(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバジャイロの縞数を決定するための方法であって、前記光ファイバジャイロは、干渉計に光ビームを給送する光源を含み、２つの光ビームは対向する方向に伝搬し、前記干渉計はその出力を検出器に給送し、前記検出器の出力信号は、前記縞数および複数の制御可能なパラメータの関数であり、前記方法は、
（ａ）  前記制御可能パラメータの値を決定するステップと、
（ｂ）  縞可視度効果および前記制御可能パラメータの値を利用して前記検出器の出力信号から前記縞数を抽出するステップとを含み、前記検出器の出力信号は、前記縞可視度効果のない場合、（１＋ｃｏｓθ）に比例し、θは前記２つの光ビームの位相の差であり、前記縞可視度効果は、θ２乗におけるべき級数によって乗算される式（１＋ｃｏｓθ）の中のｃｏｓθ項によって表される、方法。
【請求項２】
前記ステップａが、
前記検出器の出力信号を複数の復調信号に変換するステップと、
前記制御可能パラメータの値を決定するステップとを含み、前記パラメータに関して前記複数の復調信号の各々が予め定められた値を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップｂが、
前記検出器の出力信号を復調信号に変換するステップと、
前記制御可能パラメータの値に関する前記復調信号の測定値を決定するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップｂが、
前記検出器の出力信号を復調信号に変換するステップと、
前記制御可能パラメータの値を用いて、複数の試験的縞数の各々に関する、前記復調信号の数学的表現の計算値を決定するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップｂが、
前記検出器の出力信号を復調信号に変換するステップと、
前記制御可能パラメータの値に関する前記復調信号の測定値を決定するステップと、
前記制御可能パラメータの値を用いて、複数の試験的縞数の各々に関する、前記復調信号の数学的表現の計算値を決定するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップｂが、
前記復調信号の測定値と前記復調信号の数学的表現の計算値とを比較することにより前
記縞数を決定するステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記検出器の出力信号Ｆnkjが、ｎ、ｋおよびｊの関数であり、前記縞数はｎで示され、前記インデックスｋは−１、０および＋１の値をとり、前記インデックスｊは−１および＋１の値をとり、インデックス対（ｋ，ｊ）は、前記光ファイバジャイロが動作する状態を示し、前記光ファイバジャイロの動作のゾーンは、複数の状態（ｋ，ｊ）と関連し、Ｆnkjもまた、３つの制御可能なパラメータε、δおよびｌの関数であり、前記ステップａは、
前記動作のゾーンを決定するステップと、
各復調信号ＤＭＯＤｐ＝ΣＰkjＣpkjＦnkjを、予め定められた値Ａpに等しくするステップとを含み、ｐは１、２および３の値をとり、Ｐkjは状態（ｋ，ｊ）の発生確率であり、Ｃpkjは数字の係数であり、和は、前記光ファイバジャイロが動作するゾーンに関連した状態に対するものであり、前記ステップａはさらに
Ｆnkjに関する測定値を利用して、１、２および３に等しいｐを求めるよう等式ΣＰkjＣpkjＦnkj＝Ａpを解くことにより、ε、δおよびｌの値を得るステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記検出器の出力信号Ｆnkjがｎ、ｋおよびｊの関数であり、前記縞数はｎで表わされ、前記インデックスｋは−１、０および＋１の値をとり、前記インデックスｊは−１および＋１の値をとり、インデックス対（ｋ，ｊ）は前記光ファイバジャイロが動作する状態を示し、前記光ファイバジャイロの動作のゾーンは複数の状態（ｋ，ｊ）に関連し、Ｆnkjもまた、３つの制御可能なパラメータε、δおよびｌの関数であり、前記ステップｂは、
前記動作のゾーンを決定するステップと、
Ｆnkjに関する測定値を利用して復調信号ＤＭＯＤ４＝ΣＰkjＣ4kjＦnkjの測定値を得るステップとを含み、Ｐkjは状態（ｋ，ｊ）の発生確率であり、Ｃ4kjは数字の係数である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記検出器の出力信号Ｆnkjがｎ、ｋおよびｊの関数であり、前記縞数はｎで示され、前記インデックスｋは−１、０および＋１の値をとり、前記インデックスｊは−１および＋１の値をとり、インデックス対（ｋ，ｊ）は、前記光ファイバジャイロが動作する状態を示し、前記光ファイバジャイロの動作のゾーンは複数の状態（ｋ，ｊ）に関連し、Ｆnkjもまた、３つの制御可能なパラメータε、δおよびｌの関数であり、前記ステップｂは、
前記動作のゾーンを決定するステップと、
Ｆnkjに関する計算値を利用してｎの試験的な複数の値の各々について、復調信号ＤＭＯＤ４＝ΣＰkjＣ4kjＦnkjに関する計算値を得るステップとを含み、Ｐkjは状態（ｋ，ｊ）の発生確率であり、Ｃ4kjは数字の係数である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記検出器の出力信号Ｆnkjがｎ、ｋおよびｊの関数であり、前記縞数はｎで示され、前記インデックスｋは−１、０および＋１の値をとり、前記インデックスｊは−１および＋１の値をとり、インデックス対（ｋ，ｊ）は、前記光ファイバジャイロが動作する状態を示し、前記光ファイバジャイロの動作のゾーンは複数の状態（ｋ，ｊ）に関連し、Ｆnkjもまた、３つの制御可能なパラメータε、δおよびｌの関数であり、前記ステップｂは、
前記動作のゾーンを決定するステップと、
Ｆnkjの測定値を利用して復調信号ＤＭＯＤ４＝ΣＰkjＣ4kjＦnkjの測定値を得るステップとを含み、Ｐkjは状態（ｋ，ｊ）の発生確率であり、Ｃ4kjは数字の係数であり、前記ステップｂはさらに
Ｆnkjに関する計算値を利用してｎの試験的な複数の値の各々について、復調信号ＤＭＯＤ４＝ΣＰkjＣ4kjＦnkjに関する計算値を得るステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップｂが、
前記復調信号ＤＭＯＤ４の測定値に最も近い前記復調信号ＤＭＯＤ４の計算値に関連し
たｎの試験的な値を特定するステップを含み、前記特定されたｎの試験値は前記縞数である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
光ファイバジャイロの縞数を決定するための装置であって、前記光ファイバジャイロは、干渉計に光ビームを給送する光源を含み、２つの光ビームは対向する方向に伝搬し、前記干渉計は検出器にその出力を給送し、前記検出器の出力信号は、前記縞数および複数の制御可能なパラメータの関数であり、前記装置は、
（ａ）  前記制御可能パラメータの値を決定するための手段と、
（ｂ）  縞可視度効果および前記制御可能パラメータの値を利用して前記検出器の出力信号から前記縞数を抽出するための手段とを含み、前記検出器の出力信号は、前記縞可視度効果のない場合、（１＋ｃｏｓθ）に比例し、θは前記２つの光ビームの位相の差であり、前記縞可視度効果は、θ２乗におけるべき級数によって乗算される式（１＋ｃｏｓθ）の中のｃｏｓθ項によって表される、装置。
【請求項１３】
前記手段ａが、
前記検出器の出力信号を複数の復調信号に変換する複数の復調器と、
前記制御可能パラメータの値を調整することにより、前記複数の復調信号の各々に、予め定められた値を強制的に持たせるようにする複数の制御ループと、
前記制御可能パラメータの値を得るよう前記複数の復調信号の前記予め定められた値を利用するプロセッサとを含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記手段ｂが、
前記検出器の出力信号を復調信号に変換する復調器と、
前記復調信号の測定値を記憶するメモリとを含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記手段ｂが、
前記検出器の出力信号を復調信号に変換する復調器と、
前記制御可能パラメータの値を用いて、試験的な複数の縞数の各々について、前記復調信号の数学的表現の計算値を決定するプロセッサとを含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記手段ｂが、
前記検出器の出力信号を復調信号に変換する復調器と、
前記復調信号の測定値を記憶するメモリと、
前記制御可能パラメータの値を用いて、試験的な複数の縞数の各々について、前記復調信号の数学的表現の計算値を決定するプロセッサとを含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
前記手段ｂが、
前記復調信号の測定値に最も近い前記復調信号の数学的表現の計算値に関連した試験的な縞数に、前記縞数を等しくするプロセッサを含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記検出器の出力信号Ｆnkjが、ｎ、ｋおよびｊの関数であり、前記縞数はｎで示され、前記インデックスｋは−１、０および＋１の値をとり、前記インデックスｊは−１および＋１の値をとり、インデックス対（ｋ，ｊ）は、前記光ファイバジャイロが動作する状態を示し、前記光ファイバジャイロの動作のゾーンは複数の状態（ｋ，ｊ）に関連し、Ｆnkjもまた、３つの制御可能なパラメータε、δおよびｌの関数であり、前記手段ａは、
前記検出器の出力信号を複数の復調信号ＤＭＯＤｐに変換する複数の復調器を含み、ｐは１、２および３の値をとり、
前記手段ａはさらに
前記制御可能パラメータの値を調整することにより、前記複数の復調信号ＤＭＯＤｐの各々に、予め定められた値Ａpを強制的に持たせるようにする複数の制御ループを含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１９】
前記検出器の出力信号Ｆnkjが、ｎ、ｋおよびｊの関数であり、前記縞数はｎで示され、前記インデックスｋは−１、０および＋１の値をとり、前記インデックスｊは−１および＋１の値をとり、インデックス対（ｋ，ｊ）は、前記光ファイバジャイロが動作する状態を示し、前記光ファイバジャイロの動作のゾーンは、複数の状態（ｋ，ｊ）に関連し、Ｆnkjもまた、３つの制御可能なパラメータε、δおよびｌの関数で
あり、前記手段ａは、
前記動作のゾーンを決定するプロセッサと、
Ｆnkjに関する測定値を利用して、１、２および３に等しいｐについて等式ΣＰkjＣpkjＦnkj＝Ａpを解くことにより、ε、δおよびｌの値を得るプロセッサとを含み、量Ａpは予め定められた定数であり、Ｐkjは、状態（ｋ，ｊ）の発生確率であり、Ｃpkjは数字の係数であり、和は、前記光ファイバジャイロが動作するゾーンに関連した状態に対するものである、請求項１２に記載の装置。
【請求項２０】
前記検出器の出力信号Ｆnkjが、ｎ、ｋおよびｊの関数であり、前記縞数はｎで示され、前記インデックスｋは−１、０および＋１の値をとり、前記インデックスｊは−１および＋１の値をとり、インデックス対（ｋ，ｊ）は、前記光ファイバジャイロが動作する状態を示し、前記光ファイバジャイロの動作のゾーンは複数の状態（ｋ，ｊ）に関連し、Ｆnkjもまた、３つの制御可能なパラメータε、δおよびｌの関数であり、前記手段ｂは、
前記検出器の出力信号を復調信号ＤＭＯＤ４に変換する復調器と、
ＤＭＯＤ４の測定値を記憶するメモリとを含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項２１】
前記検出器の出力信号Ｆnkjは、ｎ、ｋおよびｊの関数であり、前記縞数はｎで示され、前記インデックスｋは−１、０および＋１の値をとり、前記インデックスｊは−１および＋１の値をとり、インデックス対（ｋ，ｊ）は、前記光ファイバジャイロが動作する状態を示し、前記光ファイバジャイロの動作のゾーンは、複数の状態（ｋ，ｊ）に関連し、Ｆnkjもまた、３つの制御可能なパラメータε、δおよびｌの関数であり、前記手段ｂは、
前記動作のゾーンを決定するプロセッサと、
Ｆnkjの計算値を利用して、試験的な複数のｎの値の各々について、復調信号ＤＭＯＤ４＝ΣＰkjＣ4kjＦnkjの計算値を得るプロセッサとを含み、Ｐkjは、状態（ｋ，ｊ）の発生確率であり、Ｃ4kjは数字の係数である、請求項１２に記載の装置。
【請求項２２】
前記検出器の出力信号Ｆnkjが、ｎ、ｋおよびｊの関数であり、前記縞数はｎで示され、前記インデックスｋは−１、０および＋１の値をとり、前記インデックスｊは−１および＋１の値をとり、インデックス対（ｋ，ｊ）は、前記光ファイバジャイロが動作する状態を示し、前記光ファイバジャイロの動作のゾーンは複数の状態（ｋ，ｊ）に関連し、Ｆnkjもまた、３つの制御可能なパラメータε、δおよびｌの関数であり、前記手段ｂは、
前記検出器の出力信号を復調信号ＤＭＯＤ４に変換する復調器と、
ＤＭＯＤ４の測定値を記憶するメモリと、
前記動作のゾーンを決定するプロセッサと、
Ｆnkjの計算値を利用して、試験的な複数のｎの値の各々について、復調信号ＤＭＯＤ４＝ΣＰkjＣ4kjＦnkjの計算値を得るプロセッサとを含み、Ｐkjは状態（ｋ，ｊ）の発生確率であり、Ｃ4kjは数字の係数である、請求項１２に記載の装置。
【請求項２３】
前記手段ｂが、
前記復調信号ＤＭＯＤ４の測定値に最も近い前記復調信号ＤＭＯＤ４の計算値に関連した試験的なｎの値を特定するプロセッサを含み、前記特定されたｎの試験値は前記縞数である、請求項２２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
この発明は一般的には光ファイバジャイロに関し、より特定的には光ファイバジャイロに関連する信号処理に関する。
【０００２】
光ファイバジャイロは、光ファイバの巻かれたコイルを通って互いに対向する方向に伝搬する光波間の位相差を決定することによって回転速度を測定する。回転方向にコイルを通って伝搬する光波は、回転方向と逆方向にコイルを通って伝搬する光波よりも長い時間を要する。この時間の差は、互いに対向して伝搬する光波の間の位相差として測定され、コイルの角速度に比例する。
【０００３】
図１に、光ファイバジャイロの典型的なブロック図が示される。光源２は、適度にコヒーレントな光ビームを光ファイバ干渉計４に供給する。光ファイバ干渉計４は、入力光ビームを２つの光ビームに分光し、これらの光ビームはコイルとして形成された光ファイバの両端に給送される。光ファイバの両端から射出する光ビームは、単一の出力光ビームへと再結合し、検出器６内へ給送される。
【０００４】
検出された光の強度Ｉ（すなわち検出器６の出力）は次の式によって表わされる。
【０００５】
【数１】
0004520560.tif 000002
【０００６】
式中、Ｉ0はピーク検出光強度であり、θ（ｔ）は時間の関数として表わされた２つのビームの間の位相差である。
【０００７】
典型的には位相差θ（ｔ）は次の式で表わされる。
【０００８】
【数２】
0004520560.tif 000003
【０００９】
式中、Φ（ｔ）は位相変調生成関数であり、Φ（ｔ）ｍｏｄ  ２π（ただしｍｏｄ  ２πは下付きである）は干渉計４内の位相変調器によって導入される位相変調であり、τは光ファイバコイルを通る伝搬時間であり、（φS＋２πｎ）は光ファイバコイルの軸のまわりを回転することによって生じる、いわゆるサニャック位相である。整数ｎ（サニャック縞数または単に縞数と呼ばれる）は、正か負かのいずれかであり、サニャック残留位相φSは−π≦φs＜πの範囲に拘束される。
【００１０】
検出器６の出力は直流成分を除去すようハイパスフィルタリングされ、その後アナログ・デジタル変換器８によってデジタル形式に変換され、最後にデジタルプロセッサ１０で処理され、干渉計４の回転の速度および角度の測定値を出力に与える。さらに、デジタルプロセッサ１０は位相変調生成関数Φ（ｔ）を生成し、このモジュロ２π部分はデジタル・アナログ変換器１２によってアナログ形式に変換され、干渉計４内の位相変調器に供給される。
【００１１】
典型的には、位相変調生成関数Φ（ｔ）は、ΦSE（ｔ）およびΦM（ｔ）などを含む多数の位相変調成分からなる。位相変調成分ΦSE（ｔ）は典型的には階段波形であって、その段の高さはτの間隔で−φSEだけ変化するが、ここでφSEはφSの推定値である。したがって、ΦSE（ｔ）変調はφSを大部分キャンセルする。サニャック残留位相φSのキャンセルされない部分の正確な測定は、サニャック位相の推定値をより正確にし、かつΦSE（ｔ）位相変調構成要件を生成するのに用いられるのは量であるという点で非常に重要である。
【００１２】
サニャック残留位相のキャンセルされない部分の正確な測定は、［ΦM（ｔ）−ΦM（ｔ−τ）］がｊφMと等しく、ここでｊの許容値が−１および１の値であり、φMがおよそπ／２ラジアン付近にあってコサイン関数の傾斜が最も急である予め定められた正位相角度であるような、ΦM（ｔ）位相変調成分を選択することによって非常に容易になる。この効果は、たとえばΦM（ｔ）を振幅π／２で周期２τである方形波にすることによって達成され得る。
【００１３】
φMの最良の選択はコサイン関数の傾斜が最大であるπ／２であろうと思われるかもしれないが、π／２とπとの間の値がよりよい雑音性能を提供することが示されてきた。
【００１４】
ΦM（ｔ）変調はまた、位相がτの間隔でφMだけ増加または減少する階段関数であり得る。これらの状況下で、下記の式（３）が成り立つ。ｋは、０と２πとの間にΦM（ｔ）変調を維持する整数である。これらの式を等式（２）に代入すると、下記の等式（４）が得られる。
【００１５】
【数３】
0004520560.tif 000004
【００１６】
上記の等式は理想的な位相差等式であり、φS−φSE＝０である。光ファイル閉ループ計算の場合、位相差等式には２つの制御パラメータが挿入され、結果として下記の式（５）が得られる。再平衡位相誤差εは下記の式（６）によって与えられ、位相変調器のスケールファクタ誤差δ／πは下記の式（７）によって与えられる。
【００１７】
【数４】
0004520560.tif 000005
【００１８】
式中、φXは、Ｘラジアンの変化をもたらすように意図された位相変調ステップによって引き起こされる光位相の変化である。φXが正しく、Ｘに等しいならば、δは０に等しいことに留意されたい。
【００１９】
パラメータφSEおよびφXは（特定的なＸに関する）が制御ループによって駆動され、２つの復調信号を強制的に０にする。第１の復調信号ＤＭＯＤ１は下記の式（８）によって与えられ、第２の復調信号ＤＭＯＤ２は下記の式（９）によって与えられる。
【００２０】
【数５】
0004520560.tif 000006
【００２１】
直流偏りパラメータｌが第３の制御ループによって駆動され、第３の復調信号を強制的にゼロにする。第３の復調信号ＤＭＯＤ３は下記の式（１０）によって与えられる。
【００２２】
【数６】
0004520560.tif 000007
【００２３】
光ファイバジャイロは一般的に、光がファイバを通って伝搬するにつれて生じる偏光クロスカップリング効果を避けるために広帯域光源を採用する。しかしながら、その結果、時計回りおよび反時計回りのビームの間の非相反性の位相シフトが出てくるにつれてコヒーレンスは失われる。このことは「縞可視度効果」に繋がり、よって２つのビームの間の干渉パターンは光路の差が増加するにつれてコントラストを失う。
【００２４】
干渉計光ファイバジャイロ（ＩＦＯＧ）では、適用された角速度に比例して、対向して伝搬するビーム間に位相シフトが生じる。サニャックスケールファクタは速度に対する位相シフトに関する。ナビゲーションに用いられるジャイロに関する典型的なサニャックスケールファクタは３から２０μラジアン／（度／時間）である。ＩＦＯＧにおける２つのビームの位相シフトは角速度を推定するために用いられる（校正サニャックスケールファクタを想定する）。しかしながら、干渉計はモジュロ２πに基づいて動作する。すなわち、ｎが整数であればφ＋２ｎπをφから区別することはできない。サニャックスケールファクタが３．５μラジアン／（度／時間）である場合、２πラジアンはおよそ５００度／秒に対応する。
【００２５】
ＩＦＯＧは通常、初期角速度がゼロに近く、後に大きな値になる用途に使用される。オンにした時点から位相シフトが連続して追跡される限り、２πの倍数を含む位相の合計は実際の角速度をもたらすものと推定することができる。しかしながら、用途によっては、初期条件を不正確なものとし得る大きな角速度であるときにジャイロに電源が入れられることがある。たとえば、５００度／秒で回転しているときにジャイロに電源が入れられると、位相シフトがゼロに近いように見え、測定速度はゼロに近いと推定されることとなる。
【００２６】
これまでは、捕捉された２πの初期倍数（すなわち縞数）を確立するための手段がなかった。ジャイロの位相測定に誤差をもたらす縞可視度効果によりこのような手段を提供する。
【００２７】
【発明の概要】
この発明は、光ファイバジャイロの縞数を決定するための方法および装置である。光ファイバ白は干渉計に光ビームを給送する光源を含み、この干渉計はその出力を検出器に給送する。検出器の出力信号は、縞数および複数の制御可能なパラメータの関数である。方法は、（１）制御可能なパラメータの値を決定するステップと、（２）制御可能なパラメータの値を利用して検出器の出力信号から縞数を抽出するステップとを含む。
【００２８】
【詳細な説明】
ＩＦＯＧにおける縞可視度効果は、干渉計の位相が拡大するにつれて干渉計の縞コントラストが失われることによって生じる。π／２の奇数倍である変調値の場合、縞可視度効果は消滅する。しかしながら、過変調の場合、縞可視度効果は、可能な最も高い測定精度を達成しようとするならば訂正されるべき誤差を引き起こす。
【００２９】
広帯域源を与えると、等式（１）は下記の式（１１）になることがわかる（１より大きいθ２乗の累乗は無視する）。
【００３０】
【数７】
0004520560.tif 000008
【００３１】
この式は近似である一方、線幅が波長の１％のオーダである典型的な光ファイバジャイロについては比較的よく当てはまる。
【００３２】
φMがπ／２ラジアンの奇数倍と等しい場合は、ｃｏｓθが０と等しいので縞可視度の誤差は消滅する。単一の縞の範囲内（−π≦φs＜π）で動作する閉ループ光ファイバジャイロにおいてφMが他の値である場合は、効果は、速度に依存し、かつ通常単なるスケールファクタの誤校正であるとされる偏り偏差として表わされる。しかしながら、複数の縞の動作（ｎ＞１）の場合は、効果は縞内の位相シフトの関数である偏り偏差として表わされる。複数の縞の動作は、サニャックスケールファクタの大きなジャイロにおいて特に重要であり、サニャックスケールファクタはサニャック位相と光ファイバジャイロの回転速度との比である。
【００３３】
縞の可視性から生じる検出器６からの検出光強度Ｉの誤差は次のように計算することができる。等式（４）および（１１）を用いて、変調振幅φMで動作する光ファイバジャイロの縞可視度による強度誤差が得られる。
【００３４】
【数８】
0004520560.tif 000009
【００３５】
式中、２次項は省略した。量Ｑnkjは下記の式によって表わされる。
【００３６】
【数９】
0004520560.tif 000010
【００３７】
等式（１９）中の量（Ｉ−直流強度）は、検出器６からの出力信号のハイパスフィルタリングした結果として生ずる信号の振幅に対応する。量（Ｉ−直流強度）をＩnkjとすると、下記の等式（２０）が得られる。
【００３８】
【数１０】
0004520560.tif 000011
【００３９】
光ファイバジャイロは、対応の（ｋ,j）値によって特定される状態Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥで動作する。等式（２０）から下記の式が得られる。
【００４０】
【数１１】
0004520560.tif 000012
【００４１】
式中、各等式のＩnkjを関連した状態を特定する記号で置換えた。
光ファイバジャイロは以下に規定される３つのゾーンで動作する。
【００４２】
【数１２】
0004520560.tif 000013
【００４３】
閉ループランダム過変調の場合、ジャイロは動作のゾーン内の４つの状態のうちのいずれか１つに変調され得る。ゾーン１において利用できる状態はＡ、Ｂ、ＣおよびＤである。ゾーン２において利用できる状態はＢ、Ｃ、ＤおよびＥである。ゾーン３において利用できる状態はＺ、Ａ、ＢおよびＣである。所与の状態の発生確率は動作の実際の位相シフトに依存する。
【００４４】
閉ループＩＦＯＧ機械化においては、３つの制御ループは選択された値にジャイロ制御点を維持するために連続して動作する。縞可視度効果のない場合、第１の制御ループは、干渉計出力光ビームの制御可能位相φSEをサニャック残留位相に等しく維持する。この結果、制御可能位相はサニャック残留位相の推定値となる。縞可視度効果が存在する場合には、サニャック残留位相の推定値はサニャック残留位相からεだけオフセットされることとなる。
【００４５】
縞可視度効果のない場合、第２の制御ループは、干渉計位相変調器の光位相変更コマンドを、位相変調器によってもたらされる位相変化に等しく維持する。縞可視度効果が存在する場合には、位相変調器によってもたらされる位相変化は、ファクタ（１＋δ／π）によって要求される位相変化よりも大きくなる。
【００４６】
縞可視度効果のない場合、第３の制御ループは、ハイパスフィルタリングされた検出器６からの出力信号の平均値をゼロに維持する。偏り
【００４７】
【数１３】
0004520560.tif 000014
【００４８】
は、アナログ・デジタル変換器８によって導入されるオフセットの結果である。制御ループの各々は、復調信号を結果としてもたらす復調処理にかかわる。このような復調信号は３つあり、すなわち、第１の制御ループに関連するＤＭＯＤ１と、第２の制御ループに関連するＤＭＯＤ２と、第３の制御ループに関連するＤＭＯＤ３とである。制御パラメータε、δおよびｌは、復調信号ＤＯＭＤ１、ＤＭＯＤ２およびＤＭＯＤ３を同時にゼロにするよう制御ループによって調整される。縞可視度効果のない場合、３つの制御パラメータε、δおよびｌは、干渉計のコサイン関数の対称性のために、３つの復調信号をゼロにするのに十分である。しかしながら、縞可視度効果が存在する場合には、縞可視度効果によってゼロ次の縞以外のすべての縞に導入された非対称性により、ＤＭＯＤ１、ＤＭＯＤ２およびＤＭＯＤ３の統計的平均値をゼロに駆動することができる場合でも、３つの制御パラメータは高次の縞に対する４つの変調状態すべてにおいて信号を同時にゼロにするには十分ではない。この効果は動作の実際の縞数を決定するために用いることができる。干渉計出力における残留信号を測定するためにさらなる復調信号ＤＭＯＤ４が用いられ、この値は縞数を決定するために処理される。
【００４９】
４つの復調信号ＤＭＯＤ１、ＤＭＯＤ２、ＤＭＯＤ３およびＤＭＯＤ４に関する等式を以下に３つのゾーンについて示す。初めの３つの復調信号は等式（８）、（９）および（１０）から得られる。４つ目の復調信号ＤＭＯＤ４は縞数ｎを決定するための手段を提供する。
【００５０】
【数１４】
0004520560.tif 000015
【００５１】
記号ｚ、ａ、ｂ、ｃ、ｄおよびｅはそれぞれ、変調状態Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥの発生確率を意味する。確率は、一定時間にわたる各状態の発生回数を数えることにより決定され得る。
【００５２】
縞数ｎは以下のようにして決定される。ゾーン数はφSに非常に近いφSEから決定される。ゾーン数が与えられると、等式の組（２２）、（２３）および（２４）のうち１つが選択される。制御ループによってゼロに維持される量ＤＭＯＤ１、ＤＭＯＤ２およびＤＭＯＤ３はゼロに設定され、それらが現われる等式は、一次方程式のシステムに関する標準的な数値反転法を用いることにより、特定の組のｎ値について、ε（ｎ）、(（ｎ）およびｌ（ｎ）を求めるよう計算される。典型的に、ｎ値の組は小さな数に制限され得る。たとえば、サニャックスケールファクタ（すなわち光ファイバジャイロの回転速度に対する、対向して伝搬する光ビームの間の位相差の比）が３．５μラジアン／（度／時間）でありかつ速度範囲が±１０００度／秒である光ファイバジャイロの場合、考えられる縞数は−２、−１、０、１および２である。その後、ε（ｎ）、δ（ｎ）およびｌ（ｎ）の値を用いて、等式（２１）に規定された特定の値を、等式の組（２２）、（２３）および（２４）における適切なＤＭＯＤ４の等式に代入することにより、ＤＭＯＤ４（ｎ）の値が計算される。ＤＭＯＤ４の値が測定されＤＭＯＤ４（ｎ）の計算値と比較される。ＤＭＯＤ４の測定値に最も近いＤＭＯＤ４（ｎ）に対応するｎ値が縞数であると決定される。
【００５３】
この手順は、誤差または遷移の結果として干渉器が確実に縞を「飛び超す」ことのないようにするために、自己テストの目的で連続して使用され得る。
【００５４】
これに代えて、ｎの関数として、予測されたＤＭＯＤ４の解析的な形を決定し、連立方程式を解くのに必要なマトリクス反転を回避することが可能である。たとえば、ゾーン１において変調深さが０．８７５の場合、ＤＭＯＤ４（ｎ）の解析的な解は下記の式によって表わされる。
【００５５】
【数１５】
0004520560.tif 000016
【００５６】
式中、φSEはゼロ次の縞に初期化された、第１の制御ループから抽出され得るサニャック残留位相推定値である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  光ファイバジャイロおよび関連の制御ループのブロック図である。
【符号の説明】
２  光源、４  干渉計、６  検出器、８  アナログ・デジタル変換器、１０  デジタルプロセッサ、１２  デジタル・アナログ変換器。
【図１】
0004520560.tif 000017