移動体端末用アンテナ追尾装置および移動体端末用アンテナ追尾方法
【課題】指向性可変アンテナを容易に通信衛星へ指向させることが出来る移動体端末用アンテナ追尾装置および移動体端末用アンテナ追尾方法を提供する。
【解決手段】準天頂衛星が配信する端末制御情報は、地球上の各地点から見た準天頂衛星の方角情報を含んでいる。ＧＰＳ受信部２２は、移動体端末１０の現在位置を検出し、指向性制御部２８はまず、フェーズドアレイアンテナ１１の指向性を比較的広く制御する。端末制御情報受信部２３は、フェーズドアレイアンテナ１１を介して端末制御情報を受信し、姿勢角センサ２５および方位センサ２６は、移動体端末１０の３次元の姿勢角を検出し、アレイファクタ計算部２７は、端末制御情報に姿勢角分の補正を施して、アレイファクタ情報をアレイファクタ記憶部２１から検索する。指向性制御部２８は、補正された指向性制御情報を基にフェーズドアレイアンテナ１１の指向性をより狭く制御し準天頂衛星へ指向させる。
【解決手段】準天頂衛星が配信する端末制御情報は、地球上の各地点から見た準天頂衛星の方角情報を含んでいる。ＧＰＳ受信部２２は、移動体端末１０の現在位置を検出し、指向性制御部２８はまず、フェーズドアレイアンテナ１１の指向性を比較的広く制御する。端末制御情報受信部２３は、フェーズドアレイアンテナ１１を介して端末制御情報を受信し、姿勢角センサ２５および方位センサ２６は、移動体端末１０の３次元の姿勢角を検出し、アレイファクタ計算部２７は、端末制御情報に姿勢角分の補正を施して、アレイファクタ情報をアレイファクタ記憶部２１から検索する。指向性制御部２８は、補正された指向性制御情報を基にフェーズドアレイアンテナ１１の指向性をより狭く制御し準天頂衛星へ指向させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体端末に備えたアンテナを目的の通信衛星へ指向させるための移動体端末用アンテナ追尾装置および移動体端末用アンテナ追尾方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば日本近辺は、赤道から離れた中緯度に位置しているため、静止衛星を見る仰角がおおよそ４５°前後となる。このため、都市部や山間部では、ビルや山岳が遮蔽物となって、静止衛星と移動体との間で行う衛星通信に支障を来すことが問題となっていた。そこで、静止軌道から約４５°傾斜し日本上空を通過する軌道上に、３機以上の衛星（以下、準天頂衛星という。）を１２０°間隔で周回させ、これらの準天頂衛星をハンドオーバ（通信の相手方となる衛星の切り替え）しながら利用することにより、約７０°以上の高仰角で移動体衛星通信を行うことが考えられてきた。
【０００３】
一般に、低ビットレートのデータ通信または音声通話にかかる通信では、それほど高い回線品質や広帯域性は要求されない。このため、このような準天頂衛星システムでは、準天頂衛星側に大型アンテナを備えて比較的大電力で送信し、移動体端末側に広指向性または無指向性で低利得の小型アンテナを備えれば、移動体衛星通信を行うことができる。
【０００４】
一方、例えば静止画像データや動画像データなど、データ量が大きく低誤り率が求められるデータを迅速に伝送するには、格段に広帯域で高品質の衛星通信回線が必要となる。しかし、従来、移動体端末で用いられてきた無指向性または広指向性のアンテナは、利得が低いため伝送帯域が充分にとれず、また、自動車や高周波加工機など地上の雑音源から電波障害を受け易いため、高速で信頼性の高い衛星通信回線を構築するのが困難であるという問題点があった。
【０００５】
そこで、測位用アンテナにより受信された軌道情報およびＧＰＳ測位情報を用いてアンテナ指向方向を算出し、算出したアンテナ指向方向に放送コンテンツ受信アンテナを駆動して準天頂衛星の追尾を行わせるアンテナ追尾装置が提案されている（特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−８０５０１号公報（段落００２１、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記アンテナ追尾装置では、軌道情報とＧＰＳ測位情報を用いて、アンテナを追尾させる方向を移動体側で精密に計算しなければならず、移動体側の演算負荷が増大するという問題点があった。
【０００８】
本発明は、前記のような問題点に鑑みてなされたものであり、移動体端末に備えた指向性可変アンテナを容易に通信衛星へ指向させることができる移動体端末用アンテナ追尾装置および移動体端末用アンテナ追尾方法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】
【０００９】
前記の問題点を解決するために、本発明のアンテナ追尾装置は、通信衛星が配信する端末制御情報と測位衛星が配信する測位情報とを受信して移動体端末に備えた指向性可変アンテナを前記通信衛星へ指向させるための移動体端末用アンテナ追尾装置であって、前記端末制御情報は、地球上の各地点から見た前記通信衛星を表す第１の位置を示す位置情報を含み、位置検出手段は、前記測位情報を基に前記移動体端末を表す第２の位置を検出し、第１の指向性制御手段は、前記指向性可変アンテナの指向性を制御し、端末制御情報受信手段は、第１の指向性制御手段により制御された前記指向性可変アンテナを介して前記端末制御情報を受信し、指向性制御情報記憶手段は、前記指向性可変アンテナの指向方向を制御するための指向性制御情報を記憶していて、姿勢角補正手段は、第２の位置に対応する前記端末制御情報に前記移動体端末の３次元の姿勢角分の補正を施し、指向性情報検索手段は、前記姿勢角分の補正を施された前記端末制御情報に対応する前記指向性制御情報を前記指向性制御情報記憶手段から検索し、第２の指向性制御手段は、検索された前記指向性制御情報を基に前記指向性可変アンテナの指向性を第１の指向性制御手段によるときより狭く制御し前記通信衛星へ指向させる構成とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、通信衛星が配信する地球上の各地点から見た通信衛星の方角情報を受信して利用するので、移動体端末に備えた指向性可変アンテナを容易に通信衛星へ指向させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態による準天頂衛星システム１の運用例を示す説明図である。準天頂衛星システム１は、サービスエリア上空を通る真円軌道または長楕円軌道上を１２０°間隔で周回する３機の準天頂衛星２（１機のみ図示する）と、自身の測位情報および時刻情報をあわせて配信する複数のＧＰＳ衛星３と、フェーズドアレイアンテナ１１を備えた移動体端末１０とを含む。準天頂衛星２の代わりに、同様の通信機能を有し異なる軌道を周回する通信衛星または放送衛星を用いてもよい。また、ＧＰＳ衛星３の代わりに、他の測位衛星を用いることもできる。
【００１２】
図２は、準天頂衛星２が配信する端末制御情報のテーブルを示す図である。
端末制御情報の１レコードには、レコードを一意に示すＩＤと、経度および緯度で示したサービスエリア内の地区情報と、その地点から準天頂衛星２を見たときの見かけ上の方角、すなわち仰角および方位角とが含まれている。
【００１３】
図1に戻り、準天頂衛星２の見かけ上の位置は移動し、かつ、移動体端末１０は回転したり傾いたりしうるから、図1（ａ）のように、フェーズドアレイアンテナ１１が準天頂衛星２に正対するときもあり、図1（ｂ）に示すように、フェーズドアレイアンテナ１１が準天頂衛星２に正対しないときもある。いずれの場合でも、移動体端末１０は、ＧＰＳ衛星３から取得した測位情報に基づいて現在位置を測位し、準天頂衛星２から端末制御情報を受信してその見かけ上の仰角および方位角を取得し、移動体端末１０自身の傾き（ロール角、ピッチ角、ヨー角）分を補正して、フェーズドアレイアンテナ１１のメインローブを準天頂衛星２へ指向する機能を有する。
【００１４】
図３は、移動体端末１０の外観を示す斜視図である。
移動体端末１０は、携帯可能な通信機器であるが、車両、船舶、航空機などの移動体に搭載するか、地上に設置するものでもよい。移動体端末１０が、準天頂衛星２と相互に通信可能である場合について説明するが、移動体端末１０は、準天頂衛星２から放送等の受信を行うが送信は行わないものでもよい。
【００１５】
移動体端末１０は、筐体１５と、フェーズドアレイアンテナ１１と、ＧＰＳ用アンテナ１６と、液晶表示装置などからなり移動体端末１０の状態や準天頂衛星２と送受する情報などを表示する表示部３７と、キーやポインティングデバイスなどからなり送信する情報や移動体端末１０への指示を入力するための入力部３８とを具備している。移動体端末１０が様々な傾斜状態にあっても準天頂衛星２と通信を行えるように、上面のフェーズドアレイアンテナ１１のほか、正面のフェーズドアレイアンテナ１１ｂや、側面のフェーズドアレイアンテナ１１ｃを備えることが好ましい。移動体端末１０はさらに、音声通話を行うためのスピーカおよびマイクロフォン（いずれも図示せず）を備えてもよい。
【００１６】
図４は、移動体端末１０の構成を示すブロック図である。
移動体端末１０は、ビーム幅の広狭やメインローブの指向方向などの指向特性が可変であるフェーズドアレイアンテナ１１と、ＧＰＳ衛星３からの測位情報を表わす測位信号を受波するＧＰＳ用アンテナ１６と、フェーズドアレイアンテナ１１の指向特性を制御しメインローブを目的の準天頂衛星２へ指向させるためのアンテナ追尾装置１２と、フェーズドアレイアンテナ１１が目的の準天頂衛星２へ指向したと準天頂衛星２と情報通信を行う情報通信装置１３と、内蔵する電池（図示せず）または外部から電力を取り込み移動体端末１０内の各部へ電力を供給する電源部１４と、前記各要素を格納する筐体１５とを具備している。
【００１７】
アンテナ追尾装置１２は、準天頂衛星２のサービスエリア全体を分割した地区を示す地区情報と各地区ごとのアレイファクタ情報とを関連付けて記憶したアレイファクタ記憶部２１と、複数のＧＰＳ衛星３から測位情報を表わす測位信号を受波するＧＰＳ用アンテナ１６と、ＧＰＳ用アンテナ１６で受波した測位信号を基に移動体端末１０の現在位置を測位するＧＰＳ受信部２２と、準天頂衛星２からフェーズドアレイアンテナ１１を介して端末制御情報を受信する端末制御情報受信部２３と、アレイファクタ記憶部２１を参照し、受信した複数の端末制御情報から、ＧＰＳ衛星３を用いて測位した現在位置が属する地区に対応する端末制御情報を抽出する情報選択部２４と、移動体端末１０の姿勢角を検出する姿勢角センサ２５と、移動体端末１０の方位角を検出する方位センサ２６と、アレイファクタ記憶部２１を参照して現在位置が属する地区のアレイファクタ情報を検索し、検索したアレイファクタ情報を、検出された姿勢角分および方位角分だけ補正するアレイファクタ計算部２７と、補正済みのアレイファクタ情報を基にフェーズドアレイアンテナ１１のメインローブを準天頂衛星２へ指向させる指向性制御部２８（特許請求の範囲の「第１の指向性制御手段」および「第２の指向性制御手段」に相当）とを具備している。
【００１８】
アレイファクタ記憶部２１は、アレイファクタ情報を恒久的に記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）からなるが、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）からなり、必要に応じて記憶されたアレイファクタ情報の更新を行えるようにしてもよい。
【００１９】
姿勢角センサ２５は、例えば、振動ジャイロおよび加速度センサ（いずれも図示せず）からなる組を３組含み、ロール角（回転角）、ピッチ角（仰角）、およびヨー角（方位角）を同時的に検出可能な３軸角度センサである。方位センサは、地磁気センサ（図示せず）を含み、方位を検出する機能を有する。また、姿勢角センサ２５は、重力センサを含み、回転角および仰角を測定する２軸センサであり、方位センサ２６で検出された方位とあわせて３次元の角度を検出するようにしてもよい。
【００２０】
情報選択部２４は、移動体端末１０の現在位置に対応する端末制御情報が得られていないときは、アレイファクタ計算部２７へ端末制御情報を送出せず、アレイファクタ計算部２７は、補正済みのアレイファクタ情報を出力しない。この場合、指向性制御部２８は、予め記憶された制御値で制御を行い、フェーズドアレイアンテナ１１を無指向性または広指向性に制御する。なお、フェーズドアレイアンテナ１１を無指向性または広指向性に制御する代わりに、端末制御情報を受信するための無指向性または広指向性のアンテナを別に備えてもよい。
【００２１】
端末制御情報は、例えばＢＰＳＫ（Bi-Phase Shift Keying）のような、伝送速度や周波数利用効率に劣るが冗長度が大きく信頼性の高い方式で変調されて配信されているため、フェーズドアレイアンテナ１１の利得が低い、すなわち無指向性または広指向性の状態でも、受信して復調することができる。
【００２２】
消費電力を低減する観点から、端末制御情報受信部２３は、目的の端末制御情報を選択的に受信するように、間欠的に受信動作を行うようにしてもよい。
【００２３】
図５は、フェーズドアレイアンテナ１１を詳細に示すブロック図である。以下、位相制御によりメインローブの主軸方向を調節する機能について説明するが、フェーズドアレイアンテナ１１はさらに、振幅制御によりサイドローブレベルを調節する機能を有してもよい。この場合、サイドローブにより端末制御情報を受信することができる。
【００２４】
フェーズドアレイアンテナ１１は、多数のアンテナ素子２１１〜２ｎｍを平面状または曲面状に並べたアンテナアレイ２００と、情報通信装置１３から送信される信号を各アンテナ素子２１１〜２ｎｍへ分配するとともに、各アンテナ素子２１１〜２ｎｍで受信された信号を合成して情報通信装置１３へ出力する分配／合成器４００と、各アンテナ素子２１１〜２ｎｍと分配／合成器４００との間に挿入され、各アンテナ素子２１１〜２ｎｍと分配／合成器４００とで送受される信号の位相を早める／遅らせる位相器３１１〜３ｎｍとを具備している。
【００２５】
アンテナ素子２１１〜２ｎｍは、例えばパッチアンテナなど、一方向に指向性を有するアンテナである。アンテナアレイ２００に備えるアンテナ素子２１１〜２ｎｍの基数は、準天頂衛星２からの信号を捕らえやすくするため、ある程度広いビーム幅が好ましく、また、消費電力を抑制する観点から、実用上例えば４段×４列＝１６基とする。これより高い利得が必要である場合には、アンテナ素子２１１〜２ｎｍの基数を増やせばよい。
【００２６】
また、フェーズドアレイアンテナ１１では、各アンテナ素子２１１〜２ｎｍで受信した信号を増幅する低雑音増幅器（LNA: Low Noise Amplifier）と、受信信号を低い周波数に変換する低雑音ダウンコンバータ（LNB: Low Noise Block Downconverter）と、分配／合成器４００からの送信信号を電力増幅して各アンテナ素子２１１〜２ｎｍへ出力する大電力増幅器（HPA: High-Power Amplifier）と、低雑音増幅器が送信時に破壊されることを防ぐため送受信路を分離するためのサーキュレータとが、各アンテナ素子２１１〜２ｎｍと分配／合成器４００との間に挿入されている（いずれも図示せず）。
【００２７】
図１に戻り、図１（ａ）に示すように、移動体端末１０のフェーズドアレイアンテナ１１が準天頂衛星２に対して正対しているとき、準天頂衛星２から発射された電波は平面波とみなせるから、位相器３１１〜３ｎｍでの位相変化量を同じにすれば、準天頂衛星２に対して最大の送受信利得が得られる。図１（ｂ）に示すように、移動体端末１０のフェーズドアレイアンテナ１１が準天頂衛星２に対して正対していない（傾いている）とき、フェーズドアレイアンテナ１１の各アンテナ素子２１１〜２ｎｍへ異なる位相で到着するから、位相器３１１〜３ｎｍでの位相変化量を制御し、分配／合成器４００へ到着する信号の位相を揃えれば、準天頂衛星２に対して最大の送受信利得が得られる。
【００２８】
フェーズドアレイアンテナ１１の一形式について例示したが、例えばエスパアンテナなど、指向性の広狭及びメインローブの指向方向が電気的に可変である他の形式のアンテナを用いてもよい。
【００２９】
図６は、情報通信装置１３を詳細に示すブロック図である。
情報通信装置１３は、フェーズドアレイアンテナ１１で受信され情報通信装置１３へ入力される受信信号を増幅する前置増幅器３２ａと、送受信信号の搬送波周波数の基準信号を発生する局部発信器３４と、基準信号により入力信号を復調する復調器３３ａと、復調信号をデジタル変換するＡ−Ｄ変換器３５ａと、情報通信装置１３全体の制御および情報の仲介を行う制御部３６と、制御部３６から送出される信号をアナログ変換するＤ−Ａ変換器３５ｂと、Ｄ−Ａ変換器３５ｂからの信号を局部発信器３４からの基準信号を用いて変調する変調器３３ｂと、変調器３３ｂからの信号を電力増幅する電力増幅器３２ｂと、フェーズドアレイアンテナ１１から情報通信装置１３へ向かう信号を前置増幅器３２ａに導き、電力増幅器３２ｂから出力される信号をフェーズドアレイアンテナ１１に導くサーキュレータ３１と、情報通信装置１３の状態および制御部３６で送受される情報を表示する表示部３７と、制御部３６へ送信すべき情報や指示を入力する入力部３８とを具備している。
【００３０】
情報通信装置１３から入出力される送受信信号は、例えばＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）やＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）など、周波数使用効率に優れ高速伝送が可能な変調方式で変調された信号である。そのため、復調器３３ａは、例えばＱＡＭ復調器またはＱＰＳＫ復調器であり、変調器３３ｂは、例えばＱＡＭ変調器またはＱＰＳＫ変調器を用いる。
【００３１】
図７は、アンテナ追尾装置１２の動作を示すフローチャートである（適宜図４参照）。
まず、アンテナ追尾装置１２において、姿勢角センサ２５および方位センサ２６は、移動体端末１０の姿勢角、すなわち、回転角（ロール角）、仰角（ピッチ角）および方位角（ヨー角）を検出する（ステップＳ１）。
【００３２】
次に、ＧＰＳ受信部２２は、ＧＰＳ用アンテナ１６を通じて、複数のＧＰＳ衛星３から測位信号を受信し、移動体端末１０の現在位置を測位する（ステップＳ２）。
【００３３】
指向性制御部２８は、あらかじめフェーズドアレイアンテナ１１を無指向性または広指向性に制御しておく（ステップＳ３）。
【００３４】
端末制御情報受信部２３は、無指向性または広指向性になったフェーズドアレイアンテナ１１を介して端末制御情報を受信する（ステップＳ４）。
【００３５】
そして、情報選択部２４は、受信した端末制御情報の中から測位した現在位置に対応するものを抽出し、アレイファクタ計算部２７へ送出する（ステップＳ５）。
【００３６】
アレイファクタ計算部２７は、抽出した端末制御情報に、移動体端末１０の検出された回転角、仰角および方位角分の補正を施し、指向性制御部２８へ送出する（ステップＳ６）。そして、アレイファクタ計算部２７は、アレイファクタ記憶部２１を参照し、補正された端末制御情報に対応するアレイファクタ情報を検索する（ステップＳ７）。
【００３７】
指向性制御部２８は、検索されたアレイファクタ情報に基づき、フェーズドアレイアンテナ１１の各位相器３１１〜３ｎｍを制御してメインローブを準天頂衛星２に指向させ（ステップＳ８）、十分な送受信利得が得られるようにする。
【００３８】
そこで、情報通信装置１３は、準天頂衛星２と、高速・高品質な衛星回線により、情報の送受信または放送の受信を行う（ステップＳ９）。
【００３９】
図８は、準天頂衛星２と移動体端末１０との間に障害壁５がある場合の通信状態を示す説明図である。
準天頂衛星システム１ｂは、準天頂衛星システム１に加えて、ギャップフィラ装置４を具備している。準天頂衛星２からの電波は非常に微弱であるため、移動体端末１０が、準天頂衛星２から見てビルなどの障害壁５の陰、トンネル内または室内などのエリアにあるときは、通信を行えないことがある。ギャップフィラ装置４は、これらのエリアにある移動体端末１０と、準天頂衛星２との通信を中継するための装置であって、準天頂衛星２からの電波を受信してサービスエリアＥｇ内に再送信するとともに、サービスエリアＥｇ内にある移動体端末１０からの電波を受信して準天頂衛星２へ再送信する機能を有する。
【００４０】
ギャップフィラ装置４から配信される端末制御情報には、ギャップフィラ装置４自身を示す情報が含まれている。端末制御情報受信部２３は、ギャップフィラ装置４からの端末制御情報を受信すると、その旨を示すギャップフィラ検出情報を、情報選択部２４およびアレイファクタ計算部２７を介して、指向性制御部２８へ送出する。指向性制御部２８は、ギャップフィラ検出情報を受信すると、フェーズドアレイアンテナ１１を無指向性または広指向性に制御する。
【００４１】
移動体端末１０からギャップフィラ装置４への距離は、準天頂衛星２への距離と比較すると、非常に小さい。そのため、ギャップフィラ装置４のサービスエリアＥｇ内の移動体端末１０がギャップフィラ装置４と通信を行うには、低利得のアンテナで十分である。こうして、移動体端末１０は、サービスエリアＥｇ内では、ギャップフィラ装置４の中継により、準天頂衛星２と通信を行うことができる。
【００４２】
また、前記の構成にかえて、フェーズドアレイアンテナ１１の代わりに、情報通信を行うための高利得ビームアンテナと、この高利得ビームアンテナを物理的に駆動する架台と、衛星制御情報を受信するための無指向性アンテナまたは広指向性アンテナとを備えてもよい（いずれも図示せず）。高利得ビームアンテナは、例えばホーンアンテナやリフレクタアンテナなどの開口面アンテナである。広指向性アンテナは、例えばサイドファイアヘリカルアンテナである。
【００４３】
このように、本実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）準天頂衛星２が配信するサービスエリア内の各地区から見た準天頂衛星２の方角情報を含む端末制御情報を受信し利用するので、移動体端末に備えた指向性可変アンテナを容易に通信衛星へ指向させることができる。
（２）ギャップフィラ装置４がある場合においては、準天頂衛星２と移動体端末２との間に障害壁５があっても、フェーズドアレイアンテナ１１を無指向性または広指向性に制御することにより、衛星通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態による準天頂衛星システムの運用例を示す説明図である。
【図２】準天頂衛星が配信する端末制御情報のテーブルを示す図である。
【図３】移動体端末の外観を示す斜視図である。
【図４】移動体端末の構成を示すブロック図である。
【図５】フェーズドアレイアンテナを詳細に示すブロック図である。
【図６】情報通信装置を詳細に示すブロック図である。
【図７】準天頂衛星と移動体端末との間に障害壁がある場合の通信状態を示す説明図である。
【図８】アンテナ追尾装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１，１ｂ 準天頂衛星システム
２ 準天頂衛星
３ ＧＰＳ衛星
４ ギャップフィラ装置
５ 障害壁
１０ 移動体端末
１１，１１ｂ，１１ｃ フェーズドアレイアンテナ
１２ アンテナ追尾装置
１３ 情報通信装置
２１ アレイファクタ記憶部
２２ ＧＰＳ受信部
２３ 端末制御情報受信部
２４ 情報選択部
２５ 姿勢角センサ
２６ 方位センサ
２７ アレイファクタ計算部
２８ 指向性制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体端末に備えたアンテナを目的の通信衛星へ指向させるための移動体端末用アンテナ追尾装置および移動体端末用アンテナ追尾方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば日本近辺は、赤道から離れた中緯度に位置しているため、静止衛星を見る仰角がおおよそ４５°前後となる。このため、都市部や山間部では、ビルや山岳が遮蔽物となって、静止衛星と移動体との間で行う衛星通信に支障を来すことが問題となっていた。そこで、静止軌道から約４５°傾斜し日本上空を通過する軌道上に、３機以上の衛星（以下、準天頂衛星という。）を１２０°間隔で周回させ、これらの準天頂衛星をハンドオーバ（通信の相手方となる衛星の切り替え）しながら利用することにより、約７０°以上の高仰角で移動体衛星通信を行うことが考えられてきた。
【０００３】
一般に、低ビットレートのデータ通信または音声通話にかかる通信では、それほど高い回線品質や広帯域性は要求されない。このため、このような準天頂衛星システムでは、準天頂衛星側に大型アンテナを備えて比較的大電力で送信し、移動体端末側に広指向性または無指向性で低利得の小型アンテナを備えれば、移動体衛星通信を行うことができる。
【０００４】
一方、例えば静止画像データや動画像データなど、データ量が大きく低誤り率が求められるデータを迅速に伝送するには、格段に広帯域で高品質の衛星通信回線が必要となる。しかし、従来、移動体端末で用いられてきた無指向性または広指向性のアンテナは、利得が低いため伝送帯域が充分にとれず、また、自動車や高周波加工機など地上の雑音源から電波障害を受け易いため、高速で信頼性の高い衛星通信回線を構築するのが困難であるという問題点があった。
【０００５】
そこで、測位用アンテナにより受信された軌道情報およびＧＰＳ測位情報を用いてアンテナ指向方向を算出し、算出したアンテナ指向方向に放送コンテンツ受信アンテナを駆動して準天頂衛星の追尾を行わせるアンテナ追尾装置が提案されている（特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−８０５０１号公報（段落００２１、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記アンテナ追尾装置では、軌道情報とＧＰＳ測位情報を用いて、アンテナを追尾させる方向を移動体側で精密に計算しなければならず、移動体側の演算負荷が増大するという問題点があった。
【０００８】
本発明は、前記のような問題点に鑑みてなされたものであり、移動体端末に備えた指向性可変アンテナを容易に通信衛星へ指向させることができる移動体端末用アンテナ追尾装置および移動体端末用アンテナ追尾方法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】
【０００９】
前記の問題点を解決するために、本発明のアンテナ追尾装置は、通信衛星が配信する端末制御情報と測位衛星が配信する測位情報とを受信して移動体端末に備えた指向性可変アンテナを前記通信衛星へ指向させるための移動体端末用アンテナ追尾装置であって、前記端末制御情報は、地球上の各地点から見た前記通信衛星を表す第１の位置を示す位置情報を含み、位置検出手段は、前記測位情報を基に前記移動体端末を表す第２の位置を検出し、第１の指向性制御手段は、前記指向性可変アンテナの指向性を制御し、端末制御情報受信手段は、第１の指向性制御手段により制御された前記指向性可変アンテナを介して前記端末制御情報を受信し、指向性制御情報記憶手段は、前記指向性可変アンテナの指向方向を制御するための指向性制御情報を記憶していて、姿勢角補正手段は、第２の位置に対応する前記端末制御情報に前記移動体端末の３次元の姿勢角分の補正を施し、指向性情報検索手段は、前記姿勢角分の補正を施された前記端末制御情報に対応する前記指向性制御情報を前記指向性制御情報記憶手段から検索し、第２の指向性制御手段は、検索された前記指向性制御情報を基に前記指向性可変アンテナの指向性を第１の指向性制御手段によるときより狭く制御し前記通信衛星へ指向させる構成とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、通信衛星が配信する地球上の各地点から見た通信衛星の方角情報を受信して利用するので、移動体端末に備えた指向性可変アンテナを容易に通信衛星へ指向させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態による準天頂衛星システム１の運用例を示す説明図である。準天頂衛星システム１は、サービスエリア上空を通る真円軌道または長楕円軌道上を１２０°間隔で周回する３機の準天頂衛星２（１機のみ図示する）と、自身の測位情報および時刻情報をあわせて配信する複数のＧＰＳ衛星３と、フェーズドアレイアンテナ１１を備えた移動体端末１０とを含む。準天頂衛星２の代わりに、同様の通信機能を有し異なる軌道を周回する通信衛星または放送衛星を用いてもよい。また、ＧＰＳ衛星３の代わりに、他の測位衛星を用いることもできる。
【００１２】
図２は、準天頂衛星２が配信する端末制御情報のテーブルを示す図である。
端末制御情報の１レコードには、レコードを一意に示すＩＤと、経度および緯度で示したサービスエリア内の地区情報と、その地点から準天頂衛星２を見たときの見かけ上の方角、すなわち仰角および方位角とが含まれている。
【００１３】
図1に戻り、準天頂衛星２の見かけ上の位置は移動し、かつ、移動体端末１０は回転したり傾いたりしうるから、図1（ａ）のように、フェーズドアレイアンテナ１１が準天頂衛星２に正対するときもあり、図1（ｂ）に示すように、フェーズドアレイアンテナ１１が準天頂衛星２に正対しないときもある。いずれの場合でも、移動体端末１０は、ＧＰＳ衛星３から取得した測位情報に基づいて現在位置を測位し、準天頂衛星２から端末制御情報を受信してその見かけ上の仰角および方位角を取得し、移動体端末１０自身の傾き（ロール角、ピッチ角、ヨー角）分を補正して、フェーズドアレイアンテナ１１のメインローブを準天頂衛星２へ指向する機能を有する。
【００１４】
図３は、移動体端末１０の外観を示す斜視図である。
移動体端末１０は、携帯可能な通信機器であるが、車両、船舶、航空機などの移動体に搭載するか、地上に設置するものでもよい。移動体端末１０が、準天頂衛星２と相互に通信可能である場合について説明するが、移動体端末１０は、準天頂衛星２から放送等の受信を行うが送信は行わないものでもよい。
【００１５】
移動体端末１０は、筐体１５と、フェーズドアレイアンテナ１１と、ＧＰＳ用アンテナ１６と、液晶表示装置などからなり移動体端末１０の状態や準天頂衛星２と送受する情報などを表示する表示部３７と、キーやポインティングデバイスなどからなり送信する情報や移動体端末１０への指示を入力するための入力部３８とを具備している。移動体端末１０が様々な傾斜状態にあっても準天頂衛星２と通信を行えるように、上面のフェーズドアレイアンテナ１１のほか、正面のフェーズドアレイアンテナ１１ｂや、側面のフェーズドアレイアンテナ１１ｃを備えることが好ましい。移動体端末１０はさらに、音声通話を行うためのスピーカおよびマイクロフォン（いずれも図示せず）を備えてもよい。
【００１６】
図４は、移動体端末１０の構成を示すブロック図である。
移動体端末１０は、ビーム幅の広狭やメインローブの指向方向などの指向特性が可変であるフェーズドアレイアンテナ１１と、ＧＰＳ衛星３からの測位情報を表わす測位信号を受波するＧＰＳ用アンテナ１６と、フェーズドアレイアンテナ１１の指向特性を制御しメインローブを目的の準天頂衛星２へ指向させるためのアンテナ追尾装置１２と、フェーズドアレイアンテナ１１が目的の準天頂衛星２へ指向したと準天頂衛星２と情報通信を行う情報通信装置１３と、内蔵する電池（図示せず）または外部から電力を取り込み移動体端末１０内の各部へ電力を供給する電源部１４と、前記各要素を格納する筐体１５とを具備している。
【００１７】
アンテナ追尾装置１２は、準天頂衛星２のサービスエリア全体を分割した地区を示す地区情報と各地区ごとのアレイファクタ情報とを関連付けて記憶したアレイファクタ記憶部２１と、複数のＧＰＳ衛星３から測位情報を表わす測位信号を受波するＧＰＳ用アンテナ１６と、ＧＰＳ用アンテナ１６で受波した測位信号を基に移動体端末１０の現在位置を測位するＧＰＳ受信部２２と、準天頂衛星２からフェーズドアレイアンテナ１１を介して端末制御情報を受信する端末制御情報受信部２３と、アレイファクタ記憶部２１を参照し、受信した複数の端末制御情報から、ＧＰＳ衛星３を用いて測位した現在位置が属する地区に対応する端末制御情報を抽出する情報選択部２４と、移動体端末１０の姿勢角を検出する姿勢角センサ２５と、移動体端末１０の方位角を検出する方位センサ２６と、アレイファクタ記憶部２１を参照して現在位置が属する地区のアレイファクタ情報を検索し、検索したアレイファクタ情報を、検出された姿勢角分および方位角分だけ補正するアレイファクタ計算部２７と、補正済みのアレイファクタ情報を基にフェーズドアレイアンテナ１１のメインローブを準天頂衛星２へ指向させる指向性制御部２８（特許請求の範囲の「第１の指向性制御手段」および「第２の指向性制御手段」に相当）とを具備している。
【００１８】
アレイファクタ記憶部２１は、アレイファクタ情報を恒久的に記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）からなるが、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）からなり、必要に応じて記憶されたアレイファクタ情報の更新を行えるようにしてもよい。
【００１９】
姿勢角センサ２５は、例えば、振動ジャイロおよび加速度センサ（いずれも図示せず）からなる組を３組含み、ロール角（回転角）、ピッチ角（仰角）、およびヨー角（方位角）を同時的に検出可能な３軸角度センサである。方位センサは、地磁気センサ（図示せず）を含み、方位を検出する機能を有する。また、姿勢角センサ２５は、重力センサを含み、回転角および仰角を測定する２軸センサであり、方位センサ２６で検出された方位とあわせて３次元の角度を検出するようにしてもよい。
【００２０】
情報選択部２４は、移動体端末１０の現在位置に対応する端末制御情報が得られていないときは、アレイファクタ計算部２７へ端末制御情報を送出せず、アレイファクタ計算部２７は、補正済みのアレイファクタ情報を出力しない。この場合、指向性制御部２８は、予め記憶された制御値で制御を行い、フェーズドアレイアンテナ１１を無指向性または広指向性に制御する。なお、フェーズドアレイアンテナ１１を無指向性または広指向性に制御する代わりに、端末制御情報を受信するための無指向性または広指向性のアンテナを別に備えてもよい。
【００２１】
端末制御情報は、例えばＢＰＳＫ（Bi-Phase Shift Keying）のような、伝送速度や周波数利用効率に劣るが冗長度が大きく信頼性の高い方式で変調されて配信されているため、フェーズドアレイアンテナ１１の利得が低い、すなわち無指向性または広指向性の状態でも、受信して復調することができる。
【００２２】
消費電力を低減する観点から、端末制御情報受信部２３は、目的の端末制御情報を選択的に受信するように、間欠的に受信動作を行うようにしてもよい。
【００２３】
図５は、フェーズドアレイアンテナ１１を詳細に示すブロック図である。以下、位相制御によりメインローブの主軸方向を調節する機能について説明するが、フェーズドアレイアンテナ１１はさらに、振幅制御によりサイドローブレベルを調節する機能を有してもよい。この場合、サイドローブにより端末制御情報を受信することができる。
【００２４】
フェーズドアレイアンテナ１１は、多数のアンテナ素子２１１〜２ｎｍを平面状または曲面状に並べたアンテナアレイ２００と、情報通信装置１３から送信される信号を各アンテナ素子２１１〜２ｎｍへ分配するとともに、各アンテナ素子２１１〜２ｎｍで受信された信号を合成して情報通信装置１３へ出力する分配／合成器４００と、各アンテナ素子２１１〜２ｎｍと分配／合成器４００との間に挿入され、各アンテナ素子２１１〜２ｎｍと分配／合成器４００とで送受される信号の位相を早める／遅らせる位相器３１１〜３ｎｍとを具備している。
【００２５】
アンテナ素子２１１〜２ｎｍは、例えばパッチアンテナなど、一方向に指向性を有するアンテナである。アンテナアレイ２００に備えるアンテナ素子２１１〜２ｎｍの基数は、準天頂衛星２からの信号を捕らえやすくするため、ある程度広いビーム幅が好ましく、また、消費電力を抑制する観点から、実用上例えば４段×４列＝１６基とする。これより高い利得が必要である場合には、アンテナ素子２１１〜２ｎｍの基数を増やせばよい。
【００２６】
また、フェーズドアレイアンテナ１１では、各アンテナ素子２１１〜２ｎｍで受信した信号を増幅する低雑音増幅器（LNA: Low Noise Amplifier）と、受信信号を低い周波数に変換する低雑音ダウンコンバータ（LNB: Low Noise Block Downconverter）と、分配／合成器４００からの送信信号を電力増幅して各アンテナ素子２１１〜２ｎｍへ出力する大電力増幅器（HPA: High-Power Amplifier）と、低雑音増幅器が送信時に破壊されることを防ぐため送受信路を分離するためのサーキュレータとが、各アンテナ素子２１１〜２ｎｍと分配／合成器４００との間に挿入されている（いずれも図示せず）。
【００２７】
図１に戻り、図１（ａ）に示すように、移動体端末１０のフェーズドアレイアンテナ１１が準天頂衛星２に対して正対しているとき、準天頂衛星２から発射された電波は平面波とみなせるから、位相器３１１〜３ｎｍでの位相変化量を同じにすれば、準天頂衛星２に対して最大の送受信利得が得られる。図１（ｂ）に示すように、移動体端末１０のフェーズドアレイアンテナ１１が準天頂衛星２に対して正対していない（傾いている）とき、フェーズドアレイアンテナ１１の各アンテナ素子２１１〜２ｎｍへ異なる位相で到着するから、位相器３１１〜３ｎｍでの位相変化量を制御し、分配／合成器４００へ到着する信号の位相を揃えれば、準天頂衛星２に対して最大の送受信利得が得られる。
【００２８】
フェーズドアレイアンテナ１１の一形式について例示したが、例えばエスパアンテナなど、指向性の広狭及びメインローブの指向方向が電気的に可変である他の形式のアンテナを用いてもよい。
【００２９】
図６は、情報通信装置１３を詳細に示すブロック図である。
情報通信装置１３は、フェーズドアレイアンテナ１１で受信され情報通信装置１３へ入力される受信信号を増幅する前置増幅器３２ａと、送受信信号の搬送波周波数の基準信号を発生する局部発信器３４と、基準信号により入力信号を復調する復調器３３ａと、復調信号をデジタル変換するＡ−Ｄ変換器３５ａと、情報通信装置１３全体の制御および情報の仲介を行う制御部３６と、制御部３６から送出される信号をアナログ変換するＤ−Ａ変換器３５ｂと、Ｄ−Ａ変換器３５ｂからの信号を局部発信器３４からの基準信号を用いて変調する変調器３３ｂと、変調器３３ｂからの信号を電力増幅する電力増幅器３２ｂと、フェーズドアレイアンテナ１１から情報通信装置１３へ向かう信号を前置増幅器３２ａに導き、電力増幅器３２ｂから出力される信号をフェーズドアレイアンテナ１１に導くサーキュレータ３１と、情報通信装置１３の状態および制御部３６で送受される情報を表示する表示部３７と、制御部３６へ送信すべき情報や指示を入力する入力部３８とを具備している。
【００３０】
情報通信装置１３から入出力される送受信信号は、例えばＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）やＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）など、周波数使用効率に優れ高速伝送が可能な変調方式で変調された信号である。そのため、復調器３３ａは、例えばＱＡＭ復調器またはＱＰＳＫ復調器であり、変調器３３ｂは、例えばＱＡＭ変調器またはＱＰＳＫ変調器を用いる。
【００３１】
図７は、アンテナ追尾装置１２の動作を示すフローチャートである（適宜図４参照）。
まず、アンテナ追尾装置１２において、姿勢角センサ２５および方位センサ２６は、移動体端末１０の姿勢角、すなわち、回転角（ロール角）、仰角（ピッチ角）および方位角（ヨー角）を検出する（ステップＳ１）。
【００３２】
次に、ＧＰＳ受信部２２は、ＧＰＳ用アンテナ１６を通じて、複数のＧＰＳ衛星３から測位信号を受信し、移動体端末１０の現在位置を測位する（ステップＳ２）。
【００３３】
指向性制御部２８は、あらかじめフェーズドアレイアンテナ１１を無指向性または広指向性に制御しておく（ステップＳ３）。
【００３４】
端末制御情報受信部２３は、無指向性または広指向性になったフェーズドアレイアンテナ１１を介して端末制御情報を受信する（ステップＳ４）。
【００３５】
そして、情報選択部２４は、受信した端末制御情報の中から測位した現在位置に対応するものを抽出し、アレイファクタ計算部２７へ送出する（ステップＳ５）。
【００３６】
アレイファクタ計算部２７は、抽出した端末制御情報に、移動体端末１０の検出された回転角、仰角および方位角分の補正を施し、指向性制御部２８へ送出する（ステップＳ６）。そして、アレイファクタ計算部２７は、アレイファクタ記憶部２１を参照し、補正された端末制御情報に対応するアレイファクタ情報を検索する（ステップＳ７）。
【００３７】
指向性制御部２８は、検索されたアレイファクタ情報に基づき、フェーズドアレイアンテナ１１の各位相器３１１〜３ｎｍを制御してメインローブを準天頂衛星２に指向させ（ステップＳ８）、十分な送受信利得が得られるようにする。
【００３８】
そこで、情報通信装置１３は、準天頂衛星２と、高速・高品質な衛星回線により、情報の送受信または放送の受信を行う（ステップＳ９）。
【００３９】
図８は、準天頂衛星２と移動体端末１０との間に障害壁５がある場合の通信状態を示す説明図である。
準天頂衛星システム１ｂは、準天頂衛星システム１に加えて、ギャップフィラ装置４を具備している。準天頂衛星２からの電波は非常に微弱であるため、移動体端末１０が、準天頂衛星２から見てビルなどの障害壁５の陰、トンネル内または室内などのエリアにあるときは、通信を行えないことがある。ギャップフィラ装置４は、これらのエリアにある移動体端末１０と、準天頂衛星２との通信を中継するための装置であって、準天頂衛星２からの電波を受信してサービスエリアＥｇ内に再送信するとともに、サービスエリアＥｇ内にある移動体端末１０からの電波を受信して準天頂衛星２へ再送信する機能を有する。
【００４０】
ギャップフィラ装置４から配信される端末制御情報には、ギャップフィラ装置４自身を示す情報が含まれている。端末制御情報受信部２３は、ギャップフィラ装置４からの端末制御情報を受信すると、その旨を示すギャップフィラ検出情報を、情報選択部２４およびアレイファクタ計算部２７を介して、指向性制御部２８へ送出する。指向性制御部２８は、ギャップフィラ検出情報を受信すると、フェーズドアレイアンテナ１１を無指向性または広指向性に制御する。
【００４１】
移動体端末１０からギャップフィラ装置４への距離は、準天頂衛星２への距離と比較すると、非常に小さい。そのため、ギャップフィラ装置４のサービスエリアＥｇ内の移動体端末１０がギャップフィラ装置４と通信を行うには、低利得のアンテナで十分である。こうして、移動体端末１０は、サービスエリアＥｇ内では、ギャップフィラ装置４の中継により、準天頂衛星２と通信を行うことができる。
【００４２】
また、前記の構成にかえて、フェーズドアレイアンテナ１１の代わりに、情報通信を行うための高利得ビームアンテナと、この高利得ビームアンテナを物理的に駆動する架台と、衛星制御情報を受信するための無指向性アンテナまたは広指向性アンテナとを備えてもよい（いずれも図示せず）。高利得ビームアンテナは、例えばホーンアンテナやリフレクタアンテナなどの開口面アンテナである。広指向性アンテナは、例えばサイドファイアヘリカルアンテナである。
【００４３】
このように、本実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）準天頂衛星２が配信するサービスエリア内の各地区から見た準天頂衛星２の方角情報を含む端末制御情報を受信し利用するので、移動体端末に備えた指向性可変アンテナを容易に通信衛星へ指向させることができる。
（２）ギャップフィラ装置４がある場合においては、準天頂衛星２と移動体端末２との間に障害壁５があっても、フェーズドアレイアンテナ１１を無指向性または広指向性に制御することにより、衛星通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態による準天頂衛星システムの運用例を示す説明図である。
【図２】準天頂衛星が配信する端末制御情報のテーブルを示す図である。
【図３】移動体端末の外観を示す斜視図である。
【図４】移動体端末の構成を示すブロック図である。
【図５】フェーズドアレイアンテナを詳細に示すブロック図である。
【図６】情報通信装置を詳細に示すブロック図である。
【図７】準天頂衛星と移動体端末との間に障害壁がある場合の通信状態を示す説明図である。
【図８】アンテナ追尾装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１，１ｂ 準天頂衛星システム
２ 準天頂衛星
３ ＧＰＳ衛星
４ ギャップフィラ装置
５ 障害壁
１０ 移動体端末
１１，１１ｂ，１１ｃ フェーズドアレイアンテナ
１２ アンテナ追尾装置
１３ 情報通信装置
２１ アレイファクタ記憶部
２２ ＧＰＳ受信部
２３ 端末制御情報受信部
２４ 情報選択部
２５ 姿勢角センサ
２６ 方位センサ
２７ アレイファクタ計算部
２８ 指向性制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信衛星が配信する端末制御情報と測位衛星が配信する測位情報とを受信して移動体端末に備えた指向性可変アンテナを前記通信衛星へ指向させるための移動体端末用アンテナ追尾装置であって、
前記端末制御情報は、地球上の各地点から見た前記通信衛星を表す第１の位置を示す位置情報を含み、
前記測位情報を基に前記移動体端末を表す第２の位置を検出する位置検出手段と、
前記指向性可変アンテナの指向性を制御する第１の指向性制御手段と、
第１の指向性制御手段により制御された前記指向性可変アンテナを介して前記端末制御情報を受信する端末制御情報受信手段と、
前記指向性可変アンテナの指向方向を制御するための指向性制御情報を記憶した指向性制御情報記憶手段と、
第２の位置に対応する前記端末制御情報に前記移動体端末の３次元の姿勢角分の補正を施す姿勢角補正手段と、
前記姿勢角分の補正を施された前記端末制御情報に対応する前記指向性制御情報を前記指向性制御情報記憶手段から検索する指向性情報検索手段と、
検索された前記指向性制御情報を基に前記指向性可変アンテナの指向性を第１の指向性制御手段によるときより狭く制御し前記通信衛星へ指向させる第２の指向性制御手段と
を含むこと特徴とする移動体端末用アンテナ追尾装置。
【請求項２】
通信衛星が配信する端末制御情報と測位衛星が配信する測位情報とを受信して移動体端末に備えた指向性可変アンテナを前記通信衛星へ指向させるための移動体端末用アンテナ追尾装置であって、
前記端末制御情報は、地球上の各地点から見た前記通信衛星を表す第１の位置を示す位置情報を含み、
前記測位情報を基に前記移動体端末を表す第２の位置を検出する位置検出手段と、
前記端末制御情報を受信するための端末制御情報受信アンテナと、
前記端末制御情報受信アンテナを介して前記端末制御情報を受信する端末制御情報受信手段と、
前記指向性可変アンテナの指向方向を制御するための指向性制御情報を記憶した指向性制御情報記憶手段と、
第２の位置に対応する前記端末制御情報に前記移動体端末の３次元の姿勢角分の補正を施す姿勢角補正手段と、
前記姿勢角分の補正を施された前記端末制御情報に対応する前記指向性制御情報を前記指向性制御情報記憶手段から検索する指向性情報検索手段と、
検索された前記指向性制御情報を基に前記指向性可変アンテナを前記通信衛星へ指向させる指向性制御手段と
を含むこと特徴とする移動体端末用アンテナ追尾装置。
【請求項３】
前記端末制御情報受信手段が、地球上に設置され前記通信衛星と前記移動体端末との通信を中継するギャップフィラ装置からの信号を受信すると、前記第２の指向性制御手段は、前記指向性可変アンテナの指向性を前記通信衛星と通信するときより広く制御することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ追尾装置。
【請求項４】
前記指向性可変アンテナは、フェーズドアレイアンテナであることを特徴とする請求項１に記載の移動体端末用アンテナ追尾装置。
【請求項５】
前記指向性可変アンテナは、該指向性アンテナを物理的に駆動するアンテナ架台を備えた高利得ビームアンテナであることを特徴とする請求項２に記載の移動体端末用アンテナ装置。
【請求項６】
前記端末制御情報は、前記指向性可変アンテナが前記通信衛星へ指向された後に前記通信衛星と情報通信を行うための信号の伝送速度より低い伝送速度の信号で配信されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の移動体端末用アンテナ追尾装置。
【請求項７】
前記端末制御情報はさらに、前記通信衛星をハンドオーバすべき該通信衛星の前記方角およびその時刻を含み、第２の指向性制御手段または前記指向性制御手段は、該端末制御情報に基づいて前記指向性可変アンテナの指向方向を制御してハンドオーバを行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の移動体端末用アンテナ追尾装置。
【請求項８】
前記姿勢角補正手段は、
前記姿勢角を検出する姿勢角検出手段と、
受信した前記端末制御情報から前記移動体端末の位置に対応するものを抽出する端末制御情報抽出手段と、
抽出された前記端末制御情報に前記姿勢角分の補正を施す端末制御情報補正手段と
を含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の移動体端末用アンテナ追尾装置。
【請求項９】
前記姿勢角検出手段は、ジャイロおよび加速度センサからなる組を３組含む３軸角度センサ、または、重力および地磁気を検出して前記移動体端末の回転角、仰角および方位角を検出する姿勢センサを含むことを特徴とする請求項８に記載のアンテナ追尾装置。
【請求項１０】
通信衛星が配信する端末制御情報と測位衛星が配信する測位情報とを受信して移動体端末に備えた指向性可変アンテナを前記通信衛星へ指向させるための移動体端末用アンテナ追尾装置による移動体端末用アンテナ追尾方法であって、
前記端末制御情報は、地球上の各地点から見た前記通信衛星を表す第１の位置を示す位置情報を含み、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が前記測位情報を基に前記移動体端末を表す第２の位置を検出する位置検出過程と、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が前記指向性可変アンテナの指向性を制御する第１の指向性制御過程と、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が第１の制御過程において制御された前記指向性可変アンテナを介して前記端末制御情報を受信する端末制御情報受信過程と、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が前記指向性可変アンテナの指向方向を制御するための指向性制御情報を記憶する指向性制御情報記憶過程と、
第２の位置に対応する前記端末制御情報に前記移動体端末の３次元の姿勢角分の補正を施す姿勢角補正過程と、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が前記姿勢角補正過程において補正された前記端末制御情報に対応する前記指向性制御情報を前記指向性制御情報記憶過程において記憶した前記指向性制御情報から検索する指向性情報検索過程と、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が前記指向性情報検索過程において検索された前記指向性制御情報を基に前記指向性可変アンテナの指向性を第１の指向性制御過程におけるときより狭く制御し前記通信衛星へ指向させる第２の指向性制御過程と
を含むこと特徴とする移動体端末用アンテナ追尾方法。
【請求項１１】
通信衛星が配信する端末制御情報と測位衛星が配信する測位情報とを受信して移動体端末に備えた指向性可変アンテナを前記通信衛星へ指向させるための移動体端末用アンテナ追尾装置による移動体端末用アンテナ追尾方法であって、
前記端末制御情報は、地球上の各地点から見た前記通信衛星を表す第１の位置を示す位置情報を含み、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置は、前記端末制御情報を受信するための端末制御情報受信アンテナを含み、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が前記測位情報を基に前記移動体端末を表す第２の位置を検出する位置検出過程と、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が前記端末制御情報受信アンテナを介して前記端末制御情報を受信する端末制御情報受信過程と、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が前記指向性可変アンテナの指向方向を制御するための指向性制御情報を記憶する指向性制御情報記憶過程と、
第２の位置に対応する前記端末制御情報に前記移動体端末の３次元の姿勢角分の補正を施す姿勢角補正過程と、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が前記姿勢角補正過程において補正を施した前記端末制御情報に対応する前記指向性制御情報を前記指向性制御情報記憶過程において記憶した前記指向性制御情報から検索する指向性情報検索過程と、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が検索された前記指向性制御情報を基に前記指向性可変アンテナを前記通信衛星へ指向させる指向性制御過程と
を含むこと特徴とする移動体端末用アンテナ追尾方法。
【請求項１】
通信衛星が配信する端末制御情報と測位衛星が配信する測位情報とを受信して移動体端末に備えた指向性可変アンテナを前記通信衛星へ指向させるための移動体端末用アンテナ追尾装置であって、
前記端末制御情報は、地球上の各地点から見た前記通信衛星を表す第１の位置を示す位置情報を含み、
前記測位情報を基に前記移動体端末を表す第２の位置を検出する位置検出手段と、
前記指向性可変アンテナの指向性を制御する第１の指向性制御手段と、
第１の指向性制御手段により制御された前記指向性可変アンテナを介して前記端末制御情報を受信する端末制御情報受信手段と、
前記指向性可変アンテナの指向方向を制御するための指向性制御情報を記憶した指向性制御情報記憶手段と、
第２の位置に対応する前記端末制御情報に前記移動体端末の３次元の姿勢角分の補正を施す姿勢角補正手段と、
前記姿勢角分の補正を施された前記端末制御情報に対応する前記指向性制御情報を前記指向性制御情報記憶手段から検索する指向性情報検索手段と、
検索された前記指向性制御情報を基に前記指向性可変アンテナの指向性を第１の指向性制御手段によるときより狭く制御し前記通信衛星へ指向させる第２の指向性制御手段と
を含むこと特徴とする移動体端末用アンテナ追尾装置。
【請求項２】
通信衛星が配信する端末制御情報と測位衛星が配信する測位情報とを受信して移動体端末に備えた指向性可変アンテナを前記通信衛星へ指向させるための移動体端末用アンテナ追尾装置であって、
前記端末制御情報は、地球上の各地点から見た前記通信衛星を表す第１の位置を示す位置情報を含み、
前記測位情報を基に前記移動体端末を表す第２の位置を検出する位置検出手段と、
前記端末制御情報を受信するための端末制御情報受信アンテナと、
前記端末制御情報受信アンテナを介して前記端末制御情報を受信する端末制御情報受信手段と、
前記指向性可変アンテナの指向方向を制御するための指向性制御情報を記憶した指向性制御情報記憶手段と、
第２の位置に対応する前記端末制御情報に前記移動体端末の３次元の姿勢角分の補正を施す姿勢角補正手段と、
前記姿勢角分の補正を施された前記端末制御情報に対応する前記指向性制御情報を前記指向性制御情報記憶手段から検索する指向性情報検索手段と、
検索された前記指向性制御情報を基に前記指向性可変アンテナを前記通信衛星へ指向させる指向性制御手段と
を含むこと特徴とする移動体端末用アンテナ追尾装置。
【請求項３】
前記端末制御情報受信手段が、地球上に設置され前記通信衛星と前記移動体端末との通信を中継するギャップフィラ装置からの信号を受信すると、前記第２の指向性制御手段は、前記指向性可変アンテナの指向性を前記通信衛星と通信するときより広く制御することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ追尾装置。
【請求項４】
前記指向性可変アンテナは、フェーズドアレイアンテナであることを特徴とする請求項１に記載の移動体端末用アンテナ追尾装置。
【請求項５】
前記指向性可変アンテナは、該指向性アンテナを物理的に駆動するアンテナ架台を備えた高利得ビームアンテナであることを特徴とする請求項２に記載の移動体端末用アンテナ装置。
【請求項６】
前記端末制御情報は、前記指向性可変アンテナが前記通信衛星へ指向された後に前記通信衛星と情報通信を行うための信号の伝送速度より低い伝送速度の信号で配信されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の移動体端末用アンテナ追尾装置。
【請求項７】
前記端末制御情報はさらに、前記通信衛星をハンドオーバすべき該通信衛星の前記方角およびその時刻を含み、第２の指向性制御手段または前記指向性制御手段は、該端末制御情報に基づいて前記指向性可変アンテナの指向方向を制御してハンドオーバを行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の移動体端末用アンテナ追尾装置。
【請求項８】
前記姿勢角補正手段は、
前記姿勢角を検出する姿勢角検出手段と、
受信した前記端末制御情報から前記移動体端末の位置に対応するものを抽出する端末制御情報抽出手段と、
抽出された前記端末制御情報に前記姿勢角分の補正を施す端末制御情報補正手段と
を含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の移動体端末用アンテナ追尾装置。
【請求項９】
前記姿勢角検出手段は、ジャイロおよび加速度センサからなる組を３組含む３軸角度センサ、または、重力および地磁気を検出して前記移動体端末の回転角、仰角および方位角を検出する姿勢センサを含むことを特徴とする請求項８に記載のアンテナ追尾装置。
【請求項１０】
通信衛星が配信する端末制御情報と測位衛星が配信する測位情報とを受信して移動体端末に備えた指向性可変アンテナを前記通信衛星へ指向させるための移動体端末用アンテナ追尾装置による移動体端末用アンテナ追尾方法であって、
前記端末制御情報は、地球上の各地点から見た前記通信衛星を表す第１の位置を示す位置情報を含み、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が前記測位情報を基に前記移動体端末を表す第２の位置を検出する位置検出過程と、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が前記指向性可変アンテナの指向性を制御する第１の指向性制御過程と、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が第１の制御過程において制御された前記指向性可変アンテナを介して前記端末制御情報を受信する端末制御情報受信過程と、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が前記指向性可変アンテナの指向方向を制御するための指向性制御情報を記憶する指向性制御情報記憶過程と、
第２の位置に対応する前記端末制御情報に前記移動体端末の３次元の姿勢角分の補正を施す姿勢角補正過程と、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が前記姿勢角補正過程において補正された前記端末制御情報に対応する前記指向性制御情報を前記指向性制御情報記憶過程において記憶した前記指向性制御情報から検索する指向性情報検索過程と、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が前記指向性情報検索過程において検索された前記指向性制御情報を基に前記指向性可変アンテナの指向性を第１の指向性制御過程におけるときより狭く制御し前記通信衛星へ指向させる第２の指向性制御過程と
を含むこと特徴とする移動体端末用アンテナ追尾方法。
【請求項１１】
通信衛星が配信する端末制御情報と測位衛星が配信する測位情報とを受信して移動体端末に備えた指向性可変アンテナを前記通信衛星へ指向させるための移動体端末用アンテナ追尾装置による移動体端末用アンテナ追尾方法であって、
前記端末制御情報は、地球上の各地点から見た前記通信衛星を表す第１の位置を示す位置情報を含み、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置は、前記端末制御情報を受信するための端末制御情報受信アンテナを含み、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が前記測位情報を基に前記移動体端末を表す第２の位置を検出する位置検出過程と、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が前記端末制御情報受信アンテナを介して前記端末制御情報を受信する端末制御情報受信過程と、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が前記指向性可変アンテナの指向方向を制御するための指向性制御情報を記憶する指向性制御情報記憶過程と、
第２の位置に対応する前記端末制御情報に前記移動体端末の３次元の姿勢角分の補正を施す姿勢角補正過程と、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が前記姿勢角補正過程において補正を施した前記端末制御情報に対応する前記指向性制御情報を前記指向性制御情報記憶過程において記憶した前記指向性制御情報から検索する指向性情報検索過程と、
前記移動体端末用アンテナ追尾装置が検索された前記指向性制御情報を基に前記指向性可変アンテナを前記通信衛星へ指向させる指向性制御過程と
を含むこと特徴とする移動体端末用アンテナ追尾方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−３３３０６８（Ｐ２００６−３３３０６８Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５３８２２（Ｐ２００５−１５３８２２）
【出願日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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