(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
初期の第一振動幾何学的位置において振動し、測定信号を与える振動型ジャイロスコープを備えているジャイロシステムにより提供されるジャイロ測定の方法であって、
ある時間周期に亘って、上記振動型ジャイロスコープに対して、
上記時間周期の一部が経過する間に、上記振動幾何学的位置を第一方向に回転させ（１１）、第一速度プロファイルに従って、上記ジャイロスコープの振動位置を上記第一振動幾何学的位置から第二振動幾何学的位置へ変化させ、
上記時間周期の他の一部が経過する間に、上記振動幾何学的位置を上記第一方向とは反対の第二方向に回転させ（１２）、第二速度プロファイルに従って、上記ジャイロスコープの振動位置を上記第二振動幾何学的位置から上記第一振動幾何学的位置へ変化させる周期的な命令信号を与え、
上記命令信号は、上記時間周期に亘る平均が０であり、上記第一および上記第二速度プロファイルは、時間の関数としての振動幾何学的位置の変化の速度変化を示すものであり、
上記ジャイロシステムにより与えられる上記測定は、振動幾何学的位置の値の変化を表す補正信号であって、上記ジャイロスコープにより与えられる上記測定信号から上記命令信号を減算することにより得られる補正信号に基づいている（１３）、
ことを特徴とするジャイロ測定方法。
【請求項２】
上記第二速度プロファイルは、時間の関数としての上記第一速度プロファイルを反転させたものである、
ことを特徴とする請求項１に記載のジャイロ測定方法。
【請求項３】
上記時間周期の２つの部分は同一である、
ことを特徴とする請求項１に記載のジャイロ測定方法。
【請求項４】
上記命令信号、および上記ジャイロスコープからの上記測定信号は、上記ジャイロシステムにより与えられる測定値のように、角度値または角速度値として表現される、
ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のジャイロ測定方法。
【請求項５】
上記ジャイロシステムにより与えられる測定値は、角速度値に対応し、
上記角速度値の各々は、時間周期の整数倍だけ離れた補正信号の２つの振動幾何学的位置の値の差を、時間周期の当該整数倍に対応する時間値を用いて除算することにより得られるものである、
ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のジャイロ測定方法。
【請求項６】
上記ジャイロシステムにより与えられる測定値は、上記補正信号をローパスフィルタリングすることによって得られる、
ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のジャイロ測定方法。
【請求項７】
上記周期的な信号は、上記ジャイロシステムによりもたらされた測定値を与える前に、上記命令信号を上記振動型ジャイロスコープからの測定信号に比べて高周波信号であると見なせるような十分に長い時間間隔の間、与えられる、
ことを特徴とする請求項６に記載のジャイロ測定方法。
【請求項８】
上記命令信号の上記時間周期、および上記命令信号の上記第一および上記第二速度プロファイルは、Ｎを、上記振動型ジャイロスコープの振動周波数モードとし、ｋを、補正されるエラーのオーダーの関数として決定される正の整数としたとき、上記振動型ジャイロスコープの上記第一および上記第二振動幾何学的位置が２π／ｋＮラジアンだけ離れているように決定される、
ことを特徴とする請求項１から７の何れかに記載のジャイロ測定方法。
【請求項９】
初期の第一振動幾何学的位置において振動し、測定信号を与える振動型ジャイロスコープ（２１）と、
ある時間周期に亘り周期的な命令信号を与えるように構成された命令部（２２）と、
を備えており、
上記命令部は、
上記時間周期の一部が経過する間に、上記振動幾何学的位置を第一方向に回転させ、第一速度プロファイルに従って、上記ジャイロスコープの振動位置を上記第一振動幾何学的位置から第二振動幾何学的位置へ変化させ、
上記時間周期の他の一部が経過する間に、上記振動幾何学的位置を上記第一方向とは反対の第二方向に回転させ、第二速度プロファイルに従って、上記ジャイロスコープの振動位置を上記第二振動幾何学的位置から上記第一振動幾何学的位置へ変化させる周期的な命令信号を与えるように構成されており、
上記命令信号は、上記時間周期に亘る平均が０であり、上記第一および上記第二速度プロファイルは、時間の関数としての振動幾何学的位置の変化の速度変化を示すものであり、
上記振動型ジャイロスコープにより与えられる上記測定信号から上記命令信号を減算することにより得られる振動幾何学的位置の値の変化を表す補正信号を与えるように構成されている処理部（２６）
を更に備えていることを特徴とするジャイロシステム。
【請求項１０】
上記第二速度プロファイルは、時間の関数としての上記第一速度プロファイルを反転させたものである、
ことを特徴とする請求項９に記載のジャイロシステム。
【請求項１１】
角速度値に対応するジャイロ測定値を与えるように構成されている処理部（２６）の出力側に演算部（５３）を更に備えており、
上記角速度値の各々は、時間周期の整数倍離れた補正信号の２つの振動幾何学的位置の値の差を、時間周期の当該整数倍に対応する時間値を用いて除算することにより得られるものである、
ことを特徴とする請求項９または１０に記載のジャイロシステム。
【請求項１２】
補正信号の高周波成分をフィルタリングするように構成されている上記処理部（２６）の出力側にローパスフィルタ
を更に備えている、
ことを特徴とする請求項９に記載のジャイロシステム。
【請求項１３】
上記命令信号の上記時間周期、および上記命令信号の上記第一および上記第二速度プロファイルは、Ｎを、上記振動型ジャイロスコープの振動周波数モードとし、ｋを、補正されるエラーのオーダーの関数として決定される正の整数としたとき、上記振動型ジャイロスコープの上記第一および上記第二振動幾何学的位置が２π／ｋＮラジアンだけ離れているように決定される、
ことを特徴とする請求項９から１２の何れかに記載のジャイロシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その原理がコリオリ効果に基づく振動型ジャイロスコープに関する。より具体的には、振動型ジャイロスコープにより与えられる測定値の精度に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動型ジャイロスコープは、従来より、例えば、ジャイロコンパスのように、慣性ナビゲーションシステムに使用されている。ここで、ジャイロコンパスは、地理的に北（向き）である基準方向に関する角度測定値を与えるように構成されている。
【０００３】
例えば、半球型共振器ジャイロスコープ（ＨＲＧ）型の例として、より一般的にはタイプIと呼ばれるが、非対称コリオリ振動ジャイロスコープ（ＣＶＧ）が挙げられる。このようなジャイロスコープは、文献「タイプIおよびタイプIIのミクロ機械加工された振動型ジャイロスコープ」Andrei M. Shkel著, ページ 586-593, IEEE/ION (Institute of Electrical and Electronics Engineers/Institute of Navigation', PLANS 2006, San Diego, CA, USA)に記述されている。非対称コリオリ振動ジャイロスコープは、開ループモードにおいて動作し、測定電極に関するジャイロスコープの振動幾何学的位置を表す角度の測定値に基づき絶対回転角を測定する。
【０００４】
特に、仏国特許出願公開第２７５５２２７号明細書に記述されているように、このようなジャイロスコープは、歳差運動を命令することにより振動幾何学的位置を制御することによって、閉ループモードにおいても使用されてもよい。
【０００５】
この場合、ジャイロスコープの振動幾何学的位置は固定位置において維持されており、測定値は、その固定された振動幾何学的位置において、それを維持するためのジャイロスコープに適用させる必要がある命令入力から導き出せれる。このタイプの操作は、「ジャイロメーター・ルーピング」とも呼ばれている。物理的な測定により与えられる値は、もはや角度には対応せずに、回転速度に対応する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】仏国特許出願公開第２７５５２２７号明細書（公開日：１９９８年４月３０日）
【特許文献２】米国特許第７２８１４２６号明細書（登録日：２００７年１０月１６日）
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Andrei M. Shkel著「Type I and Type II micromachined vibratory gyroscopes」,IEEE/ION(Institute of Electrical and Electronics Engineers/Institute of Navigation)、2006年、San Diego, CA, USA、第586頁−第593頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
開ループモードに利用されようと、閉ループモードに利用されようと、これらの振動型ジャイロスコープにより与えられる測定値は、実質的に測定電極に関する振動位置の関数であるエラーの影響を受け得る。つまり、これらのエラーは、振動幾何学的位置の関数として可変であり、このように測定された値の精度のレベルを低下させてしまう作用がある。それゆえ、このタイプのジャイロスコープの性能を改善するために、これらのエラーを低減させる方法を探すことは有益である。
【０００９】
本発明は、この状況を改善させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
初期の第一振動幾何学的位置において振動し、測定信号を与える振動型ジャイロスコープを備えているジャイロシステムにより提供されるジャイロ測定の方法であって、ある時間周期に亘って、上記振動型ジャイロスコープに対して、上記時間周期の一部が経過する間に、上記振動幾何学的位置を第一方向に回転させ、第一速度プロファイルに従って、上記ジャイロスコープの振動位置を上記第一振動幾何学的位置から第二振動幾何学的位置へ変化させ、上記時間周期の他の一部が経過する間に、上記振動幾何学的位置を上記第一方向とは反対の第二方向に回転させ、第二速度プロファイルに従って、上記ジャイロスコープの振動位置を上記第二振動幾何学的位置から上記第一振動幾何学的位置へ変化させる周期的な命令信号を与え、上記命令信号は、上記時間周期に亘る平均が０であり、上記第一および上記第二速度プロファイルは、時間の関数としての振動幾何学的位置の変化の速度変化を示すものであり、上記ジャイロシステムにより与えられる上記測定は、振動幾何学的位置の値の変化を表す補正信号であって、上記ジャイロスコープにより与えられる上記測定信号から上記命令信号を減算することにより得られる補正信号に基づいていることを特徴とするジャイロ測定の方法が、本発明の第一の態様により提案されている。
【００１１】
本発明の一実施形態において、ジャイロシステムは、時間の関数として自身の振動幾何学的位置の変化を表す測定信号を与える振動型ジャイロスコープを備えている。
【００１２】
ジャイロスコープに関する「振動幾何学的位置」という表現は、定在波の位置を意味している。図１Ａは、そのような定在波を示している。
【００１３】
ここに描かれている波は、半球型共振器１０１の周囲に沿って、４つの節ａ、ｂ、ｃ、およびｄと４つの腹ｅ、ｆ、ｇ、およびｈを有している。これらの４つの腹および４つの節は互い違いになっており、４５度ずつ均一に離れている。節は、変位が最小である定在波上の点であり、腹は、変位が最大である定在波上の点である。半球型共振器ジャイロスコープの制御は、定在波の動きを正確に追跡することを要求する。これは、節および腹の正確な位置を決定することを要求する。
【００１４】
この定在波の位置、またはジャイロスコープの振動幾何学的位置は回転するため、図の節および腹は、図のように位置しているのではなく、オフセットを有する。
【００１５】
この振動型ジャイロスコープは、ある一定の時間に亘って、周期的な命令信号を有利に受ける。この周期的な命令信号とは、ジャイロスコープの振動幾何学的位置を、上記時間周期の一部が経過する間に、第一速度プロファイルに従って第一方向に回転させるためのものであり、そして第二速度プロファイルに従って反対方向に回転させる。振動型ジャイロスコープにより与えられる測定信号は、このように異なる振動幾何学的位置に影響される測定値に基づいており、結果として振動型ジャイロスコープの振動幾何学的位置に関連する測定エラーは、相殺されるか平均化される。更に、最終的に、補正されたジャイロ測定値を得るために、この振動型ジャイロスコープにより与えられる測定信号から、それに与えられた周期的な命令信号を減算する必要がある。
【００１６】
周期的な命令信号は、ある一定の時間に亘って、第一方向である第一振動幾何学的位置から第二振動幾何学的位置への変化に対応し得る。この振動幾何学的位置の変化は、第一速度プロファイルに従って影響される。そして、第二方向である第二振動幾何学的位置から第一振動幾何学的位置への変化に対応し得る。この振動幾何学的位置の変化は、第二速度プロファイルに従ってもたらされる。これらの速度プロファイルの各々は、本発明の一実施形態においては、振動幾何学的位置にて命令信号を通して与えられる回転速度の時間の関数としての振動を示す。
【００１７】
本発明の一実施形態において、第二速度プロファイルは、時間の関数としての第一速度プロファイルを反転させたものである。つまり、与えられる操作信号は、時間周期の中間における両側面において対称である。
【００１８】
一実施形態において、時間周期の第一の部分および第二の部分は同一である。
【００１９】
一実施形態において、命令信号およびジャイロスコープからの測定信号は、角度値または角速度値として、ジャイロシステムにより与えられた測定値のように表現される。この場合、有利なことに、測定信号から命令信号を減算する前に何れの信号積分にも効果を及ぼす必要はない。
【００２０】
これらの特徴のおかげで、振動型ジャイロスコープを備えているジャイロシステムにより与えられる測定値は、振動型ジャイロスコープにより与えられる測定信号に有利に基づくことができる。ここで、振動型ジャイロスコープの振動幾何学的位置は、第一および第二速度プロファイルによって変化する。
【００２１】
本発明の一実施形態において、ジャイロシステムにより与えられる測定値は、角速度値に対応する。ここで、角速度値の各々は、時間周期の整数倍離れた補正信号の２つの振動幾何学的位置の値の差を、時間周期の当該整数倍に対応する時間値を用いて除算することにより生じる。
【００２２】
この方法を続けることにより、ジャイロ測定値は与えられ得る。ここで、ジャイロ測定値は、振動型ジャイロスコープの振動幾何学的位置に関するエラーのために補正されるだけでなく、一周期に亘る測定信号および命令信号のスケール因子間の差に関するエラーの影響を受けない。一周期に満たない期間に亘っては、この方法において一信号を他信号から減算することにより、結果として得られる信号は、スケール因子（または歳差）エラーと呼ばれるエラーにより影響を受け得る。本文脈においては、このスケール因子エラーは、補正信号が依然として命令信号の残余を含んでいる、または残余命令信号を含んでいるという事実に対応している。
【００２３】
振動型ジャイロスコープの２つの振動幾何学的位置の差を確立することにより、スケール因子に関するエラーを相殺することができる。ここで、これら２つの振動幾何学的位置は、命令信号の周期の整数倍だけ時間的に離れている。そして、振動幾何学的位置間のこの差を、これら２つの位置を分離する時間周期を用いて除算することにより、スケール因子エラーに依存しない角速度が得られる。
【００２４】
本発明の一実施形態において、ジャイロシステムにより与えられる測定値は、補正信号にローパスフィルタを施すことによって更に得られる。
【００２５】
この方法において補正信号をフィルタリングすることにより、補正信号に影響を与えるスケール因子エラーを避けることも可能である。補正信号が、比較的長い時間周期に亘って考慮されるのであれば、補正信号に比べて残余命令信号は高周波信号と見なされる。それゆえに、ローパスフィルタによるフィルタリングが可能である。比較的長い時間周期というのは、命令信号の２０周期分以上に対応する時間周期を意味している。
【００２６】
上記の文脈において、ジャイロシステムによりもたらされた測定値が与えられる前に、上記命令信号を振動型ジャイロスコープからの測定信号に比べて高周波信号であると見なせるような十分に長い時間周期の間、周期的な信号は、こうして有利に与えられる。
【００２７】
そして、一度ローパスフィルタによるフィルタリングが適用されると、一実施形態に係るジャイロ測定値は、上記で述べられている時間間隔と少なくとも同一の幅を有するスライディング時間ウィンドウを考慮しながら、フィルタリングされた補正信号に基づいて与えられる。
【００２８】
この文脈においては、補正信号の高周波信号として見なされる残余命令信号をフィルタリングするために、ジャイロシステムによりもたらされた測定値が与えられる前に、最小時間周期の間、待機することが可能である。この最小時間周期は、与えられた命令信号の周期性の関数として有利に定義される。上記命令信号が、振動型ジャイロスコープにより与えられる測定信号に比べて高周波信号と見なされるように最小時間周期を決定することは必要である。
【００２９】
上記命令信号の周期および上記命令信号の一定の速度は、振動型ジャイロスコープの第一および第二の振動幾何学的位置が２π／ｋＮラジアンだけ離されるように決定される。ここで、Ｎは振動型ジャイロスコープの振動の周波数モードであり、ｋは補正されるエラーのオーダーの関数として決定される正の整数である。
【００３０】
このように振動型ジャイロスコープの振動幾何学的位置に対する角度の振幅を走査することにより、ジャイロスコープの振動幾何学的位置に対するエラーは次式を実質的に満たしているので、そのようなエラーの異なるオーダーを補正することが可能である。ここで、θは振動幾何学的位置値であり、ｎは整数である。
【００３１】
【数１】
0005352671.tif 000002
【００３２】
例えば、ｋが１であり、Ｎが２である場合、エラーの全てのオーダーは補正される。一般的な場合、ｋ以上のｎに対応する階数のエラーを平均化することができる。
【００３３】
このように進めることにより、最終的に振動型ジャイロスコープからの測定信号より補正信号を取得できる。この補正信号には、高周波信号を通してフィルタリングした残余命令信号が存在する。この残余命令信号は、自身の振動幾何学的位置を上記のように回転させるスケール因子に関連している。このフィルタリングされた補正信号から、振動型ジャイロスコープの振動幾何学的位置に関する測定エラーを平均化することが可能である。これにより、そのようなエラーは相殺される。
【００３４】
本発明の第二の態様は、本発明の一実施形態に係る測定方法を実行するために構成された手段を含むジャイロシステムを提案するものである。
【００３５】
そのようなジャイロシステムは、初期の第一振動幾何学的位置において振動する振動型ジャイロスコープであって、測定信号を与える振動型ジャイロスコープ（２１）と、ある時間周期に亘り周期的な命令信号を与えるように構成された命令部（２２）とを備えており、上記命令部は、上記時間周期の一部が経過する間に、上記振動幾何学的位置を第一方向に回転させ、第一速度プロファイルに従って、上記ジャイロスコープの振動位置を上記第一振動幾何学的位置から第二振動幾何学的位置へ変化させ、上記時間周期の他の一部が経過する間に、上記振動幾何学的位置を上記第一方向とは反対の第二方向に回転させ、第二速度プロファイルに従って、上記ジャイロスコープの振動位置を上記第二振動幾何学的位置から上記第一振動幾何学的位置へ変化させる周期的な命令信号を与えるように構成されており、上記命令信号は、上記時間周期に亘る平均が０であり、上記第一および上記第二速度プロファイルは、時間の関数としての振動幾何学的位置の変化の速度変化を示すものである、ことを特徴としており、上記振動型ジャイロスコープにより与えられる上記測定信号から上記命令信号を減算することにより得られる振動幾何学的位置の値の変化を表す補正信号を与えるように構成されている処理部（２６）とを更に備えていることを特徴とする。
【００３６】
第二速度プロファイルは、時間の関数としての第一速度プロファイルの反転させたものであってもよい。
【００３７】
それは、処理部の出力側に、角速度値に対応するジャイロ測定値を与えるように構成された演算部を更に備えていてもよい。角速度値の各々は、時間周期の整数倍離れた補正信号の２つの振動幾何学的位置の値の差を、時間周期の整数倍に対応する時間値を用いて除算することにより生じる。
【００３８】
それは、処理部の出力側に、補正信号の高周波成分をフィルタリングするように構成されたローパスフィルタを更に備えていてもよい。
【００３９】
このジャイロシステムにおいては、命令信号の周期および命令信号の一定の速度は、振動型ジャイロスコープの第一および第二振動幾何学的位置が２π／ｋＮラジアンだけ離されるように決定されてもよい。ここで、Ｎは振動型ジャイロスコープの振動の周波数モードであり、ｋは補正されるエラーのオーダーの関数として決定される正の整数である。
【００４０】
本発明の他の特徴および利点は、以下の記述を読めばよりはっきりと理解できるであろう。これは単に例示的なものであり、添付の図面を参考にしながら読まなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１Ａ】振動型ジャイロスコープの振動幾何学的位置を示している。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態に係るジャイロシステムによる測定方法の主なステップを示している。
【図１Ｃ】本発明の一実施形態に係る時間の関数としての第一および第二速度プロファイルを示している。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に係るジャイロシステムの構造を示している。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に係る補正信号およびフィルタリングされた補正信号を示している。
【図３】本発明の一実施形態に係る命令信号を示している。
【図４】本発明の一実施形態に係る命令信号の積分を示している。
【図５】本発明の他の実施形態に係るジャイロ信号の構造を示している。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、本発明の一実施形態に係る測定方法の主なステップを示している。
【００４３】
ステップ１１において、振動幾何学的位置を第一方向に回転させるように適合された周期的な命令信号が、当該周期的な命令信号の周期の一部において与えられる。この命令信号が与えられると、振動型ジャイロスコープの振動幾何学的位置は、特定の第一プロファイルに係る時間の関数として変化できる速度にて第一方向に回転する。したがって、振動型ジャイロスコープは第一振動幾何学的位置から第二振動幾何学的位置に移動する。この第一速度プロファイルは、一定の速度であってもよく、このような場合、振動幾何学的位置は、対象の時間周期の一部に亘り、連続的に変化する。
【００４４】
ステップ１２において、振動幾何学的位置を第一方向と反対の第二方向に回転させるように適合された命令信号が、当該命令信号の周期の他の一部において与えられる。ここで、当該命令信号は、第二振動幾何学的位置から第一振動幾何学的位置へのジャイロスコープの振動位置の変化を引き起こす。この変化は、第二速度プロファイルに従った時間の関数として変化し得る速度にてもたらされる。上記命令信号は、上記周期的な命令信号の周期に亘り、平均値が０である。
【００４５】
一実施形態において、第二速度プロファイルは、第一速度プロファイルを時間の関数として反転させたものである。したがって、第一および第二速度プロファイルは、時間周期の中心に関して互いに対称となる。
【００４６】
それゆえ、振動型ジャイロスコープは、ステップ１２の後で、最初の振動幾何学的位置、つまり、第一振動幾何学的位置にある。
【００４７】
なお、本発明の一実施形態において、第一および第二速度プロファイルは、時間の関数としての一定の速度を示している。それゆえ、速度に変化はない。つまり、振動位置は、第一方向および第二方向の両方について一定の速度にて回転する。
【００４８】
それゆえ、この命令信号は、振動型ジャイロスコープに交互歳差運動を与えるように適合された周期的な歳差運動信号である。
【００４９】
ジャイロスコープが歳差運動をしているとき、ステップ１１およびステップ１２は、ある時間周期に亘り、振動型ジャイロスコープから測定値を与えるために繰り返される。
【００５０】
この文脈において、振動型ジャイロスコープからの測定信号は、異なる振動幾何学的位置に対しても有利に利用可能である。振動型ジャイロスコープからの測定信号から、振動型ジャイロスコープに与えられた命令信号を減算することは、ステップ１３において補正信号を得るために十分である。命令信号というのは、ここでは、時間の関数としての角度値の変化を示す信号を意味している。この場合、もしジャイロスコープからの測定信号が角度値に対応するならば、減算操作が、直接、当該信号に適用される。もし測定信号が角速度値に対応するならば、角度値としての命令信号を得て、それを測定信号から減算するために、全体として命令信号を決定する工程がある。
【００５１】
なお、ステップ１１およびステップ１２が連続的に為されている間は、ステップ１３は連続的に実行される。
【００５２】
ジャイロシステムにより与えられる測定値は、振動幾何学的位置の値の変化を表す補正信号であって、ステップ１１およびステップ１２が実行されている間、ジャイロスコープにより与えられる測定信号から命令信号を減算することにより得られる補正信号に基づく。
【００５３】
図１Ｃは、本発明の一実施形態における第一および第二速度プロファイルを示している。図１Ｃは、時間の関数としての命令信号を示している。つまり、時間の関数としての角速度Ωの変化を示している。ここで、ジャイロスコープの振動幾何学的位置の変化にとっての命令信号に対応している角速度は、命令信号の周期の第一の部分に亘り連続的に増加し、命令信号の周期の第二の部分に亘り、増加したのと同様に、対称的に減少する。このように、部分１０１は第一速度プロファイルを図示しており、部分１０２は第二速度プロファイルを図示している。これらの２つの速度プロファイルは、時間に関して互いに反転したものとなっている。
【００５４】
以下では、説明のためだけではあるが、第一および第二速度プロファイルは、時間の関数としての速度変化を示さないものとする。つまり、一定の速度値であるものとする。
【００５５】
図２Ａは、本発明の一実施携帯に係る測定方法を実行するように構成された手段を含むジャイロシステムの構造を示している。
【００５６】
一実施形態において、ジャイロシステムは、命令部２２から受信した命令信号を受信して解釈するように構成された振動型ジャイロスコープ２１を少なくとも１つ備えている。上記命令部２２は、ジャイロスコープ２１の振動幾何学的位置の変化を制御するために、命令信号を送信するように構成されている。より詳しくは、命令部２２は、振動型ジャイロスコープの振動幾何学的位置を、連続した角速度にて、第一振動幾何学的位置から第二振動幾何学的位置に回転させるような命令信号を生成する。
【００５７】
このジャイロシステムは、一方では命令部２２から命令信号を受信し、他方ではジャイロスコープ２１から測定信号を受信する処理部２６を更に備えている。
【００５８】
処理部２６は、命令部２２により送信された、角度値を示す命令信号を受信するように、そしてこれらの命令信号を積分するように構成されている積分部２３を備えている。
【００５９】
この処理部２６は、一方では振動型ジャイロスコープ２１から測定信号を受信し、他方では積分部２３により与えられる積分命令信号を受信する信号減算器２４を更に備えている。この処理部２６は、出力２５にて補正信号を与える。なお、ここでは、処理部の出力にて与えられる補正信号は、スケール因子に関するエラーを含んでいる。それゆえに、命令信号に関連する残余信号が、補正信号の中にまだ存在し得る。このため、ジャイロシステムにより提供されるジャイロ測定の性能が低減し得る。
【００６０】
スケール因子に関するこの残余エラーを回避するために、残余信号が高周波信号とみなされ、かつ、残余信号がフィルタリングされるような十分に長い時間間隔に亘って命令信号を与えるための工程がある。この場合、この時間間隔の後、補正信号のフィルタリングが始められる。そして、周期的な命令信号を振動型ジャイロスコープに与え続けることにより、少なくともその時間間隔に対応するスライディング時間ウィンドウに亘り高性能ジャイロ測定を与えることができる。
【００６１】
この目的を達成するために、図２Ａに示されているジャイロシステムの出力２５においてローパスフィルタが備えられていてもよい。
【００６２】
本発明の一実施形態において、上述したように、角度値信号ではなく補正角速度値信号が出力２５にて与えられてもよい。この文脈において、もし命令信号が角度値を直接表しているのであれば、積分部２３は構造の中で不要となる。
【００６３】
図２Ｂは、三角型の命令信号の残余が可視である処理部の出力２５にて与えられる補正信号２０２を示している。そして、フィルタリングされた補正信号２０１は、ローパスフィルタを施した結果に対応する。
【００６４】
ここでは、上記フィルタリングされた補正信号２０１は、本発明の一実施形態に係る上記ジャイロシステムの上記ジャイロ測定が与えられる信号に対応する。
【００６５】
このようにフィルタリングを適用する際、たとえスケール因子が未知のものであっても、そのようなジャイロシステムは高性能ジャイロ測定を有利に与える。
【００６６】
図３は、本発明の一実施形態における命令信号を示している。この信号は、時間を横軸にとり、振動型ジャイロスコープの振動幾何学的位置における命令回転速度を縦軸にとった座標系によって示されている。ここで、上記命令信号は、時間の関数として振動型ジャイロスコープに加えられた回転速度の変化を示す矩形状の信号である。また、Ｘおよび−Ｘの値をとる回転速度Ωを交互に与えるための工程があり、それぞれの値は時間周期における連続したＴ／２の期間に亘り与えられる。それゆえに、ここでは上記回転速度は時間周期における各々のＴ／２の期間に亘り一定値であり、時間周期における連続した２つのＴ／２の期間に亘り、正の値および負の値を交互にとる。例えば、０．５（度／秒）から２０（度／秒）までの回転速度Ωが与えられてもよい。
【００６７】
なお、命令信号がフィルタリングされる実施形態においては、命令信号の周期性が短ければ短いほど、ジャイロシステムが補正信号およびこうした高性能な測定をすばやく提供することができる。
【００６８】
図３に示されている上記命令信号は、振動型ジャイロスコープ２１および処理部２６の両方に与えられる。
【００６９】
処理部２６が命令信号を受信すると、角速度値に対応している上記命令信号が最初に積分される。このように、本発明の一実施形態において、命令信号の積分は、図３に示されているように積分部２３の出力において、図４に示されているような信号の形状にて与えられる。
【００７０】
この信号は、振動型ジャイロスコープ２１の振動幾何学的位置の変化を時間の関数として表す周期２Ｔの周期的な三角型の信号である。
【００７１】
２π／ｋＮラジアンの角度に亘って、振動位置を同一に変化させることにより、ジャイロスコープからの測定信号のエラーを次式に従って平均化することができる。上記エラーはｓｉｎ（ｎＮθ）またはｃｏｓ（ｎＮθ）の形状にて記述され得る。
【００７２】
【数２】
0005352671.tif 000003
【００７３】
ここで、Ｎは振動型ジャイロスコープの振動周波数モード、ｋは正の整数、ｎは補正されるエラーのオーダーに対応する整数、およびθ０は振動型ジャイロスコープの初期振動幾何学的位置である。
【００７４】
なお、整数ｋは、振動型ジャイロスコープからの測定信号に含まれる、補正されるエラーのオーダーに従って決定される。ｋの値が１に等しく、振動型ジャイロスコープの周波数モードが２に等しい（つまり、Ｎ＝２）場合、ジャイロスコープの振動幾何学的位置に関する、何れのオーダーのエラーも平均化することができる。
【００７５】
ｋが１に等しく、振動型ジャイロスコープの周波数モードが２に等しい、つまり、Ｎ＝２の場合、１以上であるオーダーｎのエラーは次式に従って補正される。
【００７６】
【数３】
0005352671.tif 000004
【００７７】
例えば、米国特許第７２８１４２６号明細書に記述されている振動型ジャイロスコープのように、振動型ジャイロスコープの振動周波数モードＮは、２または３と等しくてもよい。
【００７８】
命令信号の周期の始点において測定される第一角度値と当該周期の終点において測定される第二角度値との差を決定することにより、測定信号からスケール因子に関連する残余命令信号を減算し、当該差を当該周期の値により除算する工程があってもよい。
【００７９】
命令信号の一または複数の周期分離れた２つの時間における、振動型ジャイロスコープにより占有される２つの振動幾何学的位置を考慮に入れる工程があってもよい。この場合、２つの位置の間の差は、これら２つの振動幾何学的位置を分離させる周期の数により除算される。
【００８０】
それゆえに、角速度値はここで与えられる。この角速度値は、スケール因子に関するエラーに対して有利に補正される。
【００８１】
図５は、本発明の位置実施形態において、そのような角速度値を与えるように構成されたジャイロシステムの構造を示している。
【００８２】
図示されている構造は、図２Ａに関して記述されている構造に部分的に同様であるが、異なる出力処理２５を有している。何れにせよ、補正信号中に残っている、スケール因子に関連している命令信号の残余を回避するという目的は同じである。ここで、処理部２６の出力２５にて、ＦＩＦＯ(First In First Out)５１を備えている演算部５３により補正信号を処理する工程がある。このＦＩＦＯ５１は、命令信号の周期２Ｔの整数倍について、処理部２６の出力にて提供された角度値を記憶する。
【００８３】
そして、減算器５２は除算器５４と協働して、振動型ジャイロスコープの振動幾何学的位置に関するエラーに対してだけでなく、スケール因子の関連するエラーに対してまでも補正された角速度の測定値を出力５５にて与えるように次式を適用することができる。
【００８４】
【数４】
0005352671.tif 000005
【００８５】
周期（Ｍ×２Ｔ）に亘る差を確立することにより、スケール因子を相殺することができる。
【図１Ａ】
0005352671.tif 000006
【図１Ｂ】
0005352671.tif 000007
【図１Ｃ】
0005352671.tif 000008
【図２Ａ】
0005352671.tif 000009
【図２Ｂ】
0005352671.tif 000010
【図３】
0005352671.tif 000011
【図４】
0005352671.tif 000012
【図５】
0005352671.tif 000013