JPH0432712A

JPH0432712A - 光ファイバジャイロ

Info

Publication number: JPH0432712A
Application number: JP13848990A
Authority: JP
Inventors: Hisao Sonobe; 久雄園部; Shigeru Obo; 茂於保; Junichi Makino; 牧野　淳一; Yasuhiro Gunji; 康弘郡司; Hiroshi Kajioka; 博梶岡; Tatsuya Kumagai; 達也熊谷
Original assignee: Hitachi Cable Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1990-05-30
Filing date: 1990-05-30
Publication date: 1992-02-04
Anticipated expiration: 2012-10-15
Also published as: JP2664271B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は移動体に搭載し、方位等を検出する小形の光フ
ァイバジャイロとその信号処理方法およびそれを用いた
最適なナビゲーションシステムの改良に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来の光ファイバジャイロは光学系を構成するレンズ等
のガラス材や保持部材が温度変化によって変形し、ドリ
フトが生じ検出精度が十分得られないという欠点があっ
た。そこで、特開昭６１−４８７１４号公報に記載され
ているように、光ファイバジャイロを機械的に表裏を反
転することによって入力角速度の極性を反転し、正入力
のときの値と負入力のときの値を加算し、その値の１／
２の値を零点とすることによってドリフトを補正してい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕上記従来技術は機械式の反転機構を必要とするため、小
形軽量化が困難であった。

本発明の目的は小形軽量でかっ、オフセットとドリフト
の小さな光ファイバジャイロを提供することにある。

本発明の第２の目的は移動体のナビゲーションシステム
の方位センサとして上記光ファイバジャイロを使用する
にあたり、移動体の状態に応じてオフセットキャンセル
指令を与えることにより高精度のナビゲーションシステ
ムを実現することにある。

〔問題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、従来の光学系に可干渉性光
源の光出力又は位相変調器の卵動源のオンオフ手段を設
け、信号処理系には自己オフセット値を検出し信号値を
補正する機能を付加したものである。

さらに、ナビゲーションシステムとして用いる場合、前
記オフセットキャンセル指令を主制御装置側から与える
ことにより、精度向上を図るようにしたものである。

〔作用〕

光出力又は位相変調器の翻動源のオンオフ手段によって
入力角速度に関係する入力を一時的に零にし、その時の
信号処理系のオフセット値を記憶し、平常時にオフセッ
ト値を差し引いて出力することにより、信号処理系のオ
フセットとドリフトを等測的に零にすることができる。

また、機械的な可動部分がないため、小形軽量化を図る
ことができる。

また、前記オフセットキャンセル指令を移動体の方向変
化の少ない状態で与えることにより、ナビゲーションシ
ステムの精度向上を図ることができる。

（実施例〕以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図によって詳
細に説明する。

第１図において、可干渉性光源１と光分岐器２ａ、２ｂ
と偏光子３と光フアイバループ４と位相変調器５の部分
が光学系であり、例えば可干渉性光ｇｌは一般のレーザ
ダイオード又は超発光形ダイオードを使用し、光分岐器
２ａ、２ｂは光ファイバを用いたエバネツセント効果に
よるビームスプリッタである。偏光子３は偏光特性を有
する特殊な光ファイバをコイル状に巻いたものである。

光フアイバループ４は全長数百メートルの光ファイバを
コイル状に巻いたものである。

位相変調器５はシリンダ状の電歪素子に全長数メートル
の光ファイバを巻きつけ、電気信号で光路長を変えるも
のであり、交流的な光位相差バイアス手段である。これ
らの部品の接続は光ファイバどうしを融着している。な
お、光ファイバは例えば単一モードの偏波面保存光ファ
イバを用いている。

これ以外の部分は信号処理系であり、光電変換器６ａ、
６ｂは光出力を電圧に変換するものであり、主としてホ
トダイオードと電流電圧変換部からなるものである。

光電変換器６ａの交流信号Ｅ２は入力角速度ΩＩｎに関
係した交流信号である。光電変換器６ｂのモニタ出力Ｅ
７は可干渉性光源１の光出力を千二りするためのもので
あり、光分岐器２ａの光出力に比例した直流信号である
。電流制御器７ａはモニタ出力Ｅ７とスイッチ回路８の
出力である指令値ＥｌＰを比較して可干渉性光源１に加
える直流信号Ｅ８を微調整し、モニタ出力Ｅ７　、すな
わち光分岐器２ａの光出力を一定に保つものである。

信号発生器１２は一般に水晶発振器２分周器。

移相器、ローパスフィルタ、アッテネータなどから成り
、位相変調器５を駆動する所定の周波数（ｆｍとする）
の正弦波の駆動信号Ｅ１を発生し、さらに、複数の同期
検波器９の同期信号Ｅ／１として基本波がｆ＋ｎの整数
倍の何種類かのパルス信号を発生する多周波の発振器の
ようなものである。

ここでは説明を容易にするために、信号発生器１２の位
相変調５の駆動信号Ｅ１と、これと同一の周波数の同期
信号Ｅ１１のみを発生するものとする。

同期検波器９は交流増幅器、アナログスイッチ、又はア
ナログ乗算器、ローパスフィルタ、直流増幅器などから
成り、交流信号Ｅ２に含まれる入力角速度Ω、ｎに関係
した信号成分を同期信号Ｅ’ｌで同期検波し、直流の出
力信号Ｅ８に変換するものである。

Ａ／Ｄ変換器１０は出力信号Ｅ８をパラレルあるいはシ
リアルのデジタル信号Ｅ４に変換するものである。

演算処理部１１はマイクロコンピュータや入出力インタ
ーフェイスなどから成り、各種の演算及び他の部分、例
えばＡ／Ｄ変換器１０などに変換指令信号を出し、さら
に、入力角速度ΩＩｎの検出値としてΩｏｕｔ　を出力
するものである。検出値ΩＯｕｔの出力形態は、次に接
続する機器の入力形態に合わせたパラレル又はシリアル
のデジタル（ｉ号あるいはアナログ信号等である。

以上の構成は最も代表的な位相変調方式の光ファイバジ
ャイロの基本構成であり、本発明を実施するのに好適な
構成である。スイッチ８は本発明における主要な部品で
ある。スイッチ８は例えばトランジスタを使ったアナロ
グスイッチであり、演算処理部１１の指令信号Ｅ８に応
じてオンオフし、指令値Ｅ’ＰをＥ、にしたり零にする
ものである。

以上の構成において、まず、従来の検出方法を用いた場
合、すなわち、光分岐器２ａの光出力が指令値Ｅ’ｐ”
Ｅｐに沿った値でかっ、一定の場合について説明すると
、以下のようになる。

ここで、入力角速度Ωｉ。と同期検波器９の出力信号Ｅ
８の関係を近似式で表すと、Ｅａ”Ｋｐ　・Ｋｍ　・５ｉｎＫｓΩｔ　ｎ　＋　Ｅ　
ｏ　＋　Ｅ　ｅ　　−（１）Ωｔｎ＝（１／Ｋｓ）（ｓ
ｉｎ−’（（Ｅｓ−Ｅｏ−Ｅｅ）／Ｋｐ４ｊコ・・・（
２）になる。ここに、Ｋｐは光電変換器６ａに入る光出力の
大きさや、光電変換器６ａと同期検波器９の総合増幅度
などに関係する定数である。Ｋ、は交流的な光位相差バ
イアスの深さの度合いに関係する定数、Ｋｓはサグナッ
ク効果すなわち光学系の感度に関する定数、Ｅｏは光学
系の不完全さに起因する光学系のオフセット値、Ｅｅは
信号処理系の電気的なオフセット値である。従って、出
力信号Ｅ８に含まれているオフセット値ＥｏとＥａの合
計値を何らかの方法で求め、出力信号Ｅ３から差し引か
ない場合には正確な入力角速度Ω、ｎが求まらず、検出
値Ω。ｕｔに誤差を生じることが分かる。

オフセット値の合計値はフルスケールの約１％程度にな
る場合もあり、その値は周囲温度の変化に伴って変動し
、大きなドリフトの原因になっている。

以上の従来方法におけるオフセット値について実験によ
り検討したところ、光学的なオフセット値Ｅｏは、光学
系に適正な部品を使用した場合非常に小さく、フルスケ
ールの約０．００１％以下であり、電気的なオフセット
値Ｅｅに比べて十分小さいことが分かった。すなわち、
光学的なオフセット値の影響は使用部品を適正に選定す
れば除去できるため、この項を無視することにより（］
）式と（２）を次のように改める。

Ｅ　ａ＝＝　Ｋｐ−Ｋｍ　・５ｉｎＫｓΩｉ　ｎ＋　Ｅ
　ｅ　　　　−（３）ΩＩ−＝（１／に５）（ｓｉｎ−
”（（Ｅ３−Ｅｅ）／Ｋｐ・に、）］　　・（４）また
、電気的なオフセット値Ｅ８の原因を実験的に追及した
ところ、位相変調器５の酩動信号Ｅ１の誘導による光電
変換器６ａ側へのもれ込みと、同期検波器９の直流増幅
部のオフセットであり、光出力の大小とは全く無関係で
あることが分かった。

以上の実験結果に基づいて、光出力を零にして（３）式
のＫｐ　を零にすることにより（３）式は、Ｅ３＝Ｅｅ
　　　　　　　　　　　　　　・・・（５）になり、Ａ
／Ｄ変換器１０の出力Ｅ４は通常前記Ｅ３と等しい値で
あることから演算処理部１１においてＡ／Ｄ変換器１０
のオフセット値も含んだ真の電気的オフセット値Ｅｅを
容易に求めることができる。その結果、（４）式により
求めた入力角速度Ωｉｎは正確になり、最終的に誤差の
小さな検出値Ω。Ｕ、を出力することができる。

以上のことを実現する動作について、上記で説明した第
１図と、第２図に示した動作図を用いて具体的に説明す
る。

ここで、第２図に示したように入力角速度Ωｉｎは一定
、オフセット値は破線で示したように時間経過に伴って
直線的に増加すると仮定する（通常オフセット値は周囲
の環境の変動に基づいて振動的に変動する）。

まず、指令信号ＥｅをＴ２の周囲でＴ１の間を零にする
と、指令信号Ｅ６が１の間は第１図のスイッチ８がオン
して指令値Ｅ’ｐがＥ、になり、可干渉性光源１に直流
信号Ｅδが加わり、光分岐器２ａの光出力が所定値にな
る。

一方、指令信号Ｅ６が零の間（Ｔｘの期間）はスイッチ
８がオフし指令値Ｅ’ｐは零と成り、最終的に光分岐器
２ａの光出力が零になる。従って、同期検波器９の出力
信号Ｅ８は第２図の実線のように入力角速度Ω１ｎによ
る変動分は零となり、指令信号Ｅ６が零の間の値は電気
的なオフセット値Ｅｅのみになる。

このオフセット値を演算処理部１１で検出して記憶し、
同じ演算処理部１１で指令信号Ｅ６が１の間の出力信号
Ｅ３の値から先に記憶したオフセット値を差し引いて入
力角速度ΩＩｎを求めることにより、検出値Ωｏｕｔ　
に含まれるオフセットによる誤差が補正される。すなわ
ち、検出値Ω。ｕｔは誤差が周期Ｔ２の間のオフセット
の変動分のみに成り、はぼ入力角速度Ω貞。に近い値に
なる。これは観点を変えると、本発明の光ファイバジャ
イロは入力角速度ΩＩｎが零のときに検出値Ω。、を零
にする調整、すなわち零点調節を入力角速度ΩＩｎが零
でないときに実施できる機能を有するものである。また
、長期的に見ると、零点調節を周期的に行っているため
、オフセットとドリフトを等測的に零にできる。ただし
、指令信号Ｅ６が零の間は入力角速度Ω、ｎの検出が全
くできないため、入力角速度Ω１ｏと無関係な値、例え
ばオフセット値を出力する以外になく、検出値Ωｏｕｔ
は図の破線のように誤差が大きくなる。

ここで、Ｔｌの間に入力角速度Ω、が大きく変化しない
ものと仮定するとＴ１の間の検出値Ωｏｕｔの値を指令
信号Ｅ６を零にする直前の値に保持し、実線のように修
正することが有効である。

しかし、Ｔｌの間が検出不能であることに変りがなく、
この検出値Ω。ｕｌ　を積分して角度を求める場合、検
出不能の時間が長いほど大きな誤差要因になる。よって
、Ｔ１は極力短く、Ｔ２は極力長くする法がよい。

なお、本発明を実施しない場合、すなわち、オフセット
補正無しの場合、同期検波器９の出力信号Ｅ３と検出値
Ωｏｕｔは第２図の２点鎖線のようにオフセットによっ
て大きな誤差を生じる。

以上のように本実施例によると、従来装置にスイッチ８
を１個付加し、演算処理に工夫を施すのみで、光ファイ
バジャイロに対してオフセットとドリフトを小さくする
効果や、入力角速度が加わっている状態で零点調節を実
施できる機能を付加する効果、及び機械的な反転機構が
ないので小形軽量化できる効果がある。

なお、第１図において説明を容易にするために信号発生
器１２の出力は駆動信号Ｅ１と同期信号Ｅ’ｌのみにし
、同期検波器９を１個にしているが、これに限らず複数
の同期検波器を備えるものであっても本発明を実施でき
る。

ただし、同期信号Ｅ’ｓの周波数が駆動信号Ｅ１の周波
数の偶数倍のとき（３）式はＥｓ＝Ｋｐ・Ｋ’　　・ｃ
ｏｓＫｓＱｌ、＋Ｅｅ　　　−（６）になり、入力角速
度Ω１が零のときに同期検波器９の出力信号Ｅ３が最大
であるが、Ｋｐ　を零にすることにより、電気的なオフ
セラ１−値を求められることに変りがなく、オフセット
とドリフト（この場合出力変動）を小さくする効果は上
記した実施例の効果と全く変りない。

また、第１図において電流制御器７ａは光分岐器２ａの
光出力をモニタし、その光出力を一定に制御するもので
あるが、これに限らず例えば可干渉性光源ｌの光出力を
直接モニタするもの、あるいは、可干渉性光源１の駆動
電流をモニタし、駆動電流を一定に保つものであっても
よく、その場合も実施例の効果は変わらない。

また、以上の説明は、可干渉性光ｇ１を一時的に零にし
て（３）式の定数に、を零にして、Ｋｐ−Ｋａ−ｓｉｎ
ＫｓΩｔ　ｎ　＝　０　　　　　　・−（７）にしてい
るが、交流的な光位相差バイアスの大きさの度合いに関
する定数に１を一時的に零にしてもよい。その具体的手
段について説明すると、まず、Ｋｐとに、の両方を零に
しても支障無いが、どちらか一方を零にすればよく、第
１図に示したスイッチ８を位相変調器５側に移動して駆
動信号Ｅｌ　をオンオフし、一方電流制御器７ａには指
令値Ｅｐ　を直接加えてもよく、このような構成にした
場合も上記実施例の効果と全く変らない。

また、翻動信号Ｅ１をオンオフする手段はどのようなも
のでもよく、例えば、スイッチ８を用いずに信号発生器
１２に指令４ｆｉ号Ｅ６を直接送り、恥動信号Ｅ１の発
振を停止してもよい。この極端な例として、演算処理部
１１に信号発生器１２が内蔵されたものでもよく、この
場合上記した実施例の効果の他、構成が簡単になるとい
う効果が加わる。

また、位相変調器５の駆動信号Ｅ」をオフしないで極性
をアナログスイッチなどによって一時的に反転し、その
時の直流信号Ｅ’３を記憶し、その値と反転しないとき
の直流信号Ｅ８を加算し、その加算値を１／２にするこ
とにより電気的なオフセット値Ｅｅを求めることができ
る。すなわち。

（３）式のに、の値を一時的に−に、にして加算すると
次のようになり、Ｅｓ＋Ｅ’　　ａ＝Ｋｐ−Ｋｓ−ｓｉｎＫｓΩＩｎ　＋
　Ｅ　ｅ−４−Ｅｐ・　（−ＫＩＩ）・５ｉｎＫｓΩｔ
。＋Ｅｅ＝２Ｅｅ　　　　　　　　　　　　　　・・（
８）ＣＥａ十Ｅ’　８）　／　２＝Ｅ　ｅ　　　　　　
　　・−（９）オフセット値Ｅｅを求めることができる
。この値を平常時の直流信号Ｅ８より差し引くことによ
ってオフセットを補正することができる。この実施例に
よると、駆動信号Ｅ１の極性を反転している最中の短い
間（スイッチのデッドタイムに相当する時間）のみ入力
角速度Ωｉｎが検出不能になるが、その期間は上記した
駆動源をオフする実施例の検出不能になる時間の１／１
０〜１／ユＯＯ程度であり、検出不能期間の検出値Ω。

ｕｔの誤差を最も小さくする効果がある。

次に、光学系の光位相差バイアス手段が直流的に光ファ
イバジャイロに本発明を実施した場合について説明する
。第３図は光分岐器２Ｃに３×３光分岐器を使用した位
相差バイアス方式の光ファイバジャイロに本発明を実施
した場合の構成図である。図において、第１図と同一符
号の部品は第１図で説明した部品と同様であり、ここで
の説明は省略し、それら以外の部品について説明する。

まず、光分岐器２Ｃは前記したように３×３光分岐器で
あり、入出力端がそれぞれ３箇所あり、可干渉性光ｇ１
の光出力を分岐して、光フアイバループ４にいれ、光フ
アイバループ４を一巡した時計回りと反時計回りの光波
に対して光位相差バイアスを付加して合成し、２つの出
力端から光出力を出すものである。理想的には光位相差
バイアス量がｌ／４波長になるものである。電流制御器
７ｂは光電変換器Ｃａの各出力信号Ｅ９とＥｔｏの和の
値と指令値ＥＩＰを比較して直流信号Ｅｓ　を調節し、
出力信号ＥθとＥｌｏの和の値を一定に保つものである
。増幅器１３は出力信号ＥｅとＥｔａの差を増幅する直
流増幅器である。このような構成において、入力角速度
Ω、と出力信号Ｅｅ　。

Ｅｌｏ及びＥａの関係式は、光位相差バイアス量を１／
４波長（光位相差で９０°）とすると次のようになる。

Ｅｏ＝Ｋｐ　（１＋５ｉｎＫｓΩ＋１．）　＋　Ｅ　ｅ
　ｈ　　　−（１０）ト：ｘｏ＝　Ｋｐ　　（１ｓ、１
ｎＫｓ　Ωｉ　ｏ）　　十Ｅ　ｅ　２　　　　（１１）
Ｅ３＝　Ｋ　ｇ　（Ｅ　ｅ　−Ｅ　＋ｏ）＝　Ｋ　ｇ　
（２Ｋｐ・５ｉｎＫｓΩ４９．）＋Ｋｇ（Ｅｅｉ−Ｅａ
２）＋Ｅｅａ Ω＋ｎ＝（１／に、５）Ｅｓｉｎ　’（（Ｅｓ　　Ｋｇ
（Ｅｅｉ−Ｅａ２）Ｅ　ｅ３）／　２　Ｋｐ−Ｋ　ｇコ
　　　　　　＝・（＋３）Ｅ　ｚ　　＝Ｅｏ　＋　Ｅｔ
ｏ＝　　２　　Ｋｐ＋Ｅ　　ｅ＋＋Ｅ　　ｅ　　２−（
＋４）ここに、Ｋ、は光電変換器６ａに入る光出力の大
きさ及び光電変換器６ａの増幅度に関係する定数Ｋｓは
光学系の感度に関係する定数、Ｋ６は増幅器］３の増幅
度に関係する定数、Ｅｅｘ、Ｅａ２は光電変換器６ａの
オフセット値、Ｅｅｓは増１編器１３のオフセラ１〜値
である。

まず、（Ｉ４）式に示すように出力信号Ｅ８とＥＩＯの
和Ｅｚはオフセラミル値Ｅｅ１．Ｅｅ２を無視すると入
力角速度ΩＩｎの大きさに無関係かっ、光出力に比例し
た値になるため、指令信号Ｅ６を１にしてスイッチ８を
オンして指令値Ｅ’ｐをＥｐにし、電流制御器７ｂで指
令値Ｅ′　　との和の値Ｅｚを比較して直流信号Ｅ♂を
微調節し、Ｅｚを一定に保つことにより光フアイバルー
プ４を一巡する光出力を一定に保つことができる。

次に、第１図に示した実施例で詳しく説明したように、
指令信号Ｅ６を零にしてスイッチ８をオフし、可干渉性
光ｇ１の光出力を零にしてＫｐ　を零にすることにより
、（１２）式に示したようにオフセット値Ｋｇ（Ｅｅｌ
−Ｅａ２）＋Ｅｅａを求めることができ、その結果（１
３）式によって求めた入力角速度Ω１□は電気的なオフ
セットの影響を受けない正確な値になり、最終的にオフ
セラ（−とドリフ（〜の小さな検出値Ω。ｕｔ　を出力
することができる。

ここで、（＋４）式ではオフセ−）１・値ＥＱ１とＥｅ
ｘを無視し、　（＋２）式ではオフセラ１へ値Ｋｇ（Ｅ
ｅｌ〜Ｅｅ２）をＥａ８を問題視している理由は、Ｋｇ
が５０〜１００倍の増幅度であり、オフセラ＋へが増幅
され増大するためである。なお、入力角速度Ωｌｎが一
定でオフセット値が時間経過に伴って直線的に増加する
ものと仮定したときの動作状況は、上記した先の実施例
の動作と全く同じであり、第２図に示すようになる。

また、本実施例では光位相差バイアス量が正確に１／４
波長でない場合（１０）式と（１１）式にｃｏｓＫｓΩ
龜。の項が入り、その項は本実施例で補正できない光学
的なオフセット値と成り、また入力角速度Ω、、と検出
値Ω。。、の比例関係がくずれるため、光位相差バイア
ス量を正確に１／４波長にすることが重要である。また
、（１０）式のＫｐ　と（１１）式のＫｐは光出力の大
きさや各光電変換器６ａの増幅度の違いなどによって一
致しなくなり、その結果、光学的なものと区別できない
オフセット値になり、また、（１４）式にｓｉｎ　Ｋ　
ｓΩＩｎの項が入り、可干渉性光源１の光出力を一定に
保つことができなくなる。よって１本実施例を有効にす
るためには光電変換器６ａの増幅度等を微調節すること
が重要である。

以上のように本実施例によると、発明の対象となる光フ
ァイバジャイロの光学系が直流的な光位相差バイアス方
式であっても、本実施例の効果１′！第１７図に示した
実施例の効果とほとんど変わりない。

また、発明の対象となる光学系はこれらに限らず、第３
図に示した光学系と同様に直流的に光位相差バイアスを
１／４波長板によって与える通称直交偏波方式であって
もよく、その実施例の効果は第３図に示した実施例の効
果と同じである。

また、第２図によると、指令信号Ｅ６を周期的に零にし
ているが、これは発明を理解しやすくするための想定で
あり、実際には必要に応じて零にし、オフセット補正を
実施すればよい。オフセット値の検出期間Ｔ１は入力角
速度ΩＩｎの検出不能期間であることを考慮し、例えば
検出値Ω。□、が小さくかつ一定であるときにオフセッ
ト補正を実施するのもよい方法である。

また、第１図と第３図においてスイッチ８によって指令
値Ｅ’ｐをＥｐまたは零にする部分は、これに限らず例
えば指令信号Ｅ６を減衰器等を介して電流制御器７ａに
直接加えても良くその場合、構成が簡単になる効果があ
る。

また、以上の実施例では定数Ｋｐまたは定数Ｋ。

のどちらか一方を零にして電気的なオフセット値を検出
しているが、例えば定数Ｋｐ　を１／２にしたときの出
力信号Ｅｓの変化量から電気的なオフセット値を数値演
算を求めても良い。

次に、ナビゲーションシステムに上記光ファイバジャイ
ロを用いたときの実施例を第４図に示す。

本発明の光ファイバジャイロ５１の検出値Ω。０゜によ
り、車体の相対的な回転角を高精度に検出することがで
きる。さらに、絶対方位センサ５０力鴬らの方位信号Ｅ
ｓｏと距離センサ５２からの距離信号Ｅｅａを用いて、
主制御装置である位置演算用コンピュータ５４において
位置を算出することができる。その結果を地図メモリ５
３の道路データを用いて表示装置５５に示すことができ
る。

本システムにおいて、上記光ファイノ（ジャイロのオフ
セットを補正するためのオフセットキャンセル指令Ｅｇ
ｏを位置演算用コンピュータ５４から発生するようにし
たものである。この位置演算用コンピュータ５４では移
動体の状態を判定して上記オフセットキャンセル指令Ｅ
ｅｏを発生する。信号Ｅｅｏ発生の状態は次の状態のと
きが最適である。

（１）停車状態のとき。

（２）入力角速度が小さく直線走行か、それに近し）状
態のとき。

（３）一定角速度による回転時。

」二記のように位置演算用コンピュータ５４からのオフ
セットキャンセル指令Ｅｅｏを光ファイノベジャイロ５
１へ送信し、光ファイバジャイロ５１で指令信号Ｅ６を
発生することにより、それまで蓄積していた角速度のオ
フセットをキャンセルすることができ、より高精度のナ
ビゲーションシステムを実現できるものである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、機械式の反転機構を用い
ることがないので、小型軽量になり、かつ、オフセット
が補正されるのでオフセン］・とドリフトの小さな光フ
ァイバジャイロを実現することができる。さらに、ナビ
ゲーションシステムに光ファイバジャイロを用いる場合
、オフセン］へキャンセル指令をシステムの主制御装置
から発生するようにすることにより、移動体の状況に応
じた補正が可能となり高精度のナビゲーションシステム
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は動作
説明図、第３図は本発明の他の実施例のブロック図、第
４図はナビゲーションシステムの一実施例の構成図であ
る。１　・可干渉性光源、２ａ、２ｂ、２ｃ・・光分岐器、
４・・・光フアイバループ、５・・・位相変調器、６ａ
。第図時間位相質ｔｌｌＨ，６ａ、６ｂ・充電変換器＋　７８・電流制御器

Claims

【特許請求の範囲】

１．可干渉性光源からの光を２方向に分岐合成する光分
岐と、前記分岐された光を逆回転で伝ぱんする光フアイ
バループと前記分岐された光をバイアスする光位相差バ
イアス手段とからなる光学系と、前記光学系の光出力を
電気信号に変換し処理する信号処理系と、その処理結果
に基づいて角速度を検出する検出部とからなる光フアイ
バジヤイロにおいて、前記可干渉性光源を一時オフした
時の前記信号処理系の出力信号をオフセツト値として記
憶する記憶手段と、前記可干渉性光源がオン時の出力信
号を前記オフセツト値で補正する検出手段を有すること
を特徴とする光フアイバジヤイロ。
２．請求項第１項において、前記検出手段は、前記可干
渉性光源のオフ期間の信号処理系の出力信号を、前記可
干渉性光源をオフする直前の値に保持することを特徴と
する光フアイバジヤイロ。
３．請求項第１項において、前記光位相差バイアス手段
は所定の周波数の交流電圧で駆動される位相変調器を用
いたことを特徴とする光フアイバジヤイロ。
４．請求項第１項において、前記光位相差バイアス手段
は所定の直流バイアスを与える手段で構成されることを
特徴とする光フアイバジヤイロ。
５．可干渉性光源からの光を分岐合成する光分岐と、前
記分岐された光を逆回転で伝ぱんする光フアイバループ
と、前記分岐された光を所定の交流電圧で駆動する位相
変調器を内部に有する光位相差バイアス手段とからなる
光学系と、前記光学系の光出力を電気信号に変換し処理
する信号処理系と、その処理結果に基づいて角速度を検
出する検出部とからなる光フアイバジヤイロにおいて、
前記検出部は、前記位相変調器の駆動源を一時オフした
時の前記信号処理系の出力信号をオフセツト値として記
憶する記憶手段と、前記位相変調器の駆動源がオンの時
の出力信号を前記オフセツト値で補正する検出手段を有
することを特徴とする光フアイバジヤイロ。
６．請求項第５項において、前記検出手段は、前記位相
変調器の翻動源のオフ期間の信号処理系の出力信号を、
前記位相変調器の駆動源をオフする直前の値に保持する
ことを特徴とする光フアイバジヤイロ。
７．可干渉性光源からの光を分岐合成する光分岐と、前
記分岐された光を逆回転で伝ぱんする光フアイバループ
と、前記分岐された光をバイアスする光位相差バイアス
手段とからなる光学系と、前記光学系の光出力を電気信
号に変換し処理する信号処理系と、その処理結果に基づ
いて角速度を検出する検出部とからなる光フアイバジヤ
イロにおいて、前記可干渉性光源を所定期間、所定の値
に変化させたときの前記信号処理系の出力信号と前記可
干渉光源の変化量からオフセツト値を求めて記憶する記
憶手段と、前記可干渉性光源がオン時の出力信号を前記
オフセット値で補正する検出手段を有することを特徴と
する光フアイバジヤイロ。
８．請求項第７項において、前記検出手段は、前記可干
渉性光源を所定値に変化させた期間の信号処理系の出力
信号を、前記可干渉性光源を所定値に変化させる直前の
値に保持することを特徴とする光フアイバジヤイロ。
９．可干渉性光源からの光を分岐合成する光分岐と、前
記分岐された光を逆回転で伝ぱんする光フアイバループ
と、前記分岐された光を所定の交流電圧で駆動する位相
変調器を内部に有する光位相差バイアス手段とからなる
光学系と、前記光学系の光出力を電気信号に変換し処理
する信号処理系と、その処理結果に基づいて角速度を検
出する検出部とからなる光フアイバジヤイロにおいて、
前記位相変調器の駆動源を一時逆極性の電圧を与え、そ
の時の前記信号処理系の出力信号と前記逆極性の電圧を
与える前の値からオフセツト値を求めて記憶する記憶手
段と、前記位相変調器の駆動源が正極性の時の出力信号
を前記オフセツトの値で補正する検出手段を有すること
を特徴とする光フアイバジヤイロ。
１０．請求項第９項において、前記オフセツト値は前記
逆極性の電圧を与える前の前記信号処理系の出力信号と
前記逆極性の電圧を与えたとき前記信号処理系の出力信
号の和の１／２の値であることを特徴とする光フアイバ
ジヤイロ。
１１．可干渉性光源からの光を２方向に分岐し更に帰還
光を合成する光分岐と、前記分岐された光を時計回りと
反時計回りに伝ぱんする光フアイバループと、前記分岐
された光に所定のバイアスを与える光位相差バイアス手
段とからなる光学系と、前記光学系の光出力を電気信号
に変換し処理する信号処理系と、その処理結果に基づい
て角速度を検出する検出部とからなる光フアイバジヤイ
ロにおいて、前記光学系に光フアイバループを時計回り
、及び反時計回りに伝ぱんする光波に対して、時計回り
の入力角速度相当の直流的な光位相差バイアスを与えた
第１の光出力端と、反時計回りの直流的な光位相差バイ
アスを与えた第２の光出力端を設け、前記信号処理系を
前記第１及び第２の光出力端にそれぞれ第１第２の光電
変換器を配し、前記第１の光電変換器の出力と前記第２
の光電変換器の出力和を一定に保つ可干渉性光源の電流
制御手段と、前記第１の光電変換器の出力と前記第２の
光電変換器の出力差から入力角速度に対応した値を出力
する処理部とで構成されたことを特徴とする光フアイバ
ジヤイロ。
１２．可干渉性光源から出力された光波を光分岐器で２
つに分岐し、光フアイバループで時計回りと反時計回り
に伝ぱんする光波に光位相差を与え、その光波を再度前
記光分岐器を介して合成し合成された光を光電変換し、
その信号から角速度を求める光フアイバジヤイロの信号
処理方法において、前記可干渉性光源を所定の間隔でオ
ンオフ制御することにより、前記オフ時の検出値を記憶
し、記憶された検出値からオン時の検出値を補正するよ
うにしたことを特徴とする光フアイバジヤイロの信号処
理方法。
１３．請求項第１２項において、前記可干渉光源をオフ
するタイミングは角速度を求める検出手段から任意に与
え、所定時間オフ状態を保持することを特徴とする光フ
アイバジヤイロの信号処理方法。
１４．請求項第１２項において、前記可干渉光源をオフ
する代わりに、前記光位相差信号をオフあるいは極性を
反転することにより、前記光フアイバジヤイロのオフセ
ツト値を求め、検出値を補正するようにしたことを特徴
とする光フアイバジヤイロの信号処理方法。
１５．移動体の回転角を検出する回転角センサと、移動
距離を検出する距離センサと、絶対方向を検出する方位
センサと、地図情報を記録した情報記録手段及び、前記
各センサ出力と前記地図情報に基づいて移動体の現在位
置を算出する演算手段を有する主制御装置と、現在位置
を表示する表示手段からなるナビゲーシヨンシステムに
おいて、前記回転角センサに光フアイバジヤイロを用い
、前記主制御装置で前記移動体の状態を判断し、その判
断結果に基づいて前記光フアイバジヤイロのオフセツト
キヤンセル指令を前記主制御装置から発生させるように
したことを特徴とするナビゲーシヨンシステム。
１６．可干渉性光源からの光を２方向に分岐し帰還光を
再合成する光分岐と、前記分岐された光を時計回りと反
時計回りに伝ぱんする光フアイバループと、前記分岐さ
れた光をバイアスする光位相差バイアス手段とからなる
光学系と、前記光学系の光出力を電気信号に変換し処理
する信号処理系と、その処理結果に基づいて角速度を検
出する検出部とからなる光フアイバジヤイロにおいて、
前記可干渉性光源を一時オフした時の前記信号処理系の
変動状態を情報として記憶する記憶手段と、前記可干渉
性光源がオン時の出力信号から前記変動値を差し引いた
値を正規の検出値として出力する検出手段を有すること
を特徴とする光フアイバジヤイロ。