(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）レーザージャイロと；
（ｂ）レーザージャイロに接続し、少なくとも、ディザ制御と有効電流制御と光路長制御が機能しているか否かを知るために、レーザージャイロを起動するレーザージャイロ起動手段と；
（ｃ）レーザージャイロ起動手段に接続し、起動中、レーザージャイロの動作を監視・評価してこの監視期間中に検出されたレーザージャイロのヘルス状態を報告するレーザージャイロ監視手段とを具備するレーザージャイロ起動装置。
【請求項２】
レーザージャイロ起動手段はマイクロプロセッサをさらに具備する請求項１記載のレーザージャイロ起動装置。
【請求項３】
レーザージャイロ起動手段に接続し、レーザージャイロ起動手段からのセットアップ指令を送受信する指令及び制御手段をさらに具備する請求項１記載のレーザージャイロ起動装置。
【請求項４】
指令及び制御手段はポータブルコンピュータをさらに具備する請求項３記載のレーザージャイロ起動装置。
【請求項５】
レーザージャイロはヘルス状態を有し且つレーザージャイロ起動装置はヘルス状態を評価し、報告する手段をさらに具備する請求項３記載のレーザージャイロ起動装置。
【請求項６】
レーザージャイロ起動手段はヘルス状態を指令及び制御手段へ送信する請求項５記載のレーザージャイロ起動装置。
【請求項７】
指令及び制御手段はポータブルコンピュータをさらに具備する請求項６記載のレーザージャイロ起動装置。
【請求項８】
レーザージャイロ起動パラメータを記憶する不揮発性メモリ手段をさらに含む請求項１記載のレーザージャイロ起動装置。
【請求項９】
レーザージャイロ起動手段はさらにバイアスドリフト改善駆動とディザストリッパ制御が機能しているか否かを知るために、レーザージャイロを起動する請求項１記載のレーザージャイロ起動装置。
【請求項１０】
マイクロコントローラを含むレーザージャイロ起動装置において，
（ａ）レーザージャイロと；
（ｂ）レーザージャイロを制御するように接続された制御手段と；
（ｃ）レーザージャイロ及び制御手段に接続する有効電流制御手段と；
（ｄ）レーザージャイロ及び制御手段に接続するディザピックオフ手段と；
（ｅ）レーザージャイロ及び制御手段に接続するディザ駆動手段と；
（ｆ）レーザージャイロ及び制御手段に接続する光路長制御手段とを具備し，
（ｇ）制御手段は有効電流制御手段と、ディザピックオフ手段と、ディザ駆動手段と、光路長制御手段とを起動してこれら各手段のヘルス状態を評価するレーザージャイロ起動装置。
【請求項１１】
制御手段はマイクロプロセッサをさらに具備する請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
制御手段はマイクロコントローラをさらに具備する請求項１０記載の装置。
【請求項１３】
マイクロコントローラは，
（ａ）マイクロコントローラに接続するＡ／Ｄ変換器と；
（ｂ）マイクロコントローラに接続し、レーザージャイロの動作パラメータを記憶する不揮発性メモリ手段と；
（ｃ）Ａ／Ｄ変換器へ及びＡ／Ｄ変換器からの情報を送受信するように接続されている高速入出力論理とをさらに具備する請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
レーザージャイロはヘルス状態を有し且つレーザージャイロ起動装置はヘルス状態を評価し、報告する手段をさらに具備する請求項１０記載のレーザージャイロ起動装置。
【請求項１５】
レーザージャイロ起動手段に接続し、レーザージャイロ起動手段へ及びレーザージャイロ起動手段からの起動指令を送受信する指令及び制御手段をさらに具備する請求項１４記載のレーザージャイロ起動装置。
【請求項１６】
指令及び制御手段はポータブルコンピュータをさらに具備する請求項１５記載のレーザージャイロ起動装置。
【請求項１７】
レーザージャイロ起動手段はヘルス状態を指令及び制御手段へ送信する請求項１５記載のレーザージャイロ起動装置。
【請求項１８】
ディザ駆動手段と，レーザー放出手段と、光路長制御手段とを具備するレーザージャイロのレーザージャイロ起動方法において，
（ａ）ディザ駆動手段のヘルス状態を検査すべくディザ駆動手段を始動する過程と；
（ｂ）レーザー放出手段のヘルス状態を検査すべくレーザー放出手段を始動する過程と；
（ｃ）光路長制御手段のヘルス状態を検査すべく光路長制御手段を始動する過程とから成るレーザージャイロ起動方法。
【請求項１９】
レーザージャイロはヘルス状態を有し且つレーザージャイロ起動方法はレーザージャイロのヘルス状態を報告する過程をさらに含む請求項１８記載のレーザージャイロ起動方法。
【請求項２０】
レーザージャイロ起動手段は、
（ａ）マイクロプロセッサ及びゲートアレイレジスタを伴なうマイクロコントローラと；
（ｂ）マイクロコントローラ手段に接続するＡ／Ｄ変換器手段と；
（ｃ）マイクロコントローラ手段に接続する不揮発性メモリ手段と；
（ｄ）ＩＯポート１に有効電流制御レジスタを有するマイクロプロセッサに接続しており、レーザー電流を制御する有効電流制御手段と；
（ｅ）マイクロプロセッサに接続するディザピックオフ手段と；
（ｆ）マイクロプロセッサに接続するディザ駆動手段と；
（ｇ）マイクロプロセッサに接続する光路長制御手段と；
（ｈ）光路長制御手段に接続するパルス幅変調器手段と；
（ｉ）マイクロコントローラ手段に接続する連想記憶装置手段と；
（ｊ）マイクロプロセッサに接続するリアルタイムクロック手段と；
（ｋ）マイクロプロセッサに接続するＵＡＲＴ  ＩＯシステムコントローラ手段と；
（ｌ）マイクロプロセッサに接続する周辺トランザクションサーバ手段と；
（ｍ）ランダム発生器手段とを具備し，
（ｎ）マイクロプロセッサは有効電流制御手段と、ディザピックオフ手段と、ディザ駆動手段と、光路長制御手段とがそれぞれ機能しているか否かを知るために、レーザージャイロを起動してこれら各手段のヘルス状態を試験するレーザージャイロ起動装置。
【請求項２１】
レーザージャイロ起動手段はレーザージャイロをさらに含み、レーザージャイロは、
レーザージャイロヘルス状態レジスタ手段と、優先順位待ち行列手段と、変換完了待ち行列手段と、関数コントローラと、制御状態組込み試験機器手段と、タイマと、高速入力端子と、外部リアルタイムクロックと、ソフトウェアタイマと、時間捕獲割込み手段と、ＵＡＲＴとを具備し、
マイクロプロセッサは，
（ａ）ゲートアレイレジスタをクリアすること；
（ｂ）ＩＯポート１の有効電流制御レジスタを初期設定すること；
（ｃ）連想記憶装置手段をクリアすること；
（ｄ）高速入力論理手段を初期設定すること；
（ｅ）不揮発性メモリ手段を初期設定すること；
（ｆ）パルス幅変調器手段を５０％デューティサイクルに設定すること；
（ｇ）有効電流制御手段を設定すること；
（ｈ）レーザージャイロへ通電すること；
（ｉ）ディザ駆動乱数発生器手段を初期設定すること；
（ｊ）リアルタイムクロック手段を初期設定すること；
（ｋ）ディザピックオフ手段を初期設定すること；
（ｌ）ディザ駆動手段を初期設定すること；
（ｍ）ＵＡＲＴ  ＩＯシステムコントローラ手段を初期設定すること；
（ｎ）レーザージャイロヘルス状態をアンヘルシーに初期設定すること；
（ｏ）光路長制御手段を最大スイープに設定すること；
（ｐ）周辺トランザクションサーバ手段を初期設定すること；
（ｑ）不揮発性メモリ手段をマイクロプロセッサにあるスクラッチパッドＲＡＭ手段に読込むこと；
（ｒ）優先順位待ち行列手段を初期設定すること；
（ｓ）変換完了待ち行列手段を初期設定すること；
（ｔ）ファンクション制御語手段を初期設定すること；
（ｕ）制御状態組込み試験機器手段を初期設定すること；
（ｖ）タイマ１手段とタイマ２手段を同期させること；
（ｗ）高速入力手段をフラッシュすること；
（ｘ）外部リアルタイムクロックと、周辺トランザクションサーバと、高速入力端子と、高速出力端子と、ソフトウェアタイマとに関して割込みをセットアップすること；
（ｙ）ディザ駆動手段を初期設定するために２００ミリ秒待機すること；
（ｚ）Ａ／Ｄ変換器手段によって基準電圧を読取ること；
（ａａ）ディザ駆動手段を始動すること；
（ａｂ）時間捕獲割込み手段をイネーブルすること；
（ａｃ）ＵＡＲＴ手段をフラッシュすること；
（ａｄ）光路長制御手段が機能しているか否かを知るために光路長制御手段を検査すること；
（ａｅ）レーザー電流が限界内にあるか否かを知るために検査すること；
（ａｆ）光路長制御手段ロッキングシーケンスを開始すること；
（ａｇ）周辺トランザクションサーバ手段をイネーブルすること
のうち少なくとも１つを実行する請求項２０記載のレーザージャイロ起動装置。
【請求項２２】
マイクロコントローラは組込み試験機能を実行する請求項２１記載のレーザージャイロ起動装置。
【請求項２３】
マイクロコントローラはヘルス状態をシステムコントローラに報告する請求項２１記載のレーザージャイロ起動装置。
【発明の詳細な説明】
本発明はリングレーザージャイロを始動する方法に関し、特に、マイクロコントローラにより制御されるリングレーザージャイロを始動する方法に関する。
発明の背景
レーザージャイロとも呼ばれるリングレーザー角速度センサは従来の技術においては良く知られている。リングレーザー角速度センサの１例は、本明細書にも参考として取り入れられているＨａｎｓｅ他へ発行された米国特許第４，７５１，７１８号である。図１Ａを参照すると、リングレーザー角速度センサは、ギャップを包囲するために複数の空洞が形成され且つ熱に関しても、機械的にも安定したレーザーブロック５を含む。ミラー１３，１５はそれらの空洞の末端に配置されて、レーザービーム１１、１６を反射すると共に、閉ループ光路を形成している。
起動時にレーザージャイロの様々なサブシステムを作動すると、レーザーミラーや他のシステム構成要素の寿命は細分されるであろう。各々のサブシステムの起動的制約が与えられているとき、起動時に様々なサブシステムを調整するための方法が必要とされる。
従って、本発明の動機は、遅延を最小にし且つ悪影響を最小に抑えるという結果をもたらす同期化され且つ有効な起動手続きを実行するレーザージャイロ起動方法を提供することである。
発明の概要
本発明はリングレーザージャイロを起動する方法を提供する。リングレーザージャイロでは、ディザ駆動部と、レーザー放出部と、有効電流制御回路と、光路長制御回路と、ＢＤＩ駆動回路と、ディザストリッパ回路と、ジャイロ組込み試験部の全てを初期設定しなければならない。レーザージャイロの様々な機能はマイクロコントローラの制御の下で始動される。マイクロコントローラは、ジャイロの急速始動を保証する正確なタイミングをもって適正なシーケンスを確保する。
本発明の目的は、迅速なレーザージャイロ起動を実行することである。
本発明の別の目的は、マイクロ制御利用起動シーケンサを提供することである。
本発明のその他の目的、特徴及び利点は、好ましい実施例の説明、請求の範囲及び図面を通して当業者には明白になるであろう。図面中、同じ図中符号は同様の素子を指示する。
【図面の簡単な説明】
図１Ａは、本発明の方法のレーザージャイロを示す。
図１Ｂは、本発明の方法のマイクロプロセッサ制御レーザージャイロを示す。
図２は、起動手続きのプロセス流れ図を示す。
図３Ａ及び図３Ｂは、起動タイミングシーケンスを示すレーザージャイロ起動タイミング図を示す。
図４Ａは、レーザージャイロのパワーアップからパルス幅変調の５０％デューティサイクルへの設定に至るまでの本発明のレーザージャイロの起動シーケンスの初期部分を示す。
図４Ｂは、レーザー駆動電流の設定からディザ駆動変数の初期設定までのレーザージャイロを始動する方法の一部分を示す。
図４Ｃは、ＵＡＲＴ  ＩＯシステムの初期設定からスクラッチパッドＲＡＭのＥＥＰＲＯＭ読取りまでのレーザージャイロを始動する本発明の方法の一部分を示す。
図４Ｄは、優先順位待ち行列の初期設定からディザ駆動部を初期設定するための約２００ミリ秒の待機までのレーザージャイロを始動する方法の一部分を示す。
図４Ｅは、２．５ボルト基準を読取る過程からレーザー電流が限界内にあるか否かを検査するための検査までのレーザージャイロを始動する方法の一部分を示す。
図４Ｆは、光路長制御ロッキングシーケンスの開始から組込み試験機能の実行までのレーザージャイロを始動する方法の一部分を示す。
図５は、本発明に従って構成した有効電流制御回路の１例の回路図を概略的に示す。
図６は、パルス幅変調によって光路長制御回路を制御するマイクロプロセッサを示し、本発明のバイアスドリフト改善方法を実現するために使用される本発明の一実施例を示す。
図７は、レーザージャイロのバイアス改善制御電圧と時間との関係のグラフを示す。
図８は、本発明の方法の高速通信システムに関わるハードウェア概略図の１例を示す。
図９は、レーザージャイロに関わる指令の出力フレームを示す。
図１０は、外部ホストシステムからレーザージャイロへの通信の入力フレームを示す。
図１１は、本発明の一実施例により採用される外部システムとレーザージャイロとの間で通信する方法を示す。
図１２は、組込み試験機器状態レジスタを概略的に示す。
図１３は、レーザージャイロ高速試験インタフェースにおいて高速データを通信する１つの方法を示す。
図１４は、本発明の試験装置の概略図を示す。
図１５は、モードごとにボルトを計算するために使用される本発明の１つの方法の流れ図を示す。
図１６は、レーザージャイロの一実施例の７つのモードを示す。
好ましい実施例の説明
次に、本発明の新規な特徴を採用するモジュラーレーザージャイロの一実施例のブロック線図を示す図１Ｂを参照する。本発明を実施例によって説明する。この開示の利点を知れば、ここで示す実施例が本発明の原理を例示するためのものであり、限定としてではないことは当業者には理解されるであろう。レーザージャイロ１０はマイクロコントローラ１００と、レーザージャイロブロック２００と、有効電流制御装置３００と、ディザピックオフ増幅器４００と、直接デジタルディザ駆動部５００と、光路長制御（ＰＬＣ）装置６００と、読出し部７００と、デジタル論理８００とを含む。デジタル論理８００は周知の論理技法に従った構成のゲートアレイレジスタから構成されていると有利であろう。マイクロコントローラ１００は、送信線２０４及び受信線２０６を介して外部処理システム２１０と通信する汎用非同期送受信器（ＵＡＲＴ）２０２などの通信装置をさらに含む。
本発明の一実施例では、マイクロコントローラ１００はＩｎｔｅｌモデルno．８０Ｃ１９６ＫＣマイクロコントローラから構成されている。マイクロコントローラは市販されており、タイマと、リアルタイムクロックと、高速論理と、連想記憶装置（ＣＡＭ）とを含む。
次に、本発明の１つの面に従ってマイクロコントローラによってレーザージャイロを始動する方法を示す図２を参照する。レーザージャイロ１０起動手続きは（１）レーザーディザ駆動部を始動する段階と、（２）レーザー放出を始動する段階と、（３）光路長コントローラを捕捉する段階とを含む３つの基礎段階を有する。当初、レーザーディザを始動させる必要がある。本発明の好ましい一実施例では、レーザー放出を始動する前にレーザーディザを始動しなければならない。レーザー放出を始動した後、いくつかの校正機能を実行するために光路長コントローラを捕捉しても良い。本発明の別の実施例においては、ディザと、レーザー放出と、光路長制御の全てを同時に始動することができる。
図２に示す方法では、プロセスブロック１０８でジャイロを始動する。次に、起動手続きはプロセスブロック１１０でディザ駆動部を始動する。プロセスブロック１１２では、レーザー放出を始動する。次に、プロセスブロック１１４で光路長コントローラを捕捉する。以上説明した全てのシステムが起動すると、ジャイロはプロセスブロック１１６でヘルス状態を報告する。
本発明の好ましい一実施例においては、図１Ｂに示すような不揮発性メモリルックアップテーブル１０７にリングレーザージャイロの動作パラメータを記憶させる。それらの動作ポイントは、最新の既知の動作ポイントでジャイロ１０を始動するために、本発明の始動プロセスの各々によって使用される。最新の既知の動作ポイントを使用することは、ジャイロの全てのシステムを最短の時間のうちに即時高レベルの性能をもって立上がらせるのを助ける。本発明の１つの代替実施例では、プロセスブロック１１８に示すように、ディザの利得をジャイロが首尾よく始動した後の１分間にわたってハイに設定する。
ＰＬＣ捕捉ステップ１１４の間、レーザージャイロのモードごとのボルトを校正しても良い。これは以下にさらに説明するオプションのステップである。
次に、モジュラージャイロの起動タイミング図を示す図３Ａを図１Ｂと併せて参照する。ここに挙げた実際のタイミングパラメータは本発明の一実施例に関わるものであり、記載されているタイミングパラメータに本発明を限定しようとするものではない。タイミング図は、図３Ａの左側にラベル付けした名前をもつ１組の手続きを有する。各々の手続きは図３Ａのタイミング図部分の右側に示すいくつかの時点で実行される。各々の動作は対応する実行時間をもって示されている。対応する各々の実行時間は、リストに挙げられている動作が始まるか否かを指示する。
ジャイロ１０は時間Ｔが０に等しい事象３０１においてパワーオンされる。ジャイロ１０は３０２で、時間ＴOから始まる約１００ミリ秒にわたりリセットシーケンスを経過する。この期間中、内部マイクロコントローラハードウェア機能を初期設定し、マイクロコントローラＩＯポート、及びＥ2ＰＲＯＭ１０２の情報をマイクロコントローラスクラッチパッドＲＡＭに読込む。ジャイロ１０は、時間Ｔ1で始まるディザ閉ループ事象３０４に入る。事象３０５では、ジャイロ１０は時間Ｔ1から時間ＴE2までＥＥＰＲＯＭ１０２からディザ振幅と、ディザ周波数とを読取る。次に、ジャイロ１０は時間Ｔ1から時間Ｔ2までＥＥＰＲＯＭ１０２から雑音振幅を読取るために事象３０６を実行する。次に、ジャイロは時間Ｔ1から時間Ｔ2を経て、パルス幅変調信号５０１によってディザを５０％デューティサイクルに駆動する。この５０％デューティサイクルは約２００ミリ秒にわたって起こる。ジャイロループは事象３０８で閉じる。
次に、本発明のレーザージャイロ起動方法は有効電流制御ループに入るために事象３０９を実行する。次に、ジャイロ１０は、先にＥＥＰＲＯＭから読取った有効電流制御設定電流を初期設定する事象３１０を実行する。その設定電流はマイクロコントローラＩ／Ｏポートに書込まれる。次に、ジャイロは時間ＴE2から時間Ｔ4にわたってジャイロの起動動作が有効電流制御ループに入ったことを表示するスタートＬＥＤと、６０ＫＨｚ１０％デューティサイクル信号とをターンオンするために事象３１２を実行する。次に、脚１及び脚２の電流Ｉ1及びＩ2のそれぞれが限界内にあるとき、ジャイロ１０はＬＥＤと６０ＫＨｚ１０％デューティサイクル信号をターンオフするために、Ｔ4を待つ。この事象は事象３１４においてＴ4を確定する。事象３１５は、脚１及び脚２の電流Ｉ1及びＩ2のそれぞれが１０ミリ秒にわたり限界内にあるときに実行される。
次に、ジャイロ１０は光路長制御ループに入るために事象３１７を実行する。ジャイロはＴ1から時間ＴE2までの期間中の温度を読取るために事象３１９を実行する。次に、ジャイロは時間Ｔ1から時間Ｅ2までＥＥＰＲＯＭ１０２の光路長制御モードテーブルから光路長制御モードを読取るために事象３２１を実行する。次に、ジャイロ１０は時間Ｔ1から時間ＴE2までＡ／Ｄ変換器から光路長制御モニタ電圧を読取るために事象３２３を実行する。次に、ジャイロ１０は光路長コントローラを適正な優先順位をもって駆動するために事象３２５を実行する。次に、Ｔ4からＴ5について光路長の誤差が０．１ボルト未満になるまで正しい光路長をシークし続けるために事象３２７を実行する。光路長制御起動ループは時間Ｔ5に事象３３１で閉じる。事象３３３において、誤差が０．１ボルトより大きいのであれば、初期設定プロセスは失敗であり、その場合にはレーザージャイロはその状態を報告する。
次に、時間Ｔ1に始まるバイアスドリフト改善（ＢＤＩ）駆動事象３３５を示す図３Ｂを参照する。次に、プロセスはステップ３３６を実行するように進み、時間Ｔ1から時間ＴE2までモードごとのボルトを読取る。次に、ジャイロはＴE2らＴ5までバイアスドリフト改善に当たってパルス幅変調を５０％デューティサイクルに設定するために事象３３８を実行する。次に、ジャイロ１０はバイアスドリフト改善の１カウント増分を０．１秒ごとに開始するために事象３４０を実行する。
次に、ジャイロ１０は、事象３４３においてＥＥＰＲＯＭ１０２から旧ディザストリッパ定数を読取るステップ３４１のディザストリッパループを実行する。次に、ジャイロ１０はＴ5からＴA/Dについて変化速度が毎秒１％未満になるまで高い利得を使用するために事象３４５を実行する。次に、ジャイロは時間ＴA/Dに事象３４７でその利得を低減する。
ジャイロ組込み試験（ＢＩＴ）事象は事象３５０において実行される。ジャイロ１０は時間Ｔ1から時間ＴEPROMまで事象３５１を実行し、次に、Ａ／Ｄ変換ウインドウＴA/DからＴOKの中で事象３５３から３６８を実行する。このとき、組込み試験機能を実行するのであるが、その機能の中には、事象３５３でＡミラーに関する読出し強さモニタを読取ることと、事象３５５でＢミラーに関する読出し強さモニタを読取ることと、事象３５７で光路長コントローラを検査することと、事象３５９でディザ誤差を検査することと、事象３６０でディザストリッパ定数が不変であるのを検出することと、事象３６１で脚電流が限界内にあるのを検査することと、事象３６３でＬＩＭが限界内にあるのを検査することと、事象３６５で温度が限界内にあるのを検査することと、事象３６８で時間ＴOKに「ＯＫ」又は「非ＯＫ」ヘルス状態信号を送信することがある。
次に、図３Ａ及び図３Ｂのタイミング図に従って図１Ｂのレーザージャイロに関わる詳細な駆動シーケンスプロセスを示す図４Ａを参照する。プロセスは、プロセス流れステップ２０１でジャイロ１０をパワーアップすることによりジャイロを始動して始まる。次に、プロセスはステップ２２３へ流れて、ゲートアレイレジスタをクリアする。次に、プロセスは２０４は流れて、有効電流制御レジスタを初期設定する。次にプロセスはプロセスブロック２２１へ流れて、ディザ駆動サンプリング機能及びディザストリッパサンプリング機能のために連想記憶装置（ＣＡＭ）をクリアする。次に、プロセスは２０８へ流れて、高速入力論理を初期設定し且つタイマ１及び２を同期させる。高速入力論理はシステムコントローラからのサンプルストローブ信号を捕獲するために使用される。サンプルストローブはシステム中の複数のジャイロを同期させるために使用される。レーザージャイロはサンプルストローブのローからハイへの遷移時に常にトリガしている。
次に、プロセスは、レーザージャイロの様々なアルゴリズムに関わる初期設定定数とランパラメータを記憶している不揮発性ｒａｍであるＥＥＰＲＯＭ１１０２を初期設定するためのステップ２１１へと進む。次に、プロセスはステップ２１２へ進み、バイアスドリフト信号をディスエーブルするために、バイアスドリフト改善回路のパルス幅変調を５０％デューティサイクルに設定する。
次に、レーザージャイロの初期設定方法を続けて示す図４Ｂを参照する。プロセスはプロセスブロック２１４へ流れて、レーザー駆動電流をＥＥＰＲＯＭ１０２に記憶されている値に設定する。次に、初期設定プロセスはステップ２１６へ流れて、ゲートアレイレジスタで活動ビットをセットすることによりレーザーへ通電される。次に、プロセスは２１８へ流れて、ディザ駆動乱数発生器を初期設定する。次に、プロセスは２２０へ流れて、リアルタイムクロックを初期設定する。次に、プロセス２２２へ流れて、本発明のディザストリッパ方法において使用されるディザストリッパ変数を初期設定する。次に、プロセスはステップ２２４へ流れて、ディザ駆動変数を初期設定する。
次に、レーザージャイロの初期設定方法を続けて示す図４Ｃを参照する。次に、プロセスはステップ２２６へ流れて、モジュラージャイロを制御する外部処理システム２１０からのデータを送受信するＵＡＲＴ  ＩＯを初期設定する。ＵＡＲＴ２０２はデルタシータデータの形態をとる慣性航法データを通信すると共に、組込み試験関数データ及び指令状態データを２本の両方向ＩＯ線２０４及び２０６を介して通信する。
次に、プロセスはプロセスステップ２２８へ流れて、モジュラージャイロの状態をアンヘルシーに初期設定する。次に、プロセスはジャイロを試験するように流れる。次に、プロセスはプロセスステップ２３２へ流れて、周辺トランザクションサーバＤＭＡコントローラと、周辺トランザクションシリアルＩＯを含む全てのＩＯ機能とをＵＡＲＴを介して初期設定する。プロセスはステップ２３４へ流れて、ＥＥＰＲＯＭをマイクロプロセッサ１２０にあるスクラッチパッドｒａｍに読込む。
次に、優先順位待ち行列と、変換完了待ち行列と、機能制御語と、システム制御バイトとを初期設定するステップ２３６をもって継続するレーザージャイロの初期設定のプロセスを示す図４Ｄを参照する。次に、プロセスはステップ２３８へ流れて、本発明のＨＳＩタイマ１及びディザストリッパタイマ２という２つのタイマを同期させる。次に、プロセスはステップ２４０へ流れて、高速割込み待ち行列を零にフラッシュする。次に、プロセスは２４２へ流れて、リアルタイムクロックと、送信側受信器と、高速入力論理と、高速出力論理、ソフトウェアタイマ割込みとに関わる割込みをセットアップする。次に、プロセスは２４４へ流れて、直接ディザ駆動部が初期設定するために２００ミリ秒待機する。
次に、Ａ／Ｄ変換器によって２．５０ボルト基準を読取り且つＩＯポート７の多重化Ａ／Ｄ変換器アドレスをセットアップすることにより、ジャイロを初期設定するプロセスが継続して行く図４Ｅを参照する。次に、プロセスは２４８へ流れて、ディザ駆動部を始動する。次に、プロセスは２５０へ流れて、ジャイロシステムクロックのタイミングを捕獲するＴ2ＣＡＰ割込みをイネーブルする。次に、プロセスは２５２へ流れて、ＵＡＲＴをフラッシュする。次に、初期設定プロセスはステップ２５４へ流れて、光路長コントローラがレールへ駆動されているか否かを知るために光路長コントローラを検査する。プロセスは２５６へ流れて、レーザー電流が規定の限界の中にあるか否かを知る。
次に、光路長制御ロッキングシーケンスを開始することによって継続するプロセスを示す図４Ｆを参照する。光路長制御ロッキングシーケンスは、ＰＬＣ信号に応答して選択されたモードに「ロックオン」するためのミラー位置を制御する。次に、プロセスはプロセスステップ２６０へ流れて、周辺トランザクションサーバをイネーブルする。次に、プロセスはプロセスステップ２６４へ流れて、組込み試験機能を実行し、全ての試験に合格したならば、ステップ２６６でジャイロのヘルスをヘルシーに設定する。初期設定プロセスは２６８で終了する。
有効電流制御
図５は、本発明に従って構成した有効電流制御回路の１例の回路図を概略的に示す。この開示の利点を得た当業者は、ここで説明する実施例は本発明を限定するものではなく、本発明を例示していることを認識するであろう。ここに示す例は当業者が本発明を理解するのを助けるために提示されているのである。ジャイロブロック２００は２つの陽極２０１Ａ、２０１Ｂと、陰極２０３とを有する三角形のブロックとして示されている。リングレーザージャイロブロックは矩形などの別の多角形状をとっていても良いことは当業者には理解されるであろう。また、リングレーザージャイロにおいては陽極及び陰極を含む電極の様々な組合わせと数を本発明の範囲から逸脱せずに使用できることも当業者には認識されるであろう。
この例の有効電流制御装置は第１、第２、第３及び第４の増幅手段３４４、３３２、３２４、３２６と、第１及び第２の出力トランジスタ手段３１１、３１６と、第１及び第２の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）手段３２０、１３２３と、ＤＣ／ＤＣ変換手段３２８と、高電圧始動回路手段３５２とを具備する。有効電流制御装置はコントローラ１００と、リングレーザージャイロブロック２００とに結合している。
第４の増幅手段３２６は利得抵抗器３４８を反転入力端子に結合している。この反転入力端子には４つの入力抵抗器３７０、３７２、３７４及び３７６も結合している。コントローラ１００は、４つの入力抵抗器に対してデジタル制御信号を発生する手段として動作する。第４の増幅手段３２６は実質的にはデジタル／アナログ変換器として機能し、４つの入力抵抗器は４ビット入力に対応しており、その場合、第１の入力抵抗器３７０が最上位ビットであり、第４の入力抵抗器３７６は最下位ビットである。第４の増幅手段はコントローラ１００からのデジタル制御入力を、抵抗器３４８を介してノードＶcontrol印加される比例アナログ信号に変換する。従って、動作電流制御装置３００は、Ｖcontrolにおける１０から５ボルトスイングに相当するノードＶcontrolの４ビット正確度の範囲内に有効電流を制御することができる。
Ｖcontrolは第１及び第２の増幅手段３４４、３３２の非反転入力端子にさらに結合している。第１の増幅手段３４４及び第２の増幅手段３３２の各々は電界効果トランジスタ３２０、１３２３を駆動し、この電界効果トランジスタ自体は、ジャイロブロック２００の陽極２０１Ａ及び２０１Ｂの一方へ流れる電流が通過するトランジスタ３１１、３１６を制御する。第１及び第２の増幅手段の各々とその関連素子を有効電流制御部の１つの「脚」として考えても良い。たとえば、第１の増幅器３４４の出力端子は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）３２０のゲートに接続している。ＦＥＴ３２０は約−２ボルトから−４ボルトの閾値を有するＤＭＯＤＥ  ＦＥＴ又はそれと同等のデバイスであると有利であろう。ＦＥＴ３２０は、たとえば、精密抵抗器３１８、３４２の電流のほぼ全てを陽極２１０Ａ及び２１０Ｂへ流すために十分に低いゲートインピーダンスを有するＪＦＥＴ又はＭＯＳＦＥＴであると有利であろう。ＦＥＴ３２０は高周波数トランジスタのコレクタに対するベース駆動を制御する。フィードバック線３３９は第１の電流制御増幅器３４４に対して負のフィードバックを実行する。ＦＥＴ３２０のドレインはフィードバック線３３９に接続している。ＦＥＴ３２０のソースは第１の出力トランジスタ３１１のベースに接続している。第１の出力トランジスタ３１１のエミッタはフィードバック線３３９に接続すると共に、抵抗器３１８を介してコンデンサ３９６の第１の端子に接続している。コンデンサ３９６の第２の端子はノードＶcontrolに接続している。
本発明の一実施例では、一杯に充電したとき、コンデンサ３９６はその第１の端子で約＋１０ボルトの公称電位を維持する。第１の出力トランジスタ３１１のコレクタ３２２は抵抗器３９０を介してダイオード３１３の陽極に接続している。ダイオード３１３及び３３０は、たとえば、約５０００ボルトを定格とする高電圧ダイオードであり、リングレーザージャイロの起動中に有効電流制御回路を保護する働きをする。出力トランジスタ３１１のベースはＦＥＴ３２０のソースと、抵抗器３９９とに接続し、抵抗器３９９はダイオード３１３の陽極にも接続している。ダイオード３１３の陰極は抵抗器３９７を介して陽極２０１Ｂに接続している。第２の増幅手段３３２も同様に関連素子、すなわち、ＦＥＴ１３２３と、第２の出力トランジスタ３１６と、抵抗器素子３９１、３９３、３９４、３４２、３４６と、陰極で第２の陽極２０１Ａに接続している第２のダイオード３３０とを伴って配置されている。第１の増幅手段３４４は駆動回路の第１の脚を構成し、第２の増幅手段３２２とその関連素子は回路の第２の脚を構成する。双方の脚は類似の方式で動作して、リングレーザージャイロにほぼ等しい電流を供給する。第１及び第２の増幅手段３４４、３３２は、たとえば、約１ＭＨｚより狭い帯域幅を有するモデル番号ＬＭ２９０２などの演算増幅器から構成されていると有利であろう。第１及び第２のトランジスタ３１１、３１６は、本発明の一実施例では、ベースからコレクタへ１０ボルトだけわずかに逆バイアスされると有利であろう。この逆バイアスはベースとコレクタとの間の実効キャパシタンスを減少させることにより、トランジスタの高周波数応答を改善する。
第３の増幅器手段３２４は、リングレーザージャイロの各々の脚における電流の和Ｉ1＋Ｉ2を表わす出力信号３２９を供給するために含まれておくことが有利であろう。電流の和を「ＩＴｏｔａｌ」と指定する。第３の増幅器手段３２４の反転入力端子は抵抗器３８０を介してフィードバック線３３９に接続すると共に、抵抗器３８２を介してフィードバック線３４９に接続している。
この例では、リングレーザージャイロの陰極２０３は、たとえば、約−４２５ボルトから−４６０ボルトの範囲の一定の電圧にＤＣ／ＤＣ変換器手段３２８を介して保持される。動作中、ＤＣ／ＤＣ変換器手段３２８は外部電源からの約＋１５ボルトの入力電圧を、たとえば、約−４５０ボルトから−４９０ボルトの公称の範囲をもつ出力電圧に変換する。
また、本発明により提供されるような有効電流制御のこの例には、組込み試験線ＢＩＴ１及びＢＩＴ２も含まれている。ＢＩＴ１とＢＩＴ２はコントローラ１００の第１及び第２のアナログ／デジタル入力端子１０１、１０３にそれぞれ結合している。ＢＩＴ１及びＢＩＴ２は、有効電流制御が適正な動作範囲内にあるか否か及び演算増幅器３４４、３３２はここでは正レール又は負レールとも呼ばれる高電力供給限界又は低電力供給限界でロックアップされていないことを確定するためにコントローラ１００により採用される試験信号を供給する。
本発明と共に採用しうる組込み試験の１例は、低限界試験と結び付けた高限界試験である。高限界試験は、総電流に関わる所定の上限に対応するデジタル指令信号を第４の増幅器手段３２６に供給するためにコントローラ１００を使用する。次に、コントローラ１００によりＢＩＴ１信号とＢＩＴ２信号を読取り、周知の比較手段によって公称では許容しうる最大値と比較する。同様に、低限界試験は公称で許容しうる最小値に関して有効電流制御装置を試験しても良い。このように、装置とリングレーザージャイロが許容限界内に動作しており、たとえば、レールに余りに近い範囲では動作していないことを確証するために、回路装置を試験できるのである。たとえば、リングレーザージャイロの脚の１つが誤って点弧した場合、これは演算増幅器３４４、３３２の一方が正レールでロックアップしたという表示であろう。
有効電流制御部の各々の脚の動作については、電流供給脚の出力端子の抵抗器を慎重に選択することである。第１の脚の場合、抵抗器３９０、３９９及び３９７を精密に選択しなければならない。同様に、有効電流制御部の第２の脚の抵抗器３９５、３９４及び３９８を選択する際にも注意を払わなければならない。たとえば、第１の脚では、トランジスタ３１１のコレクタ３２２の電圧がリングレーザージャイロの電流の動作範囲にわたり相対的に一定のままであるように、抵抗器３９０及び３９９を選択しなければならない。本発明の１例においては、抵抗器３９０、３９９及び３９７と、それに対応する抵抗器３９４、３９５及び３９８とを、ＰＮＰトランジスタ３１１、３１６の低電流及び約摂氏−５５度の低温という最悪のケースであるβ利得（電流利得）が１０、すなわち、コレクタ電流の変化分とベース電流の変化分の比が１０の場合に対して動作するように選択した。それらの抵抗器の選択はトランジスタ３１１及び３１６における電力消散を最小限に抑える。１例では、脚ごとに約０．１５から１ｍａの範囲の電流を供給する。それらの限界はガス放出のインピーダンス特性と、電源の電流限界とによって確定される。
バイアスドリフト改善
次に、本発明の光路長変換器を制御するために使用される本発明の装置を示す図６を参照する。本発明の装置はレーザーブロック２００のミラーＡ及びミラーＢに関して光路長変換器を制御する。レーザーブロックは、温度信号を送信する温度センサ３３を含むいくつかのセンサを有し、その温度信号は温度センサ増幅器５８により増幅され、温度センサ増幅器５８は温度信号３１をオンボードＡ／Ｄ変換器１１１へ供給する。
レーザーブロック２００は、レーザー強さ監視（ＬＩＭ）信号２０を供給するＤＣ増幅器６８に接続するフォトダイオード５６からピックアップされるパワー検出信号５７をさらに有する。ジャイロブロック２００の変換器ミラーＡ及びＢ１３、１５は、光路長制御を実現するための原理手段を構成する。光路長制御変換器によってレーザー光路が調整されるにつれて、レーザー強さ監視信号２０は変化する。本発明は、レーザー強さ監視信号をレーザー強さ監視信号２０と、光路長制御監視信号３２と、単一ビーム信号３６とを含む有用な１組の信号へと処理するのを助けるいくつかの素子を提供する。
ＡＣ増幅器５０はレーザー強さ監視信号２０のＡＣ成分を受信する。ＡＣ増幅器５０の出力は同期復調器５２へ送信され、同期復調器５２は光路長制御監視信号ＰＬＣＭＯＮ３２を発生する積分器５４に信号を供給する。ＡＣ増幅器５０の出力は、単一ビーム信号３６を供給するピーク検出器６６にもＡＣ結合する。ＡＣ増幅器５０はスイッチ信号１２４に対し同期されるスイープ信号１２２をも入力として有する。同期復調器５２は、レーザー強さモニタから光路長制御モニタに至る閉ループ光路を使用して、光路長を調整できるような方法をも提供する。
図６の高レベル回路図は、光路長を制御するための装置の１例を示す。同期復調器は、光路長制御変換器がレーザーモードのピークを絶えずシークしているような方式で光路長ミラーを制御する方法を提供する。
図７は、レーザービームの光路長のレーザーの２波長だけ増分方向に動かすために移動されているミラーＡ１３の使用法を示す。図７は、レーザービームの光路長をレーザーの２波長だけ減分方向に動かすために移動されているミラーＢ１５の使用法をさらに示す。Ｘ水平軸９００は時間を示す。Ｙ垂直軸９０１はＢＤＩ制御電圧を示す。あらゆる時点において、ミラーを相対抗させて移動する方法は光路長の正味変化をもたらなさい。ミラーがその運動範囲を通過したならば、ミラーは反転し、元の方向とは逆の方向に移動する。本発明のバイアスドリフト誤差補正モードの間、この運動は絶えず繰返される。
全ＢＤＩサイクル９２５はバイアスドリフトの安定度を越えない時限９２０にわたって続く。本発明の好ましい一実施例では、時限９２０は１０分である。ミラーＢ１５を駆動するＢＤＩ電圧１８０は時間９１４における平均値９１５から時間９０６の正の高い値９０４へ移行して、時間９０８には平均値に戻り、時間９１０に負の高い値９０２へ移行し、時間９１２には平均値に戻る。ミラーＡを駆動するＢＤＩ電圧１８２は時間９１４における平均値９１５から時間９０６の負の高い値９０２へ移行して、時間９０８には平均値９１５に戻り、時間９１０に正の高い値９０４へ移行し、時間９１２には平均値に戻る。このようにしてＢＤＩ制御電圧１８０及び１８２を駆動すると、光路長を変化させず、また、正確なジャイロ応答を発生させるレーザージャイロの能力に影響を及ぼすことなく、光路長制御ミラーはＢＤＩサイクルを通して移動する。
組込み試験
図８は、レーザージャイロマイクロコントローラ１００を外部処理システム２１０にインタフェースするために使用される本発明の装置の１例に関わるハードウェア線図を示す。外部処理システム２１０はマイクロプロセッサ１２０を含む。マイクロプロセッサ１２０は、周辺トランザクションシステム２０５により制御される高速ＵＡＲＴ２０２を含む。ＵＡＲＴ２０２は送信線２０６及び受信線２０４を介して外部処理システム２１０に通信する。送信線２０６は直列／並列変換器２１３を介して外部処理システム２１０に接続している。直列／並列変換器２１３は線路２１８を介して５バイト先入れ先出しレジスタ（ＦＩＦＯ）２１７に情報を提供する。５バイトＦＩＦＯ２１７は、それ以降の処理のために外部システムマイクロプロセッサ２２５に情報を提供するプロセッサインタフェース論理２１５にインタフェースする。インタフェース論理２１５は外部システムマイクロプロセッサ２２５からのコマンドを直列インタフェース線１２２２を介して１バイト並列／直列変換器２０９に供給する。１バイト並列／直列変換器２０９は受信線２０４を介してレーザージャイロマイクロプロセッサ１２０に情報を提供する。
図８の装置は、外部システムマイクロプロセッサ２２５により受入れ可能な高速インタフェースデータを５バイトＦＩＦＯ２１７に与える直列／並列変換器２１３の待ち行列の中へ高速直列データを通信する経路を構成する。図８の装置は、２つのプロセッサ１２０及び２２５の間で情報を非常に速い速度で流通させることができる両方向手段を構成している。
レーザージャイロ１０のマイクロプロセッサ制御による構成と制御はコマンドセットの通信を経て実行される。それらのコマンドは、一般に、４つの型で定義されている。レーザージャイロに関わる４つのコマンド型は第１にパラメータロードコマンド、第２にジャイロ制御コマンド、第３にジャイロ状態コマンド、第４にジャイロ校正及び診断コマンドである。
パラメータロードコマンドは、マイクロプロセッサのＥＥＰＲＯＭ１０２に定数をロードする方法を構成する。パラメータロードコマンドは２つの型をとることができる。第１の型は１語コマンド、第２の型は２語コマンドである。本発明の一実施例では、１つの語を１６ビット符号なし量として定義している。
２語パラメータロードコマンドはＥＰＲＯＭで２バイト物理アドレスを要求する型のコマンドに属し、たとえば、コマンド０はＫ１定数をＥＰＲＯＭの語アドレス０及び１に１６進ロードし、コマンド１は定数Ｋ２を語アドレス２及び３にロードする等々となっている。これらのコマンドは０〜Ｆの１６進アドレス場所を占める。それらの定数はＥＥＰＲＯＭ１０２中の語アドレス０〜１ＦＨを占める。次の表は２語パラメータロードコマンドを挙げている。
表Ａ
１．ＣＭＤ  ０Ｈ−補正定数Ｋ１をロードする。
２．ＣＭＤ  １Ｈ−補正定数Ｋ２をロードする。
３．ＣＭＤ  ２Ｈ−補正定数Ｋ３をロードする。
４．ＣＭＤ  ３Ｈ−補正定数Ｋ４をロードする。
５．ＣＭＤ  ４Ｈ−補正定数ＫＩをロードする。
６．ＣＭＤ  ５Ｈ−補正定数ＫＩ２をロードする。
７．ＣＭＤ  ６Ｈ−補正定数Ｋ７をロードする。
８．ＣＭＤ  ７Ｈ−補正定数Ｋ９をロードする。
９．ＣＭＤ  ８Ｈ−通し番号ををロードする。
１０．ＣＭＤ  ９Ｈ−作成日付をロードする。
１１．ＣＭＤ  ＡＨ−整列Ｘをロードする。
１２．ＣＭＤ  ＢＨ−整列Ｙをロードする。
１３．ＣＭＤ  ＣＨ−電流（最小，最大）限界をロードする；マイクロアンペア。
１４．ＣＭＤ  ＤＨ−パワー（最小，最大）限界をロードする。パワーはミリワット単位である。
１５．ＣＭＤ  ＥＨ−初期ディザストリッパＡＧＣ利得定数をロードする。
１語パラメータロードコマンドはアドレス４０Ｈから始めてＥＥＰＲＯＭにロードされる。それらのコマンドコードは、データを記憶すべきＥＥＰＲＯＭ中の物理アドレスを表現する。それらのコマンドを表Ｂにその解説と共に挙げる。
表Ｂ
１．ＣＭＤ  ２０Ｈ−動作時間をロードする。このコマンドは動作時間をＥＥＰＲＯＭへのコマンドパラメータ１で指定されている値に初期設定する。
２．ＣＭＤ  ２１Ｈ−ディザ周波数をロードする。このコマンドはディザ周波数ＨｚをＥＥＰＲＯＭにロードする。
３．ＣＭＤ  ２２Ｈ−ディザコマンド角度をロードする。このコマンドはディザコマンド角度をＥＥＰＲＯＭにロードする。この値はパワーオン中にモジュラージャイロシステムにより初期コマンド角度を設定するために使用される。
４．ＣＭＤ  ２３Ｈ−ＰＬＣＭｏｄｅ  Ｒｅｆ  Ｖｏｌｔａｇｅをロードする。このコマンドはＰＬＣモード基準電圧をＥＥＰＲＯＭにロードする。
５．ＣＭＤ  ２４Ｈ−レーザー動作電流を設定する。これは初期レーザー動作電流を設定するための４ビット値である。
ジャイロ制御コマンドは、ジャイロの動作パラメータを設定するか、ジャイロのディザ角度を変更するか又はパラメータの検査合計を書込むかのいずれかのコマンドである。ジャイロ動作パラメータ設定コマンドはジャイロの動作モードを変化させる。ジャイロの様々な動作状態と関連して様々なビットがある。ジャイロ動作パラメータ設定コマンドに関わるコマンドコードは３０Ｈである。コマンドのビット０は一定電流動作又は一定パワー動作のいずれかを選択する。ビット１はシステムを再始動するために使用される。ビット２はジャイロに対し補正をターンオン又はターンオフするために使用される。ビット３はジャイロの雑音をターンオン又はターンオフするために使用される。
ジャイロ制御コマンドセットにおいて使用される次のコマンドは、ジャイロディザ角度コマンドを変更することである。このコマンドはディザ角度をそのコマンド中の第１のパラメータ語により指定される値に変更させる。このコマンドに関わるコマンドコードは３１Ｈである。
ジャイロ制御コマンドセットの次のコマンドはパラメータの検査合計書込みコマンドである。このコマンドはＥＥＰＲＯＭ１０２に現在あるパラメータについての総検査合成を生成し、この値をＥＥＰＲＯＭ１０２に記憶する。この検査合計は、ＥＥＰＲＯＭ１０２が正しい情報又は期待情報をロードされたか否かを判定するために使用される。
ジャイロ状態読取りコマンドはジャイロシステム機能を直列出力データポート２０６で監視させる。それらのコマンドはアドレス４０Ｈで始まる。第１の状態読取りコマンドは、現在制御ループ電流読取りコマンドであるコマンド４０Ｈである。このコマンドはジャイロ１０から現在制御ループ電流を戻す。戻される情報はマイクロアンペア単位である。温度読取りコマンドアドレス４１Ｈはケルビン度単位の現在ジャイロ温度を戻す。読出し強さ監視（ＲＩＭ）コマンドアドレス４２Ｈは現在ＲＩＭ信号レベルを戻す。動作時間読取りコマンドはジャイロ１０が活動動作状態にあった最も近い時間までの時間の数を戻す。このコマンドのアドレスは４３Ｈである。故障時間読取りコマンドアドレス４４Ｈは、故障が起こりうるまでにジャイロが残している時間の数を戻す。コマンドアドレス５０Ｈ〜５ＦＨはジャイロに関して使用される校正定数を読取る。最終コマンドは、ジャイロにそれ自体を校正させる又は何らかの潜在的な問題を診断させることができるコマンドである校正モード又は診断モード侵入コマンドである。
次に、２０２でマイクロコントローラ１００のＵＡＲＴのコマンドバッファへ出力されるＵＡＲＴの構造を示す図９を参照する。マイクロコントローラ１００から外部システムマイクロプロセッサ２２５へ情報が送信されるとき、その情報はフレームと呼ばれる５バイト構造として送信される。出力フレーム２３０はコマンドタグ２３３と、デルタシータバイト２３５と、デルタシータバイト２３７と、第１の状態バイト２３９と、第２の状態バイト２４１とから構成されている。状態タグ２３３はレーザージャイロシステム状態タグが送信している状態データの型を参照するものであり、状態データは補正係数、光路長制御電圧レベル、レーザージャイロ温度及び実行すべきコマンドとして最新に送信されたコマンドの状態などの情報を含む。データシータバイト２３５とデルタシータバイト２３７はレーザージャイロ１０のディザストリッピング後の補正慣性航法測定値である。状態バイト１  ２３９と状態バイト２  ２４１はコマンドの結果として生じる情報である。
直列出力データ文字フォーマットは、本発明の一実施例では、非同期であり且つ１０ビットの長さである。データは１つの開始ビットと、１つの停止ビットと、８つのデータビットとから成るフォーマットをとる。本発明の一実施例においては、最大クロック周波数は１２メガヘルツであるので、通信速度は７５０Ｋボーとなっている。
次に、本発明のレーザージャイロの入力フレームフォーマットを示す図１０を参照する。入力フレーム２４２はいくつかの要素から構成されている。第１の要素は出力フレーム２３０に類似するコマンドタグ２４４である。コマンドタグ２４４はレーザージャイロのマイクロプロセッサ１２０に、書込みコマンドを検査するために使用される有効性フラグを与える。ＥＥＰＲＯＭアドレス２４６とＥＥＰＲＯＭアドレス２４８は、記憶すべきデータのＥＥＰＲＯＭ１０２における記憶場所を含む。データバイト１とデータバイト２  ２５０及び２５２は、ＥＥＰＲＯＭ１０２のＥＥＰＲＯＭアドレス２４６及びＥＥＰＲＯＭアドレス２４８に記憶すべき実際のデータを提供する。
データはジャイロ１０から出力チャネルを介して外部処理システム２１０へ連続的に所定の更新速度で送信される。これは、マイクロプロセッサ１２０から外部処理システム２１０へ、現在データであり且つ状態バイトの中で符号化されている別の情報を含んでいても良い慣性航法データを提供することである。
次に、ここで説明するような本発明のレーザージャイロ１０と通信する外部システム２１０Ａを使用する本発明の代替実施例を示す図１４を参照する。この構成におけるレーザージャイロ１０のシステムレベル制御は、制御システム２１０Ａからの対話コマンドを使用して実行される。制御システム２１０Ａは、たとえば、パーソナルコンピュータなどのマイクロプロセッサ利用コンピュータから構成されていると有利であろう。システム２１０Ａは映像画面２０７を経てオペレータに情報を表示する。レーザージャイロシステム１０の動作パラメータは画面２０７に表示される。ユーザは制御コンピュータ２１０Ａのキーボード２０７Ｋを使用する。当業者はジャイロ１０の動作パラメータを取外し自在のメディアフレキシブルディスク２０７Ｄに記憶できることを認識するであろう。ウィンドウ利用システム又はその他の対話式システムを含むいくつかのユーザインタフェースを介してジャイロ１０の動作を自動化することができる。当業者は、バッチ指向試験コマンドを外部システム２１０Ａにロードして、長期間にわたりレーザージャイロシステム１０の性能を定期的に監視するために使用できることをさらに認識するであろう。
次に、外部処理システム２１０とレーザージャイロ１０のシステムマイクロコントローラ１００との間で通信するために使用される本発明の１つの方法を示す図１１を参照する。外部処理システム２１０は代わりに慣性航法システム又はレーザージャイロ試験システムを含むことができるであろう。外部処理システム２１０は、ステップ８２２で、出力フレームコマンドバッファ２３０にコマンドをロードする必要がある。コマンド構造は図９に関連してさらに十分に示されている。コマンドは受信線２０４を介して通信される。マイクロプロセッサ１２０の一部である周辺トランザクションシステムサーバ２０５は「コマンドバッファフル」フラグをセットする。ＵＡＲＴ２０２は、ステップ８２４で、コマンドバッファフルフラグをセットする割込みを生成する。次に、図１１のプロセスは監視制御ループ３９２に入るように流れ、ステップ８２６ではコマンドバッファがフル状態であるか否かを検査する。コマンドバッファがフル状態でないならば、プロセスはステップ８３２へ流れて、監視制御ループの実行を継続する。コマンドバッファ２３０がフル状態であれば、プロセスはステップ８２８でコマンドを復号するように流れ、ステップ８３０ではプロセスはステップ８２８で復号されたコマンドを実行する。次に、プロセスはステップ８３２へ流れて、ジャイロを監視する。次に、プロセスはステップ８２６で「コマンドバッファフル」フラグを検査するように流れ、これを繰返す。
レーザージャイロは、自己試験アクティビティを含む数多くの機能に関して外部処理システム２１０と通信する。レーザージャイロは組込み試験機能と、定期的に実行される自己試験機能の状態を報告する組込み試験機器状態レジスタ、すなわち、ＢＩＴＥレジスタ３３４を含む。それらの定期的組込み試験機能を巡回ＢＩＴ機能と呼ぶ。
次に、組込み試験機器状態レジスタ３３４を示す図１２を参照する。ＢＩＴＥレジスタ３３４の各々のビットは特定の意味を保持する。ＢＩＴＥレジスタ３３４のビット０はディザ駆動部のヘルスを指示する。ＢＩＴＥレジスタ３３４のビット１は読出し部カウンタのヘルスを指示する。ＢＩＴＥレジスタ３３４のビット２はレーザージャイロの脚１に関わるレーザー駆動電流のヘルスを指示する。ＢＩＴＥレジスタ３３４のビット３はレーザー駆動電流脚２のヘルスを指示する。ＢＩＴＥレジスタ３３４のビット４は高温限界について試験しつつ温度センサのヘルスを指示する。ＢＩＴＥレジスタ３３４のビット５は低温限界について試験しつつ温度センサのヘルスを指示する。ＢＩＴＥレジスタ３３４のビット６はレーザージャイロ１０に対するサンプルストローブの有無を指示する。当業者は、レーザージャイロ１０の他の機能を試験し、ＢＩＴＥレジスタ３３４の点３３７により指示するようにそれらの機能のヘルスをＢＩＴＥレジスタ３３４で報告できることを認識するであろう。
次に、高速試験実行に際して外部システムマイクロプロセッサ２２５をレーザージャイロ１０にインタフェースするために使用される本発明の方法を示す図１３を参照する。図１３の高速試験インタフェース方法は、ステップ８３６でレーザージャイロへコマンドを送信することによって始まる。図１３のプロセスは３つの段階で起こる。第１の段階はジャイロコマンド送信段階８６０である。第２の段階は結果の有効性を検査する段階８６２である。第３の段階は結果受入れ段階８６４である。プロセスはステップ８３６からステップ８３８へと流れ、そこで、ＵＡＲＴ直列変換器送信バッファ２０９が空であるか否かを知るために検査を実行する。ＵＡＲＴ直列変換器送信バッファ２０９が空でなければ、直列変換器送信バッファ２０９が空になるまでプロセスは繰返し、ステップ８４０へと流れる。ステップ８４０では、プロセスはコマンドの次のＢＩＴＥを送信する。次に、プロセスはステップ８４２へ流れて、これがコマンドの最新ＢＩＴＥであるか否かを検査する。それがコマンドの最新のＢＩＴＥでないならば、プロセスはステップ８３８に戻り、別のＢＩＴＥを送信する。それがコマンドの最新のＢＩＴＥである場合には、プロセスはステップ８４４へ流れて、モジュラージャイロが応答するのを待つ。これは図８のＦＩＦＯ２１７セットアップがフル状態であるか否かを検査することを含む。ＦＩＦＯ２１７がフル状態でないならば、プロセスはステップ８４４に戻って、モジュラージャイロが十分に応答するのを待つ。ＦＩＦＯ２１７がフル状態であるならば、プロセスは有効状態についてコマンドタグを検査する。状態が有効でないならば、プロセスは８４４へ流れて、モジュラージャイロが再び応答するのを待つ。コマンドタグ２４４の状態が有効であれば、プロセスはステップ８４８へ流れて、ＦＩＦＯがフル状態であるか否かを検査する。ＦＩＦＯ２１７がフル状態でないならば、プロセスは８４８に戻り、ＦＩＦＯがフル状態になるのを待つ。次に、プロセスは８５０に流れて、コマンドを解釈する。この時点で、レーザージャイロは８５４に示すように新たなコマンドを再び受入れる能力を有する。その場合のプロセスは８３６に戻り、そこで、外部システムマイクロプロセッサ２２５は別のコマンドをジャイロへ送信する。そのコマンドを解釈した後、プロセスは８５２で終了する。
モードごとのボルトの計算
次に、寿命評価パラメータから取出されるレーザージャイロのモードごとのボルトを計算するために使用される本発明の方法の流れ図を示す図１５を参照する。モードを獲得し、レーザージャイロの光路長コントローラを掃引するという、モードごとのボルトを計算するための２つの重要な機能である方法については以下に説明する。
レーザージャイロ２００の動作モードを温度によって異なる。ジャイロモードにおける温度変動を図１６に示す。図１６は、温度により左右されることから、光路長制御監視電圧ＰＬＣＭＯＮ３２の推移を示す。ＬＩＭにおける局所ピーク、すなわち、最大値は１つのモードとして定義されており、これをＰＬＣ監視ボルトに関するパラメータとして、温度との関係において表わした。水平軸４８２には温度を示し、これは右に向かって上昇して行く温度を指示している。垂直軸４８０にはＰＬＣ監視電圧３２を示し、これはグラフの最上部に向かって増加して行くＰＬＣ監視出力電圧を指示する。
図１６は、本発明のレーザージャイロ１０の一実施例の７つのモードを４９０から４９６とそれぞれ番号付けしたモードＧからＡとして示す。図１６は、レーザージャイロの２つの動作ポイント４９７及び４９８をさらに示す。レーザージャイロの温度が変化するにつれて、各モードの動作ポイントも変化することが図１６からわかる。線４８１及び４８３は、温度がＴ１からＴ２へ上昇することの影響を示すために提示されている。線４８１及び４８３はＴ１とＴ２でそれぞれ、レーザージャイロのいくつかの動作モードを提示するいくつかのモード曲線と交差する。点４９７及び４９８は温度変化がモード電圧に及ぼす影響を示す。レーザージャイロ１０は動作ポイント４９８において一次モードとしても知られているモードＤで動作しているものと仮定する。
Ｔ１で動作している間、光路長制御監視電圧ＰＬＣＭＯＮ３２は図１６には軸４８０上のＶ１であると示されている。レーザージャイロが温度をＴ１からＴ２へ変化させるにつれて、ＰＬＣＭＯＮ３２電圧はＶ１からＶ２に変化してジャイロの動作ポイントをＶ２のＰＬＣＭＯＮ３２電圧に相当する動作ポイント４９８に変化させる。ＰＬＣＭＯＮ３２電圧がその最小電圧４７９を経て最大電圧４７８へスイングするにつれて、任意の温度で利用可能なモードは、どの温度でも全てのモードを利用できるとは限らないという状況となるように変化する。従って、温度の変化に伴なってモードをホップする必要が生じるであろう。
そこで、レーザー発生モードを獲得し且つレーザー発生モードをホップするための本発明の装置を示す図６を再び参照する。本発明の装置はレーザーブロック２００のミラーＡとミラーＢに関わる光路長変換器を制御する。レーザーブロックは、オンボードＡ／Ｄ変換器１１１に温度信号３１を供給する温度センサ増幅器５８によって増幅される温度信号を送信する温度センサ３３を含むいくつかのセンサを有する。温度信号３１はマイクロプロセッサにより、図１６の曲線に従ったモード獲得機能及びモードホッピング機能を実行するために使用される。
レーザーブロック２００は、レーザー強さ監視（ＬＩＭ）信号２０を供給するＤＣ増幅器６８に接続するフォトダイオード５６からピックアップされるパワー検出信号５７をさらに有する。ジャイロブロック２００の変換器ミラーＡ及びＢは、光路長制御を実行するための原理手段を構成する。光路長制御変換器によってレーザー光路が調整されるにつれて、レーザー強さ監視信号２０が変化する。本発明は、レーザー強さ監視信号をレーザー強さ監視信号２０と、光路長制御監視信号３２と、単一ビーム信号３６とを含む有用な１組の信号へと処理するのを助けるいくつかの素子を提供する。
ＡＣ増幅器５０はレーザー強さ監視信号２０のＡＣ成分を受信する。ＡＣ増幅器５０の出力は、光路長制御監視信号ＰＬＣＭＯＮ３２を発生する積分器５４に信号を供給する同期復調器５２へ送信される。ＡＣ増幅器５０の出力は単一ビーム信号３６を供給するピーク検出器６６にもＡＣ結合する。ＡＣ増幅器５０はスイッチ信号１２４に対し同期されるスイープ信号１２２からの入力をさらに有する。同期復調器５２は、光路長を調整するために、レーザー強さモニタから光路長制御モニタに至る閉ループ光路を使用できるという方法をさらに提供している。
図１５を再び参照すると、モードごとのボルトを計算するプロセスは、まず、ステップ２２０で光路長制御監視電圧Ｖprimary（ＶPとも指示する）＝Ｖ0＋Ｖ1Ｔ＋Ｖ2Ｔ2を測定することによって始まる。次に、プロセッサは２２２へ流れて、目標モードをＶPLCNEW＝Ｖ0−Ｋ1（１＋Ｋ2Ｔ）＋Ｖ1Ｔ＋Ｖ2Ｔ2として計算する。次に、プロセスはステップ２２４に進み、レーザージャイロをＶPLCNEW電圧に掃引する。プロセスは２２６に進み、この方法において参照する電圧を次のようにして定義する。ＶPは一次モードにおける光路長コントローラの電圧である。ＶP+1は一次モードより１つ高いモードにおける光路長制御モニタの電圧である。Ｖp-1は一次モードより１つ低いモードにおける光路長制御モニタの電圧である。プロセスステップ２２２は次に高い目標モード電圧をＶP+1として計算する。ステップ２２６では、厳密なＶP+1電圧を測定する。このモードごとボルト計算においては、レーザージャイロのモードごとのボルトを正方向と、負方向とについて計算する。正のモードごと電圧をＶＰＭ+といい、負のモードごとボルトをＶＰＭ-という。次に、プロセスはステップ２２８へ流れて、正方向のモードごとの電圧を一次モードの次に高いモードの電圧ＶP+1から一次モードの電圧ＶPを減算した電圧として計算する。次に、プロセスは１２３０へ流れて、負方向の新たな電圧に関わるＶPLCNEW電圧をＶ0−Ｋ1（１＋Ｋ2Ｔ）＋Ｖ1Ｔ＋Ｖ2Ｔ2として計算する。次に、図２のプロセスはプロセスステップ１２３２へと流れて、以下に論じる方法に従ってＰＬＣ変換をＶPLCNEWへ掃引する。
次に、プロセスはプロセスステップ２３４へ流れて、負方向の新たなモードごとのボルトを光路長制御モニタの一次ボルトから新たな負のＶP-1を減算した差として計算する。プロセスステップ２３６では、新たなＫ1定数を負のモードごとのボルトの絶対値に正のモードごとのボルトの絶対値を加算した値を量（１＋Ｋ2Ｔ）の２倍で除算したものとして計算する。次に、プロセスはステップ２３８に流れて、新たなＫ1（ボルト／モード）をＥ2ＰＲＯＭ１０２に記憶する。
特許法に準拠し且つ当業者に新規な原理を適用し、そのような特殊化された素子を必要に応じて構成、使用するために必要な情報を提供するために、ここでは本発明を相当に詳細に説明した。しかしながら、特定の点について異なる機器や装置によって本発明を実施できること、及び機器の詳細と動作手続きの双方に関して、本発明の範囲それ自体から逸脱せずに様々な変形を実現できることを理解すべきである。
【図１Ａ】
0003691847.tif 000002
【図１Ｂ】
0003691847.tif 000003
【図２】
0003691847.tif 000004
【図３Ａ】
0003691847.tif 000005
【図３Ｂ】
0003691847.tif 000006
【図４Ａ】
0003691847.tif 000007
【図４Ｂ】
0003691847.tif 000008
【図４Ｃ】
0003691847.tif 000009
【図４Ｄ】
0003691847.tif 000010
【図４Ｅ】
0003691847.tif 000011
【図４Ｆ】
0003691847.tif 000012
【図５Ａ】
0003691847.tif 000013
【図５Ｂ】
0003691847.tif 000014
【図６】
0003691847.tif 000015
【図７】
0003691847.tif 000016
【図８】
0003691847.tif 000017
【図９】
0003691847.tif 000018
【図１０】
0003691847.tif 000019
【図１１】
0003691847.tif 000020
【図１２】
0003691847.tif 000021
【図１３】
0003691847.tif 000022
【図１４】
0003691847.tif 000023
【図１５】
0003691847.tif 000024
【図１６】
0003691847.tif 000025