JPS63263414A - 光ファイバジャイロ - Google Patents

光ファイバジャイロ

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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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JP
Japan
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fundamental wave
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wave component
component
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JP9736187A
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Junichi Makino
牧野 淳一
Shigeru Obo
茂 於保
Hisao Sonobe
久雄 園部
Masahiro Matsumoto
昌大 松本
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Hitachi Ltd
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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。
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。
〔発明が解決しようとする問題点〕
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。
〔問題点を解決するための手段〕
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。
〔作用〕
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。
〔実施例〕
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。
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。
φ(t)=φ+a Sinω、t        ・・
・(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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
第5図でA点ノ入力はM=1.0  、PGA人力(%
)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。
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 。
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。
〔発明の効果〕
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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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
JP62097361A 1987-04-22 1987-04-22 光ファイバジャイロ Expired - Fee Related JP2510571B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

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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

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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

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JP2510571B2 (ja) 1996-06-26

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