JP3778382B2 - Antenna tracking device - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の移動体上に搭載されるアンテナの追尾装置に関し、特にアンテナの向きが常に放送衛星に向くように制御するためのアンテナの追尾装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は従来のアンテナの追尾制御装置を示す概略ブロック図である。なお、全図を通じて同一の機能を有する構成部品には同一の符号を付して示す。本図に示すように、衛星１から放送電波を受信する移動体に搭載されたアンテナ２は、電波を受信するエレメントからなるアンテナ本体部２１と、アンテナ本体部２１がその上に固定され、アンテナ（指向性）の向きが衛星１の方向に向くようにアンテナ本体部２１を回転させるターンテーブル２２と、アンテナ本体部２１が受信した信号の周波数を変換するダウンコンバータ２５とを備えている。ターンテーブル２２にはこれを回転させるモータ等からなる駆動部４と、回転するターンテーブル２２からアンテナ本体部２１で受信された信号を車室内に設けられた衛星放送受信機に出力するためのロータリジョイント部５とが設けられている。追尾制御部３は、ロータリジョイント部５から受信信号を取り込んで、ターンテーブル駆動部４の駆動を制御する信号を形成し、ターンテーブル駆動部４に制御信号を出力する。追尾制御部３ではＡ／Ｄ変換器(Analog Digital Converter)（図示せず）を経て受信信号が入力され、この入力された入力信号のレベル等を元に中央演算処理部（ＣＰＵ）（図示せず）により追尾処理を行うようになっている。
【０００３】
アンテナの追尾制御部３は、衛星１からの電波を受信するためにアンテナ本体部２１を水平面内で回転させて追尾を行うが、その主な方法として以下に説明するステップトラック追尾法がよく採用される。
図１６は従来のステップトラック追尾法を説明するための概略図である。図１６に示したように、衛星から放送電波を受信する移動体搭載のアンテナ２はある方向θ₃ （首振中心方向）を中心にして左右に一定範囲の角度で首振りを行う。そして首振り動作時の受信レベルを測定し、首振動作における左右方向の受信レベルを比較し、受信レベルの高い方θ₂ 、θ₁ に、首振中心方向を移動させる。これを繰り返して受信レベルのピーク値となる向きθ₀ にアンテナ２の向きを段々近づけて行く。このステップトラック追尾法は、機器の構成が簡単で低いコストで実現できるが、追尾性能（方向追従性）が低いという問題点がある。その理由は以下の通りである。
【０００４】
ステップトラック追尾法は、衛星の方向の近傍において、アンテナ２を常時首振りさせ、その受信レベルの状態を検出し、衛星の方向を推測している。このような試行錯誤的な追尾方法では、移動体の急激な方向変化、電波遮蔽が発生した場合に追尾を外しやすくなる。すなわち、移動体の急激な方向変化により、衛星の方向が、つまり受信ピークの方向が首振り範囲外に出てしまうと、１回の首振りでは首振中心が衛星の方向とならず、何回か首振りを繰り返して徐々にアンテナ２の方向を衛星の方向に近づけていくしかなく、また最悪の場合には首振中心の左右のどちら側に衛星があるのかを検出することも困難になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この問題を解決する方法として、上述のステップトラック追尾法に、移動体の回転方向、速度データを用いた制御を加えた方法がある。例えば角加速度を検出するジャイロセンサ等の角速度センサを移動体に搭載し、この角速度センサからの信号により移動体の回転方向及び速度を求める。そして、アンテナ２からの受信信号と移動体の回転方向及び速度信号が入力される追尾制御部３は、移動体の方向が急激に変化すると角速度センサからの信号から移動体の回転方向・量を演算して求め、首振制御における首振中心の方向を演算して求めた移動体の回転方向・量だけ変更して、ステップトラック制御を行う。従って、首振り範囲内に常に衛星の方向が含まれることになり、衛星の方向にアンテナ２が向く速度が速くなって、衛星の追尾性能が高くなる。しかしながら、この方法はジャイロセンサ等の角速度センサを使用するため、コストが高くなる問題点がある。
【０００６】
また、従来の追尾用のアンテナ２は、電波到来方向（衛星の方向）の検知が不可能になると、通常広範囲（広角度）の機械的なサーチを行うが、このサーチは、例えば、アンテナ２を３６０°首振動作あるいは無限回転させることにより行われる。その時に検知不可能な時間を短縮するために一般的に上記機械的サーチは比較的高速で行うことが多い。また電波の長時間の遮蔽等が発生した場合でも、実際には無駄であるのに、上記高速の機械的サーチは行われる。このように、高速サーチを長時間行うと、駆動部や軸受等の駆動接触部等の可動部が早く摩耗、疲労等を起こしてしまうという課題が生じる。また、高速に駆動するが故に、消費するエネルギー（電力）が大きくなるという課題もある。さらに、高速駆動を行うと動作音が大きくなり、騒音の問題も発生する。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、ジャイロセンサのような高価な部品を使用しなくても、従来の（ジャイロセンサを用いない）アンテナ追尾装置よりも、高速で安定な追尾が行え、また駆動時における各構成部品の摩耗や疲労、また消費エネルギー、動作音を低減できるアンテナの追尾装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るアンテナ追尾装置（１）は、衛星からの放送電波を受信するために移動体に設けられたアンテナの向きを前記衛星の方向に向くように追尾させるアンテナの追尾制御装置において、
前記アンテナの向きを前記衛星の方向が首振中心となるように左右に所定角度に渡って変移させる首振動作を行わせる首振手段と、
前記首振動作中における受信信号の状態に応じて前記首振中心を変更してアンテナの向きを制御するアンテナ制御手段と、
前記首振動作の回転速度を記憶する回転速度記憶手段と、
該回転速度記憶手段に記憶された回転速度に応じて前記首振手段を駆動制御する回転速度制御手段と、
前記首振動作時における放送電波の受信状態に応じて前記移動体の回転状態を検出する回転状態検出手段と、
該回転状態検出手段により検出された前記移動体の回転状態に応じて、前記回転速度記憶手段に記憶された回転速度を所定量増減する回転速度算出手段とを備えていることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明に係るアンテナ追尾装置（２）は、衛星からの放送電波を受信するために移動体に設けられたアンテナの向きを前記衛星の方向に向くように追尾させるアンテナの追尾制御装置において、
前記アンテナの向きを前記衛星の方向が首振中心となるように左右に所定角度に渡って変移させる首振動作を行わせる首振手段と、
前記首振動作中における受信信号の状態に応じて前記首振中心を変更してアンテナの向きを制御するアンテナ制御手段と、
前記首振動作の回転速度を記憶する回転速度記憶手段と、
該回転速度記憶手段に記憶された回転速度に応じて前記首振手段を駆動制御する回転速度制御手段と、
前記首振動作時における放送電波の受信状態に応じて前記移動体の回転速度を検出する移動体回転速度検出手段と、
該移動体回転速度検出手段により検出された前記移動体の回転速度に応じた加算回転速度と前記移動体の前記回転速度とを加算した回転速度を前記回転速度記憶手段に新たに記憶させる回転速度として設定する回転速度設定手段とを備えていることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明に係るアンテナ追尾装置（３）は、衛星からの放送電波を受信するために移動体に設けられたアンテナの向きを前記衛星の方向に向くように追尾させるアンテナの追尾制御装置において、
前記アンテナの向きを前記衛星の方向が首振中心となるように左右に所定角度に渡って変移させる首振動作を行わせる首振手段と、
前記首振動作中における受信信号の状態に応じて前記首振中心を変更してアンテナの向きを制御するアンテナ制御手段と、
前記首振動作の回転速度を記憶する回転速度記憶手段と、
該回転速度記憶手段に記憶された回転速度に応じて前記首振手段を駆動制御する回転速度制御手段と、
前記首振動作時における放送電波の受信状態に応じて前記移動体の回転加速度を検出する移動体回転加速度検出手段と、
該移動体回転加速度検出手段により検出された前記移動体の回転加速度に応じた加算回転速度と前記移動体の前記回転速度とを加算した回転速度を前記回転速度記憶手段に新たに記憶させる回転速度として設定する回転速度設定手段とを備えていることを特徴している。
【００１１】
また、本発明に係るアンテナ追尾装置（４）は、上記アンテナ追尾装置（１）において前記回転状態検出手段が、首振動作時において受信信号レベルが所定レベルとなる時点間の時間により、移動体の回転状態を検出するものであることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明に係るアンテナ追尾装置（５）は、上記アンテナ追尾装置（１）において前記回転状態検出手段が、首振動作時において受信信号レベルが所定レベルとなる時点間における信号レベルの積分値により、移動体の回転状態を検出するものであることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明に係るアンテナ追尾装置（６）は、上記アンテナ追尾装置（１）において前記回転状態検出手段が、首振動作時において受信信号レベルが所定レベルとなる時点間における所定レベルでの受信信号レベルの変化量（微分値）により、移動体の回転状態を検出するものであることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明に係るアンテナ追尾装置（７）は、衛星からの放送電波を受信するために移動体に設けられたアンテナの向きを前記衛星の方向に向くように追尾させるアンテナの追尾制御装置において、
前記アンテナの向きを前記衛星の方向が首振中心となるように左右に所定角度に渡って変移させる首振動作を行わせる首振手段と、
前記首振動作中における受信信号の状態に応じて前記首振中心を変更してアンテナの向きを制御するアンテナ制御手段と、
首振動作時において受信信号レベルを所定の比較レベルと比較し、前記受信信号レベルが前記比較レベルとなった時に前記アンテナの変移方向を反転させる反転信号を前記首振手段に出力する反転手段と、
前記アンテナの反転後の所定期間、前記比較レベルを低下させておく比較レベル低下手段とを備えていることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明に係るアンテナ追尾装置（８）は、上記アンテナ追尾装置（１）〜（３）のいずれかにおいて、首振動作時において受信信号レベルを所定の比較レベルと比較し、前記受信信号レベルが前記比較レベルとなった時に前記アンテナの変移方向を反転させる反転信号を前記首振手段に出力する反転手段と、
前記アンテナの反転後の所定期間、前記比較レベルを低下させておく比較レベル低下手段とを備えていることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明に係るアンテナ追尾装置（９）は、上記アンテナ追尾装置（７）又は上記アンテナ追尾装置（８）において前記所定期間は、一定の時間であることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明に係るアンテナ追尾装置（１０）は、上記アンテナ追尾装置（７）又は上記アンテナ追尾装置（８）において前記所定期間は、前記受信信号レベルが前記比較レベルより高い復帰レベルを越える期間であることを特徴としている。
【００１８】
また、本発明に係るアンテナ追尾装置（１１）は、上記アンテナ追尾装置（１）〜（３）のいずれかにおいて、首振動作における受信信号レベルの最大値を記憶する最大値記憶手段と、
首振動作時における受信信号レベルと前記最大値記憶手段に記憶された最大値との差を算出し、そのレベル差が所定値以上である時に受信異常と判断する異常検出手段と、
前記異常検出手段により受信異常が検出された時、前記首振中心の変更を禁止する変更禁止手段とを備えていることを特徴としている。
【００１９】
また、本発明に係るアンテナ追尾装置（１２）は、上記アンテナ追尾装置（１１）において前記異常検出手段による受信異常状態の検出時には、前記回転速度記憶手段に記憶された回転速度を維持する維持手段を備え、受信異常状態の解除時には受信異常検出前の条件でアンテナの追尾制御が行われるようになっていることを特徴としている。
【００２０】
また、本発明に係るアンテナ追尾装置（１３）は、上記アンテナ追尾装置（１２）において前記異常検出手段による受信異常状態の検出が所定時間以上継続した時には、前記首振動作における首振角度を広範囲とする探査範囲拡大手段を備えていることを特徴としている。
【００２１】
また、本発明に係るアンテナ追尾装置（１４）は、上記アンテナ追尾装置（１３）において前記探査範囲拡大手段により首振角度が広範囲とされた時には、前記首振動作における首振速度を低下させる首振速度低下手段を備えていることを特徴としている。
【００２２】
また、本発明に係るアンテナ追尾装置（１５）は、上記アンテナ追尾装置（１）〜（３）のいずれかにおいて、移動体の回転速度が０であることを検出する無回転状態検出手段と、
該無回転状態検出手段により前記移動体の回転速度が０であることが検出された時に、アンテナを前記首振中心で停止させる停止手段とを備えていることを特徴としている。
【００２３】
また、本発明に係るアンテナ追尾装置（１６）は、上記アンテナ追尾装置（１５）において前記移動体は自動車であって、前記無回転状態検出手段は前記自動車の速度計の信号から前記自動車の回転速度が０であると検出するものであることを特徴としている。
【００２４】
また、本発明に係るアンテナ追尾装置（１７）は、上記アンテナ追尾装置（１５）において前記移動体は自動車であって、前記無回転状態検出手段は前記自動車における左右の車輪の回転速度の差が０であることから前記自動車の回転速度が０であると検出するものであることを特徴としている。
【００２５】
また、本発明に係るアンテナ追尾装置（１８）は、上記アンテナ追尾装置（１５）において前記移動体は自動車であって、前記無回転状態検出手段は前記自動車におけるパーキングブレーキの状態から前記自動車の回転速度が０であると検出するものであることを特徴としている。
【００２６】
また、本発明に係るアンテナ追尾装置（１９）は、上記アンテナ追尾装置（１５）において前記移動体は自動車であって、前記無回転状態検出手段は前記自動車における変速機の変速位置がニュートラルまたはパーキング位置である場合に前記自動車の回転速度が０であると検出するものであることを特徴としている。
【００２７】
また、本発明に係るアンテナ追尾装置（２０）は、上記アンテナ追尾装置（１５）において前記無回転状態検出手段は、左右方向の各首振動作における受信信号レベルの状態が同じである場合に、前記移動体の回転速度が０であると検出するものであることを特徴としている。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係るアンテナ追尾装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は実施の形態に係るアンテナ追尾装置の構成を示す概略ブロック図である。図１に示したように、移動体に固定され、該移動体が回転すれば同じく回転するアンテナベース２３に回転可能に軸止されたターンテーブル２２に、アンテナ本体部２１が固定され、アンテナ本体部２１は移動体に対して３６０°回転できるようになっている。アンテナ本体部２１は、公知のパッチアンテナ、スロットアンテナ、ヘリカルアンテナ等の平面アンテナにより構成されており、その指向性は平面に対して一定の方向で、仰角方向は使用地域における衛星の方向と略一致する方向で、比較的鋭い（狭い）指向特性となっている。アンテナベース２３の上面には受信した衛星放送波の周波数を衛星放送受信機が処理できる周波数に変換するダウンコンバータ２５が設けられている。アンテナベース２３上にはターンテーブル２２を回転駆動させるモータ４が配設されている。尚、アンテナ本体部２１とダウンコンバータ２５間は、回転による角変移があるので、比較的余裕のある信号線、あるいは回転可能なスリップリング等による接点を有する接続機構（ロータリージョイント部５）により接続されている。
【００２９】
衛星放送受信機のチューナ１０はダウンコンバータ２５に受信信号線４１を介して接続されている。チューナ１０は、衛星放送波の復調を行い映像信号、音声信号を出力する復調部１１、アンテナ本体部２１の向きを制御する追尾制御部３とを備えている。追尾制御部３は、モータ４に電源線４２を介して電力を供給する電源部３０と、アンテナ本体部２１（ダウンコンバータ２５）と受信信号線４１を介して接続され、搬送波と雑音との大きさを基に受信レベルを検出するＣ／Ｎ（搬送波対雑音比）検出部３１と、Ｃ／Ｎ検出部３１からの受信レベルを入力し、また駆動制御部３３からのモータ４の動作（制御）情報より、移動体の回転方向、速度を算出する移動体動作検出部３２と、Ｃ／Ｎ検出部３１からの受信レベルを取り込みステップトラック方式によりアンテナ２が衛星に向くように、かつ移動体動作検出部３２から移動体の回転方向、速度の情報を取り込み移動体の向きが変化してもアンテナ２が迅速に衛星の方向に向くようにモータ４を制御する信号を、駆動制御線４３を介してモータ４に与える駆動制御部３３とを備えている。尚、駆動制御部３３、移動体動作検出部３２はマイクロコンピュータ（マイコン）３４により構成されている。
【００３０】
また、駆動制御部３３には自動車の各制御装置、エンジン制御装置、トランスミッション制御装置等から自動車の状態を示す各種信号が入力されるようになっている。これら信号は、トランスミッションの状態（ニュートラル、パーキング）を示す信号、速度計等に与えられる速度を示す信号、表示器のパーキングブレーキ表示部に与えられるパーキング状態を示す信号、受発光素子や磁気感応素子からなり、左右の車輪（一般的には非駆動輪）に設けられ、左右の車輪の回転速度に応じた信号を出力する車輪速センサからの信号等を含んでいる。
【００３１】
信号の流れは、衛星からの電波がアンテナ本体部２１で受信され、ターンテーブル２２中央付近に設置されたロータリージョイント部５を通り、ダウンコンバータ２５を通り、そしてＣ／Ｎ検出部３１で受信レベルが検出される。具体的には、移動体の回転方向と逆方向に移動体の回転速度と同じ速度で、アンテナ本体部２１（ターンテーブル２２）をアンテナベース２３に対して回転させるようにモータ４に駆動信号が与えられる。
【００３２】
アンテナ２のターンテーブル２２はアンテナベース２３に取り付けられている。このアンテナベース２３は移動体に取り付けられ、移動体が回転すれば、アンテナベース２３も同じく回転する。そして、図２に示すように、アンテナ２が衛星方向に向いているとき、駆動制御部３３により、この方向をセンタ（首振中心）方向として、このセンタ方向を中心にその近傍で各回転方向にΔθ（首振角度）の首振動作が行われる（右首振り：＋方向，左首振り：−方向）。
【００３３】
先ず、移動体動作検出部３２による移動体の回転速度の検出方法について説明する。
首振速度は衛星（静止衛星）に対してのもの、あるいは地球に対してのものであるからその首振速度は次のようになる。
首振速度＝移動体の回転速度±ターンテーブル２２の回転速度・・・（１）
ターンテーブル２２の回転速度は、アンテナベース２３すなわち移動体に対する回転速度である。そしてターンテーブル２２の回転方向と移動体の回転方向が同じとき、式（１）の符号±は＋となり、その逆の場合に符号±は−となる。
【００３４】
図３は、移動体の回転運動が無い場合における、センタ方向近傍での受信レベル変化を説明するグラフである。図３に示したように、首振動作（角度）に対して、受信レベルは山形に変化する。この首振動作は、受信波のＣ／Ｎを監視しておき、このＣ／Ｎが所定レベルとなる左右の首振角度（＋Δθ〜−Δθ）間で行われる。つまり、Ｃ／Ｎが所定レベル以下となった時に、ターンテーブル２２の回転方向を反転するように、モータ４の回転を制御して、首振動作は行われる。このようにして、衛星方向を中心とした首振動作が行われる。尚、ターンテーブル２２の反転する時点のＣ／Ｎ（比較レベル）は、良好に受信できるＣ／Ｎ値に設定されており、首振動作中において常に良好な受信状態が保てるようになっている。
【００３５】
図４（ａ）〜（ｄ）は、移動体の回転運動が無い場合における首振速度をパラメータとする受信レベルの時間変化を示すグラフである。（ａ）では１０°／ｓ（秒）の回転速度の首振動作、（ｂ）では、２０°／ｓの回転速度の首振動作、（ｃ）では、３０°／ｓの回転速度の首振動作、（ｄ）では、４０°／ｓの回転速度の首振動作における状態を示している。
首振動作は、上述のようにＣ／Ｎに基づき行われるため、首振速度に関係無く、所定の首振角度（＋Δθ〜−Δθ）間で行われる。従って、首振運動の反転間隔（首振時間Δｔ）は、首振速度に反比例し、各回転速度における受信レベルの時間変化は図４に示したようになる。
【００３６】
したがって、首振時間Δｔを基に首振速度を求めることができ、そしてその首振速度とモータ４（ターンテーブル２２）の回転速度から、移動体の回転速度を求めることができる。同様に、首振角度（＋Δθ〜−Δθ）間の受信レベルの面積から、首振速度および移動体の回転速度を求めることができる。また、首振角度（＋Δθ〜−Δθ）間の受信レベルの時間に対する傾きを基に首振速度を得ることもでき、そこから移動体の回転速度を求めることもできる。尚、首振角度は各回転速度算出の前に求めておく必要があり、製品製造時に測定あるいは設計時に求めて記憶させておく、あるいは移動体の停止時（自動車の場合には、速度メータ、パーキングブレーキの状態により検出）において、実際の首振動作時におけるターンテーブル２２の回転角度を検出して記憶させておく方法等が採用される。
そして、これら首振時間、首振角度間の受信レベルの面積、首振角度間の受信レベルの時間に対する傾きとを組み合わせて、あるいは状況に応じて切り換えて、首振速度および移動体の回転速度を求めることもできる。
【００３７】
次に、移動体の回転方向の検出方法について説明する。図５（ａ）（ｂ）は移動体が停止している状態でターンテーブル２２を２０°／ｓで首振させた時の受信レベルの時間変化を示すグラフである。移動体の回転速度は０°／ｓであるから、図５（ａ）の右首振時、図５（ｂ）の左首振時の受信レベルの時間変化は同じである。この場合には左右の首振速度は共に、２０°／ｓである。
【００３８】
図６は移動体が１０°／ｓで右回転している状態でターンテーブル２２を２０°／ｓで首振回転させた時の受信レベルの時間変化を示すグラフである。移動体の回転速度は１０°／ｓであるから、図６（ａ）の右首振時には、アンテナ本体部２１の回転速度はターンテーブル２２の首振速度に移動体の回転速度を加えたものとなり、首振速度は３０°／ｓとなる。また、図６（ｂ）の左首振り時には、アンテナ本体部２１の回転速度はターンテーブル２２の首振速度から移動体の回転速度を減じたものとなり、首振速度は１０°／ｓとなる。
【００３９】
上述したように、移動体の停止状態では、左右の首振りで受信レベルの時間変化は同じであるが、移動体が回転した場合には、左右の首振りで受信レベルの時間変化が異なる。移動体の回転方向と同方向の首振りの方が受信レベルの時間変化の山形の傾斜が急峻になり、首振時間が短くなる。従って、この左右方向の首振動作時における首振時間の差から、移動体の回転方向・速度を求めることができる。
【００４０】
また、左右の首振動作時における首振角度間の受信レベルの面積を比較し、移動体の回転方向を求めることができる。
そして、左右の首振動作時における受信レベル変化の傾きを比較し、移動体の回転方向を求めることができる。
また、これらを組み合わせて、あるいは状況に応じて切り換えて、移動体の回転方向を求めてもよい。
このようにして、移動体の回転方向、回転速度を、ジャイロセンサのような高価な部品を使用することなく、検出することが可能になる。
【００４１】
図７は衛星からの電波が遮蔽された場合における首振動作時の受信レベルを示すグラフである。本図に示したように、電波の遮蔽の影響がない場合の首振り時の受信レベルをＡとし、電波の遮蔽の影響がある場合の首振り時の受信レベルをＢとすると、電波の遮蔽の影響により短時間に受信レベルが低下し、本来はΔθ〜−Δθ間で首振動作が行われるはずであるのがΔθ〜Δφで首振動作が行われる。この結果、本来は−Δθ，Δθ間の中央のθ０であるはずの衛星の方向が−Δθ，Δφ間の中央のφ０であると検出され、また本来Δθ〜−Δθ間で首振時間が算出される移動体の回転速度もΔθ〜Δφでの首振時間により算出され、制御が異常なものとなる。
【００４２】
そこで首振動作時において、受信レベルのピーク値Ｖ₀ （移動平均処理等によりフィルタリングしておく）を記憶しておき、このピーク値Ｖ₀ と首振動作時に検出された受信レベルのピーク値Ｖとを比較する。そして、この比較において、ある設定値以内の差におさまった時のみ異常無しと判断し、首振速度等の制御条件を算出して制御を続ける。そしてそれ以外の時は異常と判断し、これまでの制御条件による制御を所定時間続け、所定時間以内に正常状態に戻れば検出された移動体の回転状態を検出して首振条件を決定して首振動作を行わせる上述の正常時の制御に戻り、また所定時間以内に正常状態にもどらなければ、３６０°首振あるいは無限回転による高速サーチ動作を行わせる。なお、この高速サーチではトンネル等による受信信号の遮断も考えられ、無駄な動作である可能性が比較的高く、またあまり高速では検出も不可能なので、部品の摩耗等を抑えるため、ターンテーブル２２の回転速度は低速にする。
【００４３】
次にマイコン３４の行う処理をフローチャートに基づいて説明する。説明を分かりやすくするために、機能毎に分けて各処理を説明するが、これら処理は選択して組み合わせて用いられる。これらの処理は衛星放送受信機が起動すれば開始され、繰り返し行われる。
【００４４】
（ａ）基本的首振処理（図８）
ステップＳ１ではＣ／Ｎを読込みステップＳ２に移る。ステップＳ２では、Ｃ／Ｎ値による分岐処理を行う。Ｃ／Ｎが追尾外れと判断できるレベルα１以下であればステップＳ３に移り、Ｃ／Ｎが反転レベルα２未満であればステップＳ４に移り、またＣ／Ｎが反転レベルα２以上であれば本処理を終える。尚、α１＜α２の関係で、Ｃ／Ｎがα２以上の状態では良好に受信できるような値にα２は設定されている。ステップＳ３では、アンテナの３６０°首振（あるいは無限回転）等の高速サーチを行い、追尾の復帰を図り本処理を終える。また、ステップＳ４ではアンテナ回転方向を反転させ、本処理を終える。
【００４５】
（ｂ）首振速度の制御処理１（図９）
ステップＳ１１では、上述の方法により首振時間および自動車（移動体）の回転速度を算出する。ステップＳ１２では、首振時間により分岐する処理を行う。本実施の形態では自動車停止時の首振時間が１００ｍｓ（ミリ秒）で、６０〜１４０ｍｓの範囲では首振速度の変更はしないという条件が設定されている。また、一方の方向（＋（右）方向）の首振について首振速度の検出を行っている。そして、首振時間が６０ｍｓを下回った時にはステップＳ１５、首振時間が１４０ｍｓを上回った時にはステップＳ１３、首振時間が６０ｍｓ以上１４０ｍｓ以下の場合にはステップＳ１４に移る。
【００４６】
ステップＳ１３に移るのは、首振時間が長い場合であるので、アンテナの回転方向と自動車の回転方向が逆の場合である。従って、ステップＳ１４では補正用速度Ｖに所定速度（５°／ｓ）を加算してステップＳ１７に移る。また、ステップＳ１５に移るのは、首振時間が短い時であるので、アンテナの回転方向と自動車の回転方向が同じ時である。従って、ステップＳ１６では補正用速度Ｖに所定速度（５°／ｓ）を減算してステップＳ１７に移る。そして、ステップＳ１６では、補正速度Ｖは補正しないでステップＳ１７に移る。
【００４７】
ステップＳ１６では、標準首振速度±Ｖ０（例えば±２０°／ｓ：＋は右向首振時、−は左向首振時）に補正速度Ｖを加えた制御速度ＶＣとなるようにモータ駆動回路に制御信号を出力する。つまり、右方向への首振時間が長時間の場合（左方向への首振時間が短時間の場合）には右方向の回転速度を上げ（左方向の回転速度を下げ）、また右方向への首振時間が短時間の場合（左方向への首振時間が長時間の場合）には右方向の回転速度を下げ（左方向の回転速度を上げ）ることにより、衛星（地面）に対する回転速度が一定となるように制御している。
【００４８】
このような制御により、移動体に回転運動が発生しても、アンテナの衛星（地面）に対する回転速度が一定となるように制御できるので、追尾制御時の移動体の回転運動の発生に対しても衛星を見失うことが防止され、安定したアンテナの追尾制御が可能となる。
【００４９】
（ｃ）首振速度の制御処理２（図１０）
ステップＳ２１では、上述の方法により自動車（移動体）の回転速度を算出する。ステップＳ２２では、自動車の回転速度により分岐する処理を行う。本実施の形態では自動車の回転速度が１０°／ｓ未満、１０〜３０°／ｓ、３０°／ｓを越える場合に分け、処理を変えている。そして、回転速度が１０°／ｓを下回った時にはステップＳ２５、回転速度が３０°／ｓを上回った時にはステップＳ２３、回転速度が１０°／ｓ以上３０°／ｓ以下の場合にはステップＳ２４に移る。
【００５０】
ステップＳ２３に移るのは、自動車の回転速度が速い場合であるので、アンテナの衛星に対する回転速度を速くする必要がある。従って、ステップＳ２３では、基準速度を３０°／ｓとし、更に検出された自動車の回転速度ＶＭの正負を逆転して加えた速度を制御速度とすることにより、アンテナの衛星に対する回転速度を３０°／ｓとする。また、ステップＳ２４に移るのは、自動車の回転速度が中程度の場合であるので、アンテナの衛星に対する回転速度をやや速くする必要がある。従って、ステップＳ２４では、基準速度を２０°／ｓとし、更に検出された自動車の回転速度ＶＭの正負を逆転して加えた速度を制御速度とすることにより、アンテナの衛星に対する回転速度を２０°／ｓとする。そして、ステップＳ２５に移るのは、自動車の回転速度が遅い場合あるいは０の場合であるので、アンテナの衛星に対する回転速度を速くする必要はない。従って、ステップＳ２５では、基準速度を１０°／ｓとし、更に検出された自動車の回転速度ＶＭの正負を逆転して加えた速度を制御速度とすることにより、アンテナの衛星に対する回転速度を１０°／ｓとする。
【００５１】
このような制御により、移動体の回転速度に応じて、アンテナの衛星（地面）に対する回転速度が可変に制御されるので、追尾制御時のアンテナの首振速度が必要以上に高くされることがなく、適切な速度となる。従って、追尾性能を十分に高めることができると共に、モータや軸受等の機構部品等の摩耗、騒音の発生、電力等の浪費を抑えることができる。
【００５２】
（ｃ）首振速度の制御処理３（図１１）
ステップＳ３０では、上述の方法により自動車（移動体）の回転速度を算出する。ステップＳ３１では、ステップＳ３０で算出した回転速度を微分処理し、回転加速度Ａを算出する。ステップＳ３２では、自動車の回転加速度により分岐する処理を行う。本実施の形態では自動車の回転加速度が１０°／ｓ・ｓ未満、１０〜２０°／ｓ・ｓ、２０°／ｓ・ｓを越える場合に分け、処理を変えている。そして、回転加速度が１０°／ｓ・ｓを下回った時にはステップＳ３５、回転速度が２０°／ｓ・ｓを上回った時にはステップＳ３３、回転速度が１０°／ｓ・ｓ以上２０°／ｓ・ｓ以下の場合にはステップＳ３４に移る。
【００５３】
ステップＳ３３に移るのは、自動車の回転速度が急激に速くなろうとしている時であるので、アンテナの衛星に対する回転速度を速くする必要がある。従って、ステップＳ３３では、基準速度を３０°／ｓとし、更に検出された自動車の回転速度ＶＭの正負を逆転して加えた速度を制御速度とすることにより、アンテナの衛星に対する回転速度を３０°／ｓとする。また、ステップＳ３４に移るのは、自動車の回転速度がやや急に速くなろうとしている時であるので、アンテナの衛星に対する回転速度をやや速くする必要がある。従って、ステップＳ３４では、基準速度を２０°／ｓとし、更に検出された自動車の回転速度ＶＭの正負を逆転して加えた速度を制御速度とすることにより、アンテナの衛星に対する回転速度を２０°／ｓとする。そして、ステップＳ３５に移るのは、自動車の回転速度があまり変化しようとしていない時であるので、アンテナの衛星に対する回転速度を速くする必要はない。従って、ステップＳ３５では、基準速度を１０°／ｓとし、更に検出された自動車の回転速度ＶＭの正負を逆転して加えた速度を制御速度とすることにより、アンテナの衛星に対する回転速度を１０°／ｓとする。尚、自動車の回転速度と回転加速度の両方に対応して、アンテナの首振速度を制御するようにすればよりきめ細やかな制御が可能となる。
【００５４】
このような制御により、移動体の回転加速度に応じて、アンテナの衛星（地面）に対する回転速度が可変に制御されるので、追尾制御時のアンテナの首振速度が必要以上に高くされることがなく、適切な速度となる。そして、加速度による制御は予測制御の傾向が強いので、特に自動車の回転が頻繁なカーブの多い道路、例えば山岳路や複雑な海岸沿いの道路等において効果的である。従って、追尾性能を十分に高めることができると共に、モータや軸受等の機構部品等の摩耗、騒音の発生、電力等の浪費を抑えることができる。
【００５５】
（ｃ）首振停止制御処理（図１２）
ステップＳ４０では、上述の方法（受信信号レベルによる回転速度の検出）により自動車（移動体）の回転速度を算出する。ステップＳ４１では、ステップＳ４０で算出した回転速度が０かどうか判断し、０であればステップＳ４２に、０でなければステップＳ４５に移る。
ステップＳ４２では車両の状態を判断し、アンテナの首振制御が必要である自動車の状態であれば首振制御を行うステップＳ４５に移り、アンテナの首振制御が必要でない自動車の状態であれば首振を停止させるステップＳ４４に移る。アンテナの首振制御の必要性は次のように判断される。
【００５６】
（１）自動車の速度計から読み込んだ自動車の速度が０である場合には、自動車が停止状態であるため、アンテナの首振制御は不必要となる。従って、自動車の速度計から読み込んだ自動車の速度が０である場合にはステップＳ４４に移り、自動車の速度が０でない時にはステップＳ４５に移る。
【００５７】
（２）自動車の表示器のパーキングブレーキ状態表示部からパーキングブレーキの状態を示す信号を読込み、パーキングブレーキがかかっている場合には、自動車が停止状態であるため、アンテナの首振制御は不必要となる。従って、自動車のパーキングブレーキがかかっている場合にはステップＳ４４に移り、パーキングブレーキがかかっていない場合にはステップＳ４５に移る。
【００５８】
（３）自動車のトランスミッション制御装置あるいは表示器の変速段表示部からトランスミッションの状態を示す信号を読込み、ニュートラル状態あるいはパーキング状態である場合には、自動車が停止状態であるため、アンテナの首振制御は不必要となる。従って、自動車のトランスミッションがニュートラルあるいはパーキング状態の場合にはステップＳ４４に移り、それ以外の場合にはステップＳ４５に移る。
【００５９】
（４）自動車の左右の車輪に設けた車輪回転速度センサから、左右の車輪の回転速度信号を読込み、左右の車輪の回転速度差が０の場合には、自動車が停止状態あるいは直進状態であるため、アンテナの首振制御は不必要となる。従って、自動車の左右の車輪の回転速度差が０の場合にはステップＳ４４に移り、０で無い場合にはステップＳ４５に移る。尚、エンジンによる駆動力の影響を受けないので、非駆動輪の回転速度を比較する方が望ましく、また自動車が車輪の回転状態に応じてブレーキ力を制御してタイヤのロックを防止するアンチロックブレーキシステムを有する場合は、アンチロックブレーキシステムにより算出された車輪回転速度データを用いれば、マイコン３４における処理が簡単になる。
【００６０】
（ｄ）首振反転制御処理（図１３）
本処理は、図８に示した基本的首振処理を改良した処理である。
ステップＳ５０では、Ｃ／Ｎ検出部３１からＣ／Ｎを読み込みステップＳ５１に移る。ステップＳ５１ではＣ／Ｎが閾値α以上かどうか判断し、所定値α以上であればステップＳ５０に戻り、所定値α以上でなければステップＳ５２に移る。ステップＳ５２ではターンテーブル２２の回転方向を反転させてステップＳ５３に移る。ステップＳ５３では、Ｃ／Ｎの閾値をβに低下させ、ステップＳ５４に移る。
【００６１】
ステップＳ５４では、Ｃ／Ｎ検出部３１からＣ／Ｎを読み込みステップＳ５５に移る。ステップＳ５５ではＣ／Ｎの領域判定を行い、分岐処理をする。Ｃ／Ｎがビル影等の遮断状態の場合にとるような値γ未満となった場合には、ステップＳ５６に移り遮断処理（３６０°首振等の高速サーチ）を行い本処理を終える。Ｃ／Ｎが閾値βを越えた場合には、ステップＳ５７に移りＣ／Ｎの閾値を元のαに戻す。また、Ｃ／Ｎが閾値β以下で、γ以上の場合には、ステップＳ５４に戻り、これら領域判定処理を繰り返す。
【００６２】
以上のような処理によれば、アンテナの首振動作の反転時に反転の判断のためのＣ／Ｎの閾値が一時的に低下されるので、ノイズ等によりＣ／Ｎが一時的に若干低下しても、反転のタイミングと誤検出することが防げ、誤反転動作を防止することができる。
尚、ステップＳ５５〜ステップＳ５７のＣ／Ｎの領域反転処理の変わりに、タイマ処理を設け、ターンテーブル２２の反転処理時点から所定時間だけ、Ｃ／Ｎの閾値をβとし、所定時間経過後、Ｃ／Ｎの閾値をαに戻す制御も可能である。
【００６３】
（ｅ）異常時処理（図１４）
ステップＳ６０では、直前の首振動作におけるＣ／Ｎの最大値ＣＭを検出しステップＳ６１に移る。これはＣ／Ｎ検出部３１からＣ／Ｎを読み込み監視することにより行う。ステップＳ６１ではＣ／Ｎの最大値の移動平均演算を行い、その移動平均値ＣＳを記憶し、ステップ６２に移る。この移動平均値の演算は、記憶している移動平均値ＣＳに係数ｘ（０＜ｘ＜１）を乗算し、また直前の首振動作におけるＣ／Ｎの最大値ＣＭに係数（１−ｘ）を乗算して、この両者を加算することにより行う。ステップＳ６２では、直前のＣ／Ｎの最大値ＣＭとＣ／Ｎの移動平均値ＣＳを比較し、その差が所定値以上である場合には、受信異常と判断して、ステップＳ６３に移り、受信異常と判断しなかった場合には本処理を終える。
【００６４】
ステップＳ６３では、直前の首振条件（首振速度）を記憶しステップＳ６４に移る。ステップＳ６４では、首振条件（首振速度）を初期設定値として、首振速度の変更処理等を停止し、ステップＳ６５に移る。ステップＳ６５では、直前の首振動作におけるＣ／Ｎの最大値ＣＭを検出しステップＳ６６に移る。ステップＳ６６では、直前のＣ／Ｎの最大値ＣＭとＣ／Ｎの移動平均値ＣＳを比較し、その差が所定値以上である場合には、受信異常が継続中と判断して、ステップＳ６７に移り、受信異常と判断しなかった場合にはステップＳ６９に移る。
【００６５】
ステップＳ６７では、受信異常状態が所定時間続いたかどうか判断し、受信異常状態が所定時間以上続いていればステップＳ６８に移り、続いていなければステップＳ６５に戻る。ステップＳ６８では、高速サーチ処理（３６０°首振動作等）を行い、本処理を終える。ステップＳ６９では首振条件（首振速度）を異常発生時直前の記憶された首振条件として、本処理を終える。
【００６６】
以上のような処理により、Ｃ／Ｎが異常に低下するような受信異常時（ビル影やトンネル等の通過時）には、首振動作が初期化され、無駄に高速度での首振動作が行われることがなくなるので、モータや軸受等の機構部品等の摩耗、騒音の発生、電力等の浪費を抑えることができる。
また、受信異常が長時間続くような場合には、３６０°首振動作等の高速サーチが行われるので、受信状態の正常化が速やかに行われると共に、この高速サーチが低速回転で行われるので、モータや軸受等の機構部品等の摩耗、騒音の発生、電力等の浪費を抑えることができる。尚、この場合、異常状態が継続している可能性が比較的高いので低速回転でも応答性の低下（正常受信状態への復帰速度の低下）への影響は殆どない。そして、正常受信状態への復帰時には、異常発生時直前の首振条件で首振動作が行われるので、素早く適切な首振動作を行うことが可能となる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高速で安定な追尾が行え、かつ駆動時における各構成部品の摩耗や疲労、また消費エネルギー、動作音を低減できるアンテナの追尾装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るアンテナの追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図２】アンテナの特性・動作を説明するための図である。
【図３】移動体停止時における受信レベルの変動を示すグラフである。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は移動体停止時における各首振速度での受信レベルの変動を示すグラフである。
【図５】（ａ）（ｂ）は移動体停止時における左右首振動作時の受信レベルの変動を示すグラフである。
【図６】（ａ）（ｂ）は移動体回転時における左右首振動作時の受信レベルの変動を示すグラフである。
【図７】電波遮断時の受信レベルの変動を示すグラフである。
【図８】基本的首振処理を示すフローチャートである。
【図９】首振速度の制御処理１を示すフローチャートである。
【図１０】首振速度の制御処理２を示すフローチャートである。
【図１１】首振速度の制御処理３を示すフローチャートである。
【図１２】首振停止制御処理を示すフローチャートである。
【図１３】首振反転制御処理を示すフローチャートである。
【図１４】異常時処理を示すフローチャートである。
【図１５】従来のアンテナの追尾制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】（ａ）（ｂ）は従来のステップトラック方法を示す説明図である。
【符号の説明】
２ アンテナ
３ 追尾制御部
２１ アンテナ本体部
２２ ターンテーブル
３１ Ｃ／Ｎ検出部
３２ 移動体動作検出部
３３ 駆動制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna tracking device mounted on a moving body such as an automobile, and more particularly, to an antenna tracking device for controlling the direction of an antenna to always face a broadcasting satellite.
[0002]
[Prior art]
FIG. 15 is a schematic block diagram showing a conventional antenna tracking control apparatus. Note that components having the same function are denoted by the same reference numerals throughout the drawings. As shown in this figure, an antenna 2 mounted on a mobile body that receives broadcast radio waves from a satellite 1 has an antenna main body 21 composed of elements that receive radio waves, and an antenna main body 21 fixed on the antenna 2. A turntable 22 that rotates the antenna body 21 so that the direction of (directivity) is directed toward the satellite 1 and a down converter 25 that converts the frequency of the signal received by the antenna body 21 are provided. The turntable 22 is a rotary unit for outputting a signal received by the antenna main body 21 from the rotating turntable 22 to the satellite broadcast receiver provided in the vehicle interior. A joint portion 5 is provided. The tracking control unit 3 takes in a received signal from the rotary joint unit 5, forms a signal for controlling the driving of the turntable driving unit 4, and outputs a control signal to the turntable driving unit 4. The tracking control unit 3 receives a received signal through an A / D converter (Analog Digital Converter) (not shown), and a central processing unit (CPU) (not shown) based on the level of the input signal and the like. )).
[0003]
The antenna tracking control unit 3 performs tracking by rotating the antenna main body 21 in a horizontal plane in order to receive radio waves from the satellite 1, and the step track tracking method described below is often adopted as the main method. Is done.
FIG. 16 is a schematic diagram for explaining a conventional step track tracking method. As shown in FIG. 16, the antenna 2 mounted on the moving body that receives broadcast radio waves from the satellite is in a certain direction θ. _Three Swing is performed at an angle within a certain range from side to side with respect to (swing center direction). Then, measure the reception level during swing operation, compare the reception level in the left-right direction in swing operation, ₂ , Θ ₁ Next, move the swing center direction. The direction θ that repeats this and becomes the peak value of the reception level ₀ The direction of the antenna 2 is gradually approached. This step track tracking method is simple and can be realized at low cost, but has a problem that tracking performance (direction tracking) is low. The reason is as follows.
[0004]
In the step track tracking method, the antenna 2 is always swung in the vicinity of the satellite direction, the state of the reception level is detected, and the satellite direction is estimated. Such a trial-and-error tracking method makes it easy to remove tracking when a sudden direction change of the moving body or radio wave shielding occurs. That is, if the direction of the satellite, that is, the direction of the reception peak, goes out of the swing range due to a sudden change in the direction of the moving body, the swing center does not become the direction of the satellite in one swing. It is difficult to detect which satellite is on the left or right side of the center of oscillation in the worst case. Become.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As a method for solving this problem, there is a method in which control using the rotation direction and speed data of the moving body is added to the above-described step track tracking method. For example, an angular velocity sensor such as a gyro sensor that detects angular acceleration is mounted on the moving body, and the rotation direction and speed of the moving body are obtained from signals from the angular velocity sensor. The tracking control unit 3 to which the received signal from the antenna 2 and the rotation direction and speed signal of the moving body are input, determines the rotation direction and amount of the moving body from the signal from the angular velocity sensor when the direction of the moving body changes abruptly. The step track control is performed by changing only the rotation direction and amount of the moving body obtained by calculating and calculating the direction of the oscillation center in the oscillation control. Therefore, the direction of the satellite is always included in the swing range, the speed at which the antenna 2 faces the direction of the satellite is increased, and the tracking performance of the satellite is improved. However, since this method uses an angular velocity sensor such as a gyro sensor, there is a problem that the cost increases.
[0006]
The conventional tracking antenna 2 normally performs a mechanical search over a wide range (wide angle) when detection of the direction of arrival of radio waves (satellite direction) becomes impossible. Is performed by rotating the head by 360 ° or by infinite rotation. In order to shorten the time that cannot be detected at that time, the mechanical search is generally performed at a relatively high speed. Even when radio waves are blocked for a long time, the high-speed mechanical search is performed although it is actually useless. As described above, when a high-speed search is performed for a long time, there arises a problem that a movable part such as a driving part or a driving contact part such as a bearing is quickly worn out or fatigued. In addition, since it is driven at a high speed, there is a problem that energy (electric power) consumed increases. Further, when driving at high speed, the operation sound becomes louder and noise problems occur.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, Even without using expensive parts such as a gyro sensor, the conventional antenna tracking device (which does not use a gyro sensor) Fast and stable tracking, Also When driving Can An object of the present invention is to provide an antenna tracking device capable of reducing wear and fatigue of each component, energy consumption, and operation sound.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an antenna tracking device (1) according to the present invention tracks an antenna provided on a moving body so as to face the direction of the satellite in order to receive broadcast radio waves from the satellite. In the antenna tracking control device,
A swinging means for performing a swinging operation for shifting the direction of the antenna over a predetermined angle from side to side so that the direction of the satellite is the center of swinging;
Antenna control means for controlling the direction of the antenna by changing the center of oscillation according to the state of the received signal during the oscillation operation;
Rotational speed storage means for storing the rotational speed of the swing motion;
A rotation speed control means for driving and controlling the oscillation means in accordance with the rotation speed stored in the rotation speed storage means;
Rotation state detection means for detecting the rotation state of the mobile body according to the reception state of the broadcast radio wave during the swing operation;
Rotational speed calculation means for increasing or decreasing the rotational speed stored in the rotational speed storage means by a predetermined amount according to the rotational state of the moving body detected by the rotational state detection means.
[0009]
In addition, an antenna tracking device (2) according to the present invention is an antenna tracking control device that tracks the direction of an antenna provided on a moving body to receive the broadcast radio wave from a satellite so as to face the direction of the satellite. ,
A swinging means for performing a swinging operation for shifting the direction of the antenna over a predetermined angle from side to side so that the direction of the satellite is the center of swinging;
Antenna control means for controlling the direction of the antenna by changing the center of oscillation according to the state of the received signal during the oscillation operation;
Rotational speed storage means for storing the rotational speed of the swing motion;
A rotation speed control means for driving and controlling the oscillation means in accordance with the rotation speed stored in the rotation speed storage means;
Mobile body rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the mobile body according to the reception state of the broadcast radio wave during the swing operation;
A rotational speed for newly storing in the rotational speed storage means a rotational speed obtained by adding the rotational speed of the movable body added to the rotational speed of the movable body detected by the movable body rotational speed detecting means and the rotational speed of the movable body. And a rotational speed setting means for setting as follows.
[0010]
In addition, an antenna tracking device (3) according to the present invention is an antenna tracking control device that tracks the direction of an antenna provided on a moving body in order to receive a broadcast radio wave from a satellite so as to face the direction of the satellite. ,
A swinging means for performing a swinging operation for shifting the direction of the antenna over a predetermined angle from side to side so that the direction of the satellite is the center of swinging;
Antenna control means for controlling the direction of the antenna by changing the center of oscillation according to the state of the received signal during the oscillation operation;
Rotational speed storage means for storing the rotational speed of the swing motion;
A rotation speed control means for driving and controlling the oscillation means in accordance with the rotation speed stored in the rotation speed storage means;
A moving body rotational acceleration detecting means for detecting rotational acceleration of the moving body according to a reception state of a broadcast radio wave during the swinging operation;
A rotational speed for newly storing in the rotational speed storage means a rotational speed obtained by adding the rotational speed of the moving body and the rotational speed of the mobile body, which is detected by the mobile body rotational acceleration detecting means. And a rotation speed setting means for setting as follows.
[0011]
In the antenna tracking device (4) according to the present invention, the rotation state detecting means in the antenna tracking device (1) is a moving object according to the time between the time when the received signal level becomes a predetermined level during the swinging operation. It is characterized in that it detects the rotational state of.
[0012]
Further, the antenna tracking device (5) according to the present invention is an integral value of the signal level between the time points when the rotational state detecting means in the antenna tracking device (1) becomes a predetermined level during the swinging operation. Thus, the rotation state of the moving body is detected.
[0013]
In the antenna tracking device (6) according to the present invention, the rotation state detecting means in the antenna tracking device (1) receives signals at a predetermined level during a time when the received signal level becomes a predetermined level during the swinging operation. It is characterized in that the rotational state of the moving body is detected by the change amount (differential value) of the signal level.
[0014]
In addition, an antenna tracking device (7) according to the present invention is an antenna tracking control device that tracks the direction of an antenna provided on a moving body in order to receive a broadcast radio wave from a satellite so as to face the direction of the satellite. ,
A swinging means for performing a swinging operation for shifting the direction of the antenna over a predetermined angle from side to side so that the direction of the satellite is the center of swinging;
Antenna control means for controlling the direction of the antenna by changing the center of oscillation according to the state of the received signal during the oscillation operation;
Reversing means for comparing a received signal level with a predetermined comparison level during a swinging operation, and for outputting a reversal signal for reversing the direction of transition of the antenna to the swinging means when the received signal level reaches the comparison level; ,
And a comparison level lowering means for lowering the comparison level for a predetermined period after the inversion of the antenna.
[0015]
Further, the antenna tracking device (8) according to the present invention compares the received signal level with a predetermined comparison level during the swinging operation in any of the antenna tracking devices (1) to (3), and Reversing means for outputting a reversal signal for reversing the direction of transition of the antenna to the swinging means when the level becomes the comparison level;
And a comparison level lowering means for lowering the comparison level for a predetermined period after the inversion of the antenna.
[0016]
Moreover, the antenna tracking device (9) according to the present invention is characterized in that the predetermined period is a fixed time in the antenna tracking device (7) or the antenna tracking device (8).
[0017]
In the antenna tracking device (10) according to the present invention, in the antenna tracking device (7) or the antenna tracking device (8), the predetermined period is a period in which the received signal level exceeds a return level higher than the comparison level. It is characterized by being.
[0018]
Moreover, the antenna tracking device (11) according to the present invention includes a maximum value storage unit that stores the maximum value of the received signal level in the swing operation in any of the antenna tracking devices (1) to (3),
An abnormality detecting means for calculating a difference between the received signal level at the time of swinging operation and the maximum value stored in the maximum value storing means, and determining that the reception is abnormal when the level difference is a predetermined value or more;
And a change prohibiting means for prohibiting the change of the swing center when a reception abnormality is detected by the abnormality detecting means.
[0019]
Further, the antenna tracking device (12) according to the present invention includes a maintaining means for maintaining the rotational speed stored in the rotational speed storage means when the reception abnormality state is detected by the abnormality detection means in the antenna tracking device (11). And the tracking control of the antenna is performed under the condition before the detection of the reception abnormality when the reception abnormality state is canceled.
[0020]
Further, the antenna tracking device (13) according to the present invention provides a wide range of swing angles in the swing operation when the reception abnormal state detection by the abnormality detection means continues for a predetermined time or longer in the antenna tracking device (12). It is characterized by having exploration range expansion means.
[0021]
Moreover, the antenna tracking device (14) according to the present invention has a neck that reduces the swing speed in the swing operation when the swing angle is widened by the search range expanding means in the antenna tracking device (13). It is characterized by having a vibration speed lowering means.
[0022]
Further, the antenna tracking device (15) according to the present invention includes a non-rotation state detection unit that detects that the rotational speed of the moving body is 0 in any of the antenna tracking devices (1) to (3),
And a stop means for stopping the antenna at the oscillation center when the non-rotation state detection means detects that the rotational speed of the moving body is zero.
[0023]
Further, in the antenna tracking device (16) according to the present invention, in the antenna tracking device (15), the moving body is an automobile, and the non-rotation state detecting means detects the rotation of the automobile from a signal from the speedometer of the automobile. It is characterized by detecting that the speed is zero.
[0024]
In the antenna tracking device (17) according to the present invention, in the antenna tracking device (15), the moving body is an automobile, and the non-rotation state detecting means detects a difference in rotational speed between left and right wheels in the automobile. Since it is 0, it detects that the rotational speed of the said motor vehicle is 0, It is characterized by the above-mentioned.
[0025]
Further, in the antenna tracking device (18) according to the present invention, in the antenna tracking device (15), the moving body is an automobile, and the non-rotation state detecting means rotates the automobile from a parking brake state in the automobile. It is characterized by detecting that the speed is zero.
[0026]
Further, in the antenna tracking device (19) according to the present invention, in the antenna tracking device (15), the moving body is an automobile, and the non-rotation state detecting means is configured such that the transmission position of the transmission in the automobile is neutral or parking. In the case of the position, it is detected that the rotational speed of the automobile is zero.
[0027]
Further, in the antenna tracking device (20) according to the present invention, in the antenna tracking device (15), when the non-rotation state detecting means is in the same state of the received signal level in each swing operation in the left-right direction, It is characterized by detecting that the rotational speed of the moving body is zero.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an antenna tracking device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration of an antenna tracking apparatus according to an embodiment. As shown in FIG. 1, an antenna main body 21 is fixed to a turntable 22 that is fixed to a moving body and pivotally fixed to an antenna base 23 that rotates when the moving body rotates. The part 21 can be rotated 360 ° with respect to the moving body. The antenna main body 21 is constituted by a known planar antenna such as a patch antenna, a slot antenna, a helical antenna, etc., and its directivity is a constant direction with respect to the plane, and the elevation angle direction is substantially the same as the direction of the satellite in the use area. In the matching direction, the directivity is relatively sharp (narrow). A down converter 25 is provided on the upper surface of the antenna base 23 for converting the frequency of the received satellite broadcast wave into a frequency that can be processed by the satellite broadcast receiver. A motor 4 for rotating the turntable 22 is disposed on the antenna base 23. Since the antenna body 21 and the down-converter 25 are subject to angular shift due to rotation, they are connected by a connection mechanism (rotary joint part 5) having a relatively marginal signal line or a contact point such as a rotatable slip ring. Has been.
[0029]
The tuner 10 of the satellite broadcast receiver is connected to the down converter 25 via a reception signal line 41. The tuner 10 includes a demodulation unit 11 that demodulates satellite broadcast waves and outputs a video signal and an audio signal, and a tracking control unit 3 that controls the direction of the antenna main body 21. The tracking control unit 3 is connected to the motor 4 via the power supply line 42 via the power supply line 42, the antenna body 21 (down converter 25), and the reception signal line 41. The C / N (carrier-to-noise ratio) detection unit 31 that detects the reception level based on the above and the reception level from the C / N detection unit 31 are input, and the operation of the motor 4 from the drive control unit 33 (control) ) From the information, the mobile body motion detection unit 32 for calculating the rotation direction and speed of the mobile body, and the reception level from the C / N detection unit 31 are fetched so that the antenna 2 faces the satellite by the step track method, and the mobile body The information on the rotation direction and speed of the moving body is acquired from the motion detection unit 32, and a signal for controlling the motor 4 so that the antenna 2 quickly faces the direction of the satellite even if the direction of the moving body changes, the drive control line 43 is sent. Through And a drive control unit 33 gives the motor 4. The drive control unit 33 and the moving body operation detection unit 32 are configured by a microcomputer 34.
[0030]
In addition, various signals indicating the state of the automobile are input to the drive control unit 33 from each automobile control device, engine control device, transmission control device, and the like. These signals include a signal indicating a transmission state (neutral, parking), a signal indicating a speed given to a speedometer, a signal indicating a parking state given to a parking brake display portion of a display, a light emitting / receiving element and a magnetic sensitive element And includes signals from wheel speed sensors that are provided on left and right wheels (generally non-driven wheels) and output signals corresponding to the rotational speeds of the left and right wheels.
[0031]
The signal flow is such that the radio wave from the satellite is received by the antenna main body 21, passes through the rotary joint 5 installed near the center of the turntable 22, passes through the down converter 25, and is received at the C / N detector 31. Is detected. Specifically, a drive signal is sent to the motor 4 so as to rotate the antenna body 21 (turntable 22) relative to the antenna base 23 at the same speed as the rotational speed of the mobile body in the direction opposite to the rotational direction of the mobile body. Given.
[0032]
The turntable 22 of the antenna 2 is attached to the antenna base 23. The antenna base 23 is attached to the moving body, and if the moving body rotates, the antenna base 23 also rotates. Then, as shown in FIG. 2, when the antenna 2 is oriented in the satellite direction, the drive control unit 33 sets this direction as the center (swing center) direction, and each rotation direction in the vicinity of the center direction. Are swung by Δθ (swing angle) (right swing: + direction, left swing:-direction).
[0033]
First, a method for detecting the rotational speed of the moving body by the moving body operation detecting unit 32 will be described.
Since the swing speed is for the satellite (stationary satellite) or the earth, the swing speed is as follows.
Swing speed = rotational speed of the moving body ± rotational speed of the turntable 22 (1)
The rotation speed of the turntable 22 is the rotation speed with respect to the antenna base 23, that is, the moving body. When the rotation direction of the turntable 22 is the same as the rotation direction of the moving body, the sign ± of the expression (1) is +, and vice versa.
[0034]
FIG. 3 is a graph for explaining a change in the reception level in the vicinity of the center direction when there is no rotational movement of the moving body. As shown in FIG. 3, the reception level changes in a mountain shape with respect to the swinging motion (angle). This swing operation is performed between the left and right swing angles (+ Δθ to −Δθ) at which the C / N of the received wave is monitored and the C / N becomes a predetermined level. That is, when the C / N is equal to or lower than a predetermined level, the rotation of the motor 4 is controlled so as to reverse the rotation direction of the turntable 22 and the swinging operation is performed. In this way, the swinging operation with the satellite direction as the center is performed. Note that the C / N (comparison level) at the time when the turntable 22 is reversed is set to a C / N value that can be satisfactorily received, so that a good reception state can always be maintained during the swinging operation. .
[0035]
4A to 4D are graphs showing temporal changes in the reception level using the swing speed as a parameter when there is no rotational movement of the moving body. (A) Swing operation at a rotation speed of 10 ° / s (seconds), (b) Swing operation at a rotation speed of 20 ° / s, (c) Neck operation at a rotation speed of 30 ° / s In the swing operation, (d), a state in a swing operation at a rotational speed of 40 ° / s is shown.
Since the swing operation is performed based on C / N as described above, the swing operation is performed between predetermined swing angles (+ Δθ to −Δθ) regardless of the swing speed. Therefore, the inversion interval (swing time Δt) of the swing motion is inversely proportional to the swing speed, and the time change of the reception level at each rotational speed is as shown in FIG.
[0036]
Therefore, the swing speed can be determined based on the swing time Δt, and the rotational speed of the moving body can be determined from the swing speed and the rotational speed of the motor 4 (turn table 22). Similarly, the swing speed and the rotational speed of the moving body can be obtained from the area of the reception level between the swing angles (+ Δθ to −Δθ). Further, the swing speed can be obtained based on the inclination of the reception level between the swing angles (+ Δθ to −Δθ) with respect to the time, and the rotational speed of the moving body can be obtained therefrom. The swing angle must be obtained before each rotational speed is calculated, and is obtained and stored at the time of measurement or design at the time of product manufacture, or when the moving body is stopped (in the case of an automobile, a speedometer, For example, a method of detecting and storing the rotation angle of the turntable 22 during the actual swinging operation is adopted.
Then, the swing speed and the rotational speed of the moving body are combined with these swing times, the reception level area between the swing angles, and the inclination of the reception level between the swing angles with respect to the time. Can also be requested.
[0037]
Next, a method for detecting the rotational direction of the moving body will be described. FIGS. 5A and 5B are graphs showing a change in reception level with time when the turntable 22 is swung at 20 ° / s while the moving body is stopped. Since the rotational speed of the moving body is 0 ° / s, the time change of the reception level during the right swing of FIG. 5A and the left swing of FIG. 5B is the same. In this case, both the left and right swing speeds are 20 ° / s.
[0038]
FIG. 6 is a graph showing the change over time in the reception level when the turntable 22 is swung at 20 ° / s while the moving body is rotating clockwise at 10 ° / s. Since the rotation speed of the moving body is 10 ° / s, the rotation speed of the antenna main body 21 is obtained by adding the rotation speed of the moving body to the swing speed of the turntable 22 during the right swing of FIG. Thus, the swing speed is 30 ° / s. 6B, the rotation speed of the antenna main body 21 is obtained by subtracting the rotation speed of the moving body from the swing speed of the turntable 22, and the swing speed is 10 ° / s. .
[0039]
As described above, when the moving body is stopped, the temporal change in the reception level is the same for the left and right swings. However, when the mobile body is rotated, the temporal change in the reception level is different for the left and right swings. In the case of swinging in the same direction as the rotational direction of the moving body, the slope of the peak of the time change of the reception level becomes steeper and the swing time becomes shorter. Therefore, the rotational direction and speed of the moving body can be obtained from the difference in the swing time during the swing operation in the left-right direction.
[0040]
Also, the rotation direction of the moving body can be obtained by comparing the areas of the reception levels between the swing angles during the left and right swing operations.
Then, it is possible to obtain the rotation direction of the moving body by comparing the inclinations of the reception level changes during the left and right swinging operations.
Moreover, you may obtain | require the rotation direction of a moving body combining these, or switching according to a condition.
In this way, it is possible to detect the rotational direction and rotational speed of the moving body without using expensive parts such as a gyro sensor.
[0041]
FIG. 7 is a graph showing the reception level during the swinging operation when the radio wave from the satellite is blocked. As shown in this figure, when the reception level at the time of swinging when there is no influence of radio wave shielding is A and the reception level at the time of swinging when there is an influence of radio wave shielding is B, the radio wave shielding The reception level is lowered in a short time due to the influence of the above, and the swinging operation is performed between Δθ and Δφ, which is supposed to be the swinging operation between Δθ and −Δθ. As a result, it is detected that the direction of the satellite that should originally be the center θ0 between −Δθ and Δθ is the center φ0 between −Δθ and Δφ, and the swing time is originally calculated between Δθ and −Δθ. The rotational speed of the moving body is also calculated by the swing time at Δθ to Δφ, and the control becomes abnormal.
[0042]
Therefore, the peak value V of the reception level during the swing operation ₀ (Filtered by moving average processing etc.) is stored, and this peak value V ₀ And the peak value V of the reception level detected during the swing operation. In this comparison, it is determined that there is no abnormality only when the difference falls within a certain set value, and control is continued by calculating control conditions such as the swing speed. At other times, it is judged as abnormal, and the control based on the previous control conditions is continued for a predetermined time, and if it returns to the normal state within the predetermined time, the detected rotation state of the moving body is detected to determine the swing condition. Returning to the above-described normal control for performing the swing operation, and returning to the normal state within a predetermined time, the high-speed search operation by 360 ° swing or infinite rotation is performed. In this high-speed search, the received signal may be blocked by a tunnel or the like, and the possibility of a useless operation is relatively high, and detection is impossible at a high speed. The rotation speed of is low.
[0043]
Next, processing performed by the microcomputer 34 will be described based on a flowchart. In order to make the explanation easy to understand, each process will be described separately for each function, but these processes are selected and used in combination. These processes are started and repeated when the satellite broadcast receiver is activated.
[0044]
(A) Basic swing process (Figure 8)
In step S1, C / N is read and the process proceeds to step S2. In step S2, branch processing based on the C / N value is performed. If the C / N is less than the level α1 at which it can be determined that the tracking is off, the process proceeds to step S3. If C / N is less than the inversion level α2, the process proceeds to step S4. Finish. Since α1 <α2, α2 is set to a value that allows satisfactory reception when C / N is α2 or more. In step S3, a high-speed search such as 360 ° oscillation (or infinite rotation) of the antenna is performed, the tracking is restored, and the process is completed. In step S4, the antenna rotation direction is reversed, and the present process ends.
[0045]
(B) Swing speed control process 1 (FIG. 9)
In step S11, the swing time and the rotational speed of the automobile (moving body) are calculated by the method described above. In step S12, a process for branching according to the swing time is performed. In the present embodiment, a condition is set in which the swing time when the automobile is stopped is 100 ms (milliseconds) and the swing speed is not changed in the range of 60 to 140 ms. In addition, the swing speed is detected for the swing in one direction (+ (right) direction). Then, the process proceeds to step S15 when the swing time is less than 60 ms, step S13 when the swing time exceeds 140 ms, and to step S14 when the swing time is 60 ms or more and 140 ms or less.
[0046]
The process moves to step S13 when the swing time is long, and thus the rotation direction of the antenna is opposite to the rotation direction of the automobile. Accordingly, in step S14, the predetermined speed (5 ° / s) is added to the correction speed V, and the process proceeds to step S17. Further, the process moves to step S15 when the swing time is short, and therefore when the rotation direction of the antenna and the rotation direction of the automobile are the same. Accordingly, in step S16, the predetermined speed (5 ° / s) is subtracted from the correction speed V, and the process proceeds to step S17. In step S16, the correction speed V is not corrected and the process proceeds to step S17.
[0047]
In step S16, the motor is driven so that the control speed VC is obtained by adding the correction speed V to the standard swing speed ± V0 (for example, ± 20 ° / s: + is when swinging rightward and-is when swinging leftward). A control signal is output to the circuit. In other words, if the swinging time in the right direction is long (when the swinging time in the left direction is short), increase the rotation speed in the right direction (decrease the rotation speed in the left direction), When the swing time to the head is short (when the swing time to the left is long), the satellite (ground) is reduced by decreasing the rotation speed in the right direction (increasing the rotation speed in the left direction). The rotation speed with respect to is controlled to be constant.
[0048]
With such control, even if rotational movement occurs in the moving body, it can be controlled so that the rotational speed of the antenna with respect to the satellite (ground) is constant. However, it is possible to prevent the satellite from being lost and to perform stable antenna tracking control.
[0049]
(C) Swing speed control process 2 (FIG. 10)
In step S21, the rotational speed of the automobile (moving body) is calculated by the method described above. In step S22, a process that branches depending on the rotational speed of the automobile is performed. In the present embodiment, the processing is changed depending on the case where the rotational speed of the automobile is less than 10 ° / s, 10-30 ° / s, or more than 30 ° / s. Then, when the rotational speed is less than 10 ° / s, step S25, when the rotational speed exceeds 30 ° / s, step S23, and when the rotational speed is 10 ° / s or more and 30 ° / s or less, proceed to step S24. Move.
[0050]
Since the process proceeds to step S23 when the rotational speed of the automobile is high, it is necessary to increase the rotational speed of the antenna with respect to the satellite. Therefore, in step S23, the reference speed is set to 30 ° / s, and the speed obtained by reversing the detected sign of the rotation speed VM of the automobile is set as the control speed, so that the rotation speed of the antenna relative to the satellite is set to 30 °. / S. Further, the process proceeds to step S24 when the rotational speed of the automobile is medium, and the rotational speed of the antenna relative to the satellite needs to be slightly increased. Accordingly, in step S24, the reference speed is set to 20 ° / s, and the speed obtained by reversing the positive / negative of the detected rotation speed VM of the automobile is set as the control speed, so that the rotation speed of the antenna with respect to the satellite is set to 20 °. / S. And since it is a case where the rotational speed of a motor vehicle is slow or it is 0 when moving to step S25, it is not necessary to make the rotational speed with respect to the satellite of an antenna faster. Accordingly, in step S25, the reference speed is set to 10 ° / s, and the speed obtained by reversing the detected sign of the rotational speed VM of the automobile is set as the control speed, so that the rotational speed of the antenna with respect to the satellite is 10 °. / S.
[0051]
By such control, the rotation speed of the antenna with respect to the satellite (ground) is variably controlled according to the rotation speed of the moving body, so that the oscillation speed of the antenna during tracking control is not increased more than necessary. , Get the right speed. Accordingly, the tracking performance can be sufficiently improved, and wear of mechanical parts such as a motor and a bearing, generation of noise, waste of electric power and the like can be suppressed.
[0052]
(C) Swing speed control process 3 (FIG. 11)
In step S30, the rotational speed of the automobile (moving body) is calculated by the method described above. In step S31, the rotational speed calculated in step S30 is differentiated to calculate rotational acceleration A. In step S32, a process of branching according to the rotational acceleration of the automobile is performed. In the present embodiment, the processing is changed depending on the case where the rotational acceleration of the automobile is less than 10 ° / s · s, 10-20 ° / s · s, or more than 20 ° / s · s. When the rotational acceleration is lower than 10 ° / s · s, step S35, and when the rotational speed is higher than 20 ° / s · s, step S33, the rotational speed is 10 ° / s · s to 20 ° / s · s. In the following cases, the process proceeds to step S34.
[0053]
The process moves to step S33 when the rotational speed of the automobile is about to increase rapidly, and it is necessary to increase the rotational speed of the antenna relative to the satellite. Accordingly, in step S33, the reference speed is set to 30 ° / s, and the speed obtained by reversing the detected sign of the rotation speed VM of the automobile is set as the control speed, so that the rotation speed of the antenna relative to the satellite is set to 30 °. / S. Further, the process proceeds to step S34 when the rotation speed of the automobile is about to increase slightly suddenly, and it is necessary to increase the rotation speed of the antenna relative to the satellite. Accordingly, in step S34, the reference speed is set to 20 ° / s, and the speed obtained by reversing the detected sign of the rotation speed VM of the automobile is set as the control speed, so that the rotation speed of the antenna relative to the satellite is set to 20 °. / S. Then, the process proceeds to step S35 when the rotation speed of the automobile is not changing so much, and it is not necessary to increase the rotation speed of the antenna with respect to the satellite. Accordingly, in step S35, the reference speed is set to 10 ° / s, and the speed obtained by reversing the detected sign of the rotational speed VM of the automobile is set as the control speed, whereby the rotational speed of the antenna with respect to the satellite is set to 10 °. / S. It should be noted that more precise control is possible if the oscillation speed of the antenna is controlled corresponding to both the rotational speed and rotational acceleration of the automobile.
[0054]
With such control, the rotational speed of the antenna relative to the satellite (ground) is variably controlled according to the rotational acceleration of the moving body, so that the oscillation speed of the antenna during tracking control is not increased more than necessary. , Get the right speed. Since the control by acceleration has a strong tendency of predictive control, it is particularly effective on a road with many curves, such as a mountain road or a road along a complicated coast, in which the automobile frequently rotates. Accordingly, the tracking performance can be sufficiently improved, and wear of mechanical parts such as a motor and a bearing, generation of noise, waste of electric power and the like can be suppressed.
[0055]
(C) Swing stop control process (FIG. 12)
In step S40, the rotational speed of the automobile (moving body) is calculated by the above-described method (detection of the rotational speed based on the received signal level). In step S41, it is determined whether or not the rotation speed calculated in step S40 is 0. If it is 0, the process proceeds to step S42, and if not 0, the process proceeds to step S45.
In step S42, the state of the vehicle is determined. If the vehicle is in a state where the antenna swing control is required, the process proceeds to step S45 where the swing control is performed. The process proceeds to step S44 where the vibration is stopped. The necessity of controlling the oscillation of the antenna is determined as follows.
[0056]
(1) When the speed of the automobile read from the automobile speedometer is 0, the oscillation of the antenna is unnecessary because the automobile is stopped. Accordingly, when the speed of the automobile read from the automobile speedometer is zero, the process proceeds to step S44, and when the automobile speed is not zero, the process proceeds to step S45.
[0057]
(2) Read the parking brake status signal from the parking brake status display section of the vehicle's indicator, and when the parking brake is applied, the vehicle is in a stopped state, so antenna swing control is not necessary It becomes. Accordingly, when the parking brake of the automobile is applied, the process proceeds to step S44, and when the parking brake is not applied, the process proceeds to step S45.
[0058]
(3) A signal indicating the state of the transmission is read from the transmission control device of the vehicle or the shift speed display portion of the display. When the vehicle is in the neutral state or the parking state, the vehicle is in a stopped state, so the oscillation control of the antenna is performed. Is unnecessary. Therefore, if the vehicle transmission is in the neutral or parking state, the process proceeds to step S44, and otherwise, the process proceeds to step S45.
[0059]
(4) Read the rotational speed signals of the left and right wheels from the wheel rotational speed sensors provided on the left and right wheels of the automobile. If the difference between the rotational speeds of the left and right wheels is 0, the automobile is in a stopped state or a straight traveling state. Therefore, the oscillation control of the antenna is unnecessary. Accordingly, if the difference in rotational speed between the left and right wheels of the automobile is zero, the process proceeds to step S44, and if not, the process proceeds to step S45. Since it is not affected by the driving force of the engine, it is desirable to compare the rotational speeds of the non-driven wheels, and the anti-lock that prevents the tire from locking by controlling the braking force according to the rotational state of the wheels When the brake system is provided, the processing in the microcomputer 34 is simplified by using the wheel rotation speed data calculated by the antilock brake system.
[0060]
(D) Swing reversal control process (FIG. 13)
This process is a process obtained by improving the basic swing process shown in FIG.
In step S50, C / N is read from the C / N detector 31 and the process proceeds to step S51. In step S51, it is determined whether C / N is greater than or equal to the threshold value α. If the C / N is greater than or equal to the predetermined value α, the process returns to step S50. If not greater than the predetermined value α, the process proceeds to step S52. In step S52, the rotation direction of the turntable 22 is reversed and the process proceeds to step S53. In step S53, the threshold value of C / N is lowered to β, and the process proceeds to step S54.
[0061]
In step S54, C / N is read from the C / N detector 31 and the process proceeds to step S55. In step S55, C / N area determination is performed and branch processing is performed. If C / N is less than the value γ as taken in the blocking state such as a building shadow, the process proceeds to step S56 and a blocking process (high-speed search such as 360 ° swing) is performed and the process is terminated. If C / N exceeds the threshold value β, the process proceeds to step S57, and the C / N threshold value is returned to the original α. If C / N is less than or equal to the threshold β and greater than or equal to γ, the process returns to step S54 to repeat these region determination processes.
[0062]
According to the above processing, the C / N threshold value for judging the inversion is temporarily lowered when the oscillation of the antenna is reversed, so that the C / N is slightly reduced temporarily due to noise or the like. However, erroneous detection of the inversion timing can be prevented, and erroneous inversion operation can be prevented.
In addition, instead of the C / N region inversion process in steps S55 to S57, a timer process is provided, and the threshold value of C / N is set to β for a predetermined time from the time of the inversion process of the turntable 22, and after a predetermined time has elapsed, Control to return the C / N threshold value to α is also possible.
[0063]
(E) Processing at the time of abnormality (FIG. 14)
In step S60, the maximum value CM of C / N in the last swing operation is detected, and the process proceeds to step S61. This is done by reading C / N from the C / N detector 31 and monitoring it. In step S61, the moving average calculation of the maximum value of C / N is performed, the moving average value CS is stored, and the process proceeds to step 62. In this calculation of the moving average value, the stored moving average value CS is multiplied by a coefficient x (0 <x <1), and the C / N maximum value CM in the immediately preceding swing operation is multiplied by a coefficient (1-x ) And adding the two. In step S62, the previous maximum C / N value CM and the moving average value CS of C / N are compared. If the difference is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the reception is abnormal, and the process proceeds to step S63. If it is not determined that the reception is abnormal, the process ends.
[0064]
In step S63, the last swing condition (swing speed) is stored, and the process proceeds to step S64. In step S64, the swing speed changing process or the like is stopped using the swing condition (swing speed) as an initial set value, and the process proceeds to step S65. In step S65, the maximum value CM of C / N in the last swing operation is detected, and the process proceeds to step S66. In step S66, the maximum C / N value CM immediately before and the moving average value CS of C / N are compared, and if the difference is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the reception abnormality is continuing, and step S67. If it is determined that there is no reception abnormality, the process proceeds to step S69.
[0065]
In step S67, it is determined whether or not the reception abnormality state has continued for a predetermined time. If the reception abnormality state has continued for a predetermined time or more, the process proceeds to step S68, and if not, the process returns to step S65. In step S68, a high-speed search process (360 ° swinging operation or the like) is performed, and this process ends. In step S69, the swinging condition (swinging speed) is set as the stored swinging condition immediately before the occurrence of the abnormality, and the process ends.
[0066]
With the above processing, when reception is abnormal (C / N is abnormally reduced) (when passing through a building shadow, tunnel, etc.), the swing operation is initialized and the swing operation at high speed is uselessly performed. Therefore, wear of mechanical parts such as motors and bearings, generation of noise, waste of electric power and the like can be suppressed.
In addition, when reception abnormality continues for a long time, a high-speed search such as 360 ° swing operation is performed, so that the normalization of the reception state is promptly performed and this high-speed search is performed at a low speed. In addition, wear of mechanical parts such as motors and bearings, generation of noise, waste of electric power and the like can be suppressed. In this case, since the possibility that the abnormal state continues is relatively high, there is almost no influence on the decrease in responsiveness (decrease in the return speed to the normal reception state) even at low speed rotation. When returning to the normal reception state, the swinging operation is performed under the swinging conditions immediately before the occurrence of the abnormality, so that the proper swinging operation can be quickly performed.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an antenna tracking device that can perform stable tracking at high speed and that can reduce wear and fatigue of each component during driving, energy consumption, and operation sound. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an antenna tracking apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining antenna characteristics and operations;
FIG. 3 is a graph showing fluctuations in reception level when the moving object is stopped.
FIGS. 4A to 4D are graphs showing fluctuations in reception levels at various swing speeds when the moving body is stopped.
FIGS. 5A and 5B are graphs showing fluctuations in the reception level during the left and right swing operation when the moving body is stopped.
FIGS. 6A and 6B are graphs showing fluctuations in the reception level during the left and right swinging operation when the moving body rotates.
FIG. 7 is a graph showing fluctuations in reception level when radio waves are interrupted.
FIG. 8 is a flowchart showing basic swing processing.
FIG. 9 is a flowchart showing swing speed control processing 1;
FIG. 10 is a flowchart showing swing speed control processing 2;
FIG. 11 is a flowchart showing swing speed control processing 3;
FIG. 12 is a flowchart showing a swing stop control process.
FIG. 13 is a flowchart showing a swing inversion control process.
FIG. 14 is a flowchart showing processing at the time of abnormality.
FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional antenna tracking control apparatus;
FIGS. 16A and 16B are explanatory views showing a conventional step track method.
[Explanation of symbols]
2 Antenna
3 Tracking control unit
21 Antenna body
22 Turntable
31 C / N detector
32 Moving body motion detector
33 Drive control unit

Claims (20)

衛星からの放送電波を受信するために移動体に設けられたアンテナの向きを前記衛星の方向に向くように追尾させるアンテナの追尾制御装置において、
前記アンテナの向きを前記衛星の方向が首振中心となるように左右に所定角度に渡って変移させる首振動作を行わせる首振手段と、
前記首振動作中における受信信号の状態に応じて前記首振中心を変更してアンテナの向きを制御するアンテナ制御手段と、
前記首振動作の回転速度を記憶する回転速度記憶手段と、
該回転速度記憶手段に記憶された回転速度に応じて前記首振手段を駆動制御する回転速度制御手段と、
前記首振動作時における放送電波の受信状態に応じて前記移動体の回転状態を検出する回転状態検出手段と、
該回転状態検出手段により検出された前記移動体の回転状態に応じて、前記回転速度記憶手段に記憶された回転速度を所定量増減する回転速度算出手段とを備えていることを特徴とするアンテナ追尾装置。In an antenna tracking control device that tracks the direction of an antenna provided on a moving body to receive a broadcast radio wave from a satellite so as to face the direction of the satellite,
A swinging means for performing a swinging operation for shifting the direction of the antenna over a predetermined angle from side to side so that the direction of the satellite is the center of swinging;
Antenna control means for controlling the direction of the antenna by changing the center of oscillation according to the state of the received signal during the oscillation operation;
Rotational speed storage means for storing the rotational speed of the swing motion;
A rotation speed control means for driving and controlling the oscillation means in accordance with the rotation speed stored in the rotation speed storage means;
Rotation state detection means for detecting the rotation state of the mobile body according to the reception state of the broadcast radio wave during the swing operation;
A rotation speed calculating means for increasing or decreasing a rotation speed stored in the rotation speed storage means by a predetermined amount according to the rotation state of the moving body detected by the rotation state detection means; Tracking device. 衛星からの放送電波を受信するために移動体に設けられたアンテナの向きを前記衛星の方向に向くように追尾させるアンテナの追尾制御装置において、
前記アンテナの向きを前記衛星の方向が首振中心となるように左右に所定角度に渡って変移させる首振動作を行わせる首振手段と、
前記首振動作中における受信信号の状態に応じて前記首振中心を変更してアンテナの向きを制御するアンテナ制御手段と、
前記首振動作の回転速度を記憶する回転速度記憶手段と、
該回転速度記憶手段に記憶された回転速度に応じて前記首振手段を駆動制御する回転速度制御手段と、
前記首振動作時における放送電波の受信状態に応じて前記移動体の回転速度を検出する移動体回転速度検出手段と、
該移動体回転速度検出手段により検出された前記移動体の回転速度に応じた加算回転速度と前記移動体の前記回転速度とを加算した回転速度を前記回転速度記憶手段に新たに記憶させる回転速度として設定する回転速度設定手段とを備えていることを特徴とするアンテナ追尾装置。In an antenna tracking control device that tracks the direction of an antenna provided on a moving body to receive a broadcast radio wave from a satellite so as to face the direction of the satellite,
A swinging means for performing a swinging operation for shifting the direction of the antenna over a predetermined angle from side to side so that the direction of the satellite is the center of swinging;
Antenna control means for controlling the direction of the antenna by changing the center of oscillation according to the state of the received signal during the oscillation operation;
Rotational speed storage means for storing the rotational speed of the swing motion;
A rotation speed control means for driving and controlling the oscillation means in accordance with the rotation speed stored in the rotation speed storage means;
Mobile body rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the mobile body according to the reception state of the broadcast radio wave during the swing operation;
A rotational speed for newly storing in the rotational speed storage means a rotational speed obtained by adding the rotational speed of the movable body added to the rotational speed of the movable body detected by the movable body rotational speed detecting means and the rotational speed of the movable body. An antenna tracking device comprising: a rotation speed setting means for setting 衛星からの放送電波を受信するために移動体に設けられたアンテナの向きを前記衛星の方向に向くように追尾させるアンテナの追尾制御装置において、
前記アンテナの向きを前記衛星の方向が首振中心となるように左右に所定角度に渡って変移させる首振動作を行わせる首振手段と、
前記首振動作中における受信信号の状態に応じて前記首振中心を変更してアンテナの向きを制御するアンテナ制御手段と、
前記首振動作の回転速度を記憶する回転速度記憶手段と、
該回転速度記憶手段に記憶された回転速度に応じて前記首振手段を駆動制御する回転速度制御手段と、
前記首振動作時における放送電波の受信状態に応じて前記移動体の回転加速度を検出する移動体回転加速度検出手段と、
該移動体回転加速度検出手段により検出された前記移動体の回転加速度に応じた加算回転速度と前記移動体の前記回転速度とを加算した回転速度を前記回転速度記憶手段に新たに記憶させる回転速度として設定する回転速度設定手段とを備えていることを特徴とするアンテナ追尾装置。In an antenna tracking control device that tracks the direction of an antenna provided on a moving body to receive a broadcast radio wave from a satellite so as to face the direction of the satellite,
A swinging means for performing a swinging operation for shifting the direction of the antenna over a predetermined angle from side to side so that the direction of the satellite is the center of swinging;
Antenna control means for controlling the direction of the antenna by changing the center of oscillation according to the state of the received signal during the oscillation operation;
Rotational speed storage means for storing the rotational speed of the swing motion;
A rotation speed control means for driving and controlling the oscillation means in accordance with the rotation speed stored in the rotation speed storage means;
A moving body rotational acceleration detecting means for detecting rotational acceleration of the moving body according to a reception state of a broadcast radio wave during the swinging operation;
A rotational speed for newly storing in the rotational speed storage means a rotational speed obtained by adding the rotational speed of the moving body and the rotational speed of the mobile body, which is detected by the mobile body rotational acceleration detecting means. An antenna tracking device comprising: a rotation speed setting means for setting 前記回転状態検出手段が、首振動作時において受信信号レベルが所定レベルとなる時点間の時間により、移動体の回転状態を検出するものであることを特徴とする請求項１記載のアンテナ追尾装置。2. The antenna tracking device according to claim 1, wherein the rotation state detecting means detects a rotation state of the moving body based on a time between the time when the reception signal level becomes a predetermined level during the swinging operation. . 前記回転状態検出手段が、首振動作時において受信信号レベルが所定レベルとなる時点間における信号レベルの積分値により、移動体の回転状態を検出するものであることを特徴とする請求項１記載のアンテナ追尾装置。2. The rotation state detecting means detects a rotation state of a moving body based on an integration value of signal levels during a time when a received signal level reaches a predetermined level during a swing operation. Antenna tracking device. 前記回転状態検出手段が、首振動作時において受信信号レベルが所定レベルとなる時点間における所定レベルでの受信信号レベルの変化量（微分値）により、移動体の回転状態を検出するものであることを特徴とする請求項１記載のアンテナ追尾装置。The rotational state detecting means detects the rotational state of the moving body based on a change amount (differential value) of the received signal level at a predetermined level between the time points when the received signal level becomes a predetermined level during the swing operation. The antenna tracking device according to claim 1. 衛星からの放送電波を受信するために移動体に設けられたアンテナの向きを前記衛星の方向に向くように追尾させるアンテナの追尾制御装置において、
前記アンテナの向きを前記衛星の方向が首振中心となるように左右に所定角度に渡って変移させる首振動作を行わせる首振手段と、
前記首振動作中における受信信号の状態に応じて前記首振中心を変更してアンテナの向きを制御するアンテナ制御手段と、
首振動作時において受信信号レベルを所定の比較レベルと比較し、前記受信信号レベルが前記比較レベルとなった時に前記アンテナの変移方向を反転させる反転信号を前記首振手段に出力する反転手段と、
前記アンテナの反転後の所定期間、前記比較レベルを低下させておく比較レベル低下手段とを備えていることを特徴とするアンテナ追尾装置。In an antenna tracking control device that tracks the direction of an antenna provided on a moving body to receive a broadcast radio wave from a satellite so as to face the direction of the satellite,
A swinging means for performing a swinging operation for shifting the direction of the antenna over a predetermined angle from side to side so that the direction of the satellite is the center of swinging;
Antenna control means for controlling the direction of the antenna by changing the center of oscillation according to the state of the received signal during the oscillation operation;
Reversing means for comparing a received signal level with a predetermined comparison level during a swinging operation, and for outputting a reversal signal for reversing the direction of transition of the antenna to the swinging means when the received signal level reaches the comparison level; ,
An antenna tracking device comprising: a comparison level lowering unit that lowers the comparison level for a predetermined period after the antenna is inverted. 首振動作時において受信信号レベルを所定の比較レベルと比較し、前記受信信号レベルが前記比較レベルとなった時に前記アンテナの変移方向を反転させる反転信号を前記首振手段に出力する反転手段と、
前記アンテナの反転後の所定期間、前記比較レベルを低下させておく比較レベル低下手段とを備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のアンテナ追尾装置。Reversing means for comparing a received signal level with a predetermined comparison level during a swinging operation, and for outputting a reversal signal for reversing the direction of transition of the antenna to the swinging means when the received signal level reaches the comparison level; ,
The antenna tracking device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a comparison level lowering unit that lowers the comparison level for a predetermined period after the inversion of the antenna. 前記所定期間は、一定の時間であることを特徴とする請求項７または請求項８記載のアンテナ追尾装置。9. The antenna tracking device according to claim 7, wherein the predetermined period is a fixed time. 前記所定期間は、前記受信信号レベルが前記比較レベルより高い復帰レベルを越える期間であることを特徴とする請求項７または請求項８記載のアンテナ追尾装置。9. The antenna tracking device according to claim 7, wherein the predetermined period is a period in which the received signal level exceeds a return level higher than the comparison level. 首振動作における受信信号レベルの最大値を記憶する最大値記憶手段と、
首振動作時における受信信号レベルと前記最大値記憶手段に記憶された最大値との差を算出し、そのレベル差が所定値以上である時に受信異常と判断する異常検出手段と、
前記異常検出手段により受信異常が検出された時、前記首振中心の変更を禁止する変更禁止手段とを備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のアンテナ追尾装置。Maximum value storage means for storing the maximum value of the received signal level in the swing operation;
An abnormality detecting means for calculating a difference between the received signal level at the time of swinging operation and the maximum value stored in the maximum value storing means, and determining that the reception is abnormal when the level difference is a predetermined value or more;
The antenna tracking according to any one of claims 1 to 3, further comprising a change prohibiting unit that prohibits a change of the swing center when a reception abnormality is detected by the abnormality detecting unit. apparatus. 前記異常検出手段による受信異常状態の検出時には、前記回転速度記憶手段に記憶された回転速度を維持する維持手段を備え、受信異常状態の解除時には受信異常検出前の条件でアンテナの追尾制御が行われるようになっていることを特徴とする請求項１１記載のアンテナ追尾装置。At the time of detection of a reception abnormal state by the abnormality detection unit, a maintenance unit for maintaining the rotational speed stored in the rotational speed storage unit is provided, and when the reception abnormal state is canceled, antenna tracking control is performed under conditions before detection of the reception abnormality. The antenna tracking device according to claim 11, wherein the antenna tracking device is configured as described above. 前記異常検出手段による受信異常状態の検出が所定時間以上継続した時には、前記首振動作における首振角度を広範囲とする探査範囲拡大手段を備えていることを特徴とする請求項１２記載のアンテナ追尾装置。13. The antenna tracking according to claim 12, further comprising a search range expanding means for widening a swing angle in the swing operation when detection of a reception abnormal state by the abnormality detection means continues for a predetermined time or more. apparatus. 前記探査範囲拡大手段により首振角度が広範囲とされた時には、前記首振動作における首振速度を低下させる首振速度低下手段を備えていることを特徴とする請求項１３記載のアンテナ追尾装置。14. The antenna tracking device according to claim 13, further comprising a swing speed reducing means for reducing a swing speed in the swing operation when the swing angle is set to a wide range by the search range expanding means. 移動体の回転速度が０であることを検出する無回転状態検出手段と、
該無回転状態検出手段により前記移動体の回転速度が０であることが検出された時に、アンテナを前記首振中心で停止させる停止手段とを備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のアンテナ追尾装置。A non-rotating state detecting means for detecting that the rotational speed of the moving body is 0;
4. A stopping means for stopping the antenna at the center of oscillation when the non-rotating state detecting means detects that the rotational speed of the moving body is zero. The antenna tracking device according to any one of the above. 前記移動体は自動車であって、前記無回転状態検出手段は前記自動車の速度計の信号から前記自動車の回転速度が０であると検出するものであることを特徴とする請求項１５記載のアンテナ追尾装置。16. The antenna according to claim 15, wherein the moving body is an automobile, and the non-rotation state detecting means detects that the rotational speed of the automobile is 0 from a signal of a speedometer of the automobile. Tracking device. 前記移動体は自動車であって、前記無回転状態検出手段は前記自動車における左右の車輪の回転速度の差が０であることから前記自動車の回転速度が０であると検出するものであることを特徴とする請求項１５記載のアンテナ追尾装置。The moving body is an automobile, and the non-rotation state detecting means detects that the rotational speed of the automobile is 0 because the difference between the rotational speeds of the left and right wheels in the automobile is 0. The antenna tracking device according to claim 15, wherein 前記移動体は自動車であって、前記無回転状態検出手段は前記自動車におけるパーキングブレーキの状態から前記自動車の回転速度が０であると検出するものであることを特徴とする請求項１５記載のアンテナ追尾装置。16. The antenna according to claim 15, wherein the moving body is an automobile, and the non-rotation state detecting means detects that the rotational speed of the automobile is 0 based on a parking brake state of the automobile. Tracking device. 前記移動体は自動車であって、前記無回転状態検出手段は前記自動車における変速機の変速位置がニュートラルまたはパーキング位置である場合に前記自動車の回転速度が０であると検出するものであることを特徴とする請求項１５記載のアンテナ追尾装置。The moving body is an automobile, and the non-rotation state detecting means detects that the rotational speed of the automobile is 0 when the shift position of the transmission in the automobile is a neutral or parking position. The antenna tracking device according to claim 15, characterized in that: 前記無回転状態検出手段は、左右方向の各首振動作における受信信号レベルの状態が同じである場合に、前記移動体の回転速度が０であると検出するものであることを特徴とする請求項１５記載のアンテナ追尾装置。The non-rotation state detecting means is configured to detect that the rotational speed of the moving body is 0 when the state of the reception signal level in each swinging motion in the left-right direction is the same. Item 15. The antenna tracking device according to Item 15.

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