JP4170505B2 - 移動体搭載用アンテナにおける障害物検出装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両や船舶等の移動体に搭載されたアンテナが障害物によって遮蔽されたか否かを検出する障害物検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、移動体に搭載されたアンテナは、移動体が移動しても、常に送信源、例えば放送衛星や通信衛星を指向するように、自動追尾が行われている。この自動追尾は、1基のアンテナの受信レベルを判定し、これが所定値以上になるようにアンテナの仰角や方位角の調整を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アンテナの受信レベルが急激に低下し、自動追尾が不能になることがある。この原因としては、例えば移動体が急旋回や急停止したことによるポインティングエラーと、移動体の移動に伴い、一時的にアンテナが遮蔽物、例えば移動体が車両等の場合、ビルや対向車による電波の遮蔽とが考えられる。ポインティングエラーの場合、再度アンテナの位置を探査することによって対処でき、遮蔽物による遮蔽の場合、自動追尾装置にジャイロ或いはGPSを備えておけば、これを利用した追尾によって正常に受信できる状態に修正することができる。しかし、上述したような単にアンテナの受信レベルを判定しているものでは、いずれの原因によるものか判定できないので、再度探査を行っていた。そのため、正常な受信状態に再度修正するのに多くの時間がかかっていた。
【0004】
本発明は、障害物によるレベル低下を検出することができる障害物検出装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様の障害物検出装置は、移動体に搭載された複数のアンテナと共に使用される。これらアンテナからのアンテナ受信信号では、対応するアンテナが障害物によって遮蔽されたとき、レベルが低下する。これらアンテナ受信信号が入力される最大レベル抽出回路が設けられている。この抽出回路は、最大レベルのものから予め定めた閾値を減算した最大レベル信号を生成する。障害レベル検出回路は、各アンテナ受信信号と最大レベル信号とを比較し、各アンテナ受信信号のうち最大レベル信号よりも小さな値のものが存在するとき、障害レベル検出信号を生成する。この障害レベル検出回路の出力信号の発生に応じて、パルス発生回路が、障害物による前記アンテナの遮蔽と見なせる期間にわたってパルス信号を発生する。このパルス発生回路の出力に応動して、障害物検出信号を障害検出信号生成回路が生成する。パルス信号の発生期間中に、最大レベル信号が予め定められたレベル低下閾値より低下したとき、阻止回路が、障害検出信号生成回路による障害物検出信号の発生を阻止する。
【0012】
この障害物検出装置では、各アンテナ受信信号のうち最大レベルのものから予め定めた閾値を減算した最大レベル信号よりも小さい値のものが存在すると、最大受信レベルよりも閾値以上小さな値のアンテナ受信信号が存在し、少なくとも1つの受信アンテナが障害物によって遮蔽されている可能性がある。これを表すために、障害レベル検出信号が生成される。障害物によって実際に1つのアンテナが遮蔽されているなら、この遮蔽状態は、少なくとも遮蔽と見なせる期間継続する。そこで、この期間だけ、パルス信号を発生させる。もし、障害物による遮蔽でなく、例えば移動体の急旋回等であれば、この期間の経過前に、全てのアンテナ受信信号のレベルが、レベル低下閾値よりも低下している。従って、このときには、パルス信号に基づいて障害物検出信号が生成されるのを防止する。また、パルス期間内にアンテナ受信信号のレベル低下が発生しなかった場合には、まさしく障害物による遮蔽に基づく受信レベルの低下であるので、障害物検出信号を生成する。この場合、受信レベルのうち少なくとも1つが低下したことの検出と、全てのアンテナ受信レベルの低下の検出とに、最大レベル抽出回路を使用しているので、回路構成が簡略化される。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の1実施の形態の障害物検出装置を備えたアンテナ自動追尾装置には、移動体、例えば車両または船舶に搭載された複数、例えば4基の矩形の受信アンテナ2A、2B、2C、2Rが設けられている。受信アンテナ2A、2B、2C、2Rは、例えば所望の一衛星を受信する衛星放送または衛星通信受信用の同一の平面アンテナである。受信アンテナ2A、2B、2C、2Rは、移動体上に設けられた1つの架台上に、縦横に2基ずつ並べて配置されている。この架台の仰角及び方位角は、図示しない駆動部によって調整可能である。この調整によって、受信アンテナ2A、2B、2C、2Rを送信源、例えば所望の放送衛星又は通信衛星に指向させることができる。
【0014】
これら各受信アンテナ2A、2B、2C、2Rには、図示していないが、それぞれコンバータが設けられている。これらコンバータによって、各受信アンテナ2A、2B、2C、2Rの受信信号が第1中間周波信号にそれぞれ変換され、位相合成ユニット4に供給される。ここで、各第1中間周波信号の同相合成が行われる。この同相合成に使用されたAGC信号A、B、C、R(これらは、各アンテナ受信信号に比例している)が、最大レベル抽出回路6に供給されている。最大レベル抽出回路6は、各AGC信号A、B、C、Rのうち最大レベルのものから予め定めた閾値だけ低下させた抽出信号を生成する。
【0015】
最大レベル抽出回路6は、例えば図2に示すように、各AGC信号A、B、C、Rが入力される入力端子8A、8B、8C、8Rを有している。これら入力端子8A、8B、8C、8Rには、ダイオード10A、10B、10C、10Rのアノードが接続されている。これらダイオード10A、10B、10C、10Rのカソードは、相互に接続され、抵抗器12を介して接地されている。これらダイオード10A、10B、10C、10Rは、同一の特性のものである。従って、抵抗器12の両端間には、各AGC信号A、B、C、Rのうち最大レベルのものからダイオード10A、10B、10C、10Rのうち対応するものでの電圧降下を減算した値を有する電圧が発生する。
【0016】
抵抗器12と各ダイオード10A、10B、10C、10Rのカソードとの接続点には、ツエナーダイオード14のカソードが接続され、このツエナーダイオード14のアノードが、この最大レベル抽出回路6の出力端子16に接続されている。従って、出力端子16と接地電位との間には、抵抗器12の両端間電圧(各AGC信号A、B、C、Rのうち最大レベルのものからダイオード10A、10B、10Cまたは10Rの電圧降下を減算した値)からツエナーダイオード14での電圧降下を減算した値の電圧が、抽出信号として、発生する。ツエナーダイオード14での電圧降下が閾値である。
【0017】
図1に示すように、各AGC信号A、B、C、Rは、比較器18A、18B、18C、18Rによって最大レベル抽出回路6からの抽出信号と比較される。各比較器18A、18B、18C、18Rは、自己に入力されたAGC信号が最大レベル抽出回路6からの抽出信号よりも小さいとき、障害レベル低下検出信号、例えばHレベルの出力信号を生成する。
【0018】
即ち、比較器18A、18B、18C、18Rは、自己に入力されているAGC信号が、最大レベルの受信信号から予め定めた閾値を減算した値よりも小さくなったとき、Hレベルの出力信号を生成する。この場合、Hレベルの出力信号が発生する場合、最大受信レベルから閾値を減算した値よりも小さな値のレベルを持つアンテナ受信信号が存在する。最大レベル抽出回路6と、比較器18A、18B、18C、18Rとが、障害レベル低下検出回路を構成している。
【0019】
これら比較器18A、18B、18C、18Rの出力信号は、オア回路20を介して遅延回路、例えば2.8msパルス発生回路22に供給される。この2.8msパルス発生回路22は、比較器18A、18B、18C、18RのうちいずれかからHレベルの出力信号が発生したときから2.8ms秒にわたってHレベルのパルス信号を発生する。これら比較器18A、18B、18C、18Rが障害レベル検出回路を構成している。
【0020】
このHレベルの発生時間は、各受信アンテナ2A、2B、2C、2Rのいずれかが、障害物によって遮蔽された場合、少なくとも1つのアンテナが遮蔽されている期間と予想される時間である。
【0021】
例えば、移動体が車両の場合、対向車によって1基の受信アンテナが遮蔽されている時間は、1基の受信アンテナの短辺方向に沿って遮蔽されたとき、遮蔽されている時間は長辺側に沿って遮蔽された場合よりも短い。短辺の長さを例えば25cm、対向車もこのアンテナを搭載した車両も共にかなり速い速度であるが、160kmで走行しているとすると、1基のアンテナの遮蔽時間は、2.8125msとなる(0.25m/360km/s)。この時間から、2.8msパルス発生回路22のパルス発生時間が決定されている。
【0022】
なお、AGC信号A、B、C、Rの応答特性は、2.8msよりも速い、例えば2msに設定してある。また、安定して2.8msのパルス信号を発生させるために、2.8msパルス発生回路22の出力信号が、オア回路20に帰還されている。
【0023】
この2.8msパルス発生回路22のパルス信号が立ち下がったとき、これに応動して、障害検出信号生成回路、例えば20msパルス発生回路24が20msにわたって第1の端子QにHレベルのパルス信号を障害物検出信号として生成する。但し、2.8msパルス発生回路22のパルス信号が立ち下がるまでに、20msパルス発生回路22のリセット端子RにHレベルのリセット信号が供給されていると、20msパルス発生回路24は障害物検出信号を発生しない。
【0024】
リセット信号は、最大レベル抽出回路6の抽出信号が、予め定めたレベル低下閾値よりも低下したときに、発生する。そのため、最大レベル抽出回路6からの抽出信号が、レベル低下閾値信号源26からのレベル低下閾値信号と比較器28において比較される。比較器28は、最大レベル抽出回路6からの抽出信号がレベル低下閾値よりも低下したときに、Hレベルの出力信号を発生する。
【0025】
この比較器28の出力信号は、アンド回路30の一方の入力に、供給されている。アンド回路30の他方の入力には、20msパルス発生回路24の第2の端子/Qの出力(これは第1の端子Qの出力の反転出力である。)が、供給されている。従って、20msパルス発生回路24の第1の端子Qに障害物検出信号が発生していない状態で、比較器28からHレベルの出力信号が発生した場合のみに、リセット信号が発生する。
【0026】
これによって、20msパルス発生回路24が障害物検出信号を発生した後に、比較器28の出力信号がHレベルとなっても、20msパルス発生回路24がリセットされ、障害物検出信号の発生が中断されることはない。この比較器28とアンド回路30と最大レベル抽出回路6とが阻止回路または除勢回路を構成している。この阻止回路と2.8msパルス発生回路22と20msパルス発生回路24とが、障害物検出回路を構成している。
【0027】
なお、この追尾装置には、ジャイロ装置34が設けられており、各アンテナ2A乃至2Rが良好に衛星放送または衛星通信を受信していた状態のジャイロ装置34の出力が記憶されており、この状態に復帰させることができるように、ジャイロ装置34の出力によってアンテナ2A乃至2Rの仰角及び方位角を調整することができる。
【0028】
このように構成された障害物検出装置では、例えば図3に示すように、時刻t1において受信アンテナA、B、C、Rのうちいずれか単体のアンテナ受信レベルが、これらアンテナ受信レベルのうち最大のもの(最大レベル)から閾値を減算した値(最大レベル抽出回路6からの抽出信号の値)よりも低下すると、図4(a)に示すように、2.8msパルス発生回路22がHレベルのパルス信号を発生する。
【0029】
図3に示すように、時刻t1から2.8msが経過した時刻t2までの間に、最大レベル抽出回路6の抽出信号がレベル低下閾値よりも低下しないと、図4(b)に示すように、時刻t1からt2までの間に、アンド回路30からリセット信号が発生しない。それゆえに、2.8msパルス発生回路22のHレベルのパルス信号が、時刻t2に立ち下がると、これに応動して、20msパルス発生回路24が図4(c)に示すように障害物検出信号を20msにわたって発生する。
【0030】
この場合、2.8msの間に1つの受信アンテナの受信レベルのみが低下したことになるので、障害物による受信障害と判断できる。従って、障害物検出信号が発生した場合、ジャイロ装置34を利用して、各受信アンテナ2A、2B、2C、2Rを放送衛星または通信衛星に指向させる。
【0031】
また、図4(d)に示すように、時刻t1から2.8msが経過していない時刻t2’にアンド回路30がリセット信号を発生した場合、全受信アンテナ2A、2B、2C、2Rの受信レベルが低下レベル閾値以下に低下したことになる。これは、例えば移動体が車両等であって、急旋回または急停止を行ったことによるポインティングエラーと判断される。この場合、20msパルス発生回路24は、同図(e)に示すようにHレベルのパルス信号を発生しない。このポインティングエラーの場合、ジャイロ装置30の出力の変化や位相の変化が生じるので、ポインティングエラーであると判断でき、再度、放送衛星や通信衛星の探査を行う。
【0032】
また、降雨或いは放送衛星または通信衛星の停波等によって、全てのアンテナ受信レベルが、全体的に低下し、即ち、各受信アンテナの受信レベルに大きなレベル差が生じることなく、低下し、レベル低下閾値以下となったとき、2.8msパルス発生回路22がパルス信号を発生せず、アンド回路32がレベル低下検出信号を発生する。レベル低下検出信号が発生したときには、このレベル低下検出信号を用いて、警報機若しくは表示器を作動させて、レベル低下を報知し、時間をおいて探査することを促す。
【0033】
上記の実施の形態では、衛星放送または衛星通信受信用アンテナに実施したが、他の放送の受信用アンテナに実施することもできる。また、平面アンテナを使用したが、これに代えて、八木アンテナ等の他のアンテナを使用することもできる。
【0034】
また、上記の実施の形態では、2.8msパルス発生回路22を使用したが、これに代えて、例えばオア回路20の出力に応じて一定周波数のクロック信号をカウントし、このカウント値が2.8msに相当する値になったとき、出力信号を発生するカウンタを使用することもできる。
【0035】
また、最大レベル抽出回路6と比較器18A、18B、18C、18Rを使用したが、各AGC信号A、B、C、R相互のレベル差をそれぞれ算出し、各レベル差と予め定めた閾値とを比較することもできる。
【0036】
また、最大レベル抽出回路6の出力を比較器28によってレベル低下閾値と比較したが、これに代えて、各AGC信号A、B、C、Rとレベル低下閾値とを比較する比較器と、これら比較器の出力が供給されるアンド回路とを設けても良い。各AGC信号A、B、C、RをA/D変換し、これらディジタル値をコンピュータによって処理することで、最大レベルを抽出してもよい。
【0037】
また、AGC信号を用いたが、これに代えて、各アンテナに付属するコンバータからの中間周波信号を使用しても良いし、衛星放送や衛星通信よりも低い周波数帯の電波を受信するアンテナの場合、アンテナ受信信号をそのまま使用してもよい。
【0038】
【発明の効果】
以上のように、本発明による障害物検出装置によれば、複数の受信アンテナのうち少なくとも2つの受信アンテナの受信レベルの差が、予め定めた値以下に、予め定めた時間以上継続した場合、障害物が少なくとも1つの受信アンテナを遮蔽していると判断することができるので、移動体が急旋回や急停止したときに生じるポインティングエラーとは明瞭に区別することができ、速やかに障害物による受信レベルの低下に対して適正な処置をとることができる。
【0042】
また、本発明による障害物検出装置では、受信レベルのうち少なくとも1つが低下したことの検出と、全てのアンテナ受信レベルの低下の検出とに、最大レベル抽出回路を使用しているので、回路構成が簡略化される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による障害物検出装置を実施した自動追尾装置のブロック図である。
【図2】図1の最大レベル抽出回路の詳細な回路図である。
【図3】図1の自動追尾装置の各受信アンテナ中の最大受信レベルと、単体の受信アンテナの受信レベルとの関係を示す図である。
【図4】図1の自動追尾装置における各部の波形図である。
【符号の説明】
2A、2B、2C、2R 受信アンテナ
6 最大レベル抽出回路(阻止回路、障害レベル低下検出回路)
18A、18B、18C、18R 比較器(障害レベル低下検出回路)
22 2.8msパルス発生回路(障害レベル低下検出回路)
24 20msパルス発生回路(障害物検出回路)
28 比較器(阻止回路)
Claims (1)
- 移動体に搭載された複数のアンテナからのアンテナ受信信号であって、対応する前記アンテナが障害物によって遮蔽されたとき低下するアンテナ受信信号のうち、最大レベルのものから予め定めた閾値を減算した最大レベル信号を生成する最大レベル抽出回路と、
前記各アンテナ受信信号と前記最大レベル信号とを比較し、前記各アンテナ受信信号のうち前記最大レベル信号よりも小さな値のものが存在するとき、障害レベル検出信号を生成する障害レベル検出回路と、
この障害レベル検出回路の出力信号の発生に応じて、障害物による前記アンテナの遮蔽と見なせる期間にわたってパルス信号を発生するパルス発生回路と、
このパルス発生回路の前記パルス信号の消失に応動して、障害物検出信号を生成する障害検出信号生成回路と、
前記パルス信号の発生期間中に、前記最大レベル信号が予め定められたレベル低下閾値より低下したとき、前記障害検出信号生成回路による前記障害物検出信号の生成を阻止する阻止回路とを、
具備する移動体搭載用アンテナにおける障害物検出装置。
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