(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主擬似ランダムビットシーケンスによって光ビームを変調することにより、光ビームが伝搬する媒体の回転を決定するための方法であって、
前記主擬似ランダムビットシーケンスは隣接した複数のＰサブシーケンスを含み、前記各Ｐサブシーケンスは、予め定められた長さの開始シーケンスを含み、前記開始シーケンスには後続ビットのシーケンスが後続し、前記方法は、
（ａ）  特定のルールに準拠してＰサブシーケンスの各発生シーケンスからフィードバックビットを導出するステップを含み、前記発生シーケンスは、Ｐサブシーケンスにおける隣接したビットのシーケンスであり、前記発生シーケンスは前記開始シーケンスと同じ長さを有し、前記発生シーケンスに後続するビットは、前記発生シーケンスの後続ビットと呼ばれ、さらに
（ｂ）  前記Ｐサブシーケンスを修飾する際に用いられる１つまたはそれ以上の修飾子ビットのシーケンスを決定するステップと、
（ｃ）  前記１またはそれ以上の修飾子ビットを利用して前記Ｐサブシーケンスを修飾するステップと、
（ｄ）  予め定められた体積のスペースを囲む媒体中に光ビームを伝搬させるステップと、
（ｅ）  前記主擬似ランダムビットシーケンスによって前記光ビームを変調するステップと、
（ｆ）  前記媒体の回転を決定するために前記ステップ（ｅ）が施された前記光ビームを処理するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記ステップ（ｃ）が、
前記特定のルールに準拠して、前記後続ビットとして前記フィードバックビットまたは修飾子ビットのいずれかを選択するステップを含み、前記後続ビットは、前記フィードバックビットが導出される発生シーケンスの直後にある、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記主擬似ランダムビットシーケンスが、前記フィードバックビットが常に前記後続ビットとして選択される場合に、反復するｍシーケンス（最大長シーケンス）である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記主擬似ランダムビットシーケンスが、前記フィードバックビットが常に前記後続ビットとして選択された場合に、反復する複数のｍシーケンス（最大長シーケンス）のモジュロ２和である、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップ（ａ）において、前記発生シーケンスのフィードバックビットが、前記発生シーケンスにおける２つまたはそれ以上のビットのモジュロ２和である、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップ（ｂ）において、前記Ｐサブシーケンスにおいて後続ビットとして用いられる１つまたはそれ以上の修飾子ビットのシーケンスの決定が、先行するＰサブシーケンスの統計に基づく、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｂ）が、
（ｂ１）前記開始シーケンスおよび前記Ｐサブシーケンスにおけるフィードバックビットである後続ビットの「１」の個数から「０」の個数を減算することによって得られる第１の値を決定するステップと、
（ｂ２）第２の値を有する１つまたはそれ以上の修飾子ビットのシーケンスを決定するステップとを含み、前記第２の値は、前記１つまたはそれ以上の修飾子ビットのシーケンスにおける「１」の個数から「０」の個数を減算することによって得られ、前記第２の値は、前記ステップ（ｂ１）で決定された前記第１の値の加法に関する逆元である、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップ（ｃ）において、前記フィードバックビットが、前記開始シーケンスの最後から最終シーケンスの最後までの後続ビットとして排他的に用いられ、前記修飾子ビットが、前記最終シーケンスの最後から前記次の開始シーケンスの最初までの後続ビットとして排他的に用いられ、前記最終シーケンスは、前記開始シーケンスと同じ長さを有する予め定められたシーケンスである、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記ステップ（ｃ）において、前記修飾子ビットのすべてまたは一部分は、前記開始シーケンスの最後から前記最終シーケンスの最後までの後続ビットであり、前記最終シーケンスの最後において後続ビットとして未使用である前記修飾子ビットのすべての部分は、前記最終シーケンスの最後と前記次の開始シーケンスの最初との間の後続ビットであり、前記最終シーケンスは、前記開始シーケンスと同じ長さを有する予め定められたシーケンスである、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記ステップ（ｃ）において、前記修飾子ビットのすべてまたは一部分が、前記開始シーケンスの最後から前記最終シーケンスの最後までの間に、擬似ランダム間隔をおいて後続ビットとして挿入される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップ（ｂ）において、前記１つまたはそれ以上の修飾子ビットのシーケンスが第２の擬似ランダムビットシーケンスであり、前記ステップ（ｂ）は、
（ｂ１）隣接した複数のＳサブシーケンスを含む第２の擬似ランダムビットシーケンスを発生するステップを含み、前記各Ｓサブシーケンスは、予め定められた長さの開始シーケンスを含み、前記開始シーケンスには後続ビットのシーケンスが後続し、前記Ｓサブシーケンスにおける各発生シーケンスからのフィードバックビットは、特定のルールに準拠して導出され、前記発生シーケンスは、前記開始シーケンスと同じ長さを有する、前記Ｓサブシーケンスにおける隣接したビットのシーケンスであり、前記発生シーケンスに後続するビットは、前記発生シーケンスの後続ビットと呼ばれ、さらに
（ｂ２）前記Ｓサブシーケンスを修飾する際に用いられる１つまたはそれ以上の修飾子ビットのシーケンスを決定するステップと、
（ｂ３）前記１つまたはそれ以上の修飾子ビットを利用して前記Ｓサブシーケンスを修飾するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の擬似ランダムビットシーケンスが、前記フィードバックビットが常に後続ビットとして選択される場合に、反復する複数のｍシーケンス（最大長シーケンス）である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の擬似ランダムビットシーケンスが、前記フィードバックビットが常に後続ビットとして選択される場合に、反復する複数のｍシーケンス（最大長シーケンス）のモジュロ２和である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ステップ（ｂ１）において、前記発生シーケンスのフィードバックビットが、前記発生シーケンスの２つまたはそれ以上のビットのモジュロ２和である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記ステップ（ｂ２）において、前記Ｓサブシーケンスにおける後続ビットとして用いられる１つまたはそれ以上の修飾子ビットのシーケンスの決定が、先行する前記Ｓサブシーケンスの統計に基づいて行なわれる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記ステップ（ｂ２）が、
（ｂ２ａ）  前記開始シーケンスおよび前記Ｓサブシーケンスにおけるフィードバックビットである後続ビットの「１」の個数から「０」の個数を減算した第１の値を決定するステップと、
（ｂ２ｂ）第２の値を有する１つまたはそれ以上の修飾子ビットのシーケンスを決定するステップとを含み、前記第２の値は、前記１つまたはそれ以上の修飾子ビットのシーケンスにおける「１」の個数から「０」の個数を減算することによって得られ、前記第２の値は、前記ステップ（ｂ２ａ）で決定された前記第１の値の加法に関する逆元である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ステップ（ｂ３）において、前記フィードバックビットが、前記開始シーケンスの最後から前記最終シーケンスの最後までの後続ビットとして排他的に用いられ、前記修飾子ビットが、前記最終シーケンスの最後から前記次の開始シーケンスの最初までの後続ビットとして排他的に用いられ、前記最終シーケンスは、前記開始シーケンスと同じ長さを有する予め定められたシーケンスである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記ステップ（ｂ３）において、前記修飾子ビットのすべてまたは一部分が、前記開始シーケンスの最後から前記最終シーケンスの最後までの後続ビットであり、前記最終シーケンスの最後における後続ビットとして未使用の前記修飾子ビットのすべての部分は、前記最終シーケンスの最後と前記次の開始シーケンスの最初との間の後続ビットであり、前記最終シーケンスは、前記開始シーケンスと同じ長さを有する予め定められたシーケンスである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記ステップ（ｂ３）において、前記修飾子ビットのすべてまたは一部分が、前記開始シーケンスの最後から前記最終シーケンスの最後までの後続ビットとして用いられ、前記修飾子ビットは、前記最終シーケンスの最後より前において擬似ランダム間隔で後続ビットとして挿入される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ステップ（ｂ）において、前記１つまたはそれ以上の修飾子ビットのシーケンスが第２の擬似ランダムビットシーケンスであり、前記ステップ（ｃ）は、
前記第２の擬似ランダムビットシーケンスの次の各ビットであるモジュロ２を、前記主擬似ランダムビットシーケンスの次の各Ｐサブシーケンスに加えるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１に記載の方法を実施するための装置。
【請求項２２】
主擬似ランダムビットシーケンスによって光ビームを変調することにより、光ビームが伝搬する媒体の回転を決定するための装置であって、
主分析シーケンスにアクセスする主ビットシーケンス分析器を含み、前記主分析シーケンスは、主ビットシーケンスからの最新の複数のビットであり、前記主ビットシーケンスは、隣接した複数のＰサブシーケンスを含み、前記各Ｐサブシーケンスは開始シーケンスで始まり、前記主ビットシーケンス分析器は、前記主分析シーケンスからフィードバックビットを導出し、前記装置はさらに、
前記主ビットシーケンス分析器に、前記主分析シーケンスに後続する後続ビットを与えるためのシーケンスの修飾装置を含み、前記後続ビットは、前記主ビットシーケンス分析器によって導出された前記フィードバックビットまたは修飾子ビットのいずれかであり、前記修飾子ビットは、前記シーケンス修飾装置に格納された予め定められたビットまたは前記シーケンス修飾装置によって導出されたビットである、
前記装置は、さらに、
光源と、光ファイバのコイルとを含み、前記光源によって発生する光は前記光ファイバ中を伝搬し、さらに
前記光ファイバ中を伝搬する光を前記主擬似ランダムビットシーケンスで変調するための変調器と、
前記光ファイバ中を進行する光から前記コイルの回転を決定するためのプロセッサとを含む、装置。
【請求項２３】
前記主ビットシーケンスが、前記シーケンス修飾装置が前記後続ビットとして前記フィードバックビットを連続して与える場合に、反復するｍシーケンス（最大長シーケンス）である、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記主ビットシーケンスが、前記シーケンス修飾装置が前記後続ビットとして前記フィードバックビットを連続して与える場合に、複数の反復する複数のｍシーケンス（最大長シーケンス）のモジュロ２和である、請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
前記主ビットシーケンス分析器が、
前記主分析シーケンスを格納するためのシフトレジスタを含み、前記シフトレジスタは、前記シーケンス修飾装置からの後続ビットを受け、前記シフトレジスタの内容がシフトされたときに前記シフトレジスタの第１の段にそれを入れるための入力ポートと、前記シフトレジスタの最後の段の内容を読出すための出力ポートとを有し、前記主分析シーケンスのうち最も古いビットは前記出力ポートで利用可能であり、前記装置はさらに、
前記シーケンス修飾装置に与えられるフィードバックビットを発生するためのフィードバックビット発生器を含み、前記フィードバックビットは、前記シフトレジスタの内容から導出され、さらに
最終シーケンスが前記シフトレジスタにおいて検出されたときに最終シーケンスの警告を発生する最終シーケンス検出器を含む、請求項２２に記載の装置。
【請求項２６】
前記シフトレジスタが並列入力ポートを有し、前記シーケンス修飾装置は、前記シフトレジスタに前記開始シーケンスの並列入力を行ない、その後前記後続ビットのシーケンスの直列入力を行ない、前記後続ビットのシーケンスの各々は、前記最終シーケンスの警告が起こる前のフィードバックビットである、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記最終シーケンスの警告が起こった後の前記後続ビットが、０またはそれ以上の修飾子ビットのシーケンスであり、前記シーケンス修飾装置は、前記０またはそれ以上の修飾子ビットのシーケンスの後に、前記シフトレジスタに前記開始シーケンスを入れる、請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
前記シーケンス修飾装置が、前記修飾子後続ビットのシーケンスの一部分またはすべてを、連続して、または間に前記フィードバック後続ビットを散在させて、前記最終シーケンスの警告が起こる前に前記シフトレジスタに給送し、前記最終シーケンスの警告が起こった後に残る前記修飾子後続ビットのシーケンスのすべての部分は、前記最終シーケンスの警告後に前記シフトレジスタに連続して給送される、請求項２５に記載の装置。
【請求項２９】
前記シーケンス修飾装置が、前記最終シーケンスの警告の前に前記シフトレジスタにフィードバック後続ビットのみを給送し、前記最終シーケンスの警告の後には前記シフトレジスタに修飾子後続ビットのみを給送し、前記開始シーケンスおよび前記サブシーケンスにおける前記フィードバック後続ビットにおける「１」の個数から「０」の個数を減算することによって得られる第１の値は、前記修飾子後続ビットのシーケンスにおける「１」の個数から「０」の個数を減算することによって得られる第２の値の加法に関する逆元に等しい、請求項２５に記載の装置。
【請求項３０】
前記シーケンス修飾ユニットが、前記最終シーケンスの警告が起こる前に、前記シフトレジスタに、前記修飾子後続ビットのシーケンスの一部分またはすべてを、連続して、または間に前記フィードバック後続ビットを散在させて、前記シフトレジスタに給送し、前記最終シーケンスの警告が起こった後に残る前記修飾子後続ビットのシーケンスのすべての部分は、前記最終シーケンスの警告の後に前記シフトレジスタに連続して給送され、前記シーケンス修飾装置は第１の差および第２の差を決定し、前記第１の差は、前記開始シーケンスおよび現在のＰサブシーケンスに先行する前記Ｐサブシーケンスのフィードバック後続ビットの「０」および「１」の差であり、前記第２の差は、前記現在のＰサブシーケンスの発生時に前記シフトレジスタに入れられる前記修飾子ビットのシーケンスの「０」および「１」の差であり、前記第２の差は、前記第１の差の負の値に等しい、請求項２５に記載の装置。
【請求項３１】
前記シーケンス修飾装置が、
擬似ランダム時間間隔を示す信号を発生する擬似ランダムタイミング装置を含み、前記シーケンス修飾装置は、前記開始シーケンスの後に、かつ前記最終シーケンスの警告が起こる前に、擬似ランダム間隔で、前記修飾子後続ビットのシーケンスのすべてまたは一部分を含むビットを前記シフトレジスタに給送する、請求項２５に記載の装置。
【請求項３２】
前記シーケンス修飾装置が、
第２のビットシーケンスを与える第２のビットシーケンス分析器を含み、前記シーケンス修飾装置は、前記主ビットシーケンスを修飾するために前記第２のビットシーケンスを利用する、請求項２２に記載の装置。
【請求項３３】
前記シーケンス修飾装置が、前記第２のビットシーケンスの次の各ビットのモジュロ２和と、前記主ビットシーケンスの次の各Ｐサブシーケンスのビットとを、出力ポートに与える、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記第２のビットシーケンス分析器が、第２の分析シーケンスにアクセスし、前記第２の分析シーケンスは、前記第２のビットシーケンスからの最新の複数のビットであり、前記第２のビットシーケンスは、隣接した複数のＳサブシーケンスを含み、各Ｓシーケンスは開始シーケンスで始まり、前記第２のビットシーケンス分析器は、前記第２の分析シーケンスからフィードバックビットを導出し、前記シーケンス修飾装置は、前記第２の分析シーケンスに後続する後続ビットを前記第２のビットシーケンス分析器に供給し、前記後続ビットは、前記第２のビットシーケンス分析器によって導出されたフィードバックビットまたは修飾子ビットであり、前記修飾子ビットは、前記シーケンス修飾装置に格納された予め定められたビットまたは前記シーケンス修飾装置によって導出されたビットである、請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
前記第２のビットシーケンスが、前記シーケンス修飾装置が前記後続ビットとして前記第２のビットシーケンス分析器に前記フィードバックビットを連続して与える場合に、反復するｎシーケンスである、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記第２のビットシーケンスが、前記シーケンス修飾装置が前記後続ビットとして前記第２のビットシーケンス分析器に前記フィードバックビットを連続して供給する場合に、反復する複数のｍシーケンス（最大長シーケンス）のモジュロ２和である、請求項３４に記載の装置。
【請求項３７】
前記第２のビットシーケンス分析器が、
前記第２の分析シーケンスを格納するためのシフトレジスタを含み、前記シフトレジスタは、前記シフトレジスタの内容がシフトされるときに、前記シーケンス修飾装置から後続ビットを受け、前記シフトレジスタの第１の段に入れるための入力ポートと、前記シフトレジスタの最後の段の内容を読出すための出力ポートとを有し、前記第２の分析シーケンスの最も古いビットは前記出力ポートで利用可能であり、前記装置はさらに
前記シーケンス修飾装置に与えられる前記フィードバックビットを発生するためのフィードバックビット発生器を含み、前記フィードバックビットは、前記シフトレジスタの内容から導出され、さらに
前記最終シーケンスが前記シフトレジスタで検出されるときに最終シーケンスの警告を発生する最終シーケンス検出器を含む、請求項３４に記載の装置。
【請求項３８】
前記シフトレジスタが並列入力ポートであり、前記シーケンス修飾装置が、前記シフトレジスタへの前記開始シーケンスの並列入力を行ない、その後前記後続ビットのシーケンスの直列入力を行ない、前記後続ビットのシーケンスの各々は、前記最終シーケンスの警告が起こる前のフィードバックビットである、請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記最終シーケンスの警告が起こった後の前記後続ビットが、０またはそれ以上の修飾子ビットのシーケンスであり、前記シーケンス修飾装置は、前記０またはそれ以上の修飾子ビットのシーケンスの後に前記シフトレジスタに前記開始シーケンスを入れる、請求項３７に記載の装置。
【請求項４０】
前記シーケンス修飾装置が、前記最終シーケンスの警告が起こる前に、連続して、または間に前記フィードバック後続ビットを散在させて、前記修飾子後続ビットのシーケンスを前記シフトレジスタに給送し、前記最終シーケンスの警告が起こった後に残っている前記修飾子後続ビットのシーケンスのすべての部分は、前記最終シーケンスの警告後に前記シフトレジスタに連続して給送される、請求項３７に記載の装置。
【請求項４１】
前記シーケンス修飾装置が、前記最終シーケンスの警告前に前記シフトレジスタに前記フィードバック後続ビットのみを給送し、前記最終シーケンスの警告後に前記シフトレジスタに前記修飾子後続ビットのみを給送し、前記開始シーケンスおよび前記Ｓサブシーケンスにおける前記フィードバック後続ビットの「０」および「１」の差は、前記修飾子後続ビットのシーケンスの「０」および「１」の差の負の値である、請求項３７に記載の装置。
【請求項４２】
前記シーケンス修飾装置が、前記最終シーケンスの警告が起こる前に、前記修飾子後続ビットのシーケンスの一部分またはすべてを、連続して、または間に前記フィードバック後続ビットを散在させて、前記シフトレジスタに給送し、前記最終シーケンスの警告が起こった後に残っている前記修飾子後続ビットのシーケンスのすべての部分は、前記最終シーケンスの警告後に前記シフトレジスタに連続して給送され、前記シーケンス修飾装置は第１の差と第２の差とを決定し、前記第１の差は前記開始シーケンスおよび現在の前記Ｓサブシーケンスに先行する前記Ｓサブシーケンスのフィードバック後続ビットの「０」および「１」の差であり、前記第２の差は、前記現在のＳサブシーケンスの発生時に前記シフトレジスタに入れられる前記修飾子ビットのシーケンスの「０」および「１」の差であり、前記第２の差は、前記第１の差の負の値に等しい、請求項３７に記載の装置。
【請求項４３】
前記シーケンス修飾装置が、
擬似ランダム時間間隔を示す信号を発生する擬似ランダムタイミング装置を含み、前記シーケンス修飾装置は、前記開始シーケンスの後に、かつ前記最終シーケンスの警告が起こる前に、擬似ランダム間隔で前記シフトレジスタに前記修飾子後続ビットのシーケンスのすべてまたは一部分を含むビットを給送する、請求項３７に記載の装置。
【請求項４４】
前記シーケンス修飾装置が、前記現在のＳサブシーケンスにおける後続ビットとして入れられる１つまたはそれ以上の修飾子ビットを決定するために、前記現在のＳサブシーケンスに先行するＳサブシーケンスの統計を利用する、請求項３４に記載の装置。
【請求項４５】
前記シーケンス修飾装置が、前記現在のＰサブシーケンスにおける後続ビットとして入れられる１つまたはそれ以上の修飾子ビットを決定するために、前記現在のＰサブシーケンスに先行するＰサブシーケンスの統計を利用する、請求項２２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
この発明は一般に光ファイバジャイロスコープに関し、特に、このような装置に用いられる擬似ランダムビットシーケンス発生器に関する。
【０００２】
【発明の背景】
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】
より詳細には、光源２からの光ビームＷiは方向性カプラ５２のポートＡからポートＣを通過し、その後方向性カプラ５４のポートＡからポートＣおよびＤを通過する。したがって、対向して伝搬する２つの光ビームＷ1およびＷ2がコイル５６に確立される。対向して伝搬する光ビームＷ1およびＷ2は変調器５８によって位相変調されその後方向性カプラ５４のポートＣおよびＤに送られ、ここで単一の光ビームＷ0に合成され、ポートＡから出る。合成光ビームＷ0は方向性カプラ５２のポートＣからポートＢを通過し、その後検出器６に送られる。
【０００５】
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。
【０００６】
【数１】
0004297576.tif 000002
【０００７】
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。
【０００８】
典型的には位相差θ（ｔ）は次の式で表わされる。
【０００９】
【数２】
0004297576.tif 000003
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
位相変調量ｊφMの符号ｊを制御するために擬似ランダムビットシーケンスを用いる光ファイバジャイロ変調方法は、スパリンガー（Spahlinger）による米国特許第５，１２３，７４１号に開示されている。この擬似ランダム変調の方策は、クロスカップリングされた電子的誤差をキャンセルすることによりジャイロの偏りを改善し、これらの電子的誤差は従来の決定論的な変調機構において調整される。この方策がさらに発展したものがマークおよびタザーテス（Mark and Tazartes）による米国特許第５，６８２，２４１号に開示されており、ここではランダムな過変調（すなわちφMが(／２より大きい）方法によって、（擬似ランダム変調によって）バイアス誤差が、かつ（過変調によって）ランダムウォークが、同時に軽減される（過変調については米国特許第５，５３０，５４５号を参照されたい）。
【００１５】
擬似ランダム変調の初期の開発段階では、短い反復期間のシーケンスは自己相関特性が比較的低いため不所望であるとされていた。光ファイバジャイロ変調には、（典型的には１秒のオーダの回転である）十分に長いシーケンスが用いられる。しかしながら、擬似ランダムシーケンスのランダムウォーク特性のために、これらのシーケンスにより大きな低周波数成分が生ずることがわかっている。これらの低周波数成分は、光ファイバジャイロに用いられる光検出器回路に通常見られるように交流結合回路を介して上手く伝達されないため、望ましくない。さらに、周波数が低いことは、より長い期間にわたってジャイロが１つの変調符号で主に動作し得ることを示唆している。これらの期間中、ジャイロ信号はオフセットドリフト、強度ドリフトまたはゲインドリフトの対象となり得る。
【００１６】
【発明の概要】
この発明は、隣接した複数のＰサブシーケンスを含む主擬似ランダムビットシーケンスによって光ビームを変調することにより、光ビームが伝搬する媒体の回転を決定するための方法および装置に関する。各Ｐサブシーケンスは予め定められた長さの開始シーケンスを含み、後続ビットのシーケンスがこれに後続する。この方法は３つのステップを含む。第１のステップは、特定的なルールに準拠してＰサブシーケンスの各発生シーケンスからフィードバックビットを導出することを含み、発生シーケンスは、開始シーケンスと同じ長さを有する、Ｐサブシーケンスにおける隣接したビットのシーケンスである。発生シーケンスに後続するビットは、その発生シーケンスの後続ビットと呼ばれる。
【００１７】
この方法の第２のステップは、Ｐサブシーケンスを修飾する際に用いられる１つまたはそれ以上の修飾子ビットのシーケンスを決定することを含む。
【００１８】
この方法の第３のステップは、１つまたはそれ以上の修飾子ビットを利用してＰサブシーケンスを修飾することを含む。
【００１９】
【詳細な説明】
この発明は、改善した統計的特性によって擬似ランダムビットシーケンスを発生するための方法および装置である。この発明の実施例１が図２に示される。
【００２０】
擬似ランダムビットシーケンス発生器３は出力線５上に擬似ランダムビットシーケンスを発生する。擬似ランダムビットシーケンス発生器３は、ランダムビットシーケンス発生器の統計的特性に近似する統計的特性を有するシーケンスを発生する、いかなるタイプのビットシーケンス発生器であってもよい。最大長ビットシーケンス（ｍシーケンス）を発生するビットシーケンス発生器がこの目的に用いられることが多く、たとえば W. Wesley Peterson, Error Correcting Codes, M.I.T. Press/John Wiley & Sons, Inc., New York, 1961, pp.147-48などのさまざまな書物に記載されている。
【００２１】
擬似ランダムビットシーケンスにおける最新の予め定められた数のビットは、擬似ランダムビットシーケンス発生器３内のシフトレジスタにある。擬似ランダムビットシーケンス発生器３は、シフトレジスタの内容からシーケンスにおける次のビット（以下、フィードバックビットと呼ぶ）を決定し、それを出力線７に送る。フィードバックビットは通常、クロック１３によって与えられるクロック信号において適切な遷移が生じることによりシフトレジスタの内容がシフトすると、ビット平衡装置９を通過してシフトレジスタのデータ入力線１１に送られ、シフトレジスタに入るようにされる。シフトの後、シフトレジスタに格納された最も古いビットが出力線５上に現われる。したがって、クロック信号が適切に遷移するたびに、擬似ランダムビットシーケンスのうち新しいビットが出力線５に与えられる。
【００２２】
最終シーケンス検出器１５には最終シーケンスが格納される。擬似ランダムビットシーケンス発生器３におけるシフトレジスタの内容が最終シーケンス検出器１５に格納された最終シーケンスと整合すると、最終シーケンス検出器１５は統計的制御装置９に最終シーケンス警告を発行する。統計的制御装置９が制御装置１９によって能動化されると、線７に現われるフィードバックビットシーケンスではなく、格納された修飾子ビットシーケンスが、擬似ランダムビットシーケンス発生器３のシフトレジスタに、データ入力線１１を介してビットごとに給送される。修飾子ビットシーケンスは線５に現われる擬似ランダムシーケンスの実際の終わりにマークする。
【００２３】
修飾子ビットシーケンスは、線５に現われる擬似ランダムビットシーケンスにおいて「０」および「１」を平衡するために用いられ得る。たとえば、「１」の数が、開始シーケンスで始まり最終シーケンスで終わる擬似ランダムビットシーケンスの「０」の数よりも１だけ上回ると、修飾子ビットシーケンスは１つの「０」を含むか、またはおそらく「０」「０」「１」というシーケンスを含むであろう。同様に、不平衡が「０」に偏る場合には、修飾子ビットシーケンスは１つの「１」を含むか、またはおそらく「１」「０」「１」というシーケンスを含むであろう。
【００２４】
この発明は上記の単純な例が示唆するよりもはるかに高度な技術である。線５に現われる擬似ランダムビットシーケンスは隣接したサブシーケンスを含む。サブシーケンスは開始シーケンスで始まり、次の開始シーケンスが始まる場所で終る。シフトレジスタへのデータ入力線１１上に現われるビットシーケンスを後続ビットシーケンスとする。一般に、後続ビットはフィードバックビットまたは修飾子ビットのいずれかであり得る。後続ビットが排他的に開始シーケンスから最終シーケンスの終わりまでのフィードバックビットである必要はない。実際には、開始ビットの後に、かつ最終シーケンスの警告が発生する前に、１つまたはそれ以上の修飾子ビットを挿入することにより、興味深い統計的特性を得ることができる。
【００２５】
たとえば、サブシーケンスに挿入されることとなる修飾子ビットが１つしかなく、開始シーケンスの後に、かつ最終シーケンスの警告前に修飾子ビットを挿入するものとする。さらに、修飾子ビットは、それが置換することとなるいずれかのフィードバックビットの補数であるとする。この場合、サブシーケンスの長さは、サブシーケンス中に修飾子ビットが挿入される場所に依存して変化することとなる。プロセスを幾分複雑にし、修飾子ビットが対応のフィードバックビットの補数であるフィードバックビットのシーケンスに修飾子ビットのシーケンスを代入すると、注目すべき結果が得られる。
【００２６】
修飾子ビットを得るために、フィードバックビットの補数をとるのではなく他のマッピング手順を用いることができる。また、１つまたはそれ以上の隣接したフィードバックビットを、サブシーケンス内で擬似ランダム間隔をおいて設けられた１つまたはそれ以上の修飾子ビットで置換し、何らかの確率密度関数に従ってサブシーケンスの長さが分布するようにすることができる。このプロセスにより典型的には、開始シーケンスおよび所与のサブシーケンスのフィードバック後続ビットにおいて「０」および「１」の不平衡が生じるため、所与のサブシーケンスに後続するサブシーケンスの修飾子後続ビットの「０」および「１」に、補償のための不平衡を与えることが適切であろう。
【００２７】
１つまたはそれ以上の修飾子ビットの導出は、サブシーケンスの統計に基づき得る。たとえば、統計値が、開始シーケンスおよびサブシーケンスにおけるフィードバック後続ビットの「０」および「１」の不平衡であるとする。この不平衡を補償するように設計された修飾子ビットを最終シーケンスの警告後にサブシーケンスに挿入して、「０」および「１」が平衡状態にされたサブシーケンスを得ることができる。また、次のサブシーケンスにおける任意の場所に補償用修飾子ビットを挿入すると平衡状態が得られるであろう。このようにすると、多くのサブシーケンスに対して平衡効果が得られる。
【００２８】
１つまたはそれ以上の修飾子ビットの導出はまた、擬似ランダムビットシーケンスの統計的特性を単に変更することに基づき得る。たとえば、擬似ランダムビットシーケンスの各サブシーケンスが特定のｍシーケンスであれば、サブシーケンスすべてが同じ長さを有することとなる。このような擬似ランダムビットシーケンスに関連する周期性は好まれず、特定のｍシーケンスにおいて擬似ランダム間隔をあけて修飾子ビットを挿入し、種々の長さのサブシーケンスを含む擬似ランダムビットシーケンスを得るようにすることを選択するかもしれない。この場合、擬似ランダムビットシーケンスを構成するサブシーケンスの長さに関する異なった確率密度関数を得るために修飾子ビットを挿入する。
【００２９】
要するに、この発明の目的は、フィードバックビットの方策により擬似ランダムビットシーケンスを発生するための手順を前提として、どのようにして修飾子ビットが導出されても、フィードバックビットの代わりに修飾子ビットを用いることにより擬似ランダムビットシーケンスの１つまたはそれ以上の統計的特性を変更することである。このプロセスを実現するために、各サブシーケンスに挿入されるべき修飾子ビットおよび修飾子ビットが挿入される各サブシーケンスにおける正確な場所を特定し、全体的な目的は統計的特性を変更することである。
【００３０】
統計的制御装置９が制御装置１５によって能動化されない場合、線７上のフィードバックビットの流れは統計的制御装置９から線１１に流れ、線５上に現われる擬似ランダムビットシーケンスに修飾子ビットシーケンスが挿入されることはない。
【００３１】
開始シーケンスは開始シーケンスレジスタ１９に格納される。統計的制御装置９は制御線２１上に信号を送り、サブシーケンスの最後のビットが出力線５に現われた後に、開始シーケンスレジスタ１９の内容が、適切な次のクロック信号遷移と同時に擬似ランダムビットシーケンス発生器３のシフトレジスタにロードされるようにする。上記のプロセスが繰返される。
【００３２】
擬似ランダムビットシーケンス発生器３が利用するフィードバックビット発生プロセスは、擬似ランダムビットシーケンス発生器３のシフトレジスタの２つまたはそれ以上の段の状態に、いくつかの論理動作演算を行なうステップを含む。この目的のためのシフトレジスタ段の選択は、シーケンス選択レジスタ２３によって行なわれる。
【００３３】
擬似ランダムビットシーケンス発生器３１は、クロッキングを除いては擬似ランダムビットシーケンス発生器３と同様に動作する。擬似ランダムビットシーケンス発生器３１のクロック信号は線２１から得られ、これは、開始シーケンスが擬似ランダムビットシーケンス発生器３に送られるたびに出力線３３上に新しいビットが発生することを意味する。
【００３４】
制御装置１７により出力線３５上に「１」が現われると、擬似ランダムビットシーケンス発生器３１によって発生した擬似ランダムビットシーケンスは論理積ゲート３７を介して排他的論理和ゲート３９に送られる。擬似ランダムビットシーケンス発生器３１によって発生するビットが「０」である場合、擬似ランダムビットシーケンス発生器３によって発生する擬似ランダムビットシーケンスは変化せずに排他的論理和ゲート３９を通過する。擬似ランダムビットシーケンス発生器３１によって発生するビットが「１」である場合、擬似ランダムビットシーケンス発生器３によって発生する擬似ランダムビットシーケンスは排他的論理和ゲート３９を通過する際に反転する。したがって、統計的制御装置９は能動化されず、「１」が制御線３５に現われる場合には、排他的論理和ゲート３９からの擬似ランダムビットシーケンスの「０」および「１」は、擬似ランダムビットシーケンス３からの擬似ランダムビットシーケンスの「０」および「１」が１つの期間にわたって不平衡な状態であっても、擬似ランダムビットシーケンス３からの擬似ランダムビットシーケンスの２期間にわたって平衡な状態となる。
【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。
【図２】  この発明の実施例のブロック図である。
【符号の説明】
３  擬似ランダムビットシーケンス発生器、１５  最終シーケンス検出器、３１  擬似ランダムビットシーケンス発生器。
【図１】
0004297576.tif 000004
【図２】
0004297576.tif 000005