JP3524944B2 - アンテナ方向調整装置 - Google Patents
アンテナ方向調整装置Info
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Description
したテレビジョン信号をマイクロ波により本社に中継す
る際に用いられ、この例で取材現場でマイクロ波アンテ
ナの指向方向を本社へ向けるためのアンテナ方向調整装
置に関する。
そのアンテナの指向方向を向けたい目標位置及び高度と
が予め知られていれば、その各位置の緯度、経度と高度
とから、そのアンテナ位置から目標地点を見た方向の方
位角と、俯仰角とを演算して、その演算した方位角及び
俯仰角に、アンテナの指向方向を向ければよい。
tioning System)受信機を使用して、G
PS人工衛星(位置測定用人工衛星)からの電波を受信
して、アンテナの位置を簡単に測定できる。また、目的
とする地点の位置も、GPSや地図を利用して簡単に測
定できるので、アンテナの指向方向を向けるべき方向は
計算で求まる。その俯仰角については、傾斜センサーを
基準にほぼ必要な精度が得られる。
は、磁気方位センサーや方位ジャイロ(磁気方位センサ
ーを磁気方位基準としつつ、これにジャイロの慣性を利
用して動的安定性を向上させたもの、ジャイロ磁気コン
パスと呼ばれることもある)などが使われていたが、い
ずれも、周辺の電力線や金属構造物などによる影響を受
け、特に、車両にアンテナを搭載した場合は、車両自身
の金属材料による磁気歪の影響が大きいため、方位角誤
差が大きく、満足すべき結果が得られない場合が少なく
なかった。
線の影響や、周囲の磁性材の影響を受けることなくアン
テナ指向方向を正しく目標地点方向に、容易に向けるこ
とを可能とするアンテナ方向調整装置を提供することに
ある。
ば、目標地点の方向に指向方向を設定したい主アンテナ
と一体に二つのGPSアンテナが取付けられ、これら二
つのGPSアンテナの配列方向は、主アンテナの指向方
向と一致されている。これら二つのGPSアンテナで受
信されたGPS人工衛星からの電波により、その受信位
置と、高度と、二つのGPSアンテナの配列方位角及び
俯仰角とがGPS演算手段で演算される。二つのGPS
アンテナから目標地点を見た方位角と俯仰角とが、先に
演算した位置及び高度と、入力された目標地点の位置及
び高度データとから方位演算手段で演算される。演算さ
れた二つのGPSアンテナの配列方向の方位角及び俯仰
角と、演算された目標地点を見た方位角及び俯仰角とが
表示器に表示される。
方向を設定したい主アンテナが移動体に取付けられ、こ
の移動体に二つのGPSアンテナが取付けられ、これら
二つのGPSアンテナの配列方向は主アンテナの指向方
向の基準方向と平行とされ、二つのGPSアンテナに受
信されたGPS人工衛星からの電波でその受信位置及び
高度と、その二つのGPSアンテナの配列方向の方位角
とがGPS演算手段で演算され、また二つのGPSアン
テナの配列方向の俯仰角が検出され、二つのGPSアン
テナから目標地点を見た方位角及び俯仰角が、先に演算
した位置及び高度と、入力された目標地点の位置及び高
度データとから方位演算手段で演算される。主アンテナ
の指向方向の方位角及び俯仰角がアンテナ方位検出手段
で検出され、主アンテナの指向方向の方位角及び俯仰角
がアンテナ駆動手段で制御される。二つのGPSアンテ
ナの配列方向の方位角と、目標地点を見た方位角との差
が指向方向の方位角と一致し、かつ二つのGPSアンテ
ナの配列方向の俯仰角と目標地点を見た俯仰角との差が
指向方向の俯仰角と一致するようにアンテナ制御手段に
よりアンテナ駆動手段が駆動制御される。
ンテナ11はその指向方向を目標地点に向けたいアンテ
ナであり、この例ではパラボラアンテナを示し、指向方
向がほぼ水平として、マイクロ波送受信機本体12の一
側面に取付けられている。主アンテナ11と機械的に一
体に二つのGPSアンテナ13,14が取付けられる。
GPSアンテナ13,14の配列方向は主アンテナ11
の指向方向と平行とされている。この例では送受信機本
体12の上面にGPSアンテナ13,14が取付けられ
ている。
に向けることができるように、水平方向の向き、俯仰角
をそれぞれ調整できるように三脚15に送受信機本体1
2が取付けられている。三脚15の頂部に水平面内に回
動自在に回動部15aが設けられ、その回動部15a上
に垂直面内で回動自在の取付け部15bが設けられ、取
付け部15bに送受信機本体12が取付けられる。
信されたGPS人工衛星からの電波信号によりGPS演
算部16でGPSアンテナ13,14の位置と高度、そ
れに二つのGPSアンテナ13,14の配列方向の方位
θM と俯仰角φM が演算される。いま、アンテナ13と
アンテナ14およびGPS衛星10が、図2Aに示すよ
うに同一平面上にあると仮定すると、両アンテナ13,
14への到来電波の時間差から距離dが求まり、時間差
だけでなく、GPS衛星からの搬送波の位相差もあわせ
て測定することにより、高精度な距離測定が可能であ
る。距離dが測定できれば、アンテテ13,14の軸間
距離Dは既知であるのであるから角度θが計算でき、衛
星の位置も既知であるから、角度θを絶対方位として決
定することができる。なお、位置、高度のみならず、方
位、俯仰角も測定するものがジャイロ型GPS受信機と
呼ばれて市販されている。この場合は3基のアンテナを
使用してロール角を含めて測定するものが普通である。
度のデータと、入力された目標地点の緯度・経度および
高度のデータから方位演算部17でGPSアンテナ1
3,14の位置、すなわち、主アンテナ11の位置から
目標地点を見た方位角θA と俯仰角φA を計算する。演
算した二つのGPSアンテナの配列方向の方位角θM と
俯仰角φM と、GPSアンテナの位置から目標地点を見
た方位角θA と俯仰角φA 、つまり主アンテナ11を指
向させるべき方向とを表示部18に、例えば図2Bに示
すように表示する。
(GPSアンテナ配列方位)を真上へ向う矢印19で示
し、その真北に対する方位角θM がわかるように真北方
向が矢印21で示され、更に目標地点方向が真北に対す
る方位角がθA となるように点線22で表示される。更
に真北方向21に対し、南、東,西の各方向を示す線2
3,24,25も表示されている。一方俯仰角について
は水平基線26に対し、俯仰角φM の角度で矢印27に
より主アンテナの方向が表示され、また目標方向が水平
基線26に対する俯仰角φA の矢印28で表示される。
刻、アンテナ11の測定位置の緯度E、経度N、高度
H、衛星電波の受信状態の良、不良、データの信頼度更
に入力した目標地点に対する方位角θA 、俯仰角φA 、
距離、受信角も表示する。またこの例では二つの目標地
点の方向も表示されている。操作員はこの表示を見なが
ら、主アンテナ19の指向方向矢印19が目標方向線2
2と一致するように主アンテナ19を水平面内で回動
し、かつ主アンテナ指向方向矢印27が目標方向矢印2
8と一致するように主アンテナ19を垂直面内で回動す
れば、主アンテナ19の指向方向は目標地点に正しく向
く。GPS演算部16、方位演算部17、表示部18を
送受信機本体12に組込んでもよい。
図面を参照して説明する。この例は主アンテナ11を自
動車31に搭載した場合である。主アンテナ11は、自
動車31の天井から上に突出された支柱32上に水平面
内、及び垂直面内でそれぞれ回動自在に取付けられる。
また2つのGPSアンテナ13,14は自動車31の上
面の前方中央に、自動車31の前後方向に配列して取付
けられている。主アンテナ11の指向方向と、自動車3
1を基準とし、この例では自動車31の前方(正面方
向)33を基準方向とし、つまり0°とし、この基準方
向と、GPSアンテナ13,14の配列方向とを一致
(平行)とさせる。主アンテナ11の指向方向の俯仰角
は水平線方向34を基準値0°としている。
台駆動部35で方位角及び俯仰角について調整すること
ができるようにされている。また主アンテナ11の基準
方向33に対する方位角θM 及び俯仰角φM が架台方位
検出部36で検出される。この検出には例えば回転形ポ
テンショメータが用いられる。主アンテナ11の指向方
向の俯仰角φM は例えば傾斜計を使用して検出される。
PS衛星からの電波信号により、GPS演算部16でG
PSアンテナ13,14の位置と高度、およびGPSア
ンテナ13,14の配列方向の方位角θV が演算され
る。この演算されたGPSアンテナの位置と高度のデー
タと、入力された目標地点の緯度・経度および高度のデ
ータとから、方位演算部17でGPSアンテナ13,1
4の位置、すなわち、主アンテナ11の位置から目標地
点を見た方位角θAと俯仰角φA が計算される。
つまり自動車31の進行方向33の方位角θV と、アン
テナ位置から目標地点を見た方位角θA 及び俯仰角φA
と、主アンテナ11の指向方向の基準方向33に対する
方位θM 及び水平線方向34に対する俯仰角φM とか
ら、(θA −θV )−θM と、φA −φM とが演算さ
れ、この演算結果がゼロになるように、アンテナ架台駆
動部35に対し、制御信号が与えられる。アンテナ架台
駆動部35はその制御信号を受けて主アンテナ11の指
向方向の方位θM 及び俯仰角φM を制御してθA −θV
=θM 、φA =φMとなり、主アンテナ11の指向方向
は自動的に目標地点に向く。
M 、θA 、各俯仰角φM 、φA を表示部18に図5に図
2と同様に表示してもよい。この場合車両方向、つまり
GPSアンテナ13,14の配列方向(主アンテナ11
の指向方向の基準方向38)を真上方向に表示してい
る。上述においては主アンテナ11の指向方向の俯仰角
を水平方向を基準としたが、GPSアンテナ13,14
の配列方向を基準として俯仰角φA を検出し、GPSア
ンテナの配列方向の俯仰角φV を方位演算部17で演算
し、架台制御演算部37で(φA −φV )−φM がゼロ
になるように制御信号をアンテナ架台駆動部35へ与え
てもよい。つまり、前述のように主アンテナの指向方向
の俯仰角φMを水平線方向を基準とする場合はGPSア
ンテナの配列方向を水平方向とし、これを基準としてい
る場合、つまり常にφV =0としている場合に相当す
る。
PS受信機を利用して目標地点の方位を測定するため、
磁気コンパスによる場合と比較して周囲の磁性体に影響
されず、正しく方位を測定でき、指向方向を簡単にかつ
正しく目標地点に向けることができる。請求項2及び3
の発明によれば、アンテナ指向方向を正しく、目標地点
に自動的に向けることができる。
BはAの正面図である。
示すブロック図。
Claims (3)
- 【請求項1】 目標地点の方向に指向方向を設定したい
主アンテナと、 その主アンテナと一体に取付けられ、その指向方向と平
行に配列された二つのGPSアンテナと、 これら二つのGPSアンテナに受信された位置測定用人
工衛星からの電波により、上記二つのGPSアンテナの
受信位置と、高度と、配列方位角及び俯仰角とを演算す
るGPS演算手段と、 上記二つのGPSアンテナから上記目標地点を見た方位
角と俯仰角とを、上記演算した位置及び高度と、入力さ
れた上記目標地点の位置及び高度データとから演算する
方位演算手段と、 上記演算された二つのGPSアンテナの配列方向の方位
角及び俯仰角と、上記演算された目標地点を見た方位角
及び俯仰角とを表示する表示器と、 を具備するアンテナ方向調整装置。 - 【請求項2】 移動体に回動自在に取付けられ、目標地
点の方向に指向方向を設定したい主アンテナと、 上記移動体に取付けられ、上記主アンテナの指向方向の
基準方向と対応する方向と平行に配列された二つのGP
Sアンテナと、 これら二つのGPSアンテナに受信された位置測定用人
工衛星からの電波により、上記二つのGPSアンテナの
受信位置と、高度と、上記二つのGPSアンテナの配列
方向の方位角とを演算するGPS演算手段と、 上記二つのGPSアンテナから上記目標地点を見た方位
角と俯仰角とを、上記演算した位置及び高度と、入力さ
れた上記目標地点の位置及び高度データとから演算する
方位演算手段と、 上記主アンテナの指向方向の方位角と俯仰角とを制御す
るアンテナ駆動手段と、 上記主アンテナの指向方向の上記基準方向に対する方位
角を検出するアンテナ方位検出手段と、 上記主アンテナの指向方向の水平線方向に対する俯仰角
を得る手段と、 上記二つのGPSアンテナの配列方向の方位角と上記目
標地点を見た方位角との差が上記指向方向の方位角と一
致し、上記主アンテナの指向方向の俯仰角と上記目標地
点を見た俯仰角とが一致するように上記アンテナ駆動手
段を駆動制御するアンテナ制御演算手段と、 を具備するアンテナ方向調整装置。 - 【請求項3】 移動体に回動自在に取付けられ、目標地
点の方向に指向方向を設定したい主アンテナと、 上記移動体に取付けられ、上記主アンテナの指向方向の
基準方向と対応する方向と平行に配列された二つのGP
Sアンテナと、 これら二つのGPSアンテナに受信された位置測定用人
工衛星からの電波により、上記二つのGPSアンテナの
受信位置と、高度と、上記二つのGPSアンテナの配列
方向と方位及び俯仰角とを演算するGPS演算手段と、 上記二つのGPSアンテナから上記目標地点を見た方位
角と俯仰角とを、上記演算した位置及び高度と、入力さ
れた上記目標地点の位置及び高度データとから演算する
方位演算手段と、 上記主アンテナの指向方向の方位角と俯仰角とを制御す
るアンテナ駆動手段と、 上記主アンテナの指向方向の上記基準方向に対する方位
角と俯仰角とを検出するアンテナ方位検出手段と、 上記二つのGPSアンテナの配列方向の方位角と上記目
標地点を見た方位角との差が上記指向方向の方位角と一
致し、上記二つのGPSアンテナの配列方向の俯仰角と
上記目標地点を見た俯仰角との差が、上記指向方向の俯
仰角と一致するように上記アンテナ駆動手段と駆動制御
するアンテナ制御演算手段と、 を具備するアンテナ方向調整装置。
Priority Applications (1)
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JP27860393A JP3524944B2 (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | アンテナ方向調整装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP27860393A JP3524944B2 (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | アンテナ方向調整装置 |
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Family
ID=17599579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP27860393A Expired - Fee Related JP3524944B2 (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | アンテナ方向調整装置 |
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EP1924029A1 (en) * | 2006-11-13 | 2008-05-21 | Alcatel Lucent | Method for controlling beam-forming at a base station, and a base station |
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-
1993
- 1993-11-08 JP JP27860393A patent/JP3524944B2/ja not_active Expired - Fee Related
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