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JPS6226904A - Directivity control system - Google Patents

Directivity control system

Info

Publication number
JPS6226904A
JPS6226904A JP16611885A JP16611885A JPS6226904A JP S6226904 A JPS6226904 A JP S6226904A JP 16611885 A JP16611885 A JP 16611885A JP 16611885 A JP16611885 A JP 16611885A JP S6226904 A JPS6226904 A JP S6226904A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mobile station
angle
fixed station
gyro
station
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.)
Granted
Application number
JP16611885A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH058885B2 (en
Inventor
Haruo Kawamoto
川元 春夫
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.)
Tokyo Keiki Inc
Original Assignee
Tokyo Keiki 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
Application filed by Tokyo Keiki Co Ltd filed Critical Tokyo Keiki Co Ltd
Priority to JP16611885A priority Critical patent/JPS6226904A/en
Publication of JPS6226904A publication Critical patent/JPS6226904A/en
Publication of JPH058885B2 publication Critical patent/JPH058885B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a mobile station with small size and light weight while the directive angle change due to drift is corrected by directing always the directing direction of an electromagnetic wave directive device in the direction of a fixed station regardless of the movement of a mobile frame. CONSTITUTION:When a fixed station 21 uses a tracking device 32 to track a mobile station 23, a device generating a pulse at each prescribed angle is fitted to a turning shaft 31' of a tracking antenna 31 receiving a radio wave from a mobile station 22 or 23 to send a command pulse at each angle DELTAA sufficiently smaller than a directivity half angle of a transmission antenna 1. The mobile station 23 uses a receiver 35 to receive a command signal Sc and applies the result to an elevation torquer 15 and in giving a constant torque T to a gyro 4 for a prescribed time >=t, the directing angle DELTAB of the antenna 1 is rotated by DELTAB=(T/H)DELTAt to the inertial system. Thus, the conditions of the opposition of the directing angle between the fixed station 21 and the mobile station 23 is satisfied by selecting T, DELTAt and H (gyro angular momentum) and the encoder included in a transmitter 34 sending a command and a decoder included in the receiver 35 are simplified remarkably.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、移動局に装備する電磁波指向装置の指向制御
方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a pointing control system for an electromagnetic wave pointing device installed in a mobile station.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

移動(送信)局から固定(受信)局に、指向性アンテナ
或いは光学機器のような電磁波指向装置により指向性電
磁波を放射する場合、固定局においては、到来電磁波を
利用して移動局の方向を自動追尾する事が可能であるが
、移動局ではこのような追尾の実施は困難である。この
ため、従来は、固定局において前述の追尾方式によって
、受信アンテナの指向方向を電磁波到来方向に向けると
共に、その指向方向の準備方向(例えば北)からの角度
甲を計測して、これを移動局に送り、移動局はこれを受
信して角度(甲→−180°)を作り、同じ基準方向(
北)から(’P+180°)となるようにその電磁波指
向装置の指向方向を制御していた。
When radiating directional electromagnetic waves from a mobile (transmitting) station to a fixed (receiving) station using an electromagnetic wave directing device such as a directional antenna or optical device, the fixed station uses the incoming electromagnetic waves to determine the direction of the mobile station. Although automatic tracking is possible, it is difficult to perform such tracking with a mobile station. For this reason, conventionally, fixed stations use the above-mentioned tracking method to orient the receiving antenna to the direction in which the electromagnetic waves arrive, measure the angle of that direction from the preparation direction (for example, north), and then move the antenna. The mobile station receives this, creates an angle (instep → -180°), and moves in the same reference direction (
The pointing direction of the electromagnetic wave directing device was controlled so that it was from ('P+180°) to ('P+180°).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、このような従来の指向制御方式にあって
は、角度信号甲のビット数及びデータレートを所要の数
値に選定すれば、希望する指向角精度を得られるが、移
動局においてジャイロコンパスのような方向基準装置を
必要とし、且つ角度信号送受信のための角度/ディジタ
ル信号のエンコーダ1デコーダ等も必要となっていたた
め、装置は大重量且つ大型となる欠点がある。
However, in such conventional pointing control methods, the desired pointing angle precision can be obtained by selecting the number of bits and data rate of the angle signal A to the required values; This method requires a direction reference device, and also requires an angle/digital signal encoder and decoder for transmitting and receiving angle signals, so the device has the disadvantage of being heavy and large.

〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた
もので、その手段は、移動局(22)又は(23)にお
いては回動自由度を持って移動架台(14)−ヒに装架
された電磁波指向装置(1)と、慣性系に対する角運動
検出装置(4)と、外部信号により慣性系に対する角運
動の指令装置(15) 、  (16)を備え、上記電
磁波指向装置(11は慣性系に対する角運動検出装置(
4)に追従して移動架台(14)の角運動に対し安定化
され、月つ指令信号に対応してステップ状に一定角度毎
の指向方向変化が起るように構成し、固定局(21)に
おいて該固定局から見た上記移動局(22)又は(23
)の方向変化を一定角度変化毎に信号として−F記移動
局へ送り、該移動局はこれを受信して角運動の指令装置
(15) 。
[Means for Solving the Problems] The present invention has been made by focusing on such conventional problems. An electromagnetic wave directing device (1) mounted on a moving frame (14)-H, an angular motion detection device (4) for the inertial frame, and a command device (15) for angular motion relative to the inertial frame based on an external signal. 16), and the electromagnetic wave directing device (11 is an angular motion detecting device (11) with respect to an inertial system).
The fixed station (21 ), the mobile station (22) or (23) seen from the fixed station.
) is sent to the mobile station -F as a signal every time there is a constant angle change, and the mobile station receives the signal and sends it to the angular movement command device (15).

(16)により、−上記固定局における角度変化と絶対
値が等しく逆方向の角度変化をその電磁波指向装置(1
)に与える事により、該電磁波指向装置(1)の指向方
向を、移動架台(14)の運動に抱らず常に上記固定局
(21)方向に指向する指向制御方式である。
According to (16), - the electromagnetic wave directing device (1
), this is a pointing control method in which the pointing direction of the electromagnetic wave directing device (1) is always directed in the direction of the fixed station (21) regardless of the movement of the movable frame (14).

〔作用〕[Effect]

上記電磁波指向装置illの指向制御方式によれば、固
定局(21)から送られて来る移動局(22)又は(2
3)の方向変化に対応する信号を移動局(22)又は(
23)で受信し、移動局(22)又は(23)の電磁波
指向装置(11の指向方向を、電磁波指向装置(11が
載置されている移動架台(14)の運動に抱わらず、固
定局(2I)の方向に対向させるものである。
According to the pointing control method of the electromagnetic wave pointing device ill, the mobile station (22) or (2) receives the signal from the fixed station (21).
A signal corresponding to the direction change of (3) is sent to the mobile station (22) or (
23), and fixes the pointing direction of the electromagnetic wave directing device (11) of the mobile station (22) or (23) without being affected by the movement of the mobile base (14) on which the electromagnetic wave directing device (11) is mounted. This is to face the station (2I).

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第1
図は、本発明の一実施例を示す路線的斜視図である。
Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings. 1st
The figure is a schematic perspective view showing an embodiment of the present invention.

同図に於て、(1)は移動局の電磁波指向装置としての
指向性アンテナ又は光学装置、(2)は指向性アンテナ
(11を乗せたジンバル(G)のアジマス軸、(3)は
エレベーション軸、(4)はアンテナ(1)に連結した
慣性系に対する角運動検出装置としてのジャイロ、(5
)はジャイロ(4)のロータ、(6)はジャイロ(4)
のアジマスピックオフ、(7)はその出力を増幅するア
ジマス増幅器、(8)はその出力端に接続したゲイン補
償器、(9)はその出力を受けるアジマス軸(2)のサ
ーボモータ、001はジャイロ(4)のエレベーション
ピックオフ、(11)はその出力を増幅するエレベーシ
ョン増幅器、(12)はその出力を受けるジンバル(G
)のエレベーションサーボモータ、(13)はジンバル
(G)のニレベージジン軸(31に設けたエレベーショ
ンピンクオフ、(14)はアジマス軸(2)を支持する
移動架台、(I5)はジャイロ(4)のエレベーション
トルカ、(16)はジャイロ(4)のアジマストルカを
夫々示す。
In the figure, (1) is the directional antenna or optical device as the electromagnetic wave directing device of the mobile station, (2) is the azimuth axis of the gimbal (G) on which the directional antenna (11 is mounted), and (3) is the elevator. (4) is a gyro as an angular motion detection device with respect to the inertial frame connected to the antenna (1), (5)
) is the rotor of gyro (4), (6) is the rotor of gyro (4)
azimuth pickoff, (7) is an azimuth amplifier that amplifies its output, (8) is a gain compensator connected to its output terminal, (9) is a servo motor on the azimuth axis (2) that receives the output, and 001 is a gyro. (4) is the elevation pickoff, (11) is the elevation amplifier that amplifies the output, and (12) is the gimbal (Gimbal) that receives the output.
) elevation servo motor, (13) is the elevation pink-off provided on the Nirevage Gin axis (31) of the gimbal (G), (14) is the movable frame that supports the azimuth axis (2), (I5) is the gyro (4 ) shows the elevation torquer, and (16) shows the azimuth torquer of the gyro (4), respectively.

この第1図に示す例に於ては、指向性アンテナ(1)は
、ジンバル(G)により、アジマス軸+2)及びエレベ
ーション軸(3)の回りに回転自由度を持って移動架台
(]4)上に装架され、ジャイロ(4)に追従する。即
ち、周知の如く、ジャイロロータ(5)は高速に回転し
ているので、その回転(スピン)軸(4a)方向は、角
運動量の保存則により、慣性空間に対し一定方向に保た
れている。アンテナ+11及びジャイロ(4)のアジマ
ス軸(2)回りの相対角度は、ジャイロアジマスビック
オフ(6)によって検出され、その検出信号は、アジマ
ス増11@器f7+、ゲイン補償器(8)を通っ°ζア
ジマス勺−ボモータ(9)に加えられ、アジマス軸(2
)を回動し、ジャイロアジマスピックオフ (6)の出
力がセロに戻るようフィードハックされる。即ぢ、アン
テナ(1)のジャイロ(4)に対するアジマスの追従が
行われる。エレベーション軸(3)についても同様に、
アンテナ+11及びジャイロ(4)のエレベーション軸
回りの相対角度は、ジャイロエレベーションピンクオフ
α0)によって検出され、その検出信号は、エレベーシ
ョン増幅器(11)を通ってエレヘーションサーボモー
タ(12)に加えられ、エレベーション軸(3)を回動
し、ジャイロエレベーションピンクオフ00)の出力が
ゼロとなるようフィードハックされる。従って、移動架
台(14)がアジマス軸(2)及びエレベーション軸(
3)の回りに回転運動を行っても、アンテナ(1)の指
向方向(D)ば、ジャイロ(4ンのスピン軸(4a)方
向に追従しているので、このアンテナ(1)の指向方向
(D)は、慣性空間に対して安定化され、アジマストル
カ(16)又はエレベーショントルカ(15)によって
、ジャイロ(4)にトルクが加えられ、ジャイロ(4)
にプレセツションが生ずる迄は、アンテナ(1)の指向
方向(D)が変化しない。
In the example shown in FIG. 1, the directional antenna (1) is moved around the azimuth axis +2) and the elevation axis (3) with rotational degrees of freedom by the gimbal (G). 4) mounted above and follows the gyro (4). That is, as is well known, since the gyro rotor (5) is rotating at high speed, the direction of its rotation (spin) axis (4a) is kept in a constant direction with respect to inertial space due to the law of conservation of angular momentum. . The relative angles of the antenna +11 and the gyro (4) around the azimuth axis (2) are detected by the gyro azimuth big-off (6), and the detection signal is passed through the azimuth increaser 11@f7+ and the gain compensator (8). ζ Azimuth axis - added to motor (9), azimuth axis (2
) is rotated, and the output of gyro azimuth pickoff (6) is feedhacked back to the cello. Immediately, the azimuth of the antenna (1) follows the gyro (4). Similarly, regarding the elevation axis (3),
The relative angles of the antenna +11 and the gyro (4) around the elevation axis are detected by the gyro elevation pinkoff α0), and the detection signal is sent to the elevation servo motor (12) through the elevation amplifier (11). , the elevation shaft (3) is rotated, and the output of the gyro elevation pink off (00) is feedhacked to zero. Therefore, the movable frame (14) is connected to the azimuth axis (2) and the elevation axis (
3), the directional direction (D) of the antenna (1) follows the spin axis (4a) direction of the gyro (4), so the directional direction of the antenna (1) (D) is stabilized with respect to inertial space, and a torque is applied to the gyro (4) by an azimuth torquer (16) or an elevation torquer (15), and the gyro (4)
The pointing direction (D) of the antenna (1) does not change until preset occurs.

次に、アジマス軸(2)回りのコマンドによる動作につ
いて説明するが、これはエレベーション軸(3)回りに
ついても同様である。第2図において(21)は固定局
、(22) 、  (23)は移動前後の移動局、即ち
、(22)はその初期位置、(23)は移動後の位置を
示している。初期位置において固定局(21)と移動局
(22)の送受信アンテナ(31) 、 (11を対向
させておけば、移動後の位置において固定局(21)と
移動局(23)との送受信アンテナ(31)。
Next, the command-based operations around the azimuth axis (2) will be described, but the same applies to the operations around the elevation axis (3). In FIG. 2, (21) is a fixed station, (22) and (23) are mobile stations before and after movement, that is, (22) is the initial position, and (23) is the position after movement. If the transmitting/receiving antennas (31) and (11) of the fixed station (21) and mobile station (22) are made to face each other at the initial position, the transmitting/receiving antennas (31) and (11) of the fixed station (21) and mobile station (23) will be the same at the position after movement. (31).

fi+が対向しているためには、 zA=lB の必要がある。In order for fi+ to be facing each other, zA=lB There is a need for

本発明においては、この条件を第1図に示した実施例に
対し下記のように具体化している。
In the present invention, this condition is specified in the embodiment shown in FIG. 1 as follows.

第3図において、固定局(21)が移動局(23)を追
尾装置(32)により追尾する際、固定局(21)の移
動局(22)又は(23)よりの電波を受ける追尾アン
テナ(31)の回動軸(31’)に、その一定の角度毎
にパルスを発生する装置、例えばインクレメンタル型ロ
ータリエンコーダ(33)を取付け、これより、移動局
(23)の送信アンテナ+11の指向性半値角に比し充
分小なる角度ΔA毎に正又は逆方向のコマンドパルスを
、加算点(37)を通って送信機(34)より送信する
。尚、ステップトラック回路(36)については後述す
る。移動局(23)は、このコマンド信号(Sc)をそ
の受信機(35)により受信して、アジマスとるか(1
5)に加え、これによりジャイロ(4)に一定トルクT
を一定時間Δを関与えれば、ジャイロ(4)のプレセツ
ションによって、アンテナ(1)の指向角ΔBは、ΔB
= (T/H)Δt たけ慣性系に対し回転する。
In FIG. 3, when a fixed station (21) tracks a mobile station (23) with a tracking device (32), the tracking antenna (21) receives radio waves from the mobile station (22) or (23) of the fixed station (21). A device that generates pulses at each fixed angle, such as an incremental rotary encoder (33), is attached to the rotating shaft (31') of the mobile station (23), and from this the direction of the transmitting antenna +11 of the mobile station (23) is adjusted. Command pulses in the forward or reverse direction are transmitted from the transmitter (34) through the summing point (37) at every angle ΔA that is sufficiently smaller than the half-power angle. Note that the step track circuit (36) will be described later. The mobile station (23) receives this command signal (Sc) with its receiver (35) and determines whether to take the azimuth (1
In addition to 5), this applies a constant torque T to the gyro (4).
If ΔB is involved for a certain period of time, then the directivity angle ΔB of the antenna (1) will be ΔB due to the presetting of the gyro (4).
= (T/H) Δt Rotates relative to the inertial frame.

従って、 ΔB−−ΔA となるようT、Δを及びH(ジャイロ角運動量)を選ぶ
事により、第2図に示した固定局(2I)と移動局(2
3)の指向角対向の条件が満足され、コマンドとしては
正(右)、逆(左)又はゼロの3値、即ちビット数は2
以下となり、送信機(34)に含まれるエンコーダ、受
信機(35)に含まれるデコーダは大幅に簡素化される
Therefore, by selecting T, Δ, and H (gyro angular momentum) so that ΔB−−ΔA, the fixed station (2I) and mobile station (2I) shown in FIG.
3) is satisfied, and the command has three values: forward (right), reverse (left), or zero, that is, the number of bits is 2.
The following results, and the encoder included in the transmitter (34) and the decoder included in the receiver (35) are greatly simplified.

以上の説明の如く、本発明はジャイロの慣性系における
性質を利用しているので、地球上においては地球自転に
よる見かけのドリフトならびにジャイロ製造上の不完全
さによるドリフトも生じ、移動局(23)のアンテナ(
1)の指向方向は、固定局との対向関係から次第にずれ
る可能性がある。このドリフトの大きさは、地球自転角
速度(15°/h)と同程度であり、修正速度は比較的
遅くてよいので、以下述べる如く固定局(21)におけ
る受信レベルの長期的変動を観測する事により補正する
As explained above, since the present invention utilizes the properties of the gyro in an inertial frame, apparent drift due to the earth's rotation as well as drift due to imperfections in the manufacturing of the gyro occur on the earth, and the mobile station (23) antenna (
The pointing direction in 1) may gradually deviate from the facing relationship with the fixed station. The magnitude of this drift is about the same as the earth's rotational angular velocity (15°/h), and the correction speed can be relatively slow, so we observe long-term fluctuations in the reception level at the fixed station (21) as described below. Correct according to circumstances.

即ち、固定局(21)からコマンドパルスと同様なパル
スをステップトラック回路(36)より加算点(37)
を通り通常のコマンドパルスと別に送信機(34)より
送出する。移動局(23)はこの信号(St)を受信機
(35)で受信して、そのアンテナ(1)の指向方向を
変化させる。従って、これによって固定局(21)の追
尾アンテナ(31)の受信レベルが変化し、これが追尾
装置(32)により検出され、その検出信号がステップ
トラック回路(36)に入力される。ステップトラック
回路(36)は前の値を記憶しており、もし平均受信レ
ベルが上昇すれば、更に同方向のコマンドパルスを出力
し、下降すれば、反対方向のコマンドパルスを出力する
。従って、これ等コマンドパルスを受信する移動局(2
3)のアンテナ(1)は、固定局(21)の受信アンテ
ナ(31)が最大受信レベルとなる移動局(23)のダ
ンテナfllの指向方向を中心として、指向方向を振り
乍ら固定局(21)の方向に追尾する。
That is, a pulse similar to the command pulse is sent from the fixed station (21) to the addition point (37) from the step track circuit (36).
The command pulse is sent from the transmitter (34) separately from the normal command pulse. The mobile station (23) receives this signal (St) with its receiver (35) and changes the pointing direction of its antenna (1). Therefore, this changes the reception level of the tracking antenna (31) of the fixed station (21), which is detected by the tracking device (32), and the detection signal is input to the step track circuit (36). The step track circuit (36) stores the previous value, and if the average received level increases, it outputs further command pulses in the same direction, and if it decreases, it outputs command pulses in the opposite direction. Therefore, these mobile stations (2
The antenna (1) of the fixed station (21) swings its pointing direction around the pointing direction of the datenna full of the mobile station (23) where the receiving antenna (31) of the fixed station (21) reaches its maximum reception level. 21).

第4図は本発明の移動局の他の実施例を示す。FIG. 4 shows another embodiment of the mobile station of the present invention.

この例においては、エレベーション軸(3)回りの運動
を、水平面を基準に安定化したもので、エレベーション
コマンドを入れれば、エレベーション角向もコマンド制
御されるが、水平面に対するエレベーション角が一定で
よい場合には、エレベーションコマンドが不要という利
点がある。尚、第4図において、第1図と対応して同一
機能の部分は同一番号を付しており、それ等の再説明を
省略する。
In this example, the motion around the elevation axis (3) is stabilized with respect to the horizontal plane, and if an elevation command is entered, the direction of the elevation angle will also be controlled by the command, but the elevation angle relative to the horizontal plane is If a constant value is sufficient, there is an advantage that an elevation command is not required. In FIG. 4, parts having the same functions as those in FIG.

この例では、ジャイロ(4)の水平軸(4■)には、水
平検知器として液体レベル(41)が取付けられ、ジャ
イロロータ(5)の回転軸(4a)が水平面から傾斜す
ると、この液体レベル(41)ははりその傾斜に比例し
た出力を生ずる。この出力を増幅器(7)を通してトル
カ(9)に加え、アジマス軸(2)を介してジャイロ(
4)をその水平軸回りにブレセツションさせ、傾斜がゼ
ロになるようフィードバンクする。従って、エレベーシ
ョンコマンドが供給される可逆カウンタ(42)の出力
がゼロならば、ピンクオフOl。
In this example, a liquid level (41) is attached to the horizontal axis (4) of the gyro (4) as a horizontal detector, and when the rotation axis (4a) of the gyro rotor (5) is tilted from the horizontal plane, the liquid level The level (41) produces an output proportional to its slope. This output is applied to the torquer (9) through the amplifier (7), and the gyro (
4) is bresetted around its horizontal axis and fed banked so that the inclination becomes zero. Therefore, if the output of the reversible counter (42) to which the elevation command is supplied is zero, the pink off Ol.

増幅器(II)及びエレベーショントルカ(12)によ
るサーボループ ベーション軸(3)回りに、ジャイロ(4)の水平軸に
追従し、水平に保たれる。アジマスコマンドは、第1図
と同じくアジマストルカ(15)に加えられる。
The servo loop by the amplifier (II) and the elevation torquer (12) follows the horizontal axis of the gyro (4) around the elevation axis (3) and is kept horizontal. The azimuth command is added to the azimuth torquer (15) as in FIG.

エレベーションコマンドは、可逆カウンタ(42)に与
えられる。即ち、受信されたエレベーションコマンドパ
ルスは、可逆カウンタ(42)により、例えば正パルス
では増加、逆パルスでは減少方向にカウントされる。従
って、可逆カウンタ(42)の出力は、11マントパル
スの積算値、即ち第2図の用人に対応したものとなり、
これが加W点(43)に加わるので、そこで前者と加算
されるピンクオフOlの出力は、丁度逆極性の角度とな
るように、サーボループが作動し、エレベーション軸(
3)に関しても、固定局(21)と移動局(23)との
指向角対向の条件が満足される。
The elevation command is given to a reversible counter (42). That is, the received elevation command pulses are counted by the reversible counter (42), for example, incrementing for positive pulses and decreasing for reverse pulses. Therefore, the output of the reversible counter (42) corresponds to the integrated value of 11 mantle pulses, that is, the servant in FIG.
Since this is added to the application W point (43), the servo loop is activated so that the output of the pink off Ol, which is added to the former there, has an angle of exactly the opposite polarity, and the elevation axis (
Regarding 3), the condition that the fixed station (21) and the mobile station (23) are opposite in direction angle is also satisfied.

第1図及び第4図は何れも2軸制御の場合であるが、移
動架台(14)の水平面からの傾斜が小で、また固定局
(21)と移動局(23)との間の直線距離の変化が少
い時のように、アジマス制御のみが必要で、エレベーシ
ョン角御が不要の場合がある。
Figures 1 and 4 both show the case of two-axis control, but the inclination of the movable pedestal (14) from the horizontal plane is small, and the straight line between the fixed station (21) and the mobile station (23) is There are cases where only azimuth control is necessary and elevation angle control is not necessary, such as when the change in distance is small.

この場合も、本発明は容呂に通用可能である。これを第
1図の場合に就いていえば、エレベーション軸(3)を
固定し、増幅器(11)の出力を、エレベーションコマ
ンドの代りにトルカ(16)に入れてジャイロ(4)を
エレベーション軸(3)回りに抱束し、サーボモータ(
12) 、ビックオフ(I3)は不用とすればよ(、或
いは、2軸ジヤイロ(4)の代りに1軸レートジヤイロ
または1軸レ一ト積分ジャイロを使用してもよい。
In this case as well, the present invention is universally applicable. In the case of Fig. 1, the elevation axis (3) is fixed, and the output of the amplifier (11) is input to the torquer (16) instead of the elevation command to control the gyro (4). The servo motor (
12) The big-off (I3) may be unnecessary (or a 1-axis rate gyro or a 1-axis rate integral gyro may be used in place of the 2-axis gyro (4)).

又、第4図の場合については、エレベーション軸(3)
を固定し、ビックオフ00)、増幅器(11)、トルカ
(12)、可逆カウンタ(42)及び加箆点(43)を
取去ればよい。
In addition, in the case of Fig. 4, the elevation axis (3)
, and remove the big off 00), amplifier (11), torquer (12), reversible counter (42), and adjustment point (43).

本発明の更に他の実施例を第5図につい°ζ第1図と対
比して説明する。第1図の場合、ジャイロ(引はいわゆ
るフリージャイロとして変位角出力を使用しているが、
第5図においては対応するジャイロピックオフf6)、
 OIと、トルカ(15) 、  (16)間とを、増
幅器(50) 、  (51)で結び、ジャイロ(4)
のr」−タ(5)のスピン軸(4a)方向を電磁波指向
装W(1)の指向方向(D)に拘束する事により、トル
カ(15)及び(16)の電流、従ッて信号(Wa)。
Still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5 in comparison with FIG. 1. In the case of Figure 1, the gyro (the so-called free gyro) uses displacement angle output,
In FIG. 5, the corresponding gyro pickoff f6),
Connect the OI and Torca (15) and (16) with amplifiers (50) and (51), and connect the gyro (4) with amplifiers (50) and (51).
By constraining the direction of the spin axis (4a) of the r'-tor (5) to the pointing direction (D) of the electromagnetic wave directing device W (1), the current of the torquers (15) and (16), and therefore the signal (Wa).

(Wp)は、電磁波指向装置(1)の慣性空間における
角速度に比例したものとなる。アジマスコマンドは、加
算点(52)において角速度信号(Wa)との差が作ら
れ、その差信号が比例演算器(54) 。
(Wp) is proportional to the angular velocity of the electromagnetic wave directing device (1) in inertial space. A difference between the azimuth command and the angular velocity signal (Wa) is created at the addition point (52), and the difference signal is sent to the proportional calculator (54).

積分演算器(55)に入り、それらの出力は加算点(5
6)によって加算され、その加算出力が増幅器(7)、
ゲイン補償器(8)を通ってサーボモータ(9)に送ら
れる。アジマスコマンドがゼロの場合は、比例演算器(
54)の出力は、電磁波指向装置f(11のアジマス軸
(2)回りの角速度成分、積分演算器(55)の出力は
同じくアジマス軸(2)回りの変位角成分となる。
The output goes to the integral calculator (55) and the output goes to the addition point (55).
6), and the summed output is added to the amplifier (7),
It passes through a gain compensator (8) and is sent to a servo motor (9). If the azimuth command is zero, the proportional calculator (
The output of the electromagnetic wave directing device f (11) is an angular velocity component about the azimuth axis (2), and the output of the integral calculator (55) is a displacement angle component about the azimuth axis (2).

エレベーション軸(3)については、(積分演算器(5
7) 、比例演算器(5B) 、加算点(53) 、 
 (59)等は設けられている)ゲイン補償器(8)が
ない点を除き、アジマス軸(2)と同じであり、従って
第1図の場合と同じく、電磁波指向袋fffllは、移
動架台(14)の角運動に対してアジマス軸(2)及び
エレベーション軸(3)回りに安定化され、コマンド信
号が与えられると、それに比例した角速度で慣性空間に
対し、アジマス軸(2)あるいはエレベーション軸(3
)回りに角運動を行い、第1図と全く同じ効果が得られ
る。従って、上述の説明ではジャイロとして機械的回転
型として説明したが、レーザジャイロ、光フアイバジャ
イロなどの慣性系に対する角運動検出器を使用しても、
本発明の趣旨を変えずに適用可能である。更に第1図及
び第4図の実施例では、アンテナ(1)上に直接ジャイ
ロ(4)を取付けているが、ジャイロ(4)を移動架台
(14)上に移し、ジャイロ(4)とアンテナfilと
の各軸回りの相対角度を通常のシンクロCX、CT、 
 レゾルバ或いはポテンショメータによって検出する事
により、趣旨を変える事なく本発明を通用可能であり、
この場合の実施例を第6図に示す。
Regarding the elevation axis (3), (integral operator (5)
7), proportional calculator (5B), addition point (53),
(59) etc.) is the same as the azimuth axis (2) except that there is no gain compensator (8), and therefore, as in the case of FIG. 14) is stabilized around the azimuth axis (2) and the elevation axis (3), and when a command signal is given, the azimuth axis (2) or the elevator tion axis (3
) to achieve exactly the same effect as in Figure 1. Therefore, in the above explanation, the gyro was explained as a mechanical rotation type, but even if an angular motion detector for an inertial system such as a laser gyro or an optical fiber gyro is used,
The invention can be applied without changing the spirit of the invention. Furthermore, in the embodiments shown in FIGS. 1 and 4, the gyro (4) is mounted directly on the antenna (1), but the gyro (4) is moved to a movable stand (14), and the gyro (4) and antenna are mounted directly on the antenna (1). The relative angle around each axis with fil is set by normal synchro CX, CT,
By detecting with a resolver or potentiometer, the present invention can be applied without changing the purpose.
An example in this case is shown in FIG.

第6図は慣性系に対する角運動検出器となるジャイロ(
4)を移動台(14)上に載置し、且つその方位軸(2
′)回りの1軸制御とした実施例であり、ジャイロ(4
)の方位軸を(2’)、その軸回りのサーボモータを(
9′)とし、電磁波指向装置(1′)(この図ではホー
ンアンテナの場合を示している)の方位軸(2)、その
軸(2)回りのサーボモータ(9)と区別している。図
に於て、(61) 、  (62)はジャイロ(4)の
方位軸(2′)回りの角運動の、移動架台(14)に対
する角度の検出器である。ジャイロ(4)は第4図の場
合と同じ構成であり、ジャイロロータ(5)のスピン軸
(4a)は水平面内において慣性系に対して一定の方位
角に保たれる。指向圧アンテナ+11の指向方向は、方
位軸(2)の回りにジャイロロータ(5)のスピン軸(
4a)方向に追従するが、この場合は、1軸制御なので
ジャイロロータ(5)の慣性系に対する方位角と指向性
アンテナ(11の慣性系に対する方位角とは、必ずしも
一致していると必要なく、一定の角度差を持っていても
よい。従って、角度検出器(61) 、  (62)は
インクレメンタル型ロータリエンコーダで十分で、例え
ば(61)は、指向性アンテナ(11の指向性半値角に
比し十分小さい角度ΔC毎に、その円周に沿ってスリッ
ト(61a)をつけた円板であり、(62)は光源と光
検出器とより成り、このスリット(f31a )を検出
して、移動架台(14)に対するジャイロ(4)の角度
変化及びその方向を検出し、角度ΔC毎のパルスを出力
する。角度検出器(61) 、  (62)の出力は、
固定局(図示せず)から送られ、受信機(35)により
受信されるコマンドパルス信号と加算点(63)に於加
算され、その出力がモータ制御器(64)に入る。
Figure 6 shows a gyro (
4) on the moving table (14), and its azimuth axis (2)
This is an example of one-axis control around the gyro (4).
) is the azimuth axis (2'), and the servo motor around that axis is (2').
9'), and is distinguished from the azimuth axis (2) of the electromagnetic wave directing device (1') (this figure shows the case of a horn antenna) and the servo motor (9) around the axis (2). In the figure, (61) and (62) are detectors for the angle of the angular movement of the gyro (4) around the azimuth axis (2') with respect to the movable frame (14). The gyro (4) has the same configuration as in FIG. 4, and the spin axis (4a) of the gyro rotor (5) is kept at a constant azimuth with respect to the inertial frame in the horizontal plane. The directional direction of the directional pressure antenna +11 is around the azimuth axis (2) and the spin axis (5) of the gyro rotor (5).
4a) direction, but in this case, since it is uniaxial control, the azimuth angle of the gyro rotor (5) with respect to the inertial frame and the azimuth angle of the directional antenna (11 with respect to the inertial frame) do not necessarily have to match. , may have a certain angular difference. Therefore, an incremental rotary encoder is sufficient for the angle detectors (61) and (62). It is a disk with slits (61a) along its circumference at every angle ΔC that is sufficiently small compared to , detects the angle change and direction of the gyro (4) with respect to the movable frame (14), and outputs a pulse for each angle ΔC.The outputs of the angle detectors (61) and (62) are as follows.
It is added to a command pulse signal sent from a fixed station (not shown) and received by a receiver (35) at a summing point (63), and the output thereof is input to a motor controller (64).

モータ制御器(64)はサーボモータ(9)をステップ
モータとして動作させる。従って、モータ(9)は、モ
ータ制御器(64)に与えられるパルスの数及び方向に
応じてステップ状に指向性アンテナfilを方位軸(2
)の回りに回転させる。従って、角度検出器(61) 
、  (62)から出力されるlパルスに対するジャイ
ロ(4)の方位軸(2′)回りの角度及び方向と、モー
タ制御器(64)とモータ(9)による指向性アンテナ
(11の方位軸(2)回りの1パルス当りの角度及び方
向とを等しくする事により、移動架台(14)の方位軸
回りの角運動に対し、指向性アンテナ(1)の指向方向
は慣性系に対し安定化される。
The motor controller (64) operates the servo motor (9) as a step motor. Therefore, the motor (9) moves the directional antenna fil stepwise along the azimuth axis (2) in accordance with the number and direction of pulses given to the motor controller (64).
). Therefore, the angle detector (61)
, (62), the angle and direction around the azimuth axis (2') of the gyro (4), and the azimuth axis (11) of the directional antenna (11) by the motor controller (64) and motor (9). 2) By making the angle and direction of each pulse equal, the directional direction of the directional antenna (1) is stabilized with respect to the inertial frame with respect to the angular movement of the movable frame (14) around the azimuth axis. Ru.

固定局から送られるコマンド信号についても、第3図の
説明において述べた、固定局のアンテナに取付けたロー
タリエンコーダ(33)から発生ずる角度信号の1パル
ス当りの角度ΔAを、前述のモータ(9)の1パルス当
りの角度、即ちΔCに等しく取る事により、移動架台(
14)の運動に対し、常に指向性アンテナ(11の指向
方向を固定局に向けておく事ができる。
Regarding the command signal sent from the fixed station, the angle ΔA per pulse of the angle signal generated from the rotary encoder (33) attached to the antenna of the fixed station as described in the explanation of FIG. ) by taking the angle per pulse equal to ΔC, the movable frame (
14), the direction of the directional antenna (11) can always be directed toward the fixed station.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

簡単な構成により、移動架台の角運動及び固定局から見
た移動局の方向変化に対し、移動局のアンテナ又は光学
機器のような電磁波指向装置の指向方向を常に自動的に
固定局方向に向ける事ができる。又、固定局の受信レベ
ル変化に対応した信号を移動局に送り、移動局の電磁波
指向装置の指向角をステップ状に変えてその平均的な指
向方向を固定局に向ける事により、ジャイロを使用した
機器に有り勝ちなドリフトによる指向角変化を補正した
小型軽量の移動局を得られる。
With a simple configuration, the pointing direction of the electromagnetic wave directing device such as the antenna or optical device of the mobile station is always automatically directed toward the fixed station in response to the angular movement of the movable frame and the change in the direction of the mobile station as seen from the fixed station. I can do things. In addition, a gyro can be used by sending a signal corresponding to changes in the reception level of the fixed station to the mobile station, changing the pointing angle of the mobile station's electromagnetic wave directing device in steps, and directing the average pointing direction toward the fixed station. This makes it possible to obtain a small and lightweight mobile station that compensates for changes in directivity angle caused by drift, which is common in devices that are

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明による移動局の第1の実施例を示す斜視
図、第2図は固定局及び移動局の電磁波夕制御器を夫々
示す。 指向装置の相対関係を示ず路線図、第3図は本発明の固
定局及び移動局の機能ブロック図、第4図は本発明によ
る移動局の第2の実施例を示す斜視図、第5図は本発明
による移動局の第3の実施例の構成を示すブロック図、
第6図は本発明による移動局の第4の実施例を示す斜視
図である。 図に於いて、(11は電磁波指向装置、(2)はアジマ
ス軸、(3)はエレベーション軸、(4)はジャイロ、
(6)はジャイロアジマスピックオフ、(9)はサーボ
モータ、OQIはエレベーションピンクオフ、(12)
はエレベーションサーボモータ、(13)はエレベーシ
ョンピンクオフ、(14)は移動架台、(15)はエレ
ベーショントルカ、(16)はアジマストルカ、(21
)は固定局、(22) 、  (23)は移動局、(3
1)は追尾アンテナ、(32)は追尾装置、(33)は
ロータリエンコーダ、(34)は送信機、(35)は受
信機、(36)はステップトラック回路、(41)は液
体レベル、(42)は可逆カウンタ、(54) 。 (58)は比例演算器、(55) 、  (57)は積
分演算器、(61) 、  (62)は角度検出器、(
64)は七−代理人 伊藤 貞;、1六゛1す 第8図 =27一
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a mobile station according to the present invention, and FIG. 2 shows electromagnetic wave controllers for a fixed station and a mobile station, respectively. 3 is a functional block diagram of a fixed station and a mobile station according to the present invention; FIG. 4 is a perspective view showing a second embodiment of a mobile station according to the present invention; FIG. The figure is a block diagram showing the configuration of a third embodiment of the mobile station according to the present invention,
FIG. 6 is a perspective view showing a fourth embodiment of a mobile station according to the present invention. In the figure, (11 is an electromagnetic wave directing device, (2) is an azimuth axis, (3) is an elevation axis, (4) is a gyro,
(6) is gyro azimuth pickoff, (9) is servo motor, OQI is elevation pinkoff, (12)
is the elevation servo motor, (13) is the elevation pink-off, (14) is the moving frame, (15) is the elevation torquer, (16) is the azimuth torquer, (21)
) is a fixed station, (22), (23) are mobile stations, (3
1) is a tracking antenna, (32) is a tracking device, (33) is a rotary encoder, (34) is a transmitter, (35) is a receiver, (36) is a step track circuit, (41) is a liquid level, ( 42) is a reversible counter, (54). (58) is a proportional calculator, (55) and (57) are integral calculators, (61) and (62) are angle detectors, (
64) is 7-agent Sada Ito;, 16゛1゛Figure 8 = 271

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、移動局においては回動自由度を持って移動架台上に
装架された電磁波指向装置と、慣性系に対する角運動検
出装置と、外部信号により慣性系に対する角運動の指令
装置を備え、上記電磁尚指向装置は慣性系に対する角運
動検出装置に追従して移動架台の角運動に対し安定化さ
れ、且つ指令信号に対応してステップ状に一定角度毎の
指向方向変化が起るように構成し、固定局においては該
固定局から見た上記移動局の方向変化を一定角度変化毎
に信号として上記移動局へ送り、該移動局はこれを受信
して角運動指令装置により、上記固定局における角度変
化と絶対値が等しく逆方向の角度変化をその電磁波指向
装置に与える事により、該電磁波指向装置の指向方向を
、移動架台の運動に抱らず常に上記固定局方向に指向す
る事を特徴とする指向制御方式。 2、上記特許請求の範囲第1項において、上記固定局か
ら見た上記移動局の方向角変化に対応する送信信号のほ
かに、上記固定局の平均受信レベルの変化に対応して、
平均受信レベルが増加すれば前回送信した信号と同方向
、減少すれば逆方向の信号を上記移動局に送り、該移動
局の角運動の指令装置により、上記電磁波指向装置の指
向方向をステップ状に変化させる事により、上記移動局
の電磁波指向装置の指向方向を平均的に固定局方向に指
向する事を特徴とする指向制御方式。
[Claims] 1. In a mobile station, there is an electromagnetic wave directing device mounted on a movable frame with a degree of freedom of rotation, an angular motion detecting device with respect to an inertial frame, and an angular motion detecting device with respect to an inertial frame based on an external signal. Equipped with a command device, the electromagnetic directing device is stabilized against the angular motion of the movable platform by following the angular motion detection device with respect to the inertial frame, and changes the pointing direction stepwise at a constant angle in response to the command signal. The fixed station sends a change in the direction of the mobile station as seen from the fixed station as a signal to the mobile station every time the angle changes, and the mobile station receives this and issues an angular movement command. By giving the electromagnetic wave directing device an angular change that is equal in absolute value and opposite to the angular change at the fixed station by the device, the pointing direction of the electromagnetic wave directing device is always directed to the fixed station without being influenced by the movement of the movable frame. Directional control method characterized by pointing in a direction. 2. In claim 1, in addition to the transmission signal corresponding to a change in the direction angle of the mobile station as seen from the fixed station, in response to a change in the average reception level of the fixed station,
If the average reception level increases, a signal in the same direction as the previously transmitted signal is sent to the mobile station, and if it decreases, a signal in the opposite direction is sent to the mobile station, and the angular movement command device of the mobile station causes the pointing direction of the electromagnetic wave directing device to be stepped. A pointing control method characterized in that the pointing direction of the electromagnetic wave directing device of the mobile station is averagely directed toward the fixed station by changing the direction.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02159802A (en) * 1988-12-13 1990-06-20 Nippon Steel Corp Receiving antenna attitude control method and device
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JPH06300828A (en) * 1993-04-15 1994-10-28 Nec Aerospace Syst Ltd Radio transmission system
US5637362A (en) * 1993-08-20 1997-06-10 Louisiana-Pacific Corporation Thin, sealant-coated, fiber-reinforced gypsum panel

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