(57)【要約】      （修正有）【課題】共振器光ファイバジャイロスコープにおいてビート周波数を追跡及び測定する好適な方法を提供する。【解決手段】第１光信号と第２光信号を変調することで、第１光信号は、第１搬送波周波数と第１の複数の側波帯周波数を含み、第２光信号は、第２搬送波周波数と第２の複数の側波帯周波数を含む。変調された第１光信号の少量を変調された第２光信号の少量と混合し、搬送波ビート周波数を決定する。混合信号から周波数範囲を選択し、選択された周波数範囲を表す電気信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実施する。ＦＦＴに基づいて搬送波ビート周波数を追跡し、追跡された搬送波ビート周波数に基づいて、共振器光ファイバジャイロスコープの回転速度を示す速度信号を出力する。【選択図】図１
2015165230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振器光ファイバジャイロスコープにおいてビート周波数を測定する方法（４００）であって、
第１光源からの第１光信号と第２光源からの第２光信号を変調するステップであって、前記変調された第１光信号は、第１搬送波周波数と第１の複数の側波帯周波数を含み、前記変調された第２光信号は、第２搬送波周波数と第２の複数の側波帯周波数を含む、ステップ（４０２）と、
前記変調された第１光信号の少量を前記変調された第２光信号の少量と混合して混合信号にするステップ（４０４）と、
前記第１搬送波周波数と前記第２搬送波周波数との間の搬送波ビート周波数を決定するステップ（４０６）と、
前記混合信号から、前記搬送波ビート周波数の近傍であって前記搬送波ビート周波数を含む周波数範囲を選択するステップ（４０８）と、
前記選択された周波数範囲を表す電気信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実施するステップ（４１０）と、
前記ＦＦＴに基づいて前記搬送波ビート周波数を追跡するステップ（４１２）と、
前記追跡された搬送波ビート周波数に基づいて、前記共振器光ファイバジャイロスコープの回転速度を示す速度信号を出力するステップ（４１４）と、
を含む方法。
【請求項２】
前記搬送波ビート周波数を決定する前記ステップは、
前記第１光信号と前記第２光信号の変調を一時的にオフにして、前記第１及び第２光信号が変調されないようにするステップ（５０２）と、
前記変調されていない第１光信号の少量を前記変調されていない第２光信号の少量と混合して、側波帯ビート周波数を有さず前記搬送波ビート周波数を含んだ信号を生成するステップ（５０４）と、
側波帯ビート周波数を有さず前記搬送波ビート周波数を含んだ前記信号に対してＦＦＴを実施するステップ（５０６）と、
前記ＦＦＴに基づいて前記搬送波ビート周波数を識別するステップ（５０８）と、
前記搬送波ビート周波数を識別した後に前記第１光信号と前記第２光信号の変調をオンにするステップ（５１０）と、
を含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項３】
前記搬送波ビート周波数の追跡が失われた場合に前記搬送波ビート周波数を再取得するステップ（４１６）を更に含み、
前記搬送波ビート周波数を再取得する前記ステップは、
前記第１光信号と前記第２光信号の変調を一時的にオフにして、前記第１及び第２光信号が変調されないようにするステップ（５０２）と、
前記変調されていない第１光信号の少量を前記変調されていない第２光信号の少量と混合して、側波帯ビート周波数を有さず前記搬送波ビート周波数を含んだ信号を生成するステップ（５０４）と、
側波帯ビート周波数を有さず前記搬送波ビート周波数を含んだ前記信号に対してＦＦＴを実施するステップ（５０６）と、
前記ＦＦＴに基づいて前記搬送波ビート周波数を識別するステップ（５０８）と、
前記搬送波ビート周波数を識別した後に前記第１光信号と前記第２光信号の変調をオンにするステップ（５１０）と、
を含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
[0001]  回転速度、即ち回転軸周りの角速度の変化を測定するために、ジャイロスコープ（本明細書においてジャイロとも称される）が用いられてきた。基本的な従来型光ファイバジャイロ（ＦＯＧ）は、光源、ビーム発生装置、及びビーム発生装置に結合されエリアを取り囲む光ファイバコイルを含む。ビーム発生装置は光ビームをコイル内へ伝送し、この光ビームは光ファイバのコアに沿って時計回り（ＣＷ）方向及び反時計回り（ＣＣＷ）方向に伝搬する。多くのＦＯＧは、ファイバの固体ガラスコアに沿って光を伝導するガラス製光ファイバを利用する。２つの対向伝搬（例えばＣＷ及びＣＣＷ）ビームは回転する閉じた光路を周回して伝搬する間に異なる経路長を経験し、この２つの経路長の差は、囲まれたエリアに垂直な回転速度に比例する。
【０００２】
[0002]  従来の共振器ＦＯＧ（ＲＦＯＧ）では、対向伝搬光ビームは通常単色（例えば単一周波数）であり、光ファイバコイルの複数巻きの中を巡回し、及び、コイルを通り抜けた光を再びコイルの中へ向け直す（即ち光を巡回させる）ファイバカプラなどのデバイスを用いて、コイルの中を複数回通って巡回する。ビーム発生装置は、共振コイルの共振周波数が観測されるように、対向伝搬光ビームのそれぞれの周波数を変調及び／又はシフトさせる。コイルを通るＣＷ及びＣＣＷ経路のそれぞれに対する共振周波数は、コイルを異なる回数通過した全ての光波がコイル中のあらゆる地点で強め合って干渉するような、強め合う干渉条件に基づく。この強め合う干渉の結果として、波長λを有する光波は、周回の共振器経路長が波長の整数倍に等しい場合に「共振状態にある」と称される。コイルの軸周りの回転は、時計回りの伝搬と反時計回りの伝搬に対して異なる経路長を生じさせ、したがって共振器の各共振周波数の間にずれを生じさせる。この周波数差は、例えばＣＷビームとＣＣＷビームの周波数を回転に起因する閉じた光路の共振周波数シフトに一致するように調整することによって測定されることができ、回転速度を示す。
【発明の概要】
【０００３】
[0003]  一実施態様では、共振器光ファイバジャイロスコープにおいてビート周波数を測定する方法が提供される。本方法は、第１光源からの第１光信号と第２光源からの第２光信号を変調するステップであって、前記変調された第１光信号は、第１搬送波周波数と第１の複数の側波帯周波数を含み、前記変調された第２光信号は、第２搬送波周波数と第２の複数の側波帯周波数を含む、ステップを含む。本方法はまた、前記変調された第１光信号の少量を前記変調された第２光信号の少量と混合して混合信号にするステップと、前記第１搬送波周波数と前記第２搬送波周波数との間の搬送波ビート周波数を決定するステップとを含む。本方法は更に、前記混合信号から、前記搬送波ビート周波数の近傍であって前記搬送波ビート周波数を含む周波数範囲を選択するステップと、前記選択された周波数範囲を表す電気信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実施するステップと、前記ＦＦＴに基づいて前記搬送波ビート周波数を追跡するステップと、前記追跡された搬送波ビート周波数に基づいて、前記共振器光ファイバジャイロスコープの回転速度を示す速度信号を出力するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
[0004]  図面は例示的な実施態様のみを表し、したがって適用範囲において限定的であるものと見做されてはならないということを理解して、その例示的な実施態様が、添付図面の使用を通じてより一層の具体性と詳細さをもって説明される。
【０００５】
【図１】[0005]  図１は、例示的な改良型共振器光ファイバジャイロスコープの一実施態様のブロック図である。
【図２】[0006]  図２は、変調された第１及び第２光ビームと発生したそれぞれの側波帯の光パワー又は振幅の例示的な表現を表す。
【図３】[0007]  図３は、改良型共振器光ファイバジャイロスコープを実装した例示的システムの一実施態様のブロック図である。
【図４】[0008]  図４は、共振器光ファイバジャイロスコープにおいて回転速度を測定する例示的方法の一実施態様を表すフローチャートである。
【図５】[0009]  図５は、２つの搬送波周波数間の搬送波ビート周波数を決定する例示的方法の一実施態様を表すフローチャートである。
【０００６】
[0010]  一般的な慣例に従って、説明される様々な特徴は一定の縮尺で描かれず、例示的実施態様に関連する特定の特徴を強調するように描かれる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
[0011]  以下の詳細な説明では、その一部をなす添付図面への参照がなされ、添付図面には、具体的な例示の実施態様が実例として示されている。しかしながら、他の実施態様が利用され得ること、並びに、論理的、機械的、及び電気的な変更がなされ得ることが、理解されなければならない。その上、図面及び明細書に提示された方法は、個々のステップが実施される順序を限定するものと解釈されてはならない。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味に捉えられてはならない。
【０００８】
[0012]  図１は、例示的な共振器光ファイバジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）１００の一実施態様のブロック図である。ＲＦＯＧ１００は、第１光源１０２−１と第２光源１０２−２を含む。光源１０２−１及び１０２−２の各々は、それぞれの変調ドライバ１０４−１及び１０４−２から受け取られた信号に基づいて光ビーム又はレーザビームを発生させる。発生した光ビームの各々は、それぞれの周波数を有し単色である。加えて、発生した光ビームの各々は、変調ドライバ１０４−１及び１０４−２から受け取られた信号に基づいてそれぞれの変調器１０６−１及び１０６−２において変調される。特に、変調器１０６−１及び１０６−２は、発生した各光ビームの周波数及び／又は位相を変調して、各ビームを共振状態に維持する。加えて、変調器１０６−１及び１０６−２は、いくつかの実施態様では、各光ビームの強度を変調するように構成された強度変調器を含む。
【０００９】
[0013]  第１タップカプラ１０８−１が第１変調器１０６−１の出力に結合され、第２タップカプラ１０８−２が第２変調器１０６−２の出力に結合される。タップカプラ１０８−１及び１０８−２は、各変調光ビームの一部又は少量をビームコンバイナ１１０へ方向付ける。第１変調光ビームの一部は、カプラ即ちビームコンバイナ１１０において第２変調光ビームの一部と混合される。ビームコンバイナ１１０へ方向付けられなかった第１変調光ビームの残余部分は共振器１１２に入り、共振器１１２の中を第１方向、例えば時計回り方向に伝搬する。ビームコンバイナ１１０へ方向付けられなかった第２変調光ビームの残余部分は共振器１１２に入り、共振器１１２の中を第２方向、例えば反時計回り方向に伝搬する。
【００１０】
[0014]  時計回りの光ビームは共振器１１２を出て、光検出器１１４−１によって検出される。同様に、反時計回りの光ビームは共振器１１２を出て、光検出器１１４−２によって検出される。光検出器１１４は、当業者に理解されるように、光ビームを電気信号に変換する。当該電気信号は、共振追跡電子回路（ＲＴＥ）１１６へ渡される。共振追跡電子回路１１６は、フィードバック信号をレーザ１０２−１及び１０２−２へ供給して、それらの周波数を対応する方向（ＣＷ及びＣＣＷ）における共振器の共振周波数にロックさせる。レーザ１０２−１と１０２−２の周波数差は、ジャイロの回転速度についての情報を含んでいる。１０２−１と１０２−２の周波数差の測定は、以下でより詳しく解説される。
【００１１】
[0015]  上述されたように、タップカプラ１０８−１及び１０８−２によりビームコンバイナ１１０へ方向付けられた第１光ビームと第２光ビームの一部は、ビームコンバイナ１１０において混合される。しかしながら、上で論じられたように、第１及び第２光ビームの各々は、それぞれ変調器１０６−１及び１０６−２によって変調されている。第１及び第２光ビームの変調は、側波帯を生じさせる。実際のところ、いくつかの実施態様では、この変調は第１及び第２光ビームのそれぞれに対して非常に多くの側波帯を生じさせる。当業者に理解されるように、側波帯は、変調過程の結果としてのパワーを含んだ、搬送波の周波数より高い又は低い周波数の帯域である。
【００１２】
[0016]  例えば、図２は、変調された第１及び第２光ビームと発生したそれぞれの側波帯の光パワー又は振幅の例示的な表現を表す。特に、図２は、第１光ビームに対する第１搬送波周波数２０１と、複数の発生した側波帯２０３を表す。加えて、図２は、第２光ビームに対する第２搬送波周波数２０５と、それに関連する複数の発生した側波帯２０７を表す。搬送波周波数２０１及び２０５は、共振状態にロックされて回転速度を検出するのに用いられる、関心のある周波数である。図２は説明の目的だけのために提供されている、ということが理解されなければならない。例えば、図２は発生したそれぞれの側波帯２０３及び２０７よりも高い光パワー／振幅を持った第１搬送波周波数２０１と第２搬送波周波数２０５を表しているが、いくつかの実施態様では、側波帯のうちの１又は複数がそれぞれの搬送波周波数よりも高い光パワーを有してもよい、ということが理解されなければならない。加えて、図２に示されている発生した側波帯２０３及び２０７の数は例としてのみ提供されており、異なる実施態様では、示されているよりも多い又は少ない側波帯が発生してもよい、ということが理解されなければならない。
【００１３】
[0017]  第１変調光ビームと第２変調光ビームがビームコンバイナ１１０において混合されると、第１及び第２変調光ビーム間のビート周波数が生成される。しかしながら、側波帯の存在に起因して、複数の付加的なビート周波数も生成される。特に、第１変調光ビームの発生した側波帯と搬送波周波数のそれぞれは、第２変調光ビームの搬送波周波数及び発生した側波帯の１又は複数と混合して、複数のビート周波数を生じさせる。複数のビート周波数の存在は、第１変調光ビームの搬送波周波数と第２変調光ビームの搬送波周波数とのビート周波数を追跡及び測定することを複雑にし、困難なものにする。加えて、上述されたように、いくつかの実施態様では、発生した側波帯は各搬送波周波数よりも高い光パワーを有するかもしれない。よって、単に最大の光パワーを持つビート信号を取り出すだけでは、不正確な測定につながる場合がある。
【００１４】
[0018]  従来のＲＦＯＧの場合は、搬送波周波数のビート周波数を追跡及び測定することは困難であり且つ問題を含むものであるのに対して、ＲＦＯＧ１００は、第１及び第２変調光ビームの搬送波周波数間における周波数差のそのような測定と追跡を実施するようにより好適に構成されている。図１を再度参照すると、ＲＦＯＧ１００は、ビームコンバイナ１１０からの混合された光信号を電気信号に変換するように構成された光検出器１１８を含む。光検出器１１８の出力にフィルタ１２０が結合される。フィルタ１２０は、ある周波数範囲を選択するように構成される。即ち、フィルタ１２０は、混合された信号から搬送波周波数のビート周波数を含む周波数範囲を選択する。したがって、フィルタ１２０は、混合された信号の帯域幅を関心のある領域に制限する。フィルタ１２０は、この例では、関心のある周波数のエリアにフォーカスを制限する電子的な帯域通過フィルタとして実現される。
【００１５】
[0019]  フィルタ１２０はこの実施態様では光検出器１１８の出力とプロセッサ１２２の入力との間に結合されて示されているが、構成は他の実施態様では変更されることが可能である、ということが理解されなければならない。例えば、他の一実施態様では、フィルタ１２０は、ビームコンバイナ１１０の出力と光検出器１１８の入力との間に結合された光学フィルタである。そのような実施態様では、フィルタは、光信号を電気信号に変換するのに先立って、関心のある周波数範囲を選択する。
【００１６】
[0020]  フィルタ１２０を通過する周波数範囲を有する濾波信号は、プロセッサ１２２において受け取られる。プロセッサ１２２は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又はマイクロプロセッサとして実装されることが可能である。プロセッサ１２２は、受け取られた信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行してフィルタ１２０からの時間領域信号を周波数領域に変換するように構成される。関心のある周波数成分を選択した後、プロセッサ１２２は、その周波数成分が時間、温度等とともにどのように変化するかを追跡する。搬送波周波数のビート周波数を識別するために、プロセッサ１２２は、変調器１０６−１及び１０６−２を一時的にオフにするための信号を変調ドライバ１０４−１及び１０４−２へ送る。変調器１０６−１及び１０６−２がオフにされると、光ビームが変調を受けないので側波帯は発生しない。それ故に、周波数領域に現れる唯一の周波数成分は、第１光ビームの搬送波周波数と第２光ビームの搬送波周波数とのビート周波数である。
【００１７】
[0021]  当該周波数成分を識別した後、プロセッサ１２２は、変調器１０６−１及び１０６−２をオンにするための信号を変調ドライバ１０４−１及び１０４−２へ送る。動作の間、光ビームが共振状態となるように変調される際に、搬送波信号のビート周波数の周波数成分は、典型的には周波数間を不連続に飛び移らないで、むしろ周波数間を連続的な変化でシフトする。それ故に、ひとたびＦＦＴ信号のビート周波数成分が識別されると、その成分は、たとえ側波帯に起因する他の成分が存在しても追跡されることが可能である。しかしながら、もし搬送波周波数のビート周波数成分が見失われたら、プロセッサ１２２は、搬送波周波数のビート周波数成分を探し出すために、再び変調器１０６−１及び１０６−２を一時的にオフにするように変調ドライバ１０４−１及び１０４−２に指示することが可能である。
【００１８】
[0022]  ビート周波数成分を追跡することによって、プロセッサ１２２は回転速度を追跡することが可能である。即ち、ビート周波数成分は、ＲＦＯＧ１００の回転速度の指示値を与える。ビート周波数成分の値は、プロセッサ１２２から出力装置１２４へ出力される。いくつかの実施態様では、出力装置は回転速度を表示するように構成されたディスプレイユニットである。他の実施態様では、当業者によって理解されるように、出力装置は回転速度を用いてナビゲーションの解を計算するナビゲーションユニットである。当業者によって理解されるように、ナビゲーションの解は、輸送機関の位置及び／又は運動を記述する。
【００１９】
[0023]  例えば、図３は、上記のＲＦＯＧ１００のような改良型共振器光ファイバジャイロスコープ３５０を実装した例示的システム３００の一実施態様のブロック図である。改良型ＲＦＯＧ３５０は、図１のフィルタ１２０に類似のフィルタ３５２と、図１のプロセッサ１２２に類似のプロセッサ３５４を含む。特に、フィルタ３５２は、混合された信号の帯域幅を制限し、この帯域幅は、当該混合された信号内の側波帯の数を制限する。次いで、プロセッサ３５４は、フィルタ３５２からの時間領域信号に対してＦＦＴを実施して、その信号を周波数領域に変換する。次いで、プロセッサは、上述されたように、搬送波周波数のビート周波数成分を識別し追跡する。次いで、プロセッサ３５４は、回転速度を示す信号をナビゲーションユニット３５６へ出力する。ナビゲーションユニット３５６は、ＲＦＯＧ３５０からの測定された回転速度を用いて、位置、向き、及び角速度などのパラメータを計算する。
【００２０】
[0024]  ナビゲーションユニット３５６は、計算されたパラメータを用いて、いくつかの実施態様では、１又は複数のオプションのアクチュエータ３５８へ出力される制御信号を計算する。アクチュエータ３５８は、ナビゲーションシステムが配置されている輸送機関の運動に影響を与えるために用いられる装置又は構成要素である。例えば、いくつかの実施態様では、ナビゲーションユニット３５６は、無人輸送機関に実装される。それ故に、アクチュエータ３５８は輸送機関の種類に従って実装される。例えば、無人航空機では、アクチュエータ３５８は翼のフラップ、スラスタ等として実装される。
【００２１】
[0025]  加えて、いくつかの実施態様では、ナビゲーションユニット３５６は、計算されたパラメータをオプションのディスプレイユニット３６０へ出力する。例えば、いくつかの実施態様では、ディスプレイユニット３６０は、ＲＦＯＧ３５０が配置されている輸送機関の地理的な位置、速度、及び／又は向き（例えばピッチ、ロール、及び／又はヨー）を表示する。ディスプレイユニット３６０は、限定ではないが、様々なＣＲＴ、アクティブ及びパッシブマトリックスＬＣＤ、並びにプラズマディスプレイユニットなどの任意の適切なディスプレイユニットとして実装されることが可能である。
【００２２】
[0026]  図４は、共振器光ファイバジャイロスコープにおいてビート周波数を測定する例示的方法４００の一実施態様のフローチャートである。方法４００は、上で論じられたＲＦＯＧ１００及びＲＦＯＧ３５０などの改良型ＲＦＯＧにおいて実装される。ブロック４０２において、第１光源からの第１光信号と第２光源からの第２光信号が変調される。第１光源は第１搬送波周波数を含み、第２光源は第２搬送波周波数を含む。第１及び第２光信号の変調は、それぞれ第１及び第２光信号に側波帯周波数を導入する。上で論じられたように、側波帯周波数は、無視できない振幅を有する周波数であり、搬送波周波数ではない。
【００２３】
[0027]  ブロック４０４において、第１変調光信号の少量が第２変調光信号の少量と混合される。第１及び第２変調光信号の少量を混合すると、搬送波ビート周波数と側波帯ビート周波数を含んだ混合信号が生成される。上で論じられたように、搬送波ビート周波数は、第１及び第２搬送波周波数間のビート周波数であり、側波帯ビート周波数は、側波帯の周波数と別の側波帯の周波数又は搬送波周波数の一方との間のビート周波数である。
【００２４】
[0028]  ブロック４０６において、搬送波ビート周波数が決定される。例えば、いくつかの実施態様では、搬送波ビート周波数は予め決定されて、ＲＦＯＧの処理装置に関連するメモリに格納される。他の実施態様では、搬送波ビート周波数は予め決定されないか、又は事前には既知でない。そのような実施態様では、搬送波ビート周波数は、例えば図５に関連して説明されたものなどの発見プロセスを通じて、ランタイムで決定される。
【００２５】
[0029]  ブロック４０８において、搬送波ビート周波数の近傍であって搬送波ビート周波数を含む、関心のある周波数範囲が選択される。例えば、いくつかの実施態様では、上述されたように、処理されるべき混合信号からの周波数の帯域幅又は範囲を制限するフィルタが含まれる。特に、混合信号は、搬送波周波数と側波帯のビート周波数を含有している。よってフィルタは、処理されるビート周波数の範囲を制限する。いくつかの実施態様では、フィルタは、光信号を電気信号に変換する光検出器の出力を濾波する電子的な帯域通過フィルタである。他の実施態様では、フィルタは、光検出器に入る前の混合された光信号を濾波する光学フィルタである。ブロック４１０において、上で論じられたように、選択された周波数範囲の記録時間トレースの高速フーリエ変換が実施される。ブロック４１２において、搬送波ビート周波数がＦＦＴを通じて経時的に追跡及び測定される。加えて、いくつかの実施態様では、搬送波ビート周波数の追跡を失うことなく高精度な測定値が得られるように、ＦＦＴの数値的安定性に基づいてＦＦＴの時系列及び時間分解能が調整される。例えば、ＦＦＴ生成されたビート周波数信号がゆっくり変化する場合には、そのゆっくりした周波数変化をより精度良く決定できるように、ＦＦＴの時系列の期間は増大させることが可能である。回転速度が急速に変化する場合には、速い周波数変化をより精度良く決定できるように、ＦＦＴの時系列のステップサイズは減少させることが可能である。
【００２６】
[0030]  ブロック４１４において、ＲＦＯＧの回転速度を表す速度信号が出力される。出力される速度信号は、ＲＦＯＧの回転速度を示す追跡及び測定された搬送波ビート周波数に基づく。ブロック４１６において、もし搬送波ビート周波数の連続的な追跡が失われたら、図５で説明された処理を通じて、搬送波ビート周波数が決定又は再取得される。例えば、一方又は両方のレーザにおける急な周波数ジャンプは、搬送波ビート周波数の喪失を引き起こすことがある。
【００２７】
[0031]  図５は、２つの搬送波周波数間の搬送波ビート周波数を決定する例示的方法５００の一実施態様を表すフローチャートである。ブロック５０２において、レーザ１０２−１及び１０２−２など各レーザのそれぞれについて、第１搬送波周波数と第２搬送波周波数の変調がオフにされる。ブロック５０４において、側波帯ビート周波数を有さず搬送波ビート周波数を含んだ信号を生成するように、変調されていない第１搬送波周波数を含んだ第１光信号の少量が、変調されていない第２搬送波周波数を含んだ第２光信号の少量と混合される。ブロック５０６において、側波帯ビート周波数を有さず搬送波ビート周波数を含んだ信号に対してＦＦＴが実施される。ブロック５０８において、搬送波ビート周波数が識別される。特に、搬送波周波数は変調されていないので、付加的なビート周波数を生じさせる側波帯周波数は存在していない。それ故に、最大の振幅を持ったＦＦＴの周波数を識別することによって、搬送波ビート周波数が識別される。ブロック５１０において、搬送波周波数の変調が再開、即ち再びオンにされる。
【００２８】
＜例示的実施態様＞
[0032]  例１は、共振器光ファイバジャイロスコープにおいてビート周波数を測定する方法であって、第１光源からの第１光信号と第２光源からの第２光信号を変調するステップであって、前記変調された第１光信号は、第１搬送波周波数と第１の複数の側波帯周波数を含み、前記変調された第２光信号は、第２搬送波周波数と第２の複数の側波帯周波数を含む、ステップと、前記変調された第１光信号の少量を前記変調された第２光信号の少量と混合して混合信号にするステップと、前記第１搬送波周波数と前記第２搬送波周波数との間の搬送波ビート周波数を決定するステップと、前記混合信号から、前記搬送波ビート周波数の近傍であって前記搬送波ビート周波数を含む周波数範囲を選択するステップと、前記選択された周波数範囲を表す電気信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実施するステップと、前記ＦＦＴに基づいて前記搬送波ビート周波数を追跡するステップと、前記追跡された搬送波ビート周波数に基づいて、前記共振器光ファイバジャイロスコープの回転速度を示す速度信号を出力するステップと、を含む方法を含む。
【００２９】
[0033]  例２は、前記搬送波ビート周波数を決定する前記ステップは、前記第１光信号と前記第２光信号の変調を一時的にオフにして、前記第１及び第２光信号が変調されないようにするステップと、前記変調されていない第１光信号の少量を前記変調されていない第２光信号の少量と混合して、側波帯ビート周波数を有さず前記搬送波ビート周波数を含んだ信号を生成するステップと、側波帯ビート周波数を有さず前記搬送波ビート周波数を含んだ前記信号に対してＦＦＴを実施するステップと、前記ＦＦＴに基づいて前記搬送波ビート周波数を識別するステップと、前記搬送波ビート周波数を識別した後に前記第１光信号と前記第２光信号の変調をオンにするステップと、を含む、例１に記載の方法を含む。
【００３０】
[0034]  例３は、前記速度信号を出力する前記ステップは、前記速度信号をナビゲーションユニット又はディスプレイユニットのうちの一方へ出力するステップを含む、例１−２のいずれかに記載の方法を含む。
【００３１】
[0035]  例４は、前記周波数範囲を選択する前記ステップは、前記混合信号を電気信号に変換するステップと、前記電気信号を帯域通過フィルタに通すステップと、を含む、例１−３のいずれかに記載の方法を含む。
【００３２】
[0036]  例５は、前記周波数範囲を選択する前記ステップは、前記混合信号を光学的に濾波するステップと、前記濾波された混合信号を電気信号に変換するステップと、を含む、例１−４のいずれかに記載の方法を含む。
【００３３】
[0037]  例６は、前記搬送波ビート周波数を決定する前記ステップは、予め決定され記憶された初期搬送波ビート周波数を読み出すステップを含む、例１−５のいずれかに記載の方法を含む。
【００３４】
[0038]  例７は、前記搬送波ビート周波数の追跡が失われた場合に前記搬送波ビート周波数を再取得するステップを更に含み、前記搬送波ビート周波数を再取得する前記ステップは、前記第１光信号と前記第２光信号の変調を一時的にオフにして、前記第１及び第２光信号が変調されないようにするステップと、前記変調されていない第１光信号の少量を前記変調されていない第２光信号の少量と混合して、側波帯ビート周波数を有さず前記搬送波ビート周波数を含んだ信号を生成するステップと、側波帯ビート周波数を有さず前記搬送波ビート周波数を含んだ前記信号に対してＦＦＴを実施するステップと、前記ＦＦＴに基づいて前記搬送波ビート周波数を識別するステップと、前記搬送波ビート周波数を識別した後に前記第１光信号と前記第２光信号の変調をオンにするステップと、を含む、例１−６のいずれかに記載の方法を含む。
【００３５】
[0039]  例８は、共振器光ファイバジャイロスコープであって、第１搬送波周波数を有する第１レーザビームを生成するように構成された第１光源と、第２搬送波周波数を有する第２レーザビームを生成するように構成された第２光源と、前記第１光源に結合され前記第１レーザビームを変調するように構成された第１変調器であって、前記変調された第１レーザビームは、前記第１搬送波周波数と第１の複数の側波帯周波数を含む、第１変調器と、前記第２光源に結合され前記第２レーザビームを変調するように構成された第２変調器であって、前記変調された第２レーザビームは、前記第２搬送波周波数と第２の複数の側波帯周波数を含む、第２変調器と、前記第１変調器の出力に結合され前記変調された第１レーザビームの一部を分離するように構成された第１光カプラと、前記第２変調器の出力に結合され前記変調された第２レーザビームの一部を分離するように構成された第２光カプラと、前記第１光カプラ及び前記第２光カプラに結合されたビームコンバイナであって、前記変調された第１レーザビームから分離された前記一部を前記変調された第２レーザビームから分離された前記一部と混合して、前記第１搬送波周波数と前記第２搬送波周波数との間の搬送波ビート周波数を含んだ混合信号を生成するように構成されたビームコンバイナと、前記混合信号において周波数範囲を選択するように構成されたフィルタと、前記混合信号を電気信号に変換するように構成された光検出器と、前記フィルタを通された電気信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実施し、前記ＦＦＴに基づいて前記搬送波ビート周波数を追跡し、前記搬送波ビート周波数に基づいて、前記共振器光ファイバジャイロスコープの回転速度を示す速度信号を出力するように構成されたプロセッサと、を備える共振器光ファイバジャイロスコープを含む。
【００３６】
[0040]  例９は、前記フィルタは、前記ビームコンバイナの出力と前記光検出器の入力との間に結合された光学フィルタであり、その結果、前記光検出器は、前記選択された周波数範囲を含む濾波された光信号を電気信号に変換する、例８に記載の共振器光ファイバジャイロスコープを含む。
【００３７】
[0041]  例１０は、前記光検出器は、前記ビームコンバイナの出力と前記フィルタの入力との間に結合され、前記フィルタは、前記光検出器から出力された電気信号を濾波して前記周波数範囲を選択するように構成された電気的な帯域通過フィルタである、例８−９のいずれかに記載の共振器光ファイバジャイロスコープを含む。
【００３８】
[0042]  例１１は、前記プロセッサは、更に、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの変調をオフにして前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームが変調されないようにするコマンドを前記第１変調器と前記第２変調器へ出力することによって前記搬送波ビート周波数を識別するように構成され、前記ビームコンバイナは、前記変調されていない第１レーザビームの一部を前記変調されていない第２レーザビームの一部と混合して、側波帯ビート周波数を有さず前記搬送波ビート周波数を含んだ混合信号を生成し、前記プロセッサは、更に、側波帯ビート周波数を有さず前記搬送波ビート周波数を含んだ前記混合信号に対してＦＦＴを実施し、側波帯ビート周波数を有さず前記搬送波ビート周波数を含んだ前記混合信号の前記ＦＦＴに基づいて前記搬送波ビート周波数を識別し、前記搬送波ビート周波数を識別した後に前記第１レーザビームと前記第２レーザビームの変調をオンにするコマンドを前記第１変調器と前記第２変調器へ出力するように構成される、例８−１０のいずれかに記載の共振器光ファイバジャイロスコープを含む。
【００３９】
[0043]  例１２は、前記プロセッサが前記搬送波ビート周波数の追跡を失った場合、前記プロセッサは、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの変調をオフにして前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームが変調されないようにするコマンドを前記第１変調器と前記第２変調器へ出力することによって前記搬送波ビート周波数を再取得するように構成され、前記ビームコンバイナは、前記変調されていない第１レーザビームの一部を前記変調されていない第２レーザビームの一部と混合して、側波帯ビート周波数を有さず前記搬送波ビート周波数を含んだ混合信号を生成し、前記プロセッサは、更に、側波帯ビート周波数を有さず前記搬送波ビート周波数を含んだ前記混合信号に対してＦＦＴを実施し、側波帯ビート周波数を有さず前記搬送波ビート周波数を含んだ前記混合信号の前記ＦＦＴに基づいて前記搬送波ビート周波数を識別し、前記搬送波ビート周波数を識別した後に前記第１レーザビームと前記第２レーザビームの変調をオンにするコマンドを前記第１変調器と前記第２変調器へ出力するように構成される、例８−１１のいずれかに記載の共振器光ファイバジャイロスコープを含む。
【００４０】
[0044]  例１３は、前記プロセッサは、前記速度信号をナビゲーションユニット又はディスプレイユニットのうちの一方へ出力するように構成される、例８−１２のいずれかに記載の共振器光ファイバジャイロスコープを含む。
【００４１】
[0045]  例１４は、前記プロセッサは、更に、前記ＦＦＴの数値的安定性に従って前記ＦＦＴの時系列サイズ及び時間分解能を調整するように構成される、例８−１３のいずれかに記載の共振器光ファイバジャイロスコープを含む。
【００４２】
[0046]  例１５は、回転速度を測定するように構成された共振器光ファイバジャイロスコープ（ＲＦＯＧ）と、前記ＲＦＯＧから回転速度の測定値を受け取り、前記測定された回転速度に基づいてナビゲーションの解を計算するように構成されたナビゲーションユニットと、を備えるナビゲーションシステムであって、前記ＲＦＯＧは、第１搬送波周波数を有する第１レーザビームを生成するように構成された第１光源と、第２搬送波周波数を有する第２レーザビームを生成するように構成された第２光源と、前記第１光源に結合され前記第１レーザビームを変調するように構成された第１変調器であって、前記変調された第１レーザビームは、前記第１搬送波周波数と第１の複数の側波帯周波数を含む、第１変調器と、前記第２光源に結合され前記第２レーザビームを変調するように構成された第２変調器であって、前記変調された第２レーザビームは、前記第２搬送波周波数と第２の複数の側波帯周波数を含む、第２変調器と、前記第１変調器の出力に結合され前記変調された第１レーザビームの一部を分離するように構成された第１光カプラと、前記第２変調器の出力に結合され前記変調された第２レーザビームの一部を分離するように構成された第２光カプラと、前記第１光カプラ及び前記第２光カプラに結合されたビームコンバイナであって、前記変調された第１レーザビームから分離された前記一部を前記変調された第２レーザビームから分離された前記一部と混合して、前記第１搬送波周波数と前記第２搬送波周波数との間の搬送波ビート周波数を含んだ混合信号を生成するように構成されたビームコンバイナと、前記混合信号において周波数範囲を選択するように構成されたフィルタと、前記混合信号を電気信号に変換するように構成された光検出器と、前記フィルタを通された電気信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実施し、前記ＦＦＴに基づいて前記搬送波ビート周波数を追跡し、前記搬送波ビート周波数に基づく、前記共振器光ファイバジャイロスコープの前記測定された回転速度を示す速度信号を前記ナビゲーションユニットへ出力するように構成されたプロセッサと、を備える、ナビゲーションシステムを含む。
【００４３】
[0047]  例１６は、前記ナビゲーションユニットに結合された１又は複数のアクチュエータを更に備え、前記ナビゲーションユニットは、前記計算されたナビゲーションの解に基づくコマンドを前記１又は複数のアクチュエータへ出力する、例１５に記載のナビゲーションシステムを含む。
【００４４】
[0048]  例１７は、ディスプレイユニットを更に備え、前記ナビゲーションユニットは、前記ナビゲーションの解をディスプレイユニットへ出力するように構成される、例１５−１６のいずれかに記載のナビゲーションシステムを含む。
【００４５】
[0049]  例１８は、前記光検出器は、前記ビームコンバイナの出力と前記フィルタの入力との間に結合され、前記フィルタは、前記光検出器から出力された電気信号を濾波して前記周波数範囲を選択するように構成された電気的な帯域通過フィルタである、例１５−１７のいずれかに記載のナビゲーションシステムを含む。
【００４６】
[0050]  例１９は、前記プロセッサは、更に、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの変調をオフにして前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームが変調されないようにするコマンドを前記第１変調器と前記第２変調器へ出力することによって前記搬送波ビート周波数を識別するように構成され、前記ビームコンバイナは、前記変調されていない第１レーザビームの一部を前記変調されていない第２レーザビームの一部と混合して、側波帯ビート周波数を有さず前記搬送波ビート周波数を含んだ混合信号を生成し、前記プロセッサは、更に、側波帯ビート周波数を有さず前記搬送波ビート周波数を含んだ前記混合信号に対してＦＦＴを実施し、側波帯ビート周波数を有さず前記搬送波ビート周波数を含んだ前記混合信号の前記ＦＦＴに基づいて前記搬送波ビート周波数を識別し、前記搬送波ビート周波数を識別した後に前記第１レーザビームと前記第２レーザビームの変調をオンにするコマンドを前記第１変調器と前記第２変調器へ出力するように構成される、例１５−１８のいずれかに記載のナビゲーションシステムを含む。
【００４７】
[0051]  例２０は、前記プロセッサが前記搬送波ビート周波数の追跡を失った場合、前記プロセッサは、前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームの変調をオフにして前記第１レーザビーム及び前記第２レーザビームが変調されないようにするコマンドを前記第１変調器と前記第２変調器へ出力することによって前記搬送波ビート周波数を再取得するように構成され、前記ビームコンバイナは、前記変調されていない第１レーザビームの一部を前記変調されていない第２レーザビームの一部と混合して、側波帯ビート周波数を有さず前記搬送波ビート周波数を含んだ混合信号を生成し、前記プロセッサは、更に、側波帯ビート周波数を有さず前記搬送波ビート周波数を含んだ前記混合信号に対してＦＦＴを実施し、側波帯ビート周波数を有さず前記搬送波ビート周波数を含んだ前記混合信号の前記ＦＦＴに基づいて前記搬送波ビート周波数を識別し、前記搬送波ビート周波数を識別した後に前記第１レーザビームと前記第２レーザビームの変調をオンにするコマンドを前記第１変調器と前記第２変調器へ出力するように構成される、例１５−１９のいずれかに記載のナビゲーションシステムを含む。
【００４８】
[0052]  特定の実施態様が本明細書で例示され説明されてきたが、同じ目的を達成することを意図される任意のアレンジメントが、当該示された特定の実施態様の代わりとなることができる、ということが当業者によって理解されるだろう。したがって、本発明はクレーム及びその均等物によってのみ限定される、ということが明白に意図される。
【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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【外国語明細書】
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