平坦なモバイルアンテナのための追跡システム
平坦なモバイルアンテナのための、以下を含む追跡システム。軸の周りのアンテナの回転を感知する、角速度センサ（１）。縦軸に対するアンテナの方向を感知するセンサ（２）。アンテナビームの方向の必要な修正を計算し、センサ（１、２）の出力、および駆動ブロック（４）およびビーム制御ブロック（５）の入力に接続された制御ブロック（３）。アンテナの方向を変え、駆動ブロック（４）の出力に接続され、アンテナパネル（８）を駆動する少なくとも１つのモータ（７）。アンテナパネル（８）に接続された、電子ビームの方向付けブロック（５）。システムの全ブロックの電源を提供するために、車両の電気ネットワークの電圧を適当な値へ変換する電源ブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビ、インターネット、および衛星から放送される他の通信信号を提供する、移動車両およびプラットホーム上に取り付け可能な、１つの軸に対する機械的な位置決めと、他の軸に対する電子ビームの方向付けとを結合させた、平坦なアンテナのための追跡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動車両に取り付けられたアンテナは、衛星からの信号を受信するために、そのビームが常に衛星に向けられるよう、その方向を保たなければならない。この目的のために、追跡システムの制御の下に作動し、さらに、車両の（または、直接的にアンテナの）方向の変化に反応し、さらに、ビームの方向に、必要な修正を提供するよう、モータあるいは電子ビーム制御のためのブロックに対しコマンドを発する、機械的および／または電子的ビーム方向付けを備えたアンテナが必要である。多くの場合、こうした追跡システムは、クォーツ、圧電性あるいはマイクロ電気機械（ＭＥＭＳ）の技術に基づく角速度センサ（レートジャイロスコープ）を含んでいる。これらは安価であることが特徴だが、温度変化、直線的な加速、およびオフセットならびにスケールファクターに関する他のファクターにより生ずる重要なエラーにより、悪影響を受ける。この理由のため、こうしたセンサを使用する異なる追跡システムの主要な要素は、受信信号の測定強度を用いる、アンテナの方向、およびジャイロスコープエラーの修正のための、異なる方法である。最も広く用いられている方法は、ほとんど、衛星への推定される方向の周りの狭い領域における機械的スキャニング、およびモノ‐パルス法である。
【０００３】
特許文献１は、ビーム方位角の機械的制御と、移相器を用いる仰角での電子ビームの方向付けとの結合を使用するシステムを開示している。より高いスキャン速度を達成するために、追加的に移相器を使用することにより、両方の軸上でのビームの傾きが、小さな角度で得られる。
【０００４】
特許文献２は、機械的ドライブを伴うアンテナを開示している。この追跡システムは、信号強度の減少が登録される間、所与の方向に回転するように命じ、その後、その運動方向が逆にされる。特定の間隔で、両方向への運動が平均化され、それらは、後にジャイロスコープのオフセットの修正に使用される。機械的駆動システムの待ち時間が長いために、こうしたシステムの平均間隔は比較的に大きいが、これは、ジャイロスコープのオフセット修正が、大きな遅れを伴うことを意味している。
【０００５】
特許文献３は、２つのアンテナパネルによる受信信号の位相差を用いて、全ての軸に対するモータの制御が実行される、アンテナシステムを提供している。
【特許文献１】米国特許第６，１９１，７３４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９００，８３６号明細書
【特許文献３】米国特許第５，３０９，１６２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のシステムの欠点は、追加的移相器の要件であり、これにより、このシステムはより複雑で高価なものとなっている。さらに、この追跡システムは、ジャイロスコープエラーの推定を実行しておらず、したがって、このアンテナは、障害物により信号経路が隠されると、すぐ後にその方向を喪失してしまうことになろう。
【０００７】
特許文献２のシステムは、小さな障害物による信号変動（信号を完全に中断するわけではなく、短い時間その強度を減少させるのみ）にも影響を受ける可能性がある。
【０００８】
特許文献３のシステムは方向センサを使用しないので、信号受信が障害物により中断されると、その方向を保つことができなくなる。
【０００９】
本発明の目的は、取り付けられている車両の動きに拘わらず、選択された衛星の方向へアンテナビームを保つ、安価な追跡システムを提供することである。また、ビル、木、トンネル、橋、丘などのような、電波に対して非透過である障害物により、受信が一時的に中断した間でさえ、アンテナの方向付けが保たれることも望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これらおよび他の利点を達成するために、本発明の目的に従う平坦なモバイルアンテナの追跡システムは、以下を含んでいる：
角速度センサ（ジャイロスコープ）；
縦軸に向くアンテナの方向を測定するセンサ（傾斜計）；
上記センサの測定値に応じて、アンテナビームの方向についての必要な修正を計算する制御ブロック；
アンテナの方向を変える少なくとも１つのモータ；
所望する方向にアンテナを動かすモータを駆動する、駆動電子機器；
電子ビーム方向付け用ブロック；
システムの全ブロックに対して電源を提供するために、車両の電気ネットワークの電圧を適当な値へ変換する電源ブロック。
【００１１】
アンテナパネルに固定されたデカルト座標系の軸の１つに、それぞれ平行に取り付けられた、角速度用の３つのセンサを用いるのが望ましい。
【００１２】
この場合には、方位角、およびアンテナビームの仰角の必要な修正を得るためのフォワード座標変換、およびジャイロスコープオフセットの修正を得るためのリバース座標変換を実行するのが望ましい。
【００１３】
追跡システムの特定の変形では、２つのジャイロスコープの軸は仰角平面上にあり、第３ジャイロスコープの軸は仰角平面と直交している。
【００１４】
アンテナパネルは、アンテナビームを偏向させる１つの軸で、小さな角度だけ機械的に移動し、一方、アンテナビームは、電子制御により他の軸上の固定位置に位置決めされ、さらに、衛星に向く方向に近い２つ以上の位置で測定される信号強度は、ジャイロスコープオフセットの修正の計算、およびアンテナビームの方向の調整に使用されるのが望ましい。
【００１５】
この場合には、アンテナビームは、衛星に向く方向に最も近い固定位置で、より長期間留まり続ける方法で制御されるのが望ましく、一方、それが遥かに短い間隔で隣接する固定位置へ切り換えられ、その結果、平均信号強度ができるだけ高く保たれることになる。
【００１６】
オフセットの追加補償は、水平あるいは水平面に近い軸のジャイロスコープに対して実行されるのが望ましい。
【００１７】
こうした補償を実行する可能な変形の１つは、所与の時間間隔の間、軸が水平あるいは水平面に近いジャイロスコープセンサのうちの、どの１つの出力値を積分することであり、その結果が正であるなら、対応するジャイロスコープのオフセットは正の方向に修正され、その結果が負であるなら、そのオフセットは負の方向に修正される。
【００１８】
こうした補償の他の可能な変形は、両方のジャイロスコープの出力信号を水平面上にある角速度ベクトルへ変換することであり、両方のジャイロスコープの軸の傾斜角を得るためにセクターが積分され、さらに、その角度が言及されたジャイロスコープの軸の傾斜角を測定する２つの傾斜センサ（傾斜計）の出力信号と比較され、さらにこの比較の結果が、言及されたジャイロスコープの推定されたオフセットを調整するために使われる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に従う追跡システムの利点は、以下の通りである：安価なセンサを使用すること、追跡エラーへのジャイロスコープエラーの影響力の軽減、アンテナと機械のみによるビーム運動とを比較した受信信号の測定強度を用いる、ジャイロスコープエラーの修正速度の改善、長期間アンテナビームが衛星に向く方向に近く保たれていることによる平均信号-ノイズ比（ＳＮＲ）の改善。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１には、本発明に従う追跡システムを実現する、１つの可能な変形が示されている。これは角速度用センサ（ジャイロスコープ）１、傾斜センサ２、制御ブロック３、駆動ブロック４、モーター７、電子ビーム制御用ブロック５、電子ビーム方向付けを伴うアンテナパネル８、ダウンコンバータ９、方向性結合器１０、解読ブロック１１、およびＲＦ検出器６を含んでいる。
【００２１】
ジャイロスコープセンサ１の出力、および傾斜センサ２の出力は、ＲＦ検出器６および受信信号の解読用ブロック１１の出力と同様に、制御ブロック３へ供給される。制御ブロック３の出力の１つは電子ビーム制御用ブロック５の入力へ供給され、他の出力は駆動ブロック４の入力に供給され、さらに、その出力はアンテナパネル８を動かすモータ７へ供給される。アンテナパネル８の出力はダウンコンバータ９の入力へ供給され、その出力は、方向性結合器１０を通して、ＲＦ検出器６および解読ブロック１１の入力へ接続されている。
【００２２】
角速度センサは、例えば、クォーツ、圧電性結晶、ＭＥＭＳ、または他の技術に基づく、ソリッドステートのジャイロスコープであってもよい。これらはアンテナパネル８に固定され、特定の軸の周りの回転速度に比例する信号を提供する。本実施例では、アンテナパネル８に固定されたデカルト座標系Ｏｘｙｚの軸と共直線性の３つのジャイロスコープ１ａ、１ｂ、１ｃ（図２）が使用されている。
【００２３】
傾斜センサ２は、ソリッドステート、液体ベース、あるいは水平面へ向くアンテナパネルの傾きの電子測定を可能にする、他の原則に基づく装置であってもよい。本変形では、アンテナパネル８に固定された２つの傾斜センサ２ａ、２ｂが使用されている。また、水平面に向く２つのアンテナパネル軸の傾きを測定する、２軸センサを使用可能である（図３）。これが制御ブロックによりデータ処理を簡素化するので、これらの軸は、２つのジャイロスコープ１ａ、１ｂの軸と同じであることが望ましい。
【００２４】
図５は、衛星追跡中に制御ブロックにより実行される、データ処理のブロック図である。ジャイロスコープ１ａからの出力信号は減算ブロック１２の第１入力へ供給され、その第２入力へオフセットメモリωｘ０１３からの出力信号が供給される。ジャイロスコープ１ｂからの出力信号は減算ブロック１４の第１入力へ供給され、その第２入力へオフセットメモリωｙ０１５からの出力信号が供給される。ジャイロスコープ１ｃからの出力信号は減算ブロック１６の第１入力へ供給され、その第２入力へオフセットメモリωｚ０１７からの出力信号が供給される。減算ブロック１２、１４、１６からの出力信号は、フォワード座標変換用ブロック１８の入力へ供給される。フォワード座標変換用ブロック１８の第１出力は、加算器１９の第１入力へ供給され、その第２入力はスケーリングブロック２０の出力へ供給される。フォワード座標変換用ブロック１８の第２出力は、加算器２１の第１入力へ供給され、その第２入力はスケーリングブロック２２の出力へ供給される。加算器１９の出力は積分器２３の入力へ供給され、その出力は減算ブロック２４の第１入力へ供給される。減算ブロック２４の第２入力は、方位角スキャニングブロック２５の出力へ供給される。減算ブロック２４の出力はモータ制御ブロック２６の入力へ供給され、その出力は駆動ブロック４の入力へ供給される。加算器２１の出力は積分器２７の入力へ供給され、その出力はビーム選択ブロック２８の入力へ供給される。ビーム選択ブロック２８の出力は電子ビーム制御用ブロック５の入力へ供給される。
【００２５】
ＲＦ検出器６からの信号は、スイッチ２９の入力、信号低下検出器３０の入力、および符号反転器ブロック３１の入力へ供給される。スイッチ２９の第１出力は第１ビームメモリ３２の入力へ供給され、一方、その第２出力は第２ビームメモリ３３の入力へ供給される。第１ビームメモリ３２の出力は計算ブロック３４の第１入力へ供給され、その第２入力は第２ビームメモリ３３の出力へ供給される。計算ブロック３４の出力は減算ブロック３５の第１出力へ供給され、その第２入力は積分器２７の出力へ供給される。減算ブロック３５の出力は、リバース座標変換用ブロック３６の第１入力へ供給される。
【００２６】
符号反転器ブロック３１の出力は積分器３７の入力へ供給され、その出力はメモリブロック３８の入力へ供給される。メモリブロック３８の出力は、リバース座標変換用ブロック３６の第２入力へ供給される。リバース座標変換用ブロック３６の第１出力は符号検出ブロック３９の入力へ供給され、その出力はスケーリングブロック４０の入力へ供給される。リバース座標変換用ブロック３６の第２出力は符号検出ブロック４１の入力へ供給され、その出力はスケーリングブロック４２の入力へ供給される。リバース座標変換用ブロック３６の第３出力は符号検出ブロック４３の入力へ供給され、その出力はスケーリングブロック４４の入力へ供給される。
【００２７】
スケーリングブロック４０の出力は減算ブロック４５の第２入力へ供給され、その第１入力はオフセットメモリωｘ０１３の出力へ供給される。減算ブロック４５の出力は、オフセットメモリωｘ０１３の入力へ供給される。スケーリングブロック４２の出力は減算ブロック４６の第２入力へ供給され、その第１入力はオフセットメモリωｙ０１５の出力へ供給される。減算ブロック４６の出力は、オフセットメモリωｙ０１５の入力へ供給される。スケーリングブロック４４の出力は減算ブロック４７の第２入力へ供給され、その第１入力はオフセットメモリωｚ０１７の出力へ供給される。減算ブロック４７の出力は、オフセットメモリωｚ０１７の入力へ供給される。
【００２８】
図６は、水平面の近くに軸があるジャイロスコープ１ａのうちの１つの、追加的補償のための１つの変形のブロック図を示している。同様の補償は、第２ジャイロスコープ１ｂ用に使用される。ジャイロスコープ１ａの出力信号は減算ブロック４８の第１入力へ供給され、その第２入力はオフセットメモリωｘ０１３の出力へ供給される。減算ブロック４８の出力は積分器４９の信号入力へ供給され、そのリセット入力はタイマブロック５０の第１出力へ供給される。積分器４９の出力は符号検出器ブロック５１の入力へ供給され、その出力はスケーリングブロック５２の入力へ供給される。スケーリングブロック５２の出力はスイッチ５３の信号入力へ供給され、その制御入力はタイマブロック５０の第２出力へ供給される。スイッチ５３の出力は加算器５４の第１入力へ供給され、その第２入力はオフセットメモリωｘ０１３の出力へ供給される。加算器５４の出力は、オフセットメモリωｘ０１３の入力へ供給される。
【００２９】
図７は、水平面の近くに軸があるジャイロスコープ１ａ、１ｂの追加補償のための、別の変形のブロック図を示している。ジャイロスコープ１ａの出力ωｘは減算ブロック５５の第１入力へ供給され、その第２入力はオフセットメモリωｘ０１３の出力へ供給される。減算ブロック５５の出力は座標変換用第１ブロック５６の第１入力へ供給され、その第２入力は積分器５７の出力へ供給される。座標変換用第１ブロック５６の出力は加算器５８の第１入力へ供給され、その第２入力はスケーリングブロック５９の出力へ供給される。加算器５８の出力は積分器６０の入力へ供給される。減算ブロック６１の第１入力は傾斜計２ｂの出力へ供給され、一方、その第２入力は積分器６０の出力へ供給される。減算ブロック６１の出力は、スケーリングブロック５９、６２の入力へ供給される。減算ブロック６３の第１入力はオフセットメモリωｘ０１３の出力へ供給され、一方、その第２入力はスケーリングブロック６２の出力へ供給される。減算ブロック６３の出力はオフセットメモリωｘ０１３の入力へ供給される。
【００３０】
ジャイロスコープ１ｂの出力ωｙは減算ブロック６４の第１入力へ供給され、その第２入力はオフセットメモリωｙ０１５の出力へ供給される。減算ブロック６４の出力は座標変換用第２ブロック６５の第１入力へ供給され、その第２入力は積分器６０の出力へ供給される。座標変換用第２ブロック６５の出力は加算器６６の第１入力へ供給され、その第２入力はスケーリングブロック６７の出力へ供給される。加算器６６の出力は、積分器５７の入力へ供給される。減算ブロック６８の第１入力は傾斜計２ａの出力へ供給され、一方、その第２入力は積分器５７の出力へ供給される。減算ブロック６８の出力は、スケーリングブロック６７、６９の入力へ供給される。減算ブロック７０の第１入力はオフセットメモリωｙ０１５の出力へ供給され、一方、その第２入力はスケーリングブロック６９の出力へ供給される。減算ブロック７０の出力はオフセットメモリωｙ０１５の入力へ供給される。
【００３１】
本発明に従う追跡システムの動作は以下の通りである：
制御ブロック３は２つのモード―獲得モードおよび追跡モードで動作する。獲得モードの間、モータ７は、アンテナパネル８を、縦軸の周りに特定の速度で回転させるよう命令される。同時に、電子ビーム制御用ブロック５は、アンテナの全視野をカバーするために、アンテナビームを連続して切り換え、ＲＦ検出器６は受信信号の強度を測定する。説明された動作は、信号強度の極大が見つかるまで続けられる。その後に、解読ブロック１１は、受信信号の移送ストリームから、制御ブロック３により定義された値と比較される識別データを読み出す。受信データが定義された値にマッチしない場合、制御ブロック３は獲得モードを継続する。識別データが内部の値にマッチすると、制御ブロック３は追跡モードに入る。このモードでは、制御ブロック３は、衛星方向へ向くアンテナパネルの方向付けの変化の計算に、ジャイロスコープブロック１とＲＦ検出器６からの信号を用い、さらに、アンテナビームを常に衛星へ向けておくよう、駆動ブロック４および電子ビーム制御用ブロック５に必要な制御信号を提供する。
【００３２】
動作の詳述は以下の通りである：
オフセットメモリωｘ０１３のコンテンツは、第１ジャイロスコープ１ａの信号値ωｘから減算される。オフセットメモリωｘ０１３内に含まれる初期値は、静止状態中にジャイロスコープ信号の測定で取得することができ、あるいは特定のジャイロスコープのオフセットに依存した温度を定義する、予め準備されたテーブルから読み出すことができる。同じ動作は、ジャイロスコープ１ｂ、１ｃの出力信号ωｙ、ωｚに対しても実行される。結果として得られる補償信号は、ω’ｘ、ω’ｙ、ω’ｚとラベル付けられた、デカルト座標系Ｏｘｙｚ（図４）の３本の軸に向かうアンテナパネルの角速度に対応している。これらの３つの値は、フォワード座標変換用ブロック１８により、座標系Ｏｘｓｚの軸に共線な角速度に変換される。ここで、ｓは衛星に向かうベクトルである。その結果、仰角軸ωθ上、および方位角軸ωφ上の、両方の角速度が得られる。積分器２３、２７によるこれらの積分により、衛星への方向と、方位角φ、および仰角θによる、アンテナパネル軸との間の偏角が得られる。方位角スキャニングブロック２５は、小振幅かつ低周波数の正弦信号を作り、それは、方位角φから減算される。結果として得られる差信号は、モータ制御ブロック２６により、方位角φが方位角スキャニングブロック２５の出力信号とほぼ等しく保たれる方法で処理される。その結果、モータ７は、アンテナパネルを、予想された衛星方位角の周りでゆっくり振動するように駆動する。
【００３３】
符号反転器ブロック３１は、ＲＦ検出器６からの信号を変化がないまま伝えるか、または、正弦信号が負であるときはＲＦ検出器６の信号の極性を逆にし、正弦信号が正であるときは、変化なく通過させるような方法で、方位角スキャニングブロック２５により形成される正弦信号と同期するよう、その極性を逆にする。符号反転器ブロック３１の出力で結果として得られる信号は、方位角スキャニングブロック２５の信号に対する１つの正弦期間に、積分器３７により積分される。正弦期間の終わりに、積分の結果はメモリ３８に格納され、積分器３７の値がリセットされる。メモリ３８に格納された結果は、アンテナパネルεφの方向での方位角エラーとして使用される。それは、スケーリングブロック２０内で何らかの係数によりスケーリングされ、さらに方位角速度ωφに加えられる。
【００３４】
ビーム選択ブロック２８は、推定される仰角θの最も近くにある２つのビームを決定する。推定される仰角θに対する最小距離を有するビームは、主ビームとして考慮され、他方は二次ビームとして考慮される。ビーム選択ブロック２８は、主ビームが長期にわたって選択されるよう、電子ビーム制御用ブロック５へ命令を発し、一方、二次ビームは、その方向への信号強度を測定するために十分な程度に、短い時間だけ選択される。ビーム選択ブロック２８は、主ビームの信号強度が第１ビームメモリ３２に格納され、一方、二次ビームの信号強度が第２ビームメモリ３３に格納されるよう、ビームの切り換えにスイッチ２９を同期させる。両ビームメモリ３２、３３内に格納された値は、計算ブロック３４により、アンテナパネルに向かう衛星の本当の仰角θＲＳＳＩの計算に使用される。減算ブロック３５は、θＲＳＳＩと、ジャイロスコープ測定により得られた仰角θとの間の差を生成し、仰角エラーεθをその結果として与える。それは、スケーリングブロック２２で何らかの係数によりスケーリングされ、仰角角速度ωθに加えられる。
【００３５】
両エラーは、それぞれデカルト座標系Ｏｘｙｚ（図４）の軸Ｏｘ、Ｏｙ、Ｏｚに対して共線的である３つの成分に変換する、リバース座標変換用ブロック３６により使用される。これらの全ては、対応する成分が正であるなら＋１の結果を与え、成分が負であるなら−１の結果を与える、対応する符号検出器（それぞれ３９、４１、４３）により処理される。３つの符号検出器３９、４１、４３からの出力値は、対応するスケーリングブロック４０、４２、４４でスケーリングされ、その結果、３つのジャイロスコープεｘ、εｙ、εｚのオフセットに適用される必要がある修正を提供する。全ての修正は、それぞれのオフセットメモリ１３、１５、１７のコンテンツから、それぞれのブロック４５、４６、４７を引くことにより減算される。減算の結果は、同じオフセットメモリに戻され、格納される。
【００３６】
信号ドロップ検出器３０は、受信信号の強度をチェックする。信号強度が指定された閾値より降下すると、それは、アンテナと衛星との間の何らかの障害物による、信号受信の中断の間に検出される信号のノイズに起因して、ωｘ０、ωｙ０、ωｚ０、φ、θが変化してしまうのを防ぐために、εφおよびεθエラーをクリアする。この場合、アンテナビームの方向は、ジャイロスコープ信号のみにより制御される。
【００３７】
説明されたアルゴリズムは、衛星への推定された方向の周りの異なるポイントの信号強度の測定値に基づいて、２つの独立エラー値εφ、εθを計算可能である。しかしながら、リバース座標変換では、特定の３つのジャイロスコープｌａ、１ｂ、１ｃの修正εｘ、εｙ、εｚに対する単一の解決策は全くない。この不明確さを解消するために、軸が水平面の近くにあるジャイロスコープ１ａ、１ｂのオフセットの追加修正が適用される。
【００３８】
図６には、追加センサを使用しない、こうした修正の１つの変形が示されている。ジャイロスコープ１ａの１つの出力信号から、オフセットメモリ１３に格納された値ωｘ０が減算され、その結果、修正された信号ω’ｘが提供される。タイマ５０で決定された期間、それは積分器４９によりさらに積分される。積分の結果が正であるときは、符号検出器５１は出力信号として＋１を生成し、結果が負であるときは、−１を生成する。結果として得られる値は、スケーリングブロック５２において特定の係数を乗算され、さらに積分期間の終わりに、スイッチ５３により加算器５４へ供給され、そこでオフセットメモリ１３に格納されている値に加えられる。加算の結果は、オフセットメモリ１３に戻されて、格納される。積分期間の終わりに、タイマ５０は積分器４９の値をリセットする。説明された動作の結果、格納されたオフセット値ωｘ０は、積分器出力での正の値を伴う期間の数が、負の値を伴う期間の数と等しくなるまで、上下方向へ更新される。同じ動作は、ジャイロスコープ１ｂに対して適用される。
【００３９】
図７には、傾斜計を用いる、軸が水平面の近くにあるジャイロスコープ１ａ、１ｂのオフセット修正の他の変形が示されている。ジャイロスコープ１ａの１つの出力信号から、オフセットメモリ１３に格納された値ωｘ０が減算され、その結果、修正された信号ω’ｘが提供される。ブロック５６により実行される座標変換を用いて、信号は、ベクトルが傾斜計２ｂの検出軸に対して共線的であり、水平面に向かう軸Ｏｙの傾きを測定する角速度に変換される。さらに、変換された角速度は、積分器６０により積分される。積分の結果は、減算ブロック６１において、傾斜計２ｂからの信号と比較される。差の値は、スケーリングブロック５９、６２において、特定の係数により乗算される。スケーリングブロック５９からの結果は、加算器５８によるブロック５６での座標変換からの結果の修正に使用され、一方、スケーリングブロック６２からの結果は、減算ブロック６３により、オフセットメモリ１３に格納された値から減算される。
【００４０】
同じ手順は、ジャイロスコープ１ｂの信号に適用される。その出力信号から、オフセットメモリ１５に格納された値ωｙ０が減算され、結果として、修正された信号ω’ｙが提供される。ブロック６５により実行される座標変換を用いて、信号は、ベクトルが傾斜計２ａの検出軸に対して共線的であり、水平面に向かう軸Ｏｘの傾きを測定する角速度に変換される。さらに、変換された角速度は、積分器５７により積分される。積分の結果は、減算ブロック６１において、傾斜計２ｂからの信号と比較される。差の値は、スケーリングブロック６７、６９において、特定の係数により乗算される。スケーリングブロック６７からの結果は、加算器６６によるブロック６５での座標変換からの結果の修正に使用され、一方、スケーリングブロック６９からの結果は、減算ブロック７０により、オフセットメモリ１５に格納された値から減算される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に従う追跡システムのブロック図である。
【図２】アンテナパネルに固定されたデカルト座標系における、ジャイロスコープの方向を示す図である。
【図３】アンテナパネルに固定されたデカルト座標系の軸に対して傾いたセンサの方向と、水平面上への投影を示す図である。
【図４】アンテナパネルに固定されたデカルト座標系の軸に対応する、角速度ベクトルを示す図である。
【図５】本発明に従う追跡システムの制御ブロックを実現する変形を表す図である。
【図６】軸が水平面の近くであるジャイロスコープの１つのオフセット値の補償を実行する、他の変形のブロック図である。
【図７】軸が水平面の近くであるジャイロスコープのオフセット値の補償を実行する、他の変形のブロック図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 角速度用センサ、２ 傾斜センサ、３ 制御ブロック、４ 駆動ブロック、５ 電子ビーム制御用ブロック、７ モーター、８ アンテナパネル、９ ダウンコンバータ、１０ 方向性結合器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビ、インターネット、および衛星から放送される他の通信信号を提供する、移動車両およびプラットホーム上に取り付け可能な、１つの軸に対する機械的な位置決めと、他の軸に対する電子ビームの方向付けとを結合させた、平坦なアンテナのための追跡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動車両に取り付けられたアンテナは、衛星からの信号を受信するために、そのビームが常に衛星に向けられるよう、その方向を保たなければならない。この目的のために、追跡システムの制御の下に作動し、さらに、車両の（または、直接的にアンテナの）方向の変化に反応し、さらに、ビームの方向に、必要な修正を提供するよう、モータあるいは電子ビーム制御のためのブロックに対しコマンドを発する、機械的および／または電子的ビーム方向付けを備えたアンテナが必要である。多くの場合、こうした追跡システムは、クォーツ、圧電性あるいはマイクロ電気機械（ＭＥＭＳ）の技術に基づく角速度センサ（レートジャイロスコープ）を含んでいる。これらは安価であることが特徴だが、温度変化、直線的な加速、およびオフセットならびにスケールファクターに関する他のファクターにより生ずる重要なエラーにより、悪影響を受ける。この理由のため、こうしたセンサを使用する異なる追跡システムの主要な要素は、受信信号の測定強度を用いる、アンテナの方向、およびジャイロスコープエラーの修正のための、異なる方法である。最も広く用いられている方法は、ほとんど、衛星への推定される方向の周りの狭い領域における機械的スキャニング、およびモノ‐パルス法である。
【０００３】
特許文献１は、ビーム方位角の機械的制御と、移相器を用いる仰角での電子ビームの方向付けとの結合を使用するシステムを開示している。より高いスキャン速度を達成するために、追加的に移相器を使用することにより、両方の軸上でのビームの傾きが、小さな角度で得られる。
【０００４】
特許文献２は、機械的ドライブを伴うアンテナを開示している。この追跡システムは、信号強度の減少が登録される間、所与の方向に回転するように命じ、その後、その運動方向が逆にされる。特定の間隔で、両方向への運動が平均化され、それらは、後にジャイロスコープのオフセットの修正に使用される。機械的駆動システムの待ち時間が長いために、こうしたシステムの平均間隔は比較的に大きいが、これは、ジャイロスコープのオフセット修正が、大きな遅れを伴うことを意味している。
【０００５】
特許文献３は、２つのアンテナパネルによる受信信号の位相差を用いて、全ての軸に対するモータの制御が実行される、アンテナシステムを提供している。
【特許文献１】米国特許第６，１９１，７３４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９００，８３６号明細書
【特許文献３】米国特許第５，３０９，１６２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のシステムの欠点は、追加的移相器の要件であり、これにより、このシステムはより複雑で高価なものとなっている。さらに、この追跡システムは、ジャイロスコープエラーの推定を実行しておらず、したがって、このアンテナは、障害物により信号経路が隠されると、すぐ後にその方向を喪失してしまうことになろう。
【０００７】
特許文献２のシステムは、小さな障害物による信号変動（信号を完全に中断するわけではなく、短い時間その強度を減少させるのみ）にも影響を受ける可能性がある。
【０００８】
特許文献３のシステムは方向センサを使用しないので、信号受信が障害物により中断されると、その方向を保つことができなくなる。
【０００９】
本発明の目的は、取り付けられている車両の動きに拘わらず、選択された衛星の方向へアンテナビームを保つ、安価な追跡システムを提供することである。また、ビル、木、トンネル、橋、丘などのような、電波に対して非透過である障害物により、受信が一時的に中断した間でさえ、アンテナの方向付けが保たれることも望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これらおよび他の利点を達成するために、本発明の目的に従う平坦なモバイルアンテナの追跡システムは、以下を含んでいる：
角速度センサ（ジャイロスコープ）；
縦軸に向くアンテナの方向を測定するセンサ（傾斜計）；
上記センサの測定値に応じて、アンテナビームの方向についての必要な修正を計算する制御ブロック；
アンテナの方向を変える少なくとも１つのモータ；
所望する方向にアンテナを動かすモータを駆動する、駆動電子機器；
電子ビーム方向付け用ブロック；
システムの全ブロックに対して電源を提供するために、車両の電気ネットワークの電圧を適当な値へ変換する電源ブロック。
【００１１】
アンテナパネルに固定されたデカルト座標系の軸の１つに、それぞれ平行に取り付けられた、角速度用の３つのセンサを用いるのが望ましい。
【００１２】
この場合には、方位角、およびアンテナビームの仰角の必要な修正を得るためのフォワード座標変換、およびジャイロスコープオフセットの修正を得るためのリバース座標変換を実行するのが望ましい。
【００１３】
追跡システムの特定の変形では、２つのジャイロスコープの軸は仰角平面上にあり、第３ジャイロスコープの軸は仰角平面と直交している。
【００１４】
アンテナパネルは、アンテナビームを偏向させる１つの軸で、小さな角度だけ機械的に移動し、一方、アンテナビームは、電子制御により他の軸上の固定位置に位置決めされ、さらに、衛星に向く方向に近い２つ以上の位置で測定される信号強度は、ジャイロスコープオフセットの修正の計算、およびアンテナビームの方向の調整に使用されるのが望ましい。
【００１５】
この場合には、アンテナビームは、衛星に向く方向に最も近い固定位置で、より長期間留まり続ける方法で制御されるのが望ましく、一方、それが遥かに短い間隔で隣接する固定位置へ切り換えられ、その結果、平均信号強度ができるだけ高く保たれることになる。
【００１６】
オフセットの追加補償は、水平あるいは水平面に近い軸のジャイロスコープに対して実行されるのが望ましい。
【００１７】
こうした補償を実行する可能な変形の１つは、所与の時間間隔の間、軸が水平あるいは水平面に近いジャイロスコープセンサのうちの、どの１つの出力値を積分することであり、その結果が正であるなら、対応するジャイロスコープのオフセットは正の方向に修正され、その結果が負であるなら、そのオフセットは負の方向に修正される。
【００１８】
こうした補償の他の可能な変形は、両方のジャイロスコープの出力信号を水平面上にある角速度ベクトルへ変換することであり、両方のジャイロスコープの軸の傾斜角を得るためにセクターが積分され、さらに、その角度が言及されたジャイロスコープの軸の傾斜角を測定する２つの傾斜センサ（傾斜計）の出力信号と比較され、さらにこの比較の結果が、言及されたジャイロスコープの推定されたオフセットを調整するために使われる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に従う追跡システムの利点は、以下の通りである：安価なセンサを使用すること、追跡エラーへのジャイロスコープエラーの影響力の軽減、アンテナと機械のみによるビーム運動とを比較した受信信号の測定強度を用いる、ジャイロスコープエラーの修正速度の改善、長期間アンテナビームが衛星に向く方向に近く保たれていることによる平均信号-ノイズ比（ＳＮＲ）の改善。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１には、本発明に従う追跡システムを実現する、１つの可能な変形が示されている。これは角速度用センサ（ジャイロスコープ）１、傾斜センサ２、制御ブロック３、駆動ブロック４、モーター７、電子ビーム制御用ブロック５、電子ビーム方向付けを伴うアンテナパネル８、ダウンコンバータ９、方向性結合器１０、解読ブロック１１、およびＲＦ検出器６を含んでいる。
【００２１】
ジャイロスコープセンサ１の出力、および傾斜センサ２の出力は、ＲＦ検出器６および受信信号の解読用ブロック１１の出力と同様に、制御ブロック３へ供給される。制御ブロック３の出力の１つは電子ビーム制御用ブロック５の入力へ供給され、他の出力は駆動ブロック４の入力に供給され、さらに、その出力はアンテナパネル８を動かすモータ７へ供給される。アンテナパネル８の出力はダウンコンバータ９の入力へ供給され、その出力は、方向性結合器１０を通して、ＲＦ検出器６および解読ブロック１１の入力へ接続されている。
【００２２】
角速度センサは、例えば、クォーツ、圧電性結晶、ＭＥＭＳ、または他の技術に基づく、ソリッドステートのジャイロスコープであってもよい。これらはアンテナパネル８に固定され、特定の軸の周りの回転速度に比例する信号を提供する。本実施例では、アンテナパネル８に固定されたデカルト座標系Ｏｘｙｚの軸と共直線性の３つのジャイロスコープ１ａ、１ｂ、１ｃ（図２）が使用されている。
【００２３】
傾斜センサ２は、ソリッドステート、液体ベース、あるいは水平面へ向くアンテナパネルの傾きの電子測定を可能にする、他の原則に基づく装置であってもよい。本変形では、アンテナパネル８に固定された２つの傾斜センサ２ａ、２ｂが使用されている。また、水平面に向く２つのアンテナパネル軸の傾きを測定する、２軸センサを使用可能である（図３）。これが制御ブロックによりデータ処理を簡素化するので、これらの軸は、２つのジャイロスコープ１ａ、１ｂの軸と同じであることが望ましい。
【００２４】
図５は、衛星追跡中に制御ブロックにより実行される、データ処理のブロック図である。ジャイロスコープ１ａからの出力信号は減算ブロック１２の第１入力へ供給され、その第２入力へオフセットメモリωｘ０１３からの出力信号が供給される。ジャイロスコープ１ｂからの出力信号は減算ブロック１４の第１入力へ供給され、その第２入力へオフセットメモリωｙ０１５からの出力信号が供給される。ジャイロスコープ１ｃからの出力信号は減算ブロック１６の第１入力へ供給され、その第２入力へオフセットメモリωｚ０１７からの出力信号が供給される。減算ブロック１２、１４、１６からの出力信号は、フォワード座標変換用ブロック１８の入力へ供給される。フォワード座標変換用ブロック１８の第１出力は、加算器１９の第１入力へ供給され、その第２入力はスケーリングブロック２０の出力へ供給される。フォワード座標変換用ブロック１８の第２出力は、加算器２１の第１入力へ供給され、その第２入力はスケーリングブロック２２の出力へ供給される。加算器１９の出力は積分器２３の入力へ供給され、その出力は減算ブロック２４の第１入力へ供給される。減算ブロック２４の第２入力は、方位角スキャニングブロック２５の出力へ供給される。減算ブロック２４の出力はモータ制御ブロック２６の入力へ供給され、その出力は駆動ブロック４の入力へ供給される。加算器２１の出力は積分器２７の入力へ供給され、その出力はビーム選択ブロック２８の入力へ供給される。ビーム選択ブロック２８の出力は電子ビーム制御用ブロック５の入力へ供給される。
【００２５】
ＲＦ検出器６からの信号は、スイッチ２９の入力、信号低下検出器３０の入力、および符号反転器ブロック３１の入力へ供給される。スイッチ２９の第１出力は第１ビームメモリ３２の入力へ供給され、一方、その第２出力は第２ビームメモリ３３の入力へ供給される。第１ビームメモリ３２の出力は計算ブロック３４の第１入力へ供給され、その第２入力は第２ビームメモリ３３の出力へ供給される。計算ブロック３４の出力は減算ブロック３５の第１出力へ供給され、その第２入力は積分器２７の出力へ供給される。減算ブロック３５の出力は、リバース座標変換用ブロック３６の第１入力へ供給される。
【００２６】
符号反転器ブロック３１の出力は積分器３７の入力へ供給され、その出力はメモリブロック３８の入力へ供給される。メモリブロック３８の出力は、リバース座標変換用ブロック３６の第２入力へ供給される。リバース座標変換用ブロック３６の第１出力は符号検出ブロック３９の入力へ供給され、その出力はスケーリングブロック４０の入力へ供給される。リバース座標変換用ブロック３６の第２出力は符号検出ブロック４１の入力へ供給され、その出力はスケーリングブロック４２の入力へ供給される。リバース座標変換用ブロック３６の第３出力は符号検出ブロック４３の入力へ供給され、その出力はスケーリングブロック４４の入力へ供給される。
【００２７】
スケーリングブロック４０の出力は減算ブロック４５の第２入力へ供給され、その第１入力はオフセットメモリωｘ０１３の出力へ供給される。減算ブロック４５の出力は、オフセットメモリωｘ０１３の入力へ供給される。スケーリングブロック４２の出力は減算ブロック４６の第２入力へ供給され、その第１入力はオフセットメモリωｙ０１５の出力へ供給される。減算ブロック４６の出力は、オフセットメモリωｙ０１５の入力へ供給される。スケーリングブロック４４の出力は減算ブロック４７の第２入力へ供給され、その第１入力はオフセットメモリωｚ０１７の出力へ供給される。減算ブロック４７の出力は、オフセットメモリωｚ０１７の入力へ供給される。
【００２８】
図６は、水平面の近くに軸があるジャイロスコープ１ａのうちの１つの、追加的補償のための１つの変形のブロック図を示している。同様の補償は、第２ジャイロスコープ１ｂ用に使用される。ジャイロスコープ１ａの出力信号は減算ブロック４８の第１入力へ供給され、その第２入力はオフセットメモリωｘ０１３の出力へ供給される。減算ブロック４８の出力は積分器４９の信号入力へ供給され、そのリセット入力はタイマブロック５０の第１出力へ供給される。積分器４９の出力は符号検出器ブロック５１の入力へ供給され、その出力はスケーリングブロック５２の入力へ供給される。スケーリングブロック５２の出力はスイッチ５３の信号入力へ供給され、その制御入力はタイマブロック５０の第２出力へ供給される。スイッチ５３の出力は加算器５４の第１入力へ供給され、その第２入力はオフセットメモリωｘ０１３の出力へ供給される。加算器５４の出力は、オフセットメモリωｘ０１３の入力へ供給される。
【００２９】
図７は、水平面の近くに軸があるジャイロスコープ１ａ、１ｂの追加補償のための、別の変形のブロック図を示している。ジャイロスコープ１ａの出力ωｘは減算ブロック５５の第１入力へ供給され、その第２入力はオフセットメモリωｘ０１３の出力へ供給される。減算ブロック５５の出力は座標変換用第１ブロック５６の第１入力へ供給され、その第２入力は積分器５７の出力へ供給される。座標変換用第１ブロック５６の出力は加算器５８の第１入力へ供給され、その第２入力はスケーリングブロック５９の出力へ供給される。加算器５８の出力は積分器６０の入力へ供給される。減算ブロック６１の第１入力は傾斜計２ｂの出力へ供給され、一方、その第２入力は積分器６０の出力へ供給される。減算ブロック６１の出力は、スケーリングブロック５９、６２の入力へ供給される。減算ブロック６３の第１入力はオフセットメモリωｘ０１３の出力へ供給され、一方、その第２入力はスケーリングブロック６２の出力へ供給される。減算ブロック６３の出力はオフセットメモリωｘ０１３の入力へ供給される。
【００３０】
ジャイロスコープ１ｂの出力ωｙは減算ブロック６４の第１入力へ供給され、その第２入力はオフセットメモリωｙ０１５の出力へ供給される。減算ブロック６４の出力は座標変換用第２ブロック６５の第１入力へ供給され、その第２入力は積分器６０の出力へ供給される。座標変換用第２ブロック６５の出力は加算器６６の第１入力へ供給され、その第２入力はスケーリングブロック６７の出力へ供給される。加算器６６の出力は、積分器５７の入力へ供給される。減算ブロック６８の第１入力は傾斜計２ａの出力へ供給され、一方、その第２入力は積分器５７の出力へ供給される。減算ブロック６８の出力は、スケーリングブロック６７、６９の入力へ供給される。減算ブロック７０の第１入力はオフセットメモリωｙ０１５の出力へ供給され、一方、その第２入力はスケーリングブロック６９の出力へ供給される。減算ブロック７０の出力はオフセットメモリωｙ０１５の入力へ供給される。
【００３１】
本発明に従う追跡システムの動作は以下の通りである：
制御ブロック３は２つのモード―獲得モードおよび追跡モードで動作する。獲得モードの間、モータ７は、アンテナパネル８を、縦軸の周りに特定の速度で回転させるよう命令される。同時に、電子ビーム制御用ブロック５は、アンテナの全視野をカバーするために、アンテナビームを連続して切り換え、ＲＦ検出器６は受信信号の強度を測定する。説明された動作は、信号強度の極大が見つかるまで続けられる。その後に、解読ブロック１１は、受信信号の移送ストリームから、制御ブロック３により定義された値と比較される識別データを読み出す。受信データが定義された値にマッチしない場合、制御ブロック３は獲得モードを継続する。識別データが内部の値にマッチすると、制御ブロック３は追跡モードに入る。このモードでは、制御ブロック３は、衛星方向へ向くアンテナパネルの方向付けの変化の計算に、ジャイロスコープブロック１とＲＦ検出器６からの信号を用い、さらに、アンテナビームを常に衛星へ向けておくよう、駆動ブロック４および電子ビーム制御用ブロック５に必要な制御信号を提供する。
【００３２】
動作の詳述は以下の通りである：
オフセットメモリωｘ０１３のコンテンツは、第１ジャイロスコープ１ａの信号値ωｘから減算される。オフセットメモリωｘ０１３内に含まれる初期値は、静止状態中にジャイロスコープ信号の測定で取得することができ、あるいは特定のジャイロスコープのオフセットに依存した温度を定義する、予め準備されたテーブルから読み出すことができる。同じ動作は、ジャイロスコープ１ｂ、１ｃの出力信号ωｙ、ωｚに対しても実行される。結果として得られる補償信号は、ω’ｘ、ω’ｙ、ω’ｚとラベル付けられた、デカルト座標系Ｏｘｙｚ（図４）の３本の軸に向かうアンテナパネルの角速度に対応している。これらの３つの値は、フォワード座標変換用ブロック１８により、座標系Ｏｘｓｚの軸に共線な角速度に変換される。ここで、ｓは衛星に向かうベクトルである。その結果、仰角軸ωθ上、および方位角軸ωφ上の、両方の角速度が得られる。積分器２３、２７によるこれらの積分により、衛星への方向と、方位角φ、および仰角θによる、アンテナパネル軸との間の偏角が得られる。方位角スキャニングブロック２５は、小振幅かつ低周波数の正弦信号を作り、それは、方位角φから減算される。結果として得られる差信号は、モータ制御ブロック２６により、方位角φが方位角スキャニングブロック２５の出力信号とほぼ等しく保たれる方法で処理される。その結果、モータ７は、アンテナパネルを、予想された衛星方位角の周りでゆっくり振動するように駆動する。
【００３３】
符号反転器ブロック３１は、ＲＦ検出器６からの信号を変化がないまま伝えるか、または、正弦信号が負であるときはＲＦ検出器６の信号の極性を逆にし、正弦信号が正であるときは、変化なく通過させるような方法で、方位角スキャニングブロック２５により形成される正弦信号と同期するよう、その極性を逆にする。符号反転器ブロック３１の出力で結果として得られる信号は、方位角スキャニングブロック２５の信号に対する１つの正弦期間に、積分器３７により積分される。正弦期間の終わりに、積分の結果はメモリ３８に格納され、積分器３７の値がリセットされる。メモリ３８に格納された結果は、アンテナパネルεφの方向での方位角エラーとして使用される。それは、スケーリングブロック２０内で何らかの係数によりスケーリングされ、さらに方位角速度ωφに加えられる。
【００３４】
ビーム選択ブロック２８は、推定される仰角θの最も近くにある２つのビームを決定する。推定される仰角θに対する最小距離を有するビームは、主ビームとして考慮され、他方は二次ビームとして考慮される。ビーム選択ブロック２８は、主ビームが長期にわたって選択されるよう、電子ビーム制御用ブロック５へ命令を発し、一方、二次ビームは、その方向への信号強度を測定するために十分な程度に、短い時間だけ選択される。ビーム選択ブロック２８は、主ビームの信号強度が第１ビームメモリ３２に格納され、一方、二次ビームの信号強度が第２ビームメモリ３３に格納されるよう、ビームの切り換えにスイッチ２９を同期させる。両ビームメモリ３２、３３内に格納された値は、計算ブロック３４により、アンテナパネルに向かう衛星の本当の仰角θＲＳＳＩの計算に使用される。減算ブロック３５は、θＲＳＳＩと、ジャイロスコープ測定により得られた仰角θとの間の差を生成し、仰角エラーεθをその結果として与える。それは、スケーリングブロック２２で何らかの係数によりスケーリングされ、仰角角速度ωθに加えられる。
【００３５】
両エラーは、それぞれデカルト座標系Ｏｘｙｚ（図４）の軸Ｏｘ、Ｏｙ、Ｏｚに対して共線的である３つの成分に変換する、リバース座標変換用ブロック３６により使用される。これらの全ては、対応する成分が正であるなら＋１の結果を与え、成分が負であるなら−１の結果を与える、対応する符号検出器（それぞれ３９、４１、４３）により処理される。３つの符号検出器３９、４１、４３からの出力値は、対応するスケーリングブロック４０、４２、４４でスケーリングされ、その結果、３つのジャイロスコープεｘ、εｙ、εｚのオフセットに適用される必要がある修正を提供する。全ての修正は、それぞれのオフセットメモリ１３、１５、１７のコンテンツから、それぞれのブロック４５、４６、４７を引くことにより減算される。減算の結果は、同じオフセットメモリに戻され、格納される。
【００３６】
信号ドロップ検出器３０は、受信信号の強度をチェックする。信号強度が指定された閾値より降下すると、それは、アンテナと衛星との間の何らかの障害物による、信号受信の中断の間に検出される信号のノイズに起因して、ωｘ０、ωｙ０、ωｚ０、φ、θが変化してしまうのを防ぐために、εφおよびεθエラーをクリアする。この場合、アンテナビームの方向は、ジャイロスコープ信号のみにより制御される。
【００３７】
説明されたアルゴリズムは、衛星への推定された方向の周りの異なるポイントの信号強度の測定値に基づいて、２つの独立エラー値εφ、εθを計算可能である。しかしながら、リバース座標変換では、特定の３つのジャイロスコープｌａ、１ｂ、１ｃの修正εｘ、εｙ、εｚに対する単一の解決策は全くない。この不明確さを解消するために、軸が水平面の近くにあるジャイロスコープ１ａ、１ｂのオフセットの追加修正が適用される。
【００３８】
図６には、追加センサを使用しない、こうした修正の１つの変形が示されている。ジャイロスコープ１ａの１つの出力信号から、オフセットメモリ１３に格納された値ωｘ０が減算され、その結果、修正された信号ω’ｘが提供される。タイマ５０で決定された期間、それは積分器４９によりさらに積分される。積分の結果が正であるときは、符号検出器５１は出力信号として＋１を生成し、結果が負であるときは、−１を生成する。結果として得られる値は、スケーリングブロック５２において特定の係数を乗算され、さらに積分期間の終わりに、スイッチ５３により加算器５４へ供給され、そこでオフセットメモリ１３に格納されている値に加えられる。加算の結果は、オフセットメモリ１３に戻されて、格納される。積分期間の終わりに、タイマ５０は積分器４９の値をリセットする。説明された動作の結果、格納されたオフセット値ωｘ０は、積分器出力での正の値を伴う期間の数が、負の値を伴う期間の数と等しくなるまで、上下方向へ更新される。同じ動作は、ジャイロスコープ１ｂに対して適用される。
【００３９】
図７には、傾斜計を用いる、軸が水平面の近くにあるジャイロスコープ１ａ、１ｂのオフセット修正の他の変形が示されている。ジャイロスコープ１ａの１つの出力信号から、オフセットメモリ１３に格納された値ωｘ０が減算され、その結果、修正された信号ω’ｘが提供される。ブロック５６により実行される座標変換を用いて、信号は、ベクトルが傾斜計２ｂの検出軸に対して共線的であり、水平面に向かう軸Ｏｙの傾きを測定する角速度に変換される。さらに、変換された角速度は、積分器６０により積分される。積分の結果は、減算ブロック６１において、傾斜計２ｂからの信号と比較される。差の値は、スケーリングブロック５９、６２において、特定の係数により乗算される。スケーリングブロック５９からの結果は、加算器５８によるブロック５６での座標変換からの結果の修正に使用され、一方、スケーリングブロック６２からの結果は、減算ブロック６３により、オフセットメモリ１３に格納された値から減算される。
【００４０】
同じ手順は、ジャイロスコープ１ｂの信号に適用される。その出力信号から、オフセットメモリ１５に格納された値ωｙ０が減算され、結果として、修正された信号ω’ｙが提供される。ブロック６５により実行される座標変換を用いて、信号は、ベクトルが傾斜計２ａの検出軸に対して共線的であり、水平面に向かう軸Ｏｘの傾きを測定する角速度に変換される。さらに、変換された角速度は、積分器５７により積分される。積分の結果は、減算ブロック６１において、傾斜計２ｂからの信号と比較される。差の値は、スケーリングブロック６７、６９において、特定の係数により乗算される。スケーリングブロック６７からの結果は、加算器６６によるブロック６５での座標変換からの結果の修正に使用され、一方、スケーリングブロック６９からの結果は、減算ブロック７０により、オフセットメモリ１５に格納された値から減算される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に従う追跡システムのブロック図である。
【図２】アンテナパネルに固定されたデカルト座標系における、ジャイロスコープの方向を示す図である。
【図３】アンテナパネルに固定されたデカルト座標系の軸に対して傾いたセンサの方向と、水平面上への投影を示す図である。
【図４】アンテナパネルに固定されたデカルト座標系の軸に対応する、角速度ベクトルを示す図である。
【図５】本発明に従う追跡システムの制御ブロックを実現する変形を表す図である。
【図６】軸が水平面の近くであるジャイロスコープの１つのオフセット値の補償を実行する、他の変形のブロック図である。
【図７】軸が水平面の近くであるジャイロスコープのオフセット値の補償を実行する、他の変形のブロック図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 角速度用センサ、２ 傾斜センサ、３ 制御ブロック、４ 駆動ブロック、５ 電子ビーム制御用ブロック、７ モーター、８ アンテナパネル、９ ダウンコンバータ、１０ 方向性結合器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦なモバイルアンテナのための追跡システムであって、
その軸の周りのアンテナの回転を検出する、角速度センサ（１）と、
縦軸に向くアンテナの傾きを測定するセンサ（２）と、
センサ（１、２）の出力、および駆動ブロック（４）および電子ビーム制御用ブロック（５）の入力に接続される、アンテナビームの方向の必要な修正を計算する制御ブロック（３）と、
アンテナの方向を変え、さらに駆動ブロック（４）の出力およびアンテナパネル（８）に接続される少なくとも１つのモータ（７）と、
アンテナパネル（８）に接続された、電子ビーム制御用ブロック（５）と、
車両の電気ネットワークの電圧を、システムの全ブロックに電源を提供する適当な値へ変換する電源ブロックとを含んでいるシステム。
【請求項２】
アンテナパネル（８）に固定されたデカルト座標系の軸に共線的である、３つの角速度センサ（ｌａ、１ｂ、および１ｃ）が使用されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
センサ（１ａ、１ｂ、１ｃ）からの情報を用いて、角速度センサ（１ａ．１ｂ、１ｃ）のオフセットの修正を適用するリバース座標変換と同様に、アンテナパネル（８）の方位角および仰角の必要な修正を得るために、フォワード座標変換が実行される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
アンテナパネル（８）のビームが傾いている平面内に、角速度センサの２つの軸があり、一方、第３角速度センサの軸がこの平面と直交している、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
アンテナパネル（８）が１つの軸で機械的スキャニングを実行し、一方、アンテナビームは、電子制御により他の軸の固定位置に位置決めされ、さらに、衛星に向く方向に近い２つ以上の位置の信号強度が、角速度センサ（ｌａ、１ｂ、１ｃ）のオフセットの修正の計算、および電子ビーム制御用ブロック（５）によるアンテナビームの方向の微調整に使用される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
電子ビーム制御用ブロック（５）が、最大許容時間の間ビームを現在の衛星の方向の最も近くに維持し、一方、受信信号の平均強度の減少を最小限にする最短時間の間、ビームを隣接する位置へ維持する、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
水平面に対して同一平面あるいは同一平面に近い平面内に軸がある、角速度センサ（ｌａ、１ｂ）のオフセットの追加修正が適用される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
水平面に対して同一平面あるいは同一平面に近い平面内に軸がある、角速度センサ（ｌａ、１ｂ）の出力値が、一定の時間間隔で積分され、さらに、積分の結果が正であるときは、対応するセンサ（１ａ、１ｂ）のオフセットが特定のステップにより正の方向へ修正され、積分の結果が負であるときは、対応するセンサ（１ａ、１ｂ）のオフセットが特定のステップにより負の方向へ修正される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
水平面に対して同一平面あるいは同一平面に近い平面内に軸がある、角速度センサ（ｌａ、１ｂ）の出力値が、角速度に変換され、そのベクトルが水平面内にあり、前記角速度センサの軸の傾斜角を得るためにこの角速度が積分され、さらに、取得された傾斜角が水平面に向く前記軸の傾きを感知する傾斜計（２）の測定値と比較され、さらに、この比較の結果が、前記角速度センサ（１ａ，１ｂ）のオフセットを調整するために使われる、請求項７に記載のシステム。
【請求項１】
平坦なモバイルアンテナのための追跡システムであって、
その軸の周りのアンテナの回転を検出する、角速度センサ（１）と、
縦軸に向くアンテナの傾きを測定するセンサ（２）と、
センサ（１、２）の出力、および駆動ブロック（４）および電子ビーム制御用ブロック（５）の入力に接続される、アンテナビームの方向の必要な修正を計算する制御ブロック（３）と、
アンテナの方向を変え、さらに駆動ブロック（４）の出力およびアンテナパネル（８）に接続される少なくとも１つのモータ（７）と、
アンテナパネル（８）に接続された、電子ビーム制御用ブロック（５）と、
車両の電気ネットワークの電圧を、システムの全ブロックに電源を提供する適当な値へ変換する電源ブロックとを含んでいるシステム。
【請求項２】
アンテナパネル（８）に固定されたデカルト座標系の軸に共線的である、３つの角速度センサ（ｌａ、１ｂ、および１ｃ）が使用されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
センサ（１ａ、１ｂ、１ｃ）からの情報を用いて、角速度センサ（１ａ．１ｂ、１ｃ）のオフセットの修正を適用するリバース座標変換と同様に、アンテナパネル（８）の方位角および仰角の必要な修正を得るために、フォワード座標変換が実行される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
アンテナパネル（８）のビームが傾いている平面内に、角速度センサの２つの軸があり、一方、第３角速度センサの軸がこの平面と直交している、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
アンテナパネル（８）が１つの軸で機械的スキャニングを実行し、一方、アンテナビームは、電子制御により他の軸の固定位置に位置決めされ、さらに、衛星に向く方向に近い２つ以上の位置の信号強度が、角速度センサ（ｌａ、１ｂ、１ｃ）のオフセットの修正の計算、および電子ビーム制御用ブロック（５）によるアンテナビームの方向の微調整に使用される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
電子ビーム制御用ブロック（５）が、最大許容時間の間ビームを現在の衛星の方向の最も近くに維持し、一方、受信信号の平均強度の減少を最小限にする最短時間の間、ビームを隣接する位置へ維持する、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
水平面に対して同一平面あるいは同一平面に近い平面内に軸がある、角速度センサ（ｌａ、１ｂ）のオフセットの追加修正が適用される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
水平面に対して同一平面あるいは同一平面に近い平面内に軸がある、角速度センサ（ｌａ、１ｂ）の出力値が、一定の時間間隔で積分され、さらに、積分の結果が正であるときは、対応するセンサ（１ａ、１ｂ）のオフセットが特定のステップにより正の方向へ修正され、積分の結果が負であるときは、対応するセンサ（１ａ、１ｂ）のオフセットが特定のステップにより負の方向へ修正される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
水平面に対して同一平面あるいは同一平面に近い平面内に軸がある、角速度センサ（ｌａ、１ｂ）の出力値が、角速度に変換され、そのベクトルが水平面内にあり、前記角速度センサの軸の傾斜角を得るためにこの角速度が積分され、さらに、取得された傾斜角が水平面に向く前記軸の傾きを感知する傾斜計（２）の測定値と比較され、さらに、この比較の結果が、前記角速度センサ（１ａ，１ｂ）のオフセットを調整するために使われる、請求項７に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２００６−５２１０４４（Ｐ２００６−５２１０４４Ａ）
【公表日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５０４０４８（Ｐ２００６−５０４０４８）
【出願日】平成１６年３月８日（２００４．３．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＢＧ２００４／０００００４
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０７９８５９
【国際公開日】平成１６年９月１６日（２００４．９．１６）
【出願人】（５０５３３４７２１）レイサット・サイプラス・リミテッド (4)
【氏名又は名称原語表記】ＲＡＹＳＡＴ ＣＹＰＲＵＳ ＬＩＭＩＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年３月８日（２００４．３．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＢＧ２００４／０００００４
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０７９８５９
【国際公開日】平成１６年９月１６日（２００４．９．１６）
【出願人】（５０５３３４７２１）レイサット・サイプラス・リミテッド (4)
【氏名又は名称原語表記】ＲＡＹＳＡＴ ＣＹＰＲＵＳ ＬＩＭＩＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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