天線控制裝置及天線裝置的制造方法
【專利摘要】對(duì)具有垂直軸、水平軸及正交水平軸的天線裝置的指向方向進(jìn)行控制的天線控制裝置(2)包括獲取天線(1)所追蹤的目標(biāo)物存在的方向即目標(biāo)方向的方向獲取部(20)；變換為包含在垂直軸的旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)水平固定的Y軸和天頂方向在內(nèi)的平面與目標(biāo)方向間的角度即Y坐標(biāo)、投影到該平面的目標(biāo)方向與天頂方向間的角度即X坐標(biāo)的坐標(biāo)變換部(7)、以及控制天線的指向方向的運(yùn)算處理部(4)。驅(qū)動(dòng)指令值運(yùn)算部(6)將Y坐標(biāo)與系數(shù)相乘而得到的值指令作為垂直軸的旋轉(zhuǎn)角。運(yùn)算處理部(4)計(jì)算出水平軸和正交水平軸的指令值并進(jìn)行指令，以使得天線(1)的指向方向與目標(biāo)方向的差成為允許值以下。
【專利說明】
天線控制裝置及天線裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于對(duì)追蹤目標(biāo)物的同時(shí)進(jìn)行通信的天線的指向方向進(jìn)行控制的天線控制裝置及天線裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，使用預(yù)先獲得的衛(wèi)星的軌道預(yù)報(bào)值來控制天線的驅(qū)動(dòng)軸，使天線的射束朝向的方向指向衛(wèi)星，以跟蹤衛(wèi)星。作為對(duì)衛(wèi)星通信地球站的天線(地面天線)進(jìn)行姿態(tài)控制的方式，有時(shí)會(huì)使用以繞著垂直軸(AZ軸)和水平軸(EL軸)旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行支承的AZ/EL座架。
[0003]在AZ/EL座架中，在目標(biāo)物通過天頂時(shí)，有時(shí)需要使AZ軸瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)180°。將這種情況稱為萬(wàn)向節(jié)死鎖(gimbal lock)。專利文件I中記載了不會(huì)產(chǎn)生萬(wàn)向節(jié)死鎖的天線裝置。專利文獻(xiàn)I的天線裝置中，進(jìn)行切換以使得在天線的射束方向?yàn)樵O(shè)定仰角以下時(shí)向單獨(dú)受到驅(qū)動(dòng)控制的垂直軸、水平軸及正交水平軸中的二軸的驅(qū)動(dòng)輸入提供輸入，在天線的射束方向?yàn)樵O(shè)定仰角以上時(shí)向三軸的所有驅(qū)動(dòng)輸入提供輸入。接著，在向三軸驅(qū)動(dòng)進(jìn)行切換之后，向三軸中特定的軸的驅(qū)動(dòng)輸入提供通過三軸的當(dāng)前值運(yùn)算而求得的該特定的軸的值。
[0004]此外，在衛(wèi)星位于天頂附近的軌道上的情況下，若使用AZ/EL坐標(biāo)進(jìn)行插值處理，則與衛(wèi)星位于天頂附近以外的軌道上時(shí)相比，每個(gè)用于控制天線的計(jì)算周期的各軸角度的變化率、即每△ t秒的各軸角度的變化率變大，所求得的程序指令角度的誤差變大。為了避免這種情況，專利文獻(xiàn)2的衛(wèi)星追蹤天線驅(qū)動(dòng)控制方法中，基于衛(wèi)星的軌道預(yù)測(cè)信息，每隔規(guī)定的時(shí)間間隔計(jì)算指向衛(wèi)星的程序預(yù)測(cè)角度。接著，在根據(jù)程序預(yù)測(cè)角度而預(yù)測(cè)到衛(wèi)星通過天頂附近的情況下，選擇X/Y坐標(biāo)來作為以比該程序預(yù)測(cè)角度要短的時(shí)間間隔計(jì)算指向衛(wèi)星的程序指令角度的插值處理所使用的坐標(biāo)。
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)問題
[0006]作為對(duì)衛(wèi)星通信地球站的天線(地面天線)進(jìn)行姿態(tài)控制的方式，使用以繞著垂直軸(AZ軸)和水平軸(EL軸)旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行支承的AZ/EL座架。在對(duì)象衛(wèi)星位于準(zhǔn)天頂軌道，且從地面觀察時(shí)地面天線位于看起來為8字的環(huán)繞軌道的8字環(huán)的內(nèi)側(cè)的情況下，由于對(duì)內(nèi)部包含天頂?shù)拈]合曲線進(jìn)行追蹤，因此，若驅(qū)動(dòng)AZ(Azimuth)軸和EL(Elevat1n)軸來控制天線的姿勢(shì)(射束方向)，則AZ軸的旋轉(zhuǎn)角度為360度以上。該情況下，對(duì)于不支持無(wú)限旋轉(zhuǎn)的天線，需要進(jìn)行使AZ軸向追蹤方向的反方向旋轉(zhuǎn)從而解開信號(hào)電纜的纏繞的操作(電纜重繞)等，由此在重繞期間將無(wú)法避免通信中斷。
[0007]即使是使用垂直軸、水平軸、以及位于水平軸上且與其正交的正交水平軸的三軸座架的天線，也同樣存在上述問題。另外，衛(wèi)星軌道會(huì)因攝動(dòng)而變動(dòng)，因此，由于在準(zhǔn)天頂軌道中地面天線的位置會(huì)在8字的內(nèi)側(cè)和外側(cè)的情況間發(fā)生變化，因而需要進(jìn)行與這兩種情況相對(duì)應(yīng)的控制。
[0008]作為對(duì)地面天線進(jìn)行姿勢(shì)控制的方式，使用以繞著水平固定于地面的X軸及在水平面內(nèi)與X軸正交的Y軸旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行支承的X/Y座架。在使用X/Y座架方式的情況下，即使地面天線位于8字環(huán)的內(nèi)側(cè)也不需要重繞電纜。但是，存在下述問題，S卩:天線的重心變高等機(jī)械上的重要條件變得嚴(yán)刻。
[0009]本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于，即使在天線的驅(qū)動(dòng)范圍存在限制的情況下，也能對(duì)呈現(xiàn)為內(nèi)部包含天頂?shù)拈]合曲線的軌道上的目標(biāo)物進(jìn)行追蹤。
解決技術(shù)問題的技術(shù)方案
[0010]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所涉及的天線控制裝置對(duì)由經(jīng)瑋臺(tái)式架臺(tái)驅(qū)動(dòng)的天線裝置的天線的指向方向進(jìn)行控制，該天線裝置包括:固定的基部;相對(duì)于基部進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸即垂直于水平面的垂直軸；驅(qū)動(dòng)垂直軸并使其旋轉(zhuǎn)的垂直軸驅(qū)動(dòng)部；利用垂直軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的方位角架臺(tái)；相對(duì)于方位角架臺(tái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸即水平的水平軸;驅(qū)動(dòng)水平軸并使其旋轉(zhuǎn)的水平軸驅(qū)動(dòng)部;利用水平軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的仰角架臺(tái)；相對(duì)于仰角架臺(tái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸即垂直于水平軸的正交水平軸;驅(qū)動(dòng)正交水平軸并使其旋轉(zhuǎn)的正交水平軸驅(qū)動(dòng)部；以及利用正交水平軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的天線。方向獲取部獲取天線所追蹤的目標(biāo)物的存在方向即目標(biāo)方向。坐標(biāo)變換部關(guān)于在垂直軸的旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)被固定為水平的Y軸、垂直于Y軸且固定為水平的X軸、以及垂直于X軸和Y軸的Z軸，將被變換的方向即被變換方向變換為投影到包含Y軸和Z軸的平面即YZ平面的被變換方向與Z軸間的角度即X坐標(biāo)、以及YZ平面與被變換方向間的角度即Y坐標(biāo)?？刂撇坑?jì)算出用于使垂直軸在旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)的對(duì)垂直軸驅(qū)動(dòng)部進(jìn)行指令的指令值，以使得在水平面內(nèi)與水平軸垂直的方向與Y軸之間的角度即架臺(tái)方位角成為利用坐標(biāo)變換部對(duì)目標(biāo)方向進(jìn)行變換后得到的Y坐標(biāo)與系數(shù)相乘而得到的角度即方位旋轉(zhuǎn)角，并計(jì)算出對(duì)水平軸驅(qū)動(dòng)部及正交水平軸驅(qū)動(dòng)部進(jìn)行指令的指令值，以使得指向方向與目標(biāo)方向之差成為允許值以下。
發(fā)明效果
[0011]根據(jù)本發(fā)明，即使在天線的驅(qū)動(dòng)范圍存在限制的情況下，也能夠?qū)Τ尸F(xiàn)為內(nèi)部包含天頂?shù)姆忾]曲線的軌道上的目標(biāo)物進(jìn)行追蹤。
【附圖說明】
[0012]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的天線控制裝置及天線裝置的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖2是表示實(shí)施方式所涉及的天線裝置即三軸控制天線的座架的相互關(guān)系的概念圖。 圖3是表示天線的各軸的相互關(guān)系的概念圖。
圖4是表示作為追蹤目標(biāo)的衛(wèi)星軌道的示例的圖。
圖5是表示AZ/EL座架的坐標(biāo)和正交坐標(biāo)的關(guān)系的圖。
圖6是表不X/Y座架的坐標(biāo)和正交坐標(biāo)的關(guān)系的圖。
圖7是表示實(shí)施方式中為了計(jì)算AZ角而設(shè)想的坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)的圖。 圖8是表示實(shí)施方式I所涉及的天線驅(qū)動(dòng)控制的動(dòng)作的一個(gè)示例的流程圖。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的天線驅(qū)動(dòng)控制的動(dòng)作的一個(gè)示例的流程圖。
圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的天線驅(qū)動(dòng)控制的動(dòng)作的一個(gè)示例的流程圖。 圖11是表示AZ軸固定的情況與實(shí)施方式I的EL軸及C-EL軸的動(dòng)作的示例的圖。
圖12是表示實(shí)施方式I的具體例的AZ角的變化的圖。
圖13是表示實(shí)施方式I的具體例的EL角的變化的圖。
圖14是表示實(shí)施方式I的具體例的C-EL角的變化的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]在下述說明中，將垂直軸稱為AZ(Azimuth)軸，水平軸稱為EL(Elevat1n)軸，正交水平軸稱為^1^((>0 88416￥&1:;[011)軸。此外，將AZ軸的角度稱為AZ角，EL軸的角度稱為EL角，C-EL軸的角度稱為C-EL角。
[0014]實(shí)施方式1.圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的天線控制裝置及天線裝置的結(jié)構(gòu)例的框圖?；趤碜阅繕?biāo)物的信號(hào)等，天線控制裝置2驅(qū)動(dòng)三軸控制天線即天線I的各軸，以使得天線I的射束方向指向目標(biāo)物。將射束方向即天線I所朝向的方向稱為天線的指向方向。天線控制裝置2包括運(yùn)算處理部4、追蹤接收機(jī)8、預(yù)報(bào)值獲取部9、檢測(cè)值獲取部10、以及各軸的伺服控制部。伺服控制部包括分別對(duì)應(yīng)于控制天線I的姿勢(shì)的垂直軸(AZ軸)驅(qū)動(dòng)部14、水平軸(EL軸)驅(qū)動(dòng)部15以及正交水平軸(C-EL軸)驅(qū)動(dòng)部16的垂直軸(AZ軸)伺服控制部11、水平軸(EL軸)伺服控制部12以及正交水平軸(C-EL軸)伺服控制部13。
[0015]供電裝置3根據(jù)天線I接收到的衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)生成SUM信號(hào)和ERR信號(hào)，并傳輸給追蹤接收機(jī)8。追蹤接收機(jī)8根據(jù)SUM信號(hào)和ERR信號(hào)進(jìn)行解調(diào)檢波，基于ERR信號(hào)相對(duì)于SUM信號(hào)的相位差和振幅比，輸出二軸角度誤差信號(hào)△ X、△ Y。追蹤接收機(jī)8是根據(jù)作為目標(biāo)物的衛(wèi)星所發(fā)射且由天線I接收的信號(hào)，來生成天線I的水平軸及正交水平軸的角度誤差信號(hào)即二軸角度誤差信號(hào)的接收部。
[0016]預(yù)報(bào)值獲取部9獲取根據(jù)從未圖示的衛(wèi)星管制裝置等獲得的軌道預(yù)報(bào)值來決定的衛(wèi)星存在的方向的方位角分量即PAZ和仰角分量即PEL。角度PAZ、PEL也稱為軌道預(yù)報(bào)值。檢測(cè)值獲取部10從各軸的驅(qū)動(dòng)部獲取各驅(qū)動(dòng)軸的角度的檢測(cè)值。追蹤接收機(jī)8、預(yù)報(bào)值獲取部9以及檢測(cè)值獲取部10構(gòu)成獲取天線所追蹤的目標(biāo)物(衛(wèi)星)存在的方向即目標(biāo)方向的方向獲取部20。未必一定要設(shè)置全部追蹤接收機(jī)8、預(yù)報(bào)值獲取部9及檢測(cè)值獲取部10。天線控制裝置2至少具備追蹤接收機(jī)8或預(yù)報(bào)值獲取部9即可。實(shí)施方式I中不需要設(shè)置檢測(cè)值獲取部
10。在實(shí)施方式2中使用檢測(cè)值獲取部10。
[0017]天線控制裝置2的運(yùn)算處理部4基于來自追蹤接收機(jī)8的二軸角度誤差信號(hào)ΔΧ、ΔY、以及預(yù)報(bào)值獲取部9所獲取到的軌道預(yù)報(bào)值PAZ、PEL，來運(yùn)算天線I的驅(qū)動(dòng)指令值。運(yùn)算處理部4包括誤差信號(hào)處理部5、驅(qū)動(dòng)指令值運(yùn)算部6以及坐標(biāo)變換部7。誤差信號(hào)處理部5對(duì)二軸角度誤差信號(hào)A Χ、Δ Y進(jìn)行變換處理，以適合天線I的驅(qū)動(dòng)。坐標(biāo)變換部7將軌道預(yù)報(bào)值PAZ、PEL變換成適合驅(qū)動(dòng)指令值運(yùn)算的坐標(biāo)系。驅(qū)動(dòng)指令值運(yùn)算部6是計(jì)算用于將天線的各軸的驅(qū)動(dòng)量抑制在限制范圍內(nèi)、且使射束方向指向目標(biāo)物的驅(qū)動(dòng)指令值的控制部。
[0018]在實(shí)施方式2中將進(jìn)行說明，坐標(biāo)變換部7也能夠輸入檢測(cè)值獲取部10所獲取的各驅(qū)動(dòng)軸的角度的檢測(cè)值。圖1中，坐標(biāo)變換部7的輸入側(cè)所圖示的切換開關(guān)示出了該情況。
[0019]圖2是表示實(shí)施方式所涉及的天線裝置即三軸控制天線的座架的相互關(guān)系的概念圖。三軸控制天線具備垂直軸24、水平軸25以及垂直水平軸26這三軸。垂直軸24由基部23支承，能夠相對(duì)于基部23繞著垂直線轉(zhuǎn)動(dòng)。垂直軸24主要承擔(dān)天線I的方位角追蹤的作用。水平軸25與垂直軸24—起旋轉(zhuǎn)，天線I以能夠從地平線起通過天頂并指向至相反側(cè)的地平線為止的方式大致可轉(zhuǎn)動(dòng)180°。水平軸25主要承擔(dān)仰角追蹤的作用。
[0020]正交水平軸26與水平軸25—起旋轉(zhuǎn)，能夠繞著與水平軸25正交的直線在某一角度范圍內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。通常，正交水平軸26的轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍比水平軸25的旋轉(zhuǎn)角度范圍要小。天線I固定于正交水平軸26。利用垂直軸24、水平軸25及正交水平軸26能夠使天線I的射束方向19朝向任意的所希望的方向。天線控制裝置2通過對(duì)這些軸進(jìn)行控制，從而能夠使天線的射束方向追蹤目標(biāo)物。
[0021]天線裝置由經(jīng)瑋臺(tái)式架臺(tái)(AZ/EL座架)來驅(qū)動(dòng)。天線裝置包括:水平固定的基部23、相對(duì)于基部23旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸即與水平面垂直的垂直軸24、驅(qū)動(dòng)垂直軸24使其旋轉(zhuǎn)的垂直軸驅(qū)動(dòng)部14、利用垂直軸24進(jìn)行旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的方位角架臺(tái)、相對(duì)于方位角架臺(tái)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸即水平的水平軸25、驅(qū)動(dòng)水平軸25使其旋轉(zhuǎn)的水平軸驅(qū)動(dòng)部15、利用水平軸25進(jìn)行旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的仰角架臺(tái)、相對(duì)于仰角架臺(tái)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸即與水平軸垂直的正交水平軸26、驅(qū)動(dòng)正交水平軸26使其旋轉(zhuǎn)的正交水平軸驅(qū)動(dòng)部16、以及利用正交水平軸26進(jìn)行旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的天線
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[0022]方位角架臺(tái)朝向水平面內(nèi)與水平軸25垂直的方向。方位角架臺(tái)朝向的方向與作為方位基準(zhǔn)的方向間的角度稱為架臺(tái)方位角。仰角架臺(tái)朝向包含平行于水平軸25的方向和正交水平軸26在內(nèi)的平面的法線即仰角架臺(tái)法線的方向。仰角架臺(tái)法線與水平面間的角度稱為架臺(tái)仰角。若正交水平軸26不旋轉(zhuǎn)，則架臺(tái)方位角成為天線I的指向方向的方位角，架臺(tái)仰角成為天線I的指向方向的仰角。
[0023]圖3是表示天線的各軸的相互關(guān)系的概念圖。圖3所示的Xant-Yant坐標(biāo)系固定于主反射鏡。Xant軸對(duì)應(yīng)于EL軸，Yant軸對(duì)應(yīng)于C-EL軸。誤差信號(hào)處理部5對(duì)表不Xant軸及Yant軸的角度誤差的信號(hào)即二軸角度誤差信號(hào)A Χ、Δ Y進(jìn)行變換處理以使其適合天線驅(qū)動(dòng)，然后向水平軸(EL軸)伺服控制部12和正交水平軸(C-EL軸)伺服控制部13輸出驅(qū)動(dòng)指令，對(duì)天線I進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。誤差信號(hào)處理部5是計(jì)算對(duì)水平軸驅(qū)動(dòng)部15和正交水平軸驅(qū)動(dòng)部16進(jìn)行指令的指令值的控制部，以使得天線I的指向方向與目標(biāo)方向的差成為允許值以下。
[0024]實(shí)施方式3中將要進(jìn)行說明，作為對(duì)水平軸驅(qū)動(dòng)部15和正交水平軸驅(qū)動(dòng)部16進(jìn)行指令的指令值，也可以使用驅(qū)動(dòng)指令值運(yùn)算部6計(jì)算得到的指令值。圖1中所示的在水平軸(EL軸)伺服控制部12和正交水平軸(C-EL軸)伺服控制部13的輸入側(cè)所圖示的兩個(gè)切換開關(guān)示出了該情況。
[0025]預(yù)報(bào)值獲取部9獲取衛(wèi)星位置的預(yù)測(cè)值即軌道預(yù)報(bào)值PAZ、PEL，并傳輸給坐標(biāo)變換部7。圖4是表示作為追蹤目標(biāo)的衛(wèi)星軌道的示例的圖。圖4示出從固定于地表的觀測(cè)點(diǎn)所能觀察到的準(zhǔn)天頂衛(wèi)星的軌道以作為衛(wèi)星在成為天頂方向時(shí)的地球表面的位置軌跡。對(duì)于準(zhǔn)天頂衛(wèi)星，若從固定于地表的觀測(cè)點(diǎn)(例如，天線I的設(shè)置地點(diǎn))觀察，則可繪制出例如南北較長(zhǎng)的8字軌道。
[0026]坐標(biāo)變換部7中將AZ-EL坐標(biāo)系變換成用于進(jìn)行驅(qū)動(dòng)指令值運(yùn)算的X-Y坐標(biāo)系之后，傳輸給驅(qū)動(dòng)指令值運(yùn)算部6。驅(qū)動(dòng)指令值運(yùn)算部6中基于輸入的軌道預(yù)報(bào)值對(duì)驅(qū)動(dòng)指令值進(jìn)行運(yùn)算，并輸出至各軸的伺服控制部。以下示出驅(qū)動(dòng)指令值運(yùn)算部6和坐標(biāo)變換部7中的處理例。
[0027]圖5是表示AZ/EL座架的坐標(biāo)和正交坐標(biāo)的關(guān)系的圖?？紤]以地表的某一點(diǎn)作為原點(diǎn)的坐標(biāo)系。正交坐標(biāo)系中，將垂直于水平面的方向即天頂方向設(shè)為z軸，將水平面的南設(shè)為X軸的正方向，水平面的東設(shè)為y軸的正方向。AZ/EL座架的坐標(biāo)、S卩AZ-EL坐標(biāo)系中，將北設(shè)為作為方位基準(zhǔn)的方向，ΑΖ = 0°，從天頂觀察按順時(shí)針取AZ角，從水平面起的仰角設(shè)為EL角。南的方位為180° (或-180° )。水平為EL = 0°，天頂為EL = 90°。將AZ-EL坐標(biāo)系的矢徑設(shè)為R，表示相同點(diǎn)的正交坐標(biāo)系(x、y、z)與AZ-EL坐標(biāo)系(R、AZ、EL)的關(guān)系由下式表示。
X= -R.cos EL.cos AZ (I)y = R.cos EL.sin AZ (2)z = R.sin EL (3)
[0028]圖6是表示X/Y座架的坐標(biāo)和正交坐標(biāo)的關(guān)系的圖。正交坐標(biāo)與圖5相同。X/Y座架的坐標(biāo)、即X-Y坐標(biāo)系以天頂方向作為原點(diǎn)(0° )，繞東西方向上水平固定的X軸(正交坐標(biāo)的y軸)向北旋轉(zhuǎn)的方向的角度設(shè)為角度X。即，將從東觀察天頂方向時(shí)從天頂起順時(shí)針旋轉(zhuǎn)得到角度X。接著，將包含南北方向上水平固定的Y軸(正交坐標(biāo)的X軸)和作為天頂方向的Z軸在內(nèi)的YZ平面中垂直于角度X的方向作為旋轉(zhuǎn)軸，向東旋轉(zhuǎn)的方向的角度設(shè)為角度Y。天頂方向?yàn)閄 = 0°、Y = 0°。角度X在朝北的情況下為X = 90°，朝南的情況下為X = _90°。角度Y在朝東的情況下為Y=90°，朝西的情況下為Υ=_90°。
[0029]將X-Y坐標(biāo)系的矢徑設(shè)為R，表示相同點(diǎn)的正交坐標(biāo)系(X、y、ζ)與X-Y坐標(biāo)系(R、X、Y)的關(guān)系由下式表示。
X = -R.cos Y.sin X (4)y = R.sin Y (5)z = R.cos Y.cos X (6)
[0030]X軸和Y軸均為水平，彼此正交。將垂直于X軸和Y軸的天頂方向設(shè)為Z軸。投影到包含Y軸和Z軸的平面即YZ平面的被變換的方向即被變換方向與Z軸之間的角度成為X坐標(biāo)。YZ平面與被變換方向間的角度為Y坐標(biāo)。
[0031 ]這里，能夠按下式對(duì)AZ-EL坐標(biāo)系和X-Y坐標(biāo)系進(jìn)行相互的變換。 tan AZ = tan Y/sin X (7) sin EL = Cos X.cos Y (8) tan X = Cos AZ/tan EL (9) sin Y = sin AZ.cos EL (10)
坐標(biāo)變換部7使用上述變換式等，對(duì)AZ-EL坐標(biāo)或其他的坐標(biāo)系與X-Y坐標(biāo)進(jìn)行相互變換。
[0032]圖7是表示實(shí)施方式中為了計(jì)算AZ角而設(shè)想的坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)的圖。圖7示出從天頂觀察地面時(shí)使坐標(biāo)系繞AZ軸(ζ軸)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度AZl的情況。
[0033]考慮從天頂觀察地面時(shí)，使X/Y座架的X-Y坐標(biāo)系繞AZ軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)AZl后得到的X1-Y1坐標(biāo)、及AZ-EL坐標(biāo)的變換式。若認(rèn)為角度AZ變?yōu)榻嵌?AZ-AZl)，則變換式如下所示。
tan(AZ_AZl) = tan Yl/sin Xl (11)sin EL = Cos Xl.cos Yl (12)tan Xl = cos(AZ_AZl)/tan EL (13)sin Yl = sin(AZ-AZl).cos EL (14)
另外，也可以考慮將使目標(biāo)方向繞AZ軸旋轉(zhuǎn)而得到的方位角變更后目標(biāo)方向變換為X-Y坐標(biāo)。
[0034]角度AZ和角度EL可由角度AZl及角度Xl、角度Yl來表示。
AZ = tan—Htan Yl/sin Xl)+ΑΖ1 (15)
EL = Sirf1(CC)S Xl.cos Yl) (16)
角度Xl和角度Yl可由角度AZ、角度EL及角度AZl來表示。
Xl= tan_1(cos(AZ-AZl)/tan EL) (17)
Yl = sin_1(sin(AZ-AZl).cos EL) (18)
[0035]這里，若考慮將AZ軸旋轉(zhuǎn)角度AZl，則角度Xl和角度Yl相當(dāng)于EL軸和C-EL軸的旋轉(zhuǎn)角度的指令值。驅(qū)動(dòng)指令值運(yùn)算部6中，根據(jù)上述變換式，計(jì)算驅(qū)動(dòng)指令值Xl和Y1。
[0036]本實(shí)施方式中，用[a，b]來表示從a到b的閉區(qū)間，將AZ軸的旋轉(zhuǎn)范圍設(shè)為[-180°，180° ]。即，設(shè)為從旋轉(zhuǎn)范圍的中心起旋轉(zhuǎn)不超過土 180°。旋轉(zhuǎn)范圍的中心為ΑΖ = 0°即北方向。這里，將AZ軸的旋轉(zhuǎn)角AZI設(shè)為相對(duì)于在AZ軸的旋轉(zhuǎn)范圍的中心方向上水平固定的Y軸的旋轉(zhuǎn)角度即Y坐標(biāo)與系數(shù)_k相乘后的值A(chǔ)Zl = -kY ^Zl是使AZ軸旋轉(zhuǎn)的方位旋轉(zhuǎn)角。這里，設(shè)為-k的理由是因?yàn)樵趯?duì)準(zhǔn)天頂軌道上的衛(wèi)星進(jìn)行追蹤的情況下，若衛(wèi)星存在于南，則正交水平軸的旋轉(zhuǎn)角變大，因此，通過使AZ軸旋轉(zhuǎn)，可減小正交水平軸的旋轉(zhuǎn)角。系數(shù)k可以根據(jù)X坐標(biāo)的值而變化。
[0037]Y坐標(biāo)是天線的目標(biāo)方向上相對(duì)于包含天頂方向和Y軸在內(nèi)的平面的角度，因此，Y坐標(biāo)的范圍為[-90°，90°]。天線電纜的重繞成為問題的是看起來環(huán)繞內(nèi)部包含天頂?shù)拈]合曲線的軌道。該情況下，Y坐標(biāo)在[-90°，90°]所包含的范圍往復(fù)，因此，例如，若設(shè)定為一
k彡1(條件I)的范圍，則角度AZl不會(huì)超出[-180°，180°]外。另外，若AZl在[-180°，180°]的范圍內(nèi)，則k的絕對(duì)值可以大于I。
[0038]此外，關(guān)于使AZ軸旋轉(zhuǎn)角度AZl后的針對(duì)EL軸和C-EL軸的驅(qū)動(dòng)指令值Xl和Yl，在EL軸的可動(dòng)范圍為[-Ex，Ex]、C-EL軸的可動(dòng)范圍為[_Cx，Cx]的情況下，將系數(shù)k設(shè)定為滿足下述條件2和3的值。角度Xl是使EL軸旋轉(zhuǎn)后的仰角架臺(tái)法線與天頂方向間的角度即水平軸旋轉(zhuǎn)角。角度Yl是使C-EL軸旋轉(zhuǎn)后的天線的指向方向與仰角架臺(tái)法線間的角度即正交水平軸旋轉(zhuǎn)角。
另外，在EL軸的可動(dòng)范圍為[-90°，90°]，C-EL軸的可動(dòng)范圍為[-90°，90°]的情況下，只要滿足條件I，則也滿足條件2和條件3。
[0039]為了設(shè)為-ExOCl 彡 Ex
根據(jù)tan Xl = cos(AZ-AZl )/tan EL由于正切函數(shù)tan為奇函數(shù)，
因此，-tan Ex^；cos(AZ-AZl)/tan EL^itan Ex (19)
。設(shè)AZI = -kY，得到下述條件2。
條件2:
(1/Y).(cos—H-tan Ex.tan EL)-AZXk<(1/Y)(cos—1I^tan Ex.tan EL)-AZ) Y= O的情況下，系數(shù)k不確定，但該情況下，由于可使AZl = O，因此可認(rèn)為k = O。
[0040]為了設(shè)為-Cx 彡 Yl SCx，
根據(jù)sin Yl = sin(AZ-AZl).cos EL
由于正弦函數(shù)sin為奇函數(shù)，因此
-sin Cx^isin(AZ-AZl).cos EL^isin Cx (20)
。設(shè)AZI = -kY，得到下述條件3。
條件3:
(1/Y).(-sin—Hsin Cx/cos EL)-AZXk<(1/Y).(sin—Hsin Cx/cos EL)-AZ)
[0041]設(shè)定滿足上述條件1、條件2及條件3的系數(shù)k，將AZ軸的旋轉(zhuǎn)角設(shè)為AZl=_kY。由此，即使在天線的目標(biāo)方向環(huán)繞內(nèi)部包含天頂?shù)拈]合曲線的情況下，也不會(huì)發(fā)生天線重繞的情況，能在EL軸和C-EL軸的可動(dòng)范圍內(nèi)對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。這里，根據(jù)AZ軸、EL軸及C-EL軸的可動(dòng)范圍，預(yù)先設(shè)定滿足上述條件I至3的系數(shù)k，決定AZ軸的旋轉(zhuǎn)角即可。對(duì)于追蹤對(duì)象的衛(wèi)星的軌道，例如確定為準(zhǔn)天頂衛(wèi)星，若能夠限定設(shè)置天線的地表上的范圍，則設(shè)置天線時(shí)AZ軸的旋轉(zhuǎn)范圍的中心的方向例如可限定為南北方向，可將系數(shù)k設(shè)定為最大值。
[0042]圖8是表示實(shí)施方式I所涉及的天線驅(qū)動(dòng)控制的動(dòng)作的一個(gè)示例的流程圖。預(yù)報(bào)值獲取部9獲取軌道預(yù)報(bào)值PAZ、PEL作為目標(biāo)方向(步驟Sll)。坐標(biāo)變換部7根據(jù)軌道預(yù)報(bào)值PAZ、PEL變換為X/Y座架的X-Y坐標(biāo)值(步驟S12)。驅(qū)動(dòng)指令值運(yùn)算部6使用預(yù)先設(shè)定為滿足上述條件的系數(shù)k，根據(jù)變換后的X-Y坐標(biāo)值計(jì)算AZ軸的驅(qū)動(dòng)量AZI = -kY(步驟S13)。在旋轉(zhuǎn)角AZl=-kY下，驅(qū)動(dòng)AZ軸(步驟S14)。
[0043]此時(shí)，通過AZ軸的驅(qū)動(dòng)在目標(biāo)物與天線的射束方向之間產(chǎn)生角度誤差。于是，誤差信號(hào)處理部5從追蹤接收機(jī)8獲取角度誤差信號(hào)△ X、△ Y(步驟S15)。此時(shí)的天線I的指向方向加上角度誤差信號(hào)A X、Δ Y而得到的方向成為目標(biāo)方向。誤差信號(hào)處理部5計(jì)算EL軸和C-EL軸的指令值以使得二軸角度誤差信號(hào)△ X、△ Y變小(步驟S16)，以指令值驅(qū)動(dòng)EL軸和C-EL軸(步驟S17)。運(yùn)算處理部4返回步驟Sll，從下一次軌道預(yù)報(bào)值獲取開始，反復(fù)進(jìn)行上述處理。
[0044]實(shí)施方式I中，說明了將AZ軸的旋轉(zhuǎn)范圍的中心方向和Y軸配置于北的情況。也可以將AZ軸的旋轉(zhuǎn)范圍的中心方向和Y軸的任一個(gè)或雙方配置為不朝北。即使將AZ軸的旋轉(zhuǎn)范圍的中心設(shè)置為任意的方位，只要使Y軸處于AZ軸的旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，使X軸成為在水平面內(nèi)與Y軸正交的方向，計(jì)算變換式及條件I?3即可。接著，將從Y軸起的旋轉(zhuǎn)角AZl設(shè)為Y坐標(biāo)與系數(shù)_k相乘后的值。
[0045]在利用天線I進(jìn)行追蹤的目標(biāo)為準(zhǔn)天頂衛(wèi)星的情況下，如圖4所示，軌道南北較大東西較小。在對(duì)準(zhǔn)天頂衛(wèi)星進(jìn)行追蹤的情況下，若將AZ軸的旋轉(zhuǎn)范圍的中心設(shè)置為北或南，Y軸為南北方向，則能夠減小AZ軸的旋轉(zhuǎn)角度。
[0046]實(shí)施方式2.實(shí)施方式2所涉及的天線控制裝置的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式I所涉及的天線控制裝置的結(jié)構(gòu)相同，但作為運(yùn)算處理部4中的驅(qū)動(dòng)指令值運(yùn)算部6的輸入，使用天線I的AZ軸的檢測(cè)角度RAZ、EL軸的檢測(cè)角度REL、以及C-EL軸的檢測(cè)角度RC-EL。坐標(biāo)變換部7從檢測(cè)值獲取部10輸入檢測(cè)角度RAZ、REL及RC-EL進(jìn)行坐標(biāo)變換。即，相當(dāng)于在圖1的天線控制裝置2中，將預(yù)報(bào)值獲取部9及檢測(cè)值獲取部10與坐標(biāo)變換部7之間的開關(guān)設(shè)定到檢測(cè)值獲取部9 一側(cè)。
[0047]該情況下，即使C-EL軸的檢測(cè)角度RC-EL不為0°，天線的射束方向也唯一確定，因此能夠計(jì)算出X-Y坐標(biāo)值。在上述示出的式(15)和式(16)中，通過代入AZl =RAZ、X1=REL、Y1 = RC — EL，能夠求出該時(shí)刻的天線I的指向方向的方位角分量AZ和仰角分量EL。將AZ-EL坐標(biāo)變換為X-Y坐標(biāo)。驅(qū)動(dòng)指令值運(yùn)算部6根據(jù)變換后的X-Y坐標(biāo)值，使用系數(shù)k可計(jì)算出AZ軸的旋轉(zhuǎn)角。運(yùn)算處理部4基于來自追蹤接收機(jī)8的二軸角度誤差信號(hào)ΔΧ、Δ Y來驅(qū)動(dòng)EL軸和C-EL軸。驅(qū)動(dòng)EL軸和C-EL軸的結(jié)果反映到REL和RC-EL，因此，相應(yīng)地反饋到AZ軸的驅(qū)動(dòng)。通過使用了該反饋環(huán)的驅(qū)動(dòng)指令值運(yùn)算，可得到與實(shí)施方式I相同的效果。該實(shí)施方式2中，天線I能夠大致準(zhǔn)確地捕捉目標(biāo)物，將決定各時(shí)刻的天線I的垂直軸、水平軸及正交水平軸的檢測(cè)角度的方向處理作為目標(biāo)方向來求得垂直軸的旋轉(zhuǎn)角。使用天線I的垂直軸、水平軸及正交水平軸的檢測(cè)角度生成目標(biāo)方向。
[0048]圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的天線驅(qū)動(dòng)控制的動(dòng)作的一個(gè)示例的流程圖。在初始捕捉追蹤目標(biāo)物(步驟S21)之后，利用檢測(cè)值獲取部10獲取檢測(cè)角度RAZ、REL及RC-EL(步驟S22)。坐標(biāo)變換部7根據(jù)RAZ、REL及RC-EL變換為X/Y座架的X-Y坐標(biāo)值(步驟S23)。驅(qū)動(dòng)指令值運(yùn)算部6使用預(yù)先設(shè)定為滿足上述條件的系數(shù)k，根據(jù)變換后的X-Y坐標(biāo)值計(jì)算AZ軸的驅(qū)動(dòng)量AZl =-kY(步驟S24)。在AZl =-kY下，驅(qū)動(dòng)AZ軸(步驟S25)。
[0049]此時(shí)，通過AZ軸的驅(qū)動(dòng)在目標(biāo)物與天線的射束方向之間產(chǎn)生角度誤差。于是，誤差信號(hào)處理部5從追蹤接收機(jī)8獲取二軸角度誤差信號(hào)ΔΧ、Δ Y(步驟S26)。誤差信號(hào)處理部5計(jì)算EL軸和C-EL軸的指令值以使得二軸角度誤差信號(hào)△ X、△ Y變小(步驟S27)，以指令值驅(qū)動(dòng)EL軸和C-EL軸(步驟S28)。運(yùn)算處理部4返回步驟S22，從下一次檢測(cè)值獲取開始反復(fù)進(jìn)行上述處理。
[0050]如上所述，實(shí)施方式2中，不需要從外部獲取軌道預(yù)報(bào)值。實(shí)施方式2中不需要設(shè)置預(yù)報(bào)值獲取部9。
[0051 ]實(shí)施方式3.實(shí)施方式3所涉及的天線控制裝置的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式I所涉及的天線控制裝置的結(jié)構(gòu)相同，但在本實(shí)施方式的天線控制裝置2所具備的兩個(gè)動(dòng)作模式中，使用基于軌道預(yù)報(bào)值控制天線I的程序追蹤(PROG)模式。該情況下，不使用來自目標(biāo)物的信號(hào)，而使天線I的射束方向19指向從預(yù)報(bào)值獲取部9獲得的軌道預(yù)報(bào)值的方向。
[0052]實(shí)施方式I或?qū)嵤┓绞?中，使用基于來自目標(biāo)物的信號(hào)來控制天線I的姿勢(shì)的自動(dòng)追蹤(AUTO)模式。即，利用誤差信號(hào)處理部5處理追蹤接收機(jī)8輸出的二軸角度誤差信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)C-EL軸和EL軸以使得角度誤差變小。實(shí)施方式2中基于天線的檢測(cè)角度驅(qū)動(dòng)AZ軸。與此相對(duì)地，實(shí)施方式3所涉及的PROG模式中，根據(jù)預(yù)報(bào)值PAZ、PEL計(jì)算EL軸和C-EL軸的指令值(X1、Y1)。
[0053]坐標(biāo)變換部7根據(jù)預(yù)報(bào)值獲取部9獲取到的軌道預(yù)報(bào)值PAZ、PEL來變換為X-Y坐標(biāo)值。驅(qū)動(dòng)指令值運(yùn)算部6在根據(jù)變換后的X-Y坐標(biāo)值計(jì)算出AZ軸的旋轉(zhuǎn)角AZl的同時(shí)，根據(jù)X-
Y坐標(biāo)值計(jì)算出EL軸和C-EL軸的指令值Xl、Y1。接著，以指令值A(chǔ)Zl、X1及Yl驅(qū)動(dòng)AZ軸、EL軸及C-EL軸。實(shí)施方式3中，將圖1的天線控制裝置2中，誤差信號(hào)處理部5及驅(qū)動(dòng)指令值運(yùn)算部6與水平軸伺服控制部12及正交水平軸伺服控制部13之間的開關(guān)設(shè)定為PROG—側(cè)。
[0054]圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的天線驅(qū)動(dòng)控制的動(dòng)作的一個(gè)示例的流程圖。從軌道預(yù)報(bào)值獲取的步驟S31到以AZl驅(qū)動(dòng)AZ軸的步驟S34為止的動(dòng)作與圖8的步驟Sll到步驟S14相同。實(shí)施方式3中，不使用二軸角度誤差信號(hào)，而根據(jù)軌道預(yù)報(bào)值計(jì)算EL軸和C-EL軸的指令值(步驟S35)，以指令值驅(qū)動(dòng)EL軸和C-EL軸(步驟S36)。運(yùn)算處理部4返回步驟S31，從下一次軌道預(yù)報(bào)值獲取開始，反復(fù)進(jìn)行上述處理。
[0055]實(shí)施方式3所涉及的天線控制裝置2通過基于軌道預(yù)報(bào)值進(jìn)行AZ軸、EL軸、C-EL軸的驅(qū)動(dòng)指令值運(yùn)算，可獲得與實(shí)施方式I相同的效果。實(shí)施方式3中，可以沒有追蹤接收機(jī)8和誤差信號(hào)處理部5。
[0056]具體例.圖11是表示AZ軸固定的情況與實(shí)施方式I的EL軸及C-EL軸的動(dòng)作的示例的圖。橫軸為EL軸的角度(X)，縱軸為C-EL軸的角度(Y)。圖11示出下述情況作為具體例，S卩:在對(duì)準(zhǔn)天頂軌道的衛(wèi)星進(jìn)行追蹤的情況下，在地面天線的設(shè)置位置位于準(zhǔn)天頂衛(wèi)星軌道的8字的內(nèi)側(cè)，準(zhǔn)天頂軌道可視為內(nèi)部包含天頂?shù)拈]合曲線的天線裝置中，將AZ軸固定為0°的情況、以及使用實(shí)施方式I的結(jié)構(gòu)的情況。圖11的示例中，示出在將C-EL軸的驅(qū)動(dòng)范圍設(shè)為[-10°，10°]的情況下EL角(X角)及C-EL角(Y角)的變化。
[0057]在現(xiàn)有的將AZ軸固定為0°位置的情況下，C-EL角(Y角)的絕對(duì)值超過10°，由于變?yōu)樘炀€的驅(qū)動(dòng)范圍外從而無(wú)法應(yīng)對(duì)。另一方面，如實(shí)施方式I所示那樣在設(shè)為AZl = — kY(k=1)的情況下，C-EL角(Y角)可抑制為在[-10°，10°]的范圍內(nèi)變化。
[0058]圖12是表示實(shí)施方式I的具體例的AZ角的變化的圖。圖13是表示實(shí)施方式I的具體例的EL角的變化的圖。圖14是表示實(shí)施方式I的具體例的C-EL角的變化的圖。分別示出圖11的實(shí)施方式I的具體例。橫軸為時(shí)間(單位:秒)，縱軸為天線的各軸的檢測(cè)角度(單位:度)?？芍狝Z軸的變化可抑制在[-20°，20° ]的范圍內(nèi)，不需要進(jìn)行重繞。
[0059]本發(fā)明中，在不脫離本發(fā)明的廣義精神與范圍的情況下，能夠提出各種實(shí)施方式以及變形。另外，上述實(shí)施方式僅用來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，而不對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求的范圍來表示，而不是由實(shí)施方式來表示。并且，在權(quán)利要求的范圍內(nèi)及與其同等發(fā)明意義的范圍內(nèi)實(shí)施的各種變形也視為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0060]本申請(qǐng)基于2014年I月17日提出申請(qǐng)的包含說明書、權(quán)利要求書、附圖以及摘要的日本專利申請(qǐng)2014-6482號(hào)主張優(yōu)先權(quán)。日本專利申請(qǐng)2014-6482號(hào)的公開內(nèi)容通過援引整體包含于本申請(qǐng)中。
標(biāo)號(hào)說明
[0061]I天線，2天線控制裝置，3供電裝置，4運(yùn)算處理部，5誤差信號(hào)處理部(控制部)，6驅(qū)動(dòng)指令值運(yùn)算部(控制部)，7坐標(biāo)變換部，8追蹤接收機(jī)(接收部)，9預(yù)報(bào)值獲取部，10檢測(cè)值獲取部，11垂直軸(AZ軸)伺服控制部，12水平軸(EL軸)伺服控制部，13正交水平軸(C-EL軸)伺服控制部，14垂直軸(AZ軸)驅(qū)動(dòng)部，15水平軸(EL軸)驅(qū)動(dòng)部，16正交水平軸(C-EL軸)驅(qū)動(dòng)部，19射束方向，20方向獲取部，23基部，24垂直軸，25水平軸，26正交水平軸。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種天線的控制裝置，對(duì)由經(jīng)瑋臺(tái)式架臺(tái)驅(qū)動(dòng)的天線裝置的天線的指向方向進(jìn)行控制，該天線裝置包括:固定的基部；相對(duì)于所述基部旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸即垂直于水平面的垂直軸;驅(qū)動(dòng)所述垂直軸并使其旋轉(zhuǎn)的垂直軸驅(qū)動(dòng)部;利用所述垂直軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的方位角架臺(tái)；相對(duì)于所述方位角架臺(tái)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸即水平的水平軸;驅(qū)動(dòng)所述水平軸并使其旋轉(zhuǎn)的水平軸驅(qū)動(dòng)部;利用所述水平軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的仰角架臺(tái)；相對(duì)于所述仰角架臺(tái)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸即垂直于所述水平軸的正交水平軸;驅(qū)動(dòng)所述正交水平軸并使其旋轉(zhuǎn)的正交水平軸驅(qū)動(dòng)部；以及利用所述正交水平軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的所述天線，該天線控制裝置的特征在于，包括: 方向獲取部，該方向獲取部獲取所述天線所追蹤的目標(biāo)物存在的方向即目標(biāo)方向； 坐標(biāo)變換部，該坐標(biāo)變換部關(guān)于所述垂直軸的旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)被固定為水平的Y軸、垂直于所述Y軸且固定為水平的X軸、以及垂直于所述X軸和所述Y軸的Z軸，將被變換的方向即被變換方向變換為投影到包含所述Y軸和所述Z軸在內(nèi)的平面即YZ平面的所述被變換方向與所述Z軸間的角度即X坐標(biāo)、以及所述YZ平面與所述被變換方向間的角度即Y坐標(biāo);以及 控制部，該控制部計(jì)算出用于使所述垂直軸在所述旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)的對(duì)所述垂直軸驅(qū)動(dòng)部進(jìn)行指令的指令值，以使得在水平面內(nèi)與所述水平軸垂直的方向與所述Y軸之間的角度即架臺(tái)方位角成為利用所述坐標(biāo)變換部對(duì)所述目標(biāo)方向進(jìn)行變換后的所述Y坐標(biāo)與系數(shù)相乘后的角度即方位旋轉(zhuǎn)角，并計(jì)算出對(duì)所述水平軸驅(qū)動(dòng)部及所述正交水平軸驅(qū)動(dòng)部進(jìn)行指令的指令值，以使得所述指向方向與所述目標(biāo)方向的差成為允許值以下。2.權(quán)利要求1所述的天線控制裝置，其特征在于， 以下述方式?jīng)Q定所述系數(shù)，即:在所述架臺(tái)方位角為所述方位旋轉(zhuǎn)角的情況下，使得由所述目標(biāo)方向決定的所述水平軸及所述正交水平軸的角度分別進(jìn)入所述水平軸及所述正交水平軸的可動(dòng)范圍。3.權(quán)利要求1或2所述的天線控制裝置，其特征在于， 所述Y軸配置在所述垂直軸的旋轉(zhuǎn)范圍的中心。4.權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的天線控制裝置，其特征在于， 所述方向獲取部包括獲取所述目標(biāo)物的軌道預(yù)報(bào)值的軌道預(yù)報(bào)獲取部、以及根據(jù)所述目標(biāo)物所輻射出且由所述天線接收的信號(hào)來生成所述天線的所述水平軸及所述正交水平軸的角度誤差信號(hào)即二軸角度誤差信號(hào)的接收部，所述方向獲取部使用所述軌道預(yù)報(bào)值生成所述目標(biāo)方向， 所述控制部根據(jù)所述二軸角度誤差信號(hào)計(jì)算出所述水平軸及所述正交水平軸的指令值。5.權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的天線控制裝置，其特征在于， 所述方向獲取部包括獲取所述垂直軸、所述水平軸及所述正交水平軸的檢測(cè)角度的檢測(cè)部；以及根據(jù)所述目標(biāo)物所輻射出且由所述天線接收的信號(hào)來生成所述天線的所述水平軸及所述正交水平軸的角度誤差信號(hào)即二軸角度誤差信號(hào)的接收部，所述方向獲取部使用所述垂直軸、所述水平軸及所述正交水平軸的所述檢測(cè)角度生成所述目標(biāo)方向， 所述控制部根據(jù)所述二軸角度誤差信號(hào)計(jì)算出所述水平軸及所述正交水平軸的指令值。6.權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的天線控制裝置，其特征在于， 所述方向獲取部具有獲取所述目標(biāo)物的軌道預(yù)報(bào)值以作為所述目標(biāo)方向的軌道預(yù)報(bào)獲取部， 所述控制部基于利用所述坐標(biāo)變換部對(duì)方位角變更后目標(biāo)方向進(jìn)行變換而得到的所述X坐標(biāo)及所述Y坐標(biāo)來計(jì)算對(duì)所述水平軸及所述正交水平軸進(jìn)行指令的指令值，其中，所述方位角變更后目標(biāo)方向是使所述目標(biāo)方向繞所述垂直軸旋轉(zhuǎn)所述方位旋轉(zhuǎn)角后的方向。7.權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的天線控制裝置，其特征在于， 所述目標(biāo)物為準(zhǔn)天頂衛(wèi)星， 所述垂直軸的旋轉(zhuǎn)范圍的中心是北或南，所述Y軸是南北方向。8.一種天線裝置，其特征在于，包括: 固定的基部； 相對(duì)于所述基部旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸即垂直于水平面的垂直軸； 驅(qū)動(dòng)所述垂直軸并使其旋轉(zhuǎn)的垂直軸驅(qū)動(dòng)部； 利用所述垂直軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的方位角架臺(tái)； 相對(duì)于所述方位角架臺(tái)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸即水平的水平軸； 驅(qū)動(dòng)所述水平軸并使其旋轉(zhuǎn)的水平軸驅(qū)動(dòng)部； 利用所述水平軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的仰角架臺(tái)； 相對(duì)于所述仰角架臺(tái)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸即垂直于所述水平軸的正交水平軸； 驅(qū)動(dòng)所述正交水平軸并使其旋轉(zhuǎn)的正交水平軸驅(qū)動(dòng)部； 利用所述正交水平軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的天線；以及 控制所述天線的指向方向的權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的天線控制裝置。
【文檔編號(hào)】H01Q3/02GK105934852SQ201580004777
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2015年1月15日
【發(fā)明人】吉田幸司, 上鄉(xiāng)直也, 酒井雄二, 堀本正伸
【申請(qǐng)人】三菱電機(jī)株式會(huì)社