(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバージャイロスコープ用の制御システム（１００）であって、
光信号（１１５）の位相を変調する位相変調器（１１０）と、
位相が変調された値によって制御信号（１２５）を生成し、前記制御信号を位相変調器（１１０）へ供給する制御ユニット（１２０）と、を備えており、
前記制御信号（１２５）は統計的に変化し、かつゼロの期待値を有するものであり、
前記制御ユニット（１２０）は、１／ｑの確率で、０とｑとの間の乱数ｒを生成する乱数生成器（１３０）を備えており、
前記制御ユニット（１２０）は、値ｘを有する一次信号を生成し、
前記制御信号は（２５）は、（ｘ−ｘｒ）の値を有しており、ｘ＋ｒ＜ｑの場合ｘｒ＝０であり、ｘ＋ｒ≧ｑの場合ｘｒ＝ｑである
ことを特徴とする制御システム（１００）。
【請求項２】
前記制御ユニット（１２０）は、決定性の一次信号のほかに、ゼロの期待値を有する制御信号（１２５）を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御システム（１００）。
【請求項３】
ｑ＝πである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の制御システム（１００）。
【請求項４】
ｑ＝２πである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の制御システム（１００）。
【請求項５】
前記一次信号は、方形波信号およびランピング信号の重ね合わせである
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の制御システム（１００）。
【請求項６】
前記制御信号（１２５）は、前記一次信号のワード長よりも１ビット長いワード長を有している
ことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の制御システム（１００）。
【請求項７】
前記位相変調器（１１０）は、前記制御信号（１２５）を受信する、多機能一体化光学チップを備えている
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の制御システム（１００）。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の制御システムを有する光ファイバージャイロスコープ（２００）であって、
所定の波長を有する光を放射する光源（２０１）と、
前記光源（２０１）から放射された前記光を、前記位相変調器（２１０）の外部へ出力する２つの出力光線を重ね合わせて検出光線を形成するために前記位相変調器（２１０）へ供給する２つの入力光線に分離するビームスプリッタ―（２０３）と、
２つの出力光線として前記位相変調器（２１０）に供給される前に、前記位相変調器（２１０）によって受信された前記入力光線を逆方向に案内するコイル（２０４）と、
前記検出光線の強度を測定し、測定した強度を前記制御ユニット（２２０）に供給する検出器（２０５）と、
測定された強度から前記コイル（２０４）の中心軸まわりの回転速度、およびゼロの期待値を有する統計的な制御信号を決定する制御ユニット（２２０）と、を備えている
ことを特徴とする光ファイバージャイロスコープ（２００）。
【請求項９】
前記位相変調器（２１０）は、前記検出光線の検出光線の強度が所定の作用点にて測定されるように、２つの前記入力光線の位相および２つの前記出力光線の位相を変調するように構成されている
ことを特徴とする請求項８に記載の光ファイバージャイロスコープ（２００）。
【請求項１０】
前記作用点は、前記位相に対して決められた前記検出光線の位相の最大傾斜を有する点であり、４つまたは８つの作用点が用いられる
ことを特徴とする請求項９に記載の光ファイバージャイロスコープ（２００）。
【請求項１１】
前記光ファイバージャイロスコープ（２００）は、光ファイバーサニャック干渉計である
ことを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の光ファイバージャイロスコープ（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバージャイロスコープ、特に光ファイバーサニャック干渉計に関し、同様に光ファイバージャイロスコープ用の制御システムに関する。
【０００２】
本発明はさらに、光ファイバー電流センサによるものと同様に、ファラデー効果に基づく光ファイバー電流センサ用の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
例えばサニャック干渉計のような光ファイバージャイロスコープは、慣性航法装置の回転速度センサに用いられる。
【０００４】
慣性航法装置はさまざまな方法で実現可能である。一般的には対象に作用する力または加速度を取得し、結果として位置を決定するための基準である回転速度を取得することで実現可能である。機械的効果の代わりに、光学効果が慣性航法装置の回転速度の決定に用いられてもよい。そのような慣性航法装置は、サニャック干渉計のような、少なくとも１つの光ファイバージャイロスコープに基づいてもよい。ここで、サニャック効果は、垂線の周りを光ファイバーループが回転する間の、当該光ファイバーループを通して逆方向へ進む２つに光線の間で発生する光路長の差にしたがって用いられる。光ファイバーループから出てきた、２つの光線が回転中に重ね合された光の観測において、強度の関係を見ることができる。強度の関係は、干渉計の特性によって示すことができる。干渉計の特性は、２つの光線の位相差に依存して強度が変化することを示す。換言すれば、回転駆動がサニャック干渉計のような光ファイバージャイロスコープに作用すると、逆方向へ進む光線同士の間の位相シフトを引き起こす。これにより、２つの光線が重なり合う位置で回転駆動に依存する強度の変化が観測できる。
【０００５】
光ファイバーサニャック干渉計における位相シフトは、回転速度、光ファイバーループまたは光学ガイドコイルにおける光路長、および円形の光路の直径に正比例する。位相シフトはさらに、使用する光の波長に反比例する。
【０００６】
前述したような干渉計の特性は、回転を決定するための観測変数として提供される光の強度が、位相差に依存することを示す。光の強度は、コサインの形状を有する。
【０００７】
対応する伝搬関数は、コサイン曲線の最大値で小さな入力値に強い相関を示し、回転方向に対応する位相シフトの符号としては決定されない。具体的には、光ファイバージャイロスコープの作用点はコサイン関数の最大傾斜となる地点に配置されるように、位相変調によって調整される。この終わりに、例えばサイン波または方形波の変調が用いられてもよい。これは、小さな回転駆動のときに、干渉計の最大感度を十分保証するためになされる。
【０００８】
回転速度センサは光ファイバージャイロスコープを含む。光ファイバージャイロスコープは、光線を通過させることで位相の変調が達成される位相変調器として、多機能一体化光学チップ（ＭＩＯＣ）をしばしば備えている。ＭＩＯＣは、具体的には制御信号によって前述の位相変調を調整するための制御ループの一部である。ＭＩＯＣ内の物理的作用は、例えば移動可能な電荷のキャリアによって引き起こされる。移動可能な電荷のキャリアによって、制御信号の周波数に対する位相変調の依存を引き起こす。ＭＩＯＣは、したがって周波数応答性を有しており、当該周波数応答性におり、異なる周波数に対して異なる周波数応答を発生させる。具体的には、小さな周波数に対するＭＩＯＣの応答の振る舞いは、大きな周波数に対する応答の振る舞いに比べてあまり強くない。この現象はまた、ＭＩＯＣ内の電荷のキャリアの移動度に基づくため、ＭＩＯＣの周囲の温度または当該ＭＩＯＣ自身の温度に、ＭＩＯＣの周波数応答は依存する。
【０００９】
このＭＩＯＣの周波数応答は、０°／ｈの回転速度に対応する出力信号の蓄積を引き起こす。一方、実際に０°／ｈ付近の小さな回転速度で出力信号の蓄積を引き起こす。このＭＩＯＣの周波数応答は、０°／ｈの回転速度に対応した、出力信号の蓄積を引き起こす、閉じ込め効果（lock-in effect）の特定の形式を導く。一方、実際に０°／ｈ付近の小さな回転速度で出力信号の蓄積を引き起こす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、位相変調器の周波数応答によって引き起こされた閉じ込め効果に対して光ファイバージャイロスコープ用の制御システムを提供するための問題に関する。位相変調器は、効果的に制限され、小さい回転速度に対しても高度に正確な回転速度の測定を実施するために用いることができる。本発明によれば、この問題は独立請求項の題材によって解決される。さらなる実施形態は、それぞれの従属請求項において示される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
光ファイバージャイロスコープ用の制御システムは、光信号の位相を変調する位相変調器と、位相が変調された値によって制御信号を生成し、前記制御信号を位相変調器へ供給する制御ユニットと、を備えている。ここで、前記制御信号は統計的に変化し、かつゼロ平均である。
【００１２】
光ファイバージャイロスコープにおける位相変調に対する制御信号を用いて、信号の値が統計分布を有しており、期待値がゼロに等しく、制御信号中の低周波数部分が削減できることが示される。小さな回転速度に対する制御信号は、したがって大きな回転速度に対する制御信号と同様の周波数スペクトルを有する。したがって、また小さな回転速度について、位相変調を制御するための位相変調器に供給される、小さな周波数を有する制御信号が存在しないことを保証する。ゆえに、小さな回転速度に対する位相変調器の応答の振る舞いは、閉じ込め効果が削減され、さらに小さな回転速度に対する測定値を「０°／ｈ」として消去することにより、大きな回転速度に対する位相変調器の応答の振る舞いに近くなる。
【００１３】
制御ユニットは、決定性の一次信号から統計的な、ゼロ平均の制御信号を生成してもよい。これは、統計的な制御信号が決定論的に決定された一次信号から推測されることを保証する。これは、変調の値の特定のグループが統計的に変動する信号であっても、位相変調器の設定が、直接制御に対して用いられることを示す。
【００１４】
位相変調信号は、例えば位相または位相差を決定するために用いられてもよく、光ファイバージャイロスコープ内で測定される干渉信号の強度を決定するために用いられてもよい。すなわち、位相変調は、干渉計の特性から強度の測定における作用点を決定する。一次信号はその後、例えば作用点を決定するために用いられてもよい。一次信号はその後、統計的に、ゼロ平均の制御信号に変換され、当該一次信号によって決定された作用点の代わりに、同等の測定結果を与える他の作用点が選択されてもよい。これは、強度の測定のために閉じ込め効果の測定パラメータを削減するために用いられる統計的な制御信号の代わりに定義されてもよいことを保証している。
【００１５】
ここで、制御ユニットは、確率１／ｑを有する０からｑまでの間の乱数ｒを生成する乱数生成器を備えてもよい。ｘの値を有する制御ユニットによって生成された一次信号に対して、制御信号は値（ｘ−ｘｒ）を有する。ここでｘ＋ｒ＜ｑのとき、ｘｒ＝０であり、ｘ＋ｒ≧ｑのとき、ｘｒ＝ｑである。これは、制御信号を保証し、ゆえに制御信号によって生成された位相シフトが平均値ｘ、すなわち一次信号の値を有する信号部分ｘｒとして統計的かつゼロ平均で分配されることを保証する。一次信号は、したがって（固定値ｑに対して）数ｘの値および数ｒの値に依存する値ｑによって修正される。ここで、これは数ｒのランダム特性により、統計的な手法でなされる。これは、パラメータｑに対する適切な選択によって測定の設定を決定することを可能とする。すなわち、パラメータｑは、統計的な制御信号に抵抗せず、測定が実行されるのと同じ位置にある作用点の所定のグループが選択されるように決定される。
【００１６】
ここで、パラメータｒおよびｑは、一般のコンピュータシステムによって処理可能であれば、任意の数であってもよい。例えば、パラメータｒおよびｑは特定の小数位にまで端数を切り上げられた実数であってもよい。また、ビットにおけるパラメータｒおよびｑのワード長は、任意であってもよい。
【００１７】
ｑの値はπであってもよい。このとき、制御信号の値は、一次信号ｘの値と、πだけシフトした値（ｘ−π）との間で統計的に変動する。そして、作用点は、値ｘの大きさに依存して統計的に、位相変調器によって変調された位相を有するコサインの形状の関数またはサインの形状の関数の半周期分だけジャンプする。ゼロ平均とすることによって、制御信号は、低周波数スペクトルを有する位相変調器に供給される制御信号が存在しないことを保証する。この理由のために、光ファイバージャイロスコープにおける小さな回転速度に対して、回転速度の決定が改善可能である。πに等しいｑの値に対してさらに、統計的に選択された正負の傾斜を有する作用点が保証される。
【００１８】
しかしながら、ｑの値はまた、２πであってもよい。このとき、制御信号の値は、一次信号ｘの値と、２πだけシフトした値（ｘ−２π）との間で統計的に変動する。そして、作用点は、値ｘの大きさに依存して統計的に、位相変調器によって変調された位相を有するコサインの形状の関数またはサインの形状の関数の全周期分だけジャンプする。ゼロ平均とすることによって、制御信号は、低周波数スペクトルを有する位相変調器に供給される制御信号が存在しないことを保証する。この理由のために、光ファイバージャイロスコープにおける小さな回転速度に対して、回転速度の決定が改善可能である。２πに等しいｑの値に対してさらに、統計的に選択された同一の傾斜を有する作用点が保証される。
【００１９】
ここで、一次信号は方形波の信号とランピング信号との重ね合わせであってもよい。これは、方形波の信号の異なる値の間のジャンプによって、大きな位相シフトが、例えば作用点のシフトのために用いられてもよい位相変調器によって生成されることを保証する。ランピング信号は、方形波の信号に重ね合わせられ、所定の作用点を維持するために位相シフトが変化しないことを保証する。
【００２０】
制御信号は、一次信号のワード長よりも１ビット長いワード長を有してもよい。このとき、統計的にゼロ平均の制御信号は、追加の情報を含むビットを追加することによる簡単な方法で、一次信号から生成することができる。これは、特に単純なデータ転送構造およびデータ構造を可能とする。
【００２１】
位相変調器は、制御信号を受信する、多機能一体化光学チップ（ＭＩＯＣ）を備えてもよい。既知のＭＩＯＣでは通過した光の位相について、電極を用いて変調させる。このプロセスにおいて、電極を用いて印加された電場の作用により、ガイディング光の有効指数または可能出力は変動しうる。これは、特に簡単な方法によって、通過する光の位相の変調を可能とする。
【００２２】
光ファイバージャイロスコープは、前述の制御システムを備えてもよい。さらに、光ファイバージャイロスコープは、所定の波長を有する光を放射する光源と、光源から放射された光を、位相変調器に案内される２つの出力光線に分離し、かつ位相変調器から出力される２つの出力光線を検出光線に重ね合わせてもよい。さらに、光ファイバージャイロスコープは、位相変調器から受信した入力光線を、当該位相変調器に対して２つの出力光線として再度供給される前は、逆方向へ進ませるためのコイルを備えてもよい。光ファイバージャイロスコープは、制御ユニットに伝搬された、検出光線の強度を測定するための検出器を備えてもよい。ここで、制御ユニットは、コイルの中心軸のまわりの回転速度を、測定された強度および統計的なゼロ平均の制御信号から決定する。
【００２３】
これは、光ファイバージャイロスコープにおいて光源が光線、すなわち光信号を生成することを意味する。光線は所定の波長を有しており、すなわち所定の波長を備えた光線である。この光線は光ファイバーに接続され、ビープスプリッタに供給される。ビームスプリッタは光線を、位相変調器へ進む２つの光線に分離する。前述したように、位相変調器はＭＩＯＣであってもよい。ビームスプリッタもまた、ＭＩＯＣに直接統合されてもよい。ＭＩＯＣは、例えば一方で２つの入力または出力を行い、他方で１つの出力または入力を行うＹ字型の光路を備えていてもよい。
【００２４】
位相変調器において、２つの光線の位相は、光線がコイルに接続される前に、制御信号による所定の値によって互いにシフトされる。コイルは平面中を屈曲する、少なくとも１つの光ファイバーからなるように形成される。この光ファイバーにおいて、２つの光線はコイル中を逆方向にすすむように接続されている。すなわち、１つの光線は時計回りに進み、他方の光線は反時計回りに進む。
【００２５】
コイルが当該コイルの屈曲面に対して垂直である中心軸の周りを回転する場合、光線はコイルの中を進む一方、光線の有効光路は変化する。回転方向に向かって進む光線の光路は短くなり、回転方向に合わせて進む光線の光路は長くなる。コイルに対して入力されたときは同一の位相を有していた光線は、コイルから出力されるときは回転速度に比例して互いに異なる位相を有している（サニャック効果）。この位相差は、光線の重ね合わせによって得られる干渉縞から推測できる。現在の場合において、位相変調器によって生成された入力光線の位相差はサニャック効果の結果、位相差がさらに変化する。
【００２６】
読取可能な干渉縞を生成するために、出力光線は位相変調器、および光線を重ね合わせるためのビームスプリッタに接続される。位相変調器において、制御信号にしたがって、さらなる位相シフトが光線を変調させる。変化しない制御信号に対する設定の相互作用により、逆方向へ進む光線間の位相シフトは、１周期の終わりの後、消去される。
【００２７】
位相変調は、干渉信号の測定に対するための特定の作用点を選択するために生成されている。可能な限り十分な回転速度を決定するために、作用点は例えば干渉計の特性の最大傾斜の位置が選択される。また、作用点は、正負の傾斜を逆にして選択される。光ファイバージャイロスコープの読み出し回路における自己相関を避けるために、作用点間の変化は、周期性を持ってはいけない。ここで、４つの作用点が用いられる。
【００２８】
変化しない制御信号について、光線の位相シフトはコイル補償へ進み、コイル補償から出力される。制御信号は、所望する作用点が得られるように一時的に変化してもよい。
【００２９】
重ね合わされた光線からなる、結果的に変調された干渉信号は、光ファイバーを介して検出器に再度接続される。検出器では、光の強度が位相変調によって決定された作用点において測定される。この強度の測定から、適用された回転速度および制御に必要な制御信号は、制御ユニット内で決定される。位相変調器、検出器、および制御ユニットは、したがって閉じた制御ループを形成する。
【発明の効果】
【００３０】
前述の設定を用いることにより、したがって、位相変調器の周波数応答によって引き起こされた、０に近い回転速度に対する閉じ込め効果を持たない統計的なゼロ平均の制御信号によって制御される光ファイバージャイロスコープを提供することが可能となる。
【００３１】
光ファイバージャイロスコープは、前述したように、位相変調信号が２つの入力光線の位相と、所定の作用点にて強度の測定が可能な検出光線の強度が測定できるように、２つの出力光線の位相とを変調させる。これは、最適な測定状況が存在し、これにより、光ファイバージャイロスコープの精度が改善されることを保証している。
【００３２】
ここで、作用点は位相に対してプロットされた、検出光線の強度の最大傾斜に位置する連続的な点であってもよく、４つまたは８つの作用点が用いられてもよい。既に説明したように、少なくとも４つの作用点（読み出し範囲は２π）を選択することにより、光ファイバージャイロスコープの読み出し回路において自己相関のリスクが削減される。すなわち８つの作用点（すなわち、読み出し範囲は４π）の選択は、光ファイバージャイロスコープの制御ループにおいてパラメータを決定するための自由度として、より大きな自由度を導く。これは、小さな回転速度に対しても、光ファイバージャイロスコープの高精度な駆動のための作用点について、全ての状態を満たせることを示している。
【００３３】
光ファイバージャイロスコープは、光ファイバーサニャック干渉計であってもよい。このとき、前述した利点はまた、光ファイバーサニャック干渉計を用いた測定に対しても適用される。
【００３４】
本発明に関するこれらの利点、およびさらなる利点は添付の図面による例に基づいて以下に示される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１Ａ】一実施形態に係る制御システムの概要的なブロック図である。
【図１Ｂ】はさらなる実施形態に係る制御システムの概要的なブロック図である。
【図２】一実施形態に係る制御システムにおけるデータ転送の概要的なブロック図である。
【図３】一実施形態に係る光ファイバージャイロスコープの概要的なブロック図である。
【図４】先行技術に係るデジタル読み出し回路の概要的なブロック図である。
【図５】一実施形態に係る制御システムにおけるデータ転送の概要的なブロック図である。
【図６】さらなる実施形態に係る制御システムにおけるデータ転送の概要的なブロック図である。
【図７Ａ】先行技術に係る制御システムおよび図５および図６の実施形態に係る制御システムを用いた回転速度の測定結果を示す。
【図７Ｂ】先行技術に係る制御システムおよび図５および図６の実施形態に係る制御システムを用いた回転速度の測定結果を示す。
【図７Ｃ】先行技術に係る制御システムおよび図５および図６の実施形態に係る制御システムを用いた回転速度の測定結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１Ａは、光ファイバージャイロスコープの制御に適した制御システム１００を示している。制御システム１００は、位相変調器１００および制御ユニット１１０を備えている。
【００３７】
位相変調器１１０は、自身を通過した信号１１５の位相を変調するように構成されている。例えば、位相変調器１１０は、自身を通過する光線の位相を、所定量だけシフトさせることができる。位相変調器１１０は、例えば多機能一体化光学チップ（ＭＩＯＣ）を備えていてもよい。ＭＩＯＣにおいて、光の位相は電極の作用によって変調される。ここで、電極の作用によって印加された電場を用いて、ガイディング光の有効指数または可能出力は変動しうる。これは、特に簡単な方法によって、通過する光の位相の変調を可能とする。
【００３８】
制御ユニット１２０から、位相変調器１１０は、当該位相変調器を制御するための制御信号１２５を取得する。制御信号１２５の提供に加えて、制御ユニット１２０は、さらなる機能を有してもよい。例えば、制御ユニット１２０は、制御システム１００が用いられる光ファイバージャイロスコープのようなシステムまたは装置内の処理の全てまたはその一部を制御する、ＣＰＵのようなコンピュータプロセッサであってもよい。
【００３９】
位相変調の量は、制御信号１２５の大きさによって決定されている。例えば、ＭＩＯＣにおいて制御信号は、電極に印加される電圧であってもよく、位相シフトは当該電圧に正比例してもよい。比例定数は、使用された変調構造の電気光学的な増幅要素である。この要素は、使用された変調構造に対して決定される。制御信号１２５が、この電気光学的な増幅要素の逆を伴う場合、制御信号１２５の結果の大きさは、したがって位相シフトに等しい。すなわち、制御信号１２５の値は位相シフトを直接示す。電気光学的な要素の補償は、例えば制御ユニット１２０内のデジタル−アナログ変換によって達せされてもよい。
【００４０】
制御信号１２５は、位相変調を制御するために用いられる、統計的な信号である。これは、決定論的な信号とは対照的に、その値が一意に決定されないが、特定の確率分布に従うことを意味している。制御ユニット１２０の演算サイクルのそれぞれにおいて、制御信号１２５の値はしたがって、値の組の外で決定される。演算サイクルのそれぞれに対して、値はその発生確率に基づいて割り当てられる。制御信号は、したがって統計的である。すなわち、予め限定されたものではなく、変動する。
【００４１】
制御信号１２５の統計はここで、当該制御信号１２５の平均値をゼロして特徴づけられる。制御信号１２５は、したがってゼロ平均である。制御信号１２５のこれらの特徴の結果は、制御信号１２５の周波数スペクトルにおいて、周波数が０近傍で強く抑制されていることを示す。これにより、制御信号１２５を用いたＭＩＯＣのような位相変調器は、小さな周波数に対する応答の振る舞いが、大きな周波数に対する応答の振る舞いと異なる。例えば、小さな周波数に対する、ＭＩＯＣにおける小さな電気光学的な増幅は、統計的なゼロ平均の制御信号１２５を用いて認識できないようにすることができる。制御信号１２５は、ＭＩＯＣにおいてほとんど増幅されないか、強く抑制された成分のみを備えている周波数の範囲内に周波数成分を有しない。これは、小さな周波数と大きな周波数とで異なる応答の振る舞いを有している位相変調器の、安定かつ信頼性のある駆動を可能とする。
【００４２】
制御信号１２５は、ここで一次信号の内部で決定論的に、当該一次信号から生成されてもよい。一次信号はしたがって、制御ユニット１２０によって割り当てられ、それに基づいてその後、制御信号１２５が生成される値を有している。これは、ゼロ平均であることに加えて制御信号１２５の特徴、すなわち制御信号が一次信号に基づいていることをさらに決定する。これは、統計的な、ゼロ平均の制御信号１２５を取得するように変調される一次信号を、特定の値に対して位相変調を設定するために用いられた元の信号として用いることにより、位相変調器１１０を有効的に制御することを可能とする。
【００４３】
一次信号は例えば、少なくとも４つの一時的に固定された信号の値を有する方形波の信号と、ランピング信号との重ね合わせであってもよい。ここで、方形波の信号の、一時的に固定された信号の値は、位相変調器１１０において信号の値が急な、不連続な位相シフトを生じたときの、信号の値の間のジャンプによって生成するために用いられる。対照的に、ランピング信号は、連続的に増加する位相シフトを生成するため、または信号１１５の外側から作用する位相シフトを補償するために用いられる。
【００４４】
例示として、図１Ｂは、乱数生成器１３０を備えている制御ユニット１２０を含む、制御システム１００の概要的なブロック図を示す。乱数生成器１３０は、０からｑまでの乱数ｒを生成する。ここで、ｑは任意の実数であってもよい。数ｒおよびｑの桁数は制御ユニット１２０の計算容量または数ｒおよびｑのワード長によってのみ制限される。乱数ｒのそれぞれは、ランダム生成器において、確率１／ｑ（またはｑ＜１であればｑ）で生成されてもよい。
【００４５】
制御ユニット１２０によって生成された一次信号は、値ｘを有し、時間変化してもよい。統計的な乱数ｒ、決定的な一次信号ｘ、および一時的な定数ｑの、一時変数の大きさにしたがって、統計的なパラメータｘｒは制御ユニット１２０によって形成される。ｘｒは、（ｘ＋ｒ）の値がｑより大きいか等しい場合、ｑより小さい（ｘ＋ｒ）の値、およびｑの値に対して０の値を有している。ｘｒは、一次信号ｘを統計的に丸めたものである。
【００４６】
一次信号ｘおよび値ｘｒから生成された制御信号１２５は、値（ｘ−ｘｒ）を有している。乱数および丸めパラメータｑの確率分布により、制御信号１２５がゼロ平均であることが容易に検証できる。制御信号１２５の大きさは、したがって一次信号ｘおよび一次信号ｘと等しいか一次信号ｘから量ｑを削減した値に等しい乱数ｒの大きさに依存する。（決定的な）一次信号ｘが大きくなると、制御信号１２５はｑによってより削減されるようになる。
【００４７】
これにより、一次信号ｘが備えている低周波数は、値ｘと値（ｘ−ｑ）との間の統計的なジャンプが、一次信号ｘの周波数の増加を導くので、強く抑制される。
【００４８】
光ファイバージャイロスコープにおいて、位相変調は回転速度、および光ファイバージャイロスコープにおいて２つの光線を重ね合わせた時の干渉を示す、干渉計の特性の特定の作用点を決定するために必要な測定を実行するために用いられる。
【００４９】
作用点の順番の選択について、適切に用いられなければならない自由度がいくつか存在する。これらの作用点は位相変調器によって選択され、以下の目標にしたがう。
１．変調のピークがないコサイン形状の干渉計の特性が、ゼロ傾斜を有するように選択される。したがって、光ファイバージャイロスコープの感度がゼロおよび方向情報が存在しない。これらの不利な点を回避するため、最大傾斜を有する点が選択される。
２．同一の符号を有する点のみが選択された場合、印加される回転速度はＤＣ電圧信号に導かれ、連続する増幅の間は抑制される。したがって、交流の符号を有する作用点が選択される。この方法において、以下の増幅ユニットの通過帯域内にある読み出し符号が生成される。
３．正負の傾斜が交互に周期的となるように作用点が選択された場合、制御信号１２５と光ファイバージャイロスコープを駆動させるために必要なさらなる信号との間の相関関係が現れる。相関関係は、小さな回転速度に対して無反応である帯域を導く。したがって、作用点（変調）の傾斜の符号の順序は、この相関関係がゼロとなるように選択されなければならない。
４．変調は、電気光学的な増幅要素が、前述したようにセンサの任意の入力回転速度に対して補償されるようにして実行されなければならない。
【００５０】
ｑ＝πを選択し、位相を統計的に値πだけ変更する場合、これは逆の傾斜を有する作用点への変化を導き、したがって復調の基準に変更する。ｑ＝２πに対して位相を統計的に値２πだけ変更すると、傾斜の符号は変わらないままである。
【００５１】
図２は、（期待値Ｅ（ｘ−ｘｒ）＝０である）ゼロ平均の制御信号１２５を生成する回路の方法の実施例を示す。一次信号は時間依存してもよいし、範囲ｘ（ｔ）∈［０，ｑ］から選択されてもよい。制御信号は、例えば１２ビットのワード長を有してもよい。ここで「最上位ビット（ＭＳＢ）」の重み付けはｑ／２である。ワード長がまた１２ビットであってもよく、乱数生成器１３０にて生成される乱数ｒは一様に分布され、加算機１４０において信号ｘ（ｔ）に加算される。状態ｘ＋ｒ≧ｑは、キャリーオーバーが発生したことを示している。合計そのものを用いる必要はない。１２ビットの信号ｘについて、このキャリーオーバーを新たなＭＳＢとして補い、この方法で取得された１３ビットの数を２つの補数として解釈する。このとき、この方法で取得された制御信号１２５は、新たなＭＳＢ（キャリオーバー）が重み−ｑを有することからゼロ平均である。
【００５２】
一次信号は、異なるワード長を有してもよい。制御信号は一次信号より１ビット大きいので、このとき、一次信号はまた、制御信号１２５を取得するためにキャリーオーバーをＭＳＢとして補ってもよい。
【００５３】
制御信号１２５は、値（ｘ−ｘｒ）および十分なＥ（ｘ−ｘｒ）＝０を有しており、位相変調器１１０を順番に制御するＤＡコンバータ１５０に追加されてもよい。したがって、ｑの異なる値は、例えば
１．ｑ＝π、かつ２πの位相変調器１１０のダイナミックレンジが結果として生ずる（以下、２π変調と呼称する）。
２．ｑ＝２π、かつ４πの位相変調器１１０のダイナミックレンジが結果として生ずる（以下、４π変調と呼称する）。
【００５４】
さらに実施形態によれば、前述の制御システム１００は、回転速度を決定するために、光ファイバージャイロスコープ（例えば、サニャック干渉計）の内部で用いられる。図３は、そのような光ファイバースコープ２００を示す。
【００５５】
図３の光ファイバージャイロスコープのデザインは、一般的に用いられたデザインに対応している。光源２０１は波長がλであり、周波数ω＝２πｃ／λである光を放射する。ここでｃは光速である。
【００５６】
光波はカプラ２０２を通過し、ビームスプリッタ２０３において２つの部分的な光線に分離される。部分的な光線の両方は、位相変調器２１０を通過し、さらなる位相変調を提供する。これにより、２つの光線の間で−φ（ｔ）＝−ｃ１＊ｕφ（ｔ）の位相シフトが生成される。ここで、ｕφは位相変調器２１０の制御電圧であり、ｃ１は電気光学的な増幅要素である。最終的な位相差に対する負の符号は、任意に選択される。
【００５７】
その後、両方の光線は全体の長さがＬ０であるファイバーの中を、互いに逆方向へ進む。ファイバーは屈曲した、半径Ａを有するコイル２０４である。そして、コイル２０４は、慣性空間について角速度Ωで回転する。サニャック効果のために、２つの光線の間でφｓ＝Ω・Ｓ（ここで、Ｓ＝４πＲＬ０／（λｃ））のさらなる位相シフトが発生する。ファイバーコイル内の光の通過時間は、Ｔ０である。両方の光線がコイル２０４を通過したあと、それらの間でΩ（ｔ）・Ｓ−φ（ｔ−Ｔ０）の位相シフトがある。両方の光線は、位相変調器２１０の中を再度進むが、さらなる成分としてのような交換関数を有するこの時間、位相φ（ｔ）が正の符号を伴って加算される。２つの光線は位相変調器２１０の外側へ放射され、Ω・Ｓ＋φ（ｔ）−φ（ｔ−Ｔ０）の全体の位相シフトを伴ってビームスプリッタ２０３の中で干渉をもたらす。
【００５８】
統一化のあと、光波は検出光線としてカプラ２０２を再度移動する。カプラ２０２において、検出光線の一部は検出器２０５へ案内される。そこでは、干渉した光線の位相シフトに依存する読み出し電圧ｕｄｅｔ＝ｃ０＊ｃｏｓ（Ω・Ｓ＋φ（ｔ）−φ（ｔ−Ｔ０））が生成されている。定数ｃ０は、受信器における平均光力、感度、および以下のユニットにおける増幅に依存する。
【００５９】
図３の回路の残りの部分は、制御ユニット２２０として提供され、位相変調器２１０に適切な信号を供給することによって回転速度Ωを決定する目的のために、検出信号ｕｄｅｔの評価が可能な状態に、サニャック干渉計２００をもたらす目的を有している。
【００６０】
検出器２０５によって生成された信号ｕｄｅｔは、調節可能な増幅ａ０を有する第１増幅ユニット２２１に与えられる。このために、信号は規定のレベルａ０ｕｄｅｔにされ、その後ＡＤコンバータ２２２によってデジタル化される。取得した信号ｘＡＤはデジタル評価回路２２３へ与えられ、信号ｙＤＡが生成される。この出力信号は一次信号に対応しており、ＤＡコンバータ２２４においてアナログ電圧に変換され、調節可能な増幅要素ａ１によって増幅された後、第２増幅ユニット２２６の位相変調器２１０へ与えられる。増幅を有利に調整するために乗算型ＤＡコンバータが与えられると、基準電圧が増幅の作用のために用いられる。
【００６１】
一般的には、電気光学的な増幅要素ｃ１は、ＤＡコンバータ２２４および第２の増幅ユニット２２６によって補償される。
【００６２】
デジタル評価回路２２３、ＡＤコンバータ２２２、およびＤＡコンバータ２２４は、クロック周期Ｔ０で駆動する。クロック周期Ｔ０は、コイル２０４の中を光が移動する時間である。したがって、閉じた単一の経路が存在する。デジタル評価回路２２３は、特定の、選択可能な時間について、回転速度に対する出力値ｙΩ、入力経路の増幅要素ａ０に対するｙａ０、および出力経路の増幅要素ａ１に対するｙａ１を提供する。これらの値すべては平均化された値であり、さらなる処理のためにプロセッサ２２７へ提供される。加えて、デジタル評価回路２２３は、プロセッサ２２７、または内部の平均化ユニットをリセットするために与えられたタイミング回路による平均化された出力値のそれぞれの読み出し後、「クリア」の命令が与えられる。
【００６３】
プロセッサ２２７は、予め平均化された値ｙΩ、ｙａ０、およびｙａ１から、任意でさらなるフィルタリングの後、デジタル信号を算出する。デジタル信号は、測定値Ω、および第１の増幅ユニット２２２および第２の増幅ユニット２２４に対応する第１のサポートＤＡコンバータ２２８および第２のサポートＤＡコンバータ２２９を介して影響する、増幅要素ａ０およびａ１を調節するために必要なデジタル信号である。
【００６４】
先行技術に係るデジタル評価回路２２３について、図４に略図を示す。
【００６５】
ａ１およびｃ１を介してデジタルデータワードｙＤＡと光学的な位相φとの関係が確立されるので、ａ１ｃ１＝１を維持するようにａ１を適切に選択する。これにより、一次信号に対応するデータワードｙＤＡ中の単一ビットがπ・２ｋの大きさを有する変調器において、位相シフトφと対応させることができる。以下の説明を簡単にするため、これらの値γｋ＝π・２ｋは、デジタルデータワードのビットの桁数値に直接関係する。ｙＤＡを除き、この定義はデジタル評価回路２２３のすべてのデジタル位相ワードに適用してもよい。すなわち、図４においてデータワードｓｉ（ｉ＝１、・・・、８、ｓ’３、ｓ’５、ｙａ０、ｙａ１、ｙΩ）に適用してもよい。これは、偏差において、慣例から、ビットαｋ（ｋ＝１、・・・、ｍ）を有するデータワードの数値は以下のように算出されることを意味している。
【００６６】
【数１】
0006335398.tif 000002
【００６７】
ここで、α１は最下位ビット（ＬＳＢ）であり、αｍはデータワードのＭＳＢである。α’ｋ（ｋ＝１、・・・、ｍ）のビットを有するデータワードｙＤＡについて、以下の関係が維持される。
【００６８】
【数２】
0006335398.tif 000003
【００６９】
ａ１ｃ１＝１に対してφ＝ａ１ｃ１ｙＤＡであるため、位相変調器２１０における位相シフトは、φ＝ｙＤＡに等しい。この場合は、以下の関係を満たす
【００７０】
【数３】
0006335398.tif 000004
【００７１】
後述するように、ｍ’＝０である。
【００７２】
ＡＤコンバータ２２２によって与えられた入力信号ｘＡＤは、内部信号ｓ１として加算器ＡＤＤ１の入力に供給される。ここで、値１または１を取りうる復調信号ｄ’２に依存して、１−２ｄ’２、すなわち、＋１または−１の重み付けが実行される。復調信号ｄ’２（ｉ）は、変調信号ｄ２（ｉ）がリターダＶ２によってｎサイクルだけ遅延されたものであり、乱数生成器Ｍによって生成されたものである。すなわち、ｄ’２（ｉ）＝ｄ２（ｉ−ｎ）である。パラメータｎは所定の制限下で調整可能であり外部の信号経路に対する実行時間の適応のために与えられる。信号ｄ２またはｄ’２は、それぞれ２つの状態（０または１）と仮定することができる。ｄ’２＝０に対してユニットＡＤＤ１で加算が発生する一方、ｄ’２＝１に対して値ｓ１の減算が発生する。加算器の他の入力は、２つの所定の値＋ｄおよび−ｄが格納されているレジスタペアＲＰ１へ接続されている。テストパラメータ±ｄは、追加の信号が主制御ループに供給されるようにそのループ増幅を「測定」し、かつ制御可能な増幅器を所定のセット値に作用させるサポート制御ループの作用によってこの増幅を制御する目的については後に示される。使用した信号に重ね合わされるテスト信号±ｄは、外部のジャイロスコープの経路の暴走を回避するために十分小さくなければならない。説明するように、正確に調整された増幅に対して、このテスト信号の正確な補償は、センサの測定位置が変動しないようにさせる。個々に所望する値を選択することに対して、信号ｄ’１によって制御される「選択された」入力ｓが存在する。加算器の入力位置で有効な、選択された値は（２ｄ’１−１）・ｄ０である。このとき、
【００７３】
【数４】
0006335398.tif 000005
【００７４】
である。
【００７５】
信号ｄ’１は、ｄ’２と類似して生成され、信号ｄ１のＶ１の作用によってｎ時間だけ遅延する。信号ｄ１は、Ｍと独立である乱数生成器Ｄによって生成される。合計ｓ２はＡＤＤ１にて生成され、２つの平均化ユニットＡＤＤ５およびＡＤＤ６の入力に与えられる。加算器ＡＤＤ２の入力と同様の、ＡＤＤ５およびＡＤＤ６について以下でさらに説明する。加算器ＡＤＤ２の出力は、レジスタ回路ＲＥＧ１に与えられ、加算器の他の入力に対してｎサイクルだけ遅延した信号ｄ１としてフィードバックを受ける。
【００７６】
【数５】
0006335398.tif 000006
【００７７】
加えて、ｓ３はまた、ＡＤＤ７を有する平均化ユニットの入力である。ＡＤＤ７については加算器ＡＤＤ３と同様に以下で説明する。ＡＤＤ３の他の入力について、乱数生成器Ｍによって生成された前述の信号ｄ２は、有意値πを備えている。同一の入力の小さい側の有意値（π／２、π／４、・・・）を有する場所の値に対して、予め格納された値π／２＋ｄおよびπ／−ｄを備えたレジスタペアＲＰ２の選択可能な出力が接続される。選択は、前述した信号ｄ１によって実行される。ｄ１は、乱数生成器Ｄにおいて生成される。このとき、
【００７８】
【数６】
0006335398.tif 000007
【００７９】
である。
【００８０】
ディジット「ｔｒ」について、加算器ＡＤＤ３の合計信号ｓ４から、２π以上の有意値を有するすべてのビットが分離される。このプロセスは、２πを法とする演算である。
【００８１】
残りのビットは、ＡＤＤ４およびＲＥＧ２からなる位相積分器の入力に与えられる。ＡＤＤ４の合計出力ｓ５はまた、２πより少ない有意値を有するビットのみを含んでいる。出力はＲＥＧ２によって１つのサイクルだけ遅延しており、加算器の他の入力にフィードバックされる。キャリーオーバービットＣが、信号ｄ３を遅延回路Ｖ３へ供給することによって生成される。このとき、
【００８２】
【数７】
0006335398.tif 000008
【００８３】
である。
【００８４】
同時に、ＲＥＧ２の出力において、一次信号として与えられる出力信号ｙＤＡは、ＤＡコンバータに対する出力である。
【００８５】
信号ｓ２またはｓ３は、前述したように、３つの平均化ユニットに提供される。これらは外部からリセットすることが可能な累算器であり、ｍサイクルの所定の時間周期を平均的に超えている信号を合計する。
【００８６】
平均化された回転速度の値ｙΩは、ＡＤＤ７およびＲＥＧ５を用いてｓ３を累積することによって生成される。
【００８７】
【数８】
0006335398.tif 000009
【００８８】
調整パラメータｙａ０は、ＡＤＤ５およびＲＥＧ５によって実行されたｓ２の累積によって生成される。ここで、＋１または−１によるｓ２のさらなる重み付けが、ｄ’１に依存して実行される。
【００８９】
【数９】
0006335398.tif 000010
【００９０】
類似的に、ｙａ１は、ＡＤＤ６およびＲＥＧ４によってｓ２の重み付けがされた累積によって生成される。ｙａ１は、ｄ’３に依存する。ｄ’３は、Ｖ３によってｎサイクルだけ遅延させられた信号ｄ３であり、位相積分器の加算器ＡＤＤ４において、有意値２πを有するキャリーオーバービットＣの外側で形成される。
【００９１】
【数１０】
0006335398.tif 000011
【００９２】
ここでまず、ａ０ｃ０＝１およびａ１ｃ１＝１を満たすように、要素ａ０およびａ１が調整されることを仮定する。さらに、コンバータの特性のために、ｎ−１のデッドタイムを考慮する。このとき、
【００９３】
【数１１】
0006335398.tif 000012
【００９４】
である。
【００９５】
図４に示すように、ｙＤＡ（ｉ）＝ｓ’５（ｉ）、およびｙＤＡ（ｉ＋１）＝ｓ５（ｉ）を適用すると、さらに
【００９６】
【数１２】
0006335398.tif 000013
【００９７】
が適用される。
【００９８】
ｋ・２πによる傾斜は、２πを法とする演算のために、「ｔｒ」で発生する。項目ｋ・２πは、周期性のためにコサイン関数の偏角部分を省略することができる。このとき、
【００９９】
【数１３】
0006335398.tif 000014
【０１００】
である。
【０１０１】
はじめに、レジスタペアＲＰ１＝０、およびレジスタペアＲＰ２＝０を仮定すると、
【０１０２】
【数１４】
0006335398.tif 000015
【０１０３】
である。そして、ｓｉｎ（ｘ）＝−ｓｉｎ（ｘ＋π）と同様にｃｏｓ（ｘ＋π／２）＝−ｓｉｎ（ｘ）であり、ｓ１＝ｘＡＤであるため、
【０１０４】
【数１５】
0006335398.tif 000016
【０１０５】
である。
【０１０６】
一方、
【０１０７】
【数１６】
0006335398.tif 000017
【０１０８】
である。
【０１０９】
このとき、以下の式にしたがう。
【０１１０】
【数１７】
0006335398.tif 000018
【０１１１】
デジタル評価回路２２３は、可能な限り小さくされた、制御された偏差（Ω・Ｓ＋ｓ３（ｉ））を維持しようとする、閉じた制御ループである。サイン関数の偏角において発生したこの値が小さい場合、サイン関数はその偏角によって近似され、
【０１１２】
【数１８】
0006335398.tif 000019
【０１１３】
として示される。または、ｚに変換した形式として
【０１１４】
【数１９】
0006335398.tif 000020
【０１１５】
として示される。
【０１１６】
ＡＤＤ２およびＲＥＧ１からなる、以降に示すユニットは変換関数
【０１１７】
【数２０】
0006335398.tif 000021
【０１１８】
を有している。そして、制御ループを閉じる。最後の２つの等式から、Ｓ２（ｚ）の項を打ち消した以下の関係式を得る。
【０１１９】
【数２１】
0006335398.tif 000022
【０１２０】
信号ｓ３は、したがって回転速度Ωに比例する。ＡＤＤ７およびＲＥＧ５からなる平均化ユニットは、そこから信号ｙΩを生成する。
【０１２１】
前述の説明は、状態ａ１ｃ１＝１が満たされていることを仮定していた。特定のサポート制御ループが、この要求が満たされた状態でａ１を制御するために用いられる。ここで、２πを法とする演算がデジタル方式で実行された事実を用いると、干渉計において位相が、モジュロ演算に応じて値２πだけ正確にジャンプしない場合、さらなるエラー信号が生成される。位相検出器における位相の作用は、
【０１２２】
【数２２】
0006335398.tif 000023
【０１２３】
のように示される。
【０１２４】
積ａ１ｃ１が理想的な値１から逸脱する場合、「理想的な」検出器の位相に対して位相のエラーが追加される。
【０１２５】
【数２３】
0006335398.tif 000024
【０１２６】
復調後、この位相のエラーは、追加の回転速度信号として発生する。このエラー信号は、したがってｓ５（ｉ）−ｓ５（ｉ−１）によって変調された目盛係数のずれである。しかしながら、以下の関係式を維持する。
【０１２７】
【数２４】
0006335398.tif 000025
【０１２８】
この方程式の右辺は、符号ビットｄ３を有する２つの補数として解釈することができる。このとき、ｄ３は目盛係数のずれ（ａ１ｃ１−１）を変調させる信号ｓ５（ｉ）−ｓ５（ｉ−１）の符号である。そのような方法で変調されたエラーは、接続点ｓ２においてｎサイクルの後発生する。エラーはさらに、ａ１に対する制御パラメータを推測するためにｎサイクルによって復調された符号ｄ’３（ｉ）によって変調されてもよい。これは、ＡＤＤ６およびＲＥＧ４からなる平均化ユニットによって実行される。追加の復調が、加算器の±制御入力を介して実行されてもよい。出力ｙａ１における平均的な信号は、したがって、（ａ１ｃ１＝１によって与えられた）セット値から要素ａ１のずれに対する測定限界であり、セット値に対して要素を調整するために用いられる。
【０１２９】
主制御ループの安定性に対して、当該ループの増幅は、ａ０ｃ０＝１によって決定された正確な値を有する必要がある。この状態を常に満たすために、ａ０を調整するためのサポート制御ループが提供される。Ω＝０ｓ２に対して、ｎサイクルだけ遅延した信号が−ｓ３である。Ω＝０、およびａ０ｃ０≠１については、以下の関係が維持される。
【０１３０】
【数２５】
0006335398.tif 000026
【０１３１】
レジスタペアＲＰ２において、理想的な値から要素ａ０のずれに対する測定方法を自動的に見つけるために、小さなテスト値＋ｄおよび−ｄが値π／２に加えて格納される。このために、ｓ３に加えてテスト信号２ｄ１（ｉ）−１・ｄが、乱数生成器Ｄによる符号が制御される加算器ＡＤＤ３に入力される。テスト信号の作用にのみ着目すると、以下の式が適用される。
【０１３２】
【数２６】
0006335398.tif 000027
【０１３３】
レジスタペアＲＰ１において同一のテスト値＋ｄおよび−ｄが格納されている場合、テスト信号（２ｄ１（ｉ＋ｎ）−１）・ｄがｓ２（ｉ＋ｎ）に加算され、以下の式が適用される。
【０１３４】
【数２７】
0006335398.tif 000028
【０１３５】
このとき、接続点において（１−ａ０ｃ０）の重み付けがなされたテスト信号の成分が存在する。この成分は平均化ユニットＡＤＤ５およびＲＥＧ３によってフィルタリングされる。ＡＤＤ５およびＲＥＧ３の入力信号ｓ２には、テスト信号の符号が付加的に重み付けされる。このとき、平均信号ｙａ０は、１に対する積ａ０ｃ０のずれを測定し、セット値の調整のために用いることができる。
【０１３６】
制御ユニット２２０に統合された前述のデジタル評価回路２２３を用いて、決定に必要なパラメータと同様に、回転速度Ωを決定することができる。加えて、評価回路２２３は、位相変調に直接的に作用する一次信号として、信号ｙＡＤを出力する。この一次信号は、統計的でなければ非ゼロ平均でもない。
【０１３７】
図２の回路の方法の例に係る、デジタル評価回路２２３の取りうる変調について、図５に示す。図５は、信号ｙＤＡの出力のために必要な、図４における要素Ｄ、ＡＤＤ３、ＡＤＤ４、およびＲＥＧ２を示す。
【０１３８】
信号ｙＤＡをＤＡコンバータ２２４へ直接供給する代わりに、信号ｙＤＡは乱数生成器２３０、および図２について前述した加算器２４０の作用によって変調される。信号ｙＤＡは、ここではしたがって一次信号ｘに対応する。
【０１３９】
図５に示した回路図は、２πの位相変調器２１０のダイナミックレンジ、すなわちｑ＝πに対して用いられる。
【０１４０】
図６は、先行技術で知られた、デジタル評価回路２２３に基づいて統計的なゼロ平均の制御信号を生成する、取りうる実施例を示す。また、この場合、信号ｙＤＡ（一次信号ｘ）は、図２を用いて示された方法を用いて、乱数生成器２３０および加算器によって変調され、統計的であり、ゼロ平均である制御信号が生成される。
【０１４１】
図６の回路図における位相変調器のダイナミックレンジの、図５の回路図との相違点は、４π、すなわちｑ＝２πが適用されることである。これにより、回路設計が十分に単純化できるように、作用点および制御ループパラメータを選択することによって、ｑ＝πの場合と対比して、さらなる自由度を得る。例えば、ｑ＝２πについては、図５においてｑ＝πの場合について示したような、いくつかのＸＯＲ要素５６０を介してデジタル評価ユニット２２３へ、乱数生成器２３０および加算器２４０によって生成された信号をフィードバックする必要がない。
【０１４２】
図７Ａ〜図７Ｃにおいて、位相変調に対して統計的、かつゼロ平均である制御信号を用いた制御システムを使用する場合、ゼロに等しい回転速度を備えた光ファイバージャイロスコープの精密な測定を改善する方法の概要を示す。
【０１４３】
図７Ａの上側の図は、回転速度が０（°／ｈ）である先行技術に係る制御システムを有する光ファイバージャイロスコープの、時間に対する回転角度（単位は°／ｈ）を示している。この場合、エラーなく機能するシステムに対して、統計的に分布したノイズのみが発生する。すなわち、回転速度の値は、ガウス分布を有する。測定された曲線は、値０（°／ｈ）で蓄積が明確にみられる。すなわち、閉じ込め効果が発生し、測定結果を規則正しく偏らせている。測定結果は、ガウン分布にのみしたがうわけではない。これはまた、図７Ａの下側の図において明確にみられる。図７Ａの下側の図は、異なる測定値の柱状図である。図からは、０（°／ｈ）の位置にかなりの蓄積が存在するように、ガウス分布にしたがうノイズが示されないことが明確に見られる。
【０１４４】
図７Ｂおよび図７Ｃは、図５および図６の回路図、すなわち、図７Ｂおよび図７Ｃは前述したような、ｑ＝πまたはｑ＝２πをそれぞれ有する統計的な、ゼロ平均の制御信号が生成される回路図に対する同様の図をそれぞれ示している。測定は統計的なノイズによる作用のみを受けることが明確に見られる。すなわち、測定値のヒストグラムは、０（°／ｈ）の位置を中心とするガウス曲線であり、測定値は０（°／ｈ）の位置で蓄積しない。同様の改善を、小さな回転速度に対して測定を実行する類似物に対して見出される。類似物は例えば、１５°／ｈである地球の回転速度の成分が、可能な限り正確に測定されなければならないジャイロコンパスである。
【０１４５】
したがって、光ファイバージャイロスコープに対する制御システムの作用によって、０（°／ｈ）の位置での閉じ込め効果を削減することができる。制御システムは、統計的かつゼロ平均である制御信号または位相変調を生成し、さらにこの方法において、０（°／ｈ）に近い回転速度のときの測定結果の信頼性を高めることを可能とする。
【図１Ａ】
0006335398.tif 000029
【図１Ｂ】
0006335398.tif 000030
【図２】
0006335398.tif 000031
【図３】
0006335398.tif 000032
【図４】
0006335398.tif 000033
【図５】
0006335398.tif 000034
【図６】
0006335398.tif 000035
【図７Ａ】
0006335398.tif 000036
【図７Ｂ】
0006335398.tif 000037
【図７Ｃ】
0006335398.tif 000038