跟蹤系統(tǒng)、跟蹤方法及程序的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于跟蹤目標(biāo)物的跟蹤系統(tǒng)、跟蹤方法及程序。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，基于預(yù)先得到的衛(wèi)星軌道預(yù)測(cè)值來(lái)控制天線的驅(qū)動(dòng)軸，并使天線的波束方向跟蹤衛(wèi)星。
[0003]專利文獻(xiàn)1所公開的三軸控制天線裝置進(jìn)行如下動(dòng)作，在天線的波束方向?yàn)樵O(shè)定仰角以下時(shí)，對(duì)分別驅(qū)動(dòng)控制的三軸的驅(qū)動(dòng)輸入中的兩軸的驅(qū)動(dòng)輸入提供輸入，在天線的波束方向?yàn)樵O(shè)定仰角以上時(shí)，向所有三軸的驅(qū)動(dòng)輸入提供輸入。接著，在切換到三軸驅(qū)動(dòng)后，向三軸中特定的軸的驅(qū)動(dòng)輸入提供由三軸的當(dāng)前值的運(yùn)算求得的該特定的軸的值。
[0004]專利文獻(xiàn)2所公開的衛(wèi)星跟蹤天線驅(qū)動(dòng)控制裝置利用程序跟蹤方式，每隔規(guī)定的時(shí)間間隔來(lái)計(jì)算出指向衛(wèi)星的程序預(yù)測(cè)角度，其中，程序跟蹤方式為如下方法:基于預(yù)先得到的衛(wèi)星軌道預(yù)測(cè)信息來(lái)驅(qū)動(dòng)方位/仰角安裝方式或X/Y安裝方式的天線來(lái)跟蹤衛(wèi)星。另夕卜，在基于程序預(yù)測(cè)角度預(yù)測(cè)到衛(wèi)星通過(guò)天頂附近的情況下，將X/Y坐標(biāo)選為用于插值處理的坐標(biāo)，該插值處理用于以比上述時(shí)間間隔要短的時(shí)間間隔來(lái)計(jì)算出指向衛(wèi)星的程序指令角度。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開平7-202541號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2001-237629號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0006]例如，在衛(wèi)星環(huán)繞準(zhǔn)天頂軌道的8字軌道的情況下，若天線的天頂位于8字內(nèi)側(cè)，且驅(qū)動(dòng)方位軸及仰角軸以控制天線的波束方向，則方位角旋轉(zhuǎn)360度以上，因此需要重新卷繞電纜。也就是說(shuō)，對(duì)一個(gè)衛(wèi)星設(shè)置一個(gè)天線的情況下，天線無(wú)法始終與衛(wèi)星進(jìn)行通信。另外，準(zhǔn)天頂衛(wèi)星的軌道會(huì)因擾動(dòng)而稍向東西方向移動(dòng)，因此天線的天頂可能位于8字內(nèi)側(cè)也可能位于8字外側(cè)。在天線的天頂位于8字外側(cè)的情況下，無(wú)需重新卷繞電纜，但在天線的天頂位于8字內(nèi)側(cè)的情況下，需要如上所述那樣重新卷繞電纜。在使用X/Y安裝方式的天線的情況下，即使天線的天頂位于8字內(nèi)側(cè)也無(wú)需重新卷繞電纜，但天線裝置會(huì)變大。
[0007]本發(fā)明鑒于上述情況而得以完成，其目的在于，跟蹤目標(biāo)物而無(wú)需重新卷繞電纜。 解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)手段
[0008]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)天線的驅(qū)動(dòng)軸來(lái)使天線的波束方向跟蹤目標(biāo)物以從目標(biāo)物接收信號(hào)，該跟蹤系統(tǒng)具備旋轉(zhuǎn)判斷部、軌道判斷部以及跟蹤部。旋轉(zhuǎn)判斷部基于各時(shí)刻下的目標(biāo)物的位置的預(yù)測(cè)值、即軌道預(yù)測(cè)值，來(lái)判斷跟蹤目標(biāo)物的天線的方位角是否在預(yù)定時(shí)間內(nèi)超過(guò)預(yù)定旋轉(zhuǎn)范圍來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)判斷部判斷為超過(guò)旋轉(zhuǎn)范圍來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的情況下，軌道判斷部判斷基于軌道預(yù)測(cè)值的目標(biāo)物的推定位置、或基于目標(biāo)物的軌道信息及天線的波束方向的目標(biāo)物的推定位置是否位于方位角從基準(zhǔn)值超過(guò)旋轉(zhuǎn)范圍來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、且在將驅(qū)動(dòng)軸的方位軸的角度設(shè)為方位角所能取的預(yù)定值的狀態(tài)下能驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸的交叉仰角軸(cross elevat1n axis)的可驅(qū)動(dòng)范圍內(nèi)。在旋轉(zhuǎn)判斷部判斷為超過(guò)旋轉(zhuǎn)范圍來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)目標(biāo)物的推定位置位于可驅(qū)動(dòng)范圍內(nèi)的期間，跟蹤部在將方位軸的角度設(shè)定為預(yù)定值的狀態(tài)下，根據(jù)基于所接收到的信號(hào)而生成的表示天線的波束方向的誤差的角度誤差信號(hào)、或軌道預(yù)測(cè)值，來(lái)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸的仰角軸及交叉仰角軸，使天線的波束方向跟蹤目標(biāo)物，在旋轉(zhuǎn)判斷部判斷為超過(guò)旋轉(zhuǎn)范圍來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)目標(biāo)物的推定位置不在可驅(qū)動(dòng)范圍內(nèi)的期間，或者旋轉(zhuǎn)判斷部判斷為未超過(guò)旋轉(zhuǎn)范圍來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的情況下，根據(jù)角度誤差信號(hào)或軌道預(yù)測(cè)值來(lái)驅(qū)動(dòng)方位軸及仰角軸，以使得天線的波束方向跟蹤目標(biāo)物。
發(fā)明效果
[0009]根據(jù)本發(fā)明，在目標(biāo)物的推定位置位于如下范圍內(nèi)的期間，將方位軸的角度設(shè)為預(yù)定值，以驅(qū)動(dòng)天線的驅(qū)動(dòng)軸，從而能跟蹤目標(biāo)物而無(wú)需重新卷繞電纜，所述范圍是跟蹤目標(biāo)物的天線的方位角從基準(zhǔn)值超過(guò)旋轉(zhuǎn)范圍來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、且在將方位軸的角度設(shè)為上述范圍中方位軸所能取得的預(yù)定值的狀態(tài)下能驅(qū)動(dòng)交叉仰角軸的范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖2是表示實(shí)施方式1所涉及的天線的安裝結(jié)構(gòu)互相的關(guān)系的示意圖。
圖3是表示實(shí)施方式1所涉及的天線的示例的圖。
圖4是實(shí)施方式1中的電纜卷取機(jī)構(gòu)的立體圖。
圖5是實(shí)施方式1中的電纜卷取機(jī)構(gòu)的立體圖。
圖6是將實(shí)施方式1中的AZ軸旋轉(zhuǎn)45度后的電纜卷取機(jī)構(gòu)的立體圖。
圖7是將實(shí)施方式1中的AZ軸旋轉(zhuǎn)180度后的電纜卷取機(jī)構(gòu)的立體圖。
圖8是將實(shí)施方式1中的AZ軸旋轉(zhuǎn)270度后的電纜卷取機(jī)構(gòu)的立體圖。
圖9是表示實(shí)施方式1的衛(wèi)星軌道的示例的圖。
圖10是表示AZ角的旋轉(zhuǎn)示例的圖。
圖11是表示AZ角的旋轉(zhuǎn)示例的圖。
圖12是表示實(shí)施方式1中的天線與衛(wèi)星軌道之間的位置關(guān)系的示例的圖。
圖13是表示實(shí)施方式1中的天線與衛(wèi)星軌道之間的位置關(guān)系的示例的圖。
圖14是表示實(shí)施方式1中的天線與衛(wèi)星軌道之間的位置關(guān)系的示例的圖。
圖15是表示實(shí)施方式1中的天線與衛(wèi)星軌道之間的位置關(guān)系的示例的圖。
圖16是表示實(shí)施方式1中的天線與衛(wèi)星軌道之間的位置關(guān)系的示例的圖。
圖17是表示實(shí)施方式1中的天線與衛(wèi)星軌道之間的位置關(guān)系的示例的圖。
圖18是表示實(shí)施方式1中的天線與衛(wèi)星軌道之間的位置關(guān)系的示例的圖。
圖19是表示實(shí)施方式1所涉及的跟蹤系統(tǒng)所進(jìn)行的驅(qū)動(dòng)控制動(dòng)作的一個(gè)示例的流程圖。
圖20是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2中的天線與衛(wèi)星軌道之間的位置關(guān)系的示例的圖。 圖21是表示實(shí)施方式2中的天線與衛(wèi)星軌道之間的位置關(guān)系的示例的圖。
圖22是表示實(shí)施方式2中的天線與衛(wèi)星軌道之間的位置關(guān)系的示例的圖。
圖23是表示實(shí)施方式2中的天線與衛(wèi)星軌道之間的位置關(guān)系的示例的圖。
圖24是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3中的天線與衛(wèi)星軌道之間的位置關(guān)系的示例的圖。
圖25是表示實(shí)施方式3所涉及的跟蹤系統(tǒng)所進(jìn)行的驅(qū)動(dòng)控制動(dòng)作的一個(gè)示例的流程圖。
圖26是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的跟蹤系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)例的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。另外，對(duì)圖中相同或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同的標(biāo)號(hào)。
[0012]實(shí)施方式1
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的框圖。跟蹤系統(tǒng)1使天線3的波束方向跟蹤目標(biāo)物，以從目標(biāo)物接收信號(hào)。此處，作為一個(gè)示例，將繞軌道運(yùn)行的衛(wèi)星作為目標(biāo)物。實(shí)施方式1所涉及的跟蹤系統(tǒng)1具備跟蹤部2以及判斷部22，其中，該跟蹤部2計(jì)算用于跟蹤衛(wèi)星的各驅(qū)動(dòng)軸的角度指令值或誤差量，進(jìn)行天線3的驅(qū)動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)控制，該判斷部22判斷兩軸控制與三軸控制的切換。
[0013]跟蹤部2具備:供電裝置11、跟蹤接收器12、運(yùn)算處理部13、切換兩軸控制與三軸控制的切換部17、以及獲取軌道預(yù)測(cè)值的預(yù)測(cè)值獲取部21。供電裝置11根據(jù)衛(wèi)星信號(hào)檢測(cè)出基準(zhǔn)信號(hào)與誤差信號(hào)，跟蹤接收器12根據(jù)基準(zhǔn)信號(hào)與誤差信號(hào)來(lái)對(duì)兩軸的角度誤差信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、檢波。運(yùn)算處理部13對(duì)各驅(qū)動(dòng)軸的角度指令值或誤差量進(jìn)行運(yùn)算處理，以用于使天線3的波束方向跟蹤目標(biāo)物。跟蹤部2還具備:將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電力提供給各驅(qū)動(dòng)部以對(duì)各驅(qū)動(dòng)軸進(jìn)行控制的交叉仰角伺服運(yùn)算部(以下稱作xEL伺服運(yùn)算部)18 ;仰角伺服運(yùn)算部(以下稱作EL伺服運(yùn)算部)19 ;以及方位伺服運(yùn)算部(以下稱作AZ伺服運(yùn)算部)20。
[0014]運(yùn)算處理部13具備:對(duì)角度誤差信號(hào)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部14、基于天線3的波束方向來(lái)計(jì)算方位軸(以下稱作AZ軸)的角度的AZ指令運(yùn)算部15、以及對(duì)程序跟蹤模式下的各驅(qū)動(dòng)軸的角度指令值進(jìn)行運(yùn)算處理的程序運(yùn)算部16。運(yùn)算處理部13從交叉仰角驅(qū)動(dòng)部(以下稱作xEL驅(qū)動(dòng)部)31、仰角驅(qū)動(dòng)部(以下稱作EL驅(qū)動(dòng)部)32、以及方位驅(qū)動(dòng)部(以下稱作AZ驅(qū)動(dòng)部)33接收實(shí)際角度。
[0015]天線3具備驅(qū)動(dòng)各驅(qū)動(dòng)軸的xEL驅(qū)動(dòng)部31、EL驅(qū)動(dòng)部32以及AZ驅(qū)動(dòng)部33。圖2是表示實(shí)施方式1所涉及的天線的安裝結(jié)構(gòu)互相的關(guān)系的示意圖。天線3具備AZ軸4、仰角軸(以下稱為EL軸)5以及交叉仰角軸(以下稱為xEL軸)6這三個(gè)軸的驅(qū)動(dòng)軸。AZ軸4支承于基部8，能夠相對(duì)于基部8繞垂直線旋轉(zhuǎn)。在以下的說(shuō)明中，將AZ軸4的角度設(shè)為AZ角，將EL軸5的角度設(shè)為EL角，將xEL軸6的角度設(shè)為xEL角。AZ軸4主要起到跟蹤天線3的AZ角的作用。EL軸5安裝于AZ軸4，能夠相對(duì)于AZ軸4繞與AZ軸4正交的線旋轉(zhuǎn)。EL軸5起到跟蹤EL角的作用。xEL軸6安裝于EL軸5，能夠在某個(gè)角度范圍內(nèi)相對(duì)于EL軸5繞與EL軸5正交的軸旋轉(zhuǎn)。xEL軸6的旋轉(zhuǎn)角度范圍比EL軸5的旋轉(zhuǎn)角度范圍要小。天線3固定于xEL軸6。能夠利用AZ軸4、EL軸5、xEL軸6將天線3的波束方向7朝向任意方向。天線3的波束方向7通過(guò)驅(qū)動(dòng)AZ軸4、EL軸5、xEL軸6的三軸控制、或驅(qū)動(dòng)AZ軸4、EL軸5的兩軸控制來(lái)進(jìn)行控制，以跟蹤目標(biāo)物。
[0016]供電裝置11根據(jù)天線3所具備的至少一個(gè)以上的供電部接收到的衛(wèi)星信號(hào)來(lái)生成基準(zhǔn)信號(hào)及誤差信號(hào)，并發(fā)送給跟蹤接收器12。跟蹤接收器12基于誤差信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)的相位差及振幅比來(lái)輸出角度誤差信號(hào)ΔΧ、ΔΥ。圖3是表