特許 6581144 衛星捕捉装置および衛星捕捉方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6581144

(24)【登録日】2019年9月6日

(45)【発行日】2019年9月25日

(54)【発明の名称】衛星捕捉装置および衛星捕捉方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 3/40 20060101AFI20190912BHJP

   H01Q 3/02 20060101ALI20190912BHJP

   H04B 7/155 20060101ALI20190912BHJP

【ＦＩ】

   G01S3/40

   H01Q3/02

   H04B7/155

【請求項の数】15

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-90469(P2017-90469)

(22)【出願日】2017年4月28日

(65)【公開番号】特開2018-189440(P2018-189440A)

(43)【公開日】2018年11月29日

【審査請求日】2018年8月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100189913

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜飼 健

(72)【発明者】

【氏名】天木 智

(72)【発明者】

【氏名】向井 学

(72)【発明者】

【氏名】井元 則行

(72)【発明者】

【氏名】沼口 茂之

【審査官】 東 治企

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−０４６１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−０２６２１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−００２７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１５８５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０１４７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−２１３９４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ３／００−３／７４

Ｈ０１Ｑ ３／００−３／４８

Ｈ０１Ｑ ２１／００−２５／０４

Ｇ０１Ｃ １７／００−１７／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

人工衛星からの電波を受信するアンテナと、
方位情報を取得する方位センサと、
位置情報を取得する位置センサと、
前記位置センサにより取得された位置情報に対応づけられた衛星目標角を含む探索範囲に、前記方位センサにより取得された方位情報に基づいて前記アンテナを指向させて、前記人工衛星を探索する探索部と、
前記方位センサにより取得された方位情報の信頼度を計算する計算部とを具備し、
前記探索部は、前記信頼度が高いほど前記探索範囲を狭くする、衛星捕捉装置。

【請求項2】

さらに、前記方位センサを軸まわりに回転駆動する駆動部を具備し、
前記計算部は、前記方位センサの前記軸まわりの回転角度と前記取得された方位情報との関係に基づいて前記信頼度を計算する、請求項１に記載の衛星捕捉装置。

【請求項3】

前記駆動部は、前記方位センサを方位軸周りに定速で回転させ、
前記計算部は、前記回転角度に対する前記方位情報の線形性、または、前記回転角度に対する前記方位情報のばらつきに基づいて前記信頼度を計算する、請求項２に記載の衛星捕捉装置。

【請求項4】

前記駆動部は、前記方位センサを方位軸周りに間欠的に回転させ、
前記計算部は、前記回転角度に対する前記方位情報の線形性、または、前記回転角度に対する前記方位情報のばらつきに基づいて前記信頼度を計算する、請求項２に記載の衛星捕捉装置。

【請求項5】

前記駆動部は、前記信頼度が規定値以下となれば前記方位センサの回転駆動を中止する、請求項２に記載の衛星捕捉装置。

【請求項6】

前記駆動部は、前記衛星捕捉装置の磁性体の影響を無視することの可能な範囲で前記方位センサを回転駆動する、請求項２に記載の衛星捕捉装置。

【請求項7】

前記方位センサは、前記アンテナに取り付けられ
前記駆動部は、前記アンテナを前記軸まわりに回転駆動する、請求項２乃至６のいずれか１項に記載の衛星捕捉装置。

【請求項8】

さらに、前記信頼度が規定値以下となったことをユーザに報知する報知部を具備する、請求項１に記載の衛星捕捉装置。

【請求項9】

人工衛星からの電波を受信するアンテナを有する衛星捕捉装置のコンピュータにより実行される衛星捕捉方法であって、
前記コンピュータが、位置センサにより取得された位置情報に対応づけられた衛星目標角を取得し、
前記コンピュータが、方位センサにより取得された方位情報に基づいて、前記取得された衛星目標角を含む探索範囲に前記アンテナを指向させて前記人工衛星を探索し、
前記コンピュータが、前記方位センサにより取得された方位情報の信頼度を計算し、
前記コンピュータが、前記信頼度が高いほど前記探索範囲を狭くする、衛星捕捉方法。

【請求項10】

前記コンピュータは、前記方位センサを軸まわりに回転駆動し、
前記コンピュータは、前記方位センサの前記軸まわりの回転角度と前記取得された方位情報との関係に基づいて前記信頼度を計算する、請求項９に記載の衛星捕捉方法。

【請求項11】

前記コンピュータは、前記方位センサを方位軸周りに定速で回転させ、
前記コンピュータは、前記回転角度に対する前記方位情報の線形性、または、前記回転角度に対する前記方位情報のばらつきに基づいて前記信頼度を計算する、請求項１０に記載の衛星捕捉方法。

【請求項12】

前記コンピュータは、前記方位センサを方位軸周りに間欠的に回転させ、
前記コンピュータは、前記回転角度に対する前記方位情報の線形性、または、前記回転角度に対する前記方位情報のばらつきに基づいて前記信頼度を計算する、請求項１０に記載の衛星捕捉方法。

【請求項13】

前記コンピュータは、前記信頼度が規定値以下となれば前記方位センサの回転駆動を中止する、請求項１０に記載の衛星捕捉方法。

【請求項14】

前記コンピュータは、前記衛星捕捉装置の磁性体の影響を無視することの可能な範囲で前記方位センサを回転駆動する、請求項９に記載の衛星捕捉方法。

【請求項15】

前記コンピュータは、前記信頼度が規定値以下となったことをユーザに報知する、請求項９に記載の衛星捕捉方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、例えば小型の衛星通信装置であるＶＳＡＴ（Very Small Aperture Terminal）に適用可能な衛星捕捉装置および衛星捕捉方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＶＳＡＴは、静止衛星と通信するための通信装置のうち、アンテナ開口が比較的小さな装置である。例えば車に搭載したり、一人で持ち運べるくらいにまで小型化した装置も提供されていて、その機動性を活かして災害現場などでの利用が始まっている。また、移動通信インフラと連携させて利用されることも多い。

【0003】

ところで、衛星と通信するためには衛星を正確に捕捉し、アンテナ面を衛星方向に正しく指向させなくてはならない。従来、アンテナ角の調整は熟練者の技能に頼っていたが、近年では追尾機構により衛星を自動的に捕捉する方法が提案されている。例えば、駆動装置でアンテナを回転させながら受信電波強度を測定し、その強度が最大の方向にアンテナを向けることで衛星を捕捉するという技術が知られている。具体的には、アンテナの方位角（ＡＺ（Azimuth）角）、仰角（ＥＬ（Elevation）角）、および偏波角（ＰＯＬ（Polarization）角）の３軸を調整することで、衛星方向近傍の電波強度を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平２−２７０１号公報

【特許文献2】特開平９−１３５１１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

既存の技術では、方位センサが不正な値を出力すると衛星を捕捉することができない。特に、方位センサの周囲環境（ビル、車両、橋梁等の磁性体）により地磁気は大きく影響されるので、このような環境下では正確な方位を測定できない。方位センサが不正な測定値を出力すると捕捉対象の通信衛星にアンテナを向けられず、受信信号の感度が不十分となり、衛星の捕捉に失敗する。このようなケースでは全方位探索を実施せざるを得ず、衛星捕捉完了までに長時間がかかる。

【0006】

一方、過去に衛星捕捉が成功したときの方位センサの測定値と今回の測定値とを比較し、今回の測定値の有効／無効を判定することが考えられている。つまり、無効と判定された場合にのみ全方位探索を実施することで、トータルでの時間を短縮しようとしている。しかし、過去のデータが無い場合には対応困難であるし、前回とは異なる環境（場所、あるいは周囲の磁性体など）で衛星捕捉を開始する場合には、やはり最初からやり直しになる。

【0007】

目的は、衛星を捕捉するまでにかかる時間を短縮可能な衛星捕捉装置および衛星捕捉方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施形態によれば、衛星捕捉装置は、人工衛星からの電波を受信するアンテナと、方位情報を取得する方位センサと、位置情報を取得する位置センサと、探索部と、計算部とを具備する。探索部は、位置センサにより取得された位置情報に対応づけられた衛星目標角を含む探索範囲に、方位センサにより取得された方位情報に基づいてアンテナを指向させて、人工衛星を探索する。計算部は、方位センサにより取得された方位情報の信頼度を計算する。そして探索部は、信頼度が高いほど探索範囲を狭くする。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係る衛星通信装置の一例を示す外観図。

【図2】図１に示される衛星通信装置１の一例を示す機能ブロック図。

【図3】地磁気について説明するための図。

【図4】方位情報４４ａの一例を示す図。

【図5】衛星目標角テーブル４４ｂの一例を示す図。

【図6】方位算出部４３により取得された方位角（測定方位）の一例を示す図。

【図7】方位情報が磁性体の影響を受けることを示す図。

【図8】方位情報の信頼度と探索範囲との関係の一例を示す図。

【図9】第１の実施形態における衛星通信装置１の処理手順の一例を示すフローチャート。

【図10】信頼度の計算にかかる処理手順の一例を示すフローチャート。

【図11】方位角の線形性が良好な特性を示す場合の一例を示す図。

【図12】方位角の線形性が不良となる環境の一例を示す図。

【図13】第２の実施形態における衛星通信装置１の処理手順の一例を示すフローチャート。

【図14】第３の実施形態における衛星通信装置１の処理手順の一例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

衛星通信システムは、複数の地球局を備え、これらは静止軌道上の人工衛星（衛星）を介して互いに通信する。この種のシステムは、例えば都道府県等の広域の自治体の防災システムに適用される。例えば、災害現場等に設置された衛星通信装置からの生の映像を県庁所在地等の地球局に衛星回線で送信することができる。これにより災害状況を迅速かつ正確に知ることができるようになる。また、衛星回線を用いてＶｏＩＰ（Voice over IP）通話やＴＶ会議を行うこともでき、関係部署間の情報共有や災害対応協議にも利用することができる。
［第１の実施形態］
図１は、実施形態に係る衛星通信装置の一例を示す外観図である。図１に示される衛星通信装置１はいわゆる超小型の衛星通信装置であるＶＳＡＴであり、衛星捕捉装置としての機能を備える。衛星通信装置１のサイズはユーザが持ち運べる程度にコンパクトで、重量も抑えられている。この衛星通信装置１は、例えば災害現場に運んで非常用の通信局として利用することができる。

【0011】

図１に示される衛星通信装置１は、アンテナ１０、本体部１１、この本体部１１を支える三脚１２、本体部１１とアンテナ１０とを物理的に接続する支柱１３ｂ，１３ｃ、および送受信部１８を備える。本体部１１は、プロセッサ（ＣＰＵ（Central Processing Unit）あるいはＭＰＵ（Micro Processing Unit）など）およびメモリを備える、いわゆるコンピュータである。

【0012】

アンテナ１０は、人工衛星からの電波を受信し、また、人工衛星に向け電波を送信する。アンテナ１０のサイズは例えば５０ｃｍ×５０ｃｍである。アンテナの形式は図１に示される平面アンテナのほか、パラボラアンテナを用いることもできる。衛星通信に用いるためにアンテナ１０の指向性は鋭いので、互いに異なる３つの軸である衛星への方位角（ＡＺ角）、仰角（ＥＬ角）、偏波角（ＰＯＬ角）を正確に合わせる必要がある。

【0013】

送受信部１８は、アンテナ１０を介して送受信される無線周波数帯の信号を例えばベースバンド帯の信号に周波数変換する。例えばアンテナ１０の背面に、アンテナ１０と近接するように送受信部１８を取り付けることで、送信信号、受信信号の減衰を抑えることができる。

【0014】

さらに、例えばアンテナ１０の背面に、方位情報を取得する方位センサ６０が取り付けられる。方位センサ６０をアンテナ１０に設置することで、方位センサ６０を方位軸に沿って水平に回転移動させることができる。また、アンテナ１０とモータ２０を兼用して方位センサ６０を回転させることができ、装置のコストダウンを図れる。

【0015】

支柱１３ｂは、例えば、本体部１１の上面（図１の上側の面）に垂直に設けられ、本体部１１に対して方位角（ＡＺ角）となる回転方向Ａに回転する。支柱１３ｃは、支柱１３ｂに半固定的かつ回動自在に取り付けられ、支柱１３ｂに対して仰角（ＥＬ角）となる回転方向Ｂに回転する。支柱１３ｂ，１３ｃは、折りたたみ機構を有していてもよい。支柱１３ｂ，１３ｃを折りたためるようにすれば衛星通信装置１をさらに小型化することができ、衛星通信装置１のとりまわしも容易になる。

【0016】

モータ２０ａ，２０ｂが、支柱１３ｂに取り付けられる。モータ２０ｃが、支柱１３ｃに取り付けられる。各モータはモータ制御部２０２からの制御信号により制御される。モータ２０ａは、アンテナ１０を回転方向Ａの軸（方位軸またはＡＺ軸）周りに回転させる。モータ２０ｂは、アンテナ１０を回転方向Ｂの軸（仰角軸またはＥＬ軸）周りに回転させる。モータ２０ｃは、アンテナ１０を回転方向Ｃの軸（偏波軸またはＰＯＬ軸）周りに回転させる。

【0017】

本体部１１は、電源ボタン１４、捕捉ボタン１５、および表示装置９０を備える。電源ボタン１４は、衛星通信装置１の電源のＯＮとＯＦＦとを切替えるためのボタンである。装置がＯＮされたのち捕捉ボタン１５が操作されると衛星捕捉制御処理がスタートし、アンテナ１０を用いて衛星を捕捉するための処理が開始される。

【0018】

表示装置９０は、例えば、本体部１１の側面に設けられ、衛星捕捉制御処理の結果などを表示する。表示装置９０は、衛星通信装置１に内蔵されていなくてもよく、衛星通信装置１に外付けされる表示デバイスであってもよい。

【0019】

図２は、図１に示される衛星通信装置１の一例を示す機能ブロック図である。本体部１１は、捕捉制御部４０、モータ制御部３０、アンテナの受信感度を算出する受信信号感度算出部５０、位置センサ７０、ユーザ入力装置８０および、報知部としての表示装置９０、スピーカ１００を備える。

【0020】

このうちモータ制御部３０は、アンテナ１０の指向方向に関する捕捉制御部４０からの指示に応じて、モータ２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）のそれぞれに制御信号を与える。このような制御により、アンテナ１０および方位センサ６０の指向方向を変化させることができる。

【0021】

受信信号感度算出部５０は、アンテナ１０で受信された受信信号の受信感度を算出し、得られた値を捕捉制御部４０に送る。

【0022】

方位センサ６０は、地磁気を感知することで、衛星通信装置１の方位情報を取得する。モータ２０によるアンテナ１０の駆動と連動して方位センサ６０の指向方向も変化し、取得される方位情報も変化する。取得された方位情報は捕捉制御部４０に渡される。

【0023】

位置センサ７０は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）により、衛星通信装置１の設置場所の位置情報（例えば緯度および経度）を取得する。取得された位置情報は捕捉制御部４０に渡される。

【0024】

ユーザ入力装置８０は、自動捕捉制御に関わるユーザからの指示を入力するためのユーザインタフェースである。ユーザ入力装置８０は、例えば、衛星捕捉処理の開始／停止を指示するスイッチ、捕捉対象衛星を選択するためのタッチパネルなどを備える。

【0025】

表示装置９０は、自動捕捉制御に関わる情報を表示する。例えば、現在の処理状態（キャリブレーション中、衛星捕捉中、トラッキング中など）をＬＥＤ（Light Emitting Diode）で表示しても良い。あるいは、捕捉成功、捕捉失敗のような捕捉結果を終了コードと共に液晶パネルに表示しても良い。スピーカ１００は、自動捕捉制御に関わる情報をユーザに音で通知する。

【0026】

捕捉制御部４０は、アンテナ１０の方位角、仰角、偏波角をモータ制御部３０に指示し、受信信号の受信感度がピークとなる角度を検出することで目標の通信衛星を捕捉する。捕捉制御部４０は、衛星探索部４１、方位算出部４３および記憶部４４を備える。このうち記憶部４４は、方位情報４４ａと、衛星目標角テーブル４４ｂとを記憶する。

【0027】

方位情報４４ａは、方位センサ６０で測定した衛星通信装置１の方位角（方位情報）と地磁気強度とを対応付けた情報である。
すなわち、図３に示されるように、地磁気は角度と強度とを有するベクトルであるので、方位情報４４ａは方位角と地磁気強度との双方を含む。
また、図４に方位情報４４ａの一例を示す。方位角［°］と地磁気強度［マイクロテスラ］とに、測定種別（初期や回転など）と測定時刻とを対応付けて記録しても良い。

【0028】

衛星目標角テーブル４４ｂは、地上における位置情報（例えば緯度、経度）に、捕捉すべき通信衛星の衛星目標角（方位角、仰角、偏波角）を対応付けたテーブルである。
例えば、図５に示すように、北海道札幌市の緯度は１４１．４°、経度は４３．１°であり、この位置における通信衛星Ａの目標角は（方位角、仰角、偏波角）＝（１５１．２°、３６．１°、１０．４°）である。

【0029】

図２に戻って説明を続ける。探索部としての衛星探索部４１は、衛星からの受信信号感度を監視しながらアンテナ１０の角度を調整し、受信信号感度のピーク位置を探索することにより衛星を捕捉する。すなわち衛星探索部４１は、位置センサ７０で取得された自装置の位置情報に対応づけられた衛星目標角を、衛星目標角テーブル４４ｂから取得する。そして、この衛星目標角を含む探索範囲を設定し、この探索範囲にアンテナ１０を指向させて人工衛星を探索する。その際、衛星探索部４１は、方位センサ６０により取得された方位情報に基づいてアンテナ１０の指向方向を制御し、探索範囲をサーチする。
方位算出部４３は、方位センサ６０を例えば定速で方位軸の軸まわりに回転させながら、装置の方位角と、その信頼性を示す指標である信頼度（方位信頼度）とを算出する。

【0030】

図６は、方位算出部４３により取得された方位角（測定方位）の一例を示す図である。各図の横軸は方位センサ角、つまり方位センサ６０の方位軸まわりの回転角度を示す。図６（ａ）は、衛星通信装置１の周囲に磁性体等の磁気攪乱因子の無い状態で測定された方位情報を示し、測定方位は方位センサ角に対して線形に変化している。これに対し図６（ｂ）のグラフでは、測定方位が方位センサ角に対して不規則に変化している。これは、衛星通信装置１の周囲に磁性体等の磁気攪乱因子が有ることを示す。

【0031】

方位の測定にはもっぱら地磁気が利用されるが、図７に示すように地磁気は周辺環境（ビル、車両、橋梁等の磁性体）の影響を大きく受ける特徴がある。図７（ａ）のように周囲に磁性体等が無ければ、地磁気を頼りに方位を測定することができるが、図７（ｂ）のように磁性体があると、地磁気を頼りに方位を測定することができなくなる。

【0032】

方位算出部４３は、図６（ｂ）、あるいは図７（ｂ）に示されるような状態で取得された方位情報の信頼度を、低いと評価する。この信頼度が規定値以下となると、スピーカ１００からの音声、あるいは表示装置９０の表示により、ユーザにそのことが報知される。

【0033】

そして、衛星探索部４１は、この方位情報の信頼度に基づいて衛星サーチのための探索範囲の広さ（狭さ）を可変する。つまり、方位情報の信頼度が高ければ高いほど探索範囲を狭くするようにし、このようにすることで衛星の探索にかかる時間をできるだけ短縮するようにする。

【0034】

図８に示されるように、例えば、信頼度と探索範囲とを例えば三段階に分けて設定することができる。信頼度の値が１〜０．９５の範囲に有れば、例えば衛星目標角の周囲の±５°を探索範囲（１０°）とする。信頼度の値が０．９５〜０．９の範囲に有れば、例えば衛星目標角の周囲の±１０°を探索範囲（２０°）とする。信頼度の数値が０．９以下であれば、例えば衛星目標角の周囲の±１５°を探索範囲（１０°）とする。次に、上記構成を基礎として複数の実施形態を説明する。

【0035】

図９は、第１の実施形態における衛星通信装置１の処理手順の一例を示すフローチャートである。
ステップＳ１において、衛星通信装置１は、位置センサ７０を利用して、自らの設置された場所の経度および緯度を測定する。

【0036】

次に、ステップＳ２において、衛星通信装置１は、ステップＳ１で測定した位置情報の緯度、経度から衛星目標角テーブル４４ｂを検索し、捕捉すべき衛星の方位角、仰角、偏波角を算出する。ここで、捕捉対象衛星は装置にプリセットされていても良いし、ユーザ入力装置８０から選択しても良い。

【0037】

次に、ステップＳ３において、衛星通信装置１は、方位算出部４３により装置の方位角、信頼度を取得する。
ステップＳ４において、信頼度が閾値ＲTHより低い場合、ステップＳ３で取得した装置の方位角は正しい方位角からずれており、ステップＳ６の部分探索を実施しても衛星信号を検出できない可能性が高い（ステップＳ７でＮとなる）。そこで衛星通信装置１は、ステップＳ６をスキップしてステップＳ８の全方位探索を実行する。

【0038】

ステップＳ５において、衛星通信装置１は、ステップＳ２で決定した衛星目標角へアンテナ１０を向けるため、モータ制御部３０にアンテナ制御軸の回転を指示する。アンテナ制御角度は、ステップＳ３で取得した方位角を考慮し、アンテナ１０が衛星目標角へ向くように決定する。例えば、衛星目標方位角が１４０°であり、衛星捕捉装置の測定方位が３０°であれば、方位角制御軸の角度指示は１１０°となる。

【0039】

ステップＳ６において、ステップＳ５にて捕捉対象の衛星付近にアンテナ１０が向いているので、その近くに受信感度のピークが存在すると考えられる。衛星通信装置１は、その付近の部分的な範囲でアンテナ角を変化させ、その時の受信感度を測定してピークを検索する。探索範囲はアンテナ１０の指向特性、及び方位センサ６０の測定精度により決定されるが、およそ１０°〜４５°程度とするのが好ましい。

【0040】

ステップＳ７において、ステップＳ６で受信感度のピークを検出できれば、衛星信号を検出できたと判断し、衛星通信装置１は捕捉成功のステータスで自動捕捉処理を終了する。この時、表示装置９０に捕捉成功ステータスを表示したり、スピーカ１００で捕捉成功を表す音を鳴らしても良い。ピークを検出できなければ、捕捉対象衛星を全方位から探索するために処理手順はステップＳ８に移動する。

【0041】

ステップＳ８において、ステップＳ６と同様に受信感度のピークを探索するが、このステップＳ８では、アンテナ１０の探索範囲を全方位（３６０°）とする。よってここ（ステップＳ８）での処理時間はステップＳ６に比べて長い時間を要することになる。例えばステップＳ６に比較して８〜３６倍程度の探索時間となる。

【0042】

ステップＳ９において、ステップＳ７と同様に、受信感度のピークを検出できれば、衛星信号が検出できたと判断し、衛星通信装置１は捕捉成功のステータスで自動捕捉処理を終了する。ピークを検出できなければ、衛星通信装置１は、捕捉失敗のステータスで自動捕捉処理を終了する。この時、表示装置９０に捕捉成功／捕捉失敗ステータスを表示したり、スピーカ１００で捕捉成功／捕捉失敗を表す音を鳴らしても良い。

【0043】

図１０は、信頼度の計算にかかる処理手順の一例を示すフローチャートである。なおこの手順は、方位情報の取得に関する、いわゆるキャリブレーション（校正）として実施されても良い。

【0044】

ステップＳ１１において、装置の初期方位角を測定するため、衛星通信装置１は、プリセットされているモータ２０の初期角度へ移動させる。初期角度に移動することにより、方位センサ６０は装置正面を向く。
ステップＳ１２において、衛星通信装置１は、方位センサ６０により方位角を測定し、方位情報４４ａへ記録する。図４に示すように測定種別＝初期として記録する。

【0045】

ステップＳ１３において、次に、衛星通信装置１は、モータ２０の定速回転を開始する。回転速度はモータの制御性能と方位センサ６０の測定負荷によって決定するが、およそ１０°／秒程度である。

【0046】

ステップＳ１４において、
衛星通信装置１は、方位センサ６０により方位角、地磁気強度を測定し、方位情報４４ａへ記録する。図４に示すように測定種別＝回転として記録する。この測定手順は、予め決定しておいた回転終了角まで繰り返される（ステップＳ１５）。

【0047】

ステップＳ１６において、回転完了角まで到達すると、方位センサ６０の回転が停止される。装置周囲を隈なく検証するためには、回転終了角＝初期角、つまり３６０°回転させる。しかし処理高速化のために１８０°などの限定された範囲で回転させても構わない。

【0048】

ステップＳ１７において、次に衛星通信装置１は、方位情報４４ａへ記録された方位角の線形性を算出する。図１１（ａ）のように周囲に磁性体がない場合、方位センサ６０の測定する方位角は、図１１（ｂ）のように時間と共に線形に増加、または減少する。しかし、図１２（ａ）のように周囲に磁性体がある場合、図１２（ｂ）のように、方位角の線形性は低くなる。

【0049】

例えば、方位角の線形性は、測定された方位角を最小二乗法で直線近似した場合の寄与率（Ｒ2）によって評価することができる。方位角の線形性のみで信頼度を決定する場合、信頼度は例えば式（１）により計算できる。

【0050】

【数1】

【0051】

ステップＳ１８において、次に衛星通信装置１は、方位情報４４ａへ記録された地磁気強度のばらつきを算出する。周囲に磁性体がない場合、測定される地磁気強度は、自然界に存在する地磁気（地球の地磁気）のみであるためほぼ一定値となる。しかし周囲に磁性体がある場合、測定される地磁気は周囲の磁性体によって発生する磁界の影響も含まれるため、ばらつきが発生する。例えば、地磁気強度のばらつきは、測定された地磁気強度の標準偏差（σ）によって評価しても良い。また、例えば、自然界の地磁気のばらつき範囲（例えば、１００ｎＴ（ナノテスラ））を越えた測定値の割合で評価しても良い。

【0052】

地磁気強度のばらつきのみで信頼度を決定する場合、信頼度は例えば式（２）により計算できる。

【0053】

【数2】

【0054】

方位角の線形性と地磁気のばらつきとを組み合わせて信頼度を決定する場合、信頼度は例えば式（３）により計算できる。

【0055】

【数3】

【0056】

ステップＳ１９において、衛星通信装置１は、ステップＳ１７で算出した方位角の線形性、またはステップＳ１８で算出した地磁気強度のばらつき、またはその組み合わせで信頼度を決定する。信頼度は０〜１の値とし、値が大きいほど初期方位角が装置方位を表している確率が高いと定義する。

【0057】

以上説明したようにこの実施形態では、方位情報の信頼度を計算し、その値に基づいて探索範囲を絞り込むことによって衛星捕捉時間を高速化するようにした。つまり、方位センサ６０で取得された方位情報の線形性、あるいはばらつきを示す指標を計算し、線形性が高いほど、あるいはばらつきが少ないほど、方位情報の信頼度の数値を高くする。そして、この数値が高ければ高いほど、衛星の探索範囲を狭くすることによってサーチ期間を短縮し、衛星捕捉時間を高速化するようにした。

【0058】

このようにすることで衛星通信装置１のユーザは、通信をより早く開始することが可能になり、防災行政無線などの緊急性を求められる状況下において、特に有利となる。また、信頼度が低い場合には部分的な衛星探索を省略することで確実を期するようにし、その状況を利用者に報知するようにした。
これらのことから、衛星を捕捉するまでにかかる時間を短縮可能な衛星捕捉装置および衛星捕捉方法を提供することが可能となる。

【0059】

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について、説明する。本実施の形態は、捕捉完了時間を短縮するため、停止角を設けた実施の形態である。

【0060】

図１３は、第２の実施形態における衛星通信装置１の処理手順の一例を示すフローチャートである。図１０と同様の手順には同じ符号を付して示す。

【0061】

Ｓ１１からＳ１３までは、図１０の手順と同じため説明を省略する。
ステップＳ１３で方位センサ６０の定速回転が開始されたのち、ステップ２３において、衛星通信装置１は、停止角まで到達したか否かを判定する。停止角とは、例えば１０°、２０°、３０°のような等間隔の角度であってよい。そして、停止角に達した時にだけ、衛星通信装置１は方位角および地磁気の強度を測定する（ステップＳ１４）。以下は、図１０と同様な手順となる。

【0062】

このようにすれば、方位センサ６０の測定回数を少なくすることができ、回転速度をより高速に設定することもできる。回転速度を高速にすることにより、捕捉完了時間を短縮することができる。

【0063】

［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について、説明する。本実施の形態は、方位測定の信頼度が低い場合、方位測定を行わない実施の形態である。

【0064】

図１４は、第２の実施形態における衛星通信装置１の処理手順の一例を示すフローチャートである。図９と同様の手順には同じ符号を付して示し、ここでは異なる手順についてのみ説明する。

【0065】

ステップ１からステップ４は図９と同じため、説明を省略する。

【0066】

ステップＳ４において信頼度が閾値ＲTHよりも低ければ、ステップＳ３５において、長い時間をかけて自動捕捉を実行するのではなく、装置周辺の磁性体の除去をユーザに促すべく、方位測定の警告を行うようにする。例えば、表示装置９０に警告メッセージを表示するか、あるいは警告音をスピーカ１００から鳴らすことで、方位測定の警告を発報することができる。これによりユーザに場所の移動などを促すことができる。

【0067】

なお本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、全ての回転中の方位情報を取得完了してから方位角の線形性を評価するようにしたが、方位情報の測定中に動的に方位角の線形性を評価し、その値が敷値以下となった場合に処理を中止することでも、捕捉完了時間を短縮することができる。

【0068】

また、衛星通信装置１の内部にもモータや電源装置のような磁性体があるので、回転範囲によってはそれらの磁性体の影響を受ける可能性もある。それらの磁性体の影響を受けない範囲に限定して回転させることにより、より精度の高い信頼度の算出を行うことができる。つまり、衛星通信装置１の内部の磁性体の影響を無視することの可能な範囲で方位センサ６０を回転駆動するようにしても良い。

【0069】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0070】

１…衛星通信装置、１０…アンテナ、１１…本体部、１２…三脚、１３ｂ…支柱、１３ｃ…支柱、１４…電源ボタン、１５…捕捉ボタン、１８…送受信部、２０…モータ、２０ａ…モータ、２０ｂ…モータ、２０ｃ…モータ、３０…モータ制御部、４０…捕捉制御部、４１…衛星探索部、４３…方位算出部、４４…記憶部、４４ａ…方位情報、４４ｂ…衛星目標角テーブル、５０…受信信号感度算出部、６０…方位センサ、７０…位置センサ、８０…ユーザ入力装置、９０…表示装置、１００…スピーカ、２０２…モータ制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】