(57)【要約】      （修正有）【課題】冷原子慣性センサの低更新率と、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）慣性センサのバイアスおよび目盛係数のドリフトと、を相互に補う慣性検知システムを提供する。【解決手段】慣性検知システム１００が、第１の多軸原子慣性センサ１０２と、第２の多軸原子慣性センサ１０４と、第１および第２の多軸原子慣性センサに光学的に結合された光合波器１１４とを備える。光合波器１１４は、第１および第２の多軸原子慣性センサ１０２、１０４の別々の軸に沿って順次光を向けるように構成される。複数のＭＥＭＳ慣性センサ１０６、１０８は、第１および第２の多軸原子慣性センサ１０２，１０４と動作可能に連通する。第１および第２の多軸原子慣性センサ１０２，１０４からの出力信号は、ＭＥＭＳ慣性センサ１０６，１０８からの出力信号を順次更新することによって、ＭＥＭＳ慣性センサ１０６，１０８により生じたエラーを補正する。【選択図】図１
2014021107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
慣性検知システムであって、
第１の多軸原子慣性センサと、
第２の多軸原子慣性センサと、
前記第１および第２の多軸原子慣性センサに光学的に結合された光合波器であって、前記第１および第２の多軸原子慣性センサの別々の軸に沿って順次光を向けるように構成された光合波器と、
前記第１および第２の多軸原子慣性センサと動作可能に連通する複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）慣性センサとを備え、
前記第１および第２の多軸原子慣性センサからの出力信号が、前記ＭＥＭＳ慣性センサからの出力信号を順次更新することによって、前記ＭＥＭＳ慣性センサにより生じたエラーの補正に役立つ、慣性検知システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記ＭＥＭＳ慣性センサが、少なくとも１つのＭＥＭＳジャイロスコープと少なくとも１つのＭＥＭＳ加速度計とを備え、
前記システムが、
前記第１の多軸原子慣性センサから出力信号を受信する第１の原子慣性センサ補償ユニットであって、工場内較正に基づくセンサ補正を提供する第１の原子慣性センサ補償ユニットと、
前記第２の多軸原子慣性センサから出力信号を受信する第２の原子慣性センサ補償ユニットであって、工場内較正に基づくセンサ補正を提供する第２の原子慣性センサ補償ユニットと、
前記ＭＥＭＳジャイロスコープから出力信号を受信するＭＥＭＳジャイロスコープ補償ユニットであって、前記ＭＥＭＳジャイロスコープにより生じたエラーの補正に役立つＭＥＭＳジャイロスコープ補償ユニットと、
前記ＭＥＭＳ加速度計から出力信号を受信するＭＥＭＳ加速度計補償ユニットであって、前記ＭＥＭＳ加速度計により生じたエラーの補正に役立つＭＥＭＳ加速度計補償ユニットと、
前記第１の原子慣性センサ補償ユニット、前記第２の原子慣性センサ補償ユニット、前記ＭＥＭＳジャイロスコープ補償ユニット、および前記ＭＥＭＳ加速度計補償ユニットのそれぞれから、出力信号を受信する融合フィルタであって、前記ＭＥＭＳジャイロスコープおよび前記ＭＥＭＳ加速度計のエラー補正に役立つように、フィードバック信号を前記ＭＥＭＳジャイロスコープ補償ユニットおよび前記ＭＥＭＳ加速度計補償ユニットに出力する、融合フィルタとをさらに備え、
前記光合波器が、第１の周波数を有する光ビームを出力する第１のレーザデバイスおよび第２の周波数を有する光ビームを出力する第２のレーザデバイスと光学的に連通する、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、光学的ジンバル検知システムとして構成されたシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本出願は、２０１２年７月１２日に出願した米国仮出願第６１／６７０，７９７号の優先権の利益を主張するものであり、その開示を参照により組み込む。
【背景技術】
【０００２】
[0002]冷原子干渉計（ｃｏｌｄ  ａｔｏｍ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）は、慣性センサの最新の分類での基本となるものである。光ファイバジャイロスコープまたはリングレーザジャイロスコープの機能に類似して、慣性力が、冷原子干渉計のループを通過する原子の量子力学的波動関数の位相シフトを誘起する。
【０００３】
[0003]いくつかの作動パラメータについては、冷原子慣性センサは、更新率が望ましいものより低い可能性がある。こうした場合、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）慣性センサを、原子センサの読取りの間隔で連続的な出力を提供する一種のはずみ車として使用することができる。この状況では、原子慣性センサは、ＭＥＭＳ慣性センサのバイアスおよび目盛係数のドリフトを補正するために使用することができる。
【０００４】
[0004]サイズ、重量および電力を最小にするためには、原子慣性センサをできる限り小型化することが望ましい。残念なことに、感度は、センササイズの縮小に伴って不利に変化する。いくつかの性能測定基準を満たすために、約６ｃｍ３の最小原子慣性センサ容積が必要である。ただし、６自由度原子慣性測定ユニット（ＩＭＵ）用の総容積測定基準は、いくつかの用途では２０ｃｍ３未満である必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国仮出願第６１／６６５，０６１号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[0005]慣性検知システムは、第１の多軸原子慣性センサと、第２の多軸原子慣性センサと、第１および第２の多軸原子慣性センサに光学的に結合された光合波器とを備える。光合波器は、第１および第２の多軸原子慣性センサの別々の軸に沿って順次光を向けるように構成される。複数のＭＥＭＳ慣性センサは、第１および第２の多軸原子慣性センサと動作可能に連通する。第１および第２の多軸原子慣性センサからの出力信号は、ＭＥＭＳ慣性センサからの出力信号を順次更新することによって、ＭＥＭＳ慣性センサにより生じたエラーの補正に役立つ。
【０００７】
[0006]図面は、単に例示的な実施形態を示すだけであり、したがって範囲を限定するものではないことを理解し、添付図面の使用により、この例示的実施形態をさらに具体的に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】[0007]一実施形態による多軸原子慣性センサを利用する慣性検知システムの構成図である。
【図２】[0008]一実施形態による多軸原子慣性センサ装置の構成図である。
【図３】[0009]図３Ａは、一実施形態による多軸原子慣性センサ内の例示的な干渉計の軌道を示す概略図である。[0010]図３Ｂは、レーザの向きと感度の対応する軸とのあり得る組合せの一覧表である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[0011]以下の詳細な説明において、本明細書の一部になる添付図面を参照し、実例として具体例の実施形態が示される。他の実施形態を利用することができ、論理的変更、機械的変更および電気的変更をすることができることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は、限定した意味で解釈されるべきではない。
【００１０】
[0012]従来型慣性センサのエラー補正に役立つように慣性検知システムおよび慣性検知の方法において実施することができる、多軸原子慣性センサを提供する。この多軸原子慣性センサは、その検知軸が光学的な切替えを使用して繰り返し変更されて従来型慣性センサにおけるエラーを順次補正することができるように構成される。
【００１１】
[0013]一実施形態では、多軸原子慣性センサは、３軸で加速度および回転を測定するＩＭＵなどの６自由度慣性検知システムを用いて実施することができる。ＩＭＵ内の従来型慣性センサからの出力が、原子慣性センサに対して規律をもち、その結果バイアスおよび目盛係数のエラーの多くが従来型慣性センサから取り除かれる。
【００１２】
[0014]ＭＥＭＳ慣性センサの使用は、以下の通りに様々な実施形態で説明するが、他の従来型慣性センサは、同様に多軸原子慣性センサと融合することができる。
[0015]一実施形態では、慣性検知システムは、１対の多軸原子慣性センサと、多軸原子慣性センサに動作可能に結合された光合波器とを備える。この光合波器は、第１および第２の多軸原子慣性センサの別々の軸に沿って順次光を向けるように構成された複数の光学的スイッチを含む。６つのＭＥＭＳ慣性センサ（例えば、３ＭＥＭＳジャイロスコープおよび３ＭＥＭＳ加速度計）などの複数のＭＥＭＳ慣性センサは、多軸原子慣性センサと動作可能に連通する。多軸原子慣性センサからの出力信号は、ＭＥＭＳ慣性センサからの出力信号を順次更新することによって、ＭＥＭＳ慣性センサにより生じたエラーの補正に役立つ。
【００１３】
[0016]一例では、原子センサそれぞれのサイクル時間は約２０ｍｓである。冷原子のサンプルを用意するためには約１０ｍｓが必要であり、原子を調べて慣性の情報を得るためにはさらに約１０ｍｓ必要である。これら時間は、帯域幅と感度の関係などの性能のトレードオフに応じて変更することができるパラメータであることに留意されたい。
【００１４】
[0017]加速度および回転は測定値それぞれに関係し、そのため、加速度を回転から分離するために相補的な原子センサを同時に測定することが必要である。したがって、最低でも２つの原子センサ本体が必要とされる。それぞれの測定に続いて、１対の原子センサによって得られた回転および加速度の実測値は、適切なＭＥＭＳセンサセットの出力と比較され、較正の補正をする。ＭＥＭＳセンサ補正の優先順位に応じて、同じ軸に沿ってまたは異なる軸に沿って、原子センサ対による次の測定をすることができる。異なる検知軸が求められた場合は、レーザ光学素子が、異なる軸に沿って原子を調べるために切り替えられる。この例では、多重化すると約２０％（多重化しない６つの原子センサ）から約６．７％（多重化した２つの原子センサ）まで、原子センサのデューティサイクルで約３の減少となる。他の実施では、所望の性能に応じてより速いサイクル時間が可能である。
【００１５】
[0018]別の手法では、レーザ光の軸が、光学的ジンバルセンサを作り出すように連続的に組み合わされる。原理上は、原子センサの検知軸は、連続的に回転して、例えば回転の原理上の軸、正味加速度ベクトルに沿った向き、または所望の他の任意の向きを維持することができる。
【００１６】
[0019]光学的ジンバル機能は、ジャイロスコープの入力軸を連続的に回転させて任意の軸との整合を維持する能力を提供する。原子センサの感度は、ダイナミックレンジと反比例して変化し、このトレードオフは、リアルタイムで調整することができる。検知軸の向きの調整では、ジャイロスコープの３軸（ｔｒｉａｄ）の検知軸の間で回転をどのように分解するかを知的に選択することによって上述の能力を利用することができる。これは、例えば、３軸のうち１つのジャイロスコープの軸を回転の原理上の軸に整合させるために使用することができる。これは、そのジャイロスコープ上の信号を最大化し、回転の軸に直交するジャイロスコープ上の信号を最小化する。こうした方策は、最大の信号をもつジャイロスコープが、他方の軸上の（感度を高くして）低下したダイナミックレンジを維持しながら、（感度の低下を代償として）高いダイナミックレンジを有することを可能にする。別の手法では、検知軸は、回転信号が検知軸の間で均等に「分解」されるように配置して、その結果、全ての単軸が過度のダイナミックレンジ（および対応する感度の低下）を必要としないことを確実にする。
【００１７】
[0020]感度とダイナミックレンジのトレードオフに基づく手法は別として、別の技法は、単に局地水平の向きに検知軸を維持することである。「ストラップダウン式」慣性センサの出現より前は、全ての慣性測定ユニットはこのように動作していた。しかし、従来型のジンバル式センサヘッド中の可動部は、摩耗しやすく、信頼性に限界がある。対照的に、光学的ジンバルセンサは、可動部をもたず、信頼性を犠牲にすることなくジンバル式の動作を可能にする。ジンバル式センサを用いた航法は、ストラップダウン式航法より少数の性能の利点を提供する。安定したセンサプラットフォームは、ストラップダウン式航法装置によるビークル本体の完全な回転の代わりに、非常に小さな回転のみするので、これらは、ジャイロスコープの目盛係数エラーに対してより感度が低い。加えて、ジンバル式航法システムでは、地上での位置合せ手順中または飛行中に（ビークルとは独立して）回転して、センサバイアスエラーの影響を低減することができ、これはストラップダウン式システムでは利用できない選択肢である。
【００１８】
[0021]本発明の手法は、６慣性自由度を１対の原子慣性センサから抽出することによって、サイズ、重量および電力を低減することを実現する。これは、光合波器を使用することによって達成され、この光合波器は、原子センサ対内の原子を操作するとき、その軸に沿ってレーザ光を当てるような特定の軸を選択する光学的スイッチを駆動する。この切替え機能は、センサパッケージ内のレーザ光の向きを決定する。レーザ光の向きを変更することで、原子センサの検知軸を変更する。
【００１９】
[0022]図１は、ＩＭＵ向けなどの慣性検知システム１００の構成図であり、これは、一実施形態による多軸原子慣性センサを利用する。検知システム１００は、第１の原子慣性センサ１０２および第２の原子慣性センサ１０４を備えた１対の多軸原子慣性センサ、ならびに少なくとも１つのＭＥＭＳジャイロスコープ１０６および少なくとも１つのＭＥＭＳ加速度計１０８などの複数のＭＥＭＳ慣性センサを備える。
【００２０】
[0023]１つの実施態様では、加速度および回転は、原子慣性センサ１０２および１０４に関係し、センサそれぞれが、加速度および回転を検出する加速度計とジャイロスコープの両方として働く。この２つの原子慣性センサは、加速度による位相シフトがどのくらいあるか、および回転による位相シフトがどのくらいあるかを区別するために必要である。これらセンサは、相補的に操作すると、回転の場合は符号が変化するが加速度の場合は符号が変化しないようになる。これは、原子慣性センサが加速度による位相シフトがどのくらいあるか、また回転による位相シフトがどのくらいあるかを区別することを可能にする。代替の実施では、原子慣性センサのうち一方が加速度と回転両方に対して感度があり、他方のセンサは加速度に対してのみ感度がある。
【００２１】
[0024]一実施形態では、この原子慣性センサおよびＭＥＭＳ慣性センサは閉ループフィードバックユニット１１０を介して互いに動作可能に連通する。ＭＥＭＳ／原子閉フィードバックループのさらなる詳細は、「ＣＬＯＳＥＤ  ＬＯＯＰ  ＡＴＯＭＩＣ  ＩＮＥＲＴＩＡＬ  ＳＥＮＳＯＲ」という名称の２０１２年６月２７日に出願した米国仮出願第６１／６６５，０６１号（整理番号Ｈ００３４８５８）に記載され、その開示を参照により組み込む。
【００２２】
[0025]慣性検知システム１００は、原子慣性センサ１０２および１０４と動作可能に連通する光合波器１１４も含む。光合波器については、以降、図２に関してさらに詳細に説明する。
【００２３】
[0026]原子慣性センサ１０２からの出力信号は、原子慣性センサ補償ユニット１１８に送信され、原子慣性センサ１０４からの出力信号は、原子慣性センサ補償ユニット１２０に送信される。補償ユニット１１８および１２０は、工場内較正に基づくセンサ補正を提供する。
【００２４】
[0027]ＭＥＭＳジャイロスコープ１０６からの出力信号は、ＭＥＭＳジャイロスコープ補償ユニット１２２に送信され、ＭＥＭＳ加速度計１０８からの出力信号は、ＭＥＭＳ加速度計補償ユニット１２４に送信される。補償ユニット１２２および１２４はＭＥＭＳ慣性センサのエラー補正を提供する。
【００２５】
[0028]線形融合アルゴリズム、非線形融合アルゴリズムまたは粒子フィルタなどのフィルタ１２８は、原子慣性センサ補償ユニット１１８、１２０およびＭＥＭＳ補償ユニット１２２、１２４から出力信号を受信する。融合アルゴリズム１２８は、エラー補正を提供するためにフィードバック信号をＭＥＭＳ補償ユニット１２２および１２４へ出力する。特定の時刻にＭＥＭＳの測定値と原子の測定値を比較することによって、融合アルゴリズム１２８を用いてＭＥＭＳ慣性センサ出力のエラーを推定および補正をすることができる。
【００２６】
[0029]加えて、ＭＥＭＳジャイロスコープ補償ユニット１２２からの出力信号は、ＭＥＭＳジャイロスコープ１０６の出力信号に高速度補正を適用するために、コーニングモジュール１３２およびスカリングモジュール１３４に任意選択で送信することができる。この場合、補正した信号は、コーニングモジュール１３２から加算器１３６に送信されるが、加算器１３６は、補償ユニット１２２からもとの信号を受信し、Δシータ（θ）信号を出力もする。加えて、補正した信号は、スカリングモジュール１３４から加算器１３８に送信されるが、加算器１３８は、補償ユニット１２４からもとの信号を受信し、Δ速度（ｖ）信号を出力もする。
【００２７】
[0030]加えて、ＭＥＭＳ加速度計補償ユニット１２４からの出力信号は、ＭＥＭＳ加速度計１０８の出力信号に高速度補正を適用するために、スカリングモジュール１３４に任意選択で送信することができる。この場合、補正した信号は、スカリングモジュール１３４から加算器１３８に送信されるが、加算器１３８は、補償ユニット１２４からもとの信号を受信し、Δ速度（ｖ）信号を出力もする。
【００２８】
[0031]図２は、一実施形態による多軸原子慣性センサ装置２００の構成図である。センサ装置２００は、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）とすることができる第１のレーザデバイス２０２と、これもＤＢＲとすることができる第２のレーザデバイス２０４など、複数のレーザデバイスを含む。別の実施形態では、レーザデバイスのうち一方または両方が、垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）とすることができる。
【００２９】
[0032]レーザデバイス２０２および２０４は、飽和吸収分光学２０５またはエタロン２０６によって原子センサの蒸気セルにロックした周波数とすることができる。レーザデバイス２０２および２０４は、１つまたは複数のレンズ２０７、光アイソレータ２０８、ビーム分割器２０９などの様々な光学的構成部品を介して光合波器２１０と光学的に連通する。
【００３０】
[0033]飽和吸収は、レーザデバイス２０２を原子遷移にロックするために使用することができる。飽和吸収では、レーザ光は、蒸気セルを介して光り、同じビーム経路上へ後ろ向きにレトロ反射する。この技法は、光との相互作用のためゼロ速度原子のみ選択する。したがって、原子遷移のドップラー広がりが、取り除かれると、光検出器２１１によって検出される非常に狭い吸収線をもたらす。この狭い吸収線は、高精度で安定したレーザ周波数のロッキングを可能にする。
【００３１】
[0034]重クロム酸遷移の場合、レーザデバイス２０２および２０４が、蒸気セル中の原子に対してコヒーレント電磁場を与えるように、これらレーザデバイスを位相ロックすることが望ましい。レーザデバイス２０２および２０４を位相ロックするための１つの技法は、これらレーザデバイスのレーザビーム両方を共通の光検出器２１３上に光を当てることであり、ここでは、ビームが互いに干渉する。レーザデバイス２０２および２０４は、周波数が数ＧＨｚ分異なる可能性がある。この周波数差が、レーザ干渉を数ＧＨｚ変調すると、光検出器２１３から数ＧＨｚの無線周波数（ＲＦ）信号を出力することになる。次いで、このＲＦ信号は、安定したＲＦ基準信号と比較される。光検出器信号と基準信号との差が、レーザデバイスのうち１つの位相および周波数を補正するためにフィードバックされるエラー信号となり、その結果、２つのレーザデバイスの相対的な周波数および位相が安定化する。この例では、一方のレーザデバイスがマスターであり、他方のレーザデバイスがスレーブである。別の例では、２つのスレーブレーザが、単一のマスタースレーブにロックすることができ、これによって両スレーブレーザがロックできる範囲がより柔軟になる。
【００３２】
[0035]光合波器２１０は、複数のビーム分割器２１２および反射器２１４などの複数の光学的構成部品を含み、この光学的構成部品は、レーザデバイス２０２から第１の周波数（ｆ１）を有する光ビームを、また、レーザデバイス２０４から第２の周波数（ｆ２）を有する光ビームを、１対の原子慣性センサ２３０および２３２に結合された様々な光学的スイッチに向けるように構成される。一例では、ルビジウム（６．８ＧＨｚ）またはセシウム（９．２ＧＨｚ）などのアルカリ原子の超微細分裂に対応して、ラマン周波数（ｆ１−ｆ２）は約数ＧＨｚである。別の例では、ブラッグ／ブロッホ周波数（ｆ１−ｆ２）は、約１０ｋＨｚであり、光子運動量の多量子の吸収を誘起するためにランプして、センサの目盛係数を高めることができる。
【００３３】
[0036]例示的な一実施形態では、光合波器２１０内の光学的スイッチ２２２−１、２２２−２および２２２−３の第１のセットは、原子センサ２３０に光ビームを別々の向きの軸Ａ−１、Ａ−２およびＡ−３（例えばｘ、ｙ、ｚ軸）に沿って順次向けるように構成される。光学的スイッチ２２４−１、２２４−２および２２４−３の第２のセットは、原子センサ２３２にレーザ光を別々の向きの軸Ｂ−１、Ｂ−２およびＢ−３（例えばｘ、ｙ、ｚ軸）に沿って順次向けるように構成されている。
【００３４】
[0037]一実施形態では、光ファイバ２４０は、原子センサ２３０および２３２の入力にそれぞれレーザ光を向けるように、光学的スイッチの出力それぞれに結合することができる。光学的スイッチは、別々の軸または軸の組合せに切り替えて原子センサを別々の軸に沿った加速度および回転に対して感度をもたせる。
【００３５】
[0038]原子センサ２３０および２３２は、３つの座標軸に対して垂直（回転）および平行（加速度）に方向付けられた光ビーム対を選択することによって３つの座標軸全てに対して運動を順次測定する。一実施形態では、原子センサ２３０および２３２がそれぞれ、磁気光学トラップ（ＭＯＴ）２４２およびセンサヘッド２４４を備え、センサヘッド２４４が、光検出器（ＰＤ）、ミラー、および波長板を含み、これらは、原子センサに入力するビームと整合される。ＭＯＴ操作の間、全スイッチがオンとなって、その結果レーザ冷却が全軸に沿って発生する。レーザ冷却に続いて、スイッチのいくつかは、選択された軸に沿って、干渉法を実行するために遮断される。
【００３６】
[0039]図３Ａは、一実施形態による多軸原子慣性センサ内の例示的な干渉計軌道を示し、この実施形態はフィードバックのために可動なブラッグ格子を利用する。原子慣性センサ内の干渉計は、センサ内で原子を横切る対向伝播ビーム３１０ａ、３１０ｂおよび３２０ａ、３２０ｂの２対によって作り出される。ビームの波数ベクトル（ｋ）は、原子の軌道を決定し、したがって、加速度（ａ）および回転（Ω）用の感度の軸を決定する。
【００３７】
[0040]対応する感度の軸を用いたレーザの向きのあり得る組合せを図３Ｂの表に示す。一般に、レーザ光は、２つの波数ベクトルに沿って当てられる。図３Ｂの表は、回転および加速度の対応する軸とともに波数ベクトルの３つのあり得るペアリングを一覧にしたものである。この表の第１列のΩ＝ｋおよびａ＝ｊは、図３Ａに示す例に相当する。
【００３８】
[0041]干渉法の１サイクルの間、ビームの対は、分離の軸の上部または下部の原子を見つける可能性が５０％であるようにレーザ冷却原子のそれぞれの量子力学的波動関数を分割する。レーザの周波数および振幅の変調は、図３Ａに示す軌道に沿って波動関数のそれぞれ半分を導く。波動関数の半分を全ての原子に組み換える際に、原子の量子力学的位相は、回転および加速度に比例する位相シフトを取得してきた。この位相シフトは、その後の雲の位置のイメージングおよび／または慣性状態の検出によって読み出すことができる。
実施形態例
[0042]例１は、第１の多軸原子慣性センサと、第２の多軸原子慣性センサと、第１および第２の多軸原子慣性センサに光学的に結合された光合波器とを備えた慣性検知システムを含む。光合波器は、第１および第２の多軸原子慣性センサの別々の軸に沿って順次光を向けるように構成される。複数のＭＥＭＳ慣性センサは、第１および第２の多軸原子慣性センサと動作可能に連通する。第１および第２の多軸原子慣性センサからの出力信号は、ＭＥＭＳ慣性センサからの出力信号を順次更新することによって、ＭＥＭＳ慣性センサにより生じたエラーの補正に役立つ。
【００３９】
[0043]例２は、例１のシステムを含み、第１の多軸原子慣性センサが加速度および回転を検出するように構成される。
[0044]例３は、例２のシステムを含み、第２の多軸原子慣性センサが加速度および回転を検出するように構成される。
【００４０】
[0045]例４は、例２のシステムを含み、第２の多軸原子慣性センサが加速度のみを検出するように構成される。
[0046]例５は、例１〜４のいずれかのシステムを含み、ＭＥＭＳ慣性センサが、少なくとも１つのＭＥＭＳジャイロスコープと、少なくとも１つのＭＥＭＳ加速度計とを備える。
【００４１】
[0047]例６は、例１〜５のいずれかのシステムを含み、ＭＥＭＳ慣性センサが閉ループフィードバックを介して第１および第２の多軸原子慣性センサと動作可能に連通する。
[0048]例７は、例１〜６のいずれかのシステムを含み、第１の多軸原子慣性センサから出力信号を受信する第１の原子慣性センサ補償ユニットをさらに備え、第１の原子慣性センサ補償ユニットが、工場内較正に基づくセンサ補正を提供する。
【００４２】
[0049]例８は、例１〜７のいずれかのシステムを含み、第２の多軸原子慣性センサから出力信号を受信する第２の原子慣性センサ補償ユニットをさらに備え、第２の原子慣性センサ補償ユニットが、工場内較正に基づくセンサ補正を提供する。
【００４３】
[0050]例９は、例５〜８のいずれかのシステムを含み、ＭＥＭＳジャイロスコープから出力信号を受信するＭＥＭＳジャイロスコープ補償ユニットをさらに備え、ＭＥＭＳジャイロスコープ補償ユニットが、ＭＥＭＳジャイロスコープにより生じたエラーの補正に役立つ。
【００４４】
[0051]例１０は、例５〜９のいずれかのシステムを含み、ＭＥＭＳ加速度計から出力信号を受信するＭＥＭＳ加速度計補償ユニットをさらに備え、ＭＥＭＳ加速度計補償ユニットが、ＭＥＭＳ加速度計により生じたエラーの補正に役立つ。
【００４５】
[0052]例１１は、例７〜１０のいずれかのシステムを含み、第１の原子慣性センサ補償ユニット、第２の原子慣性センサ補償ユニット、ＭＥＭＳジャイロスコープ補償ユニットおよびＭＥＭＳ加速度計補償ユニットのそれぞれから、出力信号を受信する融合フィルタをさらに備え、この融合フィルタが、ＭＥＭＳジャイロスコープおよびＭＥＭＳ加速度計のエラー補正に役立つように、
フィードバック信号をＭＥＭＳジャイロスコープ補償ユニットおよびＭＥＭＳ加速度計補償ユニットに出力する。
【００４６】
[0053]例１２は、例１〜１１のいずれかのシステムを含み、システムが慣性測定ユニットの一部である。
[0054]例１３は、第１の周波数を有する光ビームを出力する第１のレーザデバイスと、第２の周波数を有する光ビームを出力する第２のレーザデバイスと、第１および第２のレーザデバイスと光学的に連通する光合波器であって、複数の光学的スイッチを含む光合波器とを備える、多軸原子慣性センサ装置を含む。第１の多軸原子慣性センサは、光合波器と光学的に連通しており、第２の多軸原子慣性センサは、光合波器と光学的に連通する。光合波器は、第１および第２の多軸原子慣性センサの別々軸に沿って第１および第２のレーザデバイスから光ビームを順次向けるように構成される。
【００４７】
[0055]例１４は、例１３の装置を含み、第１の多軸原子慣性センサが加速度および回転を検出するように構成される。
[0056]例１５は、例１４の装置を含み、第２の多軸原子慣性センサが加速度および回転を検出するように構成される。
【００４８】
[0057]例１６は、例１４の装置を含み、第２の多軸原子慣性センサが加速度のみを検出するように構成される。
[0058]例１７は、例１３〜１６のいずれかの装置を含み、光学的スイッチが、第１の多軸原子慣性センサの３つの別々の向きの軸に沿って光ビームを順次向けるように構成された３つの光学的スイッチの第１のセットと、第２の多軸原子慣性センサの３つの別々の向きの軸に沿って光ビームを順次向けるように構成された３つの光学的スイッチの第２のセットとを備える。
【００４９】
[0059]例１８は、例１３〜１７のいずれかの装置を含み、第１および第２の多軸原子慣性センサと動作可能に連通する複数のＭＥＭＳ慣性センサをさらに備え、このＭＥＭＳ慣性センサが少なくとも１つのＭＥＭＳジャイロスコープおよび少なくとも１つのＭＥＭＳ加速度計を備える。
【００５０】
[0060]例１９は、例１８の装置を含み、装置が光学的ジンバルセンサとして構成される。
[0061]例２０は、慣性検知のための方法を含み、この方法が、第１の多軸原子慣性センサおよび第２の多軸原子慣性センサを提供するステップと、第１および第２の多軸原子慣性センサの別々の軸に沿って、レーザビームを順次向ける光合波器を介して１対のレーザビームを伝達するステップと、ＭＥＭＳ慣性センサからの出力信号を順次更新することによって、１つまたは複数のＭＥＭＳ慣性センサにより生じたエラーを補正するのに役立つように、第１および第２の多軸原子慣性センサからの信号を出力するステップとを含む。
【００５１】
[0062]本明細書において特定の実施形態を図示し説明してきたが、同じ目的を達成するように意図されたあらゆる構成は、示された特定の実施形態の代替になることが可能であることは当業者には理解されよう。したがって、本発明は、特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されるものであることが明白に意図される。
【符号の説明】
【００５２】
１００  慣性検知システム、検知システム
１０２  第１の原子慣性センサ
１０４  第２の原子慣性センサ
１０６  ＭＥＭＳジャイロスコープ
１０８  ＭＥＭＳ加速度計
１１０  閉ループフィードバックユニット
１１４  光合波器
１１８  原子慣性センサ補償ユニット、補償ユニット
１２０  原子慣性センサ補償ユニット、補償ユニット
１２２  ＭＥＭＳジャイロスコープ補償ユニット、補償ユニット
１２４  ＭＥＭＳ加速度計補償ユニット、補償ユニット
１２８  融合アルゴリズム
１３２  コーニングモジュール
１３４  スカリングモジュール
１３６  加算器
１３８  加算器
２００  多軸原子慣性センサ装置、センサ装置
２０２  第１のレーザデバイス
２０４  第２のレーザデバイス
２０５  飽和吸収分光学
２０６  エタロン
２０７  レンズ
２０８  光アイソレータ
２０９  ビーム分割器
２１０  光合波器
２１１  光検出器
２１２  ビーム分割器
２１３  光検出器
２１４  反射器
２２２−１  第１の光学的スイッチ
２２２−２  第１の光学的スイッチ
２２２−３  第１の光学的スイッチ
２２４−１  第２の光学的スイッチ
２２４−２  第２の光学的スイッチ
２２４−３  第２の光学的スイッチ
２３０  原子慣性センサ
２３２  原子慣性センサ
２４０  光ファイバ
２４２  磁気光学トラップ
２４４  センサヘッド
Ａ−１  軸
Ａ−２  軸
Ａ−３  軸
Ｂ−１  軸
Ｂ−２  軸
Ｂ−３  軸
【図１】
2014021107.tif 000003
【図２】
2014021107.tif 000004
【図３】
2014021107.tif 000005
【外国語明細書】
2014021107000001.pdf