は、
所定の基準座標系における前記飛翔体の位置および姿勢を検知する位置姿勢検知部と、
前記基準座標系における前記通信相手の位置と、前記飛翔体の前記位置および前記姿勢とに基づいて、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手の側を向いている前記アンテナを識別する識別部と、
前記識別部が識別した前記アンテナにのみ送受信機を接続する制御部と、を有し、
第２の切換装置は、
送受信機に接続中の前記アンテナによる受信電波の電力値に基づいて、最も前記通信相手の側を向いている前記アンテナが、送受信機に接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったかを判断し、変わったと判断したら、該隣接するアンテナを送受信機に接続すべきアンテナであると識別する識別部と、
前記識別部が識別した前記アンテナのみに送受信機を接続する制御部と、を有し、
第２の切換装置により識別した前記アンテナで前記通信相手から電波を受信している時に、該受信電波の強度が所定値以下になったら、該アンテナが、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手の側を向いているアンテナであるかどうかを第１の切換装置により判断させ、そうである場合、継続して第２の切換装置により、送受信機に接続するアンテナを識別させ、そうでない場合、第１の切換装置により、送受信機に接続するアンテナを識別させる選択装置を備える。
【００１９】
このように、第１および第２の切換装置７を組み合わせ、第２の切換装置により識別した前記アンテナで前記通信相手から電波を受信している時に、該受信電波の強度が所定値以下になったら、該アンテナが、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手の側を向いているアンテナであるかどうかを第１の切換装置により判断し、そうである場合、継続して第２の切換装置により、送受信機に接続するアンテナを識別させ、そうでない場合、第１の切換装置により、送受信機に接続するアンテナを識別させるので、電波障害や装置の不具合などにより、受信電波の強度が所定値以下になっても、第２の切換装置から第１の切換装置に切り替えることで、継続して、所定値より大きな受信電波の電力値が得られる。
【発明の効果】
【００２０】
上述した本発明によると、飛翔体に搭載されるアンテナ装置において、常時、通信電波の通信相手との通信を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態によるアンテナ装置の構成を示す。
【図２】（Ａ）は、図１のアンテナ装置が搭載される飛翔体を示し、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）におけるアンテナゲインの干渉を示す。
【図３】本発明の第２実施形態によるアンテナ装置の構成を示す。
【図４】本発明の第３実施形態によるアンテナ装置の構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２３】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態によるアンテナ装置１０の概略構成を示す。図１に示すように、アンテナ装置１０は、アンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、アンテナ切換装置７を備える。
【００２４】
複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、飛翔体１の周方向に配置される。各アンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、例えばパッチ型アンテナであってよい。図２（Ａ）は、アンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが搭載された飛翔体１を示し、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。図２（Ｂ）に示すように、複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが間隔をおいて、飛翔体１の軸を回る周方向に配置される。図２（Ｂ）において、破曲線ａは、アンテナ３ａのゲインを示し、破曲線ｂは、アンテナ３ｂのゲインを示し、破曲線ｃは、アンテナ３ｃのゲインを示し、破曲線ｄは、アンテナ３ｄのゲインを示す。隣接する前記アンテナのゲインが重複している箇所では、干渉が起こる。図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）に相当し、ゲイン重複領域Ｒのゲインを示す。図２（Ｃ）に示すように、ゲイン重複領域Ｒでは、干渉によるアンテナゲインが極度に低下する箇所が現れる。このような干渉は、隣接する前記アンテナを同時に送受信機６に接続した場合に生じる。送受信機６は、通信相手２０からの電波を受信信号として処理し、送信信号を生成しアンテナへ出力する。
【００２５】
アンテナ切換装置７は、アンテナスイッチ５を有し、アンテナスイッチ５により、各アンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを送受信機６に接続する。アンテナ切換装置７は、後述のアンテナ切換装置７により制御される。
【００２６】
アンテナ切換装置７は、前記複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのうち、位置が分かっている前記通信相手２０（例えば、人工衛星または地上にある管制局）の側を向いている前記アンテナを識別し、該アンテナのみに送受信機６を接続するように前記アンテナスイッチ５を制御する。前記アンテナ切換装置７は、位置姿勢検知部９、識別部１１、および制御部１３を有する。位置姿勢検知部９は、時々刻々と、所定の基準座標系における前記飛翔体１の位置および姿勢を検知する。位置姿勢検知部９は、時々刻々と、飛翔体１に搭載された加速度センサにより加速度を検出し、検出した該加速度から、前記基準座標系における飛翔体１の位置を検出する。また、位置姿勢検知部９は、時々刻々と、ジャイロセンサにより、前記基準座標系における飛翔体１の姿勢を検出する。この姿勢は、飛翔体の軸回りにおける、基準角度からの飛翔体の回転角度であってよい。識別部１１は、時々刻々と、前記基準座標系における前記飛翔体１の前記位置および前記姿勢と、前記基準座標系における前記通信相手２０の既知の位置に基づいて、前記複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのうち、最も、前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナを識別する。制御部１３は、前記識別部１１が識別した前記アンテナのみに送受信機６を接続するようにアンテナスイッチ５を制御する。前記識別部１１が識別した前記アンテナ３が変わったら、制御部１３は、変わった前記アンテナにのみ送受信機６を接続する。
なお、位置姿勢検知部９は、任意のＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号を用いずに、上述のように前記基準座標系における飛翔体１の位置および速度を検知する第１検知手段として構成してもよいし、上述とは異なり、前第１検知手段を用いずに記ＧＰＳ信号に基づいて飛翔体１の位置および速度を検知する第２検知手段として構成してもよいし、検知精度を高めるために、前記第１検知手段と第２検知手段を組み合わせて構成してもよい。
【００２７】
上述した本発明の第１実施形態によるアンテナ装置１０では、前記飛翔体１の周方向に複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを配置し、前記複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのうち、前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナを識別し、該アンテナのみに送受信機６を接続するので、常時、前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナ３で通信相手２０からの送信電波を受信できる。
また、複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのうち、１つのアンテナのみに送受信機６を接続するので、複数のアンテナ同士の干渉によりアンテナゲインが要求最低値を下回ることを防止できる。これにより、いずれかの前記アンテナのみに送受信機６を接続することで、飛翔体１の周方向全体にわたって要求最低値以上のアンテナゲインを確保できる。具体的には、前記通信相手２０の位置と、前記飛翔体１の前記位置および前記姿勢とに基づいて、前記複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのうち、前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナ３を識別し、識別した該アンテナのみに送受信機６を接続することで、常時、要求最低値以上のアンテナゲインを確保できる。前記要求最低値は、例えば、図２（Ｂ）のベクトルＧの大きさである。
【００２８】
［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態によるアンテナ装置１０の概略構成を示す。第２実施形態のアンテナ装置１０は、アンテナ切換装置７の構成が、第１実施形態のアンテナ切換装置７と異なる。第２実施形態のアンテナ装置１０の他の構成と動作は、第１実施形態のアンテナ装置１０と同じである。
【００２９】
アンテナ切換装置７は、前記複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのうち、前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナを識別し、該アンテナのみに送受信機６を接続するように前記アンテナスイッチ５を制御する。第２実施形態によると、アンテナ切換装置７は、識別部１７、および制御部１９を有する。識別部１７は、時々刻々と、送受信機６に接続されている前記アンテナ（以下、接続中のアンテナという）によって受信した通信相手２０からの電波の電力値（以下、受信電波の電力値という）を検出する。また、識別部１７は、時々刻々と、前記受信電波の電力値に基づいて、最も前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナが、接続中の前記アンテナから該アンテナに前記周方向に隣接するアンテナに変わったかを判断し、変わったと判断したら、該隣接するアンテナを送受信機６に接続すべきアンテナであると識別する。制御部１９は、前記複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのうち、前記識別部１７が識別した前記アンテナにのみ送受信機６を接続するように前記アンテナスイッチ５を制御する。
【００３０】
識別部１７による判断の一例を、次に示す。前記各アンテナについて、該アンテナのアンテナゲインは、図２（Ｂ）に示すように、飛翔体１の周方向において一定の分布を持つ。この分布の周方向端部では、周方向にずれる量に対するアンテナゲインの減少率が急激に大きくなる。従って、基準座標系において、飛翔体１が前記周方向（即ち、飛翔体の軸回りの方向）に回転した回転量をジャイロセンサにより時々刻々と検出し、識別部１７は、該回転量に対する、接続中の前記アンテナによる受信電波の電力値の減少率を求め、この減少率が基準値以上になったら、最も前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナが、接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったと判断する。この場合、識別部１７は、該隣接するアンテナを送受信機６に接続するべきアンテナと識別する。これにより、制御部１９は、送受信機６に接続するアンテナを、現在接続中のアンテナから、送受信機６を接続するべきアンテナであると識別部１７により識別された前記隣接するアンテナに切り替えるように前記アンテナスイッチ５を制御する。
【００３１】
好ましくは、アンテナ切換装置７は、前記飛翔体１と前記通信相手２０との距離を検知する距離検出部１４と、検出した前記距離に基づいて、前記飛翔体１と前記通信相手２０との距離が基準距離である場合における前記受信電波の前記電力値を推定する電力推定部１５と、を備える。距離検出部１４は、例えば、時々刻々と、飛翔体１に搭載された加速度センサにより加速度を検出し、検出した該加速度から、基準座標系における飛翔体１の位置を検出し、該位置と既知である通信相手２０の位置とから、前記飛翔体１と前記通信相手２０との距離を検出・算出する。また、電力推定部１５は、検出した前記距離と、記憶している前記基準距離と、送受信機６に接続されているアンテナによる受信電波の電力値とに基づいて、前記飛翔体１と前記通信相手２０との距離が前記基準距離である場合における前記受信電波の前記電力値を推定する。このように推定された電力値に基づいて、識別部１７は、上述のように、最も前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナが、接続中の前記アンテナから該アンテナに前記周方向に隣接するアンテナに変わったかを判断する。即ち、前記回転量に対する、推定された電力値の減少率を求め、この減少率が基準値以上になったら、最も前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナが、接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったと判断する。
【００３２】
さらに好ましくは、前記アンテナ切換装置７は、前記飛翔体１の姿勢を検出する姿勢検知部１６を有する。電力推定部１５は、姿勢検知部１６が検知した前記姿勢と距離検出部１４が検知した前記距離に基づいて、前記飛翔体１と前記通信相手２０との距離が前記基準距離であり、かつ、前記通信相手２０に対する前記飛翔体１の姿勢が基準姿勢である場合における前記受信電波の前記電力値を推定する。このように推定された電力値に基づいて、識別部１７は、上述のように、最も前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナが、接続中の前記アンテナから該アンテナに前記周方向に隣接するアンテナに変わったかを判断する。即ち、前記回転量に対する、推定された電力値の減少率を求め、この減少率が基準値以上になったら、最も前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナが、接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったと判断する。
【００３３】
なお、アンテナ装置１０の動作開始時においては、１つのみの前記アンテナに送受信機６を接続するように、複数の前記アンテナに順番に送受信機６を接続し、最も受信電波の電力値が高かった前記アンテナに送受信機６を接続してよい。この状態から、前記アンテナ切換装置７によるアンテナ切換制御を実行してよい。
【００３４】
アンテナ切換装置７が距離検出部１４と電力推定部１５と姿勢検知部１６とを備える場合、識別部１７による判断は次のものであってもよい。即ち、前記各アンテナについて、該アンテナのアンテナゲインは、図２（Ｂ）に示すように、飛翔体１の周方向において一定の分布を持つ。この分布の周方向端部は、該アンテナと隣接するアンテナのアンテナゲイン分布と重複し、この重複部分（好ましくは、この重複部分の中央）において、当該各アンテナのアンテナゲインは所定の閾値（例えば、第１実施形態で述べた前記要求最低値）となる。従って、識別部１７は、電力推定部１５が推定した前記受信電波の電力値が、前記飛翔体１と前記通信相手２０との距離が前記基準距離であり、かつ、前記通信相手２０に対する前記飛翔体１の姿勢が基準姿勢である条件の下で、前記閾値のアンテナゲインで得られる受信電波の電力値より小さくなったら、最も前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナが、接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったと判断する。この場合、識別部１７は、該隣接するアンテナを送受信機６に接続するべきアンテナと識別する。ここで、該隣接するアンテナは、２つ存在するが、この２つのうちいずれを送受信機６に接続するべきアンテナと識別するかは、ジャイロセンサにより、飛翔体１がその軸回りのいずれの方向に回転しているかを検出し、該検出結果に基づいて識別部１７により判断される。これにより、制御部１９は、送受信機６に接続するアンテナを、現在接続中のアンテナから、送受信機６に接続するべきアンテナであると識別部１７により識別された前記隣接するアンテナに切り替えるように前記アンテナスイッチ５を制御する。
【００３５】
本発明の第２実施形態によるアンテナ装置１０では、接続中の前記アンテナによる受信電波の電力値に基づいて、最も前記通信相手の側を向いている前記アンテナが、接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったと判断したら、該隣接するアンテナを送受信機６に接続することで、通信相手２０からの送信電波に対し、常時、要求最低値以上のアンテナゲインを確保できる。
【００３６】
［第３実施形態］
図４は、本発明の第３実施形態によるアンテナ装置１０の概略構成を示す。第３実施形態のアンテナ装置１０は、以下で述べる点が、第１実施形態のアンテナ切換装置７と異なる。第３実施形態のアンテナ装置１０の他の構成と動作は、第１実施形態のアンテナ装置１０と同じである。
【００３７】
図４に示すように、第３実施形態では、アンテナ切換装置７は、第１実施形態によるアンテナ切換装置７（以下、第１の切換装置７ａという）と第２実施形態によるアンテナ切換装置７（以下、第２の切換装置７ｂという）の両方を有する。さらに、第３実施形態では、選択装置２１を有する。
【００３８】
選択装置２１は、第２の切換装置７ｂにより識別した前記アンテナで前記通信相手２０から電波を受信している時に、該受信電波の電力値が所定値以下になったら、該アンテナが、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手２０の側を向いているアンテナであるかどうかを第１の切換装置７ａに判断させ、そうである場合、継続して第２の切換装置７ｂにより、送受信機６に接続するアンテナを識別させ、そうでない場合、第１の切換装置７ａにより、送受信機６に接続するアンテナを識別させる。即ち、選択装置２１は、通常、第１および第２の切換装置７ａ、７ｂのうち第２の切換装置７ｂのみを作動させる。この場合、第２の切換装置７ｂの識別部１７により識別した前記アンテナに、送受信機６を接続するように制御部１９がアンテナスイッチ５を制御している。この時に、選択装置２１により、該アンテナにより前記通信相手２０から受信した電波の強度が、所定値以下になったら、該アンテナが、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手２０の側を向いているアンテナであるかどうかを第１の切換装置７ａの識別部１１により判断させ、そうであると識別部１１が判断した場合、継続して第２の切換装置７ｂの識別部１７により、送受信機６に接続するアンテナを識別させ、そうでないと識別部１１が判断した場合、その後に、第１の切換装置７ａの識別部１１により、送受信機６に接続するアンテナを識別させ、次いで、第２の切換装置７ｂにより送受信機６に接続するアンテナを識別させる制御に戻る。
【００３９】
なお、識別部１１の前記判断では、識別部１１は、第１実施形態のように、前記基準座標系における前記飛翔体１の前記位置および前記姿勢と、前記基準座標系における前記通信相手２０の既知の位置に基づいて、受信電波の電力値が前記所定値以下となった対象の前記アンテナが、前記複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのうち、最も、前記通信相手２０の側を向いているアンテナであるかを判断する。そうである場合、継続して第２の切換装置７ｂにより、送受信機６に接続するアンテナを識別させ、そうでない場合、一時的に（例えば１回だけ）第１の切換装置７ａにより、送受信機６に接続するアンテナを識別させ、その後、第２の切換装置７ｂにより送受信機６に接続するアンテナを識別させる制御に戻る。
【００４０】
好ましくは、選択装置２１は、第２の切換装置７ｂの電力推定部１５により推定された前記電力値が所定値以下になったら、該アンテナが、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手２０の側を向いているアンテナであるかどうかを第１の切換装置７ａに判断させ、そうである場合、継続して第２の切換装置７ｂにより、送受信機６に接続するアンテナを識別させ、そうでない場合、第１の切換装置７ａにより、送受信機６に接続するアンテナを識別させる。
【００４１】
本発明の第３実施形態によるアンテナ装置１０では、第１および第２の切換装置７ａ、７ｂを組み合わせ、第２の切換装置７ｂにより識別した前記アンテナで前記通信相手２０から電波を受信している時に、該受信電波の強度が所定値以下になったら、該アンテナが、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手２０の側を向いているアンテナであるかどうかを第１の切換装置７ａにより判断し、そうである場合、引き続いて第２の切換装置７ｂにより、送受信機６に接続するアンテナを識別させ、そうでない場合、第１の切換装置７ａにより、送受信機６に接続するアンテナを識別させるので、電波障害や装置の不具合などにより、受信電波の強度が所定値以下になっても、第２の切換装置７ｂから第１の切換装置７ａに切り替えることで、継続して、所定値より大きな受信電波の電力値が得られる。
【００４２】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 飛翔体，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ アンテナ、５ アンテナスイッチ、７ アンテナ切換装置、７ａ アンテナ切換装置（第１の切換装置），９ 位置姿勢検知部、１０ アンテナ装置、１１ 識別部、１３ 制御部、１４ 距離検出部、１５ 電力推定部、１６ 姿勢検知部、１７ 識別部、１９ 制御部、２０ 通信相手（人工衛星、地上にある管制局）、２１ 選択装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛翔体に搭載されるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ロケットなどの飛翔体を地上または飛行機から発射させる場合に、飛翔体を追跡、制御する。そのために、地上の管制局または衛星との間で通信を行うために、飛翔体にはアンテナ装置が搭載される。
【０００３】
なお、衛星と飛翔体が通信を行うことで、この衛星を介して、地上にある管制局は、飛翔体と通信を行える。これにより、幅広い通信エリアを確保できる。このような衛星として、例えば、インマルサット通信衛星を用いることが想定される。インマルサット通信衛星は、１９８０年代から運用されており、上述の衛星としてのインマルサット衛星は、最新の第４世代衛星である。第３世代までのインテルサット衛星は、送信出力、受信感度共に、第４世代衛星に比べて小さく、ロケット搭載受信端末は、実現できなかった。第４世代衛星が運用されるようになり、初めて、ロケット搭載通信端末で通信が可能になった。この衛星は、３機体制で全地球をカバーする方式であり、２００８年８月に３号機が打上げられ、２００９年２月に各衛星の最終配置が完了したばかりである。
【０００４】
本願の先行技術文献として、次の特許文献１〜３がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１８３３０号公報
【特許文献２】特開平９−２１８２３１号公報
【特許文献３】特開２００６−２７９７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、飛翔体と衛星または地上の管制局との間で、常時、通信を確保できる飛翔体搭載アンテナ装置が望まれる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、飛翔体に搭載されるアンテナ装置において、常時、通信相手との通信を確保できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明によると、飛翔体に搭載され、所定の通信相手との間で電波を送受信するアンテナ装置であって、
前記飛翔体の周方向に配置される複数のアンテナと、
前記通信相手からの電波を受信信号として処理する送受信機と、
前記複数のアンテナのうち、前記通信相手の側を向いているアンテナを識別し、該アンテナのみに前記送受信機を接続するアンテナ切換装置と、を備える、ことを特徴とするアンテナ装置が提供される。
【０００９】
上述した本発明のアンテナ装置では、複数のアンテナのうち、１つのアンテナのみに前記送受信機を接続するので、複数のアンテナ同士の干渉によりアンテナゲインが要求最低値を下回ることを防止できる。これにより、いずれかのアンテナのみに前記送受信機を接続することで、飛翔体の周方向全体にわたって要求最低値以上のアンテナゲインを確保できる。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態によると、前記アンテナ切換装置は、
所定の基準座標系における前記飛翔体の位置および姿勢を検知する位置姿勢検知部と、
前記基準座標系における前記通信相手の位置と、前記飛翔体の前記位置および前記姿勢とに基づいて、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手の側を向いている前記アンテナを識別する識別部と、
前記識別部が識別した前記アンテナにのみ前記送受信機を接続する制御部と、を有する。
【００１１】
このように、前記通信相手の位置と、前記飛翔体の前記位置および前記姿勢とに基づいて、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手の側を向いている前記アンテナを識別し、識別した前記アンテナのみに前記送受信機を接続することで、通信相手からの送信電波に対し、常時、要求最低値以上のアンテナゲインを確保できる。
【００１２】
本発明の別の実施形態によると、前記アンテナ切換装置は、
前記送受信機に接続中の前記アンテナによる受信電波の電力値に基づいて、最も前記通信相手の側を向いている前記アンテナが、前記送受信機に接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったかを判断し、変わったと判断したら、該隣接するアンテナを前記送受信機に接続すべきアンテナであると識別する識別部と、
前記識別部が識別した前記アンテナのみに前記送受信機を接続する制御部と、を有する。
【００１３】
このように、前記送受信機に接続中の前記アンテナにより受信した前記電波の電力値に基づいて、最も前記通信相手の側を向いている前記アンテナが、前記送受信機に接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったと判断したら、該隣接するアンテナを前記送受信機に接続することで、通信相手からの送信電波に対し、常時、要求最低値以上のアンテナゲインを確保できる。
【００１４】
前記別の実施形態において、好ましくは、前記アンテナ切換装置は、前記飛翔体と前記通信相手との距離を検知する距離検出部と、検出した前記距離に基づいて、前記飛翔体と前記通信相手との距離が基準距離である場合における前記受信電波の前記電力値を推定する電力推定部と、を備え、
前記識別部は、前記電力推定部が推定した前記電力値に基づいて、最も前記通信相手の側を向いている前記アンテナが、前記送受信機に接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったかを判断し、変わったと判断したら、該隣接するアンテナを前記送受信機に接続すべきアンテナであると識別する。
【００１５】
このように、前記アンテナ切換装置は、前記飛翔体と前記通信相手との距離を検知する距離検出部と、検出した前記距離に基づいて、前記飛翔体と前記通信相手との距離が基準距離である場合における前記受信電波の前記電力値を推定する電力推定部と、を備え、推定した前記電力値に基づいて、最も前記通信相手の側を向いている前記アンテナが、隣接するアンテナに変わったかを判断するので、前記飛翔体と前記通信相手との距離による受信電波の前記電力値の低下の影響を無くすことができる。即ち、推定した電力値に基づいて、識別部は、送受信機に接続すべきアンテナを識別するので、信頼性が向上する。
【００１６】
前記別の実施形態において、さらに好ましくは、前記アンテナ切換装置は、前記飛翔体の姿勢を検出する姿勢検知部を有し、
前記電力推定部は、検知した前記姿勢と前記距離に基づいて、前記飛翔体と前記通信相手との距離が前記基準距離であり、かつ、前記通信相手に対する前記飛翔体の姿勢（即ち、通信相手から見た飛翔体の方向に対する前記飛翔体の姿勢）が基準姿勢である場合における前記受信電波の前記電力値を推定する。
【００１７】
これにより、前記飛翔体の姿勢による受信電波の前記電力値の低下の影響を無くすことができる。即ち、推定した電力値に基づいて、識別部は、送受信機に接続すべきアンテナを識別するので、信頼性が向上する。
【００１８】
本発明のさらに別の実施形態によると、前記アンテナ切換装置は、第１および第２の切換装置を有し、
第１の切換装置は、
所定の基準座標系における前記飛翔体の位置および姿勢を検知する位置姿勢検知部と、
前記基準座標系における前記通信相手の位置と、前記飛翔体の前記位置および前記姿勢とに基づいて、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手の側を向いている前記アンテナを識別する識別部と、
前記識別部が識別した前記アンテナにのみ送受信機を接続する制御部と、を有し、
第２の切換装置は、
送受信機に接続中の前記アンテナによる受信電波の電力値に基づいて、最も前記通信相手の側を向いている前記アンテナが、送受信機に接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったかを判断し、変わったと判断したら、該隣接するアンテナを送受信機に接続すべきアンテナであると識別する識別部と、
前記識別部が識別した前記アンテナのみに送受信機を接続する制御部と、を有し、
第２の切換装置により識別した前記アンテナで前記通信相手から電波を受信している時に、該受信電波の強度が所定値以下になったら、該アンテナが、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手の側を向いているアンテナであるかどうかを第１の切換装置により判断させ、そうである場合、継続して第２の切換装置により、送受信機に接続するアンテナを識別させ、そうでない場合、第１の切換装置により、送受信機に接続するアンテナを識別させる選択装置を備える。
【００１９】
このように、第１および第２の切換装置７を組み合わせ、第２の切換装置により識別した前記アンテナで前記通信相手から電波を受信している時に、該受信電波の強度が所定値以下になったら、該アンテナが、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手の側を向いているアンテナであるかどうかを第１の切換装置により判断し、そうである場合、継続して第２の切換装置により、送受信機に接続するアンテナを識別させ、そうでない場合、第１の切換装置により、送受信機に接続するアンテナを識別させるので、電波障害や装置の不具合などにより、受信電波の強度が所定値以下になっても、第２の切換装置から第１の切換装置に切り替えることで、継続して、所定値より大きな受信電波の電力値が得られる。
【発明の効果】
【００２０】
上述した本発明によると、飛翔体に搭載されるアンテナ装置において、常時、通信電波の通信相手との通信を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態によるアンテナ装置の構成を示す。
【図２】（Ａ）は、図１のアンテナ装置が搭載される飛翔体を示し、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）におけるアンテナゲインの干渉を示す。
【図３】本発明の第２実施形態によるアンテナ装置の構成を示す。
【図４】本発明の第３実施形態によるアンテナ装置の構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２３】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態によるアンテナ装置１０の概略構成を示す。図１に示すように、アンテナ装置１０は、アンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、アンテナ切換装置７を備える。
【００２４】
複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、飛翔体１の周方向に配置される。各アンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、例えばパッチ型アンテナであってよい。図２（Ａ）は、アンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが搭載された飛翔体１を示し、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。図２（Ｂ）に示すように、複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが間隔をおいて、飛翔体１の軸を回る周方向に配置される。図２（Ｂ）において、破曲線ａは、アンテナ３ａのゲインを示し、破曲線ｂは、アンテナ３ｂのゲインを示し、破曲線ｃは、アンテナ３ｃのゲインを示し、破曲線ｄは、アンテナ３ｄのゲインを示す。隣接する前記アンテナのゲインが重複している箇所では、干渉が起こる。図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）に相当し、ゲイン重複領域Ｒのゲインを示す。図２（Ｃ）に示すように、ゲイン重複領域Ｒでは、干渉によるアンテナゲインが極度に低下する箇所が現れる。このような干渉は、隣接する前記アンテナを同時に送受信機６に接続した場合に生じる。送受信機６は、通信相手２０からの電波を受信信号として処理し、送信信号を生成しアンテナへ出力する。
【００２５】
アンテナ切換装置７は、アンテナスイッチ５を有し、アンテナスイッチ５により、各アンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを送受信機６に接続する。アンテナ切換装置７は、後述のアンテナ切換装置７により制御される。
【００２６】
アンテナ切換装置７は、前記複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのうち、位置が分かっている前記通信相手２０（例えば、人工衛星または地上にある管制局）の側を向いている前記アンテナを識別し、該アンテナのみに送受信機６を接続するように前記アンテナスイッチ５を制御する。前記アンテナ切換装置７は、位置姿勢検知部９、識別部１１、および制御部１３を有する。位置姿勢検知部９は、時々刻々と、所定の基準座標系における前記飛翔体１の位置および姿勢を検知する。位置姿勢検知部９は、時々刻々と、飛翔体１に搭載された加速度センサにより加速度を検出し、検出した該加速度から、前記基準座標系における飛翔体１の位置を検出する。また、位置姿勢検知部９は、時々刻々と、ジャイロセンサにより、前記基準座標系における飛翔体１の姿勢を検出する。この姿勢は、飛翔体の軸回りにおける、基準角度からの飛翔体の回転角度であってよい。識別部１１は、時々刻々と、前記基準座標系における前記飛翔体１の前記位置および前記姿勢と、前記基準座標系における前記通信相手２０の既知の位置に基づいて、前記複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのうち、最も、前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナを識別する。制御部１３は、前記識別部１１が識別した前記アンテナのみに送受信機６を接続するようにアンテナスイッチ５を制御する。前記識別部１１が識別した前記アンテナ３が変わったら、制御部１３は、変わった前記アンテナにのみ送受信機６を接続する。
なお、位置姿勢検知部９は、任意のＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号を用いずに、上述のように前記基準座標系における飛翔体１の位置および速度を検知する第１検知手段として構成してもよいし、上述とは異なり、前第１検知手段を用いずに記ＧＰＳ信号に基づいて飛翔体１の位置および速度を検知する第２検知手段として構成してもよいし、検知精度を高めるために、前記第１検知手段と第２検知手段を組み合わせて構成してもよい。
【００２７】
上述した本発明の第１実施形態によるアンテナ装置１０では、前記飛翔体１の周方向に複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを配置し、前記複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのうち、前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナを識別し、該アンテナのみに送受信機６を接続するので、常時、前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナ３で通信相手２０からの送信電波を受信できる。
また、複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのうち、１つのアンテナのみに送受信機６を接続するので、複数のアンテナ同士の干渉によりアンテナゲインが要求最低値を下回ることを防止できる。これにより、いずれかの前記アンテナのみに送受信機６を接続することで、飛翔体１の周方向全体にわたって要求最低値以上のアンテナゲインを確保できる。具体的には、前記通信相手２０の位置と、前記飛翔体１の前記位置および前記姿勢とに基づいて、前記複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのうち、前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナ３を識別し、識別した該アンテナのみに送受信機６を接続することで、常時、要求最低値以上のアンテナゲインを確保できる。前記要求最低値は、例えば、図２（Ｂ）のベクトルＧの大きさである。
【００２８】
［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態によるアンテナ装置１０の概略構成を示す。第２実施形態のアンテナ装置１０は、アンテナ切換装置７の構成が、第１実施形態のアンテナ切換装置７と異なる。第２実施形態のアンテナ装置１０の他の構成と動作は、第１実施形態のアンテナ装置１０と同じである。
【００２９】
アンテナ切換装置７は、前記複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのうち、前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナを識別し、該アンテナのみに送受信機６を接続するように前記アンテナスイッチ５を制御する。第２実施形態によると、アンテナ切換装置７は、識別部１７、および制御部１９を有する。識別部１７は、時々刻々と、送受信機６に接続されている前記アンテナ（以下、接続中のアンテナという）によって受信した通信相手２０からの電波の電力値（以下、受信電波の電力値という）を検出する。また、識別部１７は、時々刻々と、前記受信電波の電力値に基づいて、最も前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナが、接続中の前記アンテナから該アンテナに前記周方向に隣接するアンテナに変わったかを判断し、変わったと判断したら、該隣接するアンテナを送受信機６に接続すべきアンテナであると識別する。制御部１９は、前記複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのうち、前記識別部１７が識別した前記アンテナにのみ送受信機６を接続するように前記アンテナスイッチ５を制御する。
【００３０】
識別部１７による判断の一例を、次に示す。前記各アンテナについて、該アンテナのアンテナゲインは、図２（Ｂ）に示すように、飛翔体１の周方向において一定の分布を持つ。この分布の周方向端部では、周方向にずれる量に対するアンテナゲインの減少率が急激に大きくなる。従って、基準座標系において、飛翔体１が前記周方向（即ち、飛翔体の軸回りの方向）に回転した回転量をジャイロセンサにより時々刻々と検出し、識別部１７は、該回転量に対する、接続中の前記アンテナによる受信電波の電力値の減少率を求め、この減少率が基準値以上になったら、最も前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナが、接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったと判断する。この場合、識別部１７は、該隣接するアンテナを送受信機６に接続するべきアンテナと識別する。これにより、制御部１９は、送受信機６に接続するアンテナを、現在接続中のアンテナから、送受信機６を接続するべきアンテナであると識別部１７により識別された前記隣接するアンテナに切り替えるように前記アンテナスイッチ５を制御する。
【００３１】
好ましくは、アンテナ切換装置７は、前記飛翔体１と前記通信相手２０との距離を検知する距離検出部１４と、検出した前記距離に基づいて、前記飛翔体１と前記通信相手２０との距離が基準距離である場合における前記受信電波の前記電力値を推定する電力推定部１５と、を備える。距離検出部１４は、例えば、時々刻々と、飛翔体１に搭載された加速度センサにより加速度を検出し、検出した該加速度から、基準座標系における飛翔体１の位置を検出し、該位置と既知である通信相手２０の位置とから、前記飛翔体１と前記通信相手２０との距離を検出・算出する。また、電力推定部１５は、検出した前記距離と、記憶している前記基準距離と、送受信機６に接続されているアンテナによる受信電波の電力値とに基づいて、前記飛翔体１と前記通信相手２０との距離が前記基準距離である場合における前記受信電波の前記電力値を推定する。このように推定された電力値に基づいて、識別部１７は、上述のように、最も前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナが、接続中の前記アンテナから該アンテナに前記周方向に隣接するアンテナに変わったかを判断する。即ち、前記回転量に対する、推定された電力値の減少率を求め、この減少率が基準値以上になったら、最も前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナが、接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったと判断する。
【００３２】
さらに好ましくは、前記アンテナ切換装置７は、前記飛翔体１の姿勢を検出する姿勢検知部１６を有する。電力推定部１５は、姿勢検知部１６が検知した前記姿勢と距離検出部１４が検知した前記距離に基づいて、前記飛翔体１と前記通信相手２０との距離が前記基準距離であり、かつ、前記通信相手２０に対する前記飛翔体１の姿勢が基準姿勢である場合における前記受信電波の前記電力値を推定する。このように推定された電力値に基づいて、識別部１７は、上述のように、最も前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナが、接続中の前記アンテナから該アンテナに前記周方向に隣接するアンテナに変わったかを判断する。即ち、前記回転量に対する、推定された電力値の減少率を求め、この減少率が基準値以上になったら、最も前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナが、接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったと判断する。
【００３３】
なお、アンテナ装置１０の動作開始時においては、１つのみの前記アンテナに送受信機６を接続するように、複数の前記アンテナに順番に送受信機６を接続し、最も受信電波の電力値が高かった前記アンテナに送受信機６を接続してよい。この状態から、前記アンテナ切換装置７によるアンテナ切換制御を実行してよい。
【００３４】
アンテナ切換装置７が距離検出部１４と電力推定部１５と姿勢検知部１６とを備える場合、識別部１７による判断は次のものであってもよい。即ち、前記各アンテナについて、該アンテナのアンテナゲインは、図２（Ｂ）に示すように、飛翔体１の周方向において一定の分布を持つ。この分布の周方向端部は、該アンテナと隣接するアンテナのアンテナゲイン分布と重複し、この重複部分（好ましくは、この重複部分の中央）において、当該各アンテナのアンテナゲインは所定の閾値（例えば、第１実施形態で述べた前記要求最低値）となる。従って、識別部１７は、電力推定部１５が推定した前記受信電波の電力値が、前記飛翔体１と前記通信相手２０との距離が前記基準距離であり、かつ、前記通信相手２０に対する前記飛翔体１の姿勢が基準姿勢である条件の下で、前記閾値のアンテナゲインで得られる受信電波の電力値より小さくなったら、最も前記通信相手２０の側を向いている前記アンテナが、接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったと判断する。この場合、識別部１７は、該隣接するアンテナを送受信機６に接続するべきアンテナと識別する。ここで、該隣接するアンテナは、２つ存在するが、この２つのうちいずれを送受信機６に接続するべきアンテナと識別するかは、ジャイロセンサにより、飛翔体１がその軸回りのいずれの方向に回転しているかを検出し、該検出結果に基づいて識別部１７により判断される。これにより、制御部１９は、送受信機６に接続するアンテナを、現在接続中のアンテナから、送受信機６に接続するべきアンテナであると識別部１７により識別された前記隣接するアンテナに切り替えるように前記アンテナスイッチ５を制御する。
【００３５】
本発明の第２実施形態によるアンテナ装置１０では、接続中の前記アンテナによる受信電波の電力値に基づいて、最も前記通信相手の側を向いている前記アンテナが、接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったと判断したら、該隣接するアンテナを送受信機６に接続することで、通信相手２０からの送信電波に対し、常時、要求最低値以上のアンテナゲインを確保できる。
【００３６】
［第３実施形態］
図４は、本発明の第３実施形態によるアンテナ装置１０の概略構成を示す。第３実施形態のアンテナ装置１０は、以下で述べる点が、第１実施形態のアンテナ切換装置７と異なる。第３実施形態のアンテナ装置１０の他の構成と動作は、第１実施形態のアンテナ装置１０と同じである。
【００３７】
図４に示すように、第３実施形態では、アンテナ切換装置７は、第１実施形態によるアンテナ切換装置７（以下、第１の切換装置７ａという）と第２実施形態によるアンテナ切換装置７（以下、第２の切換装置７ｂという）の両方を有する。さらに、第３実施形態では、選択装置２１を有する。
【００３８】
選択装置２１は、第２の切換装置７ｂにより識別した前記アンテナで前記通信相手２０から電波を受信している時に、該受信電波の電力値が所定値以下になったら、該アンテナが、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手２０の側を向いているアンテナであるかどうかを第１の切換装置７ａに判断させ、そうである場合、継続して第２の切換装置７ｂにより、送受信機６に接続するアンテナを識別させ、そうでない場合、第１の切換装置７ａにより、送受信機６に接続するアンテナを識別させる。即ち、選択装置２１は、通常、第１および第２の切換装置７ａ、７ｂのうち第２の切換装置７ｂのみを作動させる。この場合、第２の切換装置７ｂの識別部１７により識別した前記アンテナに、送受信機６を接続するように制御部１９がアンテナスイッチ５を制御している。この時に、選択装置２１により、該アンテナにより前記通信相手２０から受信した電波の強度が、所定値以下になったら、該アンテナが、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手２０の側を向いているアンテナであるかどうかを第１の切換装置７ａの識別部１１により判断させ、そうであると識別部１１が判断した場合、継続して第２の切換装置７ｂの識別部１７により、送受信機６に接続するアンテナを識別させ、そうでないと識別部１１が判断した場合、その後に、第１の切換装置７ａの識別部１１により、送受信機６に接続するアンテナを識別させ、次いで、第２の切換装置７ｂにより送受信機６に接続するアンテナを識別させる制御に戻る。
【００３９】
なお、識別部１１の前記判断では、識別部１１は、第１実施形態のように、前記基準座標系における前記飛翔体１の前記位置および前記姿勢と、前記基準座標系における前記通信相手２０の既知の位置に基づいて、受信電波の電力値が前記所定値以下となった対象の前記アンテナが、前記複数のアンテナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのうち、最も、前記通信相手２０の側を向いているアンテナであるかを判断する。そうである場合、継続して第２の切換装置７ｂにより、送受信機６に接続するアンテナを識別させ、そうでない場合、一時的に（例えば１回だけ）第１の切換装置７ａにより、送受信機６に接続するアンテナを識別させ、その後、第２の切換装置７ｂにより送受信機６に接続するアンテナを識別させる制御に戻る。
【００４０】
好ましくは、選択装置２１は、第２の切換装置７ｂの電力推定部１５により推定された前記電力値が所定値以下になったら、該アンテナが、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手２０の側を向いているアンテナであるかどうかを第１の切換装置７ａに判断させ、そうである場合、継続して第２の切換装置７ｂにより、送受信機６に接続するアンテナを識別させ、そうでない場合、第１の切換装置７ａにより、送受信機６に接続するアンテナを識別させる。
【００４１】
本発明の第３実施形態によるアンテナ装置１０では、第１および第２の切換装置７ａ、７ｂを組み合わせ、第２の切換装置７ｂにより識別した前記アンテナで前記通信相手２０から電波を受信している時に、該受信電波の強度が所定値以下になったら、該アンテナが、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手２０の側を向いているアンテナであるかどうかを第１の切換装置７ａにより判断し、そうである場合、引き続いて第２の切換装置７ｂにより、送受信機６に接続するアンテナを識別させ、そうでない場合、第１の切換装置７ａにより、送受信機６に接続するアンテナを識別させるので、電波障害や装置の不具合などにより、受信電波の強度が所定値以下になっても、第２の切換装置７ｂから第１の切換装置７ａに切り替えることで、継続して、所定値より大きな受信電波の電力値が得られる。
【００４２】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 飛翔体，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ アンテナ、５ アンテナスイッチ、７ アンテナ切換装置、７ａ アンテナ切換装置（第１の切換装置），９ 位置姿勢検知部、１０ アンテナ装置、１１ 識別部、１３ 制御部、１４ 距離検出部、１５ 電力推定部、１６ 姿勢検知部、１７ 識別部、１９ 制御部、２０ 通信相手（人工衛星、地上にある管制局）、２１ 選択装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛翔体に搭載され、所定の通信相手との間で電波を送受信するアンテナ装置であって、
前記飛翔体の周方向に配置される複数のアンテナと、
前記通信相手からの電波を受信信号として処理する送受信機と、
前記複数のアンテナのうち、前記通信相手の側を向いているアンテナを識別し、該アンテナのみに前記送受信機を接続するアンテナ切換装置と、を備える、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記アンテナ切換装置は、
所定の基準座標系における前記飛翔体の位置および姿勢を検知する位置姿勢検知部と、
前記基準座標系における前記通信相手の位置と、前記飛翔体の前記位置および前記姿勢とに基づいて、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手の側を向いている前記アンテナを識別する識別部と、
前記識別部が識別した前記アンテナにのみ前記送受信機を接続する制御部と、を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記アンテナ切換装置は、
前記送受信機に接続中の前記アンテナによる受信電波の電力値に基づいて、最も前記通信相手の側を向いている前記アンテナが、前記送受信機に接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったかを判断し、変わったと判断したら、該隣接するアンテナを前記送受信機に接続すべきアンテナであると識別する識別部と、
前記識別部が識別した前記アンテナのみに前記送受信機を接続する制御部と、を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記アンテナ切換装置は、前記飛翔体と前記通信相手との距離を検知する距離検出部と、検出した前記距離に基づいて、前記飛翔体と前記通信相手との距離が基準距離である場合における前記受信電波の前記電力値を推定する電力推定部と、を備え、
前記識別部は、前記電力推定部が推定した前記電力値に基づいて、最も前記通信相手の側を向いている前記アンテナが、前記送受信機に接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったかを判断し、変わったと判断したら、該隣接するアンテナを前記送受信機に接続すべきアンテナであると識別する、ことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記アンテナ切換装置は、前記飛翔体の姿勢を検出する姿勢検知部を有し、
前記電力推定部は、検知した前記姿勢と前記距離に基づいて、前記飛翔体と前記通信相手との距離が基準距離であり、かつ、前記通信相手に対する前記飛翔体の姿勢が基準姿勢である場合における前記受信電波の前記電力値を推定する、ことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記アンテナ切換装置は、第１および第２の切換装置を有し、
第１の切換装置は、
所定の基準座標系における前記飛翔体の位置および姿勢を検知する位置姿勢検知部と、
前記基準座標系における前記通信相手の位置と、前記飛翔体の前記位置および前記姿勢とに基づいて、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手の側を向いている前記アンテナを識別する識別部と、
前記識別部が識別した前記アンテナにのみ送受信機を接続する制御部と、を有し、
第２の切換装置は、
送受信機に接続中の前記アンテナによる受信電波の電力値に基づいて、最も前記通信相手の側を向いている前記アンテナが、送受信機に接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったかを判断し、変わったと判断したら、該隣接するアンテナを送受信機に接続すべきアンテナであると識別する識別部と、
前記識別部が識別した前記アンテナのみに送受信機を接続する制御部と、を有し、
第２の切換装置により識別した前記アンテナで前記通信相手から電波を受信している時に、該受信電波の強度が所定値以下になったら、該アンテナが、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手の側を向いているアンテナであるかどうかを第１の切換装置により判断させ、そうである場合、継続して第２の切換装置により、送受信機に接続するアンテナを識別させ、そうでない場合、第１の切換装置により、送受信機に接続するアンテナを識別させる選択装置を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項１】
飛翔体に搭載され、所定の通信相手との間で電波を送受信するアンテナ装置であって、
前記飛翔体の周方向に配置される複数のアンテナと、
前記通信相手からの電波を受信信号として処理する送受信機と、
前記複数のアンテナのうち、前記通信相手の側を向いているアンテナを識別し、該アンテナのみに前記送受信機を接続するアンテナ切換装置と、を備える、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記アンテナ切換装置は、
所定の基準座標系における前記飛翔体の位置および姿勢を検知する位置姿勢検知部と、
前記基準座標系における前記通信相手の位置と、前記飛翔体の前記位置および前記姿勢とに基づいて、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手の側を向いている前記アンテナを識別する識別部と、
前記識別部が識別した前記アンテナにのみ前記送受信機を接続する制御部と、を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記アンテナ切換装置は、
前記送受信機に接続中の前記アンテナによる受信電波の電力値に基づいて、最も前記通信相手の側を向いている前記アンテナが、前記送受信機に接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったかを判断し、変わったと判断したら、該隣接するアンテナを前記送受信機に接続すべきアンテナであると識別する識別部と、
前記識別部が識別した前記アンテナのみに前記送受信機を接続する制御部と、を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記アンテナ切換装置は、前記飛翔体と前記通信相手との距離を検知する距離検出部と、検出した前記距離に基づいて、前記飛翔体と前記通信相手との距離が基準距離である場合における前記受信電波の前記電力値を推定する電力推定部と、を備え、
前記識別部は、前記電力推定部が推定した前記電力値に基づいて、最も前記通信相手の側を向いている前記アンテナが、前記送受信機に接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったかを判断し、変わったと判断したら、該隣接するアンテナを前記送受信機に接続すべきアンテナであると識別する、ことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記アンテナ切換装置は、前記飛翔体の姿勢を検出する姿勢検知部を有し、
前記電力推定部は、検知した前記姿勢と前記距離に基づいて、前記飛翔体と前記通信相手との距離が基準距離であり、かつ、前記通信相手に対する前記飛翔体の姿勢が基準姿勢である場合における前記受信電波の前記電力値を推定する、ことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記アンテナ切換装置は、第１および第２の切換装置を有し、
第１の切換装置は、
所定の基準座標系における前記飛翔体の位置および姿勢を検知する位置姿勢検知部と、
前記基準座標系における前記通信相手の位置と、前記飛翔体の前記位置および前記姿勢とに基づいて、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手の側を向いている前記アンテナを識別する識別部と、
前記識別部が識別した前記アンテナにのみ送受信機を接続する制御部と、を有し、
第２の切換装置は、
送受信機に接続中の前記アンテナによる受信電波の電力値に基づいて、最も前記通信相手の側を向いている前記アンテナが、送受信機に接続中の前記アンテナから該アンテナに隣接するアンテナに変わったかを判断し、変わったと判断したら、該隣接するアンテナを送受信機に接続すべきアンテナであると識別する識別部と、
前記識別部が識別した前記アンテナのみに送受信機を接続する制御部と、を有し、
第２の切換装置により識別した前記アンテナで前記通信相手から電波を受信している時に、該受信電波の強度が所定値以下になったら、該アンテナが、前記複数のアンテナのうち、前記通信相手の側を向いているアンテナであるかどうかを第１の切換装置により判断させ、そうである場合、継続して第２の切換装置により、送受信機に接続するアンテナを識別させ、そうでない場合、第１の切換装置により、送受信機に接続するアンテナを識別させる選択装置を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２４１５９（Ｐ２０１１−２４１５９Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６９７６２（Ｐ２００９−１６９７６２）
【出願日】平成２１年７月２１日（２００９．７．２１）
【出願人】（５００３０２５５２）株式会社ＩＨＩエアロスペース (298)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２１日（２００９．７．２１）
【出願人】（５００３０２５５２）株式会社ＩＨＩエアロスペース (298)
【Ｆターム（参考）】
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