特許 6873653 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】6873653

(24)【登録日】2021年4月23日

(45)【発行日】2021年5月19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】

   H01Q 3/02 20060101AFI20210510BHJP

   H04B 7/155 20060101ALI20210510BHJP

【ＦＩ】

   H01Q3/02

   H04B7/155

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-205171(P2016-205171)

(22)【出願日】2016年10月19日

(65)【公開番号】特開2018-67797(P2018-67797A)

(43)【公開日】2018年4月26日

【審査請求日】2019年9月12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】 佐藤 当秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２７３６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５３２５９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ １／１２

Ｈ０１Ｑ ３／０２

Ｈ０４Ｂ ７／１５５

(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、
互いに異なる３つの軸周りに前記アンテナを駆動する駆動部と、
前記アンテナの受信電波強度を算出する算出部と、
前記アンテナの指向特性情報を記憶する記憶部と、
前記アンテナの、前記３つの軸のうちいずれか１つの軸まわりの回転角に対する前記受信電波強度の波形の形状と前記指向特性情報とを比較した結果に基づいて、当該１つの軸についての衛星方向を判定する判定部と、
前記判定された衛星方向と前記受信電波強度とに基づいて、他の２つの軸のうちいずれか一方の軸まわりの前記アンテナの回転角を制御して前記人工衛星を捕捉する制御部とを具備する、衛星捕捉装置。

【請求項2】

前記判定部は、前記波形に示されるピークの数に基づいて前記衛星方向を判定する、請求項１に記載の衛星捕捉装置。

【請求項3】

前記判定部は、前記アンテナの前記１つの軸まわりの回転角に対する前記受信電波強度のノイズ成分を除去し、前記指向特性情報と比較した結果に基づいて当該１つの軸についての衛星方向を判定する請求項１に記載の衛星捕捉装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記アンテナを前記一方の軸まわりに順方向回転させたときの前記受信電波強度に応じて、当該アンテナを前記一方の軸まわりに逆方向回転させる、請求項１に記載の衛星捕捉装置。

【請求項5】

前記１つの軸は方位角方向に関する回転軸であり、前記一方の軸は仰角方向に関する回転軸である、請求項１に記載の衛星捕捉装置。

【請求項6】

人工衛星からの電波を受信するアンテナを、互いに異なる３つの軸周りに駆動することと、
前記アンテナの受信電波強度を算出することと、
前記アンテナの、前記３つの軸のうちいずれか１つの軸まわりの回転角に対する前記受信電波強度の波形の形状と当該アンテナの指向特性情報とを比較した結果に基づいて、当該１つの軸についての衛星方向を判定することと、
前記判定された衛星方向と前記受信電波強度とに基づいて、他の２つの軸のうちいずれか一方の軸まわりの前記アンテナの回転角を制御して前記人工衛星を捕捉することとを具備する、衛星捕捉方法。

【請求項7】

前記判定することは、前記波形に示されるピークの数に基づいて前記衛星方向を判定する、請求項６に記載の衛星捕捉方法。

【請求項8】

前記判定することは、
前記アンテナの前記１つの軸まわりの回転角に対する前記受信電波強度のノイズ成分を除去することと、
当該ノイズ成分を除去された前記受信電波強度と前記指向特性情報とを比較した結果に基づいて、当該１つの軸についての衛星方向を判定することと含む、請求項６に記載の衛星捕捉方法。

【請求項9】

前記制御することは、前記アンテナを前記一方の軸まわりに順方向回転させたときの前記受信電波強度に応じて、当該アンテナを前記一方の軸まわりに逆方向回転させる、請求項６に記載の衛星捕捉方法。

【請求項10】

前記１つの軸は方位角方向に関する回転軸であり、前記一方の軸は仰角方向に関する回転軸である、請求項６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衛星通信装置である。ＶＳＡＴは、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】

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。人間の手操作によりアンテナ角を調整するのは大変に難しいので、追尾機構を使って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】特許第４４８７２３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

衛星通信においてのアンテナ方向調整は、仰角（ＥＬ角）、方位角（ＡＺ角）および偏波角（ＰＯＬ角）の組合せから決まるもので、仰角（ＥＬ角）が衛星方向の真値を向いていれば電波強度のピーク角と衛星方位角とが一致するので方位角（ＡＺ角）を正しく検出することができる。しかし、仮に仰角（ＥＬ角）が少しでもずれていると、受信される電波強度のピーク角と衛星方位角が一致しなくなる。

【0006】

目的は、アンテナ駆動装置の精度によらず確実に衛星を捕捉することの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】

【0007】

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、駆動部、算出部、判定部および制御部を具備する。駆動部は、互いに異なる３つの軸周りにアンテナを駆動する。算出部は、アンテナの受信電波強度を算出する。判定部は、アンテナの、３つの軸のうちいずれか１つの軸まわりの回転角に対する受信電波強度の波形の形状に基づいて、当該１つの軸についての衛星方向を判定する。制御部は、判定された衛星方向と受信電波強度とに基づいて、他の２つの軸のうちいずれか一方の軸まわりのアンテナの回転角を制御して人工衛星を捕捉する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【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2A】アンテナの指向特性の一例を示す図。

【図2B】アンテナの指向特性の一例を示す図。

【図2C】アンテナの指向特性の一例を示す図。

【図3】第１の実施形態に係わる衛星捕捉装置の一例を示す機能ブロック図。

【図4】衛星目標角テーブル４０２の内容の一例を示す図。

【図5】自動捕捉制御部４０の処理手順の一例を示すフローチャート。

【図6】アンテナ１０の方位角と電波強度の測定値との一例を示す図。

【図7】アンテナ１０の方位角と電波強度の測定値との関係の例を示すグラフ。

【図8】衛星方向判定部４０３の処理手順の一例を示すフローチャート。

【図9】衛星方向判定部４０３の処理手順の他の例を示すフローチャート。

【図10A】受信電波強度波形の例を示す図。

【図10B】受信電波強度波形の例を示す図。

【図10C】受信電波強度波形の例を示す図。

【図10D】受信電波強度波形の例を示す図。

【図11】第２または第３の実施形態に係わる衛星捕捉装置の一例を示す機能ブロック図。

【図12】アンテナ特性保持部４０４に記憶されるアンテナ特性の一例を示すグラフ。

【図13】第３の実施形態における衛星方向判定部４０３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】

【0009】

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。

【0010】

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ＶＳＡＴ地上局であり、ユーザが持ち運べる程度の大きさ、重量である。可搬型であるので、例えば災害現場に運んで非常用の通信局として利用できる。

【0011】

さて、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１３、および送受信部１８を備える。

【0012】

アンテナ１０は、衛星との間で電波を送受信する。アンテナ１０のサイズは例えば５０ｃｍ×５０ｃｍである。図１では平面アンテナを示しているが、パラボラ型のアンテナでもよい。衛星通信に用いられるアンテナは高い指向性を持つので、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】

支柱１３は、例えば、支柱１３ｂ，１３ｃからなる。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１３は、折りたたみ機構を有していてもよい。支柱１３を折りたたむことによって衛星通信装置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。

【0015】

モータ２０ａ，２０ｂ，２０ｃが、支柱１３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（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（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（ＰＯＬ軸）周りに回転させる。

【0016】

本体部１１は、電源ボタン１４、捕捉ボタン１５、および表示装置１００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。

【0017】

表示装置１００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１００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。次に、上記構成を基礎として、衛星通信装置１に適用可能な衛星捕捉装置について複数の実施形態を説明する。

【0018】

図２に示されるように、電波の受信強度とアンテナの指向方向とは密接に関連する。
図２Ａは、仰角（ＥＬ角）方向のズレ角が０°の場合の特性図である。正しい方位角（ＡＺ角）と電波強度のピーク角（θ）とが一致するので、ピークを追尾すれば自動的に衛星を正しく検出することができる。

【0019】

図２Ｂ、図２Ｃは、仰角（ＥＬ角）がずれている場合の特性図である。図２Ｂに示されるケースでは正しい方位角（θ）の電波強度とサイドローブの電波強度とがほぼ同じなので、正しい衛星角の特定が難しい。図２Ｃでは正しい方位角（θ）の電波強度よりもサイドローブの電波強度のほうが高いので、ピーク角（θ´）と衛星方位角とが一致しなくなる。以下の説明では、このようなケースに対処でき、アンテナ駆動装置の精度によらず確実に衛星を捕捉できるようにした技術について述べる。

【0020】

［第１の実施形態］
図３は、第１の実施形態に係わる衛星捕捉装置の一例を示す機能ブロック図である。衛星捕捉装置は、アンテナ駆動部２０と、電波強度算出部３０と、自動捕捉制御部４０とを備える。このうち電波強度算出部３０はアンテナ１０に到来する電波の受信強度（受信電波強度）を算出する。得られた受信電波強度は自動捕捉制御部４０に通知される。

【0021】

アンテナ駆動部２０は、図１のモータ２０ａ，２０ｂ，２０ｃに対応するモータ２０１と、モータ制御部２０２とを備える。すなわちアンテナ駆動部２０は、自動捕捉制御部４０からの制御指令に基づきアンテナ１０を方位角（ＡＺ角）、仰角（ＥＬ角）、偏波角（ＰＯＬ角）周りにそれぞれ個別に回転駆動（回転摺動）する。具体的には、モータ制御部２０２からの制御信号がモータ２０ａ，２０ｂ，２０ｃにそれぞれ与えられることで、３軸周りのアンテナ１０の駆動制御が実現される。

【0022】

例えば、自動捕捉制御部４０から『方位角（ＡＺ角）を正方向（順方向）に３０°回転』といったコマンドが与えられると、モータ制御部２０２はその指令に基づきモータ２０ａに指定された電圧を入力するか、または指定された回数のパルス信号を発信するなどの制御を行う。なお実施形態ではアンテナ１０を方位角（ＡＺ角）および仰角（ＥＬ角）周りに回転駆動することを想定した説明を行う。

【0023】

自動捕捉制御部４０は、衛星探索部４０１、衛星方向判定部４０３を備え、また、記憶部（半導体メモリなど）に衛星目標角テーブル４０２を記憶する。自動捕捉制御部４０は例えば組み込み型コンピュータである。特に、衛星探索部４０１、衛星方向判定部４０３は、メモリに記憶されたプログラムに基づくＣＰＵ（Central Processing Unit）の演算処理により実現される処理機能であってよい。

【0024】

また、自動捕捉制御部４０は、方位センサ５０、位置センサ６０、ユーザ入力装置７０、および表示装置８０を備える。

【0025】

方位センサ５０は、衛星捕捉装置の指向する方位を、例えば地磁気観測などの手段で測定する。得られた方位情報は自動捕捉制御部４０に通知される。

【0026】

位置センサ６０は、衛星捕捉装置の設置場所の緯度および経度等の位置情報を、例えば、ＧＰＳ(Global Positioning System)により取得する。取得された位置情報は自動捕捉制御部４０に通知される。

【0027】

ユーザ入力装置７０は、衛星捕捉処理の開始／停止を指示するスイッチや、捕捉対象衛星を選択するタッチパネルなどを備えるヒューマン・マシン・インタフェースであり、自動捕捉制御に関わるユーザからの指示を受け付ける。

【0028】

表示装置８０は、各種の情報を表示してユーザに通知する。例えば、衛星捕捉中のような内部処理状態をＬＥＤで表示しても良いし、捕捉成功／捕捉失敗といった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。

【0029】

自動捕捉制御部４０の衛星探索部４０１は、衛星からの電波を受信しながらアンテナ駆動部２０経由でアンテナ１０の指向面を変化させ、その都度観測された受信電波強度から最適な衛星方向を自動的に探索することにより衛星を継続的に捕捉する。

【0030】

図４は、衛星目標角テーブル４０２の内容の一例を示す図である。衛星目標角テーブル４０２は、捕捉対象衛星（例えば通信衛星Ａ，Ｂ）の方位角、仰角、偏波角を、地上における位置（緯度、経度）に対応付けて記録するテーブルである。位置センサ６０で取得された衛星捕捉装置の位置情報をキーとして衛星目標角テーブル４０２を探索し、方位角（ＡＺ角）、仰角（ＥＬ角）、偏波角（ＰＯＬ角）の各初期値を粗く設定することができる。また、衛星目標角テーブル４０２に地名情報が登録されていれば、ユーザ入力装置７０から地名を選択して目標角を決定するようにしてもよい。

【0031】

衛星方向判定部４０３は、アンテナ１０の、ＡＺ軸、ＥＬ軸およびＰＯＬ軸のうちいずれか１つの軸まわりの回転角に対する受信電波強度の波形の形状に基づいて、当該１つの軸についての衛星方向を判定する。実施形態において、上記いずれか１つの軸としてＡＺ軸を採りあげることとし、最初に、ＡＺ軸を調整することを考える。すなわち衛星方向判定部４０３は、アンテナ１０のＡＺ軸まわりの回転角に対する受信電波強度の特徴（例えば波形の形状）に基づいて、ＡＺ軸についての衛星方向を判定する。つまり衛星方向判定部４０３は、アンテナ位置の調整制御中に電波強度算出部３０から入力された電波強度波形の特徴を分析し、衛星方向を判定する。

【0032】

自動捕捉制御部４０は、この判定された衛星方向と、受信電波強度とに基づいて、上記いずれか１つの軸の他の２つの軸（ＥＬ軸、ＰＯＬ軸）のうちいずれか一方の軸（実施形態ではＥＬ軸とする）まわりのアンテナ１０の回転角を制御し、衛星を捕捉する。次に、上記構成における作用を説明する。

【0033】

図５は、自動捕捉制御部４０の処理手順の一例を示すフローチャートである。自動捕捉制御が開始されると、自動捕捉制御部４０は、衛星捕捉装置の設置された場所の方位情報を方位センサ５０から取得し、位置情報を位置センサ６０から取得する（ステップＳ１０１）。

【0034】

次に、自動捕捉制御部４０は、ステップＳ１０１で得られた位置情報および方位情報をキーとして衛星目標角テーブル４０２を検索し、捕捉すべき衛星（捕捉対象衛星）の方位角ＡＺ０、仰角ＥＬ０、偏波角ＰＯＬ０を算出する（ステップＳ１０２）。なお捕捉対象衛星は、装置にプリセットされていても良いし、ユーザ入力装置７０から選択しても良い。

【0035】

次に、自動捕捉制御部４０は、アンテナ１０の仰角をステップＳ１０２で算出された目標角ＥＬ０に向けるため、アンテナ駆動部２０に指令を与える（ステップＳ１０３）。このとき、アンテナ駆動部２０の制御の精度によって、実際のアンテナ仰角はＥＬ０からわずかな誤差を持っているかもしれない。また自動捕捉制御部４０は、アンテナの偏波角をステップＳ１０２で算出した目標角ＰＯＬ０に向けるため、アンテナ駆動部２０に指令を与える（ステップＳ１０４）。

【0036】

次に、自動捕捉制御部４０は、アンテナの方位角を目標角ＡＺ０から少し戻した角度（ＲＡＮＧＥ／２）に向け、アンテナ指向角の微調整を開始する（ステップＳ１０５）。ここで、ＲＡＮＧＥは方位角方向で衛星を探索する角度範囲であり、アンテナ１０の指向特性やモータ制御部２０２の制御精度によって決定される。通常その値は１０°〜４５°程度とする。

【0037】

この状態から、自動捕捉制御部４０は、方位角がＡＺ０＋ＲＡＮＧＥ／２に達するまでアンテナ１０を回転させる（ステップＳ１０６）。つまり実施形態では、ＡＺ軸、ＥＬ軸およびＰＯＬ軸の３軸のうち、先ずＡＺ軸を中心にアンテナ指向方向の調整を行うようにした。これは、一般に方位センサの測定精度が比較的が低く（±１０°程度）、電波強度をモニタリングしながら衛星方向（ＡＺ１）を探す必要があるためである。高精度の方位センサを用いれば、その代償としてコストが高くなる。

【0038】

一方、ＥＬ軸方向の角度に関しては、例えば図１の三脚１２の設置端部に取り付けられた調整ねじを回転させ、使用者の目視確認のもとで水平が取れていれば十分な精度を得ることができる。また、傾斜センサを用いても良い。一般に傾斜センサは高精度（±１°以内）である。このような事情から実施形態では、最初にＡＺ軸に関して調整し、次にＥＬ軸、ＰＯＬ軸を調整するようにした。

【0039】

この工程の間、電波強度算出部３０は衛星からの電波の受信強度を継続的に算出し（ステップＳ１０７、Ｓ１０８）、受信電波強度を随時、自動捕捉制御部４０に通知する。

【0040】

図６は、アンテナ１０の方位角と電波強度の測定値との一例を示し、図７はアンテナ１０の方位角と電波強度の測定値との関係の例を示すグラフである。仰角（ＥＬ角）および偏波角（ＰＯＬ角）を一定に保った状態で方位角（ＡＺ角）を振ることで図７のような凸状のグラフが得られる。ただし、このグラフが仰角の理想値に基づくものと断定することはできない。

【0041】

次に、自動捕捉制御部４０は、図７に示されるような受信電波強度波形のピークをサーチするとともに、波形の形状の特徴に基づいて衛星方向（ＡＺ１）を判定する（ステップＳ１０９）。この処理については次の段落以降で詳しく説明する。

【0042】

次に、自動捕捉制御部４０は、衛星方向ＡＺ１が確定すると（ステップＳ１１０でＹ）、アンテナ方位角をＡＺ１に向けて（ステップＳ１１１）自動捕捉は成功終了する。ＡＺ１が確定しなければ（ステップＳ１１０でＮ）、自動捕捉は失敗終了する。

【0043】

図８のフローチャートを参照して、図６のステップＳ１０９の処理について補足する。図８において、衛星方向判定部４０３は電波強度波形のピーク数をカウントし（ステップＳ２０１）、その結果に応じて以降の処理が分岐する（ステップＳ２０２、Ｓ２０４、Ｓ２０７）。
検出されたピークが１本であれば（ステップＳ２０２でＹ）、ピーク検出時の方位角を衛星方向ＡＺ１とする。

【0044】

検出されたピークが２本であれば（ステップＳ２０４でＹ）、第１ピークの電波強度と第２ピークの電波強度との差が閾値ＴＨ１よりも小さい場合に（ステップＳ２０５でＹ）、衛星方向判定部４０３は左右の第１サイドローブを検出したとみなす。これは図２Ｃのケースに相当する。このとき衛星方向判定部４０３は、第１ピーク角と第２ピーク角との中間を衛星方向ＡＺ１とする（ステップＳ２０６）。

【0045】

検出されたピークが３本であれば（ステップＳ２０７でＹ）、第２ピーク角が第１ピーク１と第３ピーク角との中央に存在していた場合に（ステップＳ２０８でＹ）、衛星方向判定部４０３は、メインローブと左右の第１サイドローブを検出したとみなす。これは図２Ａのケースに相当する。このとき衛星方向判定部４０３は、第２ピーク角を衛星方向ＡＺ１とする（ステップＳ２０６）。

【0046】

上記いずれのケースにもあてはまらない場合、またはピーク数が４以上の場合には衛星方向を明確に判定できないとして処理を終了し、衛星方向ＡＺ１を未確定とする。

【0047】

図９は、衛星方向判定部４０３の処理手順の他の例を示す図である。ピークの数に代えて、電波強度の波形の形状に基づいて衛星方向ＡＺ１を判定することが可能である。図９において衛星方向判定部４０３は、受信電波強度データからピーク形状（波形形状）を検出する（ステップＳ３０１）。

【0048】

例えば図１０に示される４通りのピーク形状がある。図１０Ａの単純波形をＩ型、図１０Ｂの波形をII型、図１０Ｃの波形を山型、図１０Ｄの波形をＭ型と称することにする。各型は、例えばパターン認識などで区別可能である。

【0049】

Ｉ型が検出されると（ステップＳ３０２でＹ）、衛星方向判定部４０３は、中央のピークの方位角を衛星方向ＡＺ１と判定する（ステップＳ３０３）。II型が検出されると（ステップＳ３０４でＹ）、衛星方向判定部４０３は、２つのピークの中央の方位角を衛星方向ＡＺ１と判定する（ステップＳ３０５）。

【0050】

山型が検出されると（ステップＳ３０６でＹ）、衛星方向判定部４０３は、中央のピークの方位角を衛星方向ＡＺ１と判定する（ステップＳ３０７）。Ｍ型が検出されると（ステップＳ３０８でＹ）、衛星方向判定部４０３は、中央のピークの方位角を衛星方向ＡＺ１と判定する（ステップＳ３０９）。

【0051】

いずれのケースにもあてはまらなければ、またはピーク形状を特定できなければ、衛星方向を未確定として処理を終了する。

【0052】

以上説明したようにこの実施形態では、或る角度範囲にわたって測定された受信電波強度の波形（例えばピークの数など）に基づいて衛星方向を判定し、その結果に基づいて、地上側の衛星通信装置１のアンテナ１０を衛星方向に駆動制御するようにしている。これによりアンテナ１０の指向特性を考慮して衛星を捕捉することができるようになり、従ってアンテナ駆動装置の精度によらず確実に衛星を捕捉することの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。

【0053】

［第２の実施形態］
図１１は、第２の実施形態に係わる衛星捕捉装置の一例を示す機能ブロック図である。図１１において図３と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図１１の衛星捕捉装置において、自動捕捉制御部４０は、アンテナ特性保持部４０４を備える。アンテナ特性保持部４０４は、例えば図１２に示されるような、アンテナ仰角方向のズレに対するアンテナ１０の指向特性情報を保持する。

【0054】

第２の実施形態において、衛星方向判定部４０３は、電波強度算出部３０から入力されたアンテナ制御中の電波強度の波形とアンテナの指向特性との類似度を判定し、その結果に基づいて衛星方向ＡＺ１を判定する。例えば、電波強度算出部３０からの電波強度とアンテナ特性保持部４０４の電波強度との差の２乗を全方位角で積算する最小二乗法により、類似度を評価することが可能である。

【0055】

なお、電波強度における低レベルの領域は衛星から受信した電波強度ではなくノイズ成分でしかないので、類似度を比較する演算処理でこのノイズ成分を除去すれば、演算量を減らすことができると共に、ノイズによる誤判定の影響を減らすことができる。

【0056】

第１の実施形態において、例えば図８、図９のフローチャートによる処理だけでは衛星方向ＡＺ１を判定できないケースがあった。そこで、波形のピーク形状に基づく衛星方向の判定と、第２の実施形態における類似度評価に基づく衛星方向ＡＺ１の判定処理とを組み合わせることで、衛星方向を確実に判定できるというメリットを得られる。

【0057】

第１の実施形態における判定処理は、演算量が比較的少ないと言える。よって、先ず、第１の実施形態の手法で衛星方向を判定し、判定ＮＧとなった時に第２の実施形態の手法を適用すれば、演算量を必要最小限にしつつも、衛星方向を確実に判定することが可能になる。

【0058】

［第３の実施形態］
第２の実施形態では、アンテナ１０の指向特性と受信波形との類似度に基づいて衛星方向を判定した。このとき、図１２に示される仰角のズレが考慮されるので、衛星方向と仰角のズレ量とを同時に判定することができる。そこで第３の実施形態では、この仰角のズレ分を補正してアンテナ面を制御することで、衛星の捕捉の精度をさらに向上させる。

【0059】

図１３は、第３の実施形態における衛星方向判定部４０３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Ｓ４０１〜ステップＳ４０８までの手順は、それぞれ図５のステップＳ１０１〜ステップＳ１０８と同様である。

【0060】

ステップＳ４０８で方位角がＡＺ０＋ＲＡＮＧＥ／２に達したのち、自動捕捉制御部４０は、取得された電波強度波形に基づいて衛星方向ＡＺ１と仰角ズレＥＬ′を判定する（ステップＳ４０９）。そして自動捕捉制御部４０は、方位角をＡＺ１に移動したのち（ステップＳ４１０）、仰角のズレ量ＥＬ′だけ仰角ＥＬを補正する（ステップＳ４１１）。

【0061】

図１２のアンテナ指向特性は、仰角ズレ０°を中心に左右対称となる。よってステップＳ４０９で判定される仰角ズレは正方向、負方向のどちらにずれているのかは判定できない。そこで、まず、仰角を例えば順方向（正方向）に補正してその結果をフィードバックし、補正後の電波強度が劣化するようであれば、逆方向（例えば負方向）に仰角を制御するようにする。このような処理手順により、正しい仰角の補正を行うことができる。

【0062】

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】

【0063】

１…衛星通信装置、１０…アンテナ、１１…本体部、１２…三脚、１３…支柱、１３ｂ…支柱、１３ｃ…支柱、１４…電源ボタン、１５…捕捉ボタン、１８…送受信部、２０…アンテナ駆動部、２０ａ…モータ、２０ｂ…モータ、２０ｃ…モータ、３０…電波強度算出部、４０…自動捕捉制御部、５０…方位センサ、６０…位置センサ、７０…ユーザ入力装置、８０…表示装置、１００…表示装置、２０１…モータ、２０２…モータ制御部、４０１…衛星探索部、４０２…衛星目標角テーブル、４０３…衛星方向判定部、４０４…アンテナ特性保持部。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図11】

【図12】

【図13】