JP2016535249A - 回転速度の均一影響下での干渉型光ファイバジャイロスコープ（ｉｆｏｇ）の瞬間ゼロ回転速度電圧の動的な監視及び導出 - Google Patents

Abstract

干渉型光ファイバジャイロスコープ（ＩＦＯＧ）のドリフト（°／ｈ）は、ＩＦＯＧが角速度効果の影響を受けていないときに、生成された電圧のゼロ角（回転）速度に対する変動を意味する。ＩＦＯＧのドリフトが事前定義された場合、減算プロセスによってドリフトの補償を自明に行うことができる。しかしながら、本発明により、本明細書で「ジャイロコイル」と呼ばれる一次コイルに属するＩＦＯＧのゼロ回転速度電圧の事前定義の必要がなくなり、その理由は、「モニタコイル」と呼ばれマイクロコントローラ制御（ＭＥＭ光ファイバオン／オフスイッチ）によって切り替えることができる二次コイルの支援により、ＩＦＯＧのゼロ回転速度電圧の瞬間変動を、周期的または必要に応じて監視できるからである。動的ドリフト監視干渉型光ファイバジャイロスコープ（ＤＤＭ−ＩＦＯＧ）と呼ばれるＩＦＯＧの新しい構成と本発明で提示され実施される新しい方法は、サニャック位相シフト（ＳＰＳ）によって生成される復調回路の電圧を直接使用する代わりに、検出コイルに全位相（フィードバック位相φとサニャク位相シフトを加えたもの）をゼロにする電圧を使用することによって開ループ方式と閉ループ方式を有するＩＦＯＧに有効である。

Description

本発明は、ｚ軸（ヨー）のまわりの連続回転の影響下にある「ジャイロコイル」を含むＩＦＯＧの復調回路のゼロ回転速度電圧（ドリフトに対応し、ドリフト（°／ｈ）として直接定義された）を、ＩＦＯＧ構成に適応されたＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチと共に「ジャイロコイル」の回転軸に垂直に向けられた「モニタコイル」を使用することによって、瞬間的に監視し導出することに関する。

移動物体は、向きと大きさを有するベクトルとして表わされる。任意の時間における三次元空間内の移動物体の位置に関する正確な情報を得るには、基準点に対する物体の三次元ベクトル表現が分からなければならない。任意の軸における関連ベクトル成分の大きさが、その軸における移動物体の加速度に対応するとき、その向き情報は、時間間隔ΔｔとΔｔ内のゼロ回転電圧からの電圧差とを決定する正確なクロックと共に、サニャック効果に基づく、ジャイロスコープによって収集された角速度情報（（°／ｓ）／ｍＶで表されたスケールファクタを有する）から得られる。それにより、ジャイロスコープが取り付けられた回転フレームの向きは、Δｔにおける三次元（ｘ，ｙ，ｚ）における回転速度信号から生成された電圧差を積分することにより追跡される。回転フレームの角度方向誤差は、主に、リング干渉計であるＩＦＯＧのセンシングコイルとして使用される光ファイバの非線形性から生じる本質的に予測不能な光ドリフトと、磁界などの環境的影響と、熱過渡現象によって引き起こされ、積分プロセスによる時間に比例した角度方向誤差の増大を引き起こすセンシングコイル上の温度及び音響勾配によって、決定される。

最初のリング干渉計と回転媒体内の光伝播に関連する最初の実験は、Ｆ．ハーネスによって行なわれた（非特許文献１）。彼の実験装置は、光源、読み取り光学素子、及び円形光路を構成する一連の回転プリズムで構成されていた。しかしながら、ハーネスは、彼の装置の中間に配置された光源と検出システムが、ハーネスによって加えられた回転を受けないことにより、彼が予想した移動光に対する回転の影響を観察できなかった。回転フレーム内の反対方向に伝播するビームに光路差が生じることを述べた１９１３年にＧ．サニャックによって提案された回転効果を観察するために構成されたリング干渉計の最初の成功実験が、１９２５年に巨大マイケルソン干渉計構成によりＡ．Ａ．マイケルソンとＨ．Ｇ．ガレによって行われた。この光路差の測定は、絶対回転速度に比例し、すべてのタイプの光ジャイロスコープの基本である。２つの連続した光波が、ジャイロスコープの媒体の反対方向に伝播する場合、ＳＰＳは、絶対回転速度（°／ｈ）の関数である。光ファイバ製造技術の進歩によって、複数の光路を有するファイバリング干渉計が、ＳＰＳを示すために１９７６年にＶ．バリとＲ．Ｗ．ショートヒルによって最初に構成され、このファイバリング干渉計構成は、光ファイバジャイロスコープの用途における先駆的ステップとして知られている。

ＳＰＳφ_Ｒは、慣性フレームに対するファイバリング干渉計の回転速度（角速度）の関数であり、直線加速度ではなく回転のみによって生じる。Ｎ巻の光路を有するファイバリング干渉計用のφ_Ｒは、以下のように示される。

ここで、ＡとΩは、ベクトル量である。Ａは、閉光路の面積であり、Ωは、２つのビーム干渉計の回転数であり、λ_０とｃ_０は、真空中の波長と光速である。物質中のサニャック効果は、慎重な説明を要するが、屈折率やガイダンス条件と全く無関係であり、真空中と同じ値を維持する。ジャイロスコープ構成内の光路（すなわち、光ファイバ）がＮ巻からなる場合、ＳＰＳ（φ_Ｒ）は、式（１）で与えられる（非特許文献１）。ファイバリング干渉計は、本明細書では干渉型光ファイバジャイロスコープ（ＩＦＯＧ）と呼ばれ、式（２）の余弦応答を有する。

ここで、Ｉは、Ａで表した干渉計応答を定義する総フォトダイオード電流であり、ηは、Ａ／Ｗで表したフォトダイオードの分光感度であり、Ｐ_０は、Ｗで表したフォトダイオード上に当たる光強度である。ＤＣ信号法で式（２）からＳＰＳを観察し抽出することは極めて困難である。ＳＰＳを抽出し、信号対雑音比を高めるために、相互位相変調が、正弦波と矩形波を周期的に変調することによって対向伝播光波が時計回り（ＣＷ）と反時計回り（ＣＣＷ）で伝播する光路に適用され、その振幅と角周波数は、リング干渉計の感度を±π／２ｒａｄに維持する。

センシングコイルの光ファイバ内でＣＷとＣＣＷ光波を伝播させる正弦相互位相変調Δφ_ｍ（ｔ）は、真空中の光速の光の移動時間がτ_ｇである場合、

位相変調が適用されたセンシングコイルのアームと適用されないアームの間には、τ_ｇの遅延がある。三角識別法（trigonometric identities）を使用することにより、式（６）が得られる。

ここで、ｆ_ｍ＝１／２τ_ｇにおいて

は、変調電圧の振幅であり、∝は、（°／ｍＶ）で表した位相変調器の電圧位相変換係数であり、φ_ｂ０は、センシングコイル内に生じた位相の振幅であり、ΔＬは、位相変調が適用されたセンシングコイルの長さ差であり、Δｎは、印加変調電圧

に対する電気光学モジュレータの関連結晶軸上に生じる屈折率差であり、ｆ_ｍは、Ｈｚで表した位相変調を位相変調器に適用する関数発生器の周波数である。ＩＦＯＧのセンシングコイル内の低コヒーレント源は、コイルの中間で互いに干渉し、適用された位相変調と対照となる定在波は、光ファイバのこの制限された長さの範囲で生じ、この長さは、一時的コヒーレンス長Ｌ_ｃである（非特許文献２）。式（６）の項τ_ｇ／２はこの点を示す。式（６）は、式（７）のように並べ直すことができる。

ここで、

であり、式（６）でｔ→(ｔ−τ_ｇ／２)と書き換える。式（３）に示した光電流の第１カインドベッセル関数にヤコビアンガー級数展開を使用することによって、位相変調器に適用された正弦変調の偶数及び奇数周波数高調波に関して式（８）が得られる。

第１高調波の場合、ＩＦＯＧの復調回路の帯域フィルタを通った後、ｆ_ｍ＝１／２τ_ｇのフォトダイオード電流は、Ｉ_ωｍである。

矩形波変調の場合、式（９）の形は式（１０）で示される（非特許文献３）。

ｆ_ｍ＝１／２τ_ｇの変調周波数の場合、

は、φ_ｂが位相変調器の電圧位相変換係数（∝，°／ｍＶ）を考慮してフォトダイオード電流を最大にするように決定される（非特許文献４）。フォトダイオード電流を最大にするφ_ｂ値は、正弦変調では１．８ｒａｄであり、矩形波変調ではπ／２ｒａｄである。矩形波応答を正弦波応答と比較すると、矩形波応答は、「１／０．５３」のように正弦波応答より高い。正弦波変調ではフォトダイオード電流によって復調電圧

が生成される。「ジャイロコイル」は、τ_ｇ＝８．５７μｓに対応する１７００ｍの長さである。

ここで、ＴＦは、（Ｖ／Ａ）で表した電流電圧変換器の伝達関数であり、Ｇは、復調回路の利得と抵抗損を示す。光出力Ｐ_０は、結合スリーブ及びＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチを結合する溶融スプライスによるＩＦＯＧ回路内の全ての光損失を含む。式（１１）は、矩形波応答か正弦波応答かに関係なく、式（１２）として最も一般的な形で表される。項２ηＰ_０ＴＦＧＪ_１（φ_ｂ）は、次の節ではＡ_１，ｊと呼ばれる。

ここで、

Ａ_１＝２ηＰ_０ＴＦＧＪ_１（φ_ｂ）、電気的スケールファクタ、（ｍＶ）

ＩＦＯＧセンシングコイルの光学的スケールファクタ、（秒）、

任意時間におけるＩＦＯＧセンシングコイルの光ドリフトパラメータ、（°）

任意時間ｔにおけるＩＦＯＧの電気的ドリフト，（ｍＶ）、（非特許文献５及び６）。

復調出力を有するＩＦＯＧを使用することにより、Δｔの時間間隔内の全角変位Ｄ_ｊ（トラッキングオリエンテーションとも呼ばれる）が式（１３）で計算される。添字ｊは、ＤＤＭ−ＩＦＯＧが通常動作してヨー回転を検出するときの記述で「ソフトウェア＿２」と呼ばれる本発明の開発ソフトウェアにより実行される時間領域を示す。

ここで、ＳＦは、ＩＦＯＧのスケールファクタである。開ループＩＦＯＧの場合、ＳＦ_ｏｐｅｎ＝｜Ω｜／Ｖ_{Ｇｙｒｏ＿Ｃｏｉｌ}であり（非特許文献７）、閉ループＩＦＯＧの場合、

である（非特許文献４）。スケールファクタの単位は、（°／ｈ）／ｍＶである。開ループＩＦＯＧのスケールファクタは、Ｖ_{Ｇｙｒｏ＿Ｃｏｉｌ}の正弦関数により線形ではなく、それに対して閉ループＩＦＯＧのスケールファクタは、ほぼ平坦である（非特許文献４）。全瞬間角変位Ｄ_ｊは、瞬間ＳＰＳに関して以下のように表すことができる。

ここで、

とＡ_１，ｊはそれぞれ、ｔ＝０と任意の瞬間時間ｔとして定義された初期時間における「ジャイロコイル」を含むＩＦＯＧの復調回路の電気的スケールファクタである。

と

はそれぞれ、ＩＦＯＧのセンシングコイルの瞬間光ドリフトと、初期時間におけるＩＦＯＧの復調回路の電気的ドリフトを表わす。

上の変数は、

ΔＶ_ｊが、復調回路のゼロ回転速度電圧と復調回路によって生成されたＳＰＳ誘導電圧と間の瞬間正味電圧差であるときに、ＩＦＯＧのドリフトと呼ばれる。低コヒーレント源の光強度安定化と共に高品質の能動及び受動電子部品によって製造された復調回路の電気的ドリフトは（低コヒーレンスは、ランダムウォークかつダイナミックレンジをもたらす過剰ノイズと後方散乱ノイズ効果を減少させる）、光ドリフト成分と比べて無視できるほど小さい。復調回路の適切な接地と保護の実施により、初期時の

は任意の時間ｔの

と想定できる。式（１６）の最終的な形は、次の通りである。

Δｔの時間間隔内のヨー軸（ｚ軸）回転の角変位に関して、式（１７）を使用して式（１５）を並び変えると、

ノイズによる影響を受けたシステムにアランバリアンスの時間領域解析を実施する。システムから得られた有用データの不確実性は、ノイズの影響によって引き起こされるランダム誤差によって生成される。従って、任意のノイズ源の差異の寄与は、ジャイロスコープの角速度などの刺激効果のない状態で得られた電圧データによって計算又は評価される。

とＡ_１，ｊは静的でなく、時間的にランダム変化する挙動（動的挙動）を有する。

は、

と共に静的な値である。その結果、

と

の差異は、アランバリアンスによって決定されて、主にＩＦＯＧが動作しなくなる前に定義され特徴付けられる。

が

と等しいことは、光ドリフトがないことを意味するが、実世界では、センシングコイルに影響を及ぼすランダムノイズ変動と光放射源により

かつ

である。要するに、ＩＦＯＧの瞬間ドリフトは、ランダム挙動で起こる。ＩＦＯＧのドリフトは、ＩＦＯＧが角速度の影響を受けていないときに、°／ｈで表した復調回路から得られた平均出力である（閉ループＩＦＯＧの場合、位相変調器のタイプに関係なく、位相変調器に印加される全位相ゼロ化電圧）。その結果、光ドリフトパラメータ

と

のうちのランダム変動とＡ_１，ｊの変動から生じたドリフトは、式（１８）の積分により時間に比例して角変位の誤差を大きくする。

本明細書で瞬間ドリフトと呼ばれるＩＦＯＧのドリフトは、完全に光ドリフト

とＡ_１，ｊ上のドリフト（変動）からなる。

取り組まれることが多いきわめて重要な主題である、開ループ及び閉ループ型ＩＦＯＧのスケールファクタの決定、関連緯度上の角速度投射に対する復調回路特性、及びＩＦＯＧの光ドリフト上にセンシングコイルを含む光ファイバの製造及び巻線プロセスと共にセンシングコイル内で伝播する偏光効果の影響に関する本発明を達成するのに必要な追加の知識は、非特許文献６、７、８及び９で深く研究され紹介されている。

本発明に至る関連国際特許

ファイバリング干渉計の構造における先駆的ステップは、１９７６年３月２２日と２３日にバリ（Vali）らによってヴァージニア州レストンでの「East-Coast Conference of the SPIE」で提案された研究であったが、この研究は特許されていない。この文献に示された発明は、「ジャイロコイル」を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路のゼロ回転速度電圧に直接対応する瞬間ドリフトを監視し導出するソフトウェア支援による構造的修正を含み、その感知面ベクトルは、「Reduced minimum configuration interferometric fiber optic gyroscope with simplified signal processing electronics」として特許された小型ＩＦＯＧ構成（特許文献１）上の連続ヨー回転速度の影響下で、図１と同じようにｚ軸（ヨー軸）に平行にされている。

特許文献２は、ドリフト補償ＭＥＭＳ（微小電気機械構造）ジャイロスコープについて述べている。特許文献２に提示された方法では、ＭＥＭＳジャイロスコープは、１８０°の回転を生成するモータによって、互いに１８０°逆の第１と第２の向きに逐次向けられる。次に、ＭＥＭＳ式ジャイロスコープの未知のドリフトが、２つの信号を比較することによって決定される。本発明は、特許文献２の発明開示と、新規の干渉型光ファイバジャイロスコープ（ＩＦＯＧ）及び方法として提示された発明が、発明されたＩＦＯＧ構成のセンシングコイルの現在の向きを妨げることなく、連続ヨー回転下のＩＦＯＧの瞬間ドリフトを監視し決定することに関連する点が異なる。センシングコイル、すなわち提示された発明ではｚ軸（ヨー軸）上で「ジャイロコイル」の向きを連続的かつ／又は周期的に変更する代わりに、ｘ軸（ピッチ軸）上の第２のファイバコイル「モニタコイル」が、ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチによって両方のコイルを切り換えることによって使用される。

さらに、特許文献３で紹介された方法は、ジャイロスコープの固有ドリフトを補償するために使用され、フィードバックループ制御によってドリフト誤差をゆっくりと変更することによって、左右揺れ、曲がり、回転などの発見的仮定のアキュムレータ回路への移行を対象としている。本発明は、ＩＦＯＧの未知のドリフトを実時間で監視し導出し補償するために発見的仮定を含まない。本発明は、特許文献３と全く異なる。

米国特許第６３５１３１０号明細書 米国特許出願公開第２０１１１２６６４７号明細書 国際公開２０１０１１４９１５号パンフレット

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本発明の目的は、ＩＦＯＧの瞬間ドリフトを監視し導出して、

を導出することによって式（１８）の

から

を除去し、最終的に、その導出した

を式（１７）の

の代わりに使用することである。本発明により、式（１８）が式（１９）に変換され、持続時間Δｔ内で角速度が測定される瞬間ドリフトにより、復調回路の瞬間ゼロ回転速度電圧とＳＰＳ誘導復調電圧との導出瞬間復調電圧差

が正確に決定される。式（１９）は、

がないので式（１８）よりも信頼性の高い電圧差を提供する。その代わりに、式（１９）は、本発明による

を含む。この場合、

の代わりに、式（１９）に示されたように、補正瞬間ヨー角変位

が提供される。

ここで、

Ａ_１，ｊは、

が、新しく構成され本発明で述べる方法と関連したＩＦＯＧの「モニタコイル」によって瞬間的に導出されうるパラメータなので、本発明により共通の電気スケールファクタに変換される。

は、そのまま

と等しい。式（１９）によれば、式（１８）と比較した式（１９）の利点を理解し易くするには、小角度手法条件で評価することで十分である。式（１９）の正弦関数の

と

は、分離できないパラメータであり、これらのパラメータによって、測定される角速度

と瞬間的な光ドリフトパラメータ

の両方により積分復調電圧出力が生成される。本発明は、

を導出する新しい方法を紹介し、「ジャイロコイル」を含むＩＦＯＧの瞬間ドリフトが、さらにヨー（ｚ軸）に向けられた角速度を検出し、本発明におけるＩＦＯＧは、本文書では「動的ドリフト監視 干渉型光ファイバジャイロスコープ（ＤＤＭ−ＩＦＯＧ）」と呼ばれる。

前述のように、

と

の関係は、分散と呼ばれ、光ファイバ内で起こる光ドリフト現象のランダム挙動と、ＩＦＯＧが動作しない前のＡ_１，ｊのＰ_０ベース変動により、長期平均として推定される。この方法は、

と

の間の関係を確立するための最初かつ単一の方法である。しかしながら、第２の方法は本発明であり、本発明は、ＩＦＯＧの新しい構成と新しい方式を進歩させて、本文書では「モニタコイル」と呼ばれる第２のセンシングコイルによって、ＩＦＯＧの瞬間ドリフト

を監視し導出し、このコイルの長さは、「ジャイロコイル」の長さと異なる。「モニタコイル」は、「ジャイロコイル」の軸に垂直に配置される。「モニタコイル」は、ｘ軸（ピッチ）に沿って固定される。「ジャイロコイル」と「モニタコイル」が互いに垂直で、ＤＤＭ−ＩＦＯＧがｚ軸（ヨー）の回りを回転するので、「モニタコイル」によって

の決定精度が定義され、その角速度は、「ジャイロコイル」によって実時間かつ連続的に検出される。すなわち、ヨー軸（ｚ軸）のまわりの連続回転による「モニタコイル」上の角速度投射を防ぐために、本発明におけるＩＦＯＧのｙ軸（ロール）のまわりの回転は許可されない。

ＩＦＯＧ上の「ジャイロコイル」と「モニタコイル」の正確な向きを示す。ＤＤＭ−ＩＦＯＧは、基本的に、互いに直角に配置された同期的かつ連続的に切り替え可能な２つのシングルモード光ファイバコイルからなる図である。 図１に示された両方のコイルのヨー及びピッチ向きを有する、本発明が請求される新規のＤＤＭ−ＩＦＯＧの完全に記述的な実例を示す図である。 ゼロ角速度導入下で「ジャイロコイル」と「モニタコイル」によって生成された復調回路電圧出力の比例関係を示す図である。ソフトウェア＿１が実行される。図３は、本発明の対象であるＤＤＭ−ＩＦＯＧを有する第１の測定を示す。各コイルは、２００ｍｓ間で順次切り換えられる。「Ｇｙｒｏ＿ＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＧａｍｍａ．ｃ」と名付けられたソフトウェア＿１が実行される。１つのコイルがＤＤＭ−ＦＯＧに接続され、別のコイルがＩＦＯＧから切断される。「ジャイロコイル」と「モニタコイル」は、２００ｍｓ（デューティサイクルは各コイルで１／２である）間で切り換えられる。両方のコイルの復調電圧データは２時間以内に収集された。 ５４００ｍｓ間「ジャイロコイル」がＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続されたとき、ソフトウェア＿２が埋め込まれたマイクロコントローラカードによって制御されたＦＯスイッチと関連した図２に示されたＤＤＭ−ＩＦＯＧの状態を示す図である。ＤＤＭ−ＩＦＯＧは、その通常動作で、ｚ軸（ヨー）のまわりの角速度を検出するように動作する。この状態の「モニタコイル」はＩＦＯＧから切断されている。「Ｇｙｒｏ＿ＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＧａｍｍａ．ｃ」と名付けられたソフトウェア＿２が実行される。 １２０ｍｓ間「モニタコイル」がＩＦＯＧに接続されたときに、ソフトウェア＿２が埋め込まれたマイクロコントローラカードによって制御されたＦＯスイッチと関連した図２に示されたＤＤＭ−ＩＦＯＧの状態を示す図である。「モニタコイル」を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧは、ｚ軸（ヨー）のまわりの角速度の影響下で「ジャイロコイル」を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ドリフトを監視し導出するように動作する。この状態で、「ジャイロコイル」は、ＩＦＯＧから切断されている。ソフトウェア＿２が実行される。 「ジャイロコイル」と「モニタコイル」に属する復調出力をサンプリングする内蔵アナログデジタルコンバータを同期的に制御するＣ型埋込みソフトウェア＿２を含むマイクロコントローラカードによって「ジャイロコイル」と「モニタコイル」を逐次切り換えるタイミングを示す図である。 平均相関係数を計算するソフトウェア＿１（「Ｇｙｒｏ＿ＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＧａｍｍａ．ｃ」）の流れ図である。ソフトウェア＿１が実行されているとき、「ジャイロコイル」は、Ａ_ＧＣが地球回転軸に垂直になり、したがってＡ_ＭＣもΩ_{Ｅａｒｔｈ}に垂直になるように配置される。点線によって描かれた領域は、ソフトウェア＿１のフローチャートに含まれない。 第２の測定手順、ソフトウェア＿２（「Ｇｙｒｏ＿ＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＭａｉｎ．ｃ」）の第１の部分のフローチャートである。ソフトウェア＿２のフローは、２つの部分からなる。第１の部分は、オフセット電圧Ｖ_{ｏｆｆ、ｊ}と、最終的に、「ジャイロコイル」と「モニタコイル」がやはり地球回転（Ω_{Ｅａｒｔｈ}）軸に垂直なときに、実ゼロ回転電圧に対応する「ジャイロコイル」を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧのドリフトと、「モニタコイル」を含むＩＦＯＧの導出ドリフト電圧との間の平均オフセット電圧を決定することを対象とする。点線で描かれた領域は、ソフトウェア＿２のフローチャートに含まれない。 第２の測定手順の第２の部分のフローチャートであり、ソフトウェア＿２は、「ジャイロコイル」を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧが、連続的に外部から適用された回転速度（Ω_Ｚ）で地球回転軸に対して平行な向きで回転し続けるときに、瞬間ドリフトを実時間で監視し導出することを対象とする。本発明におけるＤＤＭ−ＩＦＯＧにより厳密で正確なスケールファクタ（ＳＦ）が決定される。点線で描かれた領域は、ソフトウェア＿２のフローチャートに含まれない。 第２の測定シリーズの第２の部分のフローチャートであり、ソフトウェア＿２は、「ジャイロコイル」を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧが実験室緯度上で回転し続けるときに瞬間ドリフトを実時間で監視し導出することを対象とする。本発明におけるＤＤＭ−ＩＦＯＧによる真の（地理的）北を発見する。点線で描かれた領域は、ソフトウェア＿２のフローチャートに含まれない。

本発明で述べるＤＤＭ−ＩＦＯＧは、好ましい実施形態である。「ジャイロコイル」１０１の瞬間光ドリフトは、本質的に、磁気光学ファラデ効果（ＭＯＦＥ）、シュウプ効力及びカー効果からなる。しかしながら、ＩＦＯＧのドリフトは、光ドリフト全体の積分形とＤＤＭ−ＩＦＯＧ Ａ_１，ｊの電気的スケールファクタの変動を意味する。「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ドリフトを「モニタコイル」１０３によって監視し導出するために、本明細書で述べる図２のＤＤＭ−ＩＦＯＧ構成及び方法が発明された。図２で、ＳＬＥＤ２２８放射のスペクトルバンド幅は、１５６２．００を中心とするＦＷＨＭ（半値全幅）で６２．０ｎｍであり、〜６００μＷの積分光学出力を有する。各コイルに注入される光学出力は、約６０μＷである。時間コヒーレンス長Ｌ_ｃは、３９．４μｍである。カー効果は、Ｌ_ｃ以内で起こる。推定カー効果による非可逆位相誤差は、約１０^−７°／ｈであり、これは１．６６ｘ１０^−１２ｒａｄに対応する。ＩＦＯＧの光学幾何学構成（１°／ｈの角速度）は、１．６６ｘ１０^−５ｒａｄ（〜９．５ｘ１０^−４°）のＳＰＳに対応し、〜１．７０ｘ１０^−１２ｒａｄの相変化は小さすぎて検出できない。残りのドリフトパラメータは、磁気光学ファラデ効果（ＭＯＦＥ）とシュウプ効果である。ファイバ製造工程によるファイバの不均一長、電磁波干渉の偏光度（ＤＯＰ）、外部磁界と巻線及び製造工程でのファイバの特殊な捻れの両方により生じる円偏光複屈折効果、線形複屈折効果などのＭＯＦＥ光ドリフトの詳しい実験紹介は非特許文献６に示されている。したがって、同じ製造業者から得た「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３と呼ばれるシングルモード光ファイバコイルを使用することによって、不均一長の統計的分布と、線形及びツイスト円偏光複屈折特性を最終的に同じに維持することができる。両方のコイルの最終的な製造及び巻線識別に加えて、「モニタコイル」１０３は、図２の「ジャイロコイル」１０１のできるだけ近くに取り付けられ、これらのコイルは、ＤＤＭ−ＩＦＯＧが回転速度を検出する同じ温度及び音響範囲に維持される。「モニタコイル」と「ジャイロコイル」両方の間の距離は１ｃｍである。Ｄｒａｋａ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎによって製造された「モニタコイル」１０３と「ジャイロコイル」１０１として使用される光ファイバは、ベンドブライト型シングルモードである。非特許文献６に示された理論的研究と実験的研究の両方によれば、ＭＯＦＥは、シングルモード光ファイバセンシングコイルに注入された光の偏光度に依存しない。ＭＯＦＥドリフトの依存性は、磁界影響下でねじれ円偏光複屈折と共に光ファイバ内の交差結合偏光モード（ｓ３、正規化ストークスパラメータ）の空間出力スペクトル密度を作成する関連シングルモード光ファイバの不均一長の関数である。その結果、図２のＦＯオン／オフスイッチ２０６，２０８内の光ファイバ接続の基本偏光軸の回転が変化することがあり、基本回転軸の回転によって、センシングコイルアームに注入されて伝播する電磁波のＤＯＰを変化するが、シングルモードコイル内のＭＯＦＥドリフトは干渉波のＤＯＰに依存して変化しない。センシングコイルアームに注入された電磁波のＤＯＰからＭＯＦＥ光ドリフトの独立性は、７８．００％〜０．１５％のＤＯＰ範囲内で実験的に実証された。ＩｎＧａＡｓフォトダイオード２２７に当たる両方のコイルの光学出力だけが変化する。本発明の方法により、光学出力（Ｐ_０）の変化は、「ジャイロコイル」１０１がＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続されたときに監視され補償されうる。この補償は、式（２９）で振幅の比率で示される。

したがって、本発明は、光学出力の変更と共に、ＭＯＦＥとシュウプ効果によって生じる「ジャイロコイル」１０１（ヨー）のｚ軸のまわりの連続角速度による影響を受けた「ジャイロコイル」１０１の瞬間光ドリフト

の監視と導出を提供する。コイル巻線方法は、干渉電磁波のＣＷ及びＣＣＷ方向の温度及び音響過渡効果を補償するために使用される四極（又は二極）ではない。両方のコイルは、標準電気通信光ファイバの方式で巻き付けられる。「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３の両方を有するＤＤＭ−ＩＦＯＧは、トルコ国のOptics Laboratory of National Metrology Instituteの音響的及び温度的に管理された環境に置かれる。さらに、ＭＯＦＥ（又は、シュウプ効果）によって生じる瞬間光ドリフトの数に関する正確な情報を得るのはきわめて不確かであり、その理由は、そのような量がノイズ指数であり、センサシステム内のノイズ指数のカオス挙動が、全てのノイズ成分に固有の状態だからである。したがって、監視され導出される瞬間光ドリフトの僅かな部分がシュウプ効果によって生じ、監視され導出される瞬間光ドリフトの大部分がＭＯＦＥベースによるものであることは間違いではない。

ＤＤＭ−ＩＦＯＧ内の構成要素の接続の詳しい説明
１． 最小構成を有する開ループＩＦＯＧの最小構成が構成される。

２． 図２の開ループＩＦＯＧ構成の２ｘ２溶融型ファイバシングルモード光ファイバカプラ２２１の出力ポートは、図２のＤＤＭ−ＩＦＯＧを構成するために図２に示された溶融スプライス２０９，２１１によって２つの１ｘ２溶融型ファイバスプリッタ／カプラ２０５，２０７に接続される。

３． １ｘ２溶融型ファイバカプラ＿１ ２０５の１つのアームが、「ジャイロコイル」１０１に溶融スプライスされ２１０、１ｘ２溶融型ファイバカプラ＿１ ２０５の別のアームが、「モニタコイル」１０３に溶融スプライスされる２１２。

４． ＰＺＴ ２２０の延伸と、「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０１の両方のＳＬＥＤ ２２８のスペクトルバンド幅とに応じて、時間コヒーレンスに基づく干渉を作成するために、位相変調器（ＰＺＴ ２２０）から来るファイバ部分は、溶融スプライス２１１によって１ｘ２溶融型ファイバカプラ＿２ ２０７のアームに接続される。１ｘ２溶融型ファイバカプラ＿２ ２０７の光学経路は、両方のコイル１０１，１０３に式（７）の正弦逆位相変調電磁波が作成される共通経路である。

５． ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ２０６，２０８は、「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３の両方内に対方向伝播する干渉光波を通すことを可能にし光学的双方向構造でありＳＰＳを伝搬する。

６． １ｘ２溶融型ファイバカプラ＿２ ２０７の１つのアームは、溶融スプライス２１６によってＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿１ ２０６に接続される。１ｘ２溶融型ファイバカプラ＿２ ２０７の別のアームは、溶融スプライス２１５によってＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿２ ２０８に接続される。

７． ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿１ ２０６は、溶融スプライス２１３によって「ジャイロコイル」１０１に接続され、ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿２ ２０８は、溶融スプライス２１４によって「モニタコイル」１０３に接続される。

８． ソフトウェア＿２が埋め込まれたマイクロコントローラカード２１９のＰ２．０ピン２１８は、「ジャイロコイル」１０１を切り替えるＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿１ ２０６の電気制御ピンに接続される。

９． ソフトウェア＿２が埋め込まれたマイクロコントローラカード２１９のＰ２．１ピン２１７は、「モニタコイル」１０３を切り替えるＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿２ ２０８の電気制御ピンに接続される。

１０． シグナリゼーションの形成が図３に示される。ＤｉＣｏｎ Ｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｓによって製造されたＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ２０６，２０８は両方とも透過である。透過型は、５Ｖが透過電圧で０Ｖが不透過電圧であることを意味する。

１１． 両方のコイル１０１，１０３は、溶融スプライス２１１，２１６，２１５，２１３，２１４によって同じ電気信号で位相変調される。

第１の測定手順
第１の測定手順は、電気的スケールファクタＡ_１，ｊ上の瞬間変動（ドリフト）と共に「ジャイロコイル」の瞬間光ドリフト

と、本発明で定義される

との間の相関因子を提供する「γ相関係数」の決定を対象とする。添字「ｉ」は、ソフトウェア＿１によって適用される第１の測定段階の時間領域を示す。「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３は両方とも、同じ製造及び巻線工程を有し、それにより、両方のコイルのきわめて近く類似した線形及びツイスト円偏光複屈折分布が保証される。さらに、これらのコイルは、実験室内の同一で均一の地磁界による影響を受ける。本発明の同じ開ループＩＦＯＧ最小光学構成フレームに組み込まれた両方のコイル１０１，１０３は、同じ信号発生器２２５によって同じ位相変調条件に晒され、同じ光強度安定性回路２２４と、基準周波数を生成する同じＳＬＥＤ２２８放射を有し、また図２でＳＰＳを抽出する同じ復調回路２２６を有する。両方の「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３とを有するＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ドリフトは、本発明のために開発された埋め込みソフトウェア＿１に含んでいるマイクロコントローラカードによって順次かつ連続的に持続時間２００ｍｓで２時間にわたって収集された。Ｐ２．１ ２１７が５Ｖのとき、Ｐ２．０ ２１８は、ソフトウェア＿１によって即座に０Ｖにされる。ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ２０６，２０８の状態は、「モニタコイル」１０３がＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続され、「ジャイロコイル」１０１がＤＤＭ−ＩＦＯＧから切断された状態を提供する。Ａ_ＭＣ１０５上に角速度投射はなく、したがって、「モニタコイル」１０３上のＳＰＳ

は、「モニタコイル」１０３を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ドリフトパラメータだけからなる。「モニタコイル」１０３上のゼロＳＰＳ

は、図１で分かるように、「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３の相対的に直角な配置により、本発明に示されたＤＤＭ−ＩＦＯＧの固有の結果である。

ここでＢ_１は、「モニタコイル」１０３と共に動作するＩＦＯＧの電気的スケールファクタである。これは、「モニタコイル」１０３をｘ軸（ピッチ軸）の方向に向けることにより達成され、したがって、図１のＡ_ＭＣ１０５は、地球回転速度（Ω_{Ｅａｒｔｈ}７１２）の方向に対する東西軸に平行である。この場合、

復調回路２２６の出力が、式（１１）の出力と類似している場合でも、式（２０）に適正な復調電圧が示される。復調回路２２６の帯域フィルタは、中心がω_ｍ（ｒａｄ／ｓ）にあり、したがって、偶数周波数成分は、この帯域フィルタによって廃棄される。位相バイアス項は、τ_ｇ＝６．１７０μｓの遷移時間に対応する１２３０ｍの「モニタコイル」１０３の長さによりφ_ｂではなくφ_ｂ’であり、復調回路２２６に取り付けられたＩｎＧａＡｓフォトダイオード２２７に当たる光学出力は、「モニタコイル」１０３の総スペクトル減衰、ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ２０６，２０８の切り換え再現性及び１ｘ２スプリッタ／カプラ２０５，２０７の分割比によりＰ_０ではなくＰ_０’である。ω_ｍにおける位相バイアス項φ_ｂ’は、「モニタコイル」１０３のファイバ長が１２３０ｍ、変調周波数（ｆ_ｍ）が６５．７２１００ＫＨｚ、信号発生器２２５によって供給された振幅変調が６．３０ Ｖｐｐの場合に、１．７２１ｒａｄである。

図３に示されたこれらの測定結果により、光ドリフトパラメータ

と

を含む「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３の両方を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの個々のドリフトは、「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３の同じ製造及び同じ巻線工程と、同じ変調アプリケーションの使用と、図２に示されたような「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３の両方に同じ最小開ループＩＦＯＧ構成接続とにより、ほぼ平行である。

図３では、「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３は、持続時間２００ｍｓで断続され、

と

は、両方のコイル１０１、１０３に角速度の影響がないことを意味し、マイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによって同期的にサンプリングされる。

と

の間にほぼ平行に延在することにより、「ジャイロコイル」１０１がｚ軸のまわりを回転中に

が分かった場合は、任意の時間におけるＤＤＭ−ＩＦＯＧ「ジャイロコイル」１０１の、瞬間光ドリフト

と関連付けられた瞬間ドリフトに関する情報が提供される。この点は、本発明の主要概念である。ｚ軸のまわりだけのＤＤＭ−ＩＦＯＧの回転方向の制限と、ｘ軸（ピッチ）に沿った「モニタコイル」１０３の感知面Ａ_ＭＣ１０５の向きから、図１のＡ_ＭＣ・Ω_ｚ＝０、

が得られる。発明を請求するＤＤＭ−ＩＦＯＧは、ヨー軸の回転だけに限定され、したがって、ＳＰＳ（φ_Ｒ，ｉ）は、図１で分かるようにｚ軸（ヨー）方向に向けられた「ジャイロコイル」１０１の内側だけに生成される。「モニタコイル」１０３がｚ軸（ヨー）に対して垂直なので、図１のＡ_ＭＣ１０５とΩ_ｚ１１０のドット積はほぼ０であり、したがって、「モニタコイル」

内にＳＰＳは生成されない。図３に２時間にわたる測定を適用することによって、

と

の比の平均が次のように計算される。

γ_ｔ０とγ_ｔｉは、同じ製造及び巻線工程で得られた光ファイバセンシングコイルの場合にきわめて互いに近く、これらの特徴に加えて、「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３は、本発明で使用されるＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ２０６，２０８と関連付けられた１ｘ２ＦＯスプリッタ／カプラ２０５，２０７が提供された図２の共通光回路と共通復調回路２２６に接合される。γ_ｔ０とγ_ｔｉの互いの近さは、図３に示されている。

ここで、

は、γ_ｔｉから計算された平均化されたγ相関係数であり、Ｎは、第１の測定段階で行なわれた測定の数である。図３に示された観察結果により、式（２０）が記述される。一連の「γ相関係数」は、ｔ_ｉで示された各点でソフトウェア−１が埋め込まれたマイクロコントローラカード２１９によって取得され、プロトコル「９６００，８，１，ｎｏｎｅ」と適合するハイパーターミナルによってＰＣに送られる。データシリーズからγ_ｔｉの平均値が計算される。図３を参照し、この節で示したプロセスと測定を評価するとき、ＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６のゼロ回転速度電圧の変化率は、この実施態様に決定されたｔ_ｉ＝４００ｍｓより遅くなければならず、その理由は、図３に示したような比例関係によって生じる

の平坦さを保証するために、連続的な復調電圧データが隣りの復調電圧に近くなければならないからである。監視され導出されたドリフトの挙動は、図３と類似していなければならず、「ジャイロコイル」１０１の瞬間光ドリフトの導出は、Ｐ_０上の変動と共に、急激に変化してはならない。すなわち、本発明で示されたこの方法と構成は、ノイズ指数ではなくＡ_１，ｉとして定義された「ジャイロコイル」１０１の瞬間光ドリフトの振幅と共に、比較的ゆっくり変化するドリフト条件に有効である。

γ_ｔｉとして表されたγ_ｔｉ値の中の平坦さを最も妨げる影響は、「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３上のシュウプ効果による温度及び音響遷移から生じる勾配の変化である。ＤＤＭ−ＩＦＯＧに四極（又は二極）型巻線を有する「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３の両方の使用によりγ_ｔｉ値の間の平坦さが強化されることは全く明らかである。

第１の測定手順の流れ
１． 図２のＤＤＭ−ＩＦＯＧは、ＳＬＥＤ２２８，〜６００μＷの定格光学出力で動作する。

２． 図２の復調回路は、±１５Ｖを印加することにより動作する。復調回路２２６の詳細は、非特許文献４と１０に示される。

３． 信号発生器は、６５．７２１００ＫＨｚの線形周波数に対応するω_ｍ＝４１２７２８ｒａｄ／ｓで基準角周波数を生成する。基準周波数の振幅は、６．３０Ｖｐｐであり、式（６）の正弦（又は矩形波）バイアス変調を生成し、図２の信号発生器２２５によってＰＺＴ２２０に適用される。

４． 光強度安定化回路２２４は、図１の手動スイッチによって活動化される。次に、図３に示されたＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ２０６，２０８に適用されるシグナリゼーションは、ＤＤＭ−ＩＦＯＧの動作が、地球回転速度投射を防ぐために、「ジャイロコイル」１０１（ヨー軸）を、トルコ国ゲブゼの緯度である４０．８°に北南に傾けることにより角速度の影響を受けないときに、本発明のために特別に開発された埋め込みソフトウェア＿１を含むマイクロコントローラカード２１９によって開始される。「モニタコイル」１０３は、東西方向を示し、「モニタコイル」１０３の感知面ベクトルＡ_ＭＣ１０５は、更に、Ω_{Ｅａｒｔｈ}７１２に垂直である（Ａ_ＭＣ⊥Ω_{Ｅａｒｔｈ}）。印「⊥」は、幾何学的表記法で関連センシングコイルの感知面ベクトルが関連角速度軸に垂直であることを示す。

５． ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ２０６，２０８の一連の切り換えプロセスを作成するシグナリゼーション３６０により、両方のセンシングコイル１０１，１０３がそれぞれ、持続時間２００ｍｓだけＤＤＭ−ＩＦＯＧ回路に逐次接続される。１つのコイルがＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続され、別のコイルがＤＤＭ−ＩＦＯＧから切断されている。

６． ２００ｍｓ間「ジャイロコイル」１０１がＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続され、「モニタコイル」１０３がＤＤＭ−ＩＦＯＧから切断されているとき、

が、埋め込みソフトウェア＿１を含むマイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによってサンプリングされ、電圧データが、ハイパーターミナルを介してＰＣに転送される。

７． ２００ｍｓ間「モニタコイル」１０３がＩＦＯＧに接続されており、「ジャイロコイル」１０１がＩＦＯＧから切断されているとき、

は、埋め込みソフトウェア＿１を含むマイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによってサンプリングされ、電圧データが、ハイパーターミナルを介してＰＣに転送される。

８． そして最終的に、式（２２）のγ_ｔｉと式（２３）の

が、復調回路２２６のサンプリング電圧から計算される。

９．

は、開発されたソフトウェア＿２に入力され、その詳細は、「第２の測定」で示される。

第２の測定手順
第２の測定手順は、２つの部分からなる。第１の部分は、下記に述べるオフセット電圧Ｖ_ｏｆｆ８００の決定に関し、第２の部分は、ＤＤＭ−ＩＦＯＧが、「ジャイロコイル」１０１のいくつかのＡ_ＧＣ１００の向きに従って回転し続けるときの瞬間ドリフトの実時間の監視及び導出に関する。

第２の測定手順の時間領域を変更するために、添字「ｊ」は、第２の測定ステージの時間領域を示す。換言すると、添字「ｊ」は、ソフトウェア＿２によって作成されたタイミング、シグナリゼーション６６０及びサンプリングプロセスに対応する。

ＤＤＭ−ＩＦＯＧがｚ軸の回りを回転するとき、

なので、「ジャイロコイル」１０１が、

を生成し、「モニタコイル」が、

を生成する。

第１の測定から計算された平均化された「γ相関係数」の良好な平坦さに依存することにより、「ジャイロコイル」がｚ軸のまわりを回転し続けるとき、復調回路電圧出力

がまだ瞬間光ドリフトによって生成されており、式（２４）と表すことができる。しかしながら、ＤＤＭ−ＩＦＯＧが、回転速度方向に対するＡ_ＧＣ１００の繰り返し傾斜プロセスを適用せずに回転するときは、実際に

を測定することができない。

は、任意の時間ｔにおける「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の実際の瞬間ゼロ回転速度電圧である。

添字「ｊ」として定義された時間領域内で同時に「ジャイロコイル」がＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続されヨー回転が続くときの瞬間ドリフトパラメータを導出する正確な相関関係が、式（２６）と（２７）に構成される。本発明に示された方法により、第１の測定段階から決定された

を使用し

を測定することにより、「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧがｚ軸（ヨー）の回りをまだ回転しているときにＡ_１、ｊの変動と関連した瞬間ドリフト

を含む、「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ドリフトに対応する、ＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の瞬間ゼロ回転電圧を導出することができる。「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの

の代わりに、式（２５）の「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの

が、「モニタコイル」１０３の支援により監視され導出される。

は、任意の時間ｔにおける「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の導出瞬間ゼロ回転速度電圧と呼ばれる。

ここで、

は、「モニタコイル」１０３が、図５の位置であるＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿２ ２２８を介してＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続されているときの復調回路２２６の出力であり、

は、図５で、位相変調対向伝播光波が「モニタコイル」に進むことを可能にするＦＯオン／オフスイッチ＿２ ２０８の位置で１２０ｍｓ以内でマイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによってサンプリングされる。両方のコイルの一貫性が最大である理想的状態では、式（２４）の

は、図３に示された測定データに基づいて、

と等しくなければならない。「ジャイロコイル」と「モニタコイル」の製造及び巻線一貫性が絶対に完全であるとは限らず、また両方のコイルの間の僅かな違いの存在と長手方向の不均一変動が固有の状況なので、式（２５）と同じように、Ｖ_{ｏｆｆ，ｊ}８００などの

に小さい補正オフセット値の追加が必要である。

この連続的かつ周期的プロセスにおいて、１２０ｍｓ間に「モニタコイル」１０３を含むことは、「ジャイロコイル」１０１の除外を意味し、使用されるＡＤＣのセトリング及びサンプリング時間に応じて１ｍｓ以下に低下させることができる。式（２５）の

は、第１の測定手順で行われた連続測定によって事前に決定された、ソフトウェア＿１によって作成されたシグナリゼーション３６０を示す、添字「ｉ」として定義された時間領域から得られた平均化された「γ相関係数」の相関関係で瞬間光ドリフト

に関して記述されうる。

式（２６）と式（２７）は、式（２２）と式（２３）により

を

と置き換えることによって容易に記述することができる。

は、図５と同じように「ジャイロコイル」１０１の各５４００ｍｓ持続時間後に、図５の「モニタコイル」１０３にＦＯスイッチ＿２ ２０８を介在させることによって、１２０ｍｓの持続時間内でサンプリングされる。１２０ｍｓの持続時間は、使用されるＡＤＣ機能のセトリング及びサンプリング時間により、１ｍｓまで短縮することができる。「モニタコイル」１０３のこの介在は、開発された埋め込みソフトウェア＿２によって、定期的又はユーザ定義された様式で調整することができる。この特許文書で指定された「モニタコイル」１０３と「ジャイロコイル」１０１の持続時間は、実験室内のＤＤＭ−ＩＦＯＧシステムの全体構成要素の技術要件と制限に合わせて適切に選択される。「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間実ゼロ回転速度電圧

は、図３に提示された長期データに従って１２０ｍｓ以内でサンプリングされた

に関して示すことができ、その理由は、「モニタコイル」１０３のＡ_ＭＣ１０５が、ＤＤＭ−ＩＦＯＧの「ジャイロコイル」１０１のＡ_ＧＣ１００に向く任意の角速度方向に垂直であり、「モニタコイル」１０３のＡ_ＭＣ１０５が、Ω_ｚ１１０（Ａ_ＭＣ⊥Ω_ｚ）に垂直だからであり、ここで、Ω_ｚ１１０は、ｘ軸（ピッチ）上の「モニタコイル」１０３の方向に対して地球又はサーボシステムによって引き起こされる全角度の方向を示す。式（２１）で計算された「γ相関係数」の良好な平坦さにもかかわらず、本質的に、巻線ベースの余弦ループ誤差と場所／位置プロセスの結果により、「モニタコイル」１０３のＡ_ＭＣ１０５の感知面ベクトル上にｚ軸（ヨー）のまわりの角速度を投射できることに注意されたい。Ａ_ＭＣ１０５上のｚ軸（ヨー）のまわりのこの角速度投射と、「モニタコイル」１０３と「ジャイロコイル」１０１として使用される光ファイバコイルのきわめて小さい構造、製造及び取り扱いの差によって生じる他の非線形因子が特徴付けられ、オフセット電圧±Ｖ_{ｏｆｆ、ｊ}８００と共に含まれる。「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の導出瞬間ゼロ回転電圧

を

との相関関係により計算した任意の時間ｔ後に、本明細書で導出瞬間復調電圧差

と呼ばれる式（２８）と同じように式（２６）を使用して、式（１９）を書き変えることができる。瞬間光ドリフト項

が除去された導出瞬間復調電圧差は、式（２８）と同じように得られる。式（２６）に示された相関関係の最良適合には、より高度の多項式関数が使用されることが好ましい。

は、式（２４）の実瞬間ゼロ回転速度電圧である

から

を減算したデータセットから計算されるオフセット電圧の平均値である。

である。Ｍは、行われる測定数であり、添字「ｊ」は、第２の測定手順の時間領域を示す。ここで、

は、瞬間ドリフトに対応する「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の実際の瞬間ゼロ回転速度電圧であり、

は、「モニタコイル」１０３によって導出された「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの導出瞬間ゼロ回転速度電圧である。式（２９）の減算は、両方のコイル１０１，１０３にゼロ回転速度が起こるときに必ずゼロとならなければならない。

の計算は、「第２の測定手順の第１の部分の流れ」で示される。式（１５）を検討することによって

が

で記述される場合、「モニタコイル」の瞬間ドリフト電圧に関して式（３０）が得られる。

式（２２）から分かるように、任意の時間における「ジャイロコイル」１０１の瞬間光ドリフト

に加えて、「ジャイロコイル」１０１内に対応するＰ_０の光学出力の変動は、本発明に示された方法と関連したＤＭ−ＩＦＯＧによって、γ相関係数の所定の平均値によって補償される。すなわち、「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧのドリフトが（瞬間光ドリフト

だけでなく電気的スケールファクタＡ_１、ｊ上の瞬間変動も）監視され、式（３０）の項

によって導出される。光学出力（Ｐ_０）の変動の補償を確認するため、式（３０）は、式（２２）と

を使用して以下のようにオープン形式で記述される。

式（３１）により、「ジャイロコイル」１０１がＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続されているときに持続時間５４００ｍｓ完了後の持続時間１２０ｍｓ以内にサンプリングされる「モニタコイル」の復調電圧

は、Ｂ_１、ｊ電気的スケールファクタと

からなる。したがって、電気的スケールファクタ（式（１９）ではＡ_１，ｊ）として定義された「ジャイロコイル」１０１の瞬間光ドリフトの振幅は、本発明に示された式（３１）の項

で補償される。

本発明のＤＤＭ−ＩＦＯＧのＳＦ（詳しい説明は図２に示される）は、「ジャイロコイル」１０１と新しい電圧値

では〜１８．０２（°／ｈ）／ｍＶである。

のとき、式（１１）から収集されたアランバリアンスによる「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの典型的かつ特長的な長期ドリフトは、３６００電圧データから得られる１時間平均で約３．７２°／ｈである。

第２の測定手順
この節は、２つの部分からなる。第１の部分は、Ａ_ＧＣ１００がΩ_{Ｅａｒｔｈ}７１２に垂直であり（Ａ_ＧＣ⊥Ω_{Ｅａｒｔｈ}）、同時にＡ_ＭＣ１０５が、本発明に示されたＤＤＭ−ＩＦＯＧのコイル配置により本質的にΩ_{Ｅａｒｔｈ}７１２に垂直のとき（Ａ_ＭＣ⊥Ω_{Ｅａｒｔｈ}）、オフセット電圧

を決定する項１〜９を対象として含む。第２の部分は、ＤＤＭ−ＩＦＯＧが「ジャイロコイル」１０１のいくつかのＡ_ＧＣ１００向きに従って回転し続けるときに実時間で瞬間ドリフトを監視し導出することを対象とする。

第２の測定手順の第１の部分の流れ
第１の測定手順の流れの第１０項に続き
１． 本発明のために特別に開発された埋め込まれたソフトウェア＿２に

を入力することによって、

の初期値が、ソフトウェア＿２にゼロとして入力される。マイクロコントローラカード２１９に埋め込まれたソフトウェア＿２は、ＤＤＭ−ＩＦＯＧが、安定化回路の支援により安定された定格光学出力値をまだ処理しているときに実行される。「ジャイロコイル」（ヨー軸）は、地球回転速度投射を防ぐために、トルコ国ゲブゼの緯度である４０．８°北南に傾斜される。

２．

となるΩ_{Ｅａｒｔｈ}７１２に垂直な「ジャイロコイル」１０１の感知面ベクトルＡ_ＧＣ１００の向きでは、図２の「モニタコイル」１０３の感知面ベクトルＡ_ＭＣ１０５も東西方向を示し、また、Ａ_ＭＣ１０５がΩ_{Ｅａｒｔｈ}７１２に垂直なので、図２の「モニタコイル」１０３上に地球回転による角速度投射はない。ソフトウェア＿２は、図６に示されたシグナリゼーション６６０を提供する。このシグナリゼーション６６０は、図３に示された前のシグナリゼーション３６０とは異なる。第２の測定のシグナリゼーション６６０によれば、図４で分かるように、「ジャイロコイル」１０１が、ＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続されているとき、「モニタコイル」１０３は、５４００ｍｓのＤＤＭ−ＩＦＯＧから切断される。ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿１ ２０６の電流条件は、図４に示され、式（２４）の

は、５４００ｍｓ以内でマイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによってサンプリングされる。

３． ５４００ｍｓの終了後、ソフトウェア＿２によって図５で分かるように、１２０ｍｓ間、図２の「ジャイロコイル」１０１がＤＤＭ−ＩＦＯＧに切断され、図２の「モニタコイル」１０３がＤＤＭ−ＩＦＯＧから接続されており、図５で１２０ｍｓ以内にマイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによってサンプリングされる「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の瞬間ゼロ回転速度電圧

を監視し導出される。

４． 「モニタコイル」１０３は、

により

を生成し、Ａ_ＭＣ１０５は、東西方向（ピッチ）上にある。

５．

のサンプリング完了後、

は、ソフトウェア＿２によって

が掛けられ、

は、ソフトウェア＿２によって自動的に計算される。

６． また、次に、

によって導出された「ジャイロコイル」５８５の瞬間ドリフトは、この部分の第２項として得られた「ジャイロコイル」を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの実ドリフト

から減算される。

７． この減算は、

に対応し、最終的に式（２７）と（２８）が完成される。これは、オフセット電圧Ｖ_ｏｆｆであり、最も適切な

はゼロに近くなければならない。平均

は、以下の

の収集データ数から計算される。測定の数Ｍは、実行者に依存する。大きいデータほど

の正確さが保証される。

８．

と

は、好ましい実施形態として述べたＤＤＭ−ＩＦＯＧでは標準値である。このオフセット値により、「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３から別々に得られた復調電圧が完全に一致し、その結果、ソフトウェア＿２によって作成された新しいシグナリゼーションプロセスでは両方のコイル上に角速度投射がないときにゼロになる。

９． ゼロ（０）初期値の代わりに

をソフトウェア＿２に入力した後、両方のコイル１０１、１０３は、実験室緯度にされる。

第２の測定手順の第２の部分の流れ
実験室緯度にある以下の「ジャイロコイル」１０１の向きを検討することによって、以下の部分では、本発明におけるＤＤＭ−ＩＦＯＧの能動使用領域について述べる。

ｉ−）本発明のＤＤＭ−ＩＦＯＧのＡ_ＧＣが、Ω_{Ｅａｒｔｈ}１１２と平行であるように決定された場合、Ａ_ＭＣ１０５はΩ_{Ｔｏｔａｌ}に垂直である。ここで、全ヨー回転とΩ_ｚ１１０のベクトル和Ω_{Ｔｏｔａｌ}＝Ω_{Ｅａｒｔｈ}＋Ω_ｚは、「ジャイロコイル」１０１に外部から適用されるヨー回転速度であり、これは、サーボモータシステムによってＤＤＭ−ＩＦＯＧのＳＦ較正に使用される（厳密で正確なスケールファクタ（ＳＦ）決定におけるＤＤＭ−ＩＦＯＧの使用）。

ｉｉ−）本発明に示されたＤＤＭ―ＩＦＯＧのＡ_ＧＣ１００が、実験室緯度上で決定された場合、Ａ_ＭＣ１０５は、Ω_{Ｅａｒｔｈ}７１２に垂直であり、その投射は、９．８３°／ｈである（本発明のＤＤＭ−ＩＦＯＧによる真北の発見）。

地球回転と外部適用回転（Ω_Ｚ１１０）の合計がＤＤＭ−ＩＦＯＧに影響を及ぼすとき（前述のコイル向き、項ｉ）。
この節では、スケールファクタ（ＳＦ）の厳密で正確な決定において本発明に示された「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の導出瞬間ゼロ回転電圧の監視と決定について述べる。

１０． 第９項に続いて、図６でシグナリゼーション６６０を生成するソフトウェア＿２が実行され続ける。ソフトウェア＿２によってＰ２．０ ２１８を５Ｖに設定し、同時にてＰ２．１ ２１７をクリアすることにより、ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿１ ２０６が、「ジャイロコイル」１０１をＤＤＭ−ＩＦＯＧに関連づけ、ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿２ ２０８が、「モニタコイル」１０３を図４のＤＤＭ−ＩＦＯＧから分離する。すなわち、５４００ｍｓ間、「ジャイロコイル」１０１はＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続され、「モニタコイル」１０３は、ＤＤＭ−ＩＦＯＧから切断される。この構成では、式（２９）の第１の側に対応する式（１１）の

は、マイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによって実時間でサンプリングされる。

１１． 決定されたＤＤＭ−ＩＦＯＧの緯度は、４０．８°Ｎ（ゲブゼ／トルコ）上にある。「ジャイロコイル」１０１の感知面ベクトルＡ_ＧＣ１００の西から東へ１５．０４１（°／ｈ）の地球回転の投射角速度は、西から東へｃｏｓ（９０°―４０．８°）１５．０４１（°／ｈ）＝９．８３（°／ｈ）である。ここで、「ジャイロコイル」１０１は、西から東へ９．８３（°／ｈ）の均一な影響を受ける。

１２． Ａ_ＧＣ１００上のこの速度投射をゼロにするために、「ジャイロコイル」１０１は、ｘ軸（ピッチ）のまわりに４９．２°の回転角に対応する南から北へ９０°−４０．８°＝４９．２°傾けられる。この傾斜は一度に適用される。地球回転の軸は、図１のＤＤＭ−ＩＦＯＧの「ジャイロコイル」１０１及び「モニタコイル」１０３の軸と一致する。一致プロセスの完了後に、「モニタコイル」１０３が東西方向（ピッチ）を示すとき、「ジャイロコイル」は北南方向（ヨー）を示す。この場合、連続ヨー回転（ｚ軸のまわり）をＤＤＭ−ＩＦＯＧに適用することができ、その理由は、「ジャイロコイル」１０１に適用される地球回転軸（ヨー）と追加回転方向（ヨー）の両方に対する「モニタコイル」１０３のＡ_ＭＣの垂直さが、南から北へ４９．２°の傾斜で保証され、またｚ軸のまわりのＤＤＭ−ＩＦＯＧの回転によって、Ａ_ＭＣ１０３に角速度投射が生成されないからである。サーボモータによるｚ軸（ヨー回転）のまわりの東から西へのΩ_Ｚ≒３５．０４１（°／ｈ）の追加及び外部回転速度が、サーボモータシステムによってＤＤＭ−ＩＦＯＧに適用されたとき、ＳＰＳは、３５．０４１°／ｈ（東から西）−１５．０４１の°／ｈ（西から東）Ω_{Ｔｏｔａｌ}≒２０．００°／ｈ（東から西）の全角速度でｘ軸（ピッチ）上で「モニタコイル」１０３内でなく「ジャイロコイル」１０１内にある。したがって、Ａ_ＧＣ１００上の東から西への２０．００°／ｈの全ヨー回転速度の復調電圧は、式（２９）の第１の項に対応する式（１１）の

からなり、持続時間５４００ｍｓにアナログデジタルコンバータによって実時間でサンプリングされる。ＭＥＭＳ ＦＯスイッチ２０６，２０８の位置は、図４に示される。ここで、

は、Ω_{Ｔｏｔａｌ}≒２０．００°／ｈ（東から西）全ヨー回転の関数である。

１３． この場合、

が、東から西へのΩ_{Ｔｏｔａｌ}≒２０．００°／ｈによって引き起こされる１００１．１１０ｍＶと等しく、この値は、５４００ｍｓ以内にアナログデジタルコンバータによってサンプリングされる復調電圧データから得られた平均値であることが分かる。

１４． ５４００ｍｓの終わりに、２０．００（°／ｈ）（東から西）の連続均一回転速度下で「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の導出瞬間ゼロ回転電圧を監視し決定するために、ソフトウェア＿２によって、Ｐ２．１ ２１７が５Ｖに設定され、同時にＰ２．０ ２１８がクリアされ、図５で１２０ｍｓ間、ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿２ ２０８が、「モニタコイル」１０３をＤＤＭ−ＩＦＯＧ回路にリンクし、ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿１が、「ジャイロコイル」１０１をＤＤＭ−ＩＦＯＧ回路から分離する。スイッチ２１７，２１８がそのような位置の場合、１２０ｍｓ間、マイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによって

がサンプリングされる。

１５． ソフトウェア＿２によって、１２０ｍｓの終わりに得られた電圧

が、

と掛けられ、

と合算される。任意の時間ｔにおける「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の導出瞬間ゼロ回転電圧は、式（２７）で

である。その結果、正味ヨー角変位

に対応する式（２８）及び（２９）の導出瞬間電圧差

は、

である。

ここで、アランバリアンスが異形として

に関連する項

が、この方法によって

から削除され、その理由は、「ジャイロコイル」１０１のＡ_ＧＣ１００の向きを妨げることなく、短時間（１２０ｍｓ）内に「ジャイロコイル」１０１をＤＤＭ−ＩＦＯＧ回路から分離することを犠牲にして、「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ゼロ回転速度電圧を二次側（「モニタコイル」）で導出できるからである。前述の

の第１の項は、

であり、この部分の第１２項から得られた。

１６． １２０ｍｓの持続時間は、「ジャイロコイル」１０１がＤＤＭ−ＩＦＯＧから切断され「モニタコイル」１０３がＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続されていることを示し、出力層に低域フィルタを有する復調回路の時定数と、ＡＤＣのセトリング及びサンプリング時間と、ＡＤＣのビットサイズと、マイクロコントローラカードのマシンサイクルとにより、μｓ程度に短縮することができる。この特許出願では、いくつかの持続時間が使用された。図３と図６に示されたシグナリゼーション３６０，６６０を適用する周期性は不要である。「モニタコイル」１０３をＤＤＭ−ＩＦＯＧ回路にリンクするタイミングは、システム要件及び制限と適合する実行者／開発者／ソフトウェア人員によって決定されうる。本発明の概要は、他のタイミングを対象として含み、他のタイミング及びシグナリングタイプの「モニタコイル」１０３及び「ジャイロコイル」１０１値に有効であることは明らかである。

１７． 「ジャイロコイル」１０１の感知面ベクトルＡ_ＧＣ１００上の正味ヨー回転が、２０．００（°／ｈ）であるとき、「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの導出瞬間ゼロ回転速度電圧の電圧変動

は、「ジャイロコイル」１０１の代わりに「モニタコイル」１０３を１２０ｍｓ間使用することにより約０．４００ｍＶであり、その理由は、ＩＦＯＧに適用された２０．００°／ｈのヨー角速度が、ピッチ軸上の「モニタコイル」１０３の感知面ベクトルＡ_ＭＣ１０５上の角速度投射を、巻線と似たセンシングコイルの幾何学的及び構造的特徴、調整構成要素の外乱、センシングコイル１０１，１０３の取付けシャフトの偏心により不可避的に生成するからである。「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの０．３５０ｍＶの導出瞬間ゼロ回転速度電圧のランダム電圧変動

は、〜６．３０（°／ｈ）のピーク値に対応する。

「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧのピーク変化は、〜６．３０（°／ｈ）であり、長期ドリフトは、アランバリアンス法だけによって

を検討することによって計算された３．７２°／ｈである。しかしながら、このとき、ＳＰＳ

に対応する電圧が、式（１１）又は（１２）の

ではなくなり、式（２９）の

なので、ＤＤＭ−ＩＦＯＧは、〜１．２０°／ｈの長期ドリフトを有する。これは、本発明のひとつの重要な結果である。

１８． 項１７の終わりに導入された実験結果により、バイアス安定性（又は、ドリフト）は、以前の値（３．７２°／ｈ）の３分の１より強化される。ＳＬＥＤ ２２８の〜６００μＷの積分光学出力のＤＤＭ−ＩＦＯＧのダイナミックレンジは、

である。

１９． 前述の電圧変動のもう１つの重要で追加の寄与は、図２、図４及び図５のＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチの０．０２５ｄＢから０．０５ｄＢまで変化する光学出力繰り返し精度値から生じる。「モニタコイル」１０３の支援によって計算される、「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの導出瞬間ゼロ回転速度電圧

に現われる電圧変動に対するＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ２０６，２０８のいずれかの０．０２５ｄＢ〜０．０５０ｄＢの繰り返し精度の寄与は、０．１１（°／ｈ）から０．２０（°／ｈ）のドリフト範囲に対応するほぼ０．００６ｍＶ〜０．０１１ｍＶの程度である。これらの計算値は、本発明におけるＤＤＭ−ＩＦＯＧの検出限界を超える。

ＤＤＭ−ＩＦＯＧの軸を項目１２に示された地球回転軸に平行に向けるプロセスは、ＤＤＭ−ＩＦＯＧにとって必要であり、その感度は、数°／ｈの角速度を検出するのに十分である。他の状況では、「モニタコイル」１０３のピッチ向きが、ｙ軸（ロール軸）に進み始めるので、地球回転に加えてサーボモータシステムによって外部から適用される角速度で実験室緯度にあるＤＤＭ−ＩＦＯＧの回転は、Ａ_ＭＣ１０３上に角速度投射を作成し始める。この誤差を回避するために、ＤＤＭ−ＩＦＯＧが数°／ｈの角速度を検出して、本発明に示された方法とＤＤＭ−ＩＦＯＧ構成の有効性を維持できるように、「ジャイロコイル」を南から北へ４９．２°に傾斜させなければならない。この節と方法に示されたコイルのこの向きは、ＤＤＭ−ＩＦＯＧのＳＦ較正で使用される。Ω_Ｚ１１０は、「ジャイロコイル」１０１に外部から平行（ヨー軸）に適用される較正回転速度である。

地球回転が実験室緯度上のＤＤＭ−ＩＦＯＧだけに影響を及ぼすとき（前述のコイル向き、項ｉｉ）
ＤＤＭ−ＩＦＯＧによって真（地理的）北を見つける以下のプロセスは、

によって実験室緯度に投射される連続的に均一な回転速度下の「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの導出瞬間ゼロ回転電圧の決定に属し、ＤＤＭ−ＩＦＯＧが４０．８°Ｎの実験室緯度上に固定されたときに実行される。すなわち、ＤＤＭ−ＩＦＯＧに適用される追加及び外部角速度は地球回転以外にない。

２０． ＤＤＭ−ＩＦＯＧの「ジャイロコイル」１０１のＡ_ＧＣ１００が、４０．８°Ｎ上にあるとき、「モニタコイル」１０３のＡ_ＭＣ１０５は、Ａ_ＭＣ１０５がまだ東西方向にあるので、地球回転軸に対して垂直に維持される。

２１． 「ジャイロコイル」１０１の感知面ベクトルＡ_ＧＣ１００の西から東への１５．０４１（°／ｈ）の地球回転の投射は、西から東へｃｏｓ（９０°―４０．８°）１５．０４１（°／ｈ）＝９．８３（°／ｈ）である。ここで、「ジャイロコイル」１０１は、均一な西から東への９．８３（°／ｈ）の影響を受ける。

２２． したがって、Ａ_ＧＣ１００上の東から西への９．８３°／ｈの正味ヨー回転速度の復調電圧は、式（２９）の第１項に対応する式（１１）の

からなり、持続時間５４００ｍｓにマイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによって実時間でサンプリングされる。

は、９．８３（°／ｈ）の西から東の完全ヨー回転の関数である。ここで、ヨー軸として定義された軸は、実験室緯度上のＡ_ＧＣ１００と平行であり、

は、東から西へΩ_{Ｔｏｔａｌ}≒９．８３°／ｈの全ヨー回転の全関数である。ＭＥＭＳ ＦＯスイッチ２０６，２０８の位置は、図４に示される。

２３． この場合、

は、東から西へ９．８３（°／ｈ）の全ヨー回転速度によって生じる〜９９９．４０ｍＶであり、５４００ｍｓの持続時間でマイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによってサンプリングされた復調電圧データから得られた平均値である。

２４． ５４００ｍｓの終わりに、西から東へ９．８３（°／ｈ）の連続均一回転速度下で「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの導出瞬間ゼロ回転電圧を監視し決定するために、ソフトウェア＿２によってＰ２．１ ２１７が５Ｖに設定され、同期的にＰ２．０ ２１８がクリアされ、図５で１２０ｍｓ間、ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿２ ２０８が、「モニタコイル」１０３をＤＤＭ−ＩＦＯＧ回路にリンクし、ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿１ ２０６が、「ジャイロコイル」１０１をＤＤＭ−ＩＦＯＧ回路から分離する。スイッチ２０６，２０８のこれらの位置により、

は、１２０ｍｓ間、マイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによってサンプリングされる。

２５． １２０ｍｓの終わりに得られた電圧

は、ソフトウェア＿２によって、

を掛けられ、

と合算される。「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ドリフトに対応する導出ゼロ回転速度電圧は、式（２７）で

である。補正正味ヨー角変位

に対応する式（２８）と（２９）の導出瞬間電圧差

は、

である。

２６． 前述の

の第１項は、

であり、項２２から得られた。

２７． 項２０〜２６でヨーとして示された方向は、「ジャイロコイル」１０１の感知面ベクトルＡ_ＧＣ１００の方向が、図１と同じように実験室緯度上に投射された地球の西から東へ９．８３°／ｈの角速度の方向に平行であることを意味する。

「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ドリフトを導出するために使用される「モニタコイル」１０３が、常に、「モニタコイル」１０３内に生成されたゼロＳＰＳ

を得るために、特許請求されたＤＤＭ−ＩＦＯＧ上に影響を及ぼしかつ／又は投射する角速度成分の方向に垂直に固定され、したがって、

は、電気的スケールファクタＡ_１，ｊと共に「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の瞬間ゼロ回転速度電圧

と関連付けることができる

だけからなることが分かる。ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ２０６，２０８を含む方法及びＤＤＭ−ＩＦＯＧ構成は、連続ヨー回転（ｚ軸）下の「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の瞬間ゼロ回転速度電圧を監視し導出するのに有効かつ有用であり、その条件は、回転マトリックスからｘ軸のまわりの回転によってｙ軸←→ｚ軸の変換が行われ、ｙ軸のまわりの回転によってｘ軸←→ｚ軸の変換が行われ、最後にｚ軸のまわりの回転によってｙ軸←→ｘ軸の変換が行われることを検討することによってｘ軸（ピッチ回転）とｙ軸（ロール回転）のまわりの回転が抑制されることである。

本明細書における、ＤＤＭ−ＩＦＯＧ特性に属する全ての数値、発明された方法及びＤＤＭ−ＩＦＯＧがある実験室緯度に対するセンシングコイル１０１，１０３の向き角度、ＤＤＭ−ＩＦＯＧの回転で生じる電気出力電圧、ソフトウェア＿１とソフトウェア＿２によって生成されたタイミング及びシグナリゼーション３６０，６６０、実験室緯度、ＳＬＥＤ ２２８の光学出力、センシングコイル１０１，１０３への注入光学出力、位相変調器（ＰＺＴ ２２０）に適用された振幅と周波数、「ジャイロコイル」１０１及び「モニタコイル」１０３と呼ばれるセンシングコイルの長さはすべて、好ましい実施形態である。したがって、この発明開示に属するこの文書に示された詳細な説明の概要では、新しく設計されたＤＤＭ−ＩＦＯＧ構成と、そのＤＤＭ−ＩＦＯＧ構成で動作する方法について述べる。その結果、本発明に示されたＤＤＭ―ＩＦＯＧ構成及び方法に属するに幾つか又は全ての数値に対する少しかつ／又は大きい変更は本発明の変更を意味しない。

発明されたＤＤＭ−ＩＦＯＧの使用領域
１−）本発明で示されたソフトウェア＿１及びソフトウェア＿２と関連した方法と共にＤＤＭ−ＩＦＯＧ構成の最も重要な使用分野の１つは、本明細書で述べる適切なスイッチ機構の使用と共に較正中に、関連するＩＦＯＧセンシングコイルのピッチヨー軸を、三次元角速度シミュレータのピッチヨー軸及び地球回転軸（ヨー）と一致させることによって行われる正確なＩＦＯＧ較正である。特に、ＤＤＭ−ＩＦＯＧのスケールファクタ（ＳＦ_ｏｐｅｎ又はＳＦ_{ｃｌｏｓｅｄ}）を決定する際に、その感知面ベクトルＡ_ＧＣ１００が、Ω_{Ｅａｒｔｈ}７１２と平行に一致され（第２の測定の流れ図の第２の部分と同じように）、ヨー回転を連続的に検出するＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ゼロ回転電圧を示す電気スケールファクタＡ_１，ｊの変動を含む「ジャイロコイル」１０１の瞬間ドリフトが、Ａ_ＧＣ１００をΩ_{Ｅａｒｔｈ}７１２に垂直に向けることなく実時間で監視され導出される。本発明では、ＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の実瞬間ゼロ回転電圧を測定し決定するために、Ａ_ＧＣ１００をΩ_{Ｅａｒｔｈ}７１２に垂直に向けなおす必要がない。第２の測定手順の第２の部分の１０〜１９項に示された方法と本発明におけるＩＦＯＧ構成は、ＤＤＭ−ＩＦＯＧのスケールファクタ（ＳＦ）の厳密で正確な決定に使用され、その理由は、任意の時間におけるゼロ回転速度電圧に対応する瞬間ドリフトが監視されており、「ジャイロコイル」１０１の向きを地球回転軸に対して垂直に繰り返し決めることなく監視され導出されるからである。

２−）本発明に述べたソフトウェア＿１及びソフトウェア＿２と関連付けられた方法と共にＤＤＭ−ＩＦＯＧ構成を使用する他の重要な分野は、真北（地理的北）を見つけることである。第２の測定手順の第２の部分の項２０〜２６に詳述された方法と本発明におけるＤＭ−ＩＦＯＧ構成が、本発明で紹介したＩＦＯＧと方法によって真北を厳密かつ正確に見つける際に使用される。ＤＤＭ−ＩＦＯＧが北極上にあるとき、西から東への１５．０４１°／ｈの最大回転を受けた「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３が、ゼロＳＰＳを生成する。

センシングコイル１０１，１０３の両方がこの向きのとき、

は、約−０．９０００ｍＶ ９００となる。赤道線上で、センシングコイル１０１，１０３の感知面ベクトルＡ_ＧＣ１００とＡ_ＭＣ１０５は、本発明でヨーとピッチとして実施される「ジャイロコイル」１０１「モニタコイル」１０３の配置の特性と

により、地軸に垂直である。最後に、南極上で、本発明におけるＤＤＭ−ＩＦＯＧは、

を生成する。

本発明に示された方法とＤＤＭ−ＩＦＯＧ構成により「モニタコイル」１０３を１２０ｍｓ間介在させることによって、「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ゼロ回転速度電圧を動的追跡（実時間追跡）することにより、大きな利点が提供される。従来のＩＦＯＧを搬送する移動プラットフォームが、北から南又はその逆に移動している限り、従来のＩＦＯＧのドリフトが、１５．０４１°／ｈを超える場合、従来のＩＦＯＧは、移動プラットフォームが移動する緯度に依存する地球角速度の投射の電圧変化を検出することができない。しかしながら、ＩＦＯＧの出力が、長期にわたって１５．０４１°／ｈとしてドリフトする場合でも、本発明で開発されたＤＤＭ−ＩＦＯＧと方法によって瞬間ゼロ回転電圧を決定できるので、地球の極上の

として示される電圧差を瞬時に得ることができる。この点は、本発明の不可欠で最も重要な成果の１つである。この項の範囲では、本発明が役立つ他の分野は、航空機機首方位決めプロセスである。

さらに、本発明の使用分野の項１及び２は、標準電気通信光ファイバが巻き付けられた「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３によって達成される。これにより、ＤＤＭ−ＩＦＯＧのコストがかなり削減される。さらに、アランバリアンス法によって

により計算された３．７２°／ｈのドリフトから

により計算された〜１．２０（°／ｈ）のドリフトの減少は、μ金属保護なしに達成され、コストとＤＤＭ−ＩＦＯＧの重量を更に削減する。

３−）本発明で述べた方法とＤＤＭ−ＩＦＯＧ構成は、前述の手順で述べた数（°／ｈ）のドリフトを有するＩＦＯＧだけでなく、前述の手順が正確に適用された場合には、数（°／ｈ）より小さいか大きいドリフトを有するＩＦＯＧにも有効である。

４−）１５．０４１（°／ｈ）の地球回転速度と同等の低い角速度を検出できない検出レベルを有するＩＦＯＧの場合、本発明で紹介した方法とＤＤＭ−ＩＦＯＧ構成は、ＤＤＭ−ＩＦＯＧのロール回転が適切に特徴付けられた場合には、ＤＤＭ−ＩＦＯＧの感知面ベクトルＡ_ＧＣ１００と地球回転軸（Ω_{Ｅａｒｔｈ}７１２）の両方のヨー軸の一致なしに使用されうる。さらに、ＤＤＭ−ＩＦＯＧを有するプラットフォームが移動している緯度に対して、「ジャイロコイル」１０１の必要な傾斜がされている場合は、比較的低角速度の発生器を有する軍艦、潜水艦及び他のタイプの移動プラットフォームは、これらの回転マトリックスから得られた新しいフレームの投射角速度を検討することによって他の使用分野を構成する。

５−）図２に示されたＤＤＭ−ＩＦＯＧと、本発明に示された適切なスイッチングシグナリゼーションとを使用することによって、直角座標地軸として互いに垂直軸上に固定されたセンシングコイルは、用途のタイプにより、実行者／開発者／ソフトウェア人員によって順次、定期的及び／又は自由に切り替えられうる。センシングコイルのスイッチング手順により、ＳＬＥＤの光学出力と最終的にＳＬＥＤの駆動電流と冷却電流は、本発明に示されたＤＤＭ−ＩＦＯＧを制御する関連ソフトウェアの支援によって非使用センシングコイルを評価することによって低減されうる。

１０１ ジャイロコイル
１０３ モニタコイル
２０５ １ｘ２溶融型ファイバカプラ＿１
２０６ ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿１
２０７ １ｘ２溶融型ファイバカプラ＿２
２０８ ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿２
２１９ マイクロコントローラカード
２２２ ４５ｄＢ ＦＯ偏向器
２２４ 光強度安定化回路
２２５ 信号発生器
２２６ 復調回路
２２８ ＳＬＥＤ

Claims (14)

1. 最小構成を有する開ループＩＦＯＧを備えたＤＤＭ−ＩＦＯＧシステムの装置であって、
   「ジャイロコイル」と呼ばれる第１のシングルモード光ファイバセンシングコイルと、
   「モニタコイル」と呼ばれ、前記「ジャイロコイル」に垂直に固定された第２のシングルモードセンシングコイルと、
   スーパールミネセント発光ダイオード（ＳＬＥＤ）と、
   光学出力を光電流に変換するために使用されるフォトダイオードと、
   適用された回転速度に比例したアナログ電圧を生成する復調回路と、
   ４５ｄＢ ＦＯ偏光子と、
   共振振動数ω_ｍと変調電圧振幅
   

   

   
   とを生成する信号発生器と、
   光強度安定化回路と、
   圧電変換器（ＰＺＴ）と、
   第１の２ｘ２シングルモードスプリッタ／カプラ＿１であって、前記ＳＬＥＤにより生成された光強度を等しく分割し結合し、前記ＳＬＥＤと前記フォトダイオードを前記４５ｄＢ ＦＯ偏光子と前記光強度安定化回路に結合し、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」から来て干渉する前記光波を前記フォトダイオードに送るために使用される、第１の２ｘ２シングルモードスプリッタ／カプラ＿１と、
   第２の２ｘ２シングルモードスプリッタ／カプラ＿２であって、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」内に放射されて戻る前記干渉光波のクロスバーパスの数を等しくし、前記４５ ＦＯ偏光子を過る前記光強度を等しく分割し、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」で作成された閉じた干渉型光路を構成し、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」から前記戻された光波を結合するために使用され、前記光波が反時計回り方向に伝播し、前記光波が前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」の中間位置に干渉縞と最大値の前記干渉縞コントラストを作成する、第２の２ｘ２シングルモードスプリッタ／カプラ＿２と、
   アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を有し、かつ埋め込みソフトウェアを有するマイクロコントローラカードと、
   第１の微小電気機械構造（ＭＥＭＳ）光ファイバ（ＦＯ）オン／オフスイッチ＿１であって、その光学端が前記「ジャイロコイル」に溶融スプライスされ、その別の光学端が第２の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２の出力アームに溶融スプライスされ、その前記の電気入力ピンが前記マイクロコントローラのＰ２．０ピンに接続され、「ジャイロコイル」を前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続するために使用され、「ジャイロコイル」を前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧからしばらくの間切断するために使用される、第１の微小電気機械構造（ＭＥＭＳ）光ファイバ（ＦＯ）オン／オフスイッチ＿１と、
   第２の微小電気機械構造（ＭＥＭＳ）光ファイバ（ＦＯ）オン／オフスイッチ＿２であって、その光学出力が前記「モニタコイル」に溶融スプライスされ、その別の光学端が第２の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２に溶融スプライスされ、その電気入力ピンが前記マイクロコントローラのＰ２．１ピンに接続され、「モニタコイル」を前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続するために使用されかつＤＤＭ−ＩＦＯＧから「モニタコイル」をしばらくの間切断するために使用される、第２の微小電気機械構造（ＭＥＭＳ）光ファイバ（ＦＯ）オン／オフスイッチ＿２と、
   双方向挙動を有する第１の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１であって、その入力アームが溶融スプライスによって前記第２の２ｘ２スプリッタ／カプラのアーム＿３に取り付けられ、その出力アームのうちの１つが溶融スプライスによって前記「ジャイロコイル」に取り付けられ、その出力アームの別のアームが溶融スプライスによって前記「モニタコイル」に取り付けられた、第１の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１と、
   双方向挙動を有する第２の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２であって、その入力アームが溶融スプライスによって前記第２の２ｘ２スプリッタ／カプラのアーム＿４に取り付けられ、その出力アームのうちの１つが溶融スプライスによって前記第１のＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチに取り付けられ、その出力アームの別のアームが溶融スプライスによって前記第２のＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチに取り付けられた、第２の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２と、
   単一モード型光ファイバ接続を結合する１つ以上の溶融スプライスと、
   を含む装置。
2. 前記第１の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１が請求項１の前記２ｘ２シングルモードスプリッタ／カプラ＿２のアーム＿３から来る光波を等しく分割する、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１によって等しく分割された前記光波が溶融スプライスによって前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」内に放射される、請求項２に記載の装置。
4. 前記「ジャイロコイル」と「モニタコイル」内に放射された前記光波が位相変調されない、請求項３に記載の装置。
5. 前記第２の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２が前記２ｘ２シングルモードスプリッタ／カプラ＿２のアーム＿４から来る光波を等しく分割する、請求項１に記載の装置。
6. 前記第２の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２によって等しく分割された前記光波が溶融スプライスを介して前記ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ１と前記ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ２に放射される、請求項２に記載の装置。
7. 前記「ジャイロコイル」と「モニタコイル」内に放射された前記光波が、一般に、前記「ジャイロコイル」の長さ及び前記変調電圧振幅と適合する前記共振振動数を生成する前記信号発生器と、圧電変換器（ＰＺＴ）とによって位相変調される、請求項６に記載の装置。
8. 前記溶融スプライスによって前記第２の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２に取り付けられた前記第２の２ｘ２シングルモードスプリッタ／カプラ＿２であって、その１０巻のうちの１巻が前記ＰＺＴ上に巻き付けられ、前記ＰＺＴが前記信号発生器によって周期的かつ電気的に駆動され、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」の共通光路を前記変調電圧振幅によって前記共振周波数で延伸させて、前記「ジャイロコイル」と「モニタコイル」内に前記共通位相変調光波を同期的に作成する、請求項７に記載の装置。
9. 前記ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿１とＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿２が、論理１を意味する５Ｖで透過し、前記マイクロコントローラカードの埋め込みソフトウェアによって制御される、請求項６に記載の装置。
10. 前記ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿１とＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿２が双方向形式で機能し、前記光波が、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」内で対向伝播式に移動し前記干渉縞を形成し、前記ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿１と前記ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿２内で双方向伝播させられ、前記ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿１と前記ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿２を介して前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」から来て前記フォトダイオード上に当たる前記干渉光波が、前記光電流を刺激する、請求項９に記載の装置。
11. ＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ゼロ回転電圧を監視し導出する方法であって、
    光波を第２の２ｘ２シングルモードスプリッタ／カプラ＿２によって２つの部分に分割する段階と、
    前記第２の２ｘ２シングルモードスプリッタ／カプラ＿２で分割された前記光波のうちの１つを、位相変調なしに第１の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１内に放射する段階と、
    前記１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１によって前記１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１内に放射された前記光波を更に分割する段階と、
    １ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１によって分割された前記光波のうちの１つを前記ジャイロコイルに注入する段階と、
    １ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１によって分割された前記光波のうちの別の１つを前記モニタコイルに注入する段階と、
    ジャイロコイルから来る前記光波を第１のＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿１内に溶融スプライスを介して放射する段階と、
    モニタコイルから来る前記光波を第２のＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿２内に溶融スプライスを介して放射する段階と、
    前記第１のＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿１から来る前記光波を前記１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２内に放射する段階と、
    前記第２のＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿２から来る前記光波を前記１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２内に放射する段階と、
    前記第２のＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿２と前記第１のＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿１から来る前記光波を、第２の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２によって結合する段階と、
    前記第２のＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿２と前記第１のＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿１のタイミング及びシグナリゼーションプロセスをマイクロコントローラカードによって制御する段階と、
    復調回路から来るアナログ電圧をマイクロコントローラカードによってデジタル情報に変換する段階と、
    第１のソフトウェア＿１と第２のソフトウェア＿２を使用してＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ゼロ回転速度電圧を監視し導出することによって前記デジタル情報を処理する段階と、を含む方法。
12. 前記ＭＥＭＳ ＦＯ スイッチ＿１と前記オン／オフＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿２を制御する第１のソフトウェア＿１が、図３のシグナリゼーションを生成し、前記マイクロコントローラカードの前記アナログデジタル変換器が、前記シグナリゼーション中に前記復調回路の出力をサンプリングすることを可能にし、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」が、前記ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿１と前記ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿２を介して前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧに取り付けられたときに、地球回転軸に垂直に配置された「ジャイロコイル」を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの前記復調回路の両方の回転電圧と、前記地球回転の軸と前記「ジャイロコイル」の軸の両方に垂直に配置された前記「モニタコイル」を含む前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧのゼロ回転電圧との間の平均γ相関係数を計算するために図７のフローチャートとなる、請求項１１に記載の方法。
13. 初期値として前記第２のソフトウェア＿２、前記平均γ相関係数、及びゼロ（０）の平均オフセット電圧が入力され、この初期値が、前記ＭＥＭＳ ＦＯ オン／オフスイッチ＿１と前記ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿２を制御し、図６の前記シグナリゼーションを生成し、前記マイクロコントローラカードの前記アナログデジタルコンバータが、前記シグナリゼーション中に前記復調回路の出力をサンプリングすることを可能にし、地球回転軸に垂直に向けられた前記「ジャイロコイル」が、前記ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿１を介して前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧに取り付けられたときに前記復調回路から得られた第１の出力電圧と、地球回転軸と前記「ジャイロコイル」の両方に垂直に向けられた前記「モニタコイル」が前記ＭＥＭＳ ＦＯオン／オフスイッチ＿２を介して前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧに取り付けられたときに前記復調回路から得られた第２の出力電圧との減算処理から計算された前記平均オフセット電圧を得るために図８のフローチャートと適合する、請求項１１に記載の方法。
14. 前記ソフトウェア＿２が動作し、前記平均オフセット電圧が新しい値として入力され、実行者及び／又はオペレータによって再始動され、前記「ジャイロコイル」が前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧに取り付けられたときに前記復調回路の第１の出力電圧をサンプリングし、前記「モニタコイル」が前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧに取り付けられたときの前記平均γ相関関係と前記平均オフセット電圧を使用することによって、前記マイクロコントローラの前記アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）によってサンプリングされた、前記復調回路の第２の出力電圧からの前記瞬間ゼロ回転電圧を計算し、最終的に、図９ａ及び／又は図９ｂに示された前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」の向きと回転速度投射及び外部適用に関する式（２８）の補正瞬間電圧差を動的に監視し導出する、請求項１３に記載の方法。

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