KR20030033600A - 진동형 자이로스코프의 저잡음 신호 처리 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
진동형 자이로스코프의 저잡음 신호 처리 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치는, 자기 발진부, 위상제어부, 신호복조부 및 각속도신호생성부를 포함한다. 자기 발진부는 진동형 자이로스코프의 수평 변위 신호를 입력으로 하여, 상기 수평 변위 신호와 수평 자기 발진각만큼 위상차가 나는 구동신호를 생성하며, 위상제어부는 상기 구동신호와 제 1 복조위상만큼 위상차가 나는 제 1 복조위상신호 및 상기 구동신호와 제 2 복조위상만큼 위상차가 나는 제 2 복조위상신호를 생성하며, 신호복조부는 상기 자이로스코프의 수직 변위 신호와 상기 제 1 복조위상신호에 따라 복조된 제 1 복조 신호 및 상기 수직 변위 신호와 상기 제 2 복조위상신호에 따라 복조된 제 2 복조 신호를 생성하며, 각속도신호생성부는 상기 제 1 복조 신호와 상기 제 2 복조 신호를 입력으로 하여, 상기 자이로스코프의 입력 각속도에 비례하는 각속도 신호를 생성한다. 복조위상각의 차이를 가지는 2개의 복조위상신호를 생성하여 그 차분으로 각속도 신호를 생성함으로써, 수직 변위 신호와 같은 주파수 대역의 잡음 성분, 즉 구동 신호와 복조위상신호 등에 의한 잡음 성분을 효과적으로 제거하여 신호 대 잡음비(SNR)를 최대로 할 수 있다.
Description
본 발명은 진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치에 관한 것으로서, 특히 잡음에 의한 바이어스 성분을 줄이기 위한 저잡음 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자이로스코프는 회전체의 특성을 이용한 각속도 측정 장치로 알려져 있다. 그런데, 종래의 회전형 자이로스코프는 부피가 크고, 고정밀도를 위한 가격이 높으며, 충격과 진동에 쉽게 손상되는 단점을 가지므로, 부피가 작고 저가인 진동형 자이로스코프가 많이 이용되고 있다.
도 1은 진동형 자이로스코프를 위한 종래의 신호 처리 장치를 나타낸 블록도이다. 설명의 편의를 위하여, 도 1에 진동형 자이로스코프(100)와 자이로스코프의 용량 신호 CY, CZ를 전압신호로 변환하는 용량/전압 변환기(110 및 120, 이하 C/V 변환기라 한다)를 함께 도시하였다.
도 1을 참조하면, 신호 처리 장치는 자기발진부(200) 및 복조부(210)로 구성된다. 자기발진부(200)는 자이로스코프의 수평 변위 용량 CY를 C/V 변환한 수평 변위 신호 Vcy로부터 구동 신호 VD를 생성한다. 복조부(210)는 자이로스코프의 수직 변위 용량 CZ를 C/V 변환한 수직 변위 신호 Vcz를 복조하여 각속도신호 VR를 생성한다. 이상적인 경우, 자기 발진부(200)의 수평 자기 발진각이 π/2 라디안일 때, 각속도 신호 VR는 자이로스코프에 가해지는 입력 각속도 신호 Ωx를 추종하게 된다.
그러나, 다양한 기생 용량이 존재하기 때문에 실제 신호에는 여러 잡음이 섞이게 된다. 이 중 주요한 잡음원으로서 구동 신호 VD에 의한 잡음(31)과 자기 발진부(200)에서 발생된 신호들에 의한 잡음(32)이 있다. 이 잡음들은 그 주파수 대역이 수직 변위 신호 Vcz의 주파수 대역과 비슷하여 대역 필터링으로 제거가 불가능하며, 최종 출력인 각속도 신호 VR에 영향을 미치게 된다. 이러한 잡음의 결과로 각속도 신호 VR에 나타나는 신호는, 일정한 직류 바이어스 성분으로 나타나게 되므로, 이를 영변화율출력(zero rate output, ZRO)이라고 한다. 또한 이러한 바이어스 성분은 시간 변화에 따라 특성이 달라지는 드리프트의 주원인이 된다. 즉 잡음이 존재하는 경우, 각속도 신호 VR는 순수한 각속도 신호 성분과 ZRO의 합으로 나타나게 되므로, 순수한 각속도 신호만을 얻을 수가 없으며, 시간 변화에 따라 특성이 달라지는 드리프트가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 진동형 자이로스코프의 신호 처리에 있어 잡음, 특히 수직 변위 신호와 같은 주파수 대역의 잡음을 제거하여, 높은 신호 대 잡음비(SNR)를 가진 진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 진동형 자이로스코프의 개념도이다.
도 3a 및 도 3b는 진동형 자이로스코프의 주파수 공진 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 진동형 자이로스코프의 용량 모델을 나타낸 회로도이다.
도 5는 본 발명에 따른 진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 6(a) 내지 도 6(e)는 종래의 신호 처리 장치와 본 발명에 따른 신호 처리 장치를 비교하기 위한 모의 실험 수행의 결과로 얻어진 신호의 파형도이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치는, 자이로스코프의 수평 변위 신호를 입력으로 하여, 수평 변위 신호와 수평 자기 발진각만큼 위상차가 나는 구동신호를 생성하는 자기 발진부, 구동신호와 제 1 복조위상만큼 위상차가 나는 제 1 복조위상신호 및 구동신호와 제 2 복조위상만큼 위상차가 나는 제 2 복조위상신호를 생성하는 위상제어부, 자이로스코프의 수직 변위 신호와 제 1 복조위상신호에 따라 복조된 제 1 복조 신호 및 수직 변위 신호와 제 2 복조위상신호에 따라 복조된 제 2 복조 신호를 생성하는 신호복조부 및 제 1 복조 신호와 제 2 복조 신호를 입력으로 하여, 자이로스코프의 입력 각속도에 비례하는 각속도 신호를 생성하는 각속도신호생성부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 진동형 자이로스코프의 신호 처리 방법은, 자이로스코프의 수평 변위 신호와 수평 자기 발진각만큼 위상차가 나는 구동신호를 생성하는 단계, 구동신호와 제 1 복조위상만큼 위상차가 나는 제 1 복조위상신호 및 구동신호와 제 2 복조위상만큼 위상차가 나는 제 2 복조위상신호를 생성하는 단계, 자이로스코프의 수직 변위 신호와 제 1 복조위상신호에 따라 복조된 제 1 복조 신호 및 수직 변위 신호와 제 2 복조위상신호에 따라 복조된 제 2 복조 신호를 생성하는 단계 및 제 1 복조 신호와 제 2 복조 신호를 입력으로 하여 자이로스코프의 입력 각속도에 비례하는 각속도 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치를 상세히 설명한다.
도 2는 진동형 자이로스코프의 개념도이다.
도 2를 참조하여, 관성 질량 m이 y축 방향(수평 방향)으로 진폭 yo, 진동 각주파수 ωy로 수평 진동하고 있을 때, 수평 방향(y 방향)의 변위 y(t) 및 수평 방향(y 방향)의 속도 vy(t)는 다음 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.
이 상태에서 x축을 중심으로 진폭 Rm, 각주파수 ωR인 회전 각속도 Ωx(t)가 인가된다면, z축 방향(수직 방향)으로 2 * vy(t) * Ωx(t)의 크기의 코리올리 가속도 ac(t)가 발생하며, 이 코리올리 가속도에 의한 관성력(코리올리 힘) Fc(t) = m * ac(t) 에 의해 관성 질량 m이 z 방향(수직 방향)으로 진동하게 된다. Ωx(t) 및 Fc(t)는 각각 다음 수학식 2 및 수학식 3과 같이 표현된다.
z 방향(수직 방향)의 변위 z(t)를 계측하여 각속도 입력으로 복조된 형태의코리올리 가속도 ac를 검출할 수 있다. 이를 다시 y 방향(수평 방향)의 선속도로 복조하고 저역 필터링함으로써 입력 각속도 Ωx(t)에 비례하는 신호(각속도 신호)를 얻을 수 있다.
진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치는 수평 방향의 변위 y(t)와 수직 방향의 변위 z(t)를 계측하여 이로부터 각속도 신호를 생성한다. 그런데, 일반적으로 소형 진동형 자이로스코프의 경우 코리올리 힘의 크기가 극히 작기 때문에 출력 변위 z(t)도 매우 미약하다. 따라서 감도를 높이기 위하여 감쇠가 작은 진동계의 공진 특성을 이용한다. 즉 진동 자이로스코프는 수평 방향(y 방향)의 고유 진동수 fy와 수직 방향(z 방향)의 고유 진동수 fz를 가지는 진동계로서 작용한다.
도 3a는 진동형 자이로스코프에서의 주파수 변화에 따른 코리올리 가속도의 분포를 나타내는 그래프이다. 도 3a에 나타난 바와 같이, 코리올리 힘은 fy의 양측 대역에 형성된다. z 방향의 진동계는, 자이로스코프의 기계적 성질에 의해 정해지는 관성 질량 m, 스프링 상수 kz, 감쇠 상수 C를 요소로 하는 센스 모드 전달 함수(sense mode transfer function)를, 코리올리 힘 Fc(t)와 수직 방향의 변위 z(t) 간의 전달 함수로서 가지는 2차 진동계이다. 여기서 센스 모드란 수직 방향(z 방향)의 진동 모드를 의미한다.
도 3b는 주파수 변화에 따른 수직 방향의 변위 z(t)의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 3b에 나타난 바와 같이 수직 방향의 변위 z(t)는 수직 방향 진동계의 퀄리티 팩터(quality factor, Q-factor) Qz에 의해 증폭되어 쉽게 계측되며, 다음 수학식 4와 같다.
실제의 진동형 자이로스코프에 있어 ωy< ωz이고 ωR<< ωy인 범위에서 작동하므로, 수직 방향 변위 z(t)는 근사적으로 다음 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
자이로스코프의 외부에서 전기적 신호 처리를 하기 위해서는, 전술된 수직 변위 신호와 수평 변위 신호가 전기적 신호로 변환되어야 한다. 이러한 관점에서 진동형 자이로스코프 내부의 물리적 신호를 용량(capacitance)으로 모델링할 수 있다.
도 4는 진동형 자이로스코프의 용량 모델을 나타낸 회로도이다. 도 4를 참조하면, 진동형 자이로스코프는 구동 용량 CD, 관성 질량 M, 수평 변위 용량 CY, 수직 변위 용량 CZ를 포함한다. 설명의 편의를 위해, 도 4에 수평 C/V 변환기(110) 및 수직 C/V 변환기(120)를 함께 도시하였다.
도 4를 참조하면, 진동형 자이로수평 변위 신호 Vcy는 수평 변위 y(t) 값을 가진 수평 변위 용량 CY가 수평 C/V 변환기(110)를 통해 변환된 신호이다. 또한 수직 변위 신호 Vcz는 수직 변위 z(t) 값을 가진 수직 변위 용량 CZ가 수직 C/V 변환기(120)를 통해 변환된 신호이다. 수평 변위 신호 Vcy및 수직 변위 신호 Vcz를 각각 수학식 6과 수학식 7에 나타내었다.
도 5는 본 발명에 따른 진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치의 일 실시예를 나타내는 블록도이다. 도 5를 참조하면, 바람직한 실시예에 따른 진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치는 제 1 전처리부(440), 자기 발진부(400), 위상제어부(410), 제 2 전처리부(450), 신호복조부(420) 및 각속도신호생성부(430)를 포함한다. 설명의 편의를 위하여, 도 5에 진동형 자이로스코프(100)와 수평 C/V 변환기(110) 및 수직 C/V 변환기(120)를 함께 도시하였다.
도 5를 참조하면, 제 1 전처리부(440)는 수평 변위 신호 Vcy를 증폭 및 대역 필터링하여, 잡음을 제거한다. 이를 위해 대역필터(442) 및 증폭기(444)를 포함하는 것이 바람직하다.
자기 발진부(400)는 제 1 전처리부(440)에 의해 전처리된 수평 변위 신호 Vcy를 입력으로 하여, 수평 변위 신호 Vcy와 수평 자기 발진각 α만큼 위상차가 나는 구동신호 VD를 생성한다. 이를 위해, 자기 발진부(400)는 수평 변위 신호 Vcy를 수평 자기 발진각 α만큼 위상 변위시키는 위상변환기(402) 및 위상 변위된 신호를 증폭하여 구동신호 VD를 생성하는 증폭기(404)를 포함하는 것이 바람직하다.
위상제어부(410)는 제 1 위상변환기(411) 및 제 2 위상변환기(412)를 포함하여 구성되며, 구동신호 VD를 입력하여 구동신호 VD와 각각 제 1 복조위상 Ψ1및 제 2 복조위상 Ψ2만큼 위상차가 나는 제 1 복조위상신호 VΨ1과 제 2 복조위상신호 VΨ2를 생성한다.
제 2 전처리부(450)는 수직 변위 신호 Vcz를 증폭 및 대역 필터링하여, 잡음을 제거한다. 이를 위해 대역필터(452) 및 증폭기(454)를 포함하는 것이 바람직하다.
신호복조부(420)는 제 1 복조위상신호 VΨ1를 이용하여 수직 변위 신호 Vcz를 복조하여 제 1 복조 신호 Vdm1를 생성하고, 제 2 복조위상신호 VΨ2를 이용하여 수직 변위 신호 Vcz를 복조하여 제 2 복조 신호 Vdm2를 생성한다. 바람직하게는 신호복조부(420)는 제 1 및 제 2 동기검파기(Phase-sensitive Detector, P.S.D.)를 포함하여 구성되며, 제 1 동기검파기(421)는 제 1 복조 신호 Vdm1을 생성하며, 제 2 동기 검파기(422)는 제 2 복조 신호 Vdm2를 생성한다.
각속도신호생성부(430)는 제 1 복조 신호 Vdm1과 제 2 복조 신호 Vdm2를 차분 및 저역필터링하여, 자이로스코프의 입력 각속도에 비례하는 각속도신호 VR을 생성한다. 바람직하게는, 각속도신호생성부(430)는 차분기(432) 및 저역필터(434)로 구성되며, 차분기(432)는 제 1 복조 신호 Vdm1과 제 2 복조 신호 Vdm2를 차분하여 차분복조신호 Vdm을 생성하고, 저역 필터(434)는 차분복조신호 Vdm을 저역필터링하여 각속도신호 VR을 생성한다.
신호 처리 장치에는 다양한 기생 용량이 존재하기 때문에 여러 가지 잡음이 신호에 섞이게 된다. 주요하고 대표적인 기생 용량으로서, 구동 신호 VD와 제 1 복조위상신호 VΨ1및 제 2 복조위상신호 VΨ2에 의한 잡음이 있는데, 이들은 수직 변위 용량 CZ에 더해져서, 수직 변위 신호 Vcz에 혼입된다. 이들은 수직 변위 신호 Vcz와 같은 주파수 대역에 속하는 잡음으로서 제 2 전처리부(450)에서 제거하지 못하는 잡음들이다.
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치에서 잡음의 영향 및 본 장치의 동작에 의한 잡음의 제거를 상세히 설명한다.
수학식 7의 수직 변위 신호 Vcz는 잡음을 포함하여 다음 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.
수학식 8에서 ND, NΨ1및 NΨ2는 각각 구동 신호 VD, 제 1 복조위상신호 VΨ1및 제 2 복조위상신호 VΨ2에 의한 잡음의 진폭이다.
자기발진부(400)는 수평 변위 신호 Vcy를 위상 변위시켜, 수학식 9와 같이 수평 변위 신호 Vcy와 수평 자기 발진각 α만큼의 위상차를 가지는 구동 신호 VD를 생성한다.
위상제어부(410)는 구동신호 VD를 제 1 복조위상 Ψ1및 제 2 복조위상 Ψ2만큼 위상변위시켜, 다음 수학식 10a 및 10b와 같이 표현된 제 1 복조위상신호 VΨ1과 제 2 복조위상신호 VΨ2를 생성하여 신호복조부(420)로 출력한다.
신호복조부(420)는 제 1 복조신호 Vdm1과 제 2 복조신호 Vdm2를 생성하여 각속도생성부(430)로 출력한다. 구체적으로 신호복조부(420)의 제 1 동기검파기(421)는 수직 변위 신호 Vcz를 제 1 복조위상신호 VΨ1으로 동기검파하여 다음 수학식 11a에서와 같이 표현되는 제 1 복조신호 Vdm1을 생성한다. 또한 제 2 동기검파기(422)는 수직 변위 신호 Vcz를 제 2 복조위상신호 VΨ2로 동기검파하여 다음 수학식 11b에서와 같이 표현되는 제 2 복조신호 Vdm2를 생성한다.
각속도생성부(430)의 차분기(432)는 제 1 복조신호 Vdm1과 제 2 복조신호 Vdm2를 차분한 차분복조신호 Vdm을 생성하며, 저역필터(434)는 차분복조신호 Vdm을 저역 필터링하여 다음 수학식 12와 같은 각속도 신호 VR을 생성한다.
수학식 12에서는 NΨ1≒ NΨ2를 가정하였다.
이와 같은 경우, 높은 신호 대 잡음비(SNR)를 가지기 위해서는, 바이어스로 작용하는 ZRO를 줄이면서, 동시에 각속도 출력성분이 최대가 되도록 해야 한다. 이를 위해서는 다음 수학식에서 주어진 조건을 만족해야 한다.
즉 최대의 신호 대 잡음비(SNR)를 얻기 위해서는, 수평 자기 발진각 α= π/4 - φo라디안, 제 1 복조위상 Ψ1= π/4 라디안, 그리고 제 2 복조위상 Ψ2= -π/4 라디안 값을 가지는 것이 가장 바람직하다. 이때 각속도 신호 VR의 바이어스 성분은 최소화되며 이에 따른 드리프트 성분도 최소화된다. 따라서 각속도 신호 VR은 잡음없이 각속도 입력 Ωx(t)에 비례하는 VRo성분만을 가지게 된다. 또한 수평자기 발진각 α의 값을 π/2 라디안 이외의 값으로 하여 자기발진부 구성이 가능하게 된다.
본 발명의 내용을 검증하기 위하여 진동형 자이로스코프의 수학적 모델을 이용하여 모의 실험을 수행하였다.
도 6(a) 내지 6(e)는 도 1 및 도 5에 도시된 신호 처리 장치의 각 부의 출력 파형도이다. 여기서, 본 실험에 사용된 각 변수의 값은, 수평 방향의 퀄리티 팩터 Qy= 5,000, 수평 방향의 고유진동수 fy= 5,000[Hz], 수직 방향의 퀄리티 팩터 Qz= 500, 수직 방향의 고유진동수 fz= 5,100[Hz], 자이로스코프의 관성 질량 m = 2 X 10-7[kg], 수평 방향 진동의 진폭 yo= 10 [μm], 회전 각속도의 진폭 Rm= 1 [deg/sec], 회전 각속도의 주파수 fR= 5 [Hz]로 하였다.
도 6(a)는 각속도 입력 Ωx(t), 도 6(b)는 코리올리 힘에 의한 용량 변화 Cz(t), 도 6(c)는 잡음이 첨가된 수직 변위 신호 Vcz(t), 도 6(d)는 도 1에 도시된 종래의 신호 처리 장치에서의 각속도 신호 VR(t), 그리고 도 6(e)는 도 5에 도시된 본 발명에 따른 신호 처리 장치에서의 각속도 신호 VR(t)를 각각 나타낸 것이다.
도 6(d)를 참조하면, 종래의 신호 처리 장치에 의한 각속도 신호 VR(t)는 어느 정도 각속도 입력에 대한 출력 특성을 나타내기는 하나, 1.28 볼트의 바이어스를 가지는 것을 알 수 있다. 반면, 도 6(e)를 참조하면, 본 발명의 신호 처리를 적용한 결과 바이어스 성분 없이 정확히 0을 기준으로 교번하며 도 6(a)의 각속도 입력 Ωx(t)를 추종하는 각속도 신호를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터(정보 처리 기능을 갖는 장치를 모두 포함한다)가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이타 저장장치 등이 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의한 진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치 및 방법에 의하면, 복조위상각의 차이를 가지는 2개의 복조위상신호를 생성하여 그 차분으로 각속도 신호를 생성함으로써, 잡음에 의한 바이어스 성분, 특히 수직 변위 신호와 같은 주파수 대역을 가지는 구동 신호와 복조위상신호 등에 의한 잡음 성분을 효과적으로 억제할 수 있고, 바이어스 성분을 줄임으로서 시간에 따라 표류하는 드리프트 성분을 줄일 수 있다. 이들 잡음 성분을 줄임으로 인해 신호 대 잡음비(SNR)를 최대로할 수 있으며, 또한 이러한 기생 용량을 최소화할 수 있어 간단한 실장이 가능하다.
또한 수평 자기 발진각 α의 값을 π/2 라디안 이외의 값으로 하여 자기 발진부를 구성할 수 있으므로, 구동신호 VD의 위상각에 제한을 받지 않게 된다.
Claims (16)
- 진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치에 있어서,상기 자이로스코프의 수평 변위 신호를 입력으로 하여, 상기 수평 변위 신호와 수평 자기 발진각만큼 위상차가 나는 구동신호를 생성하는 자기 발진부;상기 구동신호와 제 1 복조위상만큼 위상차가 나는 제 1 복조위상신호 및 상기 구동신호와 제 2 복조위상만큼 위상차가 나는 제 2 복조위상신호를 생성하는 위상제어부;상기 자이로스코프의 수직 변위 신호와 상기 제 1 복조위상신호에 따라 복조된 제 1 복조 신호 및 상기 수직 변위 신호와 상기 제 2 복조위상신호에 따라 복조된 제 2 복조 신호를 생성하는 신호복조부; 및상기 제 1 복조 신호와 상기 제 2 복조 신호를 입력으로 하여, 상기 자이로스코프의 입력 각속도에 비례하는 각속도 신호를 생성하는 각속도신호생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 수평 변위 신호를 증폭 및 대역 필터링하는 제 1 전처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 수직 변위 신호를 증폭 및 대역 필터링하는 제 2 전처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 신호복조부는,상기 수직 변위 신호를 상기 제 1 복조위상신호로 동기검파하는 제 1 위상검파기; 및상기 수직 변위 신호를 상기 제2 복조위상신호로 동기검파하는 제 2 위상검파기를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 각속도신호생성부는 상기 제 1복조 신호와 상기 제 2 복조 신호를 차분 및 저역필터링하는 것을 특징으로 하는 진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제 1 복조위상과 상기 제 2 복조위상의 차이는 π/2 라디안인 것을 특징으로 하는 진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 제 1 복조위상과 상기 제 2 복조위상은 각각 π/4 라디안과 - π/4 라디안인 것을 특징으로 하는 진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 수평 자기 발진각은 π/2 라디안 미만의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 진동형 자이로스코프의 신호 처리 장치.
- 진동형 자이로스코프의 신호 처리 방법에 있어서,(a) 상기 자이로스코프의 수평 변위 신호와 수평 자기 발진각만큼 위상차가 나는 구동신호를 생성하는 단계;(b) 상기 구동신호와 제 1 복조위상만큼 위상차가 나는 제 1 복조위상신호 및 상기 구동신호와 제 2 복조위상만큼 위상차가 나는 제 2 복조위상신호를 생성하는 단계;(c) 상기 자이로스코프의 수직 변위 신호와 상기 제 1 복조위상신호에 따라 복조된 제 1 복조 신호 및 상기 수직 변위 신호와 상기 제 2 복조위상신호에 따라 복조된 제 2 복조 신호를 생성하는 단계; 및(d) 상기 제 1 복조 신호와 상기 제 2 복조 신호를 입력으로 하여, 상기 자이로스코프의 입력 각속도에 비례하는 각속도 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 자이로스코프의 신호 처리 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 수평 변위 신호를 증폭 및 대역 필터링하는 단계를 더포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 자이로스코프의 신호 처리 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 수직 변위 신호를 증폭 및 대역 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 자이로스코프의 신호 처리 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 (c) 단계는,(c1) 상기 수직 변위 신호를 상기 제 1 복조위상신호로 동기검파하여 제 1 복조 신호를 생성하는 단계; 및(c2) 상기 수직 변위 신호를 상기 제2 복조위상신호로 동기검파하여 제 2 복조 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동형 자이로스코프의 신호 처리 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 (d) 단계는 상기 제 1복조 신호와 상기 제 2 복조 신호를 차분 및 저역필터링하는 것을 특징으로 하는 진동형 자이로스코프의 신호 처리 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 제 1 복조위상과 상기 제 2 복조위상의 차이는 π/2 라디안인 것을 특징으로 하는 진동형 자이로스코프의 신호 처리 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 제 1 복조위상과 상기 제 2 복조위상은 각각 π/4 라디안과 - π/4 라디안인 것을 특징으로 하는 진동형 자이로스코프의 신호 처리 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 수평 자기 발진각은 π/2 라디안 미만의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 진동형 자이로스코프의 신호 처리 방법.
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