JP4170505B2

JP4170505B2 - 移動体搭載用アンテナにおける障害物検出装置

Info

Publication number: JP4170505B2
Application number: JP06792899A
Authority: JP
Inventors: 武川原
Original assignee: Ｄｘアンテナ株式会社
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 1999-03-15
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2019-03-15
Also published as: JP2000269722A

Description

【０００１】
【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）
２２２．８ｍｓパルス発生回路（障害レベル低下検出回路）
２４２０ｍｓパルス発生回路（障害物検出回路）
２８比較器（阻止回路）

Claims

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。