(57)【要約】デッドバンドの原因である電圧依存性誤差を抑制するための位相ジャンプ振幅タイミングコントローラが提供される。位相ジャンプ振幅タイミングコントローラは、光ファイバジャイロスコープのループ閉鎖電子回路のフィードバック信号内に位相／電圧ジャンプを挿入する。位相／電圧ジャンプは、光ファイバジャイロスコープが、位相／電圧ジャンプがループ閉鎖電子回路に供給される前にデッドバンド内に定着するために十分な時間を有しないことを確実にするのに十分定常な周波数で供給される。再発する位相／電圧ジャンプにデッドバンドの外へ信号を移動させるための振幅を供給することによって、ループ閉鎖電子回路は、フィードバック電圧領域全体にわたって電圧依存性誤差を平均化させる。この誤差の平均化プロセスは、デッドバンド現象を生じさせる電圧依存性誤差を効率的に除去し、ループ閉鎖電子回路に光ファイバジャイロスコープに対する実際の回転率を感知することを許す。
2005524078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転率を決定するための第１の位相ステップ信号を発生させるループ閉鎖電子回路と、
前記ループ閉鎖電子回路と結合され、位相ジャンプ振幅信号を発生させるデッドバンド抑制モジュールと、
前記位相ジャンプ振幅信号と前記第１の位相ステップ信号とを合計し、それによって前記光ファイバジャイロスコープのためのフィードバック信号を作成する累積ポイントと、
を備える光ファイバジャイロスコープ。
【請求項２】
前記位相ジャンプ振幅信号は、第２の位相ステップを備える、請求項１に記載の光ファイバジャイロスコープ。
【請求項３】
前記光ファイバジャイロスコープから回転率信号を出力するためのデータ出力点をさらに備える、請求項１に記載の光ファイバジャイロスコープ。
【請求項４】
前記データ出力点は、慣性航法システムと結合されている、請求項３に記載の光ファイバジャイロスコープ。
【請求項５】
前記デッドバンド抑制モジュールは、前記フィードバック信号を変調させるバイアス変調モジュールをさらに備える、請求項１に記載の光ファイバジャイロスコープ。
【請求項６】
前記位相ステップ信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器と、
前記フィードバック信号をデジタル信号からアナログ信号に変換するデジタルアナログ変換器と
をさらに備える、請求項１に記載の光ファイバジャイロスコープ。
【請求項７】
前記第１の位相ステップ信号また前記フィードバック信号の少なくとも一方を増幅するための少なくとも１つの増幅器をさらに備える、請求項１に記載の光ファイバジャイロスコープ。
【請求項８】
変調された信号を発生させる電子光学式水晶位相変調器と、
前記変調された信号に加えられる第１の位相ジャンプ信号と、
前記電子光学式水晶位相変調器と結合され、前記変調された信号を検知する光検知器と、
前記光検知器と結合され、前記変調された信号を増幅する増幅器と、
前記変調された信号をデジタル変調された信号に変換するアナログデジタル変換器と、
フィードバック信号を作成するために前記変調された信号と結合される位相ジャンプ振幅信号を発生させる位相ジャンプ振幅タイミングコントローラと、を備え、
前記フィードバック信号は、前記電子光学式水晶位相変調器の入力と結合されている、デッドバンド抑制を備えた光ファイバジャイロスコープ。
【請求項９】
前記位相ジャンプ振幅信号は、第２の位相ステップを備える、請求項８に記載の光ファイバジャイロスコープ。
【請求項１０】
前記光ファイバジャイロスコープから回転率信号を出力するためのデータ出力ポイントをさらに備える、請求項８に記載の光ファイバジャイロスコープ。
【請求項１１】
前記データ出力ポイントは、慣性航法システムと結合されている、請求項１０に記載の光ファイバジャイロスコープ。
【請求項１２】
前記位相ジャンプ振幅タイミングコントローラと前記電子光学式水晶位相変調器の前記入力の間に結合され、前記フィードバック信号を増幅するフィードバック信号増幅器をさらに備える、請求項８に記載の光ファイバジャイロスコープ。
【請求項１３】
光ファイバジャイロスコープにおいて回転率信号を決定するための複数の位相ステップを作成するステップと、
累積位相ステップ信号を作成するために前記複数のステップを累積するステップと、
デッドバンド抑制を動作可能化するために位相ジャンプ振幅信号を作成するステップと、
前記光ファイバジャイロスコープのためのフィードバック信号を作成するために前記位相ジャンプ振幅信号を前記累積された位相ステップ信号と合計するステップと、
を含む方法。
【請求項１４】
前記フィードバック信号を、前記光ファイバジャイロスコープと接続されているフィードバックループに供給するステップをさらに備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
デッドバンド抑制状態を選択的に動作可能化または不作動化するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記デッドバンド抑制状態が動作可能化された場合、少なくとも１つの信号サンプルをスキップするステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記デッドバンド抑制状態が不作動化された場合に、前記回転率信号を出力するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記光ファイバジャイロスコープにおけるループ閉鎖回路のための複数のフィードバック信号を提供するステップと、
デッドバンド抑制状態を選択的に動作可能化または不作動化するステップと、
前記デッドバンド抑制状態が真である場合、前記複数のフィードバック信号の少なくとも１つに位相ジャンプ振幅信号を追加し、それによって前記複数のフィードバック信号の少なくとも１つを変更し、それによって変更されたフィードバック信号を作成するステップと、
前記変更されたフィードバック信号を前記ループ閉鎖回路に供給するステップと、
を含む光ファイバジャイロスコープ内のデッドバンドエラーを抑制するための方法。
【請求項１９】
累積された信号を作成するために前記複数のフィードバック信号を累積するステップと、
前記デッドバンド抑制状態が不作動化された場合、前記累積された信号から回転率を決定するステップと
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記回転率を慣性航法システムに出力するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記位相ジャンプ振幅信号は、振幅および周波数を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記振幅をランダムに発生させるステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記周波数をランダムに発生させるステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記振幅をランダムに発生させるステップと、
前記周波数をランダムに発生させるステップと、
をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に光ファイバジャイロスコープの制御に関し、より具体的には、光ファイバジャイロスコープにおけるデッドバンドエラーを抑制するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
慣性座標系に対するオリエンテーションおよび／または回転率を決定するための慣性回転センサは、航空機などの可航ビークルによって使用される高度および向首基準系の重要な要素である。長い間、このようなオリエンテーションおよび回転率の決定は、スピンニング質量ジャイロスコープを使用して通常行われてきた。この分野での進歩は、特定の用途に適した様々なタイプのジャイロスコープの多くの改良および開発という結果をもたらした。近年では、光ファイバジャイロスコープが、典型的なスピンニング質量ジャイロスコープの重要な改良として出現している。
【０００３】
光ファイバジャイロスコープは、光ファイバループの内部を移動する逆伝搬光波を導く光ファイバ材料のループを使用して典型的には構成されている。ループを移動した後、逆伝搬する波が、これらが光出力信号を形成するために構成的または破壊的に干渉するように結合される。光出力信号の強度は、干渉の関数として変動し、この干渉は逆伝搬波の相対位相に依存する。この情報から、慣性座標系に対するオリエンテーションおよび／または回転率に関する決定が導かれる。
【０００４】
閉ループ回転センサは、それらの間の回転に誘導される位相差を無くすように逆伝搬波の位相を調節するための装置に対するサニャック移相を示す信号を供給する。サニャック移相を無くすために波がいずれかの位相で調節されなければならない量は、感知ループの回転率を示す。
【０００５】
適切な慣性航法の用途であるために、回転センサは、比較的広いダイナミックレンジを有さなければならない。典型的な回転センサは、毎時０．００１度の低さおよび毎秒１，０００度の高さの回転率を検知することが可能である。典型的な回転センサによって測定されるダイナミックレンジ、上側および最精密解像度の比は、約９桁の大きさ、すなわち１０９である。
【０００６】
閉ループ光ファイバ回転センサが、目盛計数の安定性および線形性の増加のため、魅力的である。また、閉ループ操作が、集積光学位相変調器などの高速度の構成要素が入手可能であるため、実現可能である。このような位相変調器は、必要とされるダイナミックレンジで回転率を測定するために所望の量の位相変調を提供するために効果的である。しかし、フィードバック信号、位相サーボ、または電気的なクロスカップリングにおける電圧依存性誤差が、すべてサーボループをある回転率でより不安定にさせることがある。
【０００７】
特に、システムは、ゼロの入力速度でまたはその近くでより不安定になり、ここでは光ファイバ回転センサの出力が入力速度に対して非線形である。通常、閉ループ電子フィードバック回路は、フィードバック依存性電圧誤差が速度に誘発されるサニャック移相を相殺し且つセンサ出力信号が有限の入力速度に対してゼロになる点に置く。光ファイバジャイロスコープ出力速度が有限の速度範囲に対してゼロであるこの速度の範囲は、「デッドバンド」、「デッドゾーン」、および「不安定領域」として知られている。可能な出力誤差が生じる他の速度は、光ファイバ回転センサの出力を処理する際に使用される変調／復調に依存している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の観点で、デッドバンド現象に付随する性能の制限を受けない光ファイバジャイロスコープを提供することが望ましいことを理解されたい。また、光ファイバジャイロスコープを組み込んだ慣性誘導システムの性能安定性を改善するための方法および装置を提供することが望ましいことを理解されたい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の好ましい実施形態によると、デッドバンドに反応する電圧依存性誤差を抑制するための位相ジャンプ振幅タイミングコントローラが提供される。位相ジャンプ振幅タイミングコントローラは、光ファイバジャイロスコープのループ閉鎖電子回路のフィードバック信号に位相／電圧ジャンプを挿入する。位相／電圧ジャンプは、光ファイバジャイロスコープが、位相／電圧ジャンプがループ閉鎖電子回路に供給される前にデッドバンド内に定着するために十分な時間を有しないことを確実にするのに十分定常な周波数で供給される。再発する位相／電圧ジャンプにデッドバンドの外へ信号を移動させるための振幅を供給することによって、ループ閉鎖電子回路は、フィードバック電圧領域全体にわたって電圧依存性誤差を平均化させる。この誤差の平均化プロセスは、デッドバンド現象を生じさせる電圧依存性誤差を効率的に除去し、ループ閉鎖電子回路が光ファイバジャイロスコープに対する実際の回転率を感知することを許す。
【００１０】
本発明を、類似の符号が類似の要素を表す添付の図面とともに以下で説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下の好ましい実施形態の詳細な説明は、事実上例示的なものに過ぎず、本発明または本発明の用途および使用を制限するように意図されていない。
ここで図１を参照すると、デッドバンド抑制閉ループ回路の好ましい例示的な実施形態を備える光ファイバジャイロスコープ１００は、光源１０２と、サーキュレータ／カプラー１０４と、光集積回路（ＩＯＣ）１４２と、ファイバコイル１４４と、光検知器１０６と、増幅器１０８と、アナログデジタル変換器１１０と、デッドバンド抑制モジュール１３０と、ＤＡＣ１７０と、増幅器１７２と、データ出力点１７４とを備える。
【００１２】
光源１０２は、光ファイバジャイロスコープを製造するために当業者によって使用される任意の典型的なファイバ光源である。光源１０２の最も好ましい実施形態は、約８ｎｍのバンド幅を有する約１，５３２ｎｍに出力波長を形成することが可能である、エルビウムファイバおよびファイバブラッグ格子を含む９８０ｎｍ半導体ポンプレーザである。光源１０２の出力に対する実際の波長およびバンド幅の選択は、特定の用途および光の損失およびノイズレベルの必要とされる制限に依存するこことになる。また、光源１０２は、光源１０２内に再導入される光量を減少させるための絶縁体を通常含む。
【００１３】
サーキュレータ１０４が、光源１０２によって放出された光を伝達しＩＯＣ１４２へ送信し、ＩＯＣ１４２から戻された光をまた光検知器１０６伝達する。サーキュレータ１０４を使用する代わりに、本発明の代替となる好ましい実施形態は、２入力２出力（２×２）および５０／５０分割比を有する標準的なカプラーを使用してもよい。カプラーは通常、サーキュレータよりも物理的にコンパクトであるが、カプラーはまた、システム内の光の損失量を増加させる。したがって、デッドバンド抑制変調回路内で使用されるカプラー／サーキュレータデバイスの選択は、所望の動作特性および設計の制限に依存することになる。
【００１４】
ＩＯＣ１４２は、ファイバコイル１４４内を移動する光波を変調させるために使用される電子光学式水晶位相変調器である。ＩＯＣ１４２は、サーキュレータ／カプラー１０４から受信した光信号を変調させるために使用される一列の電極１４６を含む。本発明は、様々なタイプの位相変調器を有して実施することができるが、本発明の最も好ましい実施形態では、ＩＯＣ１４２は、「方形波」変調を使用し、ジェネリック物質ＬｉＮｂＯ３を使用して製造される。さらに、最も好ましい例示的な実施形態では、ＩＯＣ１４２は、サーキュレータ／カプラー１０４からファイバコイル１４４に向かって移動する光波を分割する「Ｙ」スプリッタと、波がファイバコイル１４４を通って移動し、光検知器１０６に戻った後、光波を再結合するためのリコンバイナを備える。ＩＯＣ１４２に比較的早い応答時間を提供させることが望ましい。
【００１５】
ＩＯＣ１４２は、ソリッドステートデバイスであり、ＩＯＣ１４２の構成要素は、これらを望ましくない環境変化から保護する基板の内部に収容されている。ＩＯＣ１４２の内部で、サーキュレータ／カプラー１０４からの光波が、２つの別個の信号に分割される。一方の信号は、ファイバコイル１４４を通って時計方向の経路を移動し、他方の信号は、ファイバコイル１４４を通って反時計方向の経路を移動する。ファイバコイル１４４を通って移動した後、各信号が再結合されて、信号の位相の差が、光ファイバジャイロスコープ１００に対する回転率を確認するために必要な情報を提供することになる。
【００１６】
変調に加えて、位相ステップ信号もまた、回転によって生じた位相差を相殺するために適用される。これは、光ダイオード出力のＡＣ構成成分が、ゼロでまたはゼロの近くで通常ナルであるため、閉ループ動作と呼ばれている。別法として、ＩＯＣ１４２が位相ステップのない変調を提供する場合、開ループ動作と呼ばれ、ＡＣ信号が、光検知器１０６の光ダイオードで検知される。閉ループ動作は、回転率出力が、光源１０２のパワーに依存していないため、開ループ動作よりも良好な動作モードであると一般にみなされる。
【００１７】
ファイバコイル１４４は、光ファイバジャイロスコープ１００の回転を検知するために使用されるセンシングコイルである。ファイバコイル１４４は、特定の用途に応じて、１キロメートル（Ｋｍ）から６Ｋｍの範囲の長さを通常有する。より長いコイルは、光波がファイバコイル１４４を通って移動するためにより長い時間を必要とし、移相がより容易に検知される。このことはより良い精度を意味する。しかし、より長いコイルの長さは、付加的な光の劣化およびファイバコイル内のより大きな温度変化を受けやすい。特に、温度変化は、ファイバコイル１４４に沿った複屈折変化を発生させることがあり、それによって光の誤差を導入する。したがって、提案された用途に対する動作環境の制限内で必要な、精度を作成するのに十分長い、ファイバコイル１４４に対する長さを選択することが望ましいが、光の誤差を導入することを回避するように必要以上の長さは必要でない。
【００１８】
光波がファイバコイル１４４を横切るために必要な時間の量は、「ループ通過時間」と呼ばれ、「τ」で表される。本発明の最も好ましい例示的な実施形態に対して、ファイバコイル１４４は、約４Ｋｍの長さを有し、約２０μｓのループ通過時間を提供する。
【００１９】
光検知器１０６が、変調された光信号を検知するために使用される。また、光検知器１０６は、変調された光信号を増幅器１０８へ送信する。
増幅器１０８は、信号バッファとして動作し、光検知器１０６から受信された出力信号の全体ゲインを増加または減少させるために使用される。また、増幅器１０８は、信号をアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１１０へ送信する。
【００２０】
ＡＤＣ１００は、デッドバンド抑制モジュール１３０の入力側でアナログ信号部分とデジタル信号部分間のインターフェイスとして働き、増幅器１０８からのアナログ信号出力を、デッドバンド抑制モジュール１３０において処理するためのデジタル信号に変換する。ＡＤＣ１１０が、良い信号対ノイズ比、および特定の用途環境によって指定された精度のレベルを維持するために十分なデータビットを提供することが望ましい。
【００２１】
デッドバンド抑制モジュール１３０は、位相ジャンプ振幅タイミングコントローラ１３２と、位相ジャンプ出力信号１３４と、レート復調器１４０と、レートアキュムレータ１３８と、動作可能化／不作動化制御部１４２と、π復調器１４６と、πアキュムレータ１４８と、位相ステップアキュムレータ１３６と、バイアス変調モジュール１５２と、角度アキュムレータ１５４と、分波器１５０と、累積ポイント１５６と、累積ポイント１５８とを備える。
【００２２】
デッドバンド抑制モジュール１３０は通常、２つの別個のループを組み込んでいる。第１のループは「レートループ」であり、変調器１４０およびレートアキュムレータ１３８を組み込んでいる。レートループが、光ファイバジャイロスコープ１００の回転での変化率を検知するために使用される。レートアキュムレータからの出力は、「生のレート」として知られている。
【００２３】
第２のループは、「πループ」であり、π復調器１４６とπアキュムレータ１４８を備える。πループは、バイアス変調情報を提供し、再結合された光波の干渉パターンに対応する変調の絶対振幅を維持するために使用される。いくつかの用途では、変調深さはπ／２となるが、３π／４などの他の変調深さが、意図された用途の特定の要求および光ファイバジャイロスコープ１００の配置環境に応じて、採用されてもよい。
【００２４】
バイアス変調器１５２は、位相ステップアキュムレータ１３６の出力および位相ジャンプ振幅信号１３４からの位相ジャンプ振幅に変調を提供する。また、当業者は、たとえば「方形波」変調または「セロダイン」変調を含む他の変調を採用してもよいことを理解されるであろうが、本発明の最も好ましい実施形態は、「デュアルランプ」変調技術を使用している。
【００２５】
レートアキュムレータ１３８は、光ファイバジャイロスコープ１００に対する正規化された回転率を与えるために、ポイント１５０におけるπアキュムレータ１４８からの出力によって分割される。計算の精度を増加させるために、正規化されたレートは、データ出力ポイント１７４に送信される前に角度アキュムレータ１５４で通常集積される。
【００２６】
デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）１７０は、デッドバンド抑制モジュール１３０からのデジタル信号出力を、ＩＯＣ１４２に供給されるフィードバックループで使用するためのアナログ信号に変換する。増幅器１７２は信号バッファの働きをし、ＤＡＣ１７０からの出力信号の全体ゲインを増加または減少させるために使用される。
【００２７】
データ出力ポイント１７４は、光ファイバジャイロスコープ１００をコンピュータまたはその他のデバイスと接続し、それによって光ファイバジャイロスコープ１００をより大きな慣性測定システムに接合するための、インターフェースポイントとして設けられている。
【００２８】
位相ステップアキュムレータ１３６は、レートを累積し、位相ステップを作成する。回転率が定常である場合、位相ステップが線形であることに留意されたい。レートは、累積ポイント１５８でバイアス変調モジュール１５２の出力によって実際に変調され、ＩＯＣ１４２のためのフィードバックループを駆動するためにＤＡＣ１７０に送信される。
【００２９】
位相ジャンプ振幅タイミングコントローラ１３２は、追加の位相ジャンプ振幅信号１３４を所定の周波数で導入する。位相ジャンプ振幅信号１３４は、位相ジャンプ振幅タイミングコントローラ１３２からの出力信号であり、累積ポイント１５６に適用される。位相ジャンプ振幅の大きさおよび位相ジャンプの周波数は、広いパラメータ内で選択されることができる。位相ジャンプ振幅信号１３４の大きさは、光ファイバジャイロスコープ１００が低回転率で誤った出力を生成するのを防止するために信号全体をデッドバンド領域の外へ移動させるのに十分大きいことだけが必要である。位相ジャンプ信号１３４発生の周波数は、光ファイバジャイロスコープ１００が低回転率でデッドバンド内に安定するために必要な時間量がより頻繁であることだけが必要である。実際の周波数は、所与の光ファイバジャイロスコープ１００の特定の設計および動作パラメータに依存し、用途によって変動する。また、位相ジャンプ振幅信号１３４は、所定のレベルで固定されてもよい、または適切な動作を確実にするために一群のパラメータ内でランダムであってもよい。
【００３０】
位相ジャンプ振幅信号１３４が付加された後、位相ジャンプ振幅信号１３４に付随する信号が、ＩＯＣ１４２およびファイバコイル１４４を通過することを許し、それによって位相ジャンプ振幅信号１３４に関連する出力信号が意図的にスキップされることを許すために、再び信号をサンプリングする前にτの間待機することが望ましい。このことは、アキュムレータ１３８およびπアキュムレータ１４８の累積を不作動化するために動作可能化／不作動化モジュール１４２を選択的に使用することによって達成される。
【００３１】
動作可能化／不作動化モジュール１４２は、位相ジャンプ振幅タイミングコントローラ１３２によって制御される。さらに、動作可能化／不作動化モジュール１４２は、アキュムレータ１３８およびπアキュムレータ１４８の蓄積を制御する。このことは、動作可能化／不作動化モジュール１４２が、位相ジャンプ振幅信号１４２に、位相ジャンプ振幅タイミングコントローラ１３２によって発生させられたときに、ＩＯＣ１４２へのフィードバックループ内に位相ジャンプ振幅信号１４２を含むことによって結果を人工的にスキューすることから防止することを許容する。
【００３２】
要約すると、位相ジャンプ振幅タイミングコントローラ１３２が、位相ジャンプ振幅信号１３４によって表現される位相／電圧ジャンプを、光ファイバジャイロスコープ１００のループ閉鎖電子回路へのフィードバック信号に挿入する。所与の時間内で、フィードバック電圧誤差の大きさによって決定されるような、十分な数の位相−電圧ジャンプを発生させることによって、ループ閉鎖電子回路は、全フィードバック電圧範囲にわたって電圧依存誤差を平均化する。この誤差平均化手順は、電圧依存性誤差を効率的に除去し、ループ閉鎖電子回路に、光ファイバジャイロスコープに対する実際の回転率を感知することを許容する。
【００３３】
特定のループ閉鎖電子回路構成が図１に示されているが、他のタイプの回路の実施を当業者が容易に採用することができることに留意されたい。たとえば、本発明のデジタル信号処理を、マイクロプロセッサ構成、フィールド・プログラミング・ゲート・アレイ（ＦＲＧＡ）、またはデジタル信号処理（ＤＳＰ）を使用して実装することができる。また、アナログ回路構成も、本発明の教示を実行するために、必要な処理ステップを達成することができる。
【００３４】
図１および図２を参照すると、本発明のデッドバンド抑制変調技術の好ましい例示的な実施形態を実施するための方法２００が示されている。図２に示すように、光検知器１０６からの出力信号が、連続的に復調される（ステップ２０５）。この接続点で、デッドバンド抑制変調が動作可能化されていないかを決定する（ステップ２１０＝「ｎｏ」）必要があり、そのとき、光検知器１０６からの信号が、レート変化を検知するためにレートアキュムレータ１３８およびπアキュムレータ１４８内に累積される（ステップ２２０）。次に、もしあれば、回転誘導移相を相殺するために適切な位相ステップが作成される（ステップ２３０）。さらに、位相ステップ出力が、位相ステップアキュムレータ１３６内に累積される（ステップ２４０）。レートアキュムレータからの信号１３８が、πアキュムレータ１４８からの信号によって分割され、次に角度アキュムレータ１５４によって累積され、最後にデータ出力信号１７４で出力される（ステップ２５０）。位相ステップアキュムレータからの累積された位相ステップが、次に変調され、フィードバックループでＩＯＣ１４２に戻される（ステップ２５５）。
【００３５】
デッドバンド抑制が動作可能化された場合（ステップ２１０＝「ｙｅｓ」）、光検知器１０６から受信されたサンプルをスキップするために信号が送信される（ステップ２７０）。したがって、この特定の復調された信号は累積されないことになる。回転誘導移相を相殺するために移相ステップが作成され（ステップ２７５）、累積される（ステップ２８０）。次に、２番目の位相ステップが、デッドバンド抑制変調のために作成される（ステップ２８５）。この２番目の位相ステップが次に、累積された１番目の位相と合計される（ステップ２９０）。加算された位相ステップが次に、全体のフィードバックループの一部としてＩＯＣを駆動するために送信される前に、バイアス変調モジュール１５２からの出力信号と合計される（ステップ２５５）。
【００３６】
ここで図３を参照すると、典型的なデュアル・ランプ・ループ閉鎖動作を示す波形図３００が示されている。前に述べたように、本発明は、デュアルランプ変調スキームまたは現在公知である、または当業者によって後に開発される他のいかなるタイプの変調技術を使用して実施されてもよい。変調プロセスは、光波の相互干渉パターンを光感受性が最大である位置に偏向させるために使用され、それによって、相互干渉パターンが正確に検知される。また、変調プロセスはまた、望ましくない電気的ノイズを相殺する。
【００３７】
方形波変調信号は、かなり単純で対称的な出力信号を提供する。しかし、図３に示すもののようなデュアルランプ変調は、レート情報だけでなく、相互干渉パターンの絶対的π値も提供する。デジタル位相ステップを導入することの目的は、回転率によって誘導される位相差をゼロにすることである。アナログ表現では、デジタル位相ステップ出力は、鋸歯状の波形として表示される。回転率が不変のままである場合、各τでの位相ステップは一定のままである。
【００３８】
ＩＯＣ１４２を駆動するために使用される出力デバイスの物理的な制限のため、デジタル位相ステップの振幅範囲もまた制限される。本発明の一実施形態では、最も大きい光学的誤差が２πの平均で相殺するため、２πの整数倍に基づく駆動範囲が選択される。また、２πの範囲を選択することは、最小限の駆動電圧を必要とする。デジタル位相ステップは、この範囲の上側または下側境界にぶつかるたびに、下向きまたは上向きに２πにリセットされ、この範囲を連続的に通過して繰り返す。
【００３９】
図４をここで参照すると、デュアル・ランプ・ループ閉鎖動作のためのデッドバンドエラー抑制変調の使用を示す波形図４００が示されている。この図では、同じデュアルランプ変調スキームが採用されているが、振幅ＡＤＢを有するデッドバンド抑制位相ジャンプが示されている。デッドバンド抑制変調位相ジャンプの適用のための周波数の周期が、ＴＤＢによって示されている。前に述べたように、デッドバンド抑制変調位相ジャンプの振幅および周波数は、事前に決定された高さおよび速度であることができる、または、代替となる実施形態では、時間で変化するランダム化されたデッドバンド抑制変調位相ジャンプが採用されてもよい。
【００４０】
図５をここで参照すると、本発明のデッドバンドエラー抑制変調のない光ファイバジャイロスコープのための信号線図５００が示されている。図５に示すように、この光ファイバジャイロスコープの回転率が、約−０．０４度／時から０．０４度／時の範囲に近づくと、光ファイバジャイロスコープの出力信号は、０度／時に向かう傾向があり、その結果、低速の回転での入力信号と出力信号の間の不安定な関係が生じる。この関係が、デッドバンドゾーン５２０によって図５に示されている。
【００４１】
図６をここで参照すると、デッドバンドエラー抑制変調を組み込んだ代表的な光ファイバジャイロスコープのための信号線図６００が示されている。図５での結果と比較すると、低速度の回転に対するデッドバンドエラーが除去され、その結果、入力信号と出力信号の間のより安定な関係が生じることがわかる。
【００４２】
好ましい例示的な実施形態の以下の詳細な説明から、光ファイバジャイロスコープ（ＦＯＧ）のデッドバンドエラーを抑制するための装置および方法が提供されることを理解されたい。
【００４３】
本発明の様々な態様に対するこれらの好ましい例示的な実施形態は、一例に過ぎず、いかなる場合にも本発明の範囲、適用可能性、または構造を限定することを意図されていないことも理解されたい。むしろ、本明細書で提供された詳細な説明は、本発明の好ましい実施形態を実施するための便利なロードマップを当業者に提供する。頭記の特許請求の範囲に述べたような本発明の精神および範囲を逸脱することなく、例示的な好ましい実施形態に記載された要素の機能および構成に様々な変更を行うことが可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の好ましい例示的な実施形態によるデッドバンド抑制変調回路を組み込んだ光ファイバジャイロスコープのブロック線図である。
【図２】本発明の好ましい例示的な実施形態によるデッドバンド抑制変調回路を実施するための方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明を組み込んでいない典型的な変調スキームを示すループ閉鎖電子回路のための変調タイミング図である。
【図４】本発明のデッドバンド抑制変調の好ましい例示的な実施形態を使用するループ閉鎖電子回路のための変調タイミング図である。
【図５】本発明のデッドバンド抑制を使用しない光ファイバジャイロスコープのための出力信号を示す波形図である。
【図６】図２に示すようなデッドバンド抑制のためのループ閉鎖電子回路の例示的な好ましい実施形態を使用する光ファイバジャイロスコープのための出力信号を示す波形図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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