JPS63263414A - 光ファイバジャイロ - Google Patents
光ファイバジャイロInfo
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- JPS63263414A JPS63263414A JP9736187A JP9736187A JPS63263414A JP S63263414 A JPS63263414 A JP S63263414A JP 9736187 A JP9736187 A JP 9736187A JP 9736187 A JP9736187 A JP 9736187A JP S63263414 A JPS63263414 A JP S63263414A
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- Japan
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- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
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。
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、移動体の位置及び姿勢検出及び経路誘導シス
テムに好適な方式に関する。
テムに好適な方式に関する。
Ｃ従来の技術〕
計測分野ではレンジを切替えてＡＤ変換することは通常
行われているが、本発明のように位相変調方式のジャイ
ロで入力基本波成分と第２調波成分の情報からレンジを
変える方式はまだない。
行われているが、本発明のように位相変調方式のジャイ
ロで入力基本波成分と第２調波成分の情報からレンジを
変える方式はまだない。
従来技術は広いダイナミックレンジに対しては、高精度
のＡＤ変換器（１４〜１６ビツト）を用い１つのレンジ
で対応しており、ジャイロのダイナミックレンジがこの
ＡＤ変換ビット数が限られていたこと及び小さいレベル
の入力に対してはＡＤ変換の量子化誤差のため精度が著
しく低下するという問題点があった０本発明の目的はこ
のような問題に対処して広いレンジにわたって高い精度
を保証することにある。
のＡＤ変換器（１４〜１６ビツト）を用い１つのレンジ
で対応しており、ジャイロのダイナミックレンジがこの
ＡＤ変換ビット数が限られていたこと及び小さいレベル
の入力に対してはＡＤ変換の量子化誤差のため精度が著
しく低下するという問題点があった０本発明の目的はこ
のような問題に対処して広いレンジにわたって高い精度
を保証することにある。
上記目的は入力基本波周波数の大きさがある値以下ある
いは基本波と第２調波成分の比がある値以下になったこ
とを検出し、基本波成分をアンプで一定倍に増幅するレ
ンジ切換を多段にもっことにより達成される。
いは基本波と第２調波成分の比がある値以下になったこ
とを検出し、基本波成分をアンプで一定倍に増幅するレ
ンジ切換を多段にもっことにより達成される。
レンジ切替回路は基本波成分の大きさ又は基本波と第２
１４波成分の比が一定以下であることにより作動し、こ
の情報とレンジの情報により処理装置で高精度の角度計
算を行う。
１４波成分の比が一定以下であることにより作動し、こ
の情報とレンジの情報により処理装置で高精度の角度計
算を行う。
第１図は位相変調型光ファイバジャイロ方式の原理を示
す。第２図のハードウェア構成のうち電子回路系の入力
部分を拡大したものが第２図である６第３図では基本波
成分の大きさく４）で検出し。
す。第２図のハードウェア構成のうち電子回路系の入力
部分を拡大したものが第２図である６第３図では基本波
成分の大きさく４）で検出し。
これがどのレベルにあるかを（５）で判定し、（６）の
プログラマブルアンプの倍率設定用抵抗をそのレベルに
応じて調整し、ＡＤ変換する。ジャイロの出力を式で表
わすと次のようになる。ファイバーループを時計方向回
りに進む光を Ｅｃｗ＝ Ａ −ｃｏｓ（ω ｔ ＋ φ （１）
＋ φｌｊ） −（１）反時計回りを Ｅｃｃｗ＝Ａ−Ｃｏｇ（（１１ｔ＋φ（ｔ−ｒ）＋ψｃ
ｃｗ） −（２）とする。ここでωは光源の角周波数
φ（１）は位相変調器による位相変調信号であり。
プログラマブルアンプの倍率設定用抵抗をそのレベルに
応じて調整し、ＡＤ変換する。ジャイロの出力を式で表
わすと次のようになる。ファイバーループを時計方向回
りに進む光を Ｅｃｗ＝ Ａ −ｃｏｓ（ω ｔ ＋ φ （１）
＋ φｌｊ） −（１）反時計回りを Ｅｃｃｗ＝Ａ−Ｃｏｇ（（１１ｔ＋φ（ｔ−ｒ）＋ψｃ
ｃｗ） −（２）とする。ここでωは光源の角周波数
φ（１）は位相変調器による位相変調信号であり。
φ（ｔ）＝φ＋ａ Ｓｉｎω、ｔ ・・
・（３）である。ここでφ、：位相変調度 ω、：角周
波数。
・（３）である。ここでφ、：位相変調度 ω、：角周
波数。
（１）、 （２）で表わされる光が千渉した後の出方つ
まり光検出器の信号は光パワであり、 Ｐ ＝（Ｅｃｗ＋Ｅｃｃｗ）”
−（４）で表わされる。
まり光検出器の信号は光パワであり、 Ｐ ＝（Ｅｃｗ＋Ｅｃｃｗ）”
−（４）で表わされる。
この時を展開し、まとめると次のように表わされる。
＝２Ａ”Ｊ。
＋・・・
第３調波
第４調波
ここでΩは角速度ＪＺｎｓＪｚｎ÷１はベッセル関数が
一定ならＪ ｚｎｅ Ｊ ｔｎ＋ｔは定数となる。ここ
でΩは角速度φ１は第１図位相変調器の変調度、ω。
一定ならＪ ｚｎｅ Ｊ ｔｎ＋ｔは定数となる。ここ
でΩは角速度φ１は第１図位相変調器の変調度、ω。
は位相変調器の角周波数、τは光がファイパールはファ
イバー長、ｎは屈折率）である、Ａは定数である。
イバー長、ｎは屈折率）である、Ａは定数である。
（５）式からΩは次のようにして求める。
ここで、回転角速度Ωが小さいときはｓｉｎΩが小さい
のでＦｚ （即ち、ＪｚｓｉｎΩ）が小さくなり逆に
Ｆ２はｃｏｓΩに比例するので大きくなる。Ωが大きく
なるとＦ２は小さくなりΩは大きくなる。
のでＦｚ （即ち、ＪｚｓｉｎΩ）が小さくなり逆に
Ｆ２はｃｏｓΩに比例するので大きくなる。Ωが大きく
なるとＦ２は小さくなりΩは大きくなる。
ＦＡ及びＦ２が小さくなると相対的にＡＤ変換の量子化
誤差が大きくなり（６）式の誤差が大となるので、これ
をさけるためＦｌ又はＦ２があるレベル以下になったと
きに増幅器のゲインをあげて数倍に増幅し、ＡＤ変換す
ることにより量子化誤差を低減できる。このときもしＦ
ｌを２倍に増幅し、Ｆ２を増幅せずに取込む場合にはＡ
Ｄ変換後。
誤差が大きくなり（６）式の誤差が大となるので、これ
をさけるためＦｌ又はＦ２があるレベル以下になったと
きに増幅器のゲインをあげて数倍に増幅し、ＡＤ変換す
ることにより量子化誤差を低減できる。このときもしＦ
ｌを２倍に増幅し、Ｆ２を増幅せずに取込む場合にはＡ
Ｄ変換後。
Ｆ２の値を処理装置で２倍にし全体のゲインをあわせて
おくことが必要である。
おくことが必要である。
第４図にレンジ切替の入力対ＡＤ変換出力の関係を示す
。レンジが１つの場合にはたとえば入力ＯＡに対して出
力丁のようになり入力が小さい場合、たとえばＯＥのと
きの出力はＥＩのようになる。一方、入力がＯＥのとき
に出力をＯＦになるように、又ＯＤに対してはＯＣにな
るように切替えた場合、入力■に対しての出力レベルは
０ＦＩ（ＣＧ［ｌのような折線となりルンジの場合の０
ＩＧＢよりはるかに高くなっており相対誤差（＝ＡＤ変
換の量子化誤差／入力レベル×１００％）が小さくなる
ことが予想できる。
。レンジが１つの場合にはたとえば入力ＯＡに対して出
力丁のようになり入力が小さい場合、たとえばＯＥのと
きの出力はＥＩのようになる。一方、入力がＯＥのとき
に出力をＯＦになるように、又ＯＤに対してはＯＣにな
るように切替えた場合、入力■に対しての出力レベルは
０ＦＩ（ＣＧ［ｌのような折線となりルンジの場合の０
ＩＧＢよりはるかに高くなっており相対誤差（＝ＡＤ変
換の量子化誤差／入力レベル×１００％）が小さくなる
ことが予想できる。
第５図に相対誤差カーブを示す、カーブＢＧＩＬは入力
ＯＡに対する誤差カーブでＡＤ変換ビット数をＸとし、
量子化誤差ビットをＹプログラマブルゲインの倍数をＭ
とすると、２Ｘ−１： ＡＤ変換入力（７）フルＸケ−
／Ｌ／（ＦＵＬ）＝ＡＤ出力ビット：ＡＤ変換の入力レ
ベル（４）より ここで、ＰＧＡ入力とはプログラマブルゲインアンプの
入力にはＡ。
ＯＡに対する誤差カーブでＡＤ変換ビット数をＸとし、
量子化誤差ビットをＹプログラマブルゲインの倍数をＭ
とすると、２Ｘ−１： ＡＤ変換入力（７）フルＸケ−
／Ｌ／（ＦＵＬ）＝ＡＤ出力ビット：ＡＤ変換の入力レ
ベル（４）より ここで、ＰＧＡ入力とはプログラマブルゲインアンプの
入力にはＡ。
第５図でＡ点ノ入力はＭ＝１．０ 、ＰＧＡ人力（％
）となる。
）となる。
又Ｃ点、Ｆ点もＭ−（ＰＧＡ入力）＝ （ＦＵＩ、）に
なるようにＭが設定されるはＢ点の誤差と等しくなる。
なるようにＭが設定されるはＢ点の誤差と等しくなる。
入力ＯＡの場合は（６）式のＭ＝１であるからＰＧＡ入
力が小さくなると双曲線的に（６）式の誤差は増大する
。レンジを百に切替えたときもＭがある値となるほかは
変りなく、又ＯＥ大入力対しても全く同じである。それ
ぞれカーブはＣＨＫ 。
力が小さくなると双曲線的に（６）式の誤差は増大する
。レンジを百に切替えたときもＭがある値となるほかは
変りなく、又ＯＥ大入力対しても全く同じである。それ
ぞれカーブはＣＨＫ 。
ＦＪとなり１以上よりレンジを３段階に切替えたときに
は誤差カーブはＢＧＣＨＦＪとなりルンジのＢＧＩＬよ
り大幅に小さくなっていることがわかる。
は誤差カーブはＢＧＣＨＦＪとなりルンジのＢＧＩＬよ
り大幅に小さくなっていることがわかる。
本発明によれば、比較的低ビット（１０〜１２ビツト）
のＡＤ変換器で非常に広いダイナミックレンジを確保で
き精度の高いジャイロが可能となる。
のＡＤ変換器で非常に広いダイナミックレンジを確保で
き精度の高いジャイロが可能となる。
第１図は位相変調方式光フアイバージャイロの原理図、
第２図はハードウェア構成図、第３図は入力回路図、第
４図はレンジ切替法によるＡＤ変換の入力対出力関係を
示す図、第５図はレンジ切替による相対誤差を示す図で
ある。 １・・・フォトダイオード、２・・・基本波検出回路、
３・・・第２調波回路、４・・・レベル検出回路、５・
・・レベル判定回路、６・・・プログラマブルアンプ、
７・・・アンプ、８・・・マルチプレクサ、９・・・５
４Ｈ１１０・・・Ａ／Ｄ変換、１１・・・処理回路。
第２図はハードウェア構成図、第３図は入力回路図、第
４図はレンジ切替法によるＡＤ変換の入力対出力関係を
示す図、第５図はレンジ切替による相対誤差を示す図で
ある。 １・・・フォトダイオード、２・・・基本波検出回路、
３・・・第２調波回路、４・・・レベル検出回路、５・
・・レベル判定回路、６・・・プログラマブルアンプ、
７・・・アンプ、８・・・マルチプレクサ、９・・・５
４Ｈ１１０・・・Ａ／Ｄ変換、１１・・・処理回路。
Claims (1)
- １、位相変調方式の光ファイバジャイロの光出力を電気
出力にかえ、位相変調器の励振周波数できまる基本波成
分の大きさとこの基本波成分の２倍の周波数成分をもつ
第２調波の大きさをアナログ的に検出し、ＡＤ変換して
、これをコンピュータに取込んで処理する方式において
、前記アナログで検出した基本波成分の大きさと第２調
波成分の大きさの比が一定以下のときに基本波成分の大
きさを拡大する増幅器を多段に構成し、その出力をＡＤ
変換し処理装置に取込みこのデータを基に角速度演算を
行うことを特徴とするジャイロ信号の高精度化処理方式
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62097361A JP2510571B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 光ファイバジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62097361A JP2510571B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 光ファイバジャイロ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63263414A true JPS63263414A (ja) | 1988-10-31 |
| JP2510571B2 JP2510571B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=14190363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62097361A Expired - Fee Related JP2510571B2 (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 光ファイバジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2510571B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109974684A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-07-05 | 北京航空航天大学 | 一种超高精度干涉式光纤陀螺仪的信号处理方法及装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61155706A (ja) * | 1984-12-21 | 1986-07-15 | スタンダード エレクトリク ローレンツ アクチエンゲゼルシヤフト | 回転速度計測装置 |
| JPS61217718A (ja) * | 1985-03-25 | 1986-09-27 | Hitachi Ltd | 光フアイバジヤイロの信号処理方式 |
-
1987
- 1987-04-22 JP JP62097361A patent/JP2510571B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61155706A (ja) * | 1984-12-21 | 1986-07-15 | スタンダード エレクトリク ローレンツ アクチエンゲゼルシヤフト | 回転速度計測装置 |
| JPS61217718A (ja) * | 1985-03-25 | 1986-09-27 | Hitachi Ltd | 光フアイバジヤイロの信号処理方式 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109974684A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-07-05 | 北京航空航天大学 | 一种超高精度干涉式光纤陀螺仪的信号处理方法及装置 |
| CN109974684B (zh) * | 2019-04-03 | 2019-12-27 | 北京航空航天大学 | 一种超高精度干涉式光纤陀螺仪的信号处理方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2510571B2 (ja) | 1996-06-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |