FR2729754A1 - Dispositif et procede pour accroitre la resolution d'une information de vitesse angulaire detectee d'un gyroscope a laser en anneau - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif destiné à augmenter la résolution d'informations de vitesse angulaire dans un gyroscope à laser en anneau. Le dispositif utilise un filtre rapide (24), qui est avantageusement un filtre numérique à moyenne de mouvement, pour regrouper des données de vitesse intégrées optiquement et les accumuler. Des données accumulées sont échantillonnées à une cadence établie par une boucle à blocage de phase, modulée en fréquence, afin que des données indésirables dues à des effets de distorsion de repliement sur le filtre numérique soient éliminées. Domaine d'application: systèmes de navigation, de visée, de poursuite, etc.

Description

L'invention concerne l'amélioration de la résolution de données

électroniques traitées provenant des détecteurs à battements de gyroscopes à laser en anneau ou de

capteurs de vitesse angulaire, et elle a trait plus parti-

culièrement à des gyroscopes à laser en anneau à oscillateurs

multiples et résolution accrue.

Des capteurs de vitesse angulaire à laser en

anneau comprennent généralement un laser en anneau à l'inté-

rieur d'un bloc solide monolithique définissant un conduit de forme annulaire qui contient un gaz laser stimulé dans une région active. A l'intérieur du trajet optique du gyroscope, au moins deux faisceaux laser se propagent en sens contraire, l'un dans le sens des aiguilles d'une montre et l'autre dans le sens inverse, le long du trajet annulaire. Au cours des vingt dernières années, le gyroscope à laser en anneau plan à milieu gazeux a été développé et est devenu un capteur de rotation à inertie, fiable et relativement insensible à l'environnement. Des gyroscopes à laser en anneau plan, à la fois de géométries triangulaires et de géométries carrées, ont été utilisés dans des systèmes inertiels de navigation et des systèmes de commande de vol, de façon régulière aussi bien en aéronautique commerciale que militaire. L'avantage principal du gyroscope à laser en anneau sur le gyroscope mécanique à volant d'inertie est sa possibilité de supporter un choc mécanique relativement important sans dégradation définitive de ses performances. De ce fait et du fait d'autres particularités, le temps moyen prévu entre pannes de la plupart des systèmes de navigation inertielle à gyroscope à laser en anneau est de plusieurs fois supérieur à celui des

systèmes à gyroscope mécanique qu'ils remplacent.

Le gyroscope à laser en anneau plan a constitué un premier essai d'un système de navigation inertielle non mécanique, réellement à composants liés. A de faibles vitesses de rotation, la rétrodiffusion provenant des miroirs fait passer par couplage de l'énergie provenant de l'un des faisceaux oscillants dans le faisceau se propageant dans le

sens contraire, ce qui verrouille les fréquences d'oscilla-

tion entre elles, donnant une information de rotation nulle à de faibles vitesses de rotation. Des gyroscopes à laser en anneau actuellement fonctionnels, ayant une configuration plane, utilisent des principes de tremblement mécanique pour polariser le capteur de vitesse afin d'éviter ce phénomène bien connu de verrouillage ou de blocage. Le tremblement mécanique est très efficace pour réduire les effets du verrouillage et fait du gyroscope à laser en anneau un gyroscope apte à la navigation. Cependant, un gyroscope à laser en anneau soumis à un tremblement mécanique efficace ajoute une composante de bruit au signal de sortie du laser en anneau ce qui, par suite, réduit sa précision finale. De plus, la présence d'un tremblement mécanique, soit des miroirs, soit du corps entier, nuit au but souhaité d'une

unité de navigation inertielle entièrement à composants liés.

Compte tenu de ces problèmes, d'autres techniques de polarisation ont été développées, utilisant l'effet

Faraday non réciproque, soit en appliquant un champ magnéti-

que et un miroir magnétique (en utilisant l'effet Kerr), soit directement au milieu à gain (utilisant l'effet Zeeman), soit un élément de verre plein connu sous le nom de rotateur de Faraday qui, lorsqu'il est utilisé en association avec le champ magnétique, produit un déphasage par effet Faraday pour un faisceau, qui est opposé au déphasage du faisceau de sens contraire de manière que deux faisceaux tournant en sens contraire soient divisés en fréquence. Pour parvenir à des

déphasages réels plutôt qu'à une simple rotation de polarisa-

tion, deux paires de faisceaux polarisés circulairement, de sens opposés, sont présents de façon optimale dans un trajet optique unique pour atteindre un résultat souhaité. Un exemple de cette théorie d'un gyroscope à laser en anneau à oscillateurs multiples peut être trouvé dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 818 087. Le trajet non plan des rayons produits dans un gyroscope à laser en anneau à oscillateurs multiples assure une lumière divisée de façon réciproque et polarisée circulairement. Le trajet non plan des rayons fait tourner de façon réciproque les polarisations sur de nombreux degrés, donnant la polarisation circulaire nécessaire. Le déphasage réciproque non plan donne aussi deux gyroscopes à polarisation Faraday dont la courbe de gain G est illustrée sur la figure lB. Le trajet non plan des rayons divise la lumière dans sa géométrie en deux gyroscopes séparés, l'un étant polarisé circulairement à gauche et l'autre étant polarisé circulairement à droite. Cette division est connue sous le nom de division réciproque et est

habituellement de l'ordre de quelques centaines de mégahertz.

En plaçant un élément de Faraday dans le trajet des faisceaux d'un gyroscope à laser en anneau non plan, lorsque le champ magnétique approprié est appliqué à l'élément de Faraday, une division non réciproque de chaque gyroscope est réalisée. Au moins quatre modes sont produits: un faisceau (L,) de sens anti-horaire, polarisé circulairement à gauche, un faisceau (L.) de sens horaire, polarisé circulairement à gauche, un faisceau (Re) de sens horaire, polarisé circulairement à droite, et un faisceau (R,) de sens anti-horaire, polarisé circulairement à droite. La division de Faraday entre les modes de sens horaire et de sens anti-horaire est d'environ 1 mégahertz. Au moins quatre miroirs forment le trajet du résonateur en anneau qui contient les deux gyroscopes symbolisés par leurs courbes respectives de gain de la figure lB. L'un des miroirs est légèrement transmissif de façon à permettre à de la lumière de sortir du résonateur et d'arriver sur un photodétecteur pour un traitement de signaux. Lorsque les signaux sont traités électroniquement pour éliminer la polarisation de Faraday, le facteur de proportionnalité du gyroscope est doublé par rapport à celui du gyroscope à laser en anneau classique. Le gyroscope à laser en anneau à oscillateurs multiples et géométrie non plane utilisant un élément de Faraday est actuellement fabriqué, avec utilisation d'une pompe à décharge de gaz pour produire le milieu actif qui occupe une partie du trajet des

faisceaux lumineux.

Le gyroscope à laser en anneau à oscillateurs multiples produit deux signaux qui sont polarisés optiquement (du fait de la cellule de Faraday). Une fréquence de signal est la fréquence de Faraday augmentée d'une moitié de la fréquence de vitesse; l'autre est la fréquence de Faraday

diminuée d'une moitié de la fréquence de vitesse. Le gyros-

cope délivre en sortie la phase (fréquence intégrée) de ces deux signaux. Leur différence représente un incrément d'angle de rotation. Cependant, les signaux de sortie sont quantifiés à des niveaux discrets séparés de deux a de la phase du

gyroscope (c'est-à-dire une fréquence d'interférence).

Les deux signaux de sortie de l'oscillateur multiple sont produits par une détection cohérente des faisceaux de signaux optiques de même polarisation, se propageant en sens contraires. Ces signaux sont appelés signaux de battements. Un ou plusieurs signaux de battements sont engendrés pour le gyroscope polarisé circulairement à gauche et un ou plusieurs signaux de battements sont

engendrés pour le gyroscope polarisé circulairement à droite.

Ceci peut être réalisé, soit avec un polariseur optique, soit avec un autre principe de traitement de signaux. Les signaux

de battements représentent des franges d'intensité.

Des franges de signaux optiques sont produites

par les signaux de battements et détectées par deux photo-

capteurs. Les franges sont comptées et les comptages numéri-

ques donnent des mesures d'incréments d'angle captés par le

capteur à laser en anneau à oscillateurs multiples.

Les incréments de la mesure angulaire numérique

des franges sont déterminés par le facteur de proportion-

nalité du capteur à laser en anneau, et ils sont habituel-

lement de l'ordre de une à deux secondes d'arc par impulsion.

La différence entre l'angle réel et celui indiqué par les impulsions est une erreur, appelée l'erreur de quantification ou bruit de quantification. Le capteur à laser en anneau, lui-même, est cependant capable de mesurer des angles extrêmement précis, et il est limité par son pouvoir

capteur et par l'électronique traitant le signal capté.

Habituellement, une résolution d'une à deux secondes d'arc convient à des fins de navigation; cependant, de nombreuses applications nouvelles dans les domaines du pointage et de la poursuite exigent une résolution angulaire encore meilleure. Ces applications du gyroscope à laser en anneau à oscillateurs multiples nécessitent en sortie une résolution très élevée, descendant à 0,01 ou même 0,001 seconde d'arc. Il existe un grand nombre de ces applications o il est souhaitable d'effectuer un pointage ou une visée et une poursuite avec une résolution angulaire accrue, telle que le positionnement d'un observatoire et d'un télescope terrestres ou spatiaux. Plusieurs techniques pour affiner la résolution existent, en particulier grâce aux techniques numériques actuelles. Ces techniques reposent sur des systèmes de données échantillonnées et elles sont

sujettes à des erreurs par distorsion de repliement.

(L'expression "distorsion de repliement" est utilisée pour indiquer les distances d'un chevauchement de signal de fonction périodique. La distorsion de repliement est une propriété liée à l'échantillonnage numérique de signaux périodiques continus ou discrets. L'une des conséquences principales de la distorsion de repliement est la possibilité de distinguer entre deux signaux périodiques dont les fréquences diffèrent par des multiples entiers de la cadence d'échantillonnage. De cette manière, lorsqu'une distorsion de repliement est présente, les données échantillonnées ont accumulé une information fausse ou exagérée. Pour qu'un filtrage numérique fonctionne, la distorsion de repliement

doit être sensiblement réduite ou éliminée).

Précédemment, on a essayé d'accroître la résolu-

tion de gyroscopes à laser en anneau (tels que des gyroscopes plans à deux modes, du type à tremblement). Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 533 250 décrit un appareil de lecture pour un capteur de vitesse angulaire à anneau. Il décrit une technique qui mesure le temps entre des impulsions et effectue une interpolation pour déterminer l'angle à des instants spécifiques. Cette approche peut poser des problèmes dus à un bruit excessif. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 4 791 460 décrit un principe qui utilise une somme pondérée de forme d'ondes de battements analogiques pour générer d'autres formes d'ondes déphasées afin de produire

davantage de passages par zéro par cycle et donc une meil-

leure résolution. Cette approche peut également rencontrer

des problèmes de bruit et dépend d'une pondération relative-

ment précise de coefficients.

D'autres techniques ont été proposées dans le passé pour améliorer la résolution de sortie de codeurs et de gyroscopes. Elles comprennent une interpolation utilisant un convertisseur analogique/numérique pour lire les tensions analogiques de battements, ou des multiplicateurs pour

engendrer des harmoniques des signaux de battements. Cepen-

dant, ces techniques ne possèdent pas une bonne immunité aux bruits et elles sont sensibles aux variations de gain, de

phase et de décalage dans les détecteurs et les circuits.

Pour des applications o une résolution d'angle extrêmement fine est nécessaire, on a exploré plusieurs

procédés visant à éviter le problème de lecture d'un gyros-

cope à laser en anneau.

On a besoin d'un système de gyroscope à laser en anneau à résolution accrue afin que l'on puisse effectuer des mesures jusqu'à des fractions d'une seconde d'arc avec de

relatives précision et finesse.

L'invention concerne un dispositif perfectionné pour accroître la résolution numérique, qui réduit la sensibilité aux relations de fréquence et évite la distorsion de repliement. Le dispositif d'accroissement de résolution de l'invention repose sur un traitement numérique de données échantillonnées. L'invention indique l'utilisation d'un filtre rapide qui établit une moyenne sur plusieurs échantil- lons et peut donc être utilisé pour améliorer la résolution de sortie. De tels filtres ont été exécutés en logiciel pour permettre une estimation rapide d'une dérive aléatoire du gyroscope. La mécanisation d'un filtrage rapide donne naissance au problème de distorsion de repliement. Pour éviter cette distorsion de repliement, on peut choisir la fréquence d'échantillonnage en relation spécifique avec la fréquence de Faraday du gyroscope. Cependant, ceci impose des contraintes relativement strictes quant à la variation de la fréquence de Faraday. Une meilleure solution pour le problème de la distorsion de repliement, en présence de bruit ou d'une

rotation, peut être de randomiser l'erreur de quantification.

L'invention fait avancer d'une étape le processus de fil-

trage. Une mécanisation par matériel/logiciel permet un

échantillonnage et un filtrage rapides (de plus de 2 méga-

hertz) des données du gyroscope, procurant ainsi un accrois-

sement très efficace de la résolution sans entraîner de retards notables. Cette technique de filtrage rapide établit une moyenne sur de nombreux échantillons et possède donc une bonne immunité aux bruits. Le gain, la phase et le décalage ne provoquent pas d'erreurs notables car la mécanisation est numérique de par sa nature. La polarisation de Faraday génère une erreur périodique de quantification. Du fait de la nature de l'erreur de quantification (c'est-à-dire une dent de scie), tous les harmoniques de la fréquence de polarisation sont présents. On peut montrer que l'amplitude de ceux-ci baisse seulement de 1/N. On doit donc prendre soin, en choisissant la fréquence d'échantillonnage rapide, de s'assurer qu'aucun des harmoniques forts ne passe par distorsion de déploiement dans des bandes de fréquence basses

o le filtre rapide ne procure aucun affaiblissement.

L'approche de l'accroissement de la résolution

est centrée sur le développement d'une technique d'accroisse-

ment de résolution pouvant être appliqué de façon générale, qui travaille avec toute fréquence de polarisation de Faraday. Pour atteindre ce but, on a développé une technique de compression de fréquence d'échantillonnage qui élimine sensiblement les effets de distorsion de repliement. La compression est basée sur une boucle à blocage de phase qui conserve une stabilité de fréquence à long terme tout en

permettant une modulation de fréquence à court terme.

L'horloge d'échantillonnage comprimé peut donc être utilisée dans des cas o des variations (ou des changements) de la fréquence de Faraday sont attendues et/ou dans des cas dans lesquels une sélection de fréquence appropriée n'est pas possible. Pour accroître la résolution et éviter la distorsion de repliement, le dispositif de l'invention utilise un filtre rapide et une fréquence d'échantillonnage

comprimé pour l'échantillonnage numérique.

Une particularité de l'invention est donc d'accroître la résolution du signal de sortie d'un capteur de

vitesse angulaire à laser en anneau.

Une particularité de l'invention est plus particulièrement d'accroître la résolution du signal de sortie d'un gyroscope à laser en anneau à oscillateurs multiples. Une particularité aussi de l'invention est d'éviter la distorsion de repliement dans le système de données échantillonnées qui produit un système de sortie à

partir de tels capteurs de vitesse angulaire.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1A est une vue en plan d'un gyroscope

à laser en anneau qui peut être utilisé en tant qu'oscilla-

teurs multiples; la figure lB est une représentation graphique de la courbe de profil de gain pour un gyroscope à laser en

anneau à oscillateurs multiples, non plan, de l'art anté-

rieur, montrant à la fois la division réciproque et la division de Faraday des fréquences de résonance de modes multiples du gyroscope à laser en anneau; la figure 2A est un schéma fonctionnel simplifié

d'une forme avantageuse de réalisation des circuits électro-

niques d'un capteur à oscillateurs multiples, d'un filtre rapide et d'un dispositif de commande à compression;

la figure 2B est un diagramme des temps numéri-

ques montrant les formes d'ondes de sortie des signaux identifiés sur la figure 2A; la figure 2C est un schéma montrant une variante de réalisation de l'invention illustrant le matériel qui met en oeuvre le dispositif de la figure 2A; la figure 3 est un schéma montrant le matériel qui met en oeuvre le système de la figure 2A dans la forme avantageuse de réalisation de l'invention;

la figure 4A est un graphique montrant l'accumu-

lation d'une mesure de quantification par rapport à l'angle

réel de rotation du gyroscope à laser en anneau de l'inven-

tion; la figure 4B est un graphique montrant l'erreur due à une quantification pour le gyroscope à laser en anneau de l'invention; la figure 5 est un graphique montrant la réponse en fréquence du filtre d'accroissement de résolution par l'utilisation de filtres rapides à échantillons choisis; la figure 6A est un graphique montrant le spectre de fréquences de l'erreur de quantification de la figure 4B; la figure 6B montre la bande passante du filtre rapide et ses images dues à une distorsion de repliement; la figure 7 est un exemple de données regroupées et tracées sur un graphique "contenu spectral en fonction de la fréquence" pour illustrer l'effet du fonctionnement du modulateur de fréquence 46 de la figure 2A; la figure 8A est une représentation graphique

(tracée sous la forme d'impulsions en fonction d'échantil-

lons) de données de sortie de gyroscope améliorées avec une distorsion de repliement avant compression de la fréquence d'échantillonnage; et la figure 8B est une représentation graphique (tracée sous forme d'impulsions en fonction d'échantillons) montrant des données de sortie d'un gyroscope à résolution accrue comme sur la figure 8A, mais avec une compression de

la fréquence d'échantillonnage.

La figure lA montre une vue de dessus de l'ins-

trument 10 à gyroscope à oscillateurs multiples. Un bloc laser 11, tel qu'un bloc de quartz, ayant une stabilité dimensionnelle extrêmement bonne, est utilisé. Un conduit s'étend à l'intérieur du bloc en un circuit optique fermé (non représenté) entre des miroirs 12, 14, 16 et 18. Des faisceaux optiques se propageant en sens contraires à l'intérieur du laser en anneau sont extraits à travers un miroir 18 partiellement transmissif pour arriver dans les capteurs 20 à battements qui produisent le signal optique qui

est traité conformément à l'invention.

Le gyroscope à laser en anneau est un instrument d'intégration de vitesse qui délivre en sortie des angles incrémentiels (AM'S). Le gyroscope à laser en anneau délivre en sortie des comptages numériques qui sont représentatifs d'incréments d'angle. Le principe de détection consiste à compter le nombre de franges de diagramme d'interférence passant par un photodétecteur. Le signal de sortie du

gyroscope, qui est un comptage numérique, est donc quantifié.

il A première vue, cette quantification de données semble limiter la résolution d'angle en sortie du gyroscope à laser en anneau. Ces incréments sont déterminés par le facteur de proportionnalité du gyroscope et sont habituellement de l'ordre de i à 2 secondes d'arc par impulsion (1,5 seconde d'arc pour un gyroscope à laser en anneau à oscillateurs multiples de 18 cm). Cependant, cette résolution finie entraîne un bruit de quantification d'angle du gyroscope. De plus, du point de vue optique, le gyroscope à laser en anneau à oscillateurs multiples est un instrument d'intégration de vitesse et, en tant que tel, suit des variations d'angle à une résolution essentiellement infinie. La quantification présente est donc uniquement une limitation portant sur le

principe de la lecture.

Le gyroscope à laser en anneau à oscillateurs multiples cumule un angle total de rotation. Cependant, étant donné que, comme indiqué précédemment, le principe de lecture dans un gyroscope à laser en anneau consiste généralement à numériser les signaux de sortie de détecteurs à battements et à compter des transitions sur un intervalle de temps fixe

pour produire un angle incrémentiel, ce processus de numéri-

sation conduit à une étape de quantification qui dépend du

facteur de proportionnalité, ou de l'échelle, du gyroscope.

Par suite de cette quantification, la résolution de l'angle absolu est limitée. I1 convient cependant de noter que l'angle absolu est toujours correct dans les limites de +/- 0,5 quanta, car le gyroscope conserve intérieurement l'angle correct de rotation. Un modèle valable du processus de lecture de gyroscope est montré sur la figure 2A. Une vitesse angulaire est appliquée en entrée au gyroscope, laquelle entrée est un intégrateur 26 de vitesse. L'angle e

mesuré en sortie est ensuite échantillonné (dans un échantil-

lonneur-quantificateur 30), à une cadence prédéterminée Fs, et le signal de mesure quantifiée électro-optiquement est ensuite traité conformément à la fonction de transformation de retard montrée en 28 (1 - z-1), afin que le signal de sortie du gyroscope et du dispositif 22 de détection à

battements soit Me.

Dans un gyroscope à laser en anneau à oscil-

lateurs multiples, une forte polarisation de Faraday est présente dans les deux gyroscopes. Lorsque les vitesses sont soustraites, la polarisation s'annule en mode commun, laissant uniquement la vitesse réelle de rotation. Néanmoins, la polarisation de Faraday peut être utilisée avantageusement pourvu que les signaux de sortie des deux gyroscopes soient quantifiés avant d'être recombinés. La présence de la polarisation assure qu'un grand nombre de transitions numériques a lieu au cours d'une période d'échantillonnage, ce qui permet au filtre rapide d'effectuer une moyenne. Si les quantificateurs sur les deux gyroscopes (tous les oscillateurs multiples ont deux gyroscopes séparés qui utilisent physiquement le même trajet optique) sont supposés être sans corrélation (ceci peut être assuré par l'injection d'un bruit dans les comparateurs), l'accroissement de la résolution peut alors être réalisé même à la suite d'une recombinaison. Après le développement d'un angle incrémentiel AN à la sortie du système gyroscopique 22, ce signal est alors appliqué au filtre rapide 24. Le filtre rapide 24 est

constitué d'un filtre 32 à moyenne de mouvement à N échantil-

lons, à grande vitesse, suivi d'un accumulateur 34 de N échantillons comme montré sur la figure 2A. Après un filtrage par le filtre 32 à moyenne de mouvement, les données

de sortie du filtre 32 sont échantillonnées par l'échantil-

lonneur 36 de données (à une cadence d'échantillonnage Fs)

pour être utilisées par l'accumulateur 34 à grande vitesse.

Si la longueur de la moyenne en mouvement est égale à la longueur de l'accumulation, on dispose alors d'une forme de réalisation efficace qui ne demande pratiquement aucun stockage de données comme indiqué dans la forme préférée de réalisation matérielle de la figure 3 qui sera décrite en détail ci-après. Le signal de sortie du filtre rapide 24 est un angle incrémentiel AO à résolution accrue, qui est obtenu

après que le signal de sortie de l'accumulateur 34 à N échan-

tillons a été échantillonné par l'échantillonneur 38 à une cadence d'échantillonnage Fs/N. Etant donné que le filtre

rapide 24 est linéaire, une autre simplification est pos-

sible. Les signaux de sortie des deux gyroscopes sont quantifiés séparément, soustraits, puis filtrés. Dans ce cas, un filtre unique est seulement nécessaire, mais on peut obtenir le même accroissement de résolution. Il est néanmoins extrêmement important que le processus de quantification soit introduit avant la recombinaison. Si les signaux de sortie

des deux gyroscopes sont combinés optiquement, puis quan-

tifiés, la technique de filtrage rapide devient inefficace à moins que des cadences élevées soient constamment présentes sur le gyroscope. C'est la raison pour laquelle il est souhaitable qu'une technique électronique pour la détection des signaux de sortie polarisés du gyroscope à laser en

anneau à oscillateurs multiples soit utilisée.

Un certain couplage mutuel ou croisé existe entre les sorties des deux gyroscopes du fait de l'impossibilité de rejeter complètement la polarisation indésirée, et du fait d'un couplage électronique (masses, capacité, etc.). Dans certains gyroscopes, ce couplage mutuel peut être d'une valeur quelconque comprise entre 1 et 20 %. Lorsque le signal de sortie du gyroscope est mis au carré et compté, ceci

conduit à l'équivalent de fréquences de somme et de dif-

férence. La fréquence de différence peut être une basse fréquence et peut ne pas être filtrée. Une bonne séparation entre les polarisations est donc essentielle pour une

résolution élevée et un faible bruit.

Si les limites de la quantification se coupent à une cadence suffisamment élevée (du fait de facteurs tels que le bruit, le mouvement ou la polarisation de Faraday), il est

alors possible de soumettre les données à un filtrage rapide.

Ceci produit une moyenne sur de nombreux croisements de limite et procure une résolution accrue. Le signal de sortie filtré est reconstitué comme montré sur la figure 2C ou sur la figure 3. Pour assurer que des données appropriées de résolution accrue sont reçues par le processeur ou le calculateur du système, il est indispensable que l'horloge d'échantillonnage comprimé, telle qu'un modulateur 46 de fréquence, soit verrouillée à long terme sur l'oscillateur 60 du système. S'il n'en est pas ainsi, une jigue et une dérive inacceptables pourraient apparaître dans les données du gyroscope. Ceci est réalisé, comme montré sur la figure 2A, par le modulateur 46 de fréquence d'échantillonnage à boucle

à blocage de phase.

La boucle à blocage de phase produit naturel-

lement le signal d'échantillonnage à compression d'horloge d'échantillonnage souhaité à la sortie de l'oscillateur 52 commandé en tension (Fs) et du compteur 54 de division par N (Fs/N) comme illustré sur la figure 2A. L'amplitude de la compression est simplement établie par la constante de temps de l'intégrateur 51 de la boucle à blocage de phase. Dans la conception et la réalisation du circuit pour exécuter les fonctions nécessaires du modulateur 46, on peut utiliser un analyseur de spectre pour mesurer l'étalement de fréquence de l'oscillateur commandé en tension (VCO) 52 de la boucle à

blocage de phase. Le spectre 71 est montré sur la figure 7.

Le spectre 71 indique que la fréquence est modulée de façon relativementuniforme sur une large gamme autour de la fréquence centrale (FC) comme souhaité. L'oscillateur commandé en tension 52 peut donc être utilisé en tant que source pour l'horloge d'échantillonnage 46. En référence au diagramme des temps de signaux de la figure 2B, ainsi que la figure 2A, le signal d'horloge de l'horloge à modulateur 46 est développé après que la boucle à blocage de phase s'est verrouillée sur l'oscillateur 60 du système (o la fréquence élevée Fs du système est traitée par l'intermédiaire du compteur 58 à division par N pour produire le signal WB = Fs/N) et ce signal W, d'horloge divisé par l'oscillateur est multiplié (dans le multiplicateur/corrélateur 56) par le signal de sortie W. du compteur 54 à division par N. (En référence à la figure 2B, on notera que les signaux W. et WB sont en quadrature de phase l'un par rapport à l'autre). Le produit, constitué par la forme d'onde W,, des formes d'ondes

WA et W. est ensuite appliqué à l'entrée de l'intégrateur 51.

La forme d'onde de sortie, WD, de l'intégrateur 51 est une onde de forme triangulaire, comme montré sur la figure 2B. Ce

signal, la forme d'onde W,, est ensuite soumis à une somma-

tion, au noeud de sommation 50, avec la source 48 de tension de différence, dont la tension est accordée pour être adaptée à la fréquence de l'oscillateur 60 du système. De cette manière, le modulateur de la fréquence d'échantillonnage produit une norme de cadence d'échantillonnage souhaitable

qui aide à éviter la distorsion de repliement.

La bande passante du filtre rapide 24 est reproduite de façon exacte à chaque multiple de la fréquence d'échantillonnage Fs comme illustré sur la figure 6B. Les harmoniques (1 - 10, par exemple) de la figure 6A sont le résultat d'une quantification de la polarisation de Faraday du gyroscope à laser en anneau à oscillateurs multiples. Une distorsion de repliement du bruit de quantification peut donc apparaitre si un harmonique de la fréquence de Faraday tombe dans l'une des bandes passantes 91 (Fs, 2Fs, 3Fs ou 4Fs) (voir figure 6B). Seules les données comprises dans la bande

passante 90 du filtre rapide sont souhaitables.

I1 est possible de surmonter ceci en choisissant la fréquence d'échantillonnage de manière qu'aucun des harmoniques d'ordre faible ne produise une distorsion de repliement sur de basses fréquences. Lorsque des harmoniques d'ordre plus élevé sont concernés (c'est-à-dire 11ème et plus), la puissance est suffisamment basse pour qu'une

distorsion de repliement ne constitue pas un grave problème.

Cette approche d'une fréquence d'échantillonnage choisie pose des problèmes par le fait que l'accroissement de la résolution est dégradé si différents gyroscopes à polari- sation de Faraday sont utilisés ou si la fréquence de Faraday

dérive (par exemple avec la température).

Pour démontrer les effets de la distorsion de repliement, on a procédé à des simulations dans lesquelles on a inclus des conditions de distorsion de repliement. On a observé qu'une distorsion de repliement augmentait le niveau de bruit efficace et aboutissait à des signaux périodiques très importants dans les données. Le phénomène de distorsion

de repliement décrit ci-dessus peut conduire à un compor-

tement dégradé en termes de bruit d'angle. Le modulateur 46 de fréquence de compression de la figure 2A aide à éviter les

problèmes associés à la distorsion de repliement. L'utilisa-

tion du modulateur 46 rend la technique d'accroissement de

résolution insensible à la valeur de la fréquence de Faraday.

En "comprimant" (c'est-à-dire faisant varier) en continu la fréquence d'échantillonnage sur une plage prédéterminée, on empêche efficacement une distorsion de repliement des

harmoniques discrets. En utilisant une fréquence d'échantil-

lonnage qui varie de +/- 2 % d'une façon triangulaire autour d'une valeur moyenne (telle que la forme d'onde WD), des études en simulation ont montré que les effets de distorsion de repliement ont été sensiblement réduits ou pratiquement éliminés. On a vu, en utilisant la technique de modulation de fréquence de la figure 2A, que l'erreur efficace (moyenne quadratique) était réduite et que toutes fréquences discrètes

importantes normalement observées en présence d'une distor-

sion de repliement étaient éliminées.

Pour évaluer l'efficacité du circuit 46 de compression d'horloge de la figure 2A, on a soumis le principe de l'invention à des essais. Deux synthétiseurs de fréquence de précision ont été utilisés pour produire une émulation des signaux de sortie des gyroscopes (c'est-à-dire la fréquence de Faraday plus la demi-fréquence de vitesse et

la fréquence de Faraday moins la demi-fréquence de vitesse).

Ceci a permis d'accorder la fréquence de Faraday à des bandes

dans lesquelles une distorsion de repliement de la quanti-

fication entrait en jeu. Après avoir procédé à un grand nombre de ces essais avec une horloge d'échantillonnage fixe,

puis après avoir répété ces essais avec l'horloge d'échantil-

lonnage comprimé, on a obtenu les résultats illustrés sur les figures 8A et 8B. La figure 8A montre que le signal NC à résolution accrue est inintelligible avant une compression de l'horloge d'échantillonnage, tandis que la figure 8B montre les mêmes paramètres obtenus avec l'horloge 46 comprimée ou modulée en fréquence (produisant un signal CER). Comme on peut le voir, le modulateur 46 améliore notablement les caractéristiques de bruit des données. La moyenne quadratique est réduite d'un ordre de grandeur et le signal périodique très puissant résultant d'une distorsion de repliement est

éliminé. Les figures 8A et 8B montrent les signaux harmoni-

ques périodiques avec (CER) et sans (NC) l'utilisation du

modulateur 46 à compression.

En référence aux figures 2C et 3, le filtre rapide 24 peut être réalisé uniquement en matériel numérique qui est relativement insensible aux caractéristiques des signaux de sortie des gyroscopes (c'est-à-dire l'amplitude et les décalages); en fait, ils fonctionnent mieux en présence d'une petite quantité de bruit. Un filtre rapide (tel que le filtre 24 de la figure 2A) est utilisé pour échantillonner des données. Le fonctionnement d'un filtre à moyenne de mouvement (ou filtre à réponse impulsionnelle finie, spécialisé (FIR)) a été décrit précédemment (à une fréquence différente et pour un but différent de ceux de l'invention) dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 634 283. S'il est mis en oeuvre de façon assez rapide (c'est-à-dire sous forme de matériel), le filtre présente un retard minimal avec une large bande passante. Dans la variante de réalisation de

la figure 2C, le filtre rapide est constitué d'un accumu-

lateur de filtre 85 et d'un accumulateur 87 de N échantil-

lons. Le signal d'horloge Fs à haute vitesse, produit par le circuit modulateur 46 de la figure 2A, attaque les composants matériels 85 et 87. Un compteur 69 à division par N est

utilisé pour produire un signal d'échantillonnage de fré-

quence plus basse (Fs/N) (comme sur la figure 2A) appliqué à l'accumulateur 87 de N échantillons, à la bascule 67 et à

l'échantillonneur 77 pour la mesure finale d'angle à résolu-

tion accrue. Cette variante de réalisation du matériel applique un comptage (U) et un décomptage (D) à partir des détecteurs à battements des gyroscopes à un noeud 73 de sommation, produisant une suite d'impulsions (P) sous la forme de +1, 0 ou -1 à la cadence d'échantillonnage Fs. Les impulsions (P) sont appliquées à l'accumulateur à filtre 85 et à la mémoire 97 o la valeur en cours de l'impulsion échantillonnée (P) est chargée dans le tampon circulaire 101 de longueur N, en une position spécifiée par le pointeur 99

d'adresse. La Nième ancienne valeur de P est ensuite sous-

traite (au noeud 75 de sommation) de la valeur en cours P et appliquée à l'accumulateur à filtre 85. Comme on peut le voir, cette variante de réalisation demande un stockage de données en quantités importantes dans la mémoire 97 et dans son tampon 101. Le signal de sortie généré par l'accumulateur est un signal de filtre à moyenne de mouvement et, lorsque

le signal est traité à travers l'accumulateur 87 à N échan-

tillons, la sortie à l'échantillonneur 77 a pour résultat un signal à résolution accrue, tel que celui illustré sur la

figure 8B.

Alors que cette mécanisation exige normalement un stockage de données en grande quantité, on a développé une technique qui élimine la nécessité de ce stockage. Cette technique est illustrée sur la figure 3. Le filtre rapide peut être mis en oeuvre simplement avec un compteur 70 à grande vitesse (qui existe déjà dans tous les systèmes de gyroscopes à laser en anneau) et un additionneur 72 à grande vitesse avec un registre 74. Le compteur 70 accumule les impulsions (U et D) des gyroscopes, qui sont appliquées au compteur 70 par les détecteurs de flancs 66 et 68. Les détecteurs de flancs 66 et 68 produisent une impulsion à chaque fois que l'état du numériseur associé change. Ceci est en fait le processus de quantification. (Les détecteurs à battements, A et B, sont sensibles aux gyroscopes polarisés circulairement à gauche et à droite, respectivement. Ils appliquent des signaux 61 et 63 de battements aux numériseurs 62 et 64. Les numériseurs 62 et 64 fournissent ensuite aux

détecteurs de flancs l'état numérique des signaux de batte-

ments. Il est souhaitable d'injecter une petite quantité de bruit dans les numériseurs afin de briser les configurations répétitives et d'éviter une corrélation entre les deux numériseurs). Normalement, le bruit électronique inhérent est suffisant, de sorte qu'une injection volontaire n'est pas nécessaire. Le contenu du compteur 70 est ensuite additionné, par l'additionneur 72, au registre 74. A des vitesses plus faibles (Fs/N), le contenu du compteur 70 et celui du registre 74 sont bloqués (sur des bascules 76A et 78A) et effacés. Les valeurs bloquées sont produites à partir des bascules 76A et 78A. Simultanément, le calculateur du système reçoit une instruction lui demandant de lire les valeurs bloquées 76A et 78A par l'intermédiaire des échantillonneurs 76B et 78B et de les combiner pour former un signal filtré en sortie de l'élément de sommation 88. La partie matérielle du filtre rapide peut être réalisée entièrement en un réseau de portes. La partie logicielle exige seulement un rapport cyclique minimal. Les équations correspondant au filtre rapide sont les suivantes:

DEBUT DE BOUCLE

Matériel: Pour I = 1 à N S = S + entrée (Bloc 70) A = A + S (Bloc 72) I Suivant S1 = S (Bloc 78) A1 = A (Bloc 76)

S = O

Logiciel: Sortie = (A1 - A prédt) + N*S1 prét) (Blocs

86, 92, 88)

A1 pr&dent = A1 (Bloc 82) S1 précéent = (Bloc 84)

FIN DE BOUCLE

Dans la forme préférée de réalisation de la figure 3, la puissance du bruit de quantification est réduite d'un facteur pouvant atteindre N dans le cas ci-dessus, ce qui conduit à une amélioration efficace de la résolution pouvant s'élever à la racine carrée de N. Le compteur 80 à division par N applique une cadence d'échantillonnage (F,/N) de fréquence inférieure au système matériel montré sur la figure 3. Le microprocesseur reçoit du filtre rapide (compteur 70, additionneur 72, registre 74 et bascules 76A et 78A), le comptage échantillonné nécessaire (S) et le comptage cumulé (A) afin que le microprocesseur puisse dériver un angle de sortie incrémentiel amélioré e à la sortie de l'élément 88 de sommation. Le comptage cumulé A est retardé d'un cycle 82, et le signal A retardé et le nouveau signal A sont combinés (à un noeud de sommation 86) pour former un signal delta A qui est appliqué au noeud 88 de sommation. Ce signal cumulé A (delta) est combiné au noeud 88 avec le comptage échantillonné S, retardé d'un cycle (par une transformation Z de retard 84) et multiplié par le gain N (92). Pour que le filtre rapide soit efficace, il est nécessaire qu'un grand nombre de franchissements des limites de quantification soit généré sur le temps d'établissement de

la moyenne. Dans un gyroscope à laser en anneau à tremble-

ment, ces passages par les limites sont produits par le mouvement de tremblement. Dans un gyroscope à laser en anneau à oscillateurs multiples, les franchissements des limites peuvent être générés par la polarisation Faraday. Cependant, étant donné que la polarisation Faraday est relativement constante, des configurations d'erreur de quantification

périodiques peuvent être présentes, conduisant à une distor-

sion de repliement. Ceci signifie que des erreurs de quanti-

fication à basse fréquence (qui ne peuvent pas être filtrées) pourraient être produites. Pour éviter ceci, on peut utiliser l'une de deux approches. L'approche préférée utilise des compteurs et des additionneurs très rapides (10 mégahertz ou

plus). L'échantillonnage rapide assure que seuls des harmoni-

ques d'ordre élevé présents dans l'erreur de quantification produisent une distorsion de repliement. La force des harmoniques chute aux ordres élevés, de sorte que les erreurs

dues à leur distorsion de repliement ne sont pas importantes.

L'addition de la modulation de fréquence d'échantillonnage générée par le circuit 46 réduit la distorsion de repliement, de sorte que des fréquences inférieures à 10 mégahertz sont

acceptables.

Une seconde approche consiste à utiliser un multiplicateur de cadence pour sélectionner numériquement l'échantillonnage et la fréquence de l'additionneur de manière à éviter une distorsion de repliement d'harmoniques d'ordres bas. Etant donné que le multiplicateur de fréquence lui-même possède des configurations répétitives, il est également nécessaire de soumettre à une jigue l'horloge

d'échantillonnage d'une façon aléatoire ou pseudo-aléatoire.

Etant donné que l'on dispose à présent, à des coûts raison-

nables, d'une logique à vitesse très élevée, il semble que la

première approche soit préférable du fait de sa simplicité.

Bien que la technique d'accroissement de résolution ait été décrite cidessus pour des gyroscopes à laser en anneau et des gyroscopes à laser en anneau à oscillateurs multiples, elle peut également être appliquée à des codeurs et à d'autres dispositifs ayant des signaux de sortie quantifiés, avec un grand nombre de franchissements des limites qui se

produisent sur le temps d'établissement de moyenne.

La figure 4A illustre le comportement de l'un des

signaux de sortie des deux gyroscopes. Le but de l'accroisse-

ment de la résolution est de permettre une observation

d'angle compris entre les limites de la quantification.

Dans le domaine des temps, le filtre rapide utilise le fait que la polarisation de Faraday génère un

grand nombre de comptages durant un intervalle d'échantillon-

nage typique d'un calculateur (par exemple 500 milli-

secondes). La réalisation d'une moyenne sur des comptages

aussi nombreux permet une résolution de comptages fraction-

naires. Le filtre rapide peut également être analysé dans le domaine des fréquences. La forme d'onde de l'erreur de quantification montrée sur la figure 4B peut être décomposée en ses composantes de Fourier. (Dans le domaine des temps, la figure 4A illustre la valeur réelle 40 de l'angle de rotation du gyroscope en fonction du signal de sortie mesuré et quantifié 42 du gyroscope. La figure 4B montre l'amplitude de l'erreur 44 de quantification avec le temps). La fréquence de Faraday et tous ses harmoniques apparaissent avec des amplitudes qui décroissent avec l'ordre comme montré sur la figure 6A. Cependant, étant donné que la fréquence de Faraday est habituellement très élevée (de l'ordre de 1 mégahertz à plusieurs mégahertz) et que la bande passante de données demandée est relativement basse (de l'orde de 1 kilohertz), il est possible de réaliser un filtre de quantification très efficace comme illustré sur les figures 6A et 6B. Le filtre numérique à moyenne de mouvement décrit précédemment peut assumer cette fonction. Ce filtre est du type FIR (réponse impulsionnelle finie) qui possède la propriété souhaitable selon laquelle tout signal entrant sort (finalement). Si cela est exécuté à une cadence élevée, on peut produire un affaiblissement notable à des fréquences élevées tout en

conservant une large bande passante à des fréquences utiles.

Une courbe typique de réponse en fréquence est donnée sur la figure 5. On notera que la figure 5 montre que la réponse en fréquence pour 5000 échantillons (94, fréquence de sortie de

2000 hertz) est plus étroite que la réponse pour 1000 échan-

tillons (96, fréquence de sortie de 10 000 hertz).

Les spectres des données à résolution accrue, traitées avec une horloge d'échantillonnage comprimé,

présentent les profils normaux de bruit de quantification.

On a décrit plusieurs options pour un accrois-

sement de la résolution de gyroscope à laser en anneau. La forme de réalisation la plus simple et la plus fiable pour des gyroscopes à laser en anneau à oscillateurs multiples est

le filtre rapide.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, tout modulateur de fréquence présentant des caractéristiques de sortie aléatoires, tel que le modulateur 46 de la figure 2A, peut constituer utilement la source du signal nécessaire pour s'opposer aux effets d'une distorsion de repliement des

données filtrées numériquement. De plus, bien que le fonc-

tionnement de l'invention ait été décrit principalement dans le contexte d'un gyroscope à laser en anneau à oscillateurs multiples, des gyroscopes à laser en anneau à tremblement, plans, à deux modes, ainsi que d'autres formes de capteurs de vitesse angulaire à laser en anneau, entrent dans le cadre de l'invention.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1. Dispositif destiné à accroître la résolution d'une information de vitesse angulaire détectée dans un système de guidage par inertie et à gyroscope à laser en anneau, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (20) destinés à détecter des incréments angulaires, représentatifs d'une vitesse angulaire intégrée optiquement, sous la forme de comptages numériques, lesdits moyens de détection étant placés en une position de sortie optique du gyroscope à laser en anneau; un moyen à filtre numérique (24) destiné à

échantillonner et à accumuler des informations incrémen-

tielles angulaires sous forme de comptages numériques accumulés; un moyen (30) d'échantillonnage modulé en fréquence destiné à échantillonner les comptages numériques accumulés à une cadence prédéterminée, afin que les effets de distorsion de repliement des comptages numériques accumulés dans ledit moyen à filtre numérique soient minimisés, ce qui accroît la résolution des informations d'angle et de vitesse angulaire.

2. Dispositif selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que le moyen à filtre numérique destiné à échantillonner et accumuler des informations incrémentielles angulaires comprend en outre un filtre d'établissement de moyenne numérique, repositionnable, et un accumulateur (34)

de N échantillons.

3. Dispositif selon la revendication 2, carac-

térisé en ce que le filtre d'établissement d'une moyenne numérique, repositionnable, est un filtre (32) à moyenne de

mouvement à N échantillons.

4. Dispositif selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que le moyen d'échantillonnage modulé en fréquence, destiné à échantillonner les comptages numériques accumulés à une cadence prédéterminée, comprend en outre un oscillateur (60) de système et un générateur (48) de tension de référence; un oscillateur (52) commandé en tension, commandé par ledit générateur de tension et ledit oscillateur du système, l'oscillateur commandé en tension produisant un

signal qui peut être utilisé pour établir la cadence d'échan-

tillonnage prédéterminée, afin que le système puisse s'op-

poser aux effets d'une distorsion de repliement qui apparaît durant un filtrage numérique de données à échantillonner de gyroscopes.

5. Dispositif selon la revendication 2, carac-

térisé en ce que le moyen à filtre numérique, destiné à échantillonner et accumuler des informations incrémentielles angulaires, comporte en outre: un accumulateur (85) à filtre et un accumulateur (87) de N échantillonss; une mémoire (97)

ayant un tampon circulaire (101) d'une longueur prédéter-

minée; un moyen (77) destiné à échantillonner et quantifier une information de vitesse angulaire et à combiner cette information avec un signal de sortie de ladite mémoire, produisant un premier signal de sommation; à appliquer le premier signal de sommation à l'accumulateur à filtre et à traiter un second signal provenant de l'accumulateur à filtre, lequel signal est un signal de moyenne de mouvement pour ledit accumulateur de N échantillons, afin qu'un signal de moyenne de mouvement soit accumulé pour fournir à un microcalculateur un signal à résolution accrue destiné à être

soumis à un autre traitement.

6. Dispositif selon la revendication 2, carac-

térisé en ce que le moyen à filtre numérique, destiné à échantillonner et accumuler des informations incrémentielles angulaires, comporte en outre un moyen (70) destiné à

quantifier et compter les signaux optiques de sortie repré-

sentatifs d'une rotation angulaire dudit gyroscope à laser en

anneau, sous forme de données quantifiées et échantil-

lonnées; un moyen (72) destiné à additionner et accumuler lesdites données quantifiées et échantillonnées à une cadence d'échantillonnage prédéterminée, ledit moyen d'addition et

d'accumulation produisant un signal de données d'échantillon-

nage amélioré; un moyen (88) destiné à combiner le signal de données d' échantillonnage amélioré aux données quantifiées et échantillonnées pour que l'on obtienne un signal à résolution accrue, afin qu'une variation angulaire incrémentielle à haute résolution puisse être mesurée.

7. Dispositif selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que le gyroscope à laser en anneau est un

gyroscope à laser en anneau à oscillateurs multiples pos-

sédant un grand nombre de modes optiques de fonctionnement, au moins deux desdits modes étant séparés l'un de l'autre par une bande de fréquence de Faraday; le gyroscope à laser en anneau à oscillateurs multiples appliquant des données de vitesse angulaire, optiquement intégrées, audit moyen de détection d'incréments d'angle, les données de vitesse

angulaire intégrées étant quantifiées en impulsions représen-

tant des increments d'angle fixes et lesdites impulsions quantifiées s'écartant de données de vitesse angulaire intégrée réelle telles que caractérisées par un jeu de

fréquences fondamentales et un jeu associé de leurs fré-

quences harmoniques, les fréquences harmoniques étant séparées des fréquences fondamentales et les unes des autres par un spectre défini par ladite fréquence de Faraday dudit gyroscope à laser en anneau à oscillateurs multiples; ledit moyen d'échantillonnage à filtre numérique définissant une fenêtre de filtre à moyenne de mouvement, cette fenêtre étant une fenêtre d'échantillonnage prédéterminé destinée à filtrer à dessein des données de vitesse angulaire quantifiées à partir dudit jeu de fréquences fondamentales, ladite fenêtre d'échantillonnage prédéterminé filtrant aussi, de par sa nature, des données de vitesse angulaire quantifiées et indésirées à partir desdites fréquences harmoniques du fait de l'intrusion par distorsion de repliement des fréquenoes harmoniques dans lesdites fréquences fondamentales, le moyen

d'échantillonnage modulé en fréquence, destiné à échantil-

lonner les comptages numériques accumulés à une cadence prédéterminée, étant en outre associé fonctionnellement au moyen d'échantillonnage à filtre numérique, afin que le moyen d'échantillonnage modulé en fréquence réduise l'effet desdites données de vitesse angulaire quantifiés, indésirées, dues aux fréquences harmoniques des données échantillonnées provenant dudit gyroscope à laser en anneau à oscillateurs multiples avant que les comptages numériques accumulés et échantillonnés soient interprétés pour déterminer une valeur incrémentielle d'une mesure angulaire, ce qui permet d'obtenir à l'aide du système de gyroscope à laser en anneau

une mesure angulaire incrémentielle à résolution accrue.

8. Dispositif selon la revendication 7, carac-

térisé en ce que le moyen d'échantillonnage à filtre numéri-

que comporte en outre un compteur-décompteur (70); un additionneur (88) à grande vitesse; un accumulateur (85)

associé fonctionnellement à l'additionneur; un micro-

processeur configuré de façon à combiner un signal de sortie de données échantillonnées provenant dudit compteur à un signal de sortie de données accumulées provenant dudit additionneur et dudit accumulateur, afin de définir la

fenêtre du filtre à moyenne de mouvement.

9. Dispositif selon la revendication 8, carac-

térisé en ce que le moyen d'échantillonnage modulé en fréquence, destiné à échantillonner les comptages numériques accumulés à une cadence prédéterminée, applique un signal (Fs) de cadence d'échantillonnage à haute fréquence audit compteur/décompteur et audit addidtionneur; et ledit moyen d'échantillonnage modulé en fréquence applique un signal (Fs/N) de cadence d'échantillonnage de fréquence plus basse pour repositionner ledit compteur-décompteur et ledit accumulateur, N étant un nombre établissant une cadence d'échantillonnage ayant une fréquence basse prédéterminée, de manière que la fenêtre du filtre à moyenne de mouvement puisse filtrer des données qui excluent les effets d'une distorsion de repliement et d'harmoniques indésirés de l'incrément angulaire mesuré, afin que les données filtrées puissent être interprétées pour déterminer une valeur incrémentielle d'une mesure angulaire qui est caractérisée

par une résolution accrue.

10. Dispositif selon la revendication 9, carac- térisé en ce que la cadence d'échantillonnage (Fs) à haute fréquence est de 10 mégahertz et la valeur de N est égale à 1000 échantillons, la cadence d'échantillonnage (Fs/N) à

basse fréquence étant de 10 000 kilohertz.

11. Dispositif selon la revendication 9, carac-

térisé en ce que la cadence d'échantillonnage (Fs) à haute fréquence est de 10 mégahertz et la valeur de N est de 5000 échantillons, la cadence d'échantillonange (Fs/N) à

basse fréquence étant de 2000 kilohertz.

12. Procédé pour accroître la résolution d'une information de vitesse angulaire détectée dans un système de

guidage à inertie et à gyroscope à laser en anneau, carac-

térisé en ce qu'il consiste à détecter des incréments angulaires à partir de détecteurs (20) de signaux optiques de battements placés le long du trajet optique du gyroscope à laser en anneau, sous la forme de comptages numériques qui

sont représentatifs d'une vitesse angulaire intégrée opti-

quement; à filtrer numériquement lesdits comptages numéri-

ques en échantillonnant et accumulant des informations incrémentielles angulaires sous forme de comptages numériques accumulés; à échantillonner lesdits comptages numériques accumulés à une cadence prédéterminée par l'utilisation d'une modulation de fréquence afin que les effets d'une distorsion de repliement desdits comptages numériques accumulés dans ledit moyen à filtre numérique soient minimisés, ce qui permet d'obtenir une résolution accrue des informations

d'angle et de vitesse angulaire.

13. Procédé selon la revendication 12, carac-

térisé en ce que le filtrage numérique des comptages numéri-

ques par échantillonnage et accumulation d'informations incrémentielles angulaires en tant que comptages numériques accumulés comprend les étapes qui consistent à filtrer lesdits comptages numériques accumulés à l'aide d'une fenêtre de filtre numérique générée par un filtre (24) à moyenne de mouvement pendant une période de temps finie et prédéter- minée, et à accumuler les sommes des comptages numériques accumulés et calculer les valeurs moyennes des sommes desdits comptages numériques accumulés sur ladite période de temps

finie et prédéterminée.

14. Procédé selon la revendication 13, carac-

térisé en ce que le filtrage numérique desdits comptages numériques consiste en outre à quantifier et compter les signaux optiques de sortie représentatifs d'une rotation angulaire à partir du gyroscope à laser en anneau, en tant que données quantifiées et échantillonnées, à additionner et accumuler lesdites données quantifiées et échantillonnées à une cadence d'échantillonnage prédéterminée, produisant un signal de données d'échantillonnage accru, à combiner ledit signal de données d'échantillonnage accru auxdites données quantifiées et échantillonnées pour obtenir un signal à

résolution accrue, afin qu'une variation angulaire incrémen-

tielle à haute résolution puisse être mesurée.

15. Procédé selon la revendication 12, carac-

térisé en ce que l'étape d'échantillonnage desdits comptages

numériques accumulés à une cadence prédéterminée par l'utili-

sation d'une modulation de fréquence consiste en outre à compter lesdits comptages numériques pendant une période de temps prédéterminée à une cadence d'échantillonnage (Fs) à haute fréquence, à additionner et accumuler lesdits comptages pendant une période de temps prédéterminée audit signal (Fs) de cadence d'échantillonnage à haute fréquence, à recommencer ledit comptage desdits comptages numériques à une cadence d'échantillonnage (Fs/N) modulée à une fréquence basse et prédéterminée, à bloquer les comptages numériques additionnés et accumulés à ladite cadence d'échantillonnage (F./N), modulée à une fréquence basse et prédéterminée, dans un processeur de données, et à combiner les comptages numériques

et lesdits comptages numériques accumulés dans ledit proces-

seur de données afin de dériver une mesure angulaire améliorée de la rotation du gyroscope à laser en anneau.

16. Procédé selon la revendication 15, carac-

térisé en ce que l'étape d'échantillonnage desdits comptages

numériques accumulés à une cadence prédéterminée par l'utili-

sation d'une modulation de fréquence consiste en outre à filtrer lesdites données pour exclure les effets d'une distorsion de repliement et d'harmoniques indésirés de la mesure angulaire, afin que les données filtrées puissent être interprétées pour déterminer une valeur modifiée d'une mesure

angulaire qui est caractérisée par une résolution accrue.

17. Procédé selon la revendication 16, carac-

térisé en ce que l'échantillonnage des comptages numériques accumulés à une cadence prédéterminée par l'utilisation d'une modulation de fréquence consiste en outre à attaquer une boucle à blocage de phase pour dériver ledit signal (Fs/N) d'échantillonnage modulé à basse fréquence afin que les effets de distorsion de repliement sur les données accumulées

et filtrées puissent être éliminés.

18. Procédé selon la revendication 17, carac-

térisé en ce que la cadence d'échantillonnage (Fs) à haute fréquence est de 10 mégahertz et la valeur de N est de 1000 échantillons, la cadence d'échantillonnage (Fs/N) à

basse fréquence étant de 10 000 kilohertz.

19. Procédé selon la revendication 17, carac-

térisé en ce que la cadence d'échantillonnage (Fs) à haute fréquence est de 10 mégahertz et la valeur de N est de 5000 échantillons, la cadence d'échantillonnage (F,/N) à

basse fréquence étant de 2000 kilohertz.