JPS595684A - 角速度センサにおけるインクリメンタルなロツクイン誤差を補正する方法及び装置 - Google Patents

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】 〔１発明の技術分野〕 本発明は、２つの波が閉ループ路において反対方向に飯
温し、これら伝擢波を周波数分離してこれら波のエネル
ギ結合によυ生じたロックイン作用を最小にする方法及
びバイアス装置を含む角速度センサに関する。更に詳細
には本発明は、センサ出力を累積誤差に対して補正すな
わち補償することができるようにした補正装置及び、イ
ンクリメンタルなロックイン誤差を表わす信号を出力す
る装置を提供する。

［、従来技術〕 す／グレーザジャイロのような簡単なレーザ角速度セン
サにおける２つの対向進行波は、実質的には単色電磁放
射線の２つの波すなわちビームで。

通常レーザビームの形の２つの単色光線である。

２つの光線は、その周囲における回転を検知する入力軸
を包囲す不（必ずしもそうでなくてもよい）オプティカ
ル閉ループ路に沿って反対方向に進行する。センサが動
作していない場合１通常レーザ通路であるオプティカル
閉ループ路は７反対方向に進行するビームにとって同じ
であるので、各ビームの発振周波数も同じである。入力
軸に関してリングレーザジャイロが回転、すなわち閉ル
ープ路が回転すると、一方のビームが進行するレーザ通
路の有効長さは増加し、他方のビームが進行するレーザ
通路の有効長さは減少する。２つのビームのレーザ通路
の有効長さが変化すると、各ビームの周波数が変化し、
一方のビームの周波数が増加し、他方が減少する。従っ
て、このような装置における電磁放射線のビームの発振
周波数は、レーザ通路の有効長によシ決まる。そのため
、２つ差 のビーム間の周波臼、閉ループ路の回転速度を表わして
いる。２つのビーム間の周波数差は５周波数差に比例し
た割合で変化する２つのビームの位相差を生じる。従っ
て、２つのビーム間の累積位相差は、閉ループ路の回転
の時間積分に比例する。それ故、ある期間における全位
相差は、積分期間における閉ループ路の全角度変位を表
わし。

その位相差の変化の割合は、閉ループ路の回転速度を表
わしている。

リングレーザジャイロの問題特性に、′ロックイン“が
ある。ロックイン閾値すなわちロックインレートと呼ば
れているある（１蔦界値以下の閉ループ路の回転速度に
おいて、対向方向に進むビームの周波数は、共通値に同
期してしまい９周波数差がゼロで全熱回転していないと
表示する。このロックイン特性は、２つの反対方向に進
む波間の相互エネルギ結合によるものである。このエネ
ルギ結合は、主に、各ビームから他のビームの方向への
相互エネルギ散乱に起因している。なお、この作用は１
通常の電気的発振器において前かられかっているロック
イン結合作用と類似している。

ジャイロを作動しかつ有効な回転情報を得るため、従来
のレーザジャイロではバイアスを変えて。

ロックインレベル以上の速度でジャイロが回転するよう
にしている。米国特許第３，３７３，６５０号では電磁
エネルギの対向方向に進行するビームの少くとも一方の
周波数に変動バイアスをかけて、２つのビーム間に変動
周波数差を生じさせる）（イアス装償を設けている。こ
のバイアスは変動周波数差の符号が変化するようなバイ
アスである。このような周波数バイアスは、大部分の時
間においてロックインレート近くで発生する周波数差よ
りも大きい周波数差を、ビーム間に発生させる。周波数
差の符号すなわち極性は、同じ符号方向から反転する符
号反転間の期間にわたって積分された。２つのビーム間
の時間積分周波数差がほぼゼロであるように１周期的に
変化する。なお、２つのビーム間の周波数差は、ある点
においてゼロになるので１周波数差の符号すなわち方向
が反転する時点において、２つのビームはロックインさ
れる傾向がある。ジャイロ出力角度は周波数差から得ら
れるので、誤差はジャイロ出力角度に累積する。２つの
ビームがロックインされる期間は、非常に短い期間で、
これによシジャイロ出力角度誤差はかなシ減少される。

しかし１周波数差の各符号反転に相当するロックインに
おいて、これら期間により得られるインクリメンタルな
ロックイン誤差はジャイロ出力角度信号に累積しそのう
ち、この誤差は特に航行システムにおける問題レベルに
１で達してし寸う。インクリメンタルなロックイン誤差
の累積を、ランダムウオークまたはランダムドリフトと
呼称することがある。

米国特許第３，３７３，６５０号に示すようなバイアス
システムにおけるバイアスを、ディザと呼称することが
あり、″このようなディザを有するリングレーザジャイ
ロをディザジャイロと呼称し、これはこの分野において
周知のものである。以下、ディザジャイロとは２反対方
向に進むビームの少くとも一方に周波数バイアスをかけ
て、ビーム間の周波数差が時間につれて変化しかつ符号
が変わるようにしたものを言う。符号の変化は１本来周
期的ではない。すなわち完全に反復するものではない。

バイアスは、ジャイロの慣性回転（機械的ディザリング
）によシ与えられるか、または対向ビームに直接的に作
用する（電気的まだはオプティカルディザリング）こと
によシ与えられる。

米国特許第３，３７３，６５０号に示した基本的ディザ
ジャイロには、多くの改良が施されてきた。これら改良
の一つとしては、米国特許第３，４６７，４７２号があ
シ、これは、ロンフィン現象により生じたランダムウオ
ークを減少するため、対向ビームにかけられるバイアス
の量を任意に変化させている。

従って、以後、ディザジャイロとは、単にディザリング
するもの、またはディザリングプラスランダムバイアス
を行なうものを言う。

〔発明の概要〕

本発明は、ロックイン誤差の発生前後にセンザ装置の特
性を決定することによりレーザ角速度センサのインクリ
メンタルなロックイン誤差を決定する装置を開示するも
のである。さらにインクリメンタルなロックイン誤差は
、対向波間の周波数差から得られたセンサ出力信号と代
数的に結合され、インクリメンタルなロックイン誤差に
関してセンサ出力信号の補正を行なう。

以下、添付の図面に基づいて９本発明の実施例について
説明する。

〔、実施例〕

第１図において、ブロック１００は本発明のリングレー
ザジャイロを示し、三角形のオプティカル閉ループ光路
を有している。ペースｉｏは、オプティカル閉ループ路
を形成しているミラーアセンブリを支持する装置である
。閉ループ路の周囲を対向して進む単色電磁放射ビーム
は、矢印１１゜１２により示されている。回転は、軸１
３に関して検出される。ライン１５は、リングレーザジ
ャイロ１００により検出される慣性スペースベース運動
を示している。慣性スペースベース運動は、リングレー
ザジャイロ１００が受ける他の運動、たとえば本発明で
ディザ運動と呼称しでいる機械的ディザリングとは、異
なるものである。第１図のブロック１００に示したリン
グレーザジャイロ構造は。

米国特許第３，３７３，６５０号に示しだものと類似し
ている。なお、この米国特許第３，３７３，６５０号に
示したものとは異なる他のレーザジャイロ構造を使用す
ることもでき、またこれも本発明の思想範囲に入る。第
１図及び米国特許第３，３７３，６５０号には、三角形
の閉ループ路が示されているが２本発明はこのような構
造に限定されるものではなく。

四角形または他の形状の閉ループ路であってもよい。

トランスデユーサ１１０は、結合装置１１１を介してリ
ングレーザジャイロ１００に接続している。トランスデ
ユーサ１１０は１反対方向に進むビームの一方または両
方の特性を表わす電気信号を発生する。トランスデユー
サ１１０からの電気信号は、リングレーザジャイロ１０
０の軸１３に関する回転を探知するのに十分な１反対方
向に進むビームについての情報を提供する。たとえば、
トランスデユーサ１１０は９反対方向に進むビーム間の
瞬時位相差を表わす電気信号を発生する。回転情報は、
この位相差から得ることができる。なお、瞬時位相差の
変化の割合は、光波間の周波数差に関係している。第２
図にはこのトランスデユーサ１１０の詳細が示されてい
る。

トランスデユーサ１１０からの電気信号は、装置１１２
に接続したトランスデユーサの出力を介して。

第１信号処理装置１４０とセンサ出力装置１２０に送ら
れる。装置１２０，１４０は、単一の信号処理装置とし
て組み合わせることができるが、第１図では。

説明上別個のものとして示している。

センサ出力信号処理装置１１２Ｑは、接続ライン１１２
を介してトランスデユーサ１１０から送られる電気信号
のうちの選択された信号に応答する。センサ出力装置１
２０は、トランスデユーサ１１０からの情報を処理し、
レーザジャイロ入力軸１３に関する回転を表わす出力信
号を発生する。トランスデユーサ１１０から発生される
情報は、何らかの回転、たとえば慣性スペースベース運
動１５及び／またはディザリング、またはデイザドファ
ラデーセルにより与えられるようなオプティカルバイア
スを含む１反対方向に進むビームに作用する外乱により
生じた。対向進行ビームのレスポンスである。センサ出
力装置１２０の出力信号は、上述した種類のセンサに固
有のロックイン現象によって生じるロックイン誤差を含
んでいる。センサ出力装置１２０は９周知のものである
のでここでの詳細な説明は省略する。

前述したように、米国特許第３，３７３，６５０号のリ
ングレーザジャイロでは１反対方向に進む２つのビーム
の周波数は１周期的に反転するバイアスすなわち交番バ
イアスを備えているので、大部分の時間においてビーム
間に時間的変動周波数差が存在し、よって２つのビーム
間の時間積分周波数差は１周期的変動バイアスの１サイ
クルが終了した後、はぼゼロになる。また、第１図には
、接続袋ｆｔ１３１を介してリングレーザジャイロ１０
０に結合したバイアス装置１３０が示されている。この
バイアス装ｆ１１３０は、対向して進行するビームの少
くとも一方の周波数に、経時変動バイアスを与える。

これにより、２つの対向進行ビーム間に、符号が変化す
る経時変動周波数差が生じる。バイアス装置１３０によ
り与えられるバイアスは９周期的、すなわち完全に反復
性のあるものでなくてもよいが。

対向して進むビーム間に、必ずしも周期的な期間でなく
てもよいが、規則的に符号が変化する周波数差を生じる
ものである。説明上、簡単化するため及び実際問題とし
てバイアス１３０の特性は周期的なものと仮定する。

米国特許第３，３７３，６５０号において述べたように
１周期的に変化するバイアスは、入力軸に関してジャイ
ロを回転運動させることによシ機械的に与えられるか、
または、たとえばレーザ通路またはレーザ媒体に直接的
に作用することによシ２つの対向して進むビームに周波
数変化を直接的に生じさせることによシ与えられる。な
お、これら方法は米国特許第３，３７３，６５０号にお
いて、電気的まだは光学的バイアス方法として示されて
いる。

光学的バイアスは１周知のように光波の通路にファラデ
ーセルまたは複屈折素子を挿入することにより得られる
。従って、ブロック１３０で示しだバイアス装置は、周
期的に変化するバイアスを供給する機械的または電気的
形式のものである。

第１信号処理装置１４０は、出力接続装置１１２におけ
るトランスデユーサ１１０からの電気信号のうちの選択
された信号に応答する。信号処理装置１２０．１４０は
、それぞれトランスデユーサ装置１１０からの同じ信号
または異なる信号に応答する。

第１信号処理装置１４０は、トランスデユーサ１１０か
ら接続装置１１２に与えられた信号に応答し、センサ出
力装置１２０の出力信号θに己まれるロックイン誤差を
表わすロックイン誤差値を決定する。

第１信号処理装置１４０からのロックイン嗅差値を表わ
す信号と、センサ出力装置１２０からの出力信号とは、
それぞれ接続袋Ｆｊ１４１　、１２１を介して第２信号
処理装置１５０に送られる。センサ出力装置１２０から
の、接続装置１２１における信号は、ロックイン誤差及
び他の誤差を含むジャイロ出力を表わしている。第２信
号処理装置１５０は、接続装置１２１に送られた非補正
ジャイロ出力データと。

第１信号処理装置１４０から接続袋＠１４１に送られた
ロックイン誤差値信号とを組み合わせて、ロックイン誤
差に関して補正された。リングレーザジャイロ１０００
回転を表わす出力信号を発生する。

第２信号処理装Ｒ１５０からの補正されたジャイロ出力
信号は出力終端袋ｆ１１５１に送られる。むろん。

第２信号処理装ｆｉ１５０は、一方または両方の信号処
理装置１２０　、１４０と組み合わせることもできるが
、ここでは説明上、別個のものとして示している。

第１図のレーザジャイロ装置１００は、光線という形の
電磁エネルギの２つの単色ビームすなわち光波を発生す
るレーザ媒体と、閉ループ路を形成する複数の反射体す
なわちミラーと、包囲された領域とから成り、２つの光
線は、閉ループ路に沿って対向して進行する。

第２図は、閉ループ路の回転を表わす、２つのビームの
周波数差を決定するため、対向ビームの動作をモニタす
る出力装置の一例を示している。

リングレーザジャイロ１００において閉ループ路を形成
するミラーのうちの１つのミラー２００は、わずかに透
過性がある。なお、第２図に示した装置は、米国特詐第
３，３７３，６５０号において詳細に述べられているの
で、ここでの詳細な説明は省略する。

第２図において、ビーム１２のエネルギの一部はミラー
２００を貫通し１組み合せた直角プリズム２０１ヲ通り
抜け、ビーム１１のエネルギの一部がミラー２００を貫
通した場合の出口点で、ミラー２００の後方へ反射する
。ミラー２００から出たビーム１１からのエネルギの一
部は、ビーム１１′で示され、ミラー２００の後方へ反
射したビーム１２のエネルギの一部はビーム１２′とし
て示されている。

ミラー２００と直角プリズム２０１の光学的構造は。

ビーム１１’、　１２’が互いにわずかな角度を成すよ
うに構成されている。このような状態において、検出器
２０５の面２０６に干渉パターンが生ずる。周知のよう
に１面２０６における光の強さは、２つの対向して進む
ビーム１１．１２間の瞬時位相差を表わしている。レー
ザジャイロ１００が回転していない場合１面２０６のど
の点における強さも一定に保持されている。ロックイン
レート以上の回転がある場合９強さは、レーザジャイロ
１００によシ検知された回転速度に比例した割合で、最
大及び最小間の時間に対して変化する。このように、オ
プティカル情報は、検出器２０５の面２０６上に与えら
れ、電気信号のような別の信号に変換される。

ミラー２００と直角プリズム２０１は、接続袋ｆｉ１１
１を形成し、検出器２０５とその面２０６はトランスデ
ユーサ１１０を形成している。このような接続装置を用
いた検出器の一例について説明する。

トランスデユーサ１１（ｌは、第２図に示した検出器２
０５０面２０６に配置された一つまだは複数の光検出器
によυ形成される。なお、この光検出器は第３＆図にお
いて詳細に示されている。第３＆図は。

光検出５３０１．３０２から成る検出器２０５を示して
いる。光検出器３０１　、３０２の上に直接的に示した
グラフは、エネルギビーム１１’、　１２’によυ面２
０６上に発生した代表的な干渉パターンを示している。

このグラフは、光検出器３０１　、３０２により観測さ
れた組合せビームの強さ対面２０６に沿った距離をプロ
ットしたものである。回転速度の情報を得るには光検出
器を一つ使用すればよいが、回転方向を決定するには１
通常第２の光検出器を必要とする。面２０６における特
定の点において測定された組合せビームの強さは、対向
して進む２つのビーム１１．１２の瞬時位相差を相対的
に表示する。

この「相対的位相差」は１面２０６の２つの異なる点に
おける光検出器３０２によって測定された強さと光検出
器３０１によって測定された強さの差を注目することに
より明白となる。光検出器３０１．３０２によって測定
された強さは１面２０６に関する位置によシ決まるので
、これら強さは１当然相対的なものとなる。

回転がある場合、第３ｂ図に示すように干渉パターンは
時間に関して移動する。第３ｂ図は、たとえば光検出器
３０１だけによシ測定された強さ対時間を表わしたグラ
フである。なお１期間ＴＡにおいて示された強さの変化
の相対的割合は９期間ＴＢにおける割合より速い。期間
ＴＡにおける速い。

強さの変化速度は１期閘ＴＢよりも回転速度が速いこと
を表わしている。動作において、トランスデユーサ１１
０の光検出器は、面２０Ｂに生じた干渉パターンの強さ
に直接的に関係した電気信号を発生する。これら信号は
１通常増幅されかつ処理されて、航行位置を決定するた
めの１選択された期間における角度変位と同様に、リン
グレーザジャイロ１００の軸１３に関する回転速度を決
定する。

第」図に示したように、センサ出力装置１２０は。

トランスデユーサ１１０からの電気信号を処理する機能
を有し、ジャイロ出力角度θを出力する。センサ出力装
置１２０の出力信号は、対向ビームの周波数または位相
特性から得られるので、この出力信号はロックイン誤差
を含んでいる。

このような情報を決定するセンサ出力装置１２０は、少
くともｌりの光検出器からの干渉）くターンの強さの最
大値または最小値またはそれらの一部を計数する信号処
理システムである。これら情報は、検出器３０２のよう
な第２光検出器からの情報に基づいて正または負方向の
いずれであるがということ以外に、これら最大値または
最小値の変化速度に関してさらに処理されるディザジャ
イロにおいて、センサ出力袋ｆｌｔ１２０は、バイアス
装置１３０によシ、２つの対向ビームの周波数差に与え
られタハイアスをフィルタする能力がある。センサ出力
装置１２０の例は、米国特許第３，３７３，６５０号及
び第３，６２７，４２５号において示されている。

センサ出力装置１２０の出力は、２つの対向ビームの動
作を表わす信号から得られた１　ジャイロ入力軸１３に
関する少くとも角度変位を表わす信号である。ジャイロ
の角度変位すなわちジャイロ出力角度を表わす、センサ
出力装置Ｗ−１２０からの出方信号は、ジャイロ出力信
号墳たは単にジャイロ出方と以後呼称し、これはロック
イン誤差を含んでいる。

本発明の一実施例において、たとえば光検出器３０１及
び／または３０２からセンサ出力装置１２０へ送られる
電気信号は、センサ出力装置１２０からのジャイロ出力
信号を処理しかつロックイン誤差に関して補正された航
行情報を発生するため、ロックイン誤差情報を得るのに
使用される。

本発明の理解を助けるため、ディザリングレーザジャイ
ロの特性及び動作について説明する。リングレーザジャ
イロは、積分レートジャイロと呼称するととがある。す
なわち９回転速度を積分して、入力軸における角度回転
に関して、位置情報を決定する。これは９次の式にょシ
表わされる。

（１）　　み−５ｉｔ＝　Ｓ　［ｔ２−ｆ、　〕ここで
ｌｈ＋ｆｌは２つの対向ビームのそれぞれの周波数、Ｓ
はスケールファクタ、１Ｆは２つの対向ビーム間の位相
変化の割合、θはジャイロ出力角度、みはジャイロ出力
レートである。

従って、ロンフィン現象または他の外乱が存在しない場
合。

（２）　　み＝・１゜ となる。ここで、ω、は原因に関係ない、閉ルーｎ プ路の真のすなわち実際の慣性回転速度である。

しかし、Ｔ：１ツクインのため、ジャイロ出力レートは
、ロンフィンが生じる。光波間のエネルギ結合による誤
差を含んでいる。ジャイロ出力レートにおけるロンフィ
ンの作用は次の式にょシ表ゎされる。（Ａｒｏｎｏｗｉ
ｔｚ、　Ｌａ５ｅｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、　Ｖ
ｏｌ。

１．１９７１） （３）　　　δ＝ω１ｎ−Ω、　ｓｉｎ　（ｆ十β）こ
こで、Ｖは２つの対向ビーム間の瞬時位相角。

Ω１はロックインレート、　βは瞬時位相角Ｖの位相角
測定オフセットで、これは一定と仮定する。

式（３）において、ｂはセンサのスケールファクタＫに
より＋　　’の変化率であるテに関係しているので。

（４）　　　す＝にみ　　となる。

また、βの値は、瞬時位相角γを決定する基準光検出器
の配置によって決まる。これは、情報を得るのに通常使
用される干渉波すなわち干渉バタ出 一ンに関して基準光険すをどこに配置してもよいからで
ある。検出器の光学系袋ばか確立されればβは一定と考
えられる。ジャイロ出力角度に関するロックイン誤差値
を決定するためディザリングレーザジャイロ装置に発生
したインクリメンタルなロックイン誤差の量の決定は１
次の分析により得られる。また、式（３）のロックイン
誤差項は、説明上９次の（５）式のように書き直される
。

（５）　　　δｂ＝−Ω５ｉｎ（Ｆ＋／）式（５）に示
された。ジャイロ出力角速度誤差の式は、２つの対向ビ
ーム間の瞬時位相角の関数、センサのロックインレート
の関数及び位相角測定オフセットから成っている。式（
５）を解いて、ロックイン誤差レートの実際の量を得る
には、Ｆの値に関する経時変動式が最初に得られる。

米国特許第３，３７３，６５０号及び第３，４６７，４
７２号に示され之装置に類似し九バイアス装置について
説明する。機械的バイアス装置において、リングレーザ
ジャイロ１００のベース１０は周期的に前後運動で機械
的に回転され、２つの対向して進むビーム間に、正弦的
に変化し周期的に符号が変化する周波数差を生じる。こ
のような状況において。

２つの対向ビーム間の瞬時位相角の大きさは、ベース１
０が一方向に回転する時９時間につれて増加する。回転
方向が一方向から他方向へ変化する時１時間的に変動す
る周波数差はゼロに向かう。

嬉４色図は、かのゼロレート状態に相当する回転方向反
転領域における。ディザジャイロに関する式（５）の関
係から得られた誤差を示している。曲線４１２は１時間
に関してジャイロレート出力δみの誤差をプロットした
もので１時間Ｔｏにおいて生じる反転以前では周波数は
減少し１それ以後では周波数は増加する。曲線４１２の
ほぼ一定の振幅は。

センサ固有のロックインレートΩ１にょυ決まる。

曲線４１３は、ジャイロ角度出力δθの誤差をプロット
したもので、これは曲線４１２を積分することにより得
られる。図示のように、ジャイロ角度誤差は、方向変化
の前後において周波数及び振幅が変動し、方向変化を横
切る。インクリメンタルな誤差角度δθ１にわたる一段
階を有している。　なお１本明細書においては、このイ
ンクリメンクルな誤差角度をインクリメンクルなロック
イン誤差値と呼称している。第４ａ図かられかるように
１式（５）から生じた誤差は常に存在するが、方向変化
が生じた時、最も重要な作用を及ばず。周期的で正弦的
なディザリングレーザジャイロにおいて、このような方
向変化は、各ディザサイクルごとに２回生じ、かつ曲線
４１３において述べたような誤差は、各方向の変化にお
いて生じる。しかし、交流バイアスから生じたこれらロ
ックイン誤差の大きさは必ずしも等しくなく、また符号
は常に逆であるので、ランダムドリフトまだはランダム
ウオークと呼称することのある。ジャイロ出力の誤差が
できてしまう。

以上１機械的ディザジャイロに関して説明してきだが、
光学的にまたは電気的にディザリングされるセンサの特
性は、上述したものと同様なので、これ以上の説明は省
く。さらに、上述した分析もまた。正弦的ディザの他、
別の形態のディザリング（たとえば三角形）に適用し得
る。

第４ｂ図の曲線４１０は、第４ａ図の時間Ｔｏの瞬間に
関する出力電気信号の他、たとえば第３ａ図に示した光
検出器３０１により観測される干渉パターンを生じる組
合せたビーム１１’、１２’の強さを示している。曲線
４１０は、瞬時位相角ψプラス測定オフセント位相角β
を示している。２つの反対方向に進むビーム間の瞬時位
相角が、光検出器３０１により観測されるように、連続
した２つの強さの最大値間または連続した２つの強さの
最小値間で２πラジアン変化するので１曲線４１０かも
瞬時位相角を得ることができる。第４ｃ図の曲線４１１
は、全１Δ、すなわちＴｏ周辺の領域におけるジャイロ
出力角度の変化をプロットしたものである。

なお、２つの対向して進行するビーム間の瞬時位相角の
変化率は、すがゼロを通過したことを表わす１周波数差
の極性が反転する時間Ｔｏｔで、除徐に減少する。Ｔｏ
以降では、Ｆの変化率は、最大な負の周波数差に相当す
る時間に到達するまで増加する。従って、瞬時位相角の
変化率をモニタすることにより、Ｆの極性に変化が生じ
たこと。

すなわち「ゼロレート交差」を検出することができる。

上述したように、インクリメンタルなロックイン誤差値
は、方向反転点、すなわち−がゼロであるゼロレート交
差（ＺＲＣ）点において生じる。

なお、これと、ディザリングバイアスの極性の変化を混
同してはならない。慣性スペース運動が存在する場合、
ゼロレート交差（＃＝０）は、たとえ、バイアスが極性
を変化する時点と非常に近くても、これと同時に行なわ
れることはない。第５ａ図は、ジャイロ出力信号におけ
るインクリメンタルなロックイン誤差値の影響を示して
いる。第５ａ図において１曲線５１０は、ジャイロの実
際の回転θ対時間を表わしたグラフである。曲線５１０
は。

バイアス装置１３０によシ与えられたジャイロ１００の
選択された正弦的ディザリング運動を表わしている。（
以下の説明において、リングレーザジャイロ１００によ
シ通常検出され石他の慣性スペースペース運動はないと
仮定している。）第５ａ図の曲線５２０は１曲線５１０
によシ表わされた入力運動に対応する。出力位相角Ｗ対
時間のグラフである。

連続する２つのゼロレート交差は、タイミング点１．２
によυ示されている。第４ａ図において示し時間のグラ
フにおけるタイミング点１．２で発生する。これらＶの
摂動部すなわち段階の大きさは。

センサ出力装置１２０によυ発生されたジャイロ出力に
含まれるインクリメンタル、なロックイン誤差値に相当
している。

点１のゼロレート交差において生じたインクリメンタル
なロックイン誤差値は、オフセットζ、として示され、
タイミング点３においても同様である。点３においては
、θは再びゼロであるがＶはゼロではない。ディザサイ
クルの半分以降では。

オフセットはジャイロ出力の角層回転―差として表わさ
れている。ロックイン誤差がなかったならオフセットは
なく、また角度回転誤差もない。点３における誤差は１
点１のゼロレート交差における穢階変化に相当している
。さらに１点２における次のゼロレート交差では、別の
誤差Ｃ７がある。

従って、タイミング点４で示した次のゼロ角度θにおけ
る誤差ε、は、前の２つのゼロレート交差スなわちタイ
ミング点１，２において生じた２つのインクリメンタル
なロックイン誤差値の合計となる。

すなわち１本発明は、各ゼロレート交差を通過した後に
１通常のセンサ出力に累積するインクリメンタルなロッ
クイン誤差値を得る方法及び装置を提供するものである
。従って１本発明によシ決定されたロックイン誤差値を
各ゼロレート交差が生じた後に通常のセンサ出力から減
算することができる。すなわち、センサ出力から減算さ
れるロックイン誤差値の合計を得るため１上記誤差値を
フィルタするととができる。

本発明において、インクリメンタルなロックイン誤差値
は次の過程から得られる。

（１）ゼロレート交差が生じる前のＦ（ｔ）データによ
シ決定される第１特性関数γ、（ｔ）によシＷの特性関
数の特性を決定し、ゼロレート交差におけるＷｂ（ｔ）
の値を推定する。

（ｍｌ　　最後のゼロレート交差が生じた後のｖｙ（ｔ
）データにより決定される第２特性関数ｙ、（ｔ）によ
すＷの特性関数の特性を決定し、これから最後のゼロレ
ート交差を推定することができる。

（…）第１及び第２特性関数ｖ、（ｔ）＋　Ｆ５（ｔ）
により決定される同じゼロレート交差における。　　ｙ
（ｔｌＯ値の差であるインクリメンタルなロックイン誤
差値を決定する。

各ゼロレート交差の差の値は１位相角情報から得られる
通常のセンサ出力に含まれるロックイン誤差に相当して
いる。従って、センサ出力は、第１及び第２特性関数に
より決定されるゼロレート交差において計算された差に
よって簡単に代数的に補正することができる。

＠　５　ａ図及び第５ｂ図は９本発明の原理を示してい
る。前述したように９曲線５１０は、センサに与えられ
る選択された正弦的ディザリング入力運動を表わし９曲
線５２０は、第１図におけ乙センサ出力装置１２０によ
υ普通に処理される位相角出力を表わし、ゼロレート交
差は９時間軸における参照番号１．２によシ表わされて
いる。ロックイン誤差がない場合には１曲線５２０は１
曲ａ５１０と同じ正弦状になる。しかし、ロックイン誤
差により。

円５３０　、５３１によシ包囲された領域内に示すよう
な摂動部がゼロレート交差において現われる。その後の
ゼロレート交差において生じる摂動は図示していない。

第５ｂ図は、第５８図の曲線５１０の最初の半周期に関
する曲線５２０によシ示される出力位相情報及び曲線５
１０の拡大図である。曲線５１０の各半周期において９
位相差の第２導関数の他、移動の第２導関数の極性が示
されている。ゼロと１ａとの期間において１曲、１！５
２０は曲線５１０に直接的に対応している。すなわち、
Ｏと１ａ間の期間においてＶは正弦波という特徴を有し
ている。ロックイン誤差がないと仮定すると、タイミン
グ点１によシ示されたゼロレート交差におけるＷの値は
９曲線５１０をたどるため、仮想正弦波特性から得られ
たＦ。

であ為と推定することができる（文字″０＃はｉｔ　＝
　ｏにおけるゼロレート交差値を示し９文字１ｂ′は、
交差後の特性に基づいた数値を表わす文字′＠′とは逆
の、交差前の特性に基づいた１゜の数値を表わし七いる
）。ゼロレート交差後の時点１ｂ及び１Ｃ間の期間にお
いて１曲線５２０は正弦波という特徴を有している。し
かし、ゼロレート交差における摂動のため、ゼロレート
交差後の正弦波特性は、ゼロレート交差前の特性に比較
してずれている。すなわち、０と１ａ間の正弦波特性は
。

１ｂと１ａ間の正弦波特性と連続していない。それにも
かかわらず１期間１ｂ、ｉｃ間の位相情報を得て、仮想
特性関数として正弦波を用いることにょシ、ゼロレート
交差後の％Ｉ／の情報に基づいて９時点１におけるゼロ
レート交差の値を、Ｗ♂　にょシ示されるように推定す
ることができる。Ｆａ　　、ｂＯＩ　　　Ｏ 間の差は１点１にあるゼロレート状態によるロックイン
誤差値を表わしている。このロックイン誤差値は１点１
ｃにおいて正味の回転入力角がゼロである場合のオフセ
ットとして示されておシ、オフセント位相値はｖ７ｂと
Ｆ÷間の位相差に等しい。

なお、第５ｂ図は本発明の原理を示すための拡大図であ
る。値りとか２間の通常の差は代表的には２πラジアン
以下である。

ゼロレート交差前及び後のｒ（ｔ）の個々の特性関数ハ
、ゼロレート交差前及び後におけるゼロレート交差に関
する領域に位相及び時間情報の複数のデータ点を得るこ
とによシ得られる。第５ｂ図において、ゼロレート交差
前のデータ点は、Ｆｂとして示され、ゼロレート交差後
のデータ点はｖｌａとして示されている。ゼロレート交
差前及び後の個々の特性関数は、Ｆｂとｙａデータをそ
れぞれ使用ｎ　　　　　ｎ した様々な曲線適合技術によシ決定することができる。

使用し得る曲線適合技術の１つには、最小方形（ｌ＠ａ
ｓｔ　５ｑｕａｒｅ！Ｉ）曲線適合技術がある。他の曲
線適合技術には、所定の関数を仮定し、データ点に基づ
いて一組の係数を決定するものがある。

ゼロレート交差前後の個々の特性関数が決定された後、
ゼロレート交差における値を推定することができる。ゼ
ロレート交差前後の個々の特性関数に基づいたゼロレー
ト交差値１と、ｂ間の差が。

ＯＯ インクリメンタルなロックイン誤差値である。

以下、仮定した動作関数特性に基づいてゼロレート交差
値を発見する技術について説明する。以下の説明におい
て、ＺＲＣの領域におけるｖｙ　（ｔ）がほぼ一定であ
ると仮定する。この仮定に基づいてｖ　（ｔｌに関する
次の式が得られる。

ことで、ｔは時間、ｔｏはＺＲＣにおける時間。

ｖｏはＺＲＣにおける。光検出器の１つにより表示され
た瞬時位相角、−はＺＲＣにおけるＶの第２導関数であ
る。

なお１重要なことは、ゼロレート交差はジャイロ入力軸
に関する全回転運動に応答しかつこれによシ、また慣性
スペース回転及びディザ運動とを含んでいることである
。これまでの説明及び後述する説明では機械的ディザリ
ングを用いているが前述したような電気的バイアス装置
もまたこれに相当するＺＲＣ位相角を有している。

信号プロセンサー４０は、ＺＲＣの発生前の位相角デー
タに基づいて第１特性関数１０（ｔ）を決定する第１近
似装置と、ＺＲＣの同じ発生後の位相角データに基づい
て第１特性関数Ｆ、（ｔ）を決定する第２近似装置とを
含んでいる。信号プロセンサー４０は。

第１特性関数を用いた第１推定ＺＲＣ位相角と、第２特
性関数を用いた同じＺＲＣに関する第２推定ＺＲＣ位相
角を決定する装置をさらに含んでいる。

また、信号プロセンサー４０は、同じＺＲＣ発生に関す
る第１及び第２ゼロレート交差位相角間の差を決定し、
ＺＲＣにおいて発生したインクリメンタル・ロックイン
誤差を表示する。

第６図は、第１図の第１信号処理装置１４Ｇのプ゛、ロ
ック図である。第１図及び第６図に関し、第１〜。

信号処理装置１４０は、接続装置１１２を介してトラン
スデユーサ１１０からの信号を受信する。最初の方で述
べたように、接続装置１１２の電気信号は。

２つの対向して進むビーム間の瞬時位相差を表わしてい
る。たとえば電気信号は、第３ａ図に示すような２つの
光検出器３０１　、３０２の出力である。これら信号は
、ディジタル信号プロセッサ６１０と。

出力２を有するタイミング発生器回路６０９とを含む信
号処理装Ｒ１４０に送られる。信号処理装置１４０は、
　（１）Ｆ（ｔ）データを発生し、　（ｎ）ＺＲＣ前後
のＦ（ｔ）の特性関数に基づいて第１及び第２ＺＲＣ値
の１つの値を推定し、　（ＩＩＩ）ロックイン誤差値を
表わしているＺＲＣ位相角値の差を得ることができる。

ＰＪ　７ａ−ｃ図のフローチャートは、タイミング発生
器回路６０９の出方とともに信号プロセッサ６１０の信
号の流れを説明するのに使用する。

瞬時位相角情報Ｆ（ｔ）は、第３ａ図に示すような検出
器３（Ｎ　、　３０２の出力により得られ、これらは信
号％　ａＺ　％　ｂ＃で示される。これら信号は、第８
図において曲線８０１　、８０２で示されている。ＺＲ
Ｃ位相角及び方向は９両検出器３０１　、３０２または
。

いずれかの検出器にょシカえられた情報から得ることが
できる。光検出器３０１　、３０２は９面２０６に発生
された干渉パターンのしま間隔のＫだけ離間しているの
で、光検出器３０１　、３０２の出力信号は。

直角位相にある。光検出５３ｏ１の出力を１．＃、光検
出器３０２の出力を１ｂ＃とすると、これら出力は次の
ように表わされる。

（力　　ａ　−箭（Ｆ） （８）ｂ−（２）（Ｆ＋φ） ここでＶは前に定義したようにβだけずれた対向進行ビ
ーム間の瞬時位相角で、φは、しま間隔の正確にＫだけ
光検出器３０１　、３０２を物理的に離（７Ｌ　Ｃ８）
にょシ表わされた検出装置において、信号１ａ“がゼロ
で信号′ｂ″が正の場合にゼロ基準が得られる。

Ｖがゼロである時点のＺＲＣの前の位相情報に基づいて
ＺＲＣの瞬間のＶを得る一つの方法では。

％　ａ　＃　ｌ　％　ｂ　″信号の符号変更間の時間を
測定しかりｉかＺＲＣの領域においてほぼ一定になる近
似値を使用している。たとえば　％　＊“及び′ｂ′の
各符号変更に対して、たとえば１ａ″がゼロでかつ正に
向かう時と、′ｂ″がゼロになる時との間の経過時間を
知ることによＪ、ＺＲＣの瞬間におけるＺＲＣ’位相角
位相角値を決定することができる。

第６図及び第８図にお、いて、′ａ′及び′″ｂ“によ
り表わされる光検出器３０１　、３０２の出力は、それ
ぞれ符号検出器６０１ａ　、　６０１ｂに送られる。こ
れら符号検出器の出方は、入力信号′ａ″、１ｂ″の極
性をディジタル表示し、高電圧レベルは、入力信号の正
の極性に相当する論理ゼロを表わし、低電圧レベルは入
力信号の負の極性に相当、する論理１を表わしている。

符号検出器６０１ａ　、　６０１ｂの出力は。

入力信号−“、′ｂ“の極性をディジタル表示したＡ及
びＢである。符号検出器６０１ａ　、　６０１ｂの出力
は、符号反転弁別回路ブロック６０２ｇ　、　６０２ｂ
にそれぞれ送られる。これら符号反転弁別回路のそれぞ
れは、入力信号Ａ、　　Ｈの極性がそれぞれ変化した時
、＠の狭いパルスを出力する。符号反転弁別回路６０２
ａの出力と、符号反転弁別回路６０２ｂの出力は、ＯＲ
回路６０３に入力し、この出力は２として示されている
。ジャイロ入力軸に関して回転している場合、ＯＲ回路
６０３の出力は、入力信号′ａ“、ｂ′の全ての極性変
化を表わす一連のパルスを送る。これは、干渉パターン
が回転に比例しだ速度で移動しかつ位相（ｒｌがどの完
全なしま間隔変化に対しても２πラジアンだけ変化して
いるからである。出力信号２は、後述するようにｈサイ
クルタイミング発生器となる。

符号検出器６０１ａ　、　６０１ｂ及び符号反転弁別器
６０２ａ　、　６０２ｂは、簡単な信号比較器、パルス
縁弁別器、パルス整形回路等から様々に形成することが
できるため、これについての説明は省略する。

第８図は１曲線８０１　、８０２にょυ示された各入力
信号％、Ｉ　、　％ｈ＃を示している。正負検出器６０
１ａ、　６０１ｂの出力は１時間Ｔｏにおけるかの正負
反転すなわちＺＲＣ前後の曲線８０３　、８０４により
信号Ａ、Ｂとして示されている。第８図の曲線８０５は
、ＯＲゲー）　６０３の％サイクル出力パルス２を示し
、ＯＲゲート６０３は、入力信号″″ａ“、′ｂ＃の極
性変化に対応した信号Ａ″！、たはＢのいずれかの状態
変化が起きる度にパルスを発生する。曲線８０５上の番
号は、信号％、Ｉ、ｌＬｂ＃の％サイクル時間の結果を
示した参照番号である。また、第８図は。

かの正負反転が生じた時間Ｔｏの瞬間を示し、これはＺ
ＲＣの瞬間である。なお、これについては後述する。

第８図のＴｏの左側の時間は、テが正、；ｉが負である
状態に相当している。第３ａ図及び第３ｂ図において示
したように、信号″″ａ′または′ｋｂ′の全周期け、
２つの対向して進むビーム間の２πラジアンの位相変化
に相当している。％周期は、πうジアンの位相角度変化
に相当している。ここで。

φ、直交定数の値がゼロと仮定すると、Ａ変化論理状態
及びＢ変化論理状態との間に経過した時間は１％ラジア
ンの、対向ビーム間の位相角変化に相当している。位相
角コードラントとして、′４ラジアンの位相角変化に相
当するＡ及びＢの周知の状態変化間で経過した期間を定
義すれば、　Ｖ（ｔ）の特性関数を近似するのに％サイ
クルパルス２を使用して１時間ＴｏにおけるＺＲＣ位相
角を決定することができる。

ＺＲＣ位相角は、ｒ／２コードラントプラス角度角度数
値により表わすことができる。ここで、αを−の正負が
変化する前に始った。最後のコードラントにおける位相
変化の量であると定義する。第８図に示した曲線８０１
　、８０２において、最後のコードラントは、信号１ｂ
′すなわち曲線８０２がゼロ値を有しかつ上昇している
点″′１＃の後に生じる。

前述したように、ＺＲＣに関するかがほぼ一定であると
仮定し１式（６）で示したγに関する特性関数を使用す
れば、かの未知数及びＦ。の値は、信号Ａ。

８間の状態変化間の経過時間によって決定することがで
きる。これら未知の値は、　　ｖ／（ｔ）の所定の特性
関数の未知の係数である。以下の説明は、ＺＲＣが生じ
る前のデータに基づいたＺＲＣ値りを含む。

式（６）の選択された特性関数Ｆ（ｔｌの未知の係数を
決定する過程について述べている。Ｗ８を決定す為のに
同じ特性関数を使用することもできるが１係数を再び求
めなければならない。

以下には＋　３（サイクルパルス及びそれらの間の既知
の位相変化を用いてＺＲＣ位相角を決定する一つの方法
を示している。曲線８０５に示したようなタイミング基
準点によりｊを定義しかつ曲線８０６に示したようなＡ
″！、たはＢの状態変化の時間としてλｊを定義すれば
１式（６）から得られた数学的表示は、Ａ、８間の経過
時間、角度σ、及び−に関係する。

ｊ＝１．２．３・・・・・・・・・・・・ここで、△ｊ
＝ｔ０−ｔｊ ｔｌ＋　ｔ＝１ ２ これば、ｔｏがＺＲＣの直前のＡまたはＢの状態変化及
び同じＺＲＣ直後の状態変化間の中間点にあるという近
似値を使用している。式（９）の解答は。

％ザイクル時間Δｔｊにより得られる。このΔｔｊハ曲
線８０６に示しだよりなハサイクルパルス間の高周波ク
ロックの計数に基いている。これらは９次のように定義
される。

△ｔｊ　＝　ｔｊ−１−ｔｊ Δｔ１＝門４（ｔ−］−ｔ＋） 一連のΔｊを知ることにより　ｉ。及びαを解くのに１
式（９）から得られた連立方程式を使用することができ
る。まだ、かの極性及び論理信号Ａ、Ｂから得られた信
号％　ａ　’　、　′ビの極性を知見かつ三角法による
サイン及びコサイン関係を使用することにより、　Ｆ（
ｔ）に関するＺＲＣ位相角値を決定することができる。

なお、ｔ−１の最終データ点は。

Ｔｏを得るためにだけ使用され、α及び−０の未知数を
決定するのには使用されない。

後述する弐００）は、直交定数φを含む式（９）の変形
である。′ａ′及び′ｂ′のゼロ交差点間の既知時間値
から３つの連立方程式を得、α、ｊｏ及びφを解くこと
ができる。信号％、＃、％ｂ＃から得だ論理信号Ａ、Ｂ
から、かの極性を決定しかつＺＲＣコードラントを識別
することができる。この情報は、αによるｖｏを計算す
るのに使用することができる。

かの極性は９次の論理式によυ定義できる。

Ｂ、は、ＡまだばＢの最新の状態変化前のＢの論理状態
である。

ｊ＝１．２．３・・・・・・・・・・・・弐００）のλ
ｊ×φの値は次の場合にはゼロである。

Ａ■Ｂ■Ｄ＝Ｏで、ｊが奇数、または Ａ（ＩＢ■Ｄ＝１で、ｊが偶数 そうでなければ、λｊは、テが正の場合、主で、テが負
の場合負である正負値を有する１１′となる。

前述した説明は、が及びｒｏの値を得る一つの方法であ
る。むろん、光検出器３０１または３０２のいずれかの
出力により表わされる位相変化間のΔｔを測定する他の
方法も可能である。Ｖ′。及びＷ。の値を得る他の方法
の一例に、半サイクル期間を用いたものがある。これは
、光検出器の一方から得られた出力信号の一連の正に向
かう及び負に向かうゼロ交差間の時間を測定するもので
あシ、むろん１これは論理出力ＡまたはＢの状態の変化
を調べることにより、決定できる。従って弐〇ｑに類似
した式及び新しい連立方程式が成立し、オたｉ及びＦ。

も、全サイクル期間の間の時間を測定することにより決
定することができる。

第６図において、出力信号Ａ、Ｂ、Ｚは信号プロセッサ
６１０に送られる。信号プロセッサ６１０はタイミング
制御回路６１１．パラメータ配憶装置６１２、方向論理
装置６１３．タイマクロック装置６１４、タイマ６１５
．メモリアレイ６１６．インデラックス制御装置６１８
．　ＺＲＣｌ′ｔ７ｖ器（コンピュータ）６１７を有し
ている。これら装置のそれぞれは、この技術分野におい
て周知であυ、マイクロプロセッサまたはマイクロコン
ピュータとして知られている種々のコンピュータを含む
汎用コンピュータにおいて使用されている。

パラメータ記憶装置６１２は、Ａ及びＢの値と。

最後に受信した％サイクルパルス２の前のＡＰ及びＢ、
として定義されだＡ及びＢの優先値と、Ｄにより表わさ
れたφの極性の論理表示、及び最後の％サイクルパルス
前のり、として定義されたＤの前値を記憶する。Ｄ及び
り、の値は、上述した論理式を有する方向論理ブロック
６１３によシ与えられる。

パラメータ記憶装置６１２及びメモリアレイ６１６に記
憶された情報は、ＺＲＣ計算器６１７に関してＺＲＣ位
相角を決定するのに使用される。

信号プロセッサ６１０は、タイミング制御装置６１１を
含み、これはＯＲゲート６０３からのパルスの出力、す
なわち％サイクルパルスによ＃）！＆初に制御される。

タイミング制御装置６１１は９％サイクルパルス前後で
記憶パラメータＡ、Ｂ、Ｄｉ同期する。タイミング制御
装Ｒ６１１は、タイマ６１５に同期し、どれはタイマク
ロック６１４により与えられたタイマクロックパルスを
計数する。タイマクロックパルスは、第８図のパルス８
０６により示される。タイマ６１５は、第８図のパルス
８０５　Ｋ　Ｘシ示された、％サイクルパルス間のクロ
ックパルスの数を計数する。タイマクロック６１４及び
タイマ６１５の目的は１％サイクルパルス間の実時間を
決定することである。タイマ６１５の出力は１％サイク
ルパルス間の実時間をディジタル表示したものでアシ、
メモリアレイ６１６の各％サイクルパルス後に順次記憶
される。メモリアレイ６１６は９％サイクルパルス間の
実時間値を記憶し、かつ第６図及び第８図に示したよう
に、インデックス制御装置６１８によシ与えられたイン
デックス環’Ｊｅ’によυ識別されたマトリックスすな
わちアレイ位置にそれらを記憶する。メモリアレイは、
タイミング制御装置６１１０制御下にあるので、インデ
ックスＪｃは各局サイクルパルスに対してインクリメン
トされる。

最初に示したよりに１％サイクルパルス間の時間を知り
、方向変化りの発生を検出すれば、ＺＲＣ：位相角の値
とｉの値は既に示したように決定される。

第８図の曲線８０６は、１０メガヘルツの値を有するタ
イマ６１５用のタイマクロンクロ１４の出力を表わして
いる。第７図に示したフローチャートに関する説明では
、ディザ周波数は、コンピュータ用のＺＲＣ計算器サイ
クル時間と比較して比較的低いと仮定しているＺＲＣ位
相角の決定に際し。

精度の高低が生ずるが、タイマクロック６１４の他多く
の値を使用することもできる。

第６図＋７）ＺＲＣ計算５６１７は、　ａ、　φ、　Ｆ
ｏに関する式（１〔の解を決定する連立方程式を解くよ
うにプログラムされたコンピュータまたはマイクロプロ
セッサである。第７ａ図のフローチャートは、信号プロ
セッサ６１０の主な機能を示している。第７＆図のフロ
ーチャートは、出力２によシ与えられ九％サイクル検出
信号に注目することから開始する。

インデックスＪｃは一つずつインクリメントされ。

最後の％サイクルパルスと現在のパルスとの間の時間は
適当なインデックスアレイに記憶され、がクタイマはリ
セットされる。フローチャートのこの点において、方向
パラメータＤ　、　Ｄ、を調べ、方向変化、すなわちＺ
ＲＣが生じたかどうかを決定する。方向変化が表示され
ると、ＺＲＣ計算プロセスが＠’ｙｂ図に示すように開
始される。

第７ｂ図のフローチャートのルーテンに示すようなＺＲ
Ｃ位相角の計算に先立ち、Ａ、Ｂ、Ａ、。

ＢＰ、　Ｄ　、　Ｄ、の値がブロック７２０に示すよう
に記憶される。なお、ＺＲＣルーチンを開始する時、Ａ
、。

Ｂ、　、　Ｄ、の値は、ｉ／がゼロであるゼロレート交
差後１すなわち方向変化後の値に相当するｉ、ｈ。

Ｂ、Ｄの方向すなわち極性変化前の位相角コードラント
に相当する値である。

ＺＲＣｋ−ｆｙプロセスは、Ｊ＝１，２．５　　のΔ」
の６値を計算することにより、第７ａ図及び第７ｂ図に
おいて継続しておシ、かりα、φ、ｉ！；。を計算する
のに使用される。なお、別の連立方程式を決定するため
、Ｊ＝１以外の他の値を選択することもできる。Ｊ＝１
はＴｏの決定及びαの計算に必要である。これらΔｊの
値を使用して、以下に示すような、弐〇〇を解く連立方
程式が成立する。

１ｉ＋　　　、　　　、　　　π φ−、（Δ、−Δ、）−ｉ ブロック７２０に記憶されたパラメータを用いて。

φの正負を決定し、計算されたα角度の値を変形する。

フローチャートの時点７３０においてαが一旦決定され
ると、αの値は直交定数φに関して補正サレル。第７ｂ
図の番号３におけるフローチャートのαは、Ｋサイクル
の分数の値である。ＺＲＣ位相角Ｖ。は９％サイクルの
整数値で１％位相角ラジアングラスαの値である。第７
ｂ図のフローチャートは第７ｃ図の番号３に示した入口
点において、第７ｃ図に継続する。

第７ｃ図において、Ａ、及ヒＢ、の論理状態をチェツク
し１％サイクルの整数値にょシαの値を調整する。峠の
値は、ブロック７５５において記憶される。またブロッ
ク７５５では、インデックスの表示Ｐが１１′にセット
される。フローチャートは、タイミングインクリメント
の値を変化するまでブロック７５６において継続し、Ｚ
ＲＣ交差後に生じる位相角情報によシΔｊを決定する。

タイミング変数が変化すると、フローチャートは第７ｃ
図の番号４から出て、第７ｂ図の番号４に再び入り、Ｚ
ＲＣ後９位相情報に基づいたＺＲＣ位相位相角全台算す
る。

ＺＲＣ位相角は既に述べたような同様の方法で得られ、
ブロック７５９におけるＰインデックスチェイン誤差値
である。Ｖ１５と１間の値の差を計算０　　　　　０ するＯ 上述したフローチャートは、各ＺＲＣ組算のたびに繰返
される。計算が終了した時、第７Ｃ図の出力ライン７１
７及び第１図のライン１４１で示した出力は、最終ＺＲ
Ｃから生じたロックイン誤差値を表わす信号を発生し、
これは第２信号処理装置１５０により処理される連続信
号である。

第１図の信号処理装置１５０は、信号処理装置１４０か
らのロックイン誤差値の代数値とセンサ出力装置１２０
の出力とを加算し、補正されたセンサ出力θ。を作る。

第９ａ図は１本発明の他の実施例で、ＺＲＣ交差前のＶ
　（ｔ）の特性に基づいてＺＲＣ位相角を得て、ＺＲＣ
交差後のｖ（ｔｌの特性に基づいてＺＲＣ位相角の値を
決定するのに１曲線適合技術を用いている。第９ａ図に
おいて、光検出器の出力′ａ′および′ｂｌはＺＲＣイ
ンジケータ９１０及び対データ発生器９２０とに送られ
る。インジケータ９１０は、Ｆ−〇の発生を表わし、か
つ−一〇の発生前後のかの極性を表わす出力信号を発生
する。ブロック９１０は第６図に関して述べた方法で構
成してもよい。対データ発生器９２０は９位相角の選択
的変化６１間の経過時間、たとえば上述したにサイクル
時間を表わす出力信号を発生する。ブロック９２０とし
て。

第８図に示した原理を用いた信号処理装置６１０と同様
のプロセッサを使用してもよい。

対データ発生器９２０の出力は、第１曲線適合装置９３
０と第２曲線適合装置９４０に送られる。各曲線適合装
買は１方向／ＺＲＣインジケータ９１０の出力によシエ
ネープルされる。曲線適合袋＠９３０はブロック９１０
の出力が１１＃の時エネーブルされ。

曲線適合装置９４０は、ブロック９１０の出力が′０″
の時にエネーブルされる。曲線適合装置９３０は。

ＺＲＣ前の特性関数ｖ（ｔ）を近似し、これは、ＺＲＣ
前の特性関数に基づいてＺＲＣ位相角の値を推定するＺ
ＲＣ９ｉｌ算器９５０に送られる。同様に１曲線適合装
置９４０は、同じＺＲＣの後の特性関数Ｆ（ｔ）を近似
し、この出力は、ＺＲＣ後の特性関数に基づいてＺＲＣ
位相角の値を推定するＺＲＣ計算器９６０に送られる。

ＺＲＣ３ｉｉｉ５９５０，９６０は、各曲線適合装置！
９５０９６０によシ決定された特性関数に応答する。各
ＺＲＣ劃算側は、対データ発生器９２０とＺＲＣインジ
ケータ９１０に応答して、ＺＲＣの発生に応答しく１）
かつＺＲＣと周知のデータ対との間の経過時間を決定す
る（＋１）。上記の（１）および（ｌｌ）を行なって、
各Ｚ　ＲＣ！ｌＪ器は、適当な特性関数を使用すること
によシ適当なＺＲＣ位相角を発生する。

第９ｂ図は、信号プロセッサ６１０にょシ得られたグラ
フと同様の、ＺＲＣ計算器９５０，９６０にょυ計算さ
れたＺＲＣ位相角のグラフを示している。文字％　、　
＃　、　％　ｂ″は、ＺＲＣ位相角１後“及びゝ前“を
示している。数字′１′は、方向／ＺＲＣインジケータ
９１０に相当する嗣の第１極性を、数字゛ｏ′は第２極
性を示している。

Ｚ　ＲＣＩｔ算器９５０，９６０の出方は、ＺＲＣ交差
における方向変化にょシ決まる適当なロックイン誤差値
を計算する差計算器に接続している。ブロック９７０の
出力は、第７ｃ図のブロック７６５の出方と同様のロッ
クイン誤差値を表わす信号を発生する。信号処理袋ｆ１
１５０において結合される時、この信号は、センサ出カ
装Ｒ１２０の出力を直接的に補正し、ＺＲＣ交差におい
て発生するロンフィン誤差に関して出力位相情報を補正
するのに使用することができる。

第９ａ図に示した実施例の動作について説明する。デー
タ発生器９２０は、信号ゝａ　’　、　％ｂ＃の一方ま
たは両方の選択された位相変化間の経過時間を表わす対
データ信号を継続的に供給する。方向／ＺＲＣインジケ
ータ９１０の出力が′ｌ＃の場合９曲線適合装置９３０
は対データ発生器に応答して、最終ＺＲＣと次のＺＲＣ
後のデータに基づいだｒ（ｔ）の特性関数を決定する。

ＺＲＣ計算器９５０は１発生器９２０からの対データ情
報と装置９３０からの特性曲線とに応答して１最終及び
次のＺＲＣ位相角のＺＲＣ値を推定する。これは、第９
ｂ図にｖｏ及びＦ″として示されている。同様に１曲線
適合装置９４０は、対データ発生器９２０の出力に応答
し、方向／ＺＲＣインジケータ９１０の出力が′″０″
の場合。

Ｖ　（ｔ）の特性関数を決定する。ＺＲＣ計算器９６０
は。

対データ発生器９２０の出力と３曲線適合装置９４０か
らの特性関数とに応答して、最終及び次に発生するＺＲ
Ｃ位相角の値を推定する。ＺＲＣ計算器９５０．９６０
から得られたこれら値は、ブロック９７０に同時に記憶
されＴ　　’Ｉ及びε、によシ示しだロックイン誤差値
を決定する。ブロック９７０は、方向／ＺＲＣインジケ
ータ９１０の出力によって同期され。

ブロック９７０において８．及びｅ、として示しだイン
クリメンタルなロックイン誤差値を決定するため、ＺＲ
Ｃ角度差を適切に計算する。

以上の説明において、Ｆ（ｔ）の特性は決まるので。

ＺＲＣ位相角の発生前及び後のデータに基づいて。

ＺＲＣ位相角の値を推定することができ不。この情報か
ら、ロックイン誤差値は、単に差を計算することによシ
決定できる。なお１本発明は上述した技術に照らして様
々に改変することができる。

たとえば９曲線適合に使用され、及び／または特性関数
を推定する方法は９幅広い可能性を有している。また、
角度の他、ＺＲＣ瞬間を決定する方法は、設計及び精度
的に幅広いバリエーションを有している。ＺＲＣを測定
するのに時間測定技術を用いているように示されている
が、サンプルホールドのアナログ技術を使用してもよい
。熱論、システムの精度は、特性関数がどのくらい正確
であるか、またＺＲＣ位相角の値を推定にょシどのくら
い正確に決定できるかということにょシ決まる。

さらに、レーザ角速度センサを実施する際、様々のバイ
アス技術、閉ループ路構成及び電磁波を伸用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブロック図、第２図はリングレーザジ
ャイロに使用される代表的な出力装置の概要図、第３ａ
　、３ｂ図は第２図の出力装置の詳細図、第４ａ図は代
表的なリングレーザジャイロの出力信号におけるロック
イン誤差を示しだグラフ。 第４ｂ図は、ディザジャイロの方向反転の領域における
。検出器に送られる結合ビームの強さを示したグラフ、
第４Ｃ図は、ディザジャイロの方向反転の領域における
全位相のシフト変化を示しだグラフ、第５ａ及び５ｂ図
はランダムドリフトの原因であるインクリメンタルなロ
ックイン誤差を示し。 たグラフ、第６図は１本発明の信号処理装置のブロック
図、第７ａ、７ｂ、７Ｃ図は第６図の信号処理装置のフ
ローチャート、第８図は、第６図の装置の信号を示した
タイミング図、第９１Ｌ図は本発明の処理装置の他の実
施例のブロック図、第９ｂ図は。 本発明の原理を示したグラフである。 １１．１３・・・・対向進向ビーム、１１０・・・・ト
ランスデユーサ、１２０，１５０・・・・信号処理装置
、１３０・・・・バイアス装置、１４０・・・・センサ
出力処理装置、２０１・・・・プリズム、２０５−−−
−検出器、６０１ａ、６０１ｂ・・・・符号検出器＋　
　６０２ａ＋　６０２ｂ・・・・符号反転弁別回路、６
０９・・・・タイミング発生回路。 ６１０・・・・ディジタル信号プロセッサ、６１１゜・
・・タイミング制御装置、６１２・・・・パラメータ記
憶装置、６１３・・・・方向論理装置、６１４・°・・
タイマクロック、６１５・・・・タイマ。 ６１６・・・・メモリアレイ、６１７・・・・ＺＲＣ計
算器、６１８・・・・インデックス制御袋ｗ、９１０・
・・・方向ＺＲＣインジケータ、９２０・・・・対デー
タ発生５，９３０．９４０・・・・曲線適合装置、９５
０．９６０−−−−　ＺＲＣ＠ｆ算器。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）角速度センサのロックイン誤差に関するインクリ
   メンタルなロックイン誤差値を得る方法であって、２つ
   の波は閉ループ路に沿って反対方向に伝４番し、位相差
   のある上記波のそれぞれの周波数は上記閉ループ路の回
   転速度の関数であシ、上記センサは上記波の周波数差に
   関した。上記閉ループ路の回転を表わす出力信号を出力
   し、上記センサは、上記波の少くとも一方に周波数バイ
   アスをかけて少くとも大部分の時間、２つの波が共通周
   波数にロンフィンするのを阻止するバイアス装置を有し
   ている上記方法において、上記位相差の第１導関数値が
   継続的に第１極性である第１選択期間において、上記位
   相差を表わす第１導関数値り上記位相差の特性を決定す
   る過程と、第１極性の上記位相差の第２導関数値を有す
   る上記第１導関数のゼロ値の選択的発生に相当する上記
   位相差の第１値を上記第［特性関数から推定する過程と
   。 上記位相差の第１導関数値が継続的に第２極性である第
   ２選択期間において上記位相差を表わす第２特性関数に
   よシ上記位相差の特性を決定する過程と、上記選択的発
   生に相当する上記位相差の第２値を上記第２特性関数か
   ら推定する過程と、上記第１及び第２値との差を決定す
   る過程とから成シ、上記インクリメンタルなロックイン
   誤差値は上記差に直接的に関係することを特徴とするイ
   ンクリメンタルなロックイン誤差値を得る方法。
2. （２）角速度センサのインクリメンタルなロックイン誤
   差に関して角速度センサの出力を補正する方法であって
   、２つの波は閉ループ路に沿って反対方向に伝幡し１位
   相差のある上記波のそれぞれの周波数牡記閉ループ路の
   回転速度の関数であシ、上記センサは、上記波の周波数
   差に関しかつロックイン誤差を含む、上記閉ループ路の
   回転を表わす出力信号を出力し、かつ上記センサは、上
   記波の少くとも一方に周波数バイアスをかけて、少くと
   も大部分の時間、２つの波が共通周波数にロランインす
   るのを阻止するバイアス装置を有している上記方法にお
   いて、上記位相差の第１導関数値が継続的に第１極性で
   ある第１選択期間において上記位相差を表わす第１特性
   関数によシ上記位相差の特性を決定する過程と、第１極
   性の上記位相差の第２導関数値を有する上記第１導関数
   のゼロ値の選択的発生に相当する上記位相差の第１値を
   上記第１特性関数から推定する過程と、上記位相差の第
   １導関数値が継続的に第２極性である第２選択期間にお
   いて上記位相差を表わす第２特性関数によシ上記位相差
   の特性を決定する過程と、上記選択的発生に相当する上
   記位相差の第２値を上記第２特性関数から推定する過程
   と、上記第１及び第２値との差を決定する過程と、イン
   クリメンタルなロックイン誤差に関して補正されだ補正
   センサ出力信号を決定するよう上記差を表わす信号と上
   記センサ出力とを代数的に結合する過程とから成ること
   を特徴とする角速度センサの出力を補正する方法。
3. （３）角速度センサのセンサ出力におけるインクリメン
   タルなロックイン誤差を決定する装置であっ°Ｃ１２つ
   の波は閉ループ路に沿って反対方向に伝枯し。 位相差のある上記波のそれぞれの周波数は上記閉ループ
   路の回転速度の関数であシ、上記センサは。 上記波の周波数差に関しかつロックイン誤差を含む、上
   記閉ループ路の回転を表わす出力信号を出力する上記装
   置において、上記波に応答し、上記波の上記位相差に関
   する少くとも１つの出力信号を出力する信号装置と、上
   記少くとも１つの出方信号に応答し、上記センサのロッ
   クイン現象によるインクリメンタルなロックイン誤差に
   関する出力信号を出力する第１信号処理装置とから成シ
   。 上記第１信号処理装置は、上記位相差の第１導関数値が
   継続的に第１極性である第１選択期間において上記位相
   差を表わす第１特性関数を決定し。 かつ第１極性の上記位相差の第２導関数値を有する上記
   第１導関数のゼロ値の選択的発生に相当する上記位相差
   の第１値を上記第１導関数値定することができる第１近
   似装置と、上記位相差の第１導関数値が継続的に第２極
   性である第２選択期間において上記位相差を表わす第２
   特性関数を決定し、かつ上記選択的発生に相当する上記
   位相差の第２値を上記第２特性関数から推定することが
   できる第２近似装置と、上記第１及び第２値の差を決定
   する差装置とを有し、上記インクリメンタルなロックイ
   ン誤差が上記差に直接的に関係するようにしたことを特
   徴とするインクリメンタルなロックイン誤差を決定する
   装置。
4. （４）角速度センサのセンサ出力におけるロックイン誤
   差を補正する装置でおって、２つの波は閉ループ路に沿
   って反対方向に伝旙し１位相差のある上記波のそれぞれ
   の周波数は上記閉ループ路の回転速度の関数であシ、上
   記センサは、上記波の周波数差に関係しかクロックイン
   誤差を含む、上記閉ループ路の回転を表わす出力信号を
   出力する上記装置において、上記波に応答し、上記波の
   上記位相差に関する少くとも１つの出力信号を出方する
   信号装置と、上記少くとも１つの出方信号に応答し、上
   記センサのロックイン現象によるインクリメンタルなロ
   ックイン誤差に関する出力信号を出力する第１信号処理
   装置とから成シ、上記第１信号処理装置は、上記位相差
   の第１導関数値が継続的に第１極性である第１選択期間
   において上記位相差を表わす第１特性関数を決定し、か
   つ＠１極性の上記位相差の第２導関数値を有する上記第
   １導関数のゼロ値の選択的発生に奪当する上記位相差の
   第１値を上記第１特性関数から推定することができる第
   １近似装置と、上記位相差のｔＢｌ導関数値が継続的に
   第２極性である第２選択期間において上記位相差を表わ
   す第２特性関数を決定し。 かつ上記選択的発生に相当する上記位相差の第２値を上
   記第２特性関数から推定することができる第２近似装置
   と、上記第１及び第２値の差を決定し、上記インクリメ
   ンタルなロックイン誤差が上記差に直接的に関係するよ
   うにした差装置とを有し、上記補正装置は、上記センサ
   出力信号と上記差に応答し、上記インクリメンタルなロ
   ックイン誤差に−して上記センサ出力信号値を補正する
   第２信号処理装置をさらに有することを特徴とする特ロ
   ックイン誤差を補正する装置。
5. （５）角速度センサのセンサ出力におけるインクリメン
   タルなロックイン誤差を決定する装置であって。 ２つの波は閉ループ路に沿って反対方向に伝椙し。 位相差のある上記波のそれぞれの周波数は上記閉ループ
   路の回転速度の関数であり、上記センサは上記波の周波
   数差に関係しかつロックイン誤差を含む、上記閉ループ
   路の回転を表わす出力信号を出力し、また上記センサは
   上記波の少くとも一方に周波数バイアスをかけて少くと
   も大部分の時間。 ２つの波が、共通周波数にロックインするのを阻止する
   バイアス装置を有している上記装置において、上記波に
   応答し上記波の上記位相差に関する少くとも１つの出力
   信号を発生する信号装置と。 上記少くとも１つの出力信号に応答し上記センサのロッ
   クイン現象によるインクリメンタルなロックイン誤差に
   関係した出力信号を発生する第１信号処理装置とから成
   シ、上記第１信号処理装置は。 上記位相差の第１導関数値が継続的に第１極性である第
   １選択期間において上記位相差を表わす第１特性関数を
   決定し、かつ第１極性の上記位相差の第２導関数値を有
   する上記第１導関数のゼロ値の選択的発生に相当する上
   記位相差の第１値を上記第１特性関数から推定すること
   ができる第１近似装置と、上記位相差の第１導関数値が
   継続的に第２極性である第２選択期間において上記位相
   差を表わす第２特性関数を決定し、かつ上記選択的発生
   に相当する上記位相差の第２値を上記第２特性関数から
   推定することができる第２近似装置と。 上記第１及び第２値の差を決定する差装置とを有し、上
   記インクリメンタルなロックイン誤差値が上記差に直接
   的に関係するようにしたことを特徴とする。インクリメ
   ンタルなロックイン誤差を決定する装置。
6. （６）角速度センサのセンサ出力におけるロックイン誤
   差を補正する装置であって、２つの波は閉ループ路に沿
   って反対方向に伝椙し１位相差がある上記波のそれぞれ
   の周波数は、上記閉ループ路の回転速度の関数であり、
   上記センサは、上記波の周波数差に関係しかつロックイ
   ン誤差を含む、上記閉ループ路の回転を表わす出力信号
   を出力し、また上記センサは上記波の少くとも一方に周
   波数バイアスをかけて少くとも大部分の時間において２
   つの波が共通周波数にロックインするのを阻止するバイ
   アス装置を有している上記装置において。 上記波に応答し、上記波の上記位相差に関する少くとも
   １つの出力信号を出力する信号装置と、上記少くとも１
   つの出力信号に応答し、上記センサのロックイン現象に
   よるインクリメンタルなロックイン誤差に関する出力信
   号を出力する第１信号処理装筒とから成シ、上記第１信
   号処理装置は。 上記位相差の第１導関数値が継続的に第１極性である第
   １選択期間において上記位相差を表わす第１特性関数を
   決定し、かつ第１極性の上記位相差の第２導関数値を有
   する上記第１導関数のゼロ値の選択的発生に相当する上
   記位相差の第１値を上記第１特性関数から推定すること
   ができる第１近似装置と、上記位相差の第１導関数値が
   継続的に第２極性である第２選択期間において上記位相
   差を表わす第２極件関数を決定し、かつ上記選択的発生
   に相当する上記位相差の第２値を上記第２特性関数から
   推定することができる第２近似装置と。 上記第１及び第２値の差を決定し、上記インクリメンタ
   ルなロックイン誤差が上記差に直接的に関係するように
   した差装置とを有し、上記ロックイン誤差を補正する装
   置は、上記センサ出力信号と上記差に応答し、上記イン
   クリメンタルなロックイン誤差に関して上記センサ出力
   信号値を補正する第２信号処理装置をさらに有すること
   を特徴とする。ロックイン誤差を補正する装置。