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DE3789162T2 - Nachführungssteuervorrichtung für dreiachsige Antennentragesysteme. - Google Patents

Nachführungssteuervorrichtung für dreiachsige Antennentragesysteme.

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Publication number
DE3789162T2
DE3789162T2 DE3789162T DE3789162T DE3789162T2 DE 3789162 T2 DE3789162 T2 DE 3789162T2 DE 3789162 T DE3789162 T DE 3789162T DE 3789162 T DE3789162 T DE 3789162T DE 3789162 T2 DE3789162 T2 DE 3789162T2
Authority
DE
Germany
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antenna
axis
angle
azimuth
elevation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE3789162T
Other languages
English (en)
Other versions
DE3789162D1 (de
Inventor
Makoto Nakayama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP61117783A external-priority patent/JPH0758853B2/ja
Priority claimed from JP27715686A external-priority patent/JPH0626284B2/ja
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Publication of DE3789162D1 publication Critical patent/DE3789162D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3789162T2 publication Critical patent/DE3789162T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/38Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of real or effective orientation of directivity characteristic of an antenna or an antenna system to give a desired condition of signal derived from that antenna or antenna system, e.g. to give a maximum or minimum signal
    • G01S3/42Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of real or effective orientation of directivity characteristic of an antenna or an antenna system to give a desired condition of signal derived from that antenna or antenna system, e.g. to give a maximum or minimum signal the desired condition being maintained automatically
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/02Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole
    • H01Q3/08Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole for varying two co-ordinates of the orientation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nachführungssteuervorrichtung für ein dreiachsiges Antennenaufhängesystem, bei dem die Antenne um eine Achse für die Azimut (AZ) -einstellung, eine Achse für die Höhen (EL) -einstellung und eine zur Achse für die Höheneinstellung senkrecht ausgerichtete (XEL) Achse oder Quer-EL-Achse drehbar ist.
  • In der JP-A-22803/85 wird ein dreiachsiges (AZ-EL-XEL-) Antennenaufhängesystem beschrieben, das das beim bekannten AZ-EL-Antennenaufhängesystem vorhandene Problem des Überkopfdurchlaufs löst, ohne eine teuere X-Y-Aufhängevorrichtung zu entwickeln. Beim AZ-EL-XEL-Aufhängesystem wird die Antenne um eine sich horizontal erstreckende Achse für die Höheneinstellung über einen Winkel von 90º von der Horizontalen zur Vertikalen gedreht und im AZ/EL- bzw. im Quer-EL/EL-Antriebsmodus betrieben. Eine Satellitennachführungssteuervorrichtung leitet ein Höhen- (EL-) Fehlersignal und ein Quer-EL- (XEL-) Fehlersignal aus von einem .sich auf einer polaren Umlaufbahn befindlichen Satelliten ausgesendeten und von der Vorrichtung empfangenen Signalen her, führt das EL-Fehlersignal während sowohl des AZ/EL- als auch des XEL/EL-Antriebsmodus' einem Höhenantriebsystem zu und führt das XEL-Fehlersignal während des AZ/EL-Antriebsmodus' einem Azimut-Antriebsystem oder während des XEL/EL-Antriebsmodus' einem Quer-Höhen-Antriebsystem zu. Weil das XEL-Fehlersignal zwischen dem Azimut- und dem Quer-EL-Antriebsystem umgeschaltet wird, muß jedoch eine "cosec"-Ausgleichschaltung in das System eingefügt und davon entfernt werden, um die Empfindlichkeitskennlinie des Azimut-Antriebsystems einzustellen, um beim Umschaltvorgang eine gleichmäßige Arbeitsweise des Systems zu gewährleisten, wodurch das System komplex und teuer wird.
  • Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vereinfachte Satellitennachführungssteuervorrichtung bereitzustellen, bei dem kein Umschaltvorgang eines Nachführsignals zwischen verschiedenen Motoren notwendig ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst, wobei die Motoren zur Höhen- bzw. zur Quer-Höheneinstellung jeweils in Antwort auf ein Höhen- (EL-) und ein Quer-Höhen- (XEL-) Nachführungsfehlersignal, die von einem Empfänger zugeführt werden, gesteuert werden und ein Azimutmotor in Antwort auf ein Signal gesteuert wird, das von der Azimut-Steuervorrichtung zugeführt wird, die das Signal aus von Winkeldetektoren zugeführten Winkeldaten (AZ, EL, XEL) herleitet. Vorzugsweise ist die Antenne um eine sich horizontal erstreckende Achse zur Höheneinstellung im Bereich von 0-180 Grad drehbar.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend ausführlicher unter Bezug auf die beigefügten Abbildungen beschrieben, es zeigen:
  • Fig. 1 ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Antennennachführungssteuervorrichtung;
  • Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Beschreibung einer Folge von in einer herkömmlichen Nachführungssteuervorrichtung programmierten Anweisungen;
  • Fig. 3 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Antennensystems;
  • Fig. 4 eine Rückansicht des Antennensystems;
  • Fig. 5 ein Blockdiagramin einer Nachführungssteuervorrichtung des Antennensystems;
  • Fig. 6 ein Flußdiagramm zur Beschreibung einer Folge von durch die Azimut-Steuervorrichtung von Fig. 5 ausgeführten Anweisungen;
  • Fig. 7 ein dem Flußdiagramm von Fig. 6 zugeordnetes Vektordiagramm;
  • Fig. 8 eine Modifikation des Flußdiagramms von Fig. 6;
  • Fig. 9 ein dem Flußdiagramm von Fig. 8 zugeordnetes Vektordiagramm;
  • Fig. 10 ein Flußdiagramm zur Beschreibung einer Anweisungsfolge, die in einem dreiachsigen Antennenaufhängesystem programmiert ist, bei dem die Antenne um eine sich horizontal erstreckende Achse zur Höheneinstellung im Bereich von 0 bis 90 Grad relativ zur Bodenfläche drehbar ist; und
  • Fig. 11 ein dem Flußdiagramm von Fig. 10 zugeordnetes Vektordiagramm.
  • Vor der Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird zunächst ein herkömmliches Satellitennachführungssystem für eine dreiachsiges (AZ-EL-XEL-) Antennenaufhängesystem erläutert. Bei diesem herkömmlichen System ist die Antenne über einen Winkel von 90 Grad von der Horizontalen zur Vertikalen um eine Höhenachse drehbar. Das Nachführungssystem weist einen Empfänger 1 auf, der Nachführungsfehler in einem Koordinatensystem von von einem sich auf einer polaren Umlaufbahn befindlichen Satelliten ausgesendeten Signalen feststellt. Die die Nachführungsfehler darstellenden Signale werden als EL- (Höhen-) Fehlersignal und als Quer-EL- (XEL-) Fehlersignal bezeichnet. Das EL-Fehlersignal wird sowohl während des AZ/EL-, als auch des XEL/EL-Antriebsmodus' über einen Schalter 9a einem Antriebsystem 6 für die Höheneinstellung zugeführt, wobei das XEL-Fehlersignal während des AZ/EL-Antriebsmodus' über einen Schalter 10a einem Antriebsystem 7 für die Azimuteinstellung oder während des XEL/EL-Antriebsmodus' über einen Schalter 11a dem Antriebsystem 8 für die Quer-Höheneinstellung zugeführt wird. Die den Höhen-, den Azimut- bzw. den Quer-Höhenwinkel darstellenden Signale werden von Winkeldetektoren 2, 3 bzw. 4 einer Überkopfdurchlauf-Nachführungssteuervorrichtung 5 zugeführt, die entweder in einem programmierten Nachführungsmodus oder in einem automatischen Nachführungsmodus betrieben wird. Während eines programmierten Nachführungsmodus' werden die Ausgänge der Steuervorrichtung 5 über Schalter 9b, 10b und 11b mit den jeweiligen Antriebsystemen verbunden. Während des automatischen Nachführungsmodus' werden die Schalter 9 und 11 in einer unter Bezug auf Fig. 2 beschriebenen Weise betätigt. Wenn gemäß Fig. 2 der Höhenwinkel (Rel) einen unteren Grenzwert überschreitet (Block 20), nimmt die Steuervorrichtung 5 die Anfangserfassung eines Satelliten vor. Wenn die vom Satelliten ausgesendeten und von der Vorrichtung empfangenen Signale eine ausreichende Stärke erreichen, damit die Steuervorrichtung 5 die Antenne im Selbstnachführungsmodus betätigen kann, spricht die Steuervorrichtung das XEL-Antriebsystem 7 über den Schalter 11b an, um den Quer-Höhenwinkel der Antenne fest auf den Wert Null einzustellen und die Schalter 9a und 10a zu betätigen, um das EL- und das XEL-Fehlersignal den Antriebsystemen 6 und 7 zur Höhen- bzw. zur Azimuteinstellung zuzuführen, um dem Satelliten durch die Antriebsysteme 6 und 7 zur Höhen- bzw. zur Azimuteinstellung in einem AZ/EL-Antriebsmodus zu folgen (Block 21). Die Steuervorrichtung 5 überwacht den Höhenwinkel (Rel), wobei sie zu jedem Zeitpunkt, bei dem dieser Winkel einen vorgegebenen Wert überschreitet, die Winkeldaten berechnet, um die Satellitenumlaufbahn zur Bestimmung der Satellitenposition sowie die Winkelgeschwindigkeit der Antenne um die AZ-Achse zu berechnen, die erreicht wird, wenn der Satellit einen Überkopfdurchlauf ausführt (Block 22). Der Entscheidungsblock 23 ermöglicht der Steuervorrichtung die Blöcke 20, 21 und 22 wiederholt auszuführen, bis die vorausbestimmte Winkelgeschwindigkeit gleich oder größer als ein Maximalwert, typischerweise 10 Grad pro Sekunde, wird. In diesem Fall schreitet die Steuerung zum Operationsblock 24 fort, um die Schalter 9a und 11a zu betätigen, damit das System unter Verwendung der Antriebsysteme 6 und 8 zur Höhenbzw. Quer-Höheneinstellung im EL/XEL-Nachführungsmodus arbeiten kann, und um das Antriebsystem 7 zur Azimuteinstellung zu betätigen, um eine konstante Geschwindigkeit der Azimutdrehung zu erreichen. Der Ausgang des Blocks 24 führt zum Entscheidungsblock 25, durch den die Steuervorrichtung 5 den Block 24 wiederholt ausführen kann, bis der Höhen (EL) - winkel kleiner als ein vorgegebener Wert wird. In diesem Fall kehrt die Steuerung zu Block 20 zurück, um die Blöcke 20 bis 23 auszuführen, so daß die Nachführungsfunktion abgeschlossen wird, wenn der Höhenwinkel den unteren Grenzwert unterschreitet.
  • Weil in das System eine "cosec"-Ausgleichschaltung eingefügt bzw. daraus entfernt werden muß, um die Empfindlichkeitskennlinie des Antriebsystems für die Azimuteinstellung einzustellen, so daß das System gleichmäßig arbeitet, wenn das XEL-Signal zwischen dem Azimut- und dem Quer-EL-Antriebsystem umgeschaltet wird, ergibt sich jedoch eine komplexe Verschaltung.
  • Durch die vorliegende Erfindung wird dieses Komplexitätsproblem vermieden, indem der Umschaltvorgang des XEL- Fehlersignals zwischen den Antriebsystemen zur Azimut- bzw. zur Quer-Höheneinstellung beseitigt wird.
  • In Fig. 3 und 4 ist ein erfindungsgemäßes, dreiachsiges Antennenaufhängesysteme dargestellt. Das Antennensystem weist eine am Boden verankerte Azimut-Stützsäule 31 für die Azimuteinstellung und eine Höhen-Sockel 32 auf, der zwischen ± 270 Grad drehbar um die Azimut (AZ) -Achse an der Azimut- Stützsäule 31 montiert ist und an nach oben ausgerichteten Haltern 41 einen Geräteraum 34 trägt. Der Geräteraum 34 ist auf Höhenlagern 47 um eine Höhen (EL) -achse 35 über einen Winkel von 180 Grad drehbar. Eine Antenne 36 ist am Vorderende des Geräteraums 34 durch Quer-EL-Lager 42 befestigt, um um eine Quer-Höhen (XEL) -achse 37 im Bereich von ± 5 Grad gedreht zu werden. Die Azimutdrehung der Antenne wird durch ein an der Azimut-Stützsäule 31 befestigtes Azimut-Getrieberad 38 ermöglicht, das mit Ritzeln 43 der am Höhen- Sockel 32 angeordneten Azimutmotoren 44 kämmt. Die Drehbewegung der Antenne um die EL-Achse 35 wird durch ein Paar an einer Seite des Geräteraums 34 befestigter Höhen-Getrieberäder 39 ermöglicht, die mit Ritzeln 45 der innerhalb der Halterungen 41 angeordneten Höhen (EL) -motoren 46 kämmen. Die Drehbewegung der Antenne um die Quer-EL-Achse 37 wird durch einen zwischen einem Mittelverbindungsabschnitt 48 und dem Vorderende des Geräteraums 34 befestigten Hubroller 40 ermöglicht.
  • Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm einer Nachführungssteuervorrichtung zum Betreiben des vorstehend beschriebenen Antennensystems. Die Nachführungssteuervorrichtung weist Analog/Digital- (A/D-) Wandler 50 und 51 auf, die das EL- und das XEL-Fehlersignal vom Empfänger in Digitalsignale umwandeln, die den Selbststeuerschaltungen 52 bzw. 53 zugeführt werden. Die Ausgangssignale der Selbststeuerschaltungen 52 und 53 werden jeweils den Anschlüssen A der Schalter 54 und 55 zugeführt, die die Fehlersignale Digital/Analog- (D/A-) Wandlern 57 und 58 zuführen, wenn das System im automatischen Nachführungsmodus betrieben wird. Die Ausgangssignale der Digital/Analog-Wandler 57 und 58 werden verstärkt und EL- bzw. XEL-Motoren 60 und 61 zugeführt. Die Signale der EL-, XEL- und AZ-Winkeldetektoren werden durch Analog/Digital-Wandler 63, 64 bzw. 65 in Digitalsignale umgewandelt. Ein Koordinatenwandler 66 ermöglicht eine Koordinatenumwandlung durch die Übersetzung von von einer bekannten, nicht dargestellten Programmierschaltung zugeführten AZ- und EL- Befehlssignalen in EL-, XEL- und AZ-Signale. Die EL- und XEL-Signale werden in Subtrahiergliedern 67 bzw. 68
  • mit den Ausgangssignalen der Analog/Digital-Wandler 63 bzw. 64 kombiniert. Während eines programmierten Nachführungsmodus' wird der Schalter 74 mit dem Anschluß P verbunden, um das AZ-Signal vom Umwandler 66 einem Subtrahierglied 69 zuzuführen und das Signal mit dem Ausgangssignal des A/D-Wandlers 65 zu kombinieren. Die Ausgangssignale der Subtrahierglieder 67, 68 und 69 werden jeweils den Selbststeuerschaltungen 71, 72 und 73 zugeführt. Die Ausgangssignale der Selbststeuerschaltungen 71 und 72 werden über die Anschlüsse P der Schalter 54 und 55 D/A-Wandlern 57 und 58 zugeführt, wenn das System im programmierten Nachführungsmodus betrieben wird, wobei das Ausgangssignal der Selbststeuerschaltung 73 dem D/A-Wandler 59 zugeführt wird, der den Azimut-Motor 62 antreibt. Eine mikroprozessorgestützte Azimut-Steuervorrichtung 70 empfängt Eingangssignale von den Ausgängen der A/D-Wandler 63, 64 und 65, um ein AZ-Befehlssignal zum automatischen Nachführen zu erzeugen, wobei das Ausgangssignal der Steuervorrichtung über die Position A des Schalters 74 dem Subtrahierglied 69 zugeführt wird.
  • Fig. 6 zeigt eine Folge programmierter Anweisungen gemäß denen die Azimut-Steuervorrichtung 70 während der automatischen Nachführungsmoden betrieben wird, bei denen der EL- und der XEL-Motor 60 bzw. 61 jeweils durch das EL- bzw. das XEL-Signal von den Selbststeuerschaltungen 52 und 53 angetrieben werden. Das Azimut-Steuerprogramm beginnt beim Entscheidungsblock 80, der festlegt, ob der Höhenwinkel der Antenne größer ist als ein unterer Grenzwert, wobei in diesem Fall der Ausgang zum Operationsblock 81 führt, der die Berechnung einer Gleichung RAZ = Raz - Rxel anweist, wobei RAZ das dem Subtrahierglied 69 zuzuführende Ausgangssignal der Azimut-Steuervorrichtung 70 und Raz und Rxel jeweils den AZ- und den Quer-EL-Winkel der Antenne 6 darstellen, die durch die Ausgangssignale der A/D-Wandler 63 bzw. 65 dargestellt werden. Der Ausgang führt zum Operationsblock 82, der die Vorausbestimmung der Satellitenumlaufbahn anweist, um daraus den maximalen Höhenwinkel Relm des Satelliten zu bestimmen, solange der Höhenwinkel Rel der Antenne im Bereich zwischen 65 und 70 Grad liegt. Die Steuerung schreitet zum Entscheidungsblock 83 fort, der feststellt, ob der Höhenwinkel Rel größer als 70 Grad ist. Wenn die Antwort negativ ist, führt der Ausgang von Block 83 zu Block 80, um die Blöcke 80 bis 82 auszuführen. Dadurch wird der Azimut-Motor 62 gesteuert, so daß Rxel den Wert Null annimmt, solange der Antennen-Höhenwinkel kleiner als 70 Grad ist.
  • Wenn Rel größer als 70 Grad wird, schreitet die Steuerung zum Entscheidungsblock 84 fort, der feststellt, ob der vorausbestimmte maximale Höhenwinkel Relm des Satelliten größer als ein vorgegebener Wert, typischerweise 83 Grad ist. Wenn die Antwort negativ ist, werden die Blöcke 80 bis 83 wieder ausgeführt, wohingegen der Ausgang bei einer positiven Antwort zum Operationsblock 85 führt, der die Berechnung einer Gleichung RAZ = Raz - Rxel + (90º - Relm) anweist. Der Ausgang führt daraufhin zum Entscheidungsblock 86, der feststellt, ob Rel größer als 110 Grad ist, wobei bei einer negativen Antwort der Ausgang zu Block 85 führt, um die bei diesem Block ausgeführte Berechnung zu wiederholen. Wenn daher der vorausbestimmte maximale Höhenwinkel des Satelliten größer als 83 Grad ist und der Höhenwinkel der Antenne zwischen 70 und 110 Grad liegt, wird der Azimutmotor 62 so gesteuert, daß Rxel gleich 90º - Relm wird, so daß der Azimutwinkel der Antenne Null wird. Wenn die Antwort im Entscheidungsblock 86 positiv ist, führt der Ausgang zu Block 80, um die Blöcke 81 bis 84 wiederholt auszuführen, bis Rel kleiner als der untere Grenzwert wird.
  • Fig. 7 zeigt fettgedruckte Linien mit Maßpfeilen auf einer halbkreisförmigen Azimutebene, um Quer-Höhen- (XEL-) Vektoren und Höhenwinkel Rel quer zu den radialen Linien der Azimutebene darzustellen. Es wird vorausgesetzt, daß ein Satellit bei einem maximalen Höhenwinkel von 85 Grad eine nach Süden gerichtete Umlaufbahn einnimmt. Bevor der Satellit einen Höhenwinkel von 70 Grad erreicht, werden durch die Azimut-Steuervorrichtung 70 die Blöcke 80 bis 83 ausgeführt, so daß Rxel konstant den Wert Null Grad annimmt, wobei primär der Höhenmotor 60 und der Azimutmotor 62 zum Nachführen verwendet werden. Wenn der Satellit in einen Höhenwinkel eintritt, der im Bereich zwischen 70 und 110 Grad liegt, werden durch die Azimut-Steuervorrichtung 70 die Blöcke 85 und 86 ausgeführt, so daß Raz und Rxel konstant den Wert Null bzw. 5 Grad annehmen, wobei primär der Höhenmotor 60 zum Nachführen verwendet wird. Wenn der Satellit den Bereich zwischen 70 und 110 Grad verläßt, werden durch die Azimut- Steuervorrichtung 70 die Blöcke 80 bis 83 wieder ausgeführt, so daß Rxel konstant den Wert Null annimmt, wobei primär der Höhenmotor 60 und der Azimutmotor 62 zum Nachführen verwendet werden.
  • Daraus ergibt sich, daß, wenn das System einem über Kopf (im Bereich zwischen 70 und 110 Grad) durchlaufenden Satelliten nachgeführt wird, der AZ-Winkel unabhängig vom Höhenwinkel Rel auf einen konstanten Wert eingestellt wird, wobei die Rel-Winkeldaten ausschließlich für die Vorausbestimmung der Umlaufbahn zur Bestimmung der Satellitenposition und zum Umschalten auf den Überkopf-Nachführungsmodus verwendet werden können. Dadurch kann die Nachführungssteuervorrichtung vereinfacht werden, wobei zwischen den drei Achsen keine Überlagerung auftreten kann.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das System um 180 Grad um die EL-Achse 35 gedreht werden kann, wobei keine schnelle Azimutdrehung der Antenne 6 während des Überkopf-Nachführungsmodus' erforderlich ist.
  • Gemäß dem Flußdiagramm von Fig. 6 ergibt sich jedoch eine plötzliche Änderung des Rxel-Vektors beim Eintreten in den und beim Verlassen des Überkopfdurchlauf-Nachführungsmodus', wie durch Maßpfeile in unterbrochenen Linien in Fig. 7 dargestellt. Dieser Effekt kann verhindert werden, indem der dritte Ausdruck (90º - Relm) der Gleichung in Block 85, wie in Block 85a von Fig. 8 dargestellt, durch einen Ausdruck f(Rel) ersetzt wird. Der Ausdruck f(Rel) ist eine Cosinusfunktion von Rel über den Bereich zwischen 70 und 110 Grad des Höhenwinkels, wobei die Funktion bei 70 und 110 Grad den Wert Null hat und beim 90º-Punkt des Bereichs allmählich auf 5º ansteigt. Durch diese Modifikation kann ein in Fig. 9 dargestelltes Vektordiagramm erhalten werden.
  • Die Nachführungssteuervorrichtung von Fig. 5 kann auch vorteilhaft bei der vorstehend erwähnten dreiachsigen Aufhängung verwendet werden, bei der die Drehbewegung um die EL-Achse auf maximal 90º begrenzt ist. Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm zur Beschreibung programmierter Anweisungen für die Azimut-Steuervorrichtung 70 der vorstehend erwähnten dreiachsigen Aufhängung. Wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, werden der EL- und der XEL-Motor 60 bzw. 61 in Antwort auf ihre jeweiligen EL- bzw. XEL-Eingangssignale konstant angetrieben. Der Programmablauf beginnt mit den Blöcken 90 bis 93, die jeweils mit den Blöcken 80 bis 83 des Flußdiagramms von Fig. 6 identisch sind. Wenn die Antwort bei Block 93 positiv ist, hat der Winkel Rel einen geeigneten Punkt erreicht, bei dem die Antenne mit der Azimut-Drehbewegung bei einer konstanten, hohen Geschwindigkeit beginnt, wobei die Steuerung zu Block 94 fortschreitet, der den Antrieb des Azimut-Motors bei einer konstanten Geschwindigkeit anweist. Der Ausgang führt daraufhin zum Entscheidungsblock 95, der feststellt, ob Rel kleiner als 70 Grad wird. Wenn die Antwort negativ ist, führt die Steuerung die Blöcke 94 und 95 aus, so daß die Antenne sich zusätzlich um 180º um die Azimutachse zu dem bei Block 91 erreichten Winkel dreht. Wenn das System einem über Kopf durchlaufenden Satelliten nachgeführt wird, ergibt sich ein in Fig. 11 dargestelltes Vektordiagramm, bei dem der EL- bzw. der AZ-Winkel sich wie durch eine unterbrochene Linie dargestellt verändern.

Claims (4)

1. Nachführungssteuersystem zum Steuern der Ausrichtung einer Antenne (36), die einem Satelliten nachgeführt wird, wobei die Antenne um eine vertikal ausgerichtete Azimutachse (33), eine horizontal ausgerichtete Höhenachse (35) und eine senkrecht zur horizontal ausgerichteten Höhenachse (35) ausgerichtete, orthogonale Höhenachse (37) drehbar ist, und wobei eine Empfängereinrichtung (1) vorgesehen ist, um ein Paar erster und zweiter Nachführungs-Fehlersignale zu erzeugen, die zueinander in quadratischer Beziehung stehen, um die Abweichungen der Ausrichtung in einem Koordinatensystem anzuzeigen, mit:
einer ersten Antriebseinrichtung (46, 45, 39) für die Drehbewegung der Antenne um die horizontal ausgerichtete Höhenachse (35) in Antwort auf das erste Nachführungs-Fehlersignal (EL);
einer zweiten Antriebseinrichtung (40) für die Drehbewegung der Antenne um die orthogonale Höhenachse (37) in Antwort auf das zweite Nachführungs-Fehlersignal (XEL);
Winkeldetektoren (2, 3, 4) zum Feststellen der Winkel der Antenne um die drei Achsen (33, 35, 37);
einer Azimut-Steuereinrichtung (70) zum Herleiten eines Steuersignals aus den durch die Winkeldetektoren festgestellten Winkeln gemäß einem vorgegebenen Algorithmus; und
einer dritten Antriebseinrichtung (44, 43, 38) für die Drehbewegung der Antenne um die Azimutachse (33) in Antwort auf das Steuersignal;
wobei die Antenne (36) um die horizontal ausgerichtete Höhenachse (35) im Bereich zwischen Null und 180 Grad drehbar ist;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Azimut-Steuereinrichtung (70) so programmiert ist, daß sie die folgenden Schritte ausführt:
a) Herleiten einer Differenz zwischen den jeweils durch die Winkeldetektoren festgestellten Winkeln der Antenne um die Azimutachse (33) und die orthogonale Höhenachse (37) und Steuern der dritten Antriebseinrichtung in Antwort auf die hergeleitete Differenz;
b) Herleiten eines maximalen Höhenwinkels des Satelliten bezüglich der Antenne aus den durch die Winkeldetektoren festgestellten Winkeln;
c) Entscheiden, ob der um die horizontal ausgerichtete Höhenachse festgestellte Winkel einen vorgegebenen ersten Wert überschreitet und Entscheiden, ob der maximale Höhenwinkel des Satelliten einen vorgegebenen maximalen Wert überschreitet;
d) wenn zumindest eine der Entscheidungen des Schritts (c) negativ beantwortet wird, Wiederholen der Schritte (a), (b) und (c);
e) wenn beide Entscheidungen bei Schritt (c) positiv beantwortet werden, Herleiten einer Differenz zwischen den Winkeln der Antenne, die jeweils durch die Winkeldetektoren um die Azimutachse und die orthogonale Höhenachse festgestellt wurden, Addieren eines Wertes zur Differenz als eine Funktion des festgestellten maximalen Höhenwinkels des Satelliten und Steuern der dritten Antriebseinrichtung in Antwort auf die zum Wert addierte Differenz;
f) Bestimmen, ob der um die horizontal ausgerichtete Höhenachse festgestellte Winkel größer ist als ein vorgegebener zweiter Wert; und
g) wenn die Entscheidung bei Schritt (f) negativ beantwortet wird, Wiederholen der Schritte (e) und (f) bis die Entscheidung bei Schritt (f) positiv beantwortet wird.
2. Nachführungssteuersystem nach Anspruch 1, wobei der addierte Wert bei Schritt (e) die Differenz zwischen 90 Grad und dem festgestellten maximalen Höhenwinkel des Satelliten ist.
3. Nachführungssteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der addierte Wert bei Schritt (e) sich als Cosinusfunktion des um die horizontal ausgerichtete Höhenachse festgestellten Winkels der Antenne verändert, wobei die Cosinusfunktion einen Maximalwert von 90 Grad minus dem festgestellten maximalen Höhenwinkel des Satelliten besitzt, wenn der Antennenwinkel um die horizontal ausgerichtete Höhenachse bezüglich des Bodens 90 Grad beträgt, und einen Minimalwert besitzt, wenn der Winkel um die horizontal ausgerichtete Höhenachse dem ersten und zweiten vorgegebenen Wert gleich ist.
4. Nachführungssteuersystem zum Steuern der Ausrichtung einer Antenne (36), die einem Satelliten nachgeführt wird, wobei die Antenne um eine vertikal ausgerichtete Azimutachse (33), eine horizontal ausgerichtete Höhenachse (35) und eine senkrecht zur horizontal ausgerichteten Höhenachse (35) ausgerichtete, orthogonale Höhenachse (37) drehbar ist, und wobei eine Empfängereinrichtung (1) vorgesehen ist, um ein Paar erster und zweiter Nachführungs-Fehlersignale zu erzeugen, die zueinander in quadratischer Beziehung stehen, um die Abweichungen der Ausrichtung in einem Koordinatensystem anzuzeigen, mit:
einer ersten Antriebseinrichtung (46, 45, 39) für die Drehbewegung der Antenne um die horizontal ausgerichtete Höhenachse (35) in Antwort auf das erste Nachführungs-Fehlersignal (EL);
einer zweiten Antriebseinrichtung (40) für die Drehbewegung der Antenne um die orthogonale Höhenachse (37) in Antwort auf das zweite Nachführungs-Fehlersignal (XEL);
Winkeldetektoren (2, 3, 4) zum Feststellen der Winkel der Antenne um die drei Achsen (33, 35, 37);
einer Azimut-Steuereinrichtung (70) zum Herleiten eines Steuersignals aus den durch die Winkeldetektoren festgestellten Winkeln gemäß einem vorgegebenen Algorithmus; und
einer dritten Antriebseinrichtung (44, 43, 38) für die Drehbewegung der Antenne um die Azimutachse (33) in Antwort auf das Steuersignal;
wobei die Antenne um die horizontal ausgerichtete Höhenachse (35) im Bereich zwischen Null und 90 Grad bezüglich des Bodens drehbar ist;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Azimut-Steuereinrichtung (70) so programmiert ist, daß sie die folgenden Schritte ausführt:
a) Herleiten einer Differenz zwischen den jeweils durch die Winkeldetektoren festgestellten Winkeln der Antenne um die Azimutachse und die orthogonale Höhenachse und Steuern der dritten Antriebseinrichtung in Antwort auf die hergeleitete Differenz;
b) Entscheiden, ob der um die horizontal ausgerichtete Höhenachse festgestellte Winkel der Antenne einen vorgegebenen Wert überschreitet;
c) wenn die Entscheidung bei Schritt (b) negativ beantwortet wird, Wiederholen der Schritte (a) und (b);
d) wenn die Entscheidung bei Schritt (b) positiv beantwortet wird, Steuern der dritten Antriebseinrichtung so, daß sich die Antenne bei einer konstanten Geschwindigkeit um die Azimutachse dreht;
e) Bestimmen, ob der um die horizontal ausgerichtete Höhenachse festgestellte Winkel der Antenne kleiner ist als der vorgegebene Wert; und
f) wenn die Entscheidung bei Schritt (e) negativ beantwortet wird, Wiederholen der Schritte (d) und (e), bis die Entscheidung bei Schritt (e) positiv beantwortet wird.
DE3789162T 1986-05-21 1987-05-20 Nachführungssteuervorrichtung für dreiachsige Antennentragesysteme. Expired - Lifetime DE3789162T2 (de)

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