專利名稱：天線控制方法及裝置以及應(yīng)用它們的跟蹤式天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及搭載于車輛等移動(dòng)體的、例如用于衛(wèi)星通信中的天線控制方法和裝置，進(jìn)而還涉及使用了這些方法和裝置的跟蹤式天線裝置。圖12所示的現(xiàn)有裝置(參照特開平4-319803號(hào)公報(bào))是車載跟蹤式天線裝置，具有天線1及收發(fā)送機(jī)2。天線1及收發(fā)送機(jī)2是為了向作為目標(biāo)的衛(wèi)星發(fā)送信號(hào)及接收來自該衛(wèi)星的信號(hào)而使用的。天線1經(jīng)由減速機(jī)構(gòu)8連接著電機(jī)7。電機(jī)7由電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6驅(qū)動(dòng)，圍繞方位角(azimuth)驅(qū)動(dòng)天線1。相對(duì)于車輛行走方向的天線1的方位(relativeazimuth)按照以下的順序，控制為使得該天線1始終持續(xù)捕捉衛(wèi)星，即補(bǔ)償由于車輛的轉(zhuǎn)彎等引起的衛(wèi)星和車輛相對(duì)位置關(guān)系的變化。例如，在處于天線1未捕捉到衛(wèi)星的狀況時(shí)，根據(jù)來自收發(fā)送機(jī)2的衛(wèi)星捕捉信號(hào)，切換電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6前級(jí)的開關(guān)3及開關(guān)5，向電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6供給高速天線驅(qū)動(dòng)信號(hào)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6根據(jù)該高速天線驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)7，由此，天線1高速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)該控制的結(jié)果使天線1捕捉到衛(wèi)星時(shí)，則收發(fā)送機(jī)2使用衛(wèi)星捕捉信號(hào)切換開關(guān)3及開關(guān)5，同時(shí)產(chǎn)生為持續(xù)捕捉衛(wèi)星的自動(dòng)跟蹤信號(hào)，把自動(dòng)跟蹤信號(hào)供給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6。若由車輛速度檢測(cè)器4檢測(cè)出車輛停止，則切換開關(guān)5，向電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6供給天線停止信號(hào)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6根據(jù)天線停止信號(hào)，停止電機(jī)7。
在上述的先有技術(shù)中，車輛停止過程中姑且不論，車輛行走過程中不能夠停止電機(jī)。
本發(fā)明的第1個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)功耗更小的裝置，通過在搭載的移動(dòng)體(如車輛)移動(dòng)過程中也能夠使電機(jī)停止來實(shí)現(xiàn)該目的。本發(fā)明的第2個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)抗阻塞能力強(qiáng)而且耗電更少的裝置，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)能夠以適宜的時(shí)序補(bǔ)償天線的方向角控制誤差從而天線能正確地跟蹤目標(biāo)的裝置，該目的主要通過使用開環(huán)控制來達(dá)到。本發(fā)明的第3個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)耗電更小的裝置，該目的通過對(duì)天線的驅(qū)動(dòng)實(shí)施限制來達(dá)到。本發(fā)明的第4個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)部件數(shù)更少且低價(jià)的裝置，該目的或者通過附隨于電機(jī)或天線的機(jī)構(gòu)或電路的改善，或者通過電機(jī)的特性選擇或設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的第5個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)耗電更小且低價(jià)的裝置，該目的通過天線方向性的設(shè)定來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的第1方面是在用移動(dòng)體上的天線跟蹤目標(biāo)時(shí)使用的天線控制方法，它具有以下的步驟當(dāng)天線對(duì)于目標(biāo)的方向角控制誤差低于第1閾值時(shí)判定為移動(dòng)體未轉(zhuǎn)彎的步驟、以及在移動(dòng)體未轉(zhuǎn)彎期間禁止向驅(qū)動(dòng)天線的電機(jī)通電的步驟。本發(fā)明的第2方面是搭載于移動(dòng)體上、在用移動(dòng)體上的天線跟蹤目標(biāo)時(shí)使用的天線控制裝置，它具備用于驅(qū)動(dòng)天線的電機(jī)以及實(shí)行與第1方面有關(guān)的方法的裝置。本發(fā)明的第3方面是搭載于移動(dòng)體上的用移動(dòng)體上的天線跟蹤目標(biāo)的跟蹤式天線裝置，它具備具有在預(yù)定的旋轉(zhuǎn)面(reference plane)內(nèi)旋轉(zhuǎn)的波束(單數(shù))并搭載于應(yīng)跟蹤目標(biāo)的移動(dòng)體上的天線，該波束的寬度較寬，能夠把第1閾值取為比較大的值；以及與第2方面有關(guān)的裝置。
在這些方面中，當(dāng)移動(dòng)體不轉(zhuǎn)彎示(如停止時(shí)和直進(jìn)時(shí))，抑制乃至停止電機(jī)中的耗電。從而，與僅在移動(dòng)體停止時(shí)電機(jī)才停止的先有技術(shù)相比，依據(jù)這些方面能夠?qū)崿F(xiàn)低耗電。再加上由于在第3方面中，天線轉(zhuǎn)動(dòng)面內(nèi)的波束寬度較寬，因此能夠把第1閾值取為大值。若把第1閾值取為大值，則由于禁止向電機(jī)通電的頻度提高，故能夠進(jìn)一步省電。
本發(fā)明的第4方面是在與第1方面有關(guān)的天線控制方法中，具有以下的步驟在閉環(huán)控制結(jié)束之后，通過積分(accumulate)移動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)角度求轉(zhuǎn)動(dòng)角度積分值(accumulated turning angle)的步驟；在轉(zhuǎn)動(dòng)角度積分值超過第2閾值之前的期間，根據(jù)該轉(zhuǎn)動(dòng)角度對(duì)電機(jī)實(shí)行開環(huán)控制的步驟；以及在上述轉(zhuǎn)動(dòng)角度積分值超過第2閾值之后到來自目標(biāo)的信號(hào)的接收狀態(tài)改善為大于第3閾值之前的期間內(nèi)、把根據(jù)來自目標(biāo)的信號(hào)的接收狀態(tài)控制電機(jī)的閉環(huán)控制改換為開環(huán)控制并執(zhí)行的步驟。本發(fā)明的第5方面是在與第2方面有關(guān)的天線控制裝置中具備實(shí)行與第4方面有關(guān)的方法的裝置。本發(fā)明的第6方面是在與第3方面有關(guān)的跟蹤式天線裝置中具備實(shí)行與第4方面有關(guān)的方法的裝置。
本發(fā)明的第7方面是在與第1方面有關(guān)的天線控制方法中還具有以下的步驟在閉環(huán)控制結(jié)束后到經(jīng)過預(yù)定時(shí)間之前的期間內(nèi)根據(jù)移動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)角度對(duì)電機(jī)進(jìn)行開環(huán)控制的步驟；以及把根據(jù)來自目標(biāo)的信號(hào)的接收狀態(tài)控制電機(jī)的閉環(huán)控制在經(jīng)過上述預(yù)定時(shí)間后到來自目標(biāo)的信號(hào)的接收狀態(tài)改善為大于第3閾值之前的期間內(nèi)改換為開環(huán)控制并執(zhí)行的步驟。本發(fā)明的第8方面是在與第2方面有關(guān)的天線控制裝置中，具備實(shí)行與第7方面有關(guān)的方法的裝置。本發(fā)明的第9方面是在于第3方面有關(guān)的跟蹤式天線裝置中具備實(shí)行與第7方面有關(guān)的方法的裝置。
在這些第4～第9方面中，通常時(shí)間實(shí)行開環(huán)控制。即控制天線持續(xù)朝向1個(gè)方向而與移動(dòng)體的轉(zhuǎn)彎無關(guān)。從而，即使是由建筑物等引起的來自目標(biāo)的信號(hào)被阻塞時(shí)，原則上直到阻塞解除之前天線的方向角始終維持即將阻塞之前的方向，因此，能夠在解除阻塞的同時(shí)捕捉衛(wèi)星。
另外，在第4～第9方面，當(dāng)預(yù)定的條件成立時(shí)實(shí)行閉環(huán)控制。例如，在第4～第6方面中，若閉環(huán)控制結(jié)束后的轉(zhuǎn)動(dòng)角度積分值超過第2閾值，則把閉環(huán)控制改換為開環(huán)控制并執(zhí)行。在第7～第9方面中，若閉環(huán)控制結(jié)束后經(jīng)過預(yù)定時(shí)間，則把閉環(huán)控制改換為開環(huán)控制并執(zhí)行。在第4～第9方面中，若在執(zhí)行閉環(huán)控制時(shí)來自目標(biāo)的信號(hào)的接收狀態(tài)改善為大于第3閾值，則成為僅開環(huán)控制的控制模式。
這里，轉(zhuǎn)動(dòng)角度(具體來講，其檢測(cè)值和推斷值)中一般包含誤差。從而，轉(zhuǎn)動(dòng)角度積分值具有和由轉(zhuǎn)動(dòng)角度誤差產(chǎn)生的累積誤差(accumulatederror)的相關(guān)性。另外，從閉環(huán)控制結(jié)束開始的經(jīng)過時(shí)間表示結(jié)束閉環(huán)控制后產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)角度誤差在天線方向角上累積到了什么程度。從而，這些量即閉環(huán)控制結(jié)束后的轉(zhuǎn)動(dòng)角度積分值及經(jīng)過時(shí)間視為代表天線方向角控制誤差的量。在第4～第9方面中，利用這些量的某一個(gè)實(shí)行可否向閉環(huán)控制轉(zhuǎn)移的判定。由此，能夠以適宜的時(shí)序補(bǔ)償天線的方向角控制誤差，因而天線能夠正確地跟蹤目標(biāo)。
另外，一般由于信號(hào)接收狀態(tài)的變動(dòng)頻繁，因此，若直接把信號(hào)接收狀態(tài)作為控制目標(biāo)而驅(qū)動(dòng)電機(jī)，則電機(jī)的耗電較大。而與此相對(duì)，在第4～第9方面中，僅在極為受限的狀況下實(shí)行閉環(huán)控制。即，由于閉環(huán)控制的實(shí)行頻率低，故在第4～第9方面，對(duì)應(yīng)于信號(hào)接收狀態(tài)的變動(dòng)，電機(jī)輸出變動(dòng)的頻度也少。從而，在第4～第9方面中，與長(zhǎng)時(shí)實(shí)行閉環(huán)控制相比，電機(jī)的耗電小。
進(jìn)而，在第6或第9方面，由于轉(zhuǎn)動(dòng)面內(nèi)的天線波束寬度寬，因此在實(shí)行開環(huán)控制時(shí)，能夠以更低的精度即用一般價(jià)格的傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)角度的檢測(cè)。
本發(fā)明的第10方面是與第4方面有關(guān)的天線控制裝置，進(jìn)而具備在移動(dòng)體不轉(zhuǎn)彎期間抑制由外力引起的天線轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)抑制裝置。在本方面中，即使是禁止向電機(jī)通電的狀態(tài)，天線相對(duì)于移動(dòng)體的方向角也不依據(jù)外力變化，或者即使變化也變化極小。其結(jié)果，與以往相比耗電進(jìn)一步降低。
本發(fā)明的第11方面是與第5方面有關(guān)的天線控制裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)抑制裝置包含(a)、在給出移動(dòng)體未轉(zhuǎn)彎的判定結(jié)果期間機(jī)械地抑制由外力引起的天線或電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置；(b)、一面把電機(jī)的輸出傳遞給天線、一面抑制由外力引起的天線轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)；(c)、在給出移動(dòng)體未轉(zhuǎn)彎的判定結(jié)果期間切換電路連接使得在電機(jī)內(nèi)部發(fā)生反抗由外力引起的轉(zhuǎn)動(dòng)的反向電動(dòng)勢(shì)的裝置；以及(d)、具有在非通電時(shí)反抗由外力引起的轉(zhuǎn)動(dòng)的特性的電機(jī)這四種裝置中的某一種。在采用了其中的(b)時(shí)，與采用(a)的情況相比，一般構(gòu)成裝置的器件的數(shù)量少而便宜。在采用(c)時(shí)，由于不伴隨增加附加機(jī)構(gòu)例如只添加開關(guān)等就行。因此更便宜。在采取(d)時(shí)，由于既不需要附加機(jī)構(gòu)又不需要添加電路，因而最便宜。
圖1是示出本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)的裝置總體結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示天線方向性設(shè)計(jì)一例的平面圖。
圖3是表示誤差修正電路(error cerrection circuit)一例結(jié)構(gòu)的框圖。
圖4是表示閉環(huán)方式開始判斷單元(closed-loop starter)一例結(jié)構(gòu)的框圖。
圖5是表示本發(fā)明第2實(shí)施例中誤差修正電路結(jié)構(gòu)一例的框圖。
圖6是示出在本發(fā)明的第3實(shí)施形態(tài)中使用的機(jī)構(gòu)的斜視圖。
圖7是示出在本發(fā)明的第4實(shí)施形態(tài)中使用的機(jī)構(gòu)的斜視圖。
圖8是示出在本發(fā)明的第5實(shí)施形態(tài)中使用的配電線路的框圖。
圖9是示出在本發(fā)明的第6實(shí)施形態(tài)中使用的機(jī)構(gòu)的斜視圖。
圖10是示出在本發(fā)明的第7實(shí)施形態(tài)中使用的機(jī)構(gòu)的斜視圖。
圖11是示出在本發(fā)明的第8實(shí)施形態(tài)中使用的誤差修正電路一例結(jié)構(gòu)的框圖。
圖12是示出先有技術(shù)的框圖。
最佳實(shí)施形態(tài)的詳細(xì)說明。
根據(jù)


本發(fā)明的最佳實(shí)施形態(tài)。另外，各實(shí)施形態(tài)中共同的構(gòu)成部分標(biāo)注相同的符號(hào)并省略說明。
a)、第1實(shí)施形態(tài)圖1中示出與本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)有關(guān)的裝置結(jié)構(gòu)。示于該圖的裝置例如是搭載于車輛等移動(dòng)體上并以天線10跟蹤衛(wèi)星等目標(biāo)的裝置。移動(dòng)體旋轉(zhuǎn)面內(nèi)天線1 0的波束(搭載的移動(dòng)體是車輛時(shí)，為水平面內(nèi)波束)具有例如圖2所示的形狀。示于該圖的水平面內(nèi)波束寬度設(shè)定得較寬(例如半功率寬度為50度)。如后面所述，使用具有這樣寬的旋轉(zhuǎn)面內(nèi)波束寬度的天線10是為了減少閉環(huán)控制的頻度，降低電機(jī)等產(chǎn)生的耗電。
示于圖1的裝置還具有由電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(motor driving circuit)11驅(qū)動(dòng)的電機(jī)7。電機(jī)7的輸出軸上連接著小齒輪8b、天線10上連接著大齒輪8a，大齒輪8a和小齒輪8b相互嚙合。即，大齒輪8a和小齒輪8b構(gòu)成減速機(jī)構(gòu)。在大齒輪8a的周圍還配置著線性調(diào)節(jié)器12。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路11通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)7在旋轉(zhuǎn)面內(nèi)驅(qū)動(dòng)天線10，另一方面，根據(jù)需要通過給與線性調(diào)節(jié)器12通/斷指令，強(qiáng)制地制止大齒輪8a進(jìn)而制止天線10的轉(zhuǎn)動(dòng)。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路11通常根據(jù)角速度傳感器13的輸出對(duì)電機(jī)7進(jìn)行位置控制。角速度傳感器13是檢測(cè)搭載的移動(dòng)體的旋轉(zhuǎn)面內(nèi)的角速度的傳感器，其輸出供給誤差修正電路14。誤差修正電路14例如如圖3所示，內(nèi)部包括角度運(yùn)算器(direction calculator)15及天線驅(qū)動(dòng)角決定器(reference direction calculator)17。角度運(yùn)算器15通過積分角速度傳感器13的輸出運(yùn)算上述旋轉(zhuǎn)面內(nèi)移動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，把所得到的轉(zhuǎn)動(dòng)角度供給天線驅(qū)動(dòng)角決定器17。天線驅(qū)動(dòng)角決定器17根據(jù)由角度運(yùn)算器15運(yùn)算的轉(zhuǎn)動(dòng)角度決定天線10的驅(qū)動(dòng)角(reference direction)，供給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路11。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路11在由天線驅(qū)動(dòng)角決定器17所決定的驅(qū)動(dòng)角的絕對(duì)值小于預(yù)定的第1閾值時(shí)，停止向電機(jī)7的通電，同時(shí)通過向線性調(diào)節(jié)器12發(fā)出指令，強(qiáng)制地制止大齒輪8a的轉(zhuǎn)動(dòng)。反之，在由天線驅(qū)動(dòng)角決定器17所決定的驅(qū)動(dòng)角大于第1閾值時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路11通過向線性調(diào)節(jié)器12發(fā)出指令，使大齒輪8a恢復(fù)到能轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)，同時(shí)，根據(jù)所決定的驅(qū)動(dòng)角控制電機(jī)7，由此，只按該驅(qū)動(dòng)角驅(qū)動(dòng)天線10。這樣，在本實(shí)施形態(tài)中，用角速度傳感器13的輸出驅(qū)動(dòng)天線10以補(bǔ)償移動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，設(shè)在由天線10捕捉住衛(wèi)星的狀態(tài)下移動(dòng)體例如右轉(zhuǎn)了10度。若天線驅(qū)動(dòng)角決定器17根據(jù)角度運(yùn)算器15的輸出檢測(cè)到該值，則對(duì)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路11發(fā)出應(yīng)把天線10左轉(zhuǎn)10度的指令。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路11通過一方面解除由線性調(diào)節(jié)器12進(jìn)行的大齒輪8a的閂鎖動(dòng)作一方面驅(qū)動(dòng)電機(jī)7，把天線10左轉(zhuǎn)10度。
由于實(shí)行這樣的控制，即，實(shí)行基于角速度傳感器13的輸出的開環(huán)控制，故依據(jù)本實(shí)施形態(tài)能夠?qū)崿F(xiàn)抗阻塞能力強(qiáng)的裝置。即，即使在由建筑物阻礙了來自目標(biāo)的信號(hào)的情況下，如果被阻塞的時(shí)間短，則只要移動(dòng)體不轉(zhuǎn)動(dòng)，天線10對(duì)于移動(dòng)體的角度也不變化，因此，當(dāng)阻塞被解除時(shí)，收發(fā)信機(jī)2能夠再次開始由天線10進(jìn)行的與目標(biāo)之間的信號(hào)收發(fā)。
另外，如上所述，由于本實(shí)施形態(tài)的天線10的旋轉(zhuǎn)面內(nèi)波束寬度寬，因此，能夠加大天線10對(duì)于目標(biāo)的方位控制誤差的允許值。從而作為角速度傳感器可以使用若干精度差一些但低價(jià)的傳感器，能夠降低裝置總體的價(jià)格。
進(jìn)而，只要移動(dòng)體不轉(zhuǎn)彎(或者即使轉(zhuǎn)彎其轉(zhuǎn)動(dòng)角也極微小)，則不向電機(jī)7通電，因此能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的低耗電。特別地，若考慮把不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)流過大電流的步進(jìn)電機(jī)作為上述電機(jī)7使用的場(chǎng)合，則通過上述那樣在轉(zhuǎn)動(dòng)角度小時(shí)停止向電機(jī)7通電，能夠有效地減小移動(dòng)體移動(dòng)期間的耗電。再加之，在停止向電機(jī)7通電時(shí)因?yàn)橛删€性調(diào)節(jié)器12閂鎖了大齒輪8a，因此，天線10也不會(huì)隨外力轉(zhuǎn)動(dòng)。
進(jìn)而，在該實(shí)施形態(tài)中，如圖3所示，在誤差修正電路14的內(nèi)部設(shè)置閉環(huán)方式開始判斷器16以及閉環(huán)方式功能器(closed-loopcontroller)18。閉環(huán)方式開始判斷器16如圖4所示，具備角度積分器20以及積分角判定器21。
角度積分器20逐次積分由角度運(yùn)算器15得到的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，積分角判定器21把由該積分得到的積分值與預(yù)定的閾值比較。在由角度積分器20求出的積分值大于該閾值時(shí)，積分角判定器21對(duì)閉環(huán)方式功能器18指令其開始閉環(huán)控制。閉環(huán)方式功能器18根據(jù)該指令開始基于接收信號(hào)電平的閉環(huán)控制。即，閉環(huán)方式功能器18根據(jù)由收發(fā)信機(jī)2檢測(cè)出的接收信號(hào)電平(即天線10從目標(biāo)接收的信號(hào)的電平)運(yùn)算補(bǔ)償值；把該補(bǔ)償值供給天線驅(qū)動(dòng)角決定器17。天線驅(qū)動(dòng)角決定器17把從閉環(huán)方式功能器18得到的補(bǔ)償值加到由角度運(yùn)算器15得到的轉(zhuǎn)動(dòng)角度上。把這樣得到的天線驅(qū)動(dòng)角供給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，如上述那樣，用于電機(jī)7的驅(qū)動(dòng)等。
若進(jìn)行這樣的閉環(huán)控制，則天線10的方向(例如方位)向得到更高的接收信號(hào)電平、即天線10對(duì)于目標(biāo)的方向角控制誤差更減小的方向變化。從而，如果實(shí)行下去這樣的閉環(huán)控制，則天線10對(duì)于目標(biāo)的方向角控制誤差充分小。積分角判定器21根據(jù)接收信號(hào)電平檢測(cè)出該狀況，對(duì)閉環(huán)方式功能器18指令其結(jié)束閉環(huán)控制。據(jù)此，閉環(huán)方式功能器18結(jié)束閉環(huán)控制。角度積分器20及積分角判定器21在使閉環(huán)控制結(jié)束的同時(shí)，分別再次開始與轉(zhuǎn)動(dòng)角度的積分及與積分值有關(guān)的判定動(dòng)作。
這樣，在本實(shí)施形態(tài)中，由于通常進(jìn)行開環(huán)控制，而在發(fā)現(xiàn)天線10對(duì)于目標(biāo)的方向角控制誤差大到不能忽略的時(shí)刻進(jìn)行閉環(huán)控制，故即使是用低精度傳感器作為角速度傳感器的情況，即由角度運(yùn)算器15得到的轉(zhuǎn)動(dòng)角度包含不能忽略的誤差的情況下，也能夠由天線10正確地跟蹤目標(biāo)。例如，設(shè)角度運(yùn)算器15的輸出對(duì)于實(shí)際的轉(zhuǎn)動(dòng)角度具有最嚴(yán)重的±10％誤差而且設(shè)計(jì)上容許的方向角控制誤差為±6度。這種情況下，由積分角判定器21檢測(cè)出依據(jù)角度積分器20得到的積分值為60度以上，如果開始閉環(huán)控制，則繼續(xù)使用精度比較差的角速度傳感器13也能夠在±6度的范圍內(nèi)修正天線10的方向角控制誤差。
進(jìn)而，在本實(shí)施形態(tài)中，由于通常使用開環(huán)控制，故實(shí)行閉環(huán)控制的頻度比長(zhǎng)時(shí)實(shí)行閉環(huán)控制例(如圖12)的結(jié)構(gòu)低。一般若進(jìn)行根據(jù)接收信號(hào)電平等的閉環(huán)控制，則根據(jù)該接收信號(hào)電平的變動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的結(jié)果，該電機(jī)的耗電增大。對(duì)此，如果像本實(shí)施形態(tài)這樣抑制閉環(huán)控制的執(zhí)行頻度，就能夠進(jìn)一步減少電機(jī)7的耗電。
b)、第2實(shí)施形態(tài)圖5中示出本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)中使用的誤差修正電路14的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施形態(tài)中，進(jìn)而設(shè)置了衛(wèi)星跟蹤持續(xù)時(shí)間計(jì)測(cè)器22。另外，角度運(yùn)算器15的輸出不供給閉環(huán)方式開始判斷器16。在本實(shí)施形態(tài)中，不是如上述第1實(shí)施形態(tài)那樣把轉(zhuǎn)動(dòng)角度的積分值作為判定指標(biāo)開始閉環(huán)控制，而是在由衛(wèi)星跟蹤持續(xù)時(shí)間計(jì)測(cè)器22所計(jì)數(shù)的時(shí)間超過預(yù)定時(shí)間時(shí)由閉環(huán)方式開始判斷器16向閉環(huán)方式功能器18給出指令并開始閉環(huán)控制。即，在實(shí)行了上一次閉環(huán)控制后所經(jīng)過的時(shí)間達(dá)到預(yù)定時(shí)間時(shí)開始閉環(huán)控制。
依據(jù)這樣的控制，也能夠得到和第1實(shí)施形態(tài)同樣的作用效果。例如，設(shè)角速度傳感器13的使用時(shí)間1分鐘內(nèi)，角度運(yùn)算器15的輸出上出現(xiàn)最嚴(yán)重為±1度的誤差，另外，設(shè)計(jì)上容許的方位控制誤差假設(shè)為±6度。這種情況下，在本次的閉環(huán)控制結(jié)束后經(jīng)過6分鐘的時(shí)候，包含在角度運(yùn)算器15的輸出中的誤差成為控制上不可忽視的值。于是，閉環(huán)方式開始判斷器16根據(jù)衛(wèi)星跟蹤持續(xù)時(shí)間計(jì)測(cè)器22的輸出檢測(cè)出從上一次的閉環(huán)控制結(jié)束已經(jīng)過了6分鐘，并與此相應(yīng)，起動(dòng)閉環(huán)控制。依據(jù)這樣的控制，能夠防止在角度運(yùn)算器15的輸出上出現(xiàn)成為問題的誤差。另外，也可以把本實(shí)施形態(tài)和上述的第1實(shí)施形態(tài)相組合。
c)、第3～第7實(shí)施形態(tài)。
圖6中示出與本發(fā)明的第3實(shí)施形態(tài)有關(guān)的裝置，特別地，示出大齒輪8a周圍的構(gòu)成。在本實(shí)施形態(tài)中，代替線性調(diào)節(jié)器12，使用由彈簧121推向大齒輪8a方向的刀片120。若由電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路11向電磁鐵124通電，則刀片120由電磁鐵124吸引到外側(cè)。為此，刀片120由例如鐵等材料形成。在本實(shí)施形態(tài)中，需要向電機(jī)7通電時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路11給電磁鐵124通電。于是，此前由刀片120閂鎖的大齒輪8a隨著刀片120被吸引到電磁鐵124一側(cè)而成為可以轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)。圖中，用122表示的是支承刀片120的支點(diǎn)，用123表示的是用于支承彈簧121一端的支點(diǎn)。依據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)也能夠得到和上述第1或第2實(shí)施形態(tài)相同的效果。
圖7中示出與本發(fā)明的第4實(shí)施形態(tài)有關(guān)的裝置，特別地示出其大齒輪8a周圍的構(gòu)成。在本實(shí)施形態(tài)中，代替小齒輪8b，設(shè)置著蝸輪蝸桿8c。另外，沒有設(shè)置線性調(diào)節(jié)器12和刀片120等構(gòu)件。在這樣地使用蝸輪蝸桿8c作為從電機(jī)7向大齒輪8a的驅(qū)動(dòng)力傳遞裝置的情況下，即使給天線10加上了外力，也由于蝸輪蝸桿8c阻礙轉(zhuǎn)動(dòng)，故天線10難于發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。從而，在本實(shí)施形態(tài)中，用比上述各實(shí)施形態(tài)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)能夠得到與各實(shí)施形態(tài)相同的效果。
圖8中示出與本發(fā)明的第5實(shí)施形態(tài)有關(guān)的裝置，特別地示出電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路11周圍的構(gòu)成。在本實(shí)施形態(tài)中，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路11和電機(jī)7之間即在電機(jī)7的電源線路上設(shè)置著開關(guān)19。該開關(guān)19在禁止向電機(jī)7通電時(shí)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路11控制為使該電機(jī)7的電源線短路。從而，在本實(shí)施形態(tài)中，即使給天線10加入了某些外力，也會(huì)依據(jù)在電機(jī)7的內(nèi)部發(fā)生的反向電動(dòng)勢(shì)阻礙天線10的轉(zhuǎn)動(dòng)，其結(jié)果，能夠得到與上述第1～第3實(shí)施形態(tài)相比簡(jiǎn)單且低價(jià)的結(jié)構(gòu)。
圖9中示出與本發(fā)明的第6實(shí)施形態(tài)有關(guān)的裝置，特別地，示出電機(jī)周圍的構(gòu)成。在本實(shí)施形態(tài)中為驅(qū)動(dòng)天線10轉(zhuǎn)動(dòng)所使用的是自保持型步進(jìn)電機(jī)7a。自保持型步進(jìn)電機(jī)7a是即使不流過電流也產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的步進(jìn)電機(jī)，為此，其內(nèi)部有永久磁鐵。作為這種步進(jìn)電機(jī)7a的例子，可以舉出混合型步進(jìn)電機(jī)和永久型步進(jìn)電機(jī)。從而，若依據(jù)本實(shí)施形態(tài)，即使給天線10加上外力，也會(huì)因電機(jī)7a的自保持特性而阻礙由該外力引起的天線10的轉(zhuǎn)動(dòng)，其結(jié)果，也可以得到簡(jiǎn)單且低價(jià)的結(jié)構(gòu)。
圖10中示出與本發(fā)明的第7實(shí)施形態(tài)有關(guān)的裝置的構(gòu)成。該圖中也施行了與圖9同樣的省略。另外，在本實(shí)施形態(tài)中使用的電機(jī)是超聲波電機(jī)7b、若停止通電則其軸的摩擦轉(zhuǎn)矩增大使軸難于轉(zhuǎn)動(dòng)。從而，在沒有向超聲波電機(jī)7b通電的狀態(tài)下，即使給天線10加入外力，也會(huì)由于該電機(jī)7b的軸摩擦轉(zhuǎn)矩防止以至阻礙天線10的轉(zhuǎn)動(dòng)。從而，在本實(shí)施形態(tài)中也可以得到和上述第6實(shí)施形態(tài)同樣的低價(jià)且簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的裝置。
d)、第8實(shí)施形態(tài)。
圖11中示出與本發(fā)明的第8實(shí)施形態(tài)有關(guān)的裝置，特別地，示出其誤差修正電流14的構(gòu)成。在本實(shí)施形態(tài)中，代替第1實(shí)施形態(tài)中的天線驅(qū)動(dòng)角決定器17，設(shè)置天線驅(qū)動(dòng)速度決定器17a，另外，角速度傳感器13的輸出不經(jīng)過角度運(yùn)算器15而直接供給天線驅(qū)動(dòng)速度決定器17a。另外，角速度傳感器13的輸出經(jīng)角度運(yùn)算器15供給閉環(huán)方式開始判斷器16。從而，本實(shí)施形態(tài)中，不是以上述各實(shí)施形態(tài)那樣的位置控制，而是以速度控制驅(qū)動(dòng)天線10。即，天線驅(qū)動(dòng)速度決定器17a根據(jù)由角速度傳感器13檢測(cè)出的旋轉(zhuǎn)角速度決定天線10的驅(qū)動(dòng)速度，把指令給予電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路11。另外，在實(shí)行閉環(huán)控制時(shí)，天線驅(qū)動(dòng)速度決定器17a根據(jù)由閉環(huán)方式功能器18決定的補(bǔ)償值，對(duì)給予電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路11的指令實(shí)施修正。依據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)也能夠得到和上述各實(shí)施形態(tài)相同的作用效果。
e)、補(bǔ)遺還有，本發(fā)明不應(yīng)限定于衛(wèi)星通信用的跟蹤式天線裝置。即，與本發(fā)明有關(guān)的裝置的跟蹤目標(biāo)也可以是衛(wèi)星之外的目標(biāo)。進(jìn)而，搭載本發(fā)明裝置的移動(dòng)體也可以是車輛以外的移動(dòng)物體等。另外，圖2中示出天線10的水平面內(nèi)波束寬度的一例，而揭示于該圖的波束寬度只不過是一個(gè)例子。進(jìn)而，在哪個(gè)面內(nèi)擴(kuò)展天線10的波束寬度可以依據(jù)該移動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)面是哪個(gè)面來決定。例如，在搭載的移動(dòng)體是車輛時(shí)由于考慮該車輛的轉(zhuǎn)動(dòng)面是水平面，故如上述那樣，最好把天線10的波束寬度在水平面展寬而當(dāng)搭載的移動(dòng)體是在水平面以外的面中轉(zhuǎn)動(dòng)的移動(dòng)體時(shí)，最好在該面內(nèi)展寬波束幅度。另外，也可以在實(shí)行閉環(huán)控制時(shí)中止開環(huán)控制。
權(quán)利要求
1.一種用移動(dòng)體上的天線跟蹤目標(biāo)時(shí)使用的天線控制方法，具有以下的步驟當(dāng)天線對(duì)于目標(biāo)的方向角控制誤差小于第1閾值時(shí)判定為移動(dòng)體未轉(zhuǎn)彎的步驟；在移動(dòng)體未轉(zhuǎn)彎期間禁止向驅(qū)動(dòng)天線的電機(jī)通電的步驟。
2.權(quán)利要求1中記述的天線控制方法，其特征在于，還具有以下的步驟閉環(huán)控制結(jié)束后，通過積分移動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)角度求轉(zhuǎn)動(dòng)角度積分值的步驟；在轉(zhuǎn)動(dòng)角度積分值超過第2閾值之前的期間根據(jù)上述轉(zhuǎn)動(dòng)角度對(duì)電機(jī)進(jìn)行開環(huán)控制的步驟；在上述轉(zhuǎn)動(dòng)角度積分值超過第2閾值之后到來自目標(biāo)的信號(hào)的接收狀態(tài)改善為大于第3閾值之前的期間內(nèi)、把根據(jù)來自目標(biāo)的信號(hào)的接收狀態(tài)控制電機(jī)的閉環(huán)控制改換為開環(huán)控制并執(zhí)行的步驟。
3.權(quán)利要求1中記述的天線控制方法，其特征在于，進(jìn)而還具有以下的步驟在閉環(huán)控制結(jié)束后到經(jīng)過預(yù)定時(shí)間之前的期間內(nèi)根據(jù)移動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)角度對(duì)電機(jī)進(jìn)行開環(huán)控制的步驟；在經(jīng)過上述預(yù)定時(shí)間之后到來自目標(biāo)的信號(hào)的接收狀態(tài)改善為大于第3閾值之前的期間內(nèi)、把根據(jù)來自目標(biāo)的信號(hào)的接收狀態(tài)控制電機(jī)的閉環(huán)控制改換為開環(huán)控制并執(zhí)行的步驟。
4.一種用于控制搭載于移動(dòng)體上的天線進(jìn)行目標(biāo)跟蹤的天線控制裝置，其特征在于，具備用于驅(qū)動(dòng)天線的電機(jī)；在天線對(duì)于目標(biāo)的方向角控制誤差小于第1閾值時(shí)判定移動(dòng)體未轉(zhuǎn)彎的裝置；在移動(dòng)體未轉(zhuǎn)彎期間禁止向電機(jī)通電的裝置。
5.權(quán)利要求4中記述的天線控制裝置，其特征在于，還具有在閉環(huán)控制結(jié)束之后通過積分移動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)角度求轉(zhuǎn)動(dòng)角度積分值的裝置；在轉(zhuǎn)動(dòng)角度積分值超過第2閾值之前的期間內(nèi)根據(jù)上述轉(zhuǎn)動(dòng)角度對(duì)電機(jī)進(jìn)行開環(huán)控制的控制裝置；在轉(zhuǎn)動(dòng)角度積分值超過第2閾值之后到來自目標(biāo)的信號(hào)的接收狀態(tài)改善為大于第3閾值之前的期間內(nèi)、把根據(jù)來自目標(biāo)的信號(hào)的接收狀態(tài)控制電機(jī)的閉環(huán)控制改換為開環(huán)控制并執(zhí)行的裝置。
6.權(quán)利要求4中記述的天線控制裝置，其特征在于，還具有在閉環(huán)控制結(jié)束后到經(jīng)過預(yù)定時(shí)間之前的期間內(nèi)、根據(jù)移動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)角度對(duì)電機(jī)進(jìn)行開環(huán)控制的裝置；在經(jīng)過上述預(yù)定時(shí)間之后到來自目標(biāo)的信號(hào)的接收狀態(tài)改善為大于第3閾值之前的期間內(nèi)、把根據(jù)來自目標(biāo)的信號(hào)的接收狀態(tài)控制電機(jī)的閉環(huán)控制改換為開環(huán)控制并執(zhí)行的裝置。
7.權(quán)利要求4中記述的天線控制裝置，其特征在與，還具有在移動(dòng)體未轉(zhuǎn)彎期間抑制由外力引起的天線轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)抑制裝置。
8.權(quán)利要求7中記述的天線控制裝置，其特征在于，其中轉(zhuǎn)動(dòng)抑制裝置具有以下的某一個(gè)在移動(dòng)體未轉(zhuǎn)彎期間機(jī)械地抑制由外力引起的天線或電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置；一方面把電機(jī)的輸出傳遞給天線、另一方面抑制由外力引起的天線的轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)；在移動(dòng)體未轉(zhuǎn)彎期間切換電路連接、在電機(jī)內(nèi)部發(fā)生反抗由外力引起的轉(zhuǎn)動(dòng)的反向電動(dòng)勢(shì)的裝置；具有在非通電時(shí)反抗由外力引起的轉(zhuǎn)動(dòng)的特性的上述電機(jī)。
9.一種搭載于移動(dòng)體上的、用移動(dòng)體上的天線跟蹤目標(biāo)的跟蹤式天線裝置，其特征在于，具備以下裝置在預(yù)定的旋轉(zhuǎn)面內(nèi)具有旋轉(zhuǎn)波束并搭載于應(yīng)跟蹤目標(biāo)的移動(dòng)體上的天線，該波束的寬度比較寬，使得能夠把第1閾值取為比較大的值；用于驅(qū)動(dòng)天線的電機(jī)；在天線對(duì)于目標(biāo)的方向角控制誤差小于第1閾值時(shí)，判定移動(dòng)體未轉(zhuǎn)彎的裝置；在移動(dòng)體未轉(zhuǎn)彎期間禁止向電機(jī)通電的裝置。
10.權(quán)利要求9中記述的跟蹤式天線裝置，其特征在于，還具備閉環(huán)控制結(jié)束后，通過積分移動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)角度求轉(zhuǎn)動(dòng)角度積分值的裝置；在轉(zhuǎn)動(dòng)角度積分值超過第2閾值之前的期間內(nèi)、根據(jù)上述轉(zhuǎn)動(dòng)角度對(duì)電機(jī)進(jìn)行開環(huán)控制的裝置；在上述轉(zhuǎn)動(dòng)角度積分值超過第2閾值之后到來自目標(biāo)的信號(hào)的接收狀態(tài)改善為大于第3閾值之前的期間內(nèi)、把根據(jù)來自目標(biāo)的信號(hào)的接收狀態(tài)控制電機(jī)的閉環(huán)控制改換為開環(huán)控制并執(zhí)行的裝置。
11.權(quán)利要求9中記述的跟蹤式天線裝置，其特征在于，還具備在閉環(huán)控制結(jié)束之后到經(jīng)過預(yù)定時(shí)間之前的期間內(nèi)、根據(jù)移動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)角度對(duì)電機(jī)進(jìn)行開環(huán)控制的裝置；在經(jīng)過上述預(yù)定時(shí)間之后到來自目標(biāo)的信號(hào)的接收狀態(tài)改善為大于第3閾值之前的期間內(nèi)、把根據(jù)來自目標(biāo)的信號(hào)的接收狀態(tài)控制電機(jī)的閉環(huán)控制改換為開環(huán)控制并執(zhí)行的裝置。
全文摘要
天線控制方法及裝置及使用該方法及裝置的跟蹤式天線裝置，由角速度傳感器檢測(cè)出車輛的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度從而誤差修正電路決定天線的驅(qū)動(dòng)角。若發(fā)現(xiàn)車輛未轉(zhuǎn)彎或轉(zhuǎn)動(dòng)角度小時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路切斷向電機(jī)的通電，用線性調(diào)節(jié)器閂鎖大齒輪。在根據(jù)角速度傳感器的輸出決定控制目標(biāo)的差異的積累誤差達(dá)到不可忽視程度時(shí)，誤差修正電路開始基于接收信號(hào)電平的閉環(huán)控制，減少了電機(jī)耗電。
文檔編號(hào)H01Q1/32GK1146080SQ96111758
公開日1997年3月26日 申請(qǐng)日期1996年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月31日
發(fā)明者福島知朗, 田陽(yáng)次 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社