JPH02190005A - 人工衛星のアンテナ指向方向制御装置 - Google Patents

人工衛星のアンテナ指向方向制御装置

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JPH02190005A
JPH02190005A JP1009513A JP951389A JPH02190005A JP H02190005 A JPH02190005 A JP H02190005A JP 1009513 A JP1009513 A JP 1009513A JP 951389 A JP951389 A JP 951389A JP H02190005 A JPH02190005 A JP H02190005A
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Naoyuki Natori
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は人工衛星に搭載するアンテナ指向方向制句装
置に関するものであり、さらに詳しくは衛星間通信又は
衛星と地上との間の通信を行なう人工衛星において、ア
ンテナの指向目標となる人工衛星を自動的に捕捉するよ
うにし九人工衛星のアンテナ指向方向制御製電に関する
ものである。
〔従来の技術〕
第41ツは従来の人工衛星のアンテナ指向方向制鴫装樗
の構成を示すものであり、(1)はアンテナ。
(2)は追尾受信機、(3)は角度検出器、14)はコ
ントローラ、f5)はパワーアンプ、91けスイッチ、
α3は差信号である。
従来のアンテナ指向方向制@装崖は上記のように構成さ
れ、他の衛星又は地上からの電波をアンテナ(1)で受
けその信号を追尾受信機(2)てて電波のアンテナ感度
方向に対する到来方向を示すアンテナ指向方向誤差信号
(−船釣に差信号II3を用いる)。
として処理する。この誤差信号をコントローラ(4)に
より制WR演篤をし、制(2)信号としてパワーアンプ
(5)に出力する。パワーアンプ(5)では制御信号を
薗力増幅してアンテナ駆動信号をアンテナ駆動機WII
(61釦供給する。
アンテナ指向方向制御装置は上記のようにアンテナ(1
)及び追尾受信機(2)の出力信号をセンサ信号(アン
テナ(1)及び追尾受信機(2)をRFセンサという)
として、アンテナ(1)の方向を他の衛星又は地上に制
御する。、また、−船釣には、上記RFセンサの・動作
範囲にアンテナ111の方向を追い込む九めに、アンテ
ナ+1)の回転角度を検出する角度検出器(3)をセン
サとした制御ループを設け、地上から設定した目標角度
信号を指令信号として、RIFセンサの動作範囲にアン
テナfl)を制御する。
従って、アンテナ指向方向制御装置の運用としては、初
期に角度検出器(3)を用い九制呻ルーズによ怜アンテ
ナ(1)及び追尾受信機(2)から構成されるRFセン
サの動作範囲内にアンテナ(1)を制倒し。
その後、地上からの切換えコマンド゛信号によりRPセ
ンサを使用した制御ループに切攬え、定常的な運用状態
に移行する。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の装置は以上のように構成されており。
RFセンサを使用した定常状態にするためには。
地上からの運用によりR?センサの動作範囲内に追い込
む(−投的に捕捉という)必要があった。
また、衛星又は地上を見失なう毎に再捕捉をする必要が
あった。そのため、運用上好ましくなく。
また、捕捉するまでに時間がかかることから衛星間又は
衛星と地上間の通信の稼働率が低下するという間Rがあ
りそれらを改善するという8題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、捕捉機能を自動化する等により運用を容易忙し
2通信の稼働率を高めるように構成した人工衛星のアン
テナ指向方向制御装置itを得ることを目的とする。
〔課題゛を解決する丸めの手段〕
この発明に係る人工衛星のアンテナ指向方向制御装置は
、アンテナの指向方位角度を自動的に設定する計′lK
、部を設け、また、角度検出器及びRFセンザO出力信
号に対する比較器を設けて、  RFセンザを使用する
制御ループと角度検出器を使用する制御ループさを自動
的に切換えるようにしtものである。
〔作用〕
この発明ておいては、衛星の位置からアンテナの指向方
位角度を計算し、その角度に対して角度検出器を使用し
た制御ループでアンテナの方向制御をし、アンテナがR
Fセンサの動作可能な角度範囲に入った場合、RIPセ
ンサを使用し九制御ループに切換えるため、アンテナの
自動捕捉ができる。また、上記機能に、RFセンサの出
力信号が動作可能な角度範囲外になった場合、まtは出
力信号がなくなった場合、角度検出器を使用した制御ル
ープに切換える機能を付加するため、アンテナの自動再
捕捉ができる。
〔実施例〕
以T−第1図に示すこの発明の一実施例について説明す
るつ 回圧おいて、(1)〜(6)、α1. tI:Iけ第4
図に示す従来の装置と同一または相当のものである。(
7)は衛星位置?+算部、(8)は相対角度計算部、 
+91.11+1)、α2は第1.第2.第3の比較器
、α番は和信号である。
i船釣にアンテナ(1)及び追尾受信機(2)により構
成されるRFセンサの出力特性は第2図に示す通りであ
る。図において、 01は差信号、(I4は和信号であ
る。制御用の信号として第2図のaK示す差信号αjを
用いる。捕捉等の運用を難しくしているのは、第2層に
示す誤差を検出する角度範囲(θE)が狭いこと、初期
又は再捕捉時にアンテナ(!)を指向する目標(他の衛
星又は地上)が不明であること、及び目標が衛星の場合
又はアンテナ指向方向制御装置を搭載する衛星が地球周
回衛星の場合には目標が時々刻々変化すること等の要因
である。
これらの捕捉するための運用上の制約がある九め捕捉ま
での時間が長くなり1通信の稼働率を低下することにな
る。
従って、運用上の問題を解決するには、上記制約を解消
するため、目標を予測し、自!動的に捕捉することが必
要であることがわかる。
第1図に示すこの発明の一実施例は、上記の観点から構
成されたものである。アンテナT1)の捕捉時には角度
検出器13)をセンサとしてコントローラC4)、パワ
ーアンプ(5)及び駆動機構(6)Kよりアンテナ+1
)を制御するが、この時、アンテナ(1)を自動的に目
標方向に向ければ良い。その九め、アンテナ指向方向制
御装置を搭載している衛星及びアンテナ(1)を指向す
る目標の衛星の軌道要素から、衛星位置計算部(7)に
より衛星の軌道上での位置を計算する。衛星の位置のデ
ータを上記衛星位置計算部(7)より受けて、衛星間又
は衛星と地上との間の相対方位を相対角度計算部(8)
にて計算し、その時点におけるアンテナ(1)の指向方
位角度に換算する。
従って、上記相対角度計算部(8)のアンテナ(1)の
指向方位角度(θS)を指令信号として角度検出1i 
(3)をセンサとした上記アンテナ(1)の制御ループ
によ抄アンテナT1)を所望の指向方位角度(θs) 
 K自動的に向けることが可能である。自動的に捕捉す
る九めKは更にRFセンサを使用した制御ループに自動
的に切換える必要がある。そのため、上記指向方位角度
信号を中心KRPセンサが使用できる範囲内忙角度検出
器(3)の出力信号が入って来たことを第一の比較器(
9)によって検出し、RFセンサを使用した制御ループ
に切換えるための切換え信号をスイッチHに供給する。
スイッチα・では、その信号により角度検出器(3)を
使用した制御ループからRFセンサをf重用した制御ル
ープに切攬える。
したがって、上記のようにアンテナ(1)を指向する目
標方位を衛星の軌道要素から計算し、その信号を指令値
として角度検出器(3)を使用した制御ループを動作さ
せ、RFセンサの動作可能な角度範囲を角度検出器(3
)の出力信号を第一の比較器(9)により検出し、その
信号を利用してRFセンサを使用した制御ループに自動
的に切換えることが可能となる。
次に、−度捕捉後に衛星を見失った時(目標の衛星が地
球の裏側に位置するとき等)、再捕捉を自動的かつ迅速
に実施する機能釦ついて説明する。
RFセンサが目標の衛星又は地上局を見失うケースとし
て、衛星本体の姿勢制御の乱れ等だよりRFセンサの動
作可能な角度範囲(第2図のθ−梵)から外れてしまう
場合及び衛星が地球の裏側に位置して通信リンクがとれ
ない場合等がある。このような場合には、RFセンサを
使用した制御ループが使えな(なるので、角度検出器(
3)を使用した制御ループに自動的に切換える。そして
、再びRFセンサを使用した制御ループが使えるように
なったとき、前述の第一の比較器(9)により自動的に
RFセンサを使用した制御ループに切換えることができ
るので、再捕捉を自動的かつ迅速〈実施することが可能
になる。このような機能は上記制御ループの切換え機能
(第1図に示す破線で囲む第2. #c3の比較器なし
で実現)に第1図に示す破線で囲む第2.第3の比較器
を付加することにより実現できる。
具体的には、アンテナがRFセンサの動作可能な角度範
囲から外れた場合には、追尾受信機(2)の差信号(1
1を使用して、RIPセンサの通常の動作角度範囲を越
える角度(第2図のθE内に設定)K:なったことを第
2の比較器aDにより検出し、制御ループの切換え信号
をスイッチ顛に供給し、角度検出器(3)を使用した制
御ループに切換える。また。
衛星間又は衛星と地上との間の通信リンクがとれな(な
った場合には、追尾受信機(2)の和信号がなくなるこ
と釦なる。そのため、追尾受信機(2)の和信号+14
の出力レベルの低下を第3の比較aα3により検出し、
上記と同様に制御ループの切換え信号をスイッチα呻に
供給し、角度検出器(3)を使用した制御ループに切換
える。
第3図は上記三つの比較器の検出方法例でありaは第一
の比較器、+9)bは第2の比較器I、Cは第3の比較
器Oの検出方法例を示すものである。
図中!11. fil)は第2図と同一である。第1は
比較器(9)では角度検出器(3)の信号を使用してR
IPセンサを十分に使用できる範囲(+01)を検出す
る。
その九め、相対角度計算部(8)の出力信号であるアン
テナ(1)の指向方位角度(θS)を使用してθS±0
1 の範囲内であるか否か判断する。第2の比較器α■
では追尾受信機(2)の差信号t13 ic J:り上
記角度範囲(+01)を検出する。ま九、第3の比較器
Oでは追尾受信機13)の和信号([4を使用して、そ
の制御ループの切換えを判断する。例えば、第3図のO
に示すよう【スレッショルドレベルをVL K設定した
場合、和信号04の出力がVL以下になったとき2衛星
間又は衛星と地上との間の通信リンクがなくなったか、
またはアンテナ(1)の角度が大きくずれた(第3図C
では+02 以上)と判断して処理する。
したがって、上記のように追尾受信機(2)の出力であ
る差信号0争を第2の比較器II)によりRFセンサの
動作可能な角度範囲を越えることを検出し。
また和信号14を第3の比較器q3によりRFセンサ出
力が低下したことを検出することが可能となり。
RF七ン号を使用し九制御ループから自動的に角度検出
器(3)を使用した制御ループに切換えることが可能と
なる。
なお、上記実施例では、三つの第1.第2.第3の比較
器f9)、 a+l、 a2を設けることにより制御ル
ーズの切換えを自動切換えを行なつ友が、運用の目的等
て応じて三つの中の一つまたは二つの比較器を使用する
こと等によっても同様の動作が期待できる。41.  
この発明は上記の実施例に限定されるものでなく、RF
七ンサまたけ角度検出器を有する人工衛星に搭載するす
べてのアンテナ指向方向制御袋fRK適用可能である。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、衛星位置計算部、相
対角度計算部、角度検出器出力信号に対する比較器を設
け、アンテナの指向方位角度を自動的に設定し、RFセ
ンザを使用した制御ループに自動的に切換えるよう如構
成し、′1!た。上記構成に追尾受信機の差信号及び出
力信号に対する比較器を設け、角度検出器を使用した制
御ループに自動的に切換えるように構成したので、アン
テナの捕捉を短時間で自動的に実施でき、運用性及び通
信の稼働率を高めるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるアンテナ指向方向制
御装置を示す図、第2図はRFセンサの出力特性を示す
図、第3図は比較器の検出方法例を示す図、第4図は従
来のアンテナ指向方向制御装置を示す図である。 図中、(1)はアンテナ、(2)は追尾受信機、(3)
は角度検出器、(4)はコントローラ、(5)はパワー
アンプ。 (6)は駆動機構、(7)は衛星位置計算部、(8)は
相対角度引算部、(9)は第1の比較器1口1けスイッ
チ、αl)は第2の比較器、13は第3の比11j、 
(1mは差信号。 α4は和信号である。 なお1図中同一群号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)人工衛星搭載アンテナのアンテナビームの指向方
    向を制御するアンテナ指向方向制御装置において、軌道
    要素から衛星の位置を計算する衛星位置計算部と、上記
    衛星位置計算部の信号を利用して上記アンテナと上記ア
    ンテナの指向目標との間の相対角度を計算する相対角度
    計算部と、上記アンテナと上記人工衛星の本体との相対
    角度を検出する角度検出器と、上記相対角度計算部と上
    記角度検出器との出力信号を利用して上記アンテナの角
    度を比較する比較器と、上記アンテナ指向方向制御装置
    の追尾受信機の信号と上記角度検出器の信号とを上記比
    較器の信号を利用して切換えるスイッチとを設けたこと
    を特徴とする人工衛星のアンテナ指向方向制御装置。
  2. (2)人工衛星搭載アンテナのアンテナビームの指向方
    向を制御するアンテナ指向方向制御装置において、軌道
    要素から衛星の位置を計算する衛星位置計算部と、上記
    衛星位置計算部の信号を利用して上記アンテナと上記ア
    ンテナの指向目標との間の相対角度を計算する相対角度
    計算部と、上記アンテナと上記人工衛星の本体との相対
    角度を検出する角度検出器と、上記相対角度計算部と上
    記角度検出器との出力信号を利用して上記アンテナの角
    度を比較する第1の比較器と、上記アンテナ指向方向制
    御装置の追尾受信機の差信号を利用して上記アンテナの
    角度を検出する第2の比較器と、上記追尾受信機の和信
    号を利用して上記アンテナの角度を検出する第3の比較
    器と、上記追尾受信機の信号と上記角度検出器の信号と
    を上記第1の比較器と上記第2の比較器と上記第3の比
    較器の信号のどれかを利用して切換えるスイッチとを設
    けたことを特徴とする人工衛星のアンテナ指向方向制御
    装置。
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