KR102286261B1 - Lock-in Zero Ring Laser Gyroscope System, and the Operating Method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a ring laser gyroscope using the Sagnac effect and more specifically, to a lock-in zero ring laser gyroscope system and a method for operating the same. The lock-in zero ring laser gyroscope system wherein an active medium is arranged in a ring resonator so that two laser beams having optical frequencies of ω_cw and ω_ccw are clockwise (cw) and counterclockwise (ccw) are simultaneously generated and a fringe pattern formed by a readout prism is processed by a sampling data from an output signal received in a double cell readout detector. In accordance with the lock-in zero ring laser gyroscope system and the method for operating the same of the present invention, a phase error occurring in lock-in can be eliminated by use of phase wrapping/unwrapping algorithms, and stripping without time delay can be performed with a virtual dither signal (VDS) without a separate pick-off sensor.

Description

락인 제로 링 레이저 자이로스코프 시스템 및 그 구동 방법 {Lock-in Zero Ring Laser Gyroscope System, and the Operating Method thereof}Lock-in Zero Ring Laser Gyroscope System, and the Operating Method thereof

본 발명은, 사냑 효과(Sagnac effect)를 이용한 링 레이저 자이로스코프에 관한 것으로서, 위상 랩핑/언 랩핑 알고리듬을 사용함으로써 락인에서 발생하는 위상 오류를 제거하며, 별도의 픽 오프 센서(pick-off sensor)없이 VDS (Virtual Dither Signal) 로써 스트리핑(stripping)을 수행하여 시간 지연이 없는 락인 제로 링 레이저 자이로스코프 시스템 및 그 구동 방법을 기술 분야로 한다. The present invention relates to a ring laser gyroscope using the Sagnac effect, and by using a phase wrapping/unwrapping algorithm, a phase error occurring in lock-in is removed, and a separate pick-off sensor A lock-in zero-ring laser gyroscope system and a driving method therefor without time delay by performing stripping as VDS (Virtual Dither Signal) without any technical field.

본 발명에 대한 배경 기술로서, 도면 제1도에 도시된 대한민국 등록특허 제10-1475799 B1호의 링 레이저 자이로의 각진동 신호 이중 복조 방법 기술이 있다. As a background technology for the present invention, there is a technique for double demodulation of an angular vibration signal of a ring laser gyro of Korean Patent Registration No. 10-1475799 B1 shown in FIG. 1 .

이 기술은, 공진기 각진동방식을 사용하는 링 레이저 자이로에서 자이로 출력신호를 얻기 위하여 사용하는 각진동 복조기의 샘플링 속도를 개선하는 링 레이저 자이로의 각진동 신호 이중 복조 방법에 대한 것으로서, 링 레이저 공진기와, 상기 링 레이저 공진기를 각진동시키는 각진동기와, 상기 각진동을 통해 생성된 맥놀이 신호를 검출하는 검출 센서를 포함하는 링 레이저 자이로의 각진동 신호 이중 복조 방법에 있어서, 상기 맥놀이 신호에 따른 각도 영점 교차 신호의 상승시점 또는 하강시점을 주기 기준 시점으로 추정하는 단계; 상승시점들간 또는 하강시점들간의 시간 간격을 이용하여 각진동 주기를 산출하는 단계; 산출된 각진동 주기의 1/2가 되는 지점을 산출하여 기준 시점 다음의 각진동 반주기 시점으로 결정하는 단계; 주기 기준 시점 및 반주기 시점을 반복적으로 추정하는 단계; 및 반복 추정된 주기 기준 시점들과 반주기 시점들 사이의 맥놀이 펄스를 적분하여 링 레이저 자이로 출력 신호를 샘플링하는 단계;를 포함하는 링 레이저 자이로의 각진동 신호 이중 복조 방법을 특징으로 한다. This technology relates to a method for double demodulation of an angular vibration signal of a ring laser gyro that improves the sampling rate of an angular vibration demodulator used to obtain a gyro output signal in a ring laser gyro using a resonator angular vibration method. A method for double demodulation of an angular vibration signal of a ring laser gyro, comprising: an angular vibrator for angular vibration of the ring laser resonator; and a detection sensor for detecting a beat signal generated through the angular vibration. estimating a rising time or a falling time of the cross signal as a period reference time; calculating an angular oscillation period using a time interval between rising points or falling points; calculating a point that is 1/2 of the calculated angular oscillation period and determining the angular oscillation half-cycle time point following the reference time; iteratively estimating a period reference time point and a half-cycle time point; and sampling the ring laser gyro output signal by integrating the beat pulses between the iteratively estimated period reference time points and the half cycle time points.

본 발명에 대한 다른 배경 기술로서, 도면 제2도에 도시된 대한민국 등록특허 제10-1121879 B1호의 링 레이저 자이로스코프의 위상 오차 보상 방법 및 이를 위한 장치 기술이 있다. 이 기술은, 링 레이저 자이로스코프의 반사경에서 일어나는 역 산란에 의하여 양방향으로 발진하는 빛의 주파수 잠김 현상(Lock-in)이 발생하고, 이에 따라 발생되는 자이로스코프의 위상 오차를 보상하기 위한 위상 오차 미분 신호의 영역 적분에 의한 보상(Area Integration and Compensation; AIC) 방법을 특징으로 한다.As another background technology for the present invention, there is a method for compensating a phase error of a ring laser gyroscope of Korean Patent Registration No. 10-1121879 B1 shown in FIG. 2 and an apparatus technology therefor. In this technology, the frequency lock-in of the light oscillating in both directions occurs by reverse scattering that occurs in the reflector of the ring laser gyroscope, and the phase error differential to compensate for the phase error of the gyroscope. It features an Area Integration and Compensation (AIC) method of signal.

KRUS 10-147579910-1475799 B1B1 KRUS 10-112187910-121879 B1B1

Kazuyoshi Itoh,“Analysis of the phase unwrapping algorithm”,“Applied Optics, Vol 21, No. 14 2470, 1982 Kazuyoshi Itoh, “Analysis of the phase unwrapping algorithm”, “Applied Optics, Vol 21, No. 14 2470, 1982 Dennis C. Ghiglia and Mark D. Pritt, “Two-dimensional Phase Unwrapping ”, Wiley and Sons, 1998 Dennis C. Ghiglia and Mark D. Pritt, “Two-dimensional Phase Unwrapping ”, Wiley and Sons, 1998 Sin-Woo Song, Jae-Cheul Lee, Suk-Kyo Hong, and Dongkyoung Chwa, “random walk reduction algorithm in ring laser gyroscopes”. 12(2010) 115501 Sin-Woo Song, Jae-Cheul Lee, Suk-Kyo Hong, and Dongkyoung Chwa, “random walk reduction algorithm in ring laser gyroscopes”. 12 (2010) 115501

본 발명은, 위상 랩핑/언 랩핑 알고리듬을 사용함으로써 락인에서 발생하는 위상 오류를 제거하며, 또한 별도의 픽 오프 센서(pick-off sensor)없이 VDS (Virtual Dither Signal) 로써 스트리핑(stripping)을 수행하여 시간 지연이 없는 락인 제로 링 레이저 자이로스코프 시스템 및 그 구동 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.The present invention eliminates a phase error occurring in lock-in by using a phase lapping/unwrapping algorithm, and also performs stripping as a VDS (Virtual Dither Signal) without a separate pick-off sensor. An object of the present invention is to provide a lock-in zero-ring laser gyroscope system with no time delay and a method for driving the same.

본 발명은, ωcw 및 ωccw 의 광학 주파수를 가진 두 개의 레이저 빔(laser beam)이 시계 방향(cw : clockwise)과 반 시계 방향(ccw : counter clockwise)으로 동시에 발진하도록 링 공진기에 액티브 미디엄(active medium)을 배치하고, 리드 아웃 프리즘(readout prism)에 의해 형성된 간섭 패턴(fringe pattern)을 이중 셀로 구성된 리드 아웃 디텍터(readout detector)로 수광된 출력 신호를 샘플링하여 신호처리하는, 락인 제로 링 레이저 자이로스코프 시스템과 그 구동 방법을 과제의 해결 수단으로 제공한다.In the present invention, ω cw and ω ccw An active medium is placed in the ring resonator so that two laser beams with an optical frequency of A lock-in zero-ring laser gyroscope system and a driving method for signal processing by sampling an output signal received by a readout detector composed of double cells from an interference pattern formed by a readout prism provided as a solution to

본 발명의 락인 제로 링 레이저 자이로스코프 시스템 및 그 구동 방법은, 위상 랩핑/언랩핑(phase wrapping/unwrapping) 알고리듬을 사용함으로써 락인에서 발생하는 위상 오류를 제거하고, 별도의 픽 오프 센서(pick-off sensor)없이 VDS (Virtual Dither Signal)로써 스트리핑(stripping)을 수행하여 시간 지연이 발생하지 않는 기술적 효과가 있다.The lock-in zero-ring laser gyroscope system and the driving method thereof of the present invention eliminate a phase error occurring in lock-in by using a phase wrapping/unwrapping algorithm, and a separate pick-off sensor (pick-off) There is a technical effect that a time delay does not occur by performing stripping as a VDS (Virtual Dither Signal) without a sensor).

도1 은 배경 기술로서, 링 레이저 자이로의 각진동 신호 이중 복조 방법 기술의 구성
도2는 다른 배경 기술로서, 링 레이저 자이로스코프의 위상 오차 보상 방법 및 이를 위한 장치 기술의 구성
도3은, 링 레이저 자이로스코프 구성의 일례
도4는, ψ 및 ψerr의 일례
도5는, Sagnac에 의해 유도된 위상ψ와 래핑(wrapping)된 위상 Ф의 관계
도6은, 본 발명의 링 레이저 자이로스코프에 적용되는 언래핑(unwrapping) 절차에 따른 결과의 일례
도7은, 직접 위상 측정(DPM : direct phase measurement)의 사례
도8은, 본 발명의 가상 디더 신호 (VDS : virtual dither signal)와 디더 진폭의 관계
도9는, 락인 임계값이 0.1°/sec인 링 레이저 자이로스코프에 대한 래핑/언래핑 알고리듬 적용 후 Allan 분산 플롯
도10은, 본 발명의 락인 제로 링 레이저 자이로스코프 시스템의 구성
도11은, 락인 제로 링 레이저 자이로스코프 시스템의 구동 방법의 흐름도
1 is a background art, the configuration of the angular vibration signal double demodulation method of the ring laser gyro
Figure 2 is another background art, the configuration of a method for compensating a phase error of a ring laser gyroscope and a device technology therefor
3 is an example of a ring laser gyroscope configuration
4 is an example of ψ and ψ err.
Fig. 5 shows the relationship between the phase ψ derived by Sagnac and the wrapped phase Ф;
Figure 6 is an example of the result according to the unwrapping (unwrapping) procedure applied to the ring laser gyroscope of the present invention
7 is an example of direct phase measurement (DPM)
8 is a relationship between a virtual dither signal (VDS) and dither amplitude according to the present invention;
9 is an Allan scatter plot after applying the wrapping/unwrapping algorithm to a ring laser gyroscope with a lock-in threshold of 0.1°/sec.
10 is a configuration of a lock-in zero-ring laser gyroscope system of the present invention;
11 is a flowchart of a driving method of a lock-in zero ring laser gyroscope system;

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 이에 따라 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치와 방법을 발명할 수 있는 것이다. 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예 들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. The following is merely illustrative of the principles of the invention. Accordingly, those of ordinary skill in the art to which this technology pertains, although not explicitly described or shown herein, can implement the principles of the present invention and invent various devices and methods included in the concept and scope of the present invention. . It should be understood that all conditional terms and examples listed herein are, in principle, expressly intended only for the purpose of understanding the inventive concept and are not limited to the specifically enumerated embodiments and states as such. . Moreover, it is to be understood that all detailed description reciting specific embodiments, as well as principles, aspects, and embodiments of the present invention, are intended to include structural and functional equivalents of such matters.

상술한 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 더욱 분명해 질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent through the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도면 제3도는 링 레이저 자이로스코프 구성의 일례를 도시한다. 링 레이저 자이로스코프 (RLG : ring laser gyroscope)는, 도면과 같이 두 빛(beam of light)이 일정한 반경을 가진 폐경로를 서로 반대방향으로 진행할 때, 광원이 각속도(Ω)로 회전한다고 가정하면 회전 반대 방향으로 지나가는 빛은 회전 방향으로 진행하는 빛살보다 더 빠르게 광원에 도달하는 사냑 효과(Sagnac effect)를 이용한 관성 센서이다. 이때 서로 반대방향으로 진행하는 두 빛 사이에 발생한 시간차 또는 위상차(경로차)는 간섭 패턴(fringe pattern)의 이동을 일으키며 그 크기는 입력 각속도에 비례하므로 회전입력정보를 제공한다. Figure 3 shows an example of a ring laser gyroscope configuration. A ring laser gyroscope (RLG) rotates assuming that the light source rotates at an angular velocity (Ω) when two beams of light travel in opposite directions along a closed path with a constant radius as shown in the figure. It is an inertial sensor using the Sagnac effect, in which light passing in the opposite direction reaches the light source faster than a beam traveling in the rotational direction. At this time, the time difference or phase difference (path difference) between the two lights traveling in opposite directions causes the movement of the fringe pattern, and the magnitude is proportional to the input angular velocity, so rotation input information is provided.

이때 광 에너지는 정밀 가공된 거울에 의하여 경로 내에 제한되기 때문에 거울의 반사율과 산란(scattering)은 링 레이저 자이로스코프 성능에 중대한 영향을 미친다. 입력 각속도가 아주 작을 때 거울에서의 후방산란(back scattering)은 두 역 회전 파들과 간섭을 일으켜서 두 주파수를 같게 만든다. 이것을 락인(lock-in) 현상이라 하며 이와 같은 상태가 되면 링 레이저 자이로스코프는 입력에 대한 출력을 나타낼 수 없게 된다. At this time, since the light energy is limited in the path by the precision machined mirror, the reflectance and scattering of the mirror have a significant effect on the ring laser gyroscope performance. When the input angular velocity is very small, back scattering from the mirror interferes with the two counter-rotating waves, making the two frequencies equal. This is called a lock-in phenomenon, and in such a state, the ring laser gyroscope cannot display the output to the input.

링 레이저 자이로스코프(RLG : ring laser gyroscope)의 성능을 제한하는 주요 요인은, 내비게이션 시스템의 정렬 시간을 결정하는 랜덤 워크(random walk)와 양자화 노이즈(quantization noise), 장기적인 정확성에 영향을 미치는 바이어스 불안정(bias instability)이다. The main factors limiting the performance of ring laser gyroscopes are random walk and quantization noise, which determine the alignment time of navigation systems, and bias instability that affects long-term accuracy. (bias instability).

본 발명은, 양자화 노이즈와 양자 제한 랜덤 워크(quantum limited random walk)를 극소화하는 락인 현상을 제거한 링 레이저 자이로스코프 시스템 및 그 구동 방법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 위상 랩핑/언 랩핑 알고리듬을 사용하여 락인에서 발생하는 위상 오류를 제거하는 링 레이저 자이로스코프 시스템 및 그 구동 방법을 제공한다. 또한 본 발명의 링 레이저 자이로스코프 시스템 및 그 구동 방법은, 별도의 픽 오프 센서(pick-off sensor) 없이 시간 지연이 없는 VDS (Virtual Dither Signal) 로써 스트리핑(stripping)을 수행하는 링 레이저 자이로스코프 시스템 및 그 구동 방법을 제공한다.The present invention relates to a ring laser gyroscope system in which a lock-in phenomenon that minimizes quantization noise and quantum limited random walk is eliminated and a driving method thereof. To this end, the present invention provides a ring laser gyroscope system and a driving method thereof that eliminates a phase error occurring in lock-in using a phase wrapping/unwrapping algorithm. In addition, the ring laser gyroscope system and the driving method of the present invention are a ring laser gyroscope system that performs stripping as a VDS (Virtual Dither Signal) without a time delay without a separate pick-off sensor. and a driving method thereof.

도면 제3도에 도시된 바와 같이, 링 레이저 자이로스코프는 ωcw 및 ωccw 의 광학 주파수를 가진 두 개의 레이저 빔이 시계 방향(cw : clockwise)과 반 시계 방향(ccw : counter clockwise) 발진하도록 링 공진기에 액티브 미디엄(active medium)을 구비한 헤테로다인 간섭계의 일종이다. 여기서 링 레이저 자이로스코프는, 부분 투과 거울 (302 : partially transparent mirror) 후방에 배치된 리드 아웃 프리즘(readout prism)에 의해 형성되는 두 개의 출력 빔이 간섭 패턴(fringe pattern)을 생성하고 이를 리드 아웃 디텍터(readout detector)로 수광한다. 상기 리드 아웃 디텍터(readout detector)는, 이중 셀 광 검출기로서 검출소자 간의 간격이 간섭 무늬 간격의 1/4 만큼 떨어지도록 배치하여 사용한다. 상기 리드 아웃 디텍터(readout detector)의 출력은 sin(ψ) 및 cos(ψ)의 형태로 제공된다. Ψ는 광원의 각 회전 속도 ω에 비례하는 차이로서 Δω = ωcw - ωccw 로 표현되는 비트 신호(beat signal)로 표현된다. 또한 cw 및 ccw 빔의 강도는 공진기 경로 길이 제어 등에 필요한 신호를 생성하기 위해 부분 투과 거울(302 : partially transparent mirror) 후방의 파워 채널 프리즘에 장착된 두 개의 개별 광 검출기(photo detectors)로 측정된다.3, the ring laser gyroscope has ω cw and ω ccw It is a type of heterodyne interferometer equipped with an active medium in a ring resonator so that two laser beams with an optical frequency of clockwise (cw) and counterclockwise (ccw) oscillate. Here, the ring laser gyroscope is a partially transparent mirror (302: partially transparent mirror) and the two output beams formed by a readout prism disposed behind generate an interference pattern (fringe pattern) and it is a readout detector (readout detector) to receive light. The readout detector is a double-cell photodetector, and is used so that the distance between the detection elements is spaced apart by 1/4 of the interval of the interference fringes. The output of the readout detector is provided in the form of sin(ψ) and cos(ψ). Ψ is the difference proportional to the angular rotational speed ω of the light source, Δω = ω cw - ω ccw It is represented by a beat signal represented by . In addition, the intensity of the cw and ccw beams is measured with two separate photo detectors mounted on a power channel prism behind a partially transparent mirror (302) to generate signals necessary for resonator path length control, etc.

이러한 링 레이저 자이로스코프는, 스케일 팩터 변동, 널 시프트 및 락인(lock-in)에 의한 오류로 인해 관성 센서로서의 성능이 제한되어 있다. 특히. 링 레이저 자이로스코프의 성능에서 가장 제한적인 요소는 락인 (lock-in)에 의해 유발되는 데드 존(dead zone)인데, 이는 미러의 후방 산란으로 인해 발생한다. Such a ring laser gyroscope has limited performance as an inertial sensor due to errors due to scale factor fluctuations, null shifts, and lock-in. Especially. The most limiting factor in the performance of a ring laser gyroscope is the dead zone caused by lock-in, which is caused by backscattering of the mirror.

상기의 락인 문제를 극복하기 위해 다양한 바이어싱 기술들이 적용되고 있으며, 대표적인 기술로서 디더링(dithering) 기법을 들 수 있다. 이 기술은, 민감한 축을 중심으로 링 레이저 자이로스코프를 압전 소자 등을 이용하여 기계적으로 진동시킴으로써 데드 존을 스윕(sweep)한다. 그러나, 디더링 진폭이 일정하면 락인을 모두 제거하기에 부적절하여 디더에 진폭 노이즈를 추가하기도 한다. 그러나 노이즈가 완전히 랜덤화(randomize)되지 않으면 바이어스 드리프트가 발생하게 되고, 이 오류는 일반적으로 모든 턴어라운드에서 발생하는 랜덤 워크와 랜덤 드리프트의 주요 원인이 되고 있다.To overcome the lock-in problem, various biasing techniques are applied, and a dithering technique is a representative technique. This technique sweeps the dead zone by mechanically vibrating a ring laser gyroscope around a sensitive axis using a piezoelectric element or the like. However, if the dither amplitude is constant, it is inappropriate to remove all lock-ins, and sometimes adds amplitude noise to the dither. However, if the noise is not completely randomized, bias drift occurs, and this error is generally the main cause of random walk and random drift that occurs at all turnarounds.

또한 링 레이저 자이로스코프의 출력은 양자화 잡음(quantization noise)를 포함한다. 펄스로서 주기적으로 샘플링되는 링 레이저 자이로스코프의 출력은, 대부분의 회전 속도에서는 해당 주기에 정확히 맞아 떨어지는 정수 펄스 수가 없으므로 펄스의 일부가 다음 주기로 전달된다. 링 레이저 자이로스코프의 출력은, 펄스를 지속적으로 카운트하도록 구성되므로 정확한 각도 정보를 유지하기 위한 펄스의 일부를 잃게 되어 양자화 잡음을 야기한다. The output of the ring laser gyroscope also contains quantization noise. The output of a ring laser gyroscope, which is sampled periodically as a pulse, at most rotational speeds, there are no integer pulses that fit exactly into that period, so a portion of the pulse is passed on to the next period. The output of a ring laser gyroscope is configured to count pulses continuously, so it loses some of the pulses to maintain accurate angular information, resulting in quantization noise.

본 발명은, 래핑 / 언 래핑 알고리듬(wrapping/unwrapping algorithm)을 사용하여 랜덤 워크 및 양자화 노이즈를 제거하는 링 레이저 자이로스코프 시스템 및 그 구동 방법을 제공한다. 또한 본 발명은, 링 레이저 자이로스코프 출력을 얻기 위하여 DPM (Direct Phase Measurement Scheme) 방식을 제안하고, 외부에 별도의 픽 오프 센서 없이 시간 지연이 없는 스트리핑을 구현하기 위한 새로운 VDS (Virtual Dither Signal) 방식을 제안한다. The present invention provides a ring laser gyroscope system for removing random walk and quantization noise using a wrapping/unwrapping algorithm and a driving method thereof. In addition, the present invention proposes a DPM (Direct Phase Measurement Scheme) method to obtain a ring laser gyroscope output, and a new Virtual Dither Signal (VDS) method for implementing stripping without a time delay without an external pick-off sensor suggest

이하 본 발명의 래핑 / 언 래핑 알고리듬(wrapping/unwrapping algorithm)을 설명한다. Hereinafter, the wrapping/unwrapping algorithm of the present invention will be described.

정현파 디더링에서 자이로 방정식은 다음과 같이 구성할 수 있다.In sinusoidal dithering, the gyro equation can be constructed as follows.

[수학식 1][Equation 1]

ψ′= 1/Kscfextd cos(ωdt)-ΩL sin(ψ+ρ)]ψ′= 1/K scfextd cos(ω d t)-Ω L sin(ψ+ρ)]

= ψ′ideal + ψ′err = ψ′ ideal + ψ′ err

여기서 Kscf = 2πㆍ(λL / 4A)는 스케일 팩터이고, A는 레이저 빔 경로로 둘러싸인 면적이며, L은 캐비티 길이, λ는 레이저의 파장, Ωext는 외부 각속도 입력(external angular rate input), Ωd 및 ωd는 각각 디더 진폭과 디더링 주파수. ΩL = Kscfㆍc/LㆍE0 및 ρ는 각각 락인 임계값과 후방 산란(back scatter)으로 인한 위상 편이를 나타낸다. 이상적인 경우, 미러에 후방 산란이 없으면 d(ψerr)/dt 은 0이 된다. 이 경우,where K scf = 2π·(λL / 4A) is the scale factor, A is the area surrounded by the laser beam path, L is the cavity length, λ is the wavelength of the laser, Ω ext is the external angular rate input, Ω d and ω d are the dither amplitude and dither frequency, respectively. Ω L = K scf ·c/L·E 0 and ρ represent the lock-in threshold and the phase shift due to back scatter, respectively. Ideally, if there is no backscatter in the mirror, then d(ψ err )/dt becomes 0. in this case,

[수학식 2][Equation 2]

ψ′ideal = 1/Kscf ext + Ωd cos(ωdt)] ψ′ ideal = 1/K scf ext + Ω d cos(ω d t)]

가 된다. [수학식 1]과 [수학식 2]는 1차 미분 방정식으로서, 4차 Runge-Kutta 방법으로 ψ 및 ψideal 를 구할 수 있다. 따라서 위상 오류는 다음과 같이 계산할 수 있다.becomes [Equation 1] and [Equation 2] are first-order differential equations, ψ and ψ ideal by the fourth-order Runge-Kutta method can be obtained Therefore, the phase error can be calculated as

[수학식 3][Equation 3]

ψerr = ψ-ψideal ψ err = ψ-ψ ideal

도면 제4도는 ψ 및 ψerr의 일례를 도시한다. 도면을 참조하면, 정현파 디더링의 모든 전환점에서 즉, 위상오차가 회전각속도가 0이 되는 교차점에서 (zero rate crossing) 단계적으로 발생되는 것을 알 수 있다. 이 디더링 턴어라운드(dithering turn-around)에서 위상 정보의 손실이 발생한다. 도면에서 δ1, δ2, δ3 및 δ4는 제로 위상 교차점에서의 상대 위상 점프이고, ε1, ε2, ε3 및 ε4는 위상 점프로 인해 제로 위상 교차점에서 자이로 출력에 누적되는 각도 회전 오차이다. 이때 각 턴어라운드 지점에서 상기의 상대적 위상 점프를 계산하고 보상을 위해 위상 오류를 누적할 수 있다. 즉, ε1 = δ1, ε2 = δ2 + δ1 및 ε3 = δ3 + δ2 + δ1 와 같이 계산할 수 있으며, 위상 오류가 π를 초과하면 보상을 위해 하나의 펄스를 추가한다. 디더링된 링 레이저 자이로스코프에서 이러한 위상 오류는 모든 턴어라운드에서 누적되며 랜덤 워크 또는 랜덤 드리프트의 원인이 된다. 만약 락인 오류가 없는 경우라면 오프셋과 각도 오류가 없게 된다.4 shows an example of ψ and ψ err. Referring to the drawings, it can be seen that at all the switching points of the sine wave dithering, that is, the phase error is generated step by step (zero rate crossing) at the intersection where the rotation angular velocity becomes zero. A loss of phase information occurs in this dithering turn-around. In the figure, δ 1 , δ 2 , δ 3 and δ 4 are the relative phase jumps at the zero phase crossing point, and ε 1 , ε 2 , ε 3 and ε 4 are the angles accumulated in the gyro output at the zero phase crossing point due to the phase jump. rotation error. In this case, the relative phase jump may be calculated at each turnaround point and the phase error may be accumulated for compensation. That is, we can calculate as ε 1 = δ 1 , ε 2 = δ 2 + δ 1 and ε 3 = δ 3 + δ 2 + δ 1 , and if the phase error exceeds π, one pulse is added to compensate . In dithered ring laser gyroscopes, these phase errors accumulate at every turnaround and cause random walk or random drift. If there are no lock-in errors, there are no offset and angle errors.

다음으로, 언 래핑 알고리듬을 기반으로 δ대신 연속 위상 오차 ε, 즉 ψerr 를 산출하는 방법을 설명한다. 다음과 같이 링 레이저 자이로스코프에서 두 개의 레이저 빔(laser beam)은 다음과 같이 표현할 수 있다.Next, based on the unwrapping algorithm, instead of δ, the continuous phase error ε, i.e. ψ err How to calculate is described. Two laser beams in a ring laser gyroscope can be expressed as follows.

[수학식 4][Equation 4]

E1 = A1 ei ( ω1t + θ1 ) E 1 = A 1 e i ( ω1t + θ1 )

E2 = A2 ei ( ω2t + θ2 ) E 2 = A 2 e i ( ω2t + θ2 )

여기서 A1 및 A2는 진폭, ω1 및 ω2는 주파수, θ1 및 θ2는 두 빔의 초기 위상이다. 두 진폭 A1 및 A2 가 동일하고 A와 같다고 가정하면 광 강도 I는 다음과 같이 표현할 수 있다.where A 1 and A 2 are the amplitudes, ω1 and ω2 are the frequencies, and θ1 and θ2 are the initial phases of the two beams. Assuming that the two amplitudes A 1 and A 2 are equal and equal to A, the light intensity I can be expressed as

[수학식 5][Equation 5]

I = Io [1 + cos(Δωt + Δθ)] I = Io [1 + cos(Δωt + Δθ)]

여기서 Io = │A│2, ω = ω1 - ω2, Δθ = θ1 - θ2 이다.where Io = │A│ 2 , ω = ω1 - ω2, Δθ = θ1 - θ2.

이때 리드 아웃 디텍터의 출력 신호를 다음과 같이 나타낼 수 있다.In this case, the output signal of the read-out detector can be expressed as follows.

[수학식 6][Equation 6]

iPD1 = a0 + a1 sin(ψ + ψ0) i PD1 = a 0 + a 1 sin(ψ + ψ 0 )

iPD2 = b0 + b1 cos(ψ) i PD2 = b 0 + b 1 cos(ψ)

여기서 ψ = Δωt + Δθ이며, 수식을 간략하게 표현하기 위해 a0 = b0 = 0, a1 = b1 = 1, ψ0 = 0이라고 가정하고, 두 인수 아크 탄젠트의 위상 추출 연산을 취하면 다음과 같이 된다.where ψ = Δωt + Δθ, and to simplify the expression, assuming that a 0 = b 0 = 0, a 1 = b 1 = 1, ψ 0 = 0, and taking the phase extraction operation of the arc tangent of the two arguments, It becomes like this:

[수학식 7][Equation 7]

Ф = atan2[(sin(ψ), cos(ψ)]Ф = atan2[(sin(ψ), cos(ψ)]

arctan2는 래핑 연산자로 알려진 4사분면 아크 탄젠트이며, 여기서 -π <Ф(t)<π 이다. arctan2 is the quadrant arc tangent, known as the wrapping operator, where -π <Ф(t)<π.

도면 제5도는 Sagnac에 의해 유도된 위상ψ와 래핑(wrapping)된 위상 Ф의 관계를 도시한다. 여기서 래핑된 위상 Ф는 앞의 [수학식 6]의 리드 아웃 디텍터의 출력 신호로부터 측정될 수 있는 물리량이다.Fig. 5 shows the relationship between the phase ψ derived by Sagnac and the wrapped phase Ф. Here, the wrapped phase Ф is a physical quantity that can be measured from the output signal of the read-out detector of Equation 6 above.

[수학식 1]의 자이로 방정식에서, 락인(lock-in)으로 인한 위상 오류 ψerr은 다음과 같이; In the gyro equation of [Equation 1], the phase error ψ err due to lock-in is as follows;

[수학식 8][Equation 8]

ψerr = ∫ψ′err dt = -1/KscfㆍΩL ∫sin(ψ+ρ)dtψ err = ∫ψ′ err dt = -1/Kscf·Ω L ∫sin(ψ+ρ)dt

= -1/KscfㆍΩL ∫sin(Ф+ρ)dt = -1/Kscf·Ω L ∫sin(Ф+ρ)dt

가 되며, Δt 간격의 N개의 샘플에 대한 위상 오류 ψerr은,, and the phase error ψ err for N samples spaced Δt is,

ψerr =

Figure 112020096919190-pat00001
ψ′err(i) Δt = -1/KscfㆍΩL
Figure 112020096919190-pat00002
sin{ψ(i)+ρ}Δt ψ err =
Figure 112020096919190-pat00001
ψ′ err (i) Δt = -1/K scf ㆍΩ L
Figure 112020096919190-pat00002
sin{ψ(i)+ρ}Δt

= -1/KscfㆍΩL

Figure 112020096919190-pat00003
sin{Ф(i)+ρ}Δt= -1/K scf ㆍΩ L dot
Figure 112020096919190-pat00003
sin{Ф(i)+ρ}Δt

로 구해질 수 있다.can be saved with

래핑되지 않은 위상 ψ는 (2πn+Ф)이므로 래핑된 위상 Ф는 t=0에서 t0까지 적분하여 위상 오류 ψerr(t)를 계산하는 데 사용할 수 있다. 락인 임계값 ΩL 과 후방 산란(back scatter)으로 인한 위상 편이 ρ는 사전에 측정되는 물리양이며 고품질 미러를 사용하는 경우 거의 일정하다. 또한 정확도를 높이기 위해 커플링 함수 C를 정의하여 측정할 수도 있다.Since the unwrapped phase ψ is (2πn+Ф), the wrapped phase Ф can be integrated from t=0 to t 0 and used to calculate the phase error ψ err (t). Lock-in threshold Ω L and the phase shift ρ due to back scatter is a physical quantity that is measured in advance and is almost constant when using a high-quality mirror. In addition, in order to increase the accuracy, it is also possible to define a coupling function C for measurement.

래핑 알고리듬은, [수학식 7]에서 래핑된 위상 Ф를 얻기 위해 헤테로다인 샘플링만을 필요로 한다. 따라서 높은 주파수 클록을 사용하는 SIN/COS 신호의 제로 크로싱 시간 측정은 필요하지 않게 된다.The wrapping algorithm requires only heterodyne sampling to obtain the wrapped phase Ф in [Equation 7]. This eliminates the need for zero-crossing time measurements of SIN/COS signals using a high-frequency clock.

다음으로 실제 위상 ψ를 추출하는 위상 언래핑 알고리듬을 설명한다. 본 발명의 언래핑 알고리듬은, 다음과 같이 랩핑된 위상차를 적분하여 언랩핑 된 위상을 산출할 수 있다.Next, a phase unwrapping algorithm for extracting the actual phase ψ will be described. The unwrapping algorithm of the present invention can calculate the unwrapped phase by integrating the wrapped phase difference as follows.

1 단계 - [수학식 7]로부터 위상차를 계산하고,Step 1 - Calculate the phase difference from [Equation 7],

[수학식 9][Equation 9]

D(i) = Ф(i+1)-Ф(i), i = 1,…, N-1D(i) = Ф(i+1)-Ф(i), i = 1,… , N-1

2 단계 - 래핑된 위상차를 계산한 뒤,Step 2 - After calculating the wrapped phase difference,

[수학식 10][Equation 10]

Δ(i) = arctan2 {sin D(i), cos D(i)}, i = 1,…, N-1 Δ(i) = arctan2 {sin D(i), cos D(i)}, i = 1,… , N-1

3 단계 - 래핑된 위상 차를 합산하여 언래핑한다.Step 3 - Unwrapping by summing the wrapped phase differences.

[수학식 11][Equation 11]

ψ(i) = ψ(i-1) + Δ(i-1), i = 2,… N ψ(i) = ψ(i-1) + Δ(i-1), i = 2,… N

여기서 ψ(1) = Ф(1)where ψ(1) = Ф(1)

도면 제6도는 본 발명의 링 레이저 자이로스코프에 적용되는 언래핑 절차에 따른 결과를 도시한다. 도면 6의 (a)는, 링 레이저 자이로스코프의 출력 SIN(ψ)와 COS(ψ)을 도시하며, (b)는 ATAN 래핑 작업의 결과를 도시한다. SIN 파형이 -1에서 1로 변화하면 래핑된 위상이 0을 통과하고 π에서 -π로 점프가 발생하며 그 반대도 마찬가지이다. 도면의 (c)는 π 또는-π의 진폭을 갖는 펄스를 생성하는 인접한 샘플링 지점 간의 차를 도시한다. (c)의 도면에서 위상이 증가하거나 그 반대의 경우 부호는 음수가 된다. 그리고 전술한 [수학식 10]의 Δ(i)는 시간 지연이 없는 디더 모션이 가능한 것을 알 수 있으므로, 이로부터 가상 디더 신호 (VDS : the virtual dither signal)로서 디더 스트리핑을 위한 기준 신호를 제공할 수 있다. 도면 6도의 (d)는 언래핑 된 위상을 보여 주며, 이는 원래 위상 ψ가 완전히 회복될 수 있는 것을 보여준다.6 shows the results according to the unwrapping procedure applied to the ring laser gyroscope of the present invention. Fig. 6(a) shows the output SIN(ψ) and COS(ψ) of the ring laser gyroscope, and (b) shows the result of the ATAN wrapping operation. When the SIN waveform changes from -1 to 1, the wrapped phase passes through zero, a jump from π to π occurs, and vice versa. Figure (c) shows the difference between adjacent sampling points generating pulses with amplitudes of π or -π. In the figure of (c), when the phase increases or vice versa, the sign becomes negative. In addition, since it can be seen that Δ(i) in Equation 10 described above allows dither motion without time delay, it is possible to provide a reference signal for dither stripping as the virtual dither signal (VDS). can Fig. 6(d) shows the unwrapped phase, which shows that the original phase ψ can be fully recovered.

다음으로 직접적으로 위상을 추출하는 과정을 설명한다. Next, the process of directly extracting the phase will be described.

전술한 [수학식 3]과 [수학식 11]에서 이상적인 위상 ψideal은 위상 오차를 제거함으로써 구할 수 있다.In [Equation 3] and [Equation 11], the ideal phase ψ ideal can be obtained by removing the phase error.

[수학식 12][Equation 12]

ψideal = ψ-ψerr ψ ideal = ψ-ψ err

이는 디더링된 링 레이저 자이로스코프의 락인(lock-in)으로부터 발생하는 위상 오류를 완전히 제거하는 락인 제로 링 레이저 자이로스코프(LZG : lock-in zero ring laser gyroscope)의 기반이 된다.This is the basis of the lock-in zero ring laser gyroscope (LZG), which completely eliminates the phase error resulting from the lock-in of a dithered ring laser gyroscope.

그리고 외부 회전 입력에 의한 위상은 다음과 같이 구할 수 있다.And the phase by the external rotation input can be obtained as follows.

[수학식 13][Equation 13]

ψext = ψidealdither ψ ext = ψ idealdither

여기서 디더 동작으로 인한 위상은 직접 적분하여 계산할 수 있다.Here, the phase due to the dither operation can be calculated by directly integrating.

[수학식 14][Equation 14]

ψdither = ∫ψ′dither dtψ dither = ∫ψ′ dither dt

= (1/Kscf)ㆍ(Ωdd)ㆍsin(ωdt) = (1/K scf )ㆍ(Ω dd )ㆍsin(ω d t)

앞의 [수학식 1]로부터, 외부 회전 입력에 의한 위상은 다음과 같이 구할 수 있다.From the previous [Equation 1], the phase by the external rotation input can be obtained as follows.

[수학식 15][Equation 15]

ψext = 1/Kscfㆍ∫Ωext dt ψ ext = 1/K scf ㆍ∫Ω ext dt

따라서 입력 회전율(input rotation rate)과 외부 각속도 입력(external angular rate input)은 다음과 같이 산출된다.Therefore, the input rotation rate and the external angular rate input are calculated as follows.

[수학식 16][Equation 16]

Δψext = ψ′extㆍΔt = Ωext/KscfㆍΔt Δψ ext = ψ′ ext ㆍΔt = Ω ext /K scf ㆍΔt

[수학식 17][Equation 17]

Ωext = KscfㆍΔψext/Δt Ω ext = K scf ㆍΔψ ext /Δt

여기서 데이터 속도 및 처리 속도 1/Δt는, 본 발명의 링 레이저 자이로스코프 시스템을 적용한 내비게이션 시스템이 받는 각도 및 병진 운동(translational motion)의 주파수에 의해 결정된다. 이 방식을 직접 위상 측정(DPM : direct phase measurement)으로 부르기로 한다. 예를 들어, 지구 자전속도에 대해 2400Hz에서 DPM 결과는 0.002471°/sec, 즉 도면 제7도와 같이 지역 위도에서 8.896 °/hr로 추정된다. 따라서 전술한 [수학식 1]의 위상 ψ, [수학식 11]의 언랩핑 된 위상ψ(i), [수학식 14]의 디더 동작으로 인한 위상 ψdither 및 [수학식 17]의 외부 각속도 입력 Ωext 을 연산하기 위한 프로세서의 CPU는, 10MB 데이터 샘플의 경우 100μsec 이내의 연산 시간이 요구되며 데이터 처리가 2.5KHz (400μsec)의 주기로 프로세서에서 수행된다면 DPM에 필요한 모든 계산을 충분히 실행할 수 있다.Here, the data rate and the processing rate 1/Δt are determined by the angle and the frequency of translational motion received by the navigation system to which the ring laser gyroscope system of the present invention is applied. This method will be referred to as direct phase measurement (DPM). For example, the DPM result at 2400Hz for the Earth's rotational speed is estimated to be 0.002471°/sec, that is, 8.896°/hr at the local latitude as shown in FIG. 7 . Therefore, the phase ψ of [Equation 1] described above, the unwrapped phase ψ(i) of [Equation 11], the phase ψ dither due to the dither operation of [Equation 14], and the external angular velocity input of [Equation 17] The CPU of the processor for calculating Ω ext requires less than 100 μsec of operation time for a 10 MB data sample, and if data processing is performed in the processor at a cycle of 2.5 KHz (400 μsec), it can sufficiently execute all calculations required for DPM.

다음으로 본 발명의 디더 모션 스트리핑(dither motion stripping)에 대해 설명한다. 디더 모션 스트리핑은, 일반적으로 디더 스트리핑/트래핑(dither stripping/trapping) 기술과 디지털 필터링에 의한 디더 억제 기술이 있다. 디더 스트리핑/트래핑 기술에서 유도성 압전 센서는 케이스에 대한 링 레이저 자이로스코프 블록의 디더 모션을 감지하는 데 사용된다. 그러나 이러한 종류의 디더 픽 오프 센서는 히스테리시스, 선형성, 안정성 및 반복성 오류를 가지고 있으며 디더 모션의 정확도를 제한하고 결과적으로 자이로 정확도를 저하시킬 수 있다. 이를 해결하기 위해 링 레이저 자이로스코프 및 픽 오프 센서의 진폭과 위상을 동기화시켜야 하나, 시간이 지남에 따라 내부 온도 상승으로 인해 디더 픽 오프 신호가 변경되므로 복잡한 알고리즘으로도 보상해야 하는 문제가 있다. 디지털 필터링 기술은 디더링 센서를 사용할 수 있으나 필터의 반사율이 디더링 신호를 억제하기에 충분하지 않으며 프로세싱에 따른 시간 지연이 발생하는 문제가 있다.Next, dither motion stripping of the present invention will be described. Dither motion stripping generally includes a dither stripping/trapping technique and a dither suppression technique by digital filtering. In dither stripping/trapping technology, an inductive piezoelectric sensor is used to detect dither motion of a ring laser gyroscope block relative to the case. However, this kind of dither pick-off sensor has hysteresis, linearity, stability and repeatability errors, which can limit the accuracy of the dither motion and consequently degrade the gyro accuracy. To solve this, the amplitude and phase of the ring laser gyroscope and the pick-off sensor must be synchronized, but over time, the dither pick-off signal changes due to the increase in the internal temperature, so there is a problem that must be compensated even with a complex algorithm. Digital filtering technology can use a dithering sensor, but the reflectivity of the filter is not sufficient to suppress the dithering signal, and there is a problem in that a time delay occurs due to processing.

본 발명은, 이러한 문제를 극복하기 위해 언래핑 알고리듬을 기반으로하는 VDS의 새로운 디더 스트리핑 구성을 적용한다. 본 발명의 디더 스트리핑 구성에 의하면, 추가적인 디더 픽 오프 센서가 필요하지 않아서 비용이 절감되며, 시간 지연이 발생하지 않아서, 디더 제거가 용이해지고 정확하게 수행되어 질 수 있다.The present invention applies a new dither stripping configuration of VDS based on unwrapping algorithm to overcome this problem. According to the dither stripping configuration of the present invention, an additional dither pick-off sensor is not required, thereby reducing costs, and since there is no time delay, dither removal can be easily and accurately performed.

디더 모션은 디더 진폭 Ωd 와 디더 주파수 ωd의 두 매개 변수로 설명할 수 있다. 앞의 도면 제6도의 (c)에서와 같이 Δ(i)는 디더 동작을 나타내며, 도면 제10도와 같이 디더 진폭 Ωd에 따라 선형적으로 변하기 때문에 디더 모션 제거를 위한 가상 디더 신호 (VDS : virtual dither signal)로 사용할 수 있다. 디더 진폭은 VDS의 최대 및 / 또는 최소 진폭을 측정하여 다음과 같이 산출할 수 있다.The dither motion can be described by two parameters: the dither amplitude Ω d and the dither frequency ω d . As shown in (c) of FIG. 6, Δ(i) represents a dither operation, and as shown in FIG. 10 , as it changes linearly according to the dither amplitude Ω d , a virtual dither signal (VDS: virtual) for removing the dither motion. can be used as a dither signal). The dither amplitude can be calculated as follows by measuring the maximum and/or minimum amplitude of VDS.

[수학식 18][Equation 18]

Ωd = KㆍDmax Ω d = K·D max

여기서 Dmax는 Δ(i)의 최대 진폭이다. where D max is the maximum amplitude of Δ(i).

도면 제9도는, 본 발명의 일실시예로서 락인 임계값이 0.1 [°/sec] 인 링 레이저 자이로스코프에 대한 래핑/언래핑 알고리듬 적용 후 Allan 분산 플롯을 도시한다. 도면의 실시예에서 랜덤 워크는 약 1x10-4 °/(hr)1/2로 감소하고 양자화 오류는 1x10-4 [°]이다. 이 결과는 랜덤 워크 및 양자화 오류가 제거된 락인 제로 링 레이저 자이로스코프 시스템의 성능을 도시한다. FIG. 9 shows an Allan scatter plot after applying the wrapping/unwrapping algorithm to a ring laser gyroscope having a lock-in threshold of 0.1 [°/sec] as an embodiment of the present invention. In the embodiment of the figure, the random walk is reduced to about 1×10 −4 °/(hr) 1/2 and the quantization error is 1×10 −4 [°]. This result shows the performance of a locked-in zero-ring laser gyroscope system in which random walk and quantization errors are removed.

도면 제10도는 본 발명의 락인 제로 링 레이저 자이로스코프 시스템의 구성을 도시한다. 본 발명의 링 레이저 자이로스코프 시스템은, 링 레이저 자이로스코프 시스템의 각 모듈과 연계된 제어를 수행하는 콘트롤 프로세서(600);와, ωcw 및 ωccw 의 광학 주파수를 가진 두 개의 레이저 빔(laser beam)이 시계 방향(cw : clockwise)과 반 시계 방향(ccw : counter clockwise)으로 발진하도록 링 공진기에 액티브 미디엄(active medium)을 배치하고, 부분 투과 거울(302 : partially transparent mirror)의 후면에 배치되는 리드아웃 프리즘(400 : readout prism)에 의해 형성되는 간섭 패턴(fringe pattern)을 수광하는 이중 셀 광 검출기로 구성된 리드 아웃 디텍터(500 : readout detector)를 구비한 한 링 레이저 자이로스코프와, 상기 리드 아웃 디텍터(500)의 이중 셀 광 검출기별 출력 전류 신호를 제공 받아 바이어스와 출력 이득을 조정하여 이중 셀 광 검출기별 출력 전압 신호로 각각 출력하는 2개의 전류-전압 증폭기(502); 상기 2개의 전류-전압 증폭기(502) 출력 전압을 각각 샘플링하는 A/D 변환부(504); 상기 샘플링된 이중 셀 광 검출기별 출력 데이터로부터 4사분면 아크 탄젠트의 위상 추출 연산을 수행하는 래핑 위상 추출 모듈(506); 자이로 방정식에서 락인(lock-in)으로 인한 위상 오류 ψerr를 산출하는 위상 오류 산출 모듈(508); 상기 위상 오류 산출 모듈(508)의 출력을 제공받아 위상차 D(i)를 추출하는 위상차 추출 모듈(510); 위상차 추출 모듈(510)의 출력으로부터 래핑된 위상차 Δ(i)를 계산하여 디더 모션 제거를 위한 가상 디더 신호 (VDS : virtual dither signal)로 제공하는 래핑 위상차 산출 모듈(512); 래핑 위상차 산출 모듈(512)의 출력으로부터 래핑된 위상 차이를 합산하여 언래핑 출력 ψ(i)를 제공하는 언래핑 모듈(514); 언래핑 출력 ψ(i)로부터 위상 오차를 제거하여 이상적인 위상 ψideal을 산출하는 ψideal 연산 모듈 (516); 상기 래핑 위상차 산출 모듈(512)의 가상 디더 신호 (VDS : virtual dither signal)를 제공받아 디더 동작으로 인한 위상 ψdither 를 산출하는 ψdither 산출 모듈(518); 위상 ψdither로부터 외부 회전 입력에 의한 위상 ψideal를 연산하는 ψideal 위상 추출 모듈(520); ψideal 위상 추출 모듈(520)의 출력으로부터 외부 각속도 입력(external angular rate input) Ωext를 연산하는 Ωext 산출 모듈(522); 산출된 외부 각속도 입력(external angular rate input) Ωext를 출력하는 Ωext 출력부(524)로 구성된다.Figure 10 shows the configuration of the lock-in zero ring laser gyroscope system of the present invention. The ring laser gyroscope system of the present invention includes a control processor 600 that performs control associated with each module of the ring laser gyroscope system; and ω cw and ω ccw An active medium is placed in the ring resonator so that two laser beams with an optical frequency of (302: readout prism (400: readout prism) disposed on the back of (302: partially transparent mirror) readout detector (500: readout detector) consisting of a double cell photodetector that receives the interference pattern (fringe pattern) formed by the One ring laser gyroscope equipped with the read-out detector 500 receives the output current signal for each dual-cell photodetector, adjusts the bias and output gain, and outputs two currents as output voltage signals for each dual-cell photodetector. - voltage amplifier 502; an A/D converter 504 for sampling the output voltages of the two current-voltage amplifiers 502, respectively; a wrapping phase extraction module 506 for performing a phase extraction operation of a quadrant arc tangent from the sampled dual-cell photodetector-specific output data; a phase error calculation module 508 for calculating a phase error ψ err due to lock-in in the gyro equation; a phase difference extraction module 510 receiving the output of the phase error calculation module 508 and extracting a phase difference D(i); a wrapping phase difference calculation module 512 that calculates the wrapped phase difference Δ(i) from the output of the phase difference extraction module 510 and provides it as a virtual dither signal (VDS) for removing dither motion; an unwrapping module 514 summing the wrapped phase differences from the output of the wrapping phase difference calculation module 512 to provide an unwrapped output ψ(i); Unwrapping output ψ ψ to calculate an ideal phase ψ ideal to remove phase errors from (i) ideal arithmetic module 516; a ψ dither calculation module 518 that receives a virtual dither signal (VDS) of the lapping phase difference calculation module 512 and calculates a phase ψ dither due to a dither operation; Ψ ideal for calculating the phase ψ ideal due to external rotation input from the dither phase ψ phase extraction module 520; ψ ideal An external angular velocity input from the output of the phase extraction module (520) (external input angular rate) for computing Ω Ω ext ext calculation module 522; Ω ext that outputs the calculated external angular rate input Ω ext It is composed of an output unit 524 .

도면 제11도는 본 발명의 락인 제로 링 레이저 자이로스코프 시스템의 구동 방법의 흐름도를 도시한다. 본 발명의 본 발명의 락인 제로 링 레이저 자이로스코프 시스템의 구동 방법은,11 is a flowchart of a method of driving a lock-in zero ring laser gyroscope system of the present invention. The driving method of the lock-in zero ring laser gyroscope system of the present invention of the present invention,

- S100 : 링 레이저 자이로스코프 시스템의 동작이 개시되는 단계;- S100: starting the operation of the ring laser gyroscope system;

- S110 : 링 레이저 자이로스코프;와, 상기 리드 아웃 디텍터(500)의 이중 셀 광 검출기별 출력 전류 신호,- S110: ring laser gyroscope; and the output current signal for each double cell photodetector of the read-out detector 500;

iPD1 = a0 + a1 sin(ψ + ψ0) i PD1 = a 0 + a 1 sin(ψ + ψ 0 )

iPD2 = b0 + b1 cos(ψ) i PD2 = b 0 + b 1 cos(ψ)

를 제공받아 바이어스와 출력 이득을 조정하여 이중 셀 광 검출기별 출력 전압 신호로 각각 출력하는 2개의 전류-전압 증폭기(502)의 출력 전압을 각각 샘플링하여, The two current-voltage amplifiers 502 each sample the output voltages of the two current-voltage amplifiers,

vPD1 = sin(ψ(i)) ; i=1,...,N v PD1 = sin(ψ(i)) ; i=1,...,N

vPD2 = cos(ψ(i)) ; i=1,...,Nv PD2 = cos(ψ(i)) ; i=1,...,N

로 샘플링하는 단계;sampling with ;

- S120 : 샘플링된 이중 셀 광 검출기별 출력 데이터로부터 4사분면 아크 탄젠트의 위상 Ф = atan2[(sin(ψ), cos(ψ)]을 추출하는 단계;- S120: extracting the phase Ф = atan2[(sin(ψ), cos(ψ)] of the quadrant arc tangent from the sampled output data for each double cell photodetector;

- S130 : 자이로 방정식에서, 락인(lock-in)으로 인한 위상 오류,- S130: phase error due to lock-in in the gyro equation,

ψerr =

Figure 112020096919190-pat00004
ψ′err(i) Δt = -1/KscfㆍΩL
Figure 112020096919190-pat00005
sin{ψ(i)+ρ}Δt ψ err =
Figure 112020096919190-pat00004
ψ′ err (i) Δt = -1/K scf ㆍΩ L
Figure 112020096919190-pat00005
sin{ψ(i)+ρ}Δt

= -1/KscfㆍΩL

Figure 112020096919190-pat00006
sin{Ф(i)+ρ}Δt= -1/K scf ㆍΩ L dot
Figure 112020096919190-pat00006
sin{Ф(i)+ρ}Δt

를 산출하는 단계;calculating ;

- S140 : 상기 단계 S 120에서 산출된 4사분면 아크 탄젠트의 위상 Ф로부터 위상차 D(i) = Ф(i+1)-Ф(i), i = 1,…, N-1 를 연산하는 단계;- S140: Phase difference D(i) = Ф(i+1)-Ф(i), i = 1, ... from the phase Ф of the quadrant arc tangent calculated in step S 120 above. , calculating N-1;

- S150 : 위상차 D(i)로부터 래핑된 위상차, - S150: phase difference wrapped from phase difference D(i),

Δ(i) = arctan2 {sin D(i), cos D(i)}, i = 1,…, N-1 Δ(i) = arctan2 {sin D(i), cos D(i)}, i = 1,… , N-1

를 연산하여 가상 디더 신호 (VDS : virtual dither signal)를 생성하는 단계;generating a virtual dither signal (VDS) by calculating

- S160 : 상기 래핑된 위상차 Δi를 연산한 뒤, 래핑된 위상 차를 합산하고 언래핑하여 ψ(i)를 계산하는 단계- S160: after calculating the wrapped phase difference Δi, summing the wrapped phase difference and unwrapping to calculate ψ(i)

ψ(i) = ψ(i-1) + Δ(i-1), i = 2,… N ψ(i) = ψ(i-1) + Δ(i-1), i = 2,… N

여기서 ψ(1) = Ф(1);where ψ(1) = Ф(1);

- S170 : ψideal = ψ-ψerr 로부터 위상 오차를 제거하여 이상적인 위상 ψideal을 산출하는 단계;- S170: calculating an ideal phase ψ ideal by removing a phase error from ψ ideal = ψ-ψ err;

- S180 : Δi = arctan2 {sin D(i), cos D(i)}, i = 1,…, N-1 - S180 : Δi = arctan2 {sin D(i), cos D(i)}, i = 1,… , N-1

Ωd = KㆍDmax 를 이용하여 Ω d = K·D max using

가상 디더 신호 (VDS : virtual dither signal)의 디더 동작으로 인한 위상,phase due to the dither operation of the virtual dither signal (VDS),

ψdither = ∫ψ′dither dt = (1/Kscf)ㆍ(Ωdd)ㆍsin(ωdt) ψ dither = ∫ψ′ dither dt = (1/K scf )ㆍ(Ω dd )ㆍsin(ω d t)

를 연산하는 단계;calculating ;

- S190 : ψext = ψidealdither 의 함수를 사용하여 외부 회전 입력에 의한 위상을 연산하는 단계;- S190: calculating a phase by an external rotation input using a function of ψ ext = ψ ideal - ψ dither;

- S200 : ψext = 1/Kscfㆍ∫Ωext dt 이므로, - S200 : ψ ext = 1/K scf ㆍ∫Ω ext dt, so

Δψext = ψ′extㆍΔt = Ωext/KscfㆍΔt 로부터,From Δψ ext = ψ′ ext ㆍΔt = Ω ext /K scf ㆍΔt,

외부 각속도 입력(external angular rate input)external angular rate input

Ωext = KscfㆍΔψext/Δt 를 연산하여 출력하는 단계;Ω ext = K scf ㆍCalculating and outputting Δψ ext /Δt;

로 구성된다. is composed of

본 발명은, 상기 단계 S200을 수행한 뒤 다시 앞의 S110 단계부터 반복하여 수행하도록 구성함으로써, 링 레이저 자이로스코프 시스템을 연속적으로 구동시킬 수 있다. In the present invention, the ring laser gyroscope system can be continuously driven by repeatedly performing the above step S110 from the previous step S110 after performing the step S200.

이상과 같이 설명된 본 발명의 링 레이저 자이로스코프 시스템 및 그 구동 방법에 의하면, 위상 랩핑/언 랩핑 알고리듬을 사용함으로써 락인에서 발생하는 위상 오류를 제거하며, VDS (Virtual Dither Signal) 로써 스트리핑(stripping)을 수행하여 외부의 픽 오프 센서(pick-off sensor)를 배제하고 시간 지연이 없도록 하는 특징이 있다. According to the ring laser gyroscope system and the driving method of the present invention described as described above, a phase error occurring in lock-in is removed by using a phase lapping/unwrapping algorithm, and a VDS (Virtual Dither Signal) is used for stripping. It is characterized in that there is no time delay by excluding an external pick-off sensor.

본 발명의 링 레이저 자이로스코프 시스템 및 그 구동 방법은, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 아래에 기재될 특허 청구 범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the ring laser gyroscope system and the driving method of the present invention have been described with reference to the limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the technical spirit of the invention and the scope of the claims to be described below.

100 : 포토 디텍터 200 : 파워 프리즘
300 : 거울 302 : 부분 투과 거울
400 : 리드아웃 프리즘 500 : 리드아웃 디텍터
502 : 전류-전압 증폭기 504 : A/D 변환부
506 : 래핑 위상 추출 모듈 508 : 위상 오류 산출 모듈
510 : 위상차 추출 모듈 512 : 래핑 위상차 산출 모듈
514 : 언래핑 모듈 516 : ψideal 연산 모듈
518 : ψdither 산출 모듈 520 : ψideal 위상 추출 모듈
522 : Ωext 산출 모듈 524 : Ωext 출력부
600 : 콘트롤 프로세서
100: photo detector 200: power prism
300: mirror 302: partially transmitted mirror
400: readout prism 500: readout detector
502: current-voltage amplifier 504: A/D conversion unit
506: wrapping phase extraction module 508: phase error calculation module
510: phase difference extraction module 512: wrapping phase difference calculation module
514: unwrapping module 516: ψ ideal arithmetic module
518: ψ dither output module 520: ψ ideal Phase extraction module
522 : Ω ext Output module 524: Ω ext output
600: control processor

Claims (4)

ωcw 및 ωccw 의 광학 주파수를 가진 두 개의 레이저 빔이 시계 방향(cw : clockwise)과 반 시계 방향(ccw : counter clockwise)으로 동시에 생성되도록 링 공진기에 액티브 미디엄(active medium)을 배치하고, 리드 아웃 프리즘(readout prism)에 의해 두 개의 빔에 의한 간섭 패턴(fringe pattern)을 형성하며, 이를 간섭 패턴의 줄무늬 간격의 1/4 만큼 광 검출기 칩이 분리되어 배치된 이중 셀 광 검출기로 구성된 리드 아웃 디텍터(500 : readout detector)로 수광된 출력 신호를 샘플링하여 신호처리하는 락인 제로 링 레이저 자이로스코프 시스템에 있어서,

링 레이저 자이로스코프 시스템의 각 모듈과 연계된 제어를 수행하는 콘트롤 프로세서(600);와
상기 리드 아웃 디텍터(500)의 이중 셀 광 검출기별 출력 전류 신호를 제공 받아 바이어스와 출력 이득을 조정하여 이중 셀 광 검출기별 출력 전압 신호로 각각 출력하는 2개의 전류-전압 증폭기(502);
상기 2개의 전류-전압 증폭기(502) 출력 전압을 각각 샘플링하는 A/D 변환부(504);
상기 샘플링된 이중 셀 광 검출기별 출력 데이터로부터 4사분면 아크 탄젠트의 위상 추출 연산을 수행하는 래핑 위상 추출 모듈(506);
자이로 방정식에서 락인(lock-in)으로 인한 위상 오류 ψerr를 산출하는 위상 오류 산출 모듈(508);
상기 위상 오류 산출 모듈(508)의 출력을 제공받아 위상차 D(i)를 추출하는 위상차 추출 모듈(510);
위상차 추출 모듈(510)의 출력으로부터 래핑된 위상차 Δ(i)를 계산하여 디더 모션 제거를 위한 가상 디더 신호 (VDS : virtual dither signal)를 제공하는 래핑 위상차 산출 모듈(512);
래핑 위상차 산출 모듈(512)의 출력으로부터 래핑된 위상 차이를 합산하여 언래핑 출력 ψ(i)를 제공하는 언래핑 모듈(514);
언래핑 출력 ψ(i)로부터 위상 오차를 제거하여 이상적인 위상 ψideal을 산출하는 ψideal 연산 모듈 (516);
이상적인 위상 ψideal 상기 래핑 위상차 산출 모듈(512)의 가상 디더 신호 (VDS : virtual dither signal)를 제공받아 디더 동작으로 인한 위상 ψdither 를 산출하는 ψdither 산출 모듈(518);
위상 ψdither로부터 외부 회전 입력에 의한 위상 ψideal를 연산하는 ψideal 위상 추출 모듈(520);
ψideal 위상 추출 모듈(520)의 출력으로부터 외부 각속도 입력(external angular rate input) Ωext를 연산하는 Ωext 산출 모듈(522);
산출된 외부 각속도 입력(external angular rate input)인 Ωext를 출력하는 Ωext 출력부(524);
로 구성된 것을 특징으로 하는 락인 제로 링 레이저 자이로스코프 시스템.
ω cw and ω ccw An active medium is placed in the ring resonator so that two laser beams with an optical frequency of ) to form an interference pattern by two beams by means of a readout detector (500: readout In the lock-in zero ring laser gyroscope system that samples the output signal received by the detector) and processes the signal,

Control processor 600 for performing control associated with each module of the ring laser gyroscope system; and
two current-voltage amplifiers 502 for receiving the output current signal for each dual-cell photodetector of the read-out detector 500, adjusting bias and output gain, and outputting the output voltage signal for each dual-cell photodetector, respectively;
an A/D converter 504 for sampling the output voltages of the two current-voltage amplifiers 502, respectively;
a wrapping phase extraction module 506 for performing a phase extraction operation of a quadrant arc tangent from the sampled dual-cell photodetector-specific output data;
a phase error calculation module 508 for calculating a phase error ψ err due to lock-in in the gyro equation;
a phase difference extraction module 510 receiving the output of the phase error calculation module 508 and extracting a phase difference D(i);
a wrapping phase difference calculation module 512 that calculates the wrapped phase difference Δ(i) from the output of the phase difference extraction module 510 and provides a virtual dither signal (VDS) for removing dither motion;
an unwrapping module 514 summing the wrapped phase differences from the output of the wrapping phase difference calculation module 512 to provide an unwrapped output ψ(i);
Unwrapping output ψ ψ to calculate an ideal phase ψ ideal to remove phase errors from (i) ideal arithmetic module 516;
ideal phase ψ ideal class a ψ dither calculation module 518 that receives a virtual dither signal (VDS) of the lapping phase difference calculation module 512 and calculates a phase ψ dither due to a dither operation;
Ψ ideal for calculating the phase ψ ideal due to external rotation input from the dither phase ψ phase extraction module 520;
ψ ideal An external angular velocity input from the output of the phase extraction module (520) (external input angular rate) for computing Ω Ω ext ext calculation module 522;
Ω ext output unit 524 for outputting Ω ext that is the calculated external angular rate input;
A lock-in zero-ring laser gyroscope system, characterized in that it consists of.
ωcw 및 ωccw 의 광학 주파수를 가진 두 개의 레이저 빔이 시계 방향(cw : clockwise)과 반 시계 방향(ccw : counter clockwise)으로 동시에 생성되도록 링 공진기에 액티브 미디엄(active medium)을 배치하고, 리드 아웃 프리즘(readout prism)에 의해 두 개의 출력 빔에 의한 간섭 패턴(fringe pattern)을 형성하며, 이를 간섭 패턴의 줄무늬 간격의 1/4 만큼 광 검출기 칩이 분리되어 배치된 이중 셀 광 검출기로 구성된 리드 아웃 디텍터(500 : readout detector)로 수광된 출력 신호를 샘플링하여 신호처리하는 락인 제로 링 레이저 자이로스코프 시스템의 구동 방법에 있어서,

- S100 : 링 레이저 자이로스코프 시스템의 동작이 개시되는 단계;

- S110 : 링 레이저 자이로스코프;와, 상기 리드 아웃 디텍터(500)의 이중 셀 광 검출기별 출력 전류 신호,
iPD1 = a0 + a1 sin(ψ + ψ0)
iPD2 = b0 + b1 cos(ψ)
를 제공받아 바이어스와 출력 이득을 조정하여 이중 셀 광 검출기별 출력 전압 신호로 각각 출력하는 2개의 전류-전압 증폭기(502)의 출력 전압을 각각 샘플링하여,
vPD1 = sin(ψ(i)) ; i=1,...,N
vPD2 = cos(ψ(i)) ; i=1,...,N
로 샘플링하는 단계;

- S120 : 샘플링된 이중 셀 광 검출기별 출력 데이터로부터 4사분면 아크 탄젠트의 위상 Ф = atan2[(sin(ψ), cos(ψ)]을 추출하는 단계;

- S130 : 자이로 방정식에서, 락인(lock-in)으로 인한 위상 오류,
ψerr =
Figure 112020096919190-pat00007
ψ′err(i) Δt = -1/KscfㆍΩL
Figure 112020096919190-pat00008
sin{ψ(i)+ρ}Δt
= -1/KscfㆍΩL
Figure 112020096919190-pat00009
sin{Ф(i)+ρ}Δt
를 산출하는 단계;

- S140 : 상기 단계 S 120에서 산출된 4사분면 아크 탄젠트의 위상 Ф로부터 위상차 D(i) = Ф(i+1)-Ф(i), i = 1,…, N-1 를 연산하는 단계;

- S150 : 위상차 D(i)로부터 래핑된 위상차,
Δ(i) = arctan2 {sin D(i), cos D(i)}, i = 1,…, N-1
를 연산하여 가상 디더 신호 (VDS : virtual dither signal)를 생성하는 단계;

- S160 : 상기 래핑된 위상차 Δi를 연산한 뒤, 래핑된 위상 차를 합산하여 언래핑하여 ψ(i)를 계산하는 단계
ψ(i) = ψ(i-1) + Δ(i-1), i = 2,… N
여기서 ψ(1) = Ф(1);

- S170 : ψideal = ψ-ψerr 로부터 위상 오차를 제거하여 이상적인 위상 ψideal을 산출하는 단계;

- S180 : Δi = arctan2 {sin D(i), cos D(i)}, i = 1,…, N-1
Ωd = KㆍDmax 를 이용하여
가상 디더 신호 (VDS : virtual dither signal)의 디더 동작으로 인한 위상,
ψdither = ∫ψ′dither dt = (1/Kscf)ㆍ(Ωdd)ㆍsin(ωdt)
를 연산하는 단계;

- S190 : ψext = ψidealdither 의 함수를 사용하여 외부 회전 입력에 의한 위상을 연산하는 단계;

- S200 : ψext = 1/Kscfㆍ∫Ωext dt 이므로,
Δψext = ψ′extㆍΔt = Ωext/KscfㆍΔt 로부터,
외부 각속도(external angular rate)
Ωext = KscfㆍΔψext/Δt 를 연산하여 출력하는 단계;

로 구성된 것을 특징으로 하는 락인 제로 링 레이저 자이로스코프 시스템의 구동 방법.
ω cw and ω ccw An active medium is placed in the ring resonator so that two laser beams with an optical frequency of ) forms an interference pattern by two output beams by means of a read-out detector (500: 500: A method of driving a lock-in zero-ring laser gyroscope system for sampling and signal processing an output signal received by a readout detector, the method comprising:

- S100: starting the operation of the ring laser gyroscope system;

- S110: ring laser gyroscope; and the output current signal for each double cell photodetector of the read-out detector 500;
i PD1 = a 0 + a 1 sin(ψ + ψ 0 )
i PD2 = b 0 + b 1 cos(ψ)
The two current-voltage amplifiers 502 each sample the output voltages of the two current-voltage amplifiers,
v PD1 = sin(ψ(i)) ; i=1,...,N
v PD2 = cos(ψ(i)) ; i=1,...,N
sampling with ;

- S120: extracting the phase Ф = atan2[(sin(ψ), cos(ψ)] of the quadrant arc tangent from the sampled output data for each double cell photodetector;

- S130: phase error due to lock-in in the gyro equation,
ψ err =
Figure 112020096919190-pat00007
ψ′ err (i) Δt = -1/K scf ㆍΩ L
Figure 112020096919190-pat00008
sin{ψ(i)+ρ}Δt
= -1/K scf ㆍΩ L dot
Figure 112020096919190-pat00009
sin{Ф(i)+ρ}Δt
calculating ;

- S140: Phase difference D(i) = Ф(i+1)-Ф(i), i = 1, ... from the phase Ф of the quadrant arc tangent calculated in step S 120 above. , calculating N-1;

- S150: phase difference wrapped from phase difference D(i),
Δ(i) = arctan2 {sin D(i), cos D(i)}, i = 1,… , N-1
generating a virtual dither signal (VDS) by calculating

- S160: after calculating the wrapped phase difference Δi, summing the wrapped phase difference and unwrapping to calculate ψ(i)
ψ(i) = ψ(i-1) + Δ(i-1), i = 2,… N
where ψ(1) = Ф(1);

- S170: calculating an ideal phase ψ ideal by removing a phase error from ψ ideal = ψ-ψ err;

- S180 : Δi = arctan2 {sin D(i), cos D(i)}, i = 1,… , N-1
Ω d = K·D max using
phase due to the dither operation of the virtual dither signal (VDS),
ψ dither = ∫ψ′ dither dt = (1/K scf )ㆍ(Ω dd )ㆍsin(ω d t)
calculating ;

- S190: calculating a phase by an external rotation input using a function of ψ ext = ψ ideal - ψ dither;

- S200 : ψ ext = 1/K scf ㆍ∫Ω ext dt, so
From Δψ ext = ψ′ ext ㆍΔt = Ω ext /K scf ㆍΔt,
external angular rate
Ω ext = K scf ㆍCalculating and outputting Δψ ext /Δt;

A method of driving a lock-in zero-ring laser gyroscope system, characterized in that consisting of.
제2항에 있어서 상기 락인 제로 링 레이저 자이로스코프 시스템의 구동 방법은,
상기 단계 S200에서, 입력 회전율(input rotation rate)
Ωext = KscfㆍΔψext/Δt 를 연산하여 출력하고,
S110 단계부터 반복하여 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 락인 제로 링 레이저 자이로스코프 시스템의 구동 방법.
The method of claim 2 , wherein the lock-in zero-ring laser gyroscope system is driven.
In the step S200, the input rotation rate (input rotation rate)
Ω ext = K scf ㆍCalculate and output Δψ ext /Δt,
A method of driving a lock-in zero-ring laser gyroscope system, characterized in that it is configured to be repeatedly performed from step S110.
제2항에 있어서 상기 락인 제로 링 레이저 자이로스코프 시스템의 구동 방법은,
상기 단계 S150에서 위상차 D(i)로부터 래핑된 위상차,
Δ(i) = arctan2 {sin D(i), cos D(i)}, i = 1,…, N-1
를 연산하여 디더 모션 제거를 위한 가상 디더 신호 (VDS : virtual dither signal)를 제공하며,
디더 진폭 Ωd 는, Δ(i)의 최대 진폭을 Dmax 라 할 때,
Ωd = KㆍDmax
로 결정되는 것을 특징으로 하는 락인 제로 링 레이저 자이로스코프 시스템의 구동 방법.
The method of claim 2 , wherein the lock-in zero-ring laser gyroscope system is driven.
The phase difference wrapped from the phase difference D(i) in step S150,
Δ(i) = arctan2 {sin D(i), cos D(i)}, i = 1,… , N-1
provides a virtual dither signal (VDS: virtual dither signal) for removing dither motion by calculating
The dither amplitude Ω d is, when the maximum amplitude of Δ(i) is D max,
Ω d = K·D max
A method of driving a lock-in zero-ring laser gyroscope system, characterized in that determined as
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