(57)【要約】  干渉型光ファイバジャイロスコープ（ＩＦＯＧ）のドリフト（°／ｈ）は、ＩＦＯＧが角速度効果の影響を受けていないときに、生成された電圧のゼロ角（回転）速度に対する変動を意味する。ＩＦＯＧのドリフトが事前定義された場合、減算プロセスによってドリフトの補償を自明に行うことができる。しかしながら、本発明により、本明細書で「ジャイロコイル」と呼ばれる一次コイルに属するＩＦＯＧのゼロ回転速度電圧の事前定義の必要がなくなり、その理由は、「モニタコイル」と呼ばれマイクロコントローラ制御（ＭＥＭ光ファイバオン／オフスイッチ）によって切り替えることができる二次コイルの支援により、ＩＦＯＧのゼロ回転速度電圧の瞬間変動を、周期的または必要に応じて監視できるからである。動的ドリフト監視干渉型光ファイバジャイロスコープ（ＤＤＭ−ＩＦＯＧ）と呼ばれるＩＦＯＧの新しい構成と本発明で提示され実施される新しい方法は、サニャック位相シフト（ＳＰＳ）によって生成される復調回路の電圧を直接使用する代わりに、検出コイルに全位相（フィードバック位相φとサニャク位相シフトを加えたもの）をゼロにする電圧を使用することによって開ループ方式と閉ループ方式を有するＩＦＯＧに有効である。
2016535249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最小構成を有する開ループＩＦＯＧを備えたＤＤＭ−ＩＦＯＧシステムの装置であって、
「ジャイロコイル」と呼ばれる第１のシングルモード光ファイバセンシングコイルと、
「モニタコイル」と呼ばれ、前記「ジャイロコイル」に垂直に固定された第２のシングルモードセンシングコイルと、
スーパールミネセント発光ダイオード（ＳＬＥＤ）と、
光学出力を光電流に変換するために使用されるフォトダイオードと、
適用された回転速度に比例したアナログ電圧を生成する復調回路と、
４５ｄＢ  ＦＯ偏光子と、
共振振動数ωｍと変調電圧振幅
【数１】
2016535249.tif 000231
とを生成する信号発生器と、
光強度安定化回路と、
圧電変換器（ＰＺＴ）と、
第１の２ｘ２シングルモードスプリッタ／カプラ＿１であって、前記ＳＬＥＤにより生成された光強度を等しく分割し結合し、前記ＳＬＥＤと前記フォトダイオードを前記４５ｄＢ  ＦＯ偏光子と前記光強度安定化回路に結合し、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」から来て干渉する前記光波を前記フォトダイオードに送るために使用される、第１の２ｘ２シングルモードスプリッタ／カプラ＿１と、
第２の２ｘ２シングルモードスプリッタ／カプラ＿２であって、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」内に放射されて戻る前記干渉光波のクロスバーパスの数を等しくし、前記４５  ＦＯ偏光子を過る前記光強度を等しく分割し、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」で作成された閉じた干渉型光路を構成し、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」から前記戻された光波を結合するために使用され、前記光波が反時計回り方向に伝播し、前記光波が前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」の中間位置に干渉縞と最大値の前記干渉縞コントラストを作成する、第２の２ｘ２シングルモードスプリッタ／カプラ＿２と、
アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を有し、かつ埋め込みソフトウェアを有するマイクロコントローラカードと、
第１の微小電気機械構造（ＭＥＭＳ）光ファイバ（ＦＯ）オン／オフスイッチ＿１であって、その光学端が前記「ジャイロコイル」に溶融スプライスされ、その別の光学端が第２の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２の出力アームに溶融スプライスされ、その前記の電気入力ピンが前記マイクロコントローラのＰ２．０ピンに接続され、「ジャイロコイル」を前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続するために使用され、「ジャイロコイル」を前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧからしばらくの間切断するために使用される、第１の微小電気機械構造（ＭＥＭＳ）光ファイバ（ＦＯ）オン／オフスイッチ＿１と、
第２の微小電気機械構造（ＭＥＭＳ）光ファイバ（ＦＯ）オン／オフスイッチ＿２であって、その光学出力が前記「モニタコイル」に溶融スプライスされ、その別の光学端が第２の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２に溶融スプライスされ、その電気入力ピンが前記マイクロコントローラのＰ２．１ピンに接続され、「モニタコイル」を前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続するために使用されかつＤＤＭ−ＩＦＯＧから「モニタコイル」をしばらくの間切断するために使用される、第２の微小電気機械構造（ＭＥＭＳ）光ファイバ（ＦＯ）オン／オフスイッチ＿２と、
双方向挙動を有する第１の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１であって、その入力アームが溶融スプライスによって前記第２の２ｘ２スプリッタ／カプラのアーム＿３に取り付けられ、その出力アームのうちの１つが溶融スプライスによって前記「ジャイロコイル」に取り付けられ、その出力アームの別のアームが溶融スプライスによって前記「モニタコイル」に取り付けられた、第１の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１と、
双方向挙動を有する第２の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２であって、その入力アームが溶融スプライスによって前記第２の２ｘ２スプリッタ／カプラのアーム＿４に取り付けられ、その出力アームのうちの１つが溶融スプライスによって前記第１のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチに取り付けられ、その出力アームの別のアームが溶融スプライスによって前記第２のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチに取り付けられた、第２の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２と、
単一モード型光ファイバ接続を結合する１つ以上の溶融スプライスと、
を含む装置。
【請求項２】
前記第１の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１が請求項１の前記２ｘ２シングルモードスプリッタ／カプラ＿２のアーム＿３から来る光波を等しく分割する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１によって等しく分割された前記光波が溶融スプライスによって前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」内に放射される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記「ジャイロコイル」と「モニタコイル」内に放射された前記光波が位相変調されない、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第２の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２が前記２ｘ２シングルモードスプリッタ／カプラ＿２のアーム＿４から来る光波を等しく分割する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第２の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２によって等しく分割された前記光波が溶融スプライスを介して前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ１と前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ２に放射される、請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記「ジャイロコイル」と「モニタコイル」内に放射された前記光波が、一般に、前記「ジャイロコイル」の長さ及び前記変調電圧振幅と適合する前記共振振動数を生成する前記信号発生器と、圧電変換器（ＰＺＴ）とによって位相変調される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記溶融スプライスによって前記第２の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２に取り付けられた前記第２の２ｘ２シングルモードスプリッタ／カプラ＿２であって、その１０巻のうちの１巻が前記ＰＺＴ上に巻き付けられ、前記ＰＺＴが前記信号発生器によって周期的かつ電気的に駆動され、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」の共通光路を前記変調電圧振幅によって前記共振周波数で延伸させて、前記「ジャイロコイル」と「モニタコイル」内に前記共通位相変調光波を同期的に作成する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１とＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２が、論理１を意味する５Ｖで透過し、前記マイクロコントローラカードの埋め込みソフトウェアによって制御される、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１とＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２が双方向形式で機能し、前記光波が、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」内で対向伝播式に移動し前記干渉縞を形成し、前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１と前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２内で双方向伝播させられ、前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１と前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２を介して前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」から来て前記フォトダイオード上に当たる前記干渉光波が、前記光電流を刺激する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
ＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ゼロ回転電圧を監視し導出する方法であって、
光波を第２の２ｘ２シングルモードスプリッタ／カプラ＿２によって２つの部分に分割する段階と、
前記第２の２ｘ２シングルモードスプリッタ／カプラ＿２で分割された前記光波のうちの１つを、位相変調なしに第１の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１内に放射する段階と、
前記１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１によって前記１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１内に放射された前記光波を更に分割する段階と、
１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１によって分割された前記光波のうちの１つを前記ジャイロコイルに注入する段階と、
１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１によって分割された前記光波のうちの別の１つを前記モニタコイルに注入する段階と、
ジャイロコイルから来る前記光波を第１のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１内に溶融スプライスを介して放射する段階と、
モニタコイルから来る前記光波を第２のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２内に溶融スプライスを介して放射する段階と、
前記第１のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１から来る前記光波を前記１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２内に放射する段階と、
前記第２のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２から来る前記光波を前記１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２内に放射する段階と、
前記第２のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２と前記第１のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１から来る前記光波を、第２の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２によって結合する段階と、
前記第２のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２と前記第１のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１のタイミング及びシグナリゼーションプロセスをマイクロコントローラカードによって制御する段階と、
復調回路から来るアナログ電圧をマイクロコントローラカードによってデジタル情報に変換する段階と、
第１のソフトウェア＿１と第２のソフトウェア＿２を使用してＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ゼロ回転速度電圧を監視し導出することによって前記デジタル情報を処理する段階と、を含む方法。
【請求項１２】
前記ＭＥＭＳ  ＦＯ  スイッチ＿１と前記オン／オフＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２を制御する第１のソフトウェア＿１が、図３のシグナリゼーションを生成し、前記マイクロコントローラカードの前記アナログデジタル変換器が、前記シグナリゼーション中に前記復調回路の出力をサンプリングすることを可能にし、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」が、前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１と前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２を介して前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧに取り付けられたときに、地球回転軸に垂直に配置された「ジャイロコイル」を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの前記復調回路の両方の回転電圧と、前記地球回転の軸と前記「ジャイロコイル」の軸の両方に垂直に配置された前記「モニタコイル」を含む前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧのゼロ回転電圧との間の平均γ相関係数を計算するために図７のフローチャートとなる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
初期値として前記第２のソフトウェア＿２、前記平均γ相関係数、及びゼロ（０）の平均オフセット電圧が入力され、この初期値が、前記ＭＥＭＳ  ＦＯ  オン／オフスイッチ＿１と前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２を制御し、図６の前記シグナリゼーションを生成し、前記マイクロコントローラカードの前記アナログデジタルコンバータが、前記シグナリゼーション中に前記復調回路の出力をサンプリングすることを可能にし、地球回転軸に垂直に向けられた前記「ジャイロコイル」が、前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１を介して前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧに取り付けられたときに前記復調回路から得られた第１の出力電圧と、地球回転軸と前記「ジャイロコイル」の両方に垂直に向けられた前記「モニタコイル」が前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２を介して前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧに取り付けられたときに前記復調回路から得られた第２の出力電圧との減算処理から計算された前記平均オフセット電圧を得るために図８のフローチャートと適合する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ソフトウェア＿２が動作し、前記平均オフセット電圧が新しい値として入力され、実行者及び／又はオペレータによって再始動され、前記「ジャイロコイル」が前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧに取り付けられたときに前記復調回路の第１の出力電圧をサンプリングし、前記「モニタコイル」が前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧに取り付けられたときの前記平均γ相関関係と前記平均オフセット電圧を使用することによって、前記マイクロコントローラの前記アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）によってサンプリングされた、前記復調回路の第２の出力電圧からの前記瞬間ゼロ回転電圧を計算し、最終的に、図９ａ及び／又は図９ｂに示された前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」の向きと回転速度投射及び外部適用に関する式（２８）の補正瞬間電圧差を動的に監視し導出する、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｚ軸（ヨー）のまわりの連続回転の影響下にある「ジャイロコイル」を含むＩＦＯＧの復調回路のゼロ回転速度電圧（ドリフトに対応し、ドリフト（°／ｈ）として直接定義された）を、ＩＦＯＧ構成に適応されたＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチと共に「ジャイロコイル」の回転軸に垂直に向けられた「モニタコイル」を使用することによって、瞬間的に監視し導出することに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動物体は、向きと大きさを有するベクトルとして表わされる。任意の時間における三次元空間内の移動物体の位置に関する正確な情報を得るには、基準点に対する物体の三次元ベクトル表現が分からなければならない。任意の軸における関連ベクトル成分の大きさが、その軸における移動物体の加速度に対応するとき、その向き情報は、時間間隔ΔｔとΔｔ内のゼロ回転電圧からの電圧差とを決定する正確なクロックと共に、サニャック効果に基づく、ジャイロスコープによって収集された角速度情報（（°／ｓ）／ｍＶで表されたスケールファクタを有する）から得られる。それにより、ジャイロスコープが取り付けられた回転フレームの向きは、Δｔにおける三次元（ｘ，ｙ，ｚ）における回転速度信号から生成された電圧差を積分することにより追跡される。回転フレームの角度方向誤差は、主に、リング干渉計であるＩＦＯＧのセンシングコイルとして使用される光ファイバの非線形性から生じる本質的に予測不能な光ドリフトと、磁界などの環境的影響と、熱過渡現象によって引き起こされ、積分プロセスによる時間に比例した角度方向誤差の増大を引き起こすセンシングコイル上の温度及び音響勾配によって、決定される。
【０００３】
最初のリング干渉計と回転媒体内の光伝播に関連する最初の実験は、Ｆ．ハーネスによって行なわれた（非特許文献１）。彼の実験装置は、光源、読み取り光学素子、及び円形光路を構成する一連の回転プリズムで構成されていた。しかしながら、ハーネスは、彼の装置の中間に配置された光源と検出システムが、ハーネスによって加えられた回転を受けないことにより、彼が予想した移動光に対する回転の影響を観察できなかった。回転フレーム内の反対方向に伝播するビームに光路差が生じることを述べた１９１３年にＧ．サニャックによって提案された回転効果を観察するために構成されたリング干渉計の最初の成功実験が、１９２５年に巨大マイケルソン干渉計構成によりＡ．Ａ．マイケルソンとＨ．Ｇ．ガレによって行われた。この光路差の測定は、絶対回転速度に比例し、すべてのタイプの光ジャイロスコープの基本である。２つの連続した光波が、ジャイロスコープの媒体の反対方向に伝播する場合、ＳＰＳは、絶対回転速度（°／ｈ）の関数である。光ファイバ製造技術の進歩によって、複数の光路を有するファイバリング干渉計が、ＳＰＳを示すために１９７６年にＶ．バリとＲ．Ｗ．ショートヒルによって最初に構成され、このファイバリング干渉計構成は、光ファイバジャイロスコープの用途における先駆的ステップとして知られている。
【０００４】
ＳＰＳφＲは、慣性フレームに対するファイバリング干渉計の回転速度（角速度）の関数であり、直線加速度ではなく回転のみによって生じる。Ｎ巻の光路を有するファイバリング干渉計用のφＲは、以下のように示される。
【０００５】
【数１】
2016535249.tif 000003
【０００６】
ここで、ＡとΩは、ベクトル量である。Ａは、閉光路の面積であり、Ωは、２つのビーム干渉計の回転数であり、λ０とｃ０は、真空中の波長と光速である。物質中のサニャック効果は、慎重な説明を要するが、屈折率やガイダンス条件と全く無関係であり、真空中と同じ値を維持する。ジャイロスコープ構成内の光路（すなわち、光ファイバ）がＮ巻からなる場合、ＳＰＳ（φＲ）は、式（１）で与えられる（非特許文献１）。ファイバリング干渉計は、本明細書では干渉型光ファイバジャイロスコープ（ＩＦＯＧ）と呼ばれ、式（２）の余弦応答を有する。
【０００７】
【数２】
2016535249.tif 000004
【０００８】
ここで、Ｉは、Ａで表した干渉計応答を定義する総フォトダイオード電流であり、ηは、Ａ／Ｗで表したフォトダイオードの分光感度であり、Ｐ０は、Ｗで表したフォトダイオード上に当たる光強度である。ＤＣ信号法で式（２）からＳＰＳを観察し抽出することは極めて困難である。ＳＰＳを抽出し、信号対雑音比を高めるために、相互位相変調が、正弦波と矩形波を周期的に変調することによって対向伝播光波が時計回り（ＣＷ）と反時計回り（ＣＣＷ）で伝播する光路に適用され、その振幅と角周波数は、リング干渉計の感度を±π／２ｒａｄに維持する。
【０００９】
【数３】
2016535249.tif 000005
【００１０】
センシングコイルの光ファイバ内でＣＷとＣＣＷ光波を伝播させる正弦相互位相変調Δφｍ（ｔ）は、真空中の光速の光の移動時間がτｇである場合、
【００１１】
【数４】
2016535249.tif 000006
【００１２】
【数５】
2016535249.tif 000007
【００１３】
位相変調が適用されたセンシングコイルのアームと適用されないアームの間には、τｇの遅延がある。三角識別法（trigonometric identities）を使用することにより、式（６）が得られる。
【００１４】
【数６】
2016535249.tif 000008
【００１５】
ここで、ｆｍ＝１／２τｇにおいて
【数７】
2016535249.tif 000009
【数８】
2016535249.tif 000010
は、変調電圧の振幅であり、∝は、（°／ｍＶ）で表した位相変調器の電圧位相変換係数であり、φｂ０は、センシングコイル内に生じた位相の振幅であり、ΔＬは、位相変調が適用されたセンシングコイルの長さ差であり、Δｎは、印加変調電圧
【数９】
2016535249.tif 000011
に対する電気光学モジュレータの関連結晶軸上に生じる屈折率差であり、ｆｍは、Ｈｚで表した位相変調を位相変調器に適用する関数発生器の周波数である。ＩＦＯＧのセンシングコイル内の低コヒーレント源は、コイルの中間で互いに干渉し、適用された位相変調と対照となる定在波は、光ファイバのこの制限された長さの範囲で生じ、この長さは、一時的コヒーレンス長Ｌｃである（非特許文献２）。式（６）の項τｇ／２はこの点を示す。式（６）は、式（７）のように並べ直すことができる。
【００１６】
【数１０】
2016535249.tif 000012
【００１７】
ここで、
【数１１】
2016535249.tif 000013
であり、式（６）でｔ→(ｔ−τｇ／２)と書き換える。式（３）に示した光電流の第１カインドベッセル関数にヤコビアンガー級数展開を使用することによって、位相変調器に適用された正弦変調の偶数及び奇数周波数高調波に関して式（８）が得られる。
【００１８】
【数１２】
2016535249.tif 000014
【００１９】
第１高調波の場合、ＩＦＯＧの復調回路の帯域フィルタを通った後、ｆｍ＝１／２τｇのフォトダイオード電流は、Ｉωｍである。
【００２０】
【数１３】
2016535249.tif 000015
【００２１】
矩形波変調の場合、式（９）の形は式（１０）で示される（非特許文献３）。
【００２２】
【数１４】
2016535249.tif 000016
【００２３】
ｆｍ＝１／２τｇの変調周波数の場合、
【数１５】
2016535249.tif 000017
は、φｂが位相変調器の電圧位相変換係数（∝，°／ｍＶ）を考慮してフォトダイオード電流を最大にするように決定される（非特許文献４）。フォトダイオード電流を最大にするφｂ値は、正弦変調では１．８ｒａｄであり、矩形波変調ではπ／２ｒａｄである。矩形波応答を正弦波応答と比較すると、矩形波応答は、「１／０．５３」のように正弦波応答より高い。正弦波変調ではフォトダイオード電流によって復調電圧
【数１６】
2016535249.tif 000018
が生成される。「ジャイロコイル」は、τｇ＝８．５７μｓに対応する１７００ｍの長さである。
【００２４】
【数１７】
2016535249.tif 000019
【００２５】
ここで、ＴＦは、（Ｖ／Ａ）で表した電流電圧変換器の伝達関数であり、Ｇは、復調回路の利得と抵抗損を示す。光出力Ｐ０は、結合スリーブ及びＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチを結合する溶融スプライスによるＩＦＯＧ回路内の全ての光損失を含む。式（１１）は、矩形波応答か正弦波応答かに関係なく、式（１２）として最も一般的な形で表される。項２ηＰ０ＴＦＧＪ１（φｂ）は、次の節ではＡ１，ｊと呼ばれる。
【００２６】
【数１８】
2016535249.tif 000020
【００２７】
ここで、
【００２８】
Ａ１＝２ηＰ０ＴＦＧＪ１（φｂ）、電気的スケールファクタ、（ｍＶ）
【００２９】
【数１９】
2016535249.tif 000021
ＩＦＯＧセンシングコイルの光学的スケールファクタ、（秒）、
【数２０】
2016535249.tif 000022
【００３０】
【数２１】
2016535249.tif 000023
任意時間におけるＩＦＯＧセンシングコイルの光ドリフトパラメータ、（°）
【００３１】
【数２２】
2016535249.tif 000024
任意時間ｔにおけるＩＦＯＧの電気的ドリフト，（ｍＶ）、（非特許文献５及び６）。
【００３２】
復調出力を有するＩＦＯＧを使用することにより、Δｔの時間間隔内の全角変位Ｄｊ（トラッキングオリエンテーションとも呼ばれる）が式（１３）で計算される。添字ｊは、ＤＤＭ−ＩＦＯＧが通常動作してヨー回転を検出するときの記述で「ソフトウェア＿２」と呼ばれる本発明の開発ソフトウェアにより実行される時間領域を示す。
【００３３】
【数２３】
2016535249.tif 000025
【００３４】
【数２４】
2016535249.tif 000026
【００３５】
ここで、ＳＦは、ＩＦＯＧのスケールファクタである。開ループＩＦＯＧの場合、ＳＦｏｐｅｎ＝｜Ω｜／ＶＧｙｒｏ＿Ｃｏｉｌであり（非特許文献７）、閉ループＩＦＯＧの場合、
【数２５】
2016535249.tif 000027
である（非特許文献４）。スケールファクタの単位は、（°／ｈ）／ｍＶである。開ループＩＦＯＧのスケールファクタは、ＶＧｙｒｏ＿Ｃｏｉｌの正弦関数により線形ではなく、それに対して閉ループＩＦＯＧのスケールファクタは、ほぼ平坦である（非特許文献４）。全瞬間角変位Ｄｊは、瞬間ＳＰＳに関して以下のように表すことができる。
【００３６】
【数２６】
2016535249.tif 000028
【００３７】
【数２７】
2016535249.tif 000029
【００３８】
ここで、
【数２８】
2016535249.tif 000030
とＡ１，ｊはそれぞれ、ｔ＝０と任意の瞬間時間ｔとして定義された初期時間における「ジャイロコイル」を含むＩＦＯＧの復調回路の電気的スケールファクタである。
【数２９】
2016535249.tif 000031
と
【数３０】
2016535249.tif 000032
はそれぞれ、ＩＦＯＧのセンシングコイルの瞬間光ドリフトと、初期時間におけるＩＦＯＧの復調回路の電気的ドリフトを表わす。
【数３１】
2016535249.tif 000033
上の変数は、
【数３２】
2016535249.tif 000034
ΔＶｊが、復調回路のゼロ回転速度電圧と復調回路によって生成されたＳＰＳ誘導電圧と間の瞬間正味電圧差であるときに、ＩＦＯＧのドリフトと呼ばれる。低コヒーレント源の光強度安定化と共に高品質の能動及び受動電子部品によって製造された復調回路の電気的ドリフトは（低コヒーレンスは、ランダムウォークかつダイナミックレンジをもたらす過剰ノイズと後方散乱ノイズ効果を減少させる）、光ドリフト成分と比べて無視できるほど小さい。復調回路の適切な接地と保護の実施により、初期時の
【数３３】
2016535249.tif 000035
は任意の時間ｔの
【数３４】
2016535249.tif 000036
と想定できる。式（１６）の最終的な形は、次の通りである。
【００３９】
【数３５】
2016535249.tif 000037
【００４０】
Δｔの時間間隔内のヨー軸（ｚ軸）回転の角変位に関して、式（１７）を使用して式（１５）を並び変えると、
【００４１】
【数３６】
2016535249.tif 000038
【００４２】
ノイズによる影響を受けたシステムにアランバリアンスの時間領域解析を実施する。システムから得られた有用データの不確実性は、ノイズの影響によって引き起こされるランダム誤差によって生成される。従って、任意のノイズ源の差異の寄与は、ジャイロスコープの角速度などの刺激効果のない状態で得られた電圧データによって計算又は評価される。
【数３７】
2016535249.tif 000039
とＡ１，ｊは静的でなく、時間的にランダム変化する挙動（動的挙動）を有する。
【数３８】
2016535249.tif 000040
は、
【数３９】
2016535249.tif 000041
と共に静的な値である。その結果、
【数４０】
2016535249.tif 000042
と
【数４１】
2016535249.tif 000043
の差異は、アランバリアンスによって決定されて、主にＩＦＯＧが動作しなくなる前に定義され特徴付けられる。
【数４２】
2016535249.tif 000044
が
【数４３】
2016535249.tif 000045
と等しいことは、光ドリフトがないことを意味するが、実世界では、センシングコイルに影響を及ぼすランダムノイズ変動と光放射源により
【数４４】
2016535249.tif 000046
かつ
【数４５】
2016535249.tif 000047
である。要するに、ＩＦＯＧの瞬間ドリフトは、ランダム挙動で起こる。ＩＦＯＧのドリフトは、ＩＦＯＧが角速度の影響を受けていないときに、°／ｈで表した復調回路から得られた平均出力である（閉ループＩＦＯＧの場合、位相変調器のタイプに関係なく、位相変調器に印加される全位相ゼロ化電圧）。その結果、光ドリフトパラメータ
【数４６】
2016535249.tif 000048
と
【数４７】
2016535249.tif 000049
のうちのランダム変動とＡ１，ｊの変動から生じたドリフトは、式（１８）の積分により時間に比例して角変位の誤差を大きくする。
【００４３】
本明細書で瞬間ドリフトと呼ばれるＩＦＯＧのドリフトは、完全に光ドリフト
【数４８】
2016535249.tif 000050
とＡ１，ｊ上のドリフト（変動）からなる。
【００４４】
取り組まれることが多いきわめて重要な主題である、開ループ及び閉ループ型ＩＦＯＧのスケールファクタの決定、関連緯度上の角速度投射に対する復調回路特性、及びＩＦＯＧの光ドリフト上にセンシングコイルを含む光ファイバの製造及び巻線プロセスと共にセンシングコイル内で伝播する偏光効果の影響に関する本発明を達成するのに必要な追加の知識は、非特許文献６、７、８及び９で深く研究され紹介されている。
【００４５】
本発明に至る関連国際特許
【００４６】
ファイバリング干渉計の構造における先駆的ステップは、１９７６年３月２２日と２３日にバリ（Vali）らによってヴァージニア州レストンでの「East-Coast Conference of the SPIE」で提案された研究であったが、この研究は特許されていない。この文献に示された発明は、「ジャイロコイル」を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路のゼロ回転速度電圧に直接対応する瞬間ドリフトを監視し導出するソフトウェア支援による構造的修正を含み、その感知面ベクトルは、「Reduced minimum configuration interferometric fiber optic gyroscope with simplified signal processing electronics」として特許された小型ＩＦＯＧ構成（特許文献１）上の連続ヨー回転速度の影響下で、図１と同じようにｚ軸（ヨー軸）に平行にされている。
【００４７】
特許文献２は、ドリフト補償ＭＥＭＳ（微小電気機械構造）ジャイロスコープについて述べている。特許文献２に提示された方法では、ＭＥＭＳジャイロスコープは、１８０°の回転を生成するモータによって、互いに１８０°逆の第１と第２の向きに逐次向けられる。次に、ＭＥＭＳ式ジャイロスコープの未知のドリフトが、２つの信号を比較することによって決定される。本発明は、特許文献２の発明開示と、新規の干渉型光ファイバジャイロスコープ（ＩＦＯＧ）及び方法として提示された発明が、発明されたＩＦＯＧ構成のセンシングコイルの現在の向きを妨げることなく、連続ヨー回転下のＩＦＯＧの瞬間ドリフトを監視し決定することに関連する点が異なる。センシングコイル、すなわち提示された発明ではｚ軸（ヨー軸）上で「ジャイロコイル」の向きを連続的かつ／又は周期的に変更する代わりに、ｘ軸（ピッチ軸）上の第２のファイバコイル「モニタコイル」が、ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチによって両方のコイルを切り換えることによって使用される。
【００４８】
さらに、特許文献３で紹介された方法は、ジャイロスコープの固有ドリフトを補償するために使用され、フィードバックループ制御によってドリフト誤差をゆっくりと変更することによって、左右揺れ、曲がり、回転などの発見的仮定のアキュムレータ回路への移行を対象としている。本発明は、ＩＦＯＧの未知のドリフトを実時間で監視し導出し補償するために発見的仮定を含まない。本発明は、特許文献３と全く異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４９】
【特許文献１】米国特許第６３５１３１０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１１２６６４７号明細書
【特許文献３】国際公開２０１０１１４９１５号パンフレット
【非特許文献】
【００５０】
【非特許文献１】Loukianov D, Rodloff R, Sorg H, Steiler B 1999 Optical Gyros and their Applications (The Research and Technology Organization (RTO) of NATO printed by Canada Communication Group Inc.), Section 5.4.
【非特許文献２】Bergh R A, Culshaw B, Cutler C C, Lefevre H C, and Shaw H J 1982 Source statististics and the Kerr effect in fiber-optic gyroscopes, Optics Letters, 7 no. 11 563-565.
【非特許文献３】H. Lefevre, 1993, The Fiber-Optic Gyroscope,Artech House, Boston and London, Chapters 5, 6, and 7.
【非特許文献４】Celikel O and San S E 2009 Establishment of All Digital Closed-Loop Interferometric Fiber-Optic Gyroscope and Scale Factor Comparison for Open-Loop and All Digital Closed-Loop Configurations. IEEE Sensors Journal  9 no.2 176-186.
【非特許文献５】Moeller, R.P.; Burns, W.K. and Frigo, N J  1989 Open loop output and scale factor stability in a fiber optic gyroscope. Journal of Lightwave Technology. 7, 262-269.
【非特許文献６】Celikel O and Sametoglu F 2012 Assessment of magneto-optic Faraday effect-based drift on interferometric single-mode fiber optic gyroscope (IFOG) as a function of variable degree of polarization (DOP),Measurement Science & Technology, 23,025104 (17pp).
【非特許文献７】Celikel O, Sametoglu F, and Sozeri H 2010 Optoelectronic Design Parameters of Interferometric Fiber Optic Gyroscope with LiNbO3 having North Finder Capability and Earth Rotation Rate. Measurement Indian Journal of Pure & Applied Physics 48 375-384.
【非特許文献８】Celikel O 2012 Application of the vector modulation method to the north finder capability gyroscope as a directional sensor, Measurement Science & Technology, projected angular 22 035203 (12pp).
【非特許文献９】Celikel O 2007 Construction and characterization of interferometric fiber optic gyroscope (IFOG) with erbium doped fiber amplifier (EDFA). Opical and Quantum Electronics 39 147-156.
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００５１】
本発明の目的は、ＩＦＯＧの瞬間ドリフトを監視し導出して、
【数４９】
2016535249.tif 000051
を導出することによって式（１８）の
【数５０】
2016535249.tif 000052
から
【数５１】
2016535249.tif 000053
を除去し、最終的に、その導出した
【数５２】
2016535249.tif 000054
を式（１７）の
【数５３】
2016535249.tif 000055
の代わりに使用することである。本発明により、式（１８）が式（１９）に変換され、持続時間Δｔ内で角速度が測定される瞬間ドリフトにより、復調回路の瞬間ゼロ回転速度電圧とＳＰＳ誘導復調電圧との導出瞬間復調電圧差
【数５４】
2016535249.tif 000056
が正確に決定される。式（１９）は、
【数５５】
2016535249.tif 000057
がないので式（１８）よりも信頼性の高い電圧差を提供する。その代わりに、式（１９）は、本発明による
【数５６】
2016535249.tif 000058
を含む。この場合、
【数５７】
2016535249.tif 000059
の代わりに、式（１９）に示されたように、補正瞬間ヨー角変位
【数５８】
2016535249.tif 000060
が提供される。
【００５２】
【数５９】
2016535249.tif 000061
【００５３】
ここで、
【数６０】
2016535249.tif 000062
Ａ１，ｊは、
【数６１】
2016535249.tif 000063
が、新しく構成され本発明で述べる方法と関連したＩＦＯＧの「モニタコイル」によって瞬間的に導出されうるパラメータなので、本発明により共通の電気スケールファクタに変換される。
【００５４】
【数６２】
2016535249.tif 000064
は、そのまま
【数６３】
2016535249.tif 000065
と等しい。式（１９）によれば、式（１８）と比較した式（１９）の利点を理解し易くするには、小角度手法条件で評価することで十分である。式（１９）の正弦関数の
【数６４】
2016535249.tif 000066
と
【数６５】
2016535249.tif 000067
は、分離できないパラメータであり、これらのパラメータによって、測定される角速度
【数６６】
2016535249.tif 000068
と瞬間的な光ドリフトパラメータ
【数６７】
2016535249.tif 000069
の両方により積分復調電圧出力が生成される。本発明は、
【数６８】
2016535249.tif 000070
を導出する新しい方法を紹介し、「ジャイロコイル」を含むＩＦＯＧの瞬間ドリフトが、さらにヨー（ｚ軸）に向けられた角速度を検出し、本発明におけるＩＦＯＧは、本文書では「動的ドリフト監視  干渉型光ファイバジャイロスコープ（ＤＤＭ−ＩＦＯＧ）」と呼ばれる。
【００５５】
前述のように、
【数６９】
2016535249.tif 000071
と
【数７０】
2016535249.tif 000072
の関係は、分散と呼ばれ、光ファイバ内で起こる光ドリフト現象のランダム挙動と、ＩＦＯＧが動作しない前のＡ１，ｊのＰ０ベース変動により、長期平均として推定される。この方法は、
【数７１】
2016535249.tif 000073
と
【数７２】
2016535249.tif 000074
の間の関係を確立するための最初かつ単一の方法である。しかしながら、第２の方法は本発明であり、本発明は、ＩＦＯＧの新しい構成と新しい方式を進歩させて、本文書では「モニタコイル」と呼ばれる第２のセンシングコイルによって、ＩＦＯＧの瞬間ドリフト
【数７３】
2016535249.tif 000075
を監視し導出し、このコイルの長さは、「ジャイロコイル」の長さと異なる。「モニタコイル」は、「ジャイロコイル」の軸に垂直に配置される。「モニタコイル」は、ｘ軸（ピッチ）に沿って固定される。「ジャイロコイル」と「モニタコイル」が互いに垂直で、ＤＤＭ−ＩＦＯＧがｚ軸（ヨー）の回りを回転するので、「モニタコイル」によって
【数７４】
2016535249.tif 000076
の決定精度が定義され、その角速度は、「ジャイロコイル」によって実時間かつ連続的に検出される。すなわち、ヨー軸（ｚ軸）のまわりの連続回転による「モニタコイル」上の角速度投射を防ぐために、本発明におけるＩＦＯＧのｙ軸（ロール）のまわりの回転は許可されない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】ＩＦＯＧ上の「ジャイロコイル」と「モニタコイル」の正確な向きを示す。ＤＤＭ−ＩＦＯＧは、基本的に、互いに直角に配置された同期的かつ連続的に切り替え可能な２つのシングルモード光ファイバコイルからなる図である。
【図２】図１に示された両方のコイルのヨー及びピッチ向きを有する、本発明が請求される新規のＤＤＭ−ＩＦＯＧの完全に記述的な実例を示す図である。
【図３】ゼロ角速度導入下で「ジャイロコイル」と「モニタコイル」によって生成された復調回路電圧出力の比例関係を示す図である。ソフトウェア＿１が実行される。図３は、本発明の対象であるＤＤＭ−ＩＦＯＧを有する第１の測定を示す。各コイルは、２００ｍｓ間で順次切り換えられる。「Ｇｙｒｏ＿ＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＧａｍｍａ．ｃ」と名付けられたソフトウェア＿１が実行される。１つのコイルがＤＤＭ−ＦＯＧに接続され、別のコイルがＩＦＯＧから切断される。「ジャイロコイル」と「モニタコイル」は、２００ｍｓ（デューティサイクルは各コイルで１／２である）間で切り換えられる。両方のコイルの復調電圧データは２時間以内に収集された。
【図４】５４００ｍｓ間「ジャイロコイル」がＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続されたとき、ソフトウェア＿２が埋め込まれたマイクロコントローラカードによって制御されたＦＯスイッチと関連した図２に示されたＤＤＭ−ＩＦＯＧの状態を示す図である。ＤＤＭ−ＩＦＯＧは、その通常動作で、ｚ軸（ヨー）のまわりの角速度を検出するように動作する。この状態の「モニタコイル」はＩＦＯＧから切断されている。「Ｇｙｒｏ＿ＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＧａｍｍａ．ｃ」と名付けられたソフトウェア＿２が実行される。
【図５】１２０ｍｓ間「モニタコイル」がＩＦＯＧに接続されたときに、ソフトウェア＿２が埋め込まれたマイクロコントローラカードによって制御されたＦＯスイッチと関連した図２に示されたＤＤＭ−ＩＦＯＧの状態を示す図である。「モニタコイル」を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧは、ｚ軸（ヨー）のまわりの角速度の影響下で「ジャイロコイル」を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ドリフトを監視し導出するように動作する。この状態で、「ジャイロコイル」は、ＩＦＯＧから切断されている。ソフトウェア＿２が実行される。
【図６】「ジャイロコイル」と「モニタコイル」に属する復調出力をサンプリングする内蔵アナログデジタルコンバータを同期的に制御するＣ型埋込みソフトウェア＿２を含むマイクロコントローラカードによって「ジャイロコイル」と「モニタコイル」を逐次切り換えるタイミングを示す図である。
【図７】平均相関係数を計算するソフトウェア＿１（「Ｇｙｒｏ＿ＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＧａｍｍａ．ｃ」）の流れ図である。ソフトウェア＿１が実行されているとき、「ジャイロコイル」は、ＡＧＣが地球回転軸に垂直になり、したがってＡＭＣもΩＥａｒｔｈに垂直になるように配置される。点線によって描かれた領域は、ソフトウェア＿１のフローチャートに含まれない。
【図８】第２の測定手順、ソフトウェア＿２（「Ｇｙｒｏ＿ＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＭａｉｎ．ｃ」）の第１の部分のフローチャートである。ソフトウェア＿２のフローは、２つの部分からなる。第１の部分は、オフセット電圧Ｖｏｆｆ、ｊと、最終的に、「ジャイロコイル」と「モニタコイル」がやはり地球回転（ΩＥａｒｔｈ）軸に垂直なときに、実ゼロ回転電圧に対応する「ジャイロコイル」を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧのドリフトと、「モニタコイル」を含むＩＦＯＧの導出ドリフト電圧との間の平均オフセット電圧を決定することを対象とする。点線で描かれた領域は、ソフトウェア＿２のフローチャートに含まれない。
【図９ａ】第２の測定手順の第２の部分のフローチャートであり、ソフトウェア＿２は、「ジャイロコイル」を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧが、連続的に外部から適用された回転速度（ΩＺ）で地球回転軸に対して平行な向きで回転し続けるときに、瞬間ドリフトを実時間で監視し導出することを対象とする。本発明におけるＤＤＭ−ＩＦＯＧにより厳密で正確なスケールファクタ（ＳＦ）が決定される。点線で描かれた領域は、ソフトウェア＿２のフローチャートに含まれない。
【図９ｂ】第２の測定シリーズの第２の部分のフローチャートであり、ソフトウェア＿２は、「ジャイロコイル」を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧが実験室緯度上で回転し続けるときに瞬間ドリフトを実時間で監視し導出することを対象とする。本発明におけるＤＤＭ−ＩＦＯＧによる真の（地理的）北を発見する。点線で描かれた領域は、ソフトウェア＿２のフローチャートに含まれない。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
本発明で述べるＤＤＭ−ＩＦＯＧは、好ましい実施形態である。「ジャイロコイル」１０１の瞬間光ドリフトは、本質的に、磁気光学ファラデ効果（ＭＯＦＥ）、シュウプ効力及びカー効果からなる。しかしながら、ＩＦＯＧのドリフトは、光ドリフト全体の積分形とＤＤＭ−ＩＦＯＧ  Ａ１，ｊの電気的スケールファクタの変動を意味する。「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ドリフトを「モニタコイル」１０３によって監視し導出するために、本明細書で述べる図２のＤＤＭ−ＩＦＯＧ構成及び方法が発明された。図２で、ＳＬＥＤ２２８放射のスペクトルバンド幅は、１５６２．００を中心とするＦＷＨＭ（半値全幅）で６２．０ｎｍであり、〜６００μＷの積分光学出力を有する。各コイルに注入される光学出力は、約６０μＷである。時間コヒーレンス長Ｌｃは、３９．４μｍである。カー効果は、Ｌｃ以内で起こる。推定カー効果による非可逆位相誤差は、約１０−７°／ｈであり、これは１．６６ｘ１０−１２ｒａｄに対応する。ＩＦＯＧの光学幾何学構成（１°／ｈの角速度）は、１．６６ｘ１０−５ｒａｄ（〜９．５ｘ１０−４°）のＳＰＳに対応し、〜１．７０ｘ１０−１２ｒａｄの相変化は小さすぎて検出できない。残りのドリフトパラメータは、磁気光学ファラデ効果（ＭＯＦＥ）とシュウプ効果である。ファイバ製造工程によるファイバの不均一長、電磁波干渉の偏光度（ＤＯＰ）、外部磁界と巻線及び製造工程でのファイバの特殊な捻れの両方により生じる円偏光複屈折効果、線形複屈折効果などのＭＯＦＥ光ドリフトの詳しい実験紹介は非特許文献６に示されている。したがって、同じ製造業者から得た「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３と呼ばれるシングルモード光ファイバコイルを使用することによって、不均一長の統計的分布と、線形及びツイスト円偏光複屈折特性を最終的に同じに維持することができる。両方のコイルの最終的な製造及び巻線識別に加えて、「モニタコイル」１０３は、図２の「ジャイロコイル」１０１のできるだけ近くに取り付けられ、これらのコイルは、ＤＤＭ−ＩＦＯＧが回転速度を検出する同じ温度及び音響範囲に維持される。「モニタコイル」と「ジャイロコイル」両方の間の距離は１ｃｍである。Ｄｒａｋａ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎによって製造された「モニタコイル」１０３と「ジャイロコイル」１０１として使用される光ファイバは、ベンドブライト型シングルモードである。非特許文献６に示された理論的研究と実験的研究の両方によれば、ＭＯＦＥは、シングルモード光ファイバセンシングコイルに注入された光の偏光度に依存しない。ＭＯＦＥドリフトの依存性は、磁界影響下でねじれ円偏光複屈折と共に光ファイバ内の交差結合偏光モード（ｓ３、正規化ストークスパラメータ）の空間出力スペクトル密度を作成する関連シングルモード光ファイバの不均一長の関数である。その結果、図２のＦＯオン／オフスイッチ２０６，２０８内の光ファイバ接続の基本偏光軸の回転が変化することがあり、基本回転軸の回転によって、センシングコイルアームに注入されて伝播する電磁波のＤＯＰを変化するが、シングルモードコイル内のＭＯＦＥドリフトは干渉波のＤＯＰに依存して変化しない。センシングコイ��アームに注入された電磁波のＤＯＰからＭＯＦＥ光ドリフトの独立性は、７８．００％〜０．１５％のＤＯＰ範囲内で実験的に実証された。ＩｎＧａＡｓフォトダイオード２２７に当たる両方のコイルの光学出力だけが変化する。本発明の方法により、光学出力（Ｐ０）の変化は、「ジャイロコイル」１０１がＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続されたときに監視され補償されうる。この補償は、式（２９）で振幅の比率で示される。
【００５８】
したがって、本発明は、光学出力の変更と共に、ＭＯＦＥとシュウプ効果によって生じる「ジャイロコイル」１０１（ヨー）のｚ軸のまわりの連続角速度による影響を受けた「ジャイロコイル」１０１の瞬間光ドリフト
【数７５】
2016535249.tif 000077
の監視と導出を提供する。コイル巻線方法は、干渉電磁波のＣＷ及びＣＣＷ方向の温度及び音響過渡効果を補償するために使用される四極（又は二極）ではない。両方のコイルは、標準電気通信光ファイバの方式で巻き付けられる。「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３の両方を有するＤＤＭ−ＩＦＯＧは、トルコ国のOptics Laboratory of National Metrology Instituteの音響的及び温度的に管理された環境に置かれる。さらに、ＭＯＦＥ（又は、シュウプ効果）によって生じる瞬間光ドリフトの数に関する正確な情報を得るのはきわめて不確かであり、その理由は、そのような量がノイズ指数であり、センサシステム内のノイズ指数のカオス挙動が、全てのノイズ成分に固有の状態だからである。したがって、監視され導出される瞬間光ドリフトの僅かな部分がシュウプ効果によって生じ、監視され導出される瞬間光ドリフトの大部分がＭＯＦＥベースによるものであることは間違いではない。
【００５９】
ＤＤＭ−ＩＦＯＧ内の構成要素の接続の詳しい説明
１．  最小構成を有する開ループＩＦＯＧの最小構成が構成される。
【００６０】
２．  図２の開ループＩＦＯＧ構成の２ｘ２溶融型ファイバシングルモード光ファイバカプラ２２１の出力ポートは、図２のＤＤＭ−ＩＦＯＧを構成するために図２に示された溶融スプライス２０９，２１１によって２つの１ｘ２溶融型ファイバスプリッタ／カプラ２０５，２０７に接続される。
【００６１】
３．  １ｘ２溶融型ファイバカプラ＿１  ２０５の１つのアームが、「ジャイロコイル」１０１に溶融スプライスされ２１０、１ｘ２溶融型ファイバカプラ＿１  ２０５の別のアームが、「モニタコイル」１０３に溶融スプライスされる２１２。
【００６２】
４．  ＰＺＴ  ２２０の延伸と、「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０１の両方のＳＬＥＤ  ２２８のスペクトルバンド幅とに応じて、時間コヒーレンスに基づく干渉を作成するために、位相変調器（ＰＺＴ  ２２０）から来るファイバ部分は、溶融スプライス２１１によって１ｘ２溶融型ファイバカプラ＿２  ２０７のアームに接続される。１ｘ２溶融型ファイバカプラ＿２  ２０７の光学経路は、両方のコイル１０１，１０３に式（７）の正弦逆位相変調電磁波が作成される共通経路である。
【００６３】
５．  ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ２０６，２０８は、「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３の両方内に対方向伝播する干渉光波を通すことを可能にし光学的双方向構造でありＳＰＳを伝搬する。
【００６４】
６．  １ｘ２溶融型ファイバカプラ＿２  ２０７の１つのアームは、溶融スプライス２１６によってＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１  ２０６に接続される。１ｘ２溶融型ファイバカプラ＿２  ２０７の別のアームは、溶融スプライス２１５によってＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２  ２０８に接続される。
【００６５】
７．  ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１  ２０６は、溶融スプライス２１３によって「ジャイロコイル」１０１に接続され、ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２  ２０８は、溶融スプライス２１４によって「モニタコイル」１０３に接続される。
【００６６】
８．  ソフトウェア＿２が埋め込まれたマイクロコントローラカード２１９のＰ２．０ピン２１８は、「ジャイロコイル」１０１を切り替えるＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１  ２０６の電気制御ピンに接続される。
【００６７】
９．  ソフトウェア＿２が埋め込まれたマイクロコントローラカード２１９のＰ２．１ピン２１７は、「モニタコイル」１０３を切り替えるＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２  ２０８の電気制御ピンに接続される。
【００６８】
１０．  シグナリゼーションの形成が図３に示される。ＤｉＣｏｎ  Ｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｓによって製造されたＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ２０６，２０８は両方とも透過である。透過型は、５Ｖが透過電圧で０Ｖが不透過電圧であることを意味する。
【００６９】
１１．  両方のコイル１０１，１０３は、溶融スプライス２１１，２１６，２１５，２１３，２１４によって同じ電気信号で位相変調される。
【００７０】
第１の測定手順
第１の測定手順は、電気的スケールファクタＡ１，ｊ上の瞬間変動（ドリフト）と共に「ジャイロコイル」の瞬間光ドリフト
【数７６】
2016535249.tif 000078
と、本発明で定義される
【数７７】
2016535249.tif 000079
との間の相関因子を提供する「γ相関係数」の決定を対象とする。添字「ｉ」は、ソフトウェア＿１によって適用される第１の測定段階の時間領域を示す。「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３は両方とも、同じ製造及び巻線工程を有し、それにより、両方のコイルのきわめて近く類似した線形及びツイスト円偏光複屈折分布が保証される。さらに、これらのコイルは、実験室内の同一で均一の地磁界による影響を受ける。本発明の同じ開ループＩＦＯＧ最小光学構成フレームに組み込まれた両方のコイル１０１，１０３は、同じ信号発生器２２５によって同じ位相変調条件に晒され、同じ光強度安定性回路２２４と、基準周波数を生成する同じＳＬＥＤ２２８放射を有し、また図２でＳＰＳを抽出する同じ復調回路２２６を有する。両方の「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３とを有するＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ドリフトは、本発明のために開発された埋め込みソフトウェア＿１に含んでいるマイクロコントローラカードによって順次かつ連続的に持続時間２００ｍｓで２時間にわたって収集された。Ｐ２．１  ２１７が５Ｖのとき、Ｐ２．０  ２１８は、ソフトウェア＿１によって即座に０Ｖにされる。ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ２０６，２０８の状態は、「モニタコイル」１０３がＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続され、「ジャイロコイル」１０１がＤＤＭ−ＩＦＯＧから切断された状態を提供する。ＡＭＣ１０５上に角速度投射はなく、したがって、「モニタコイル」１０３上のＳＰＳ
【数７８】
2016535249.tif 000080
は、「モニタコイル」１０３を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ドリフトパラメータだけからなる。「モニタコイル」１０３上のゼロＳＰＳ
【数７９】
2016535249.tif 000081
は、図１で分かるように、「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３の相対的に直角な配置により、本発明に示されたＤＤＭ−ＩＦＯＧの固有の結果である。
【００７１】
【数８０】
2016535249.tif 000082
【００７２】
ここでＢ１は、「モニタコイル」１０３と共に動作するＩＦＯＧの電気的スケールファクタである。これは、「モニタコイル」１０３をｘ軸（ピッチ軸）の方向に向けることにより達成され、したがって、図１のＡＭＣ１０５は、地球回転速度（ΩＥａｒｔｈ７１２）の方向に対する東西軸に平行である。この場合、
【数８１】
2016535249.tif 000083
復調回路２２６の出力が、式（１１）の出力と類似している場合でも、式（２０）に適正な復調電圧が示される。復調回路２２６の帯域フィルタは、中心がωｍ（ｒａｄ／ｓ）にあり、したがって、偶数周波数成分は、この帯域フィルタによって廃棄される。位相バイアス項は、τｇ＝６．１７０μｓの遷移時間に対応する１２３０ｍの「モニタコイル」１０３の長さによりφｂではなくφｂ’であり、復調回路２２６に取り付けられたＩｎＧａＡｓフォトダイオード２２７に当たる光学出力は、「モニタコイル」１０３の総スペクトル減衰、ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ２０６，２０８の切り換え再現性及び１ｘ２スプリッタ／カプラ２０５，２０７の分割比によりＰ０ではなくＰ０’である。ωｍにおける位相バイアス項φｂ’は、「モニタコイル」１０３のファイバ長が１２３０ｍ、変調周波数（ｆｍ）が６５．７２１００ＫＨｚ、信号発生器２２５によって供給された振幅変調が６．３０  Ｖｐｐの場合に、１．７２１ｒａｄである。
【００７３】
図３に示されたこれらの測定結果により、光ドリフトパラメータ
【数８２】
2016535249.tif 000084
と
【数８３】
2016535249.tif 000085
を含む「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３の両方を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの個々のドリフトは、「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３の同じ製造及び同じ巻線工程と、同じ変調アプリケーションの使用と、図２に示されたような「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３の両方に同じ最小開ループＩＦＯＧ構成接続とにより、ほぼ平行である。
【００７４】
図３では、「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３は、持続時間２００ｍｓで断続され、
【数８４】
2016535249.tif 000086
と
【数８５】
2016535249.tif 000087
は、両方のコイル１０１、１０３に角速度の影響がないことを意味し、マイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによって同期的にサンプリングされる。
【数８６】
2016535249.tif 000088
と
【数８７】
2016535249.tif 000089
の間にほぼ平行に延在することにより、「ジャイロコイル」１０１がｚ軸のまわりを回転中に
【数８８】
2016535249.tif 000090
が分かった場合は、任意の時間におけるＤＤＭ−ＩＦＯＧ「ジャイロコイル」１０１の、瞬間光ドリフト
【数８９】
2016535249.tif 000091
と関連付けられた瞬間ドリフトに関する情報が提供される。この点は、本発明の主要概念である。ｚ軸のまわりだけのＤＤＭ−ＩＦＯＧの回転方向の制限と、ｘ軸（ピッチ）に沿った「モニタコイル」１０３の感知面ＡＭＣ１０５の向きから、図１のＡＭＣ・Ωｚ＝０、
【数９０】
2016535249.tif 000092
が得られる。発明を請求するＤＤＭ−ＩＦＯＧは、ヨー軸の回転だけに限定され、したがって、ＳＰＳ（φＲ，ｉ）は、図１で分かるようにｚ軸（ヨー）方向に向けられた「ジャイロコイル」１０１の内側だけに生成される。「モニタコイル」１０３がｚ軸（ヨー）に対して垂直なので、図１のＡＭＣ１０５とΩｚ１１０のドット積はほぼ０であり、したがって、「モニタコイル」
【数９１】
2016535249.tif 000093
内にＳＰＳは生成されない。図３に２時間にわたる測定を適用することによって、
【数９２】
2016535249.tif 000094
と
【数９３】
2016535249.tif 000095
の比の平均が次のように計算される。
【００７５】
【数９４】
2016535249.tif 000096
【００７６】
【数９５】
2016535249.tif 000097
【００７７】
γｔ０とγｔｉは、同じ製造及び巻線工程で得られた光ファイバセンシングコイルの場合にきわめて互いに近く、これらの特徴に加えて、「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３は、本発明で使用されるＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ２０６，２０８と関連付けられた１ｘ２ＦＯスプリッタ／カプラ２０５，２０７が提供された図２の共通光回路と共通復調回路２２６に接合される。γｔ０とγｔｉの互いの近さは、図３に示されている。
【００７８】
【数９６】
2016535249.tif 000098
【００７９】
ここで、
【数９７】
2016535249.tif 000099
は、γｔｉから計算された平均化されたγ相関係数であり、Ｎは、第１の測定段階で行なわれた測定の数である。図３に示された観察結果により、式（２０）が記述される。一連の「γ相関係数」は、ｔｉで示された各点でソフトウェア−１が埋め込まれたマイクロコントローラカード２１９によって取得され、プロトコル「９６００，８，１，ｎｏｎｅ」と適合するハイパーターミナルによってＰＣに送られる。データシリーズからγｔｉの平均値が計算される。図３を参照し、この節で示したプロセスと測定を評価するとき、ＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６のゼロ回転速度電圧の変化率は、この実施態様に決定されたｔｉ＝４００ｍｓより遅くなければならず、その理由は、図３に示したような比例関係によって生じる
【数９８】
2016535249.tif 000100
の平坦さを保証するために、連続的な復調電圧データが隣りの復調電圧に近くなければならないからである。監視され導出されたドリフトの挙動は、図３と類似していなければならず、「ジャイロコイル」１０１の瞬間光ドリフトの導出は、Ｐ０上の変動と共に、急激に変化してはならない。すなわち、本発明で示されたこの方法と構成は、ノイズ指数ではなくＡ１，ｉとして定義された「ジャイロコイル」１０１の瞬間光ドリフトの振幅と共に、比較的ゆっくり変化するドリフト条件に有効である。
【００８０】
γｔｉとして表されたγｔｉ値の中の平坦さを最も妨げる影響は、「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３上のシュウプ効果による温度及び音響遷移から生じる勾配の変化である。ＤＤＭ−ＩＦＯＧに四極（又は二極）型巻線を有する「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３の両方の使用によりγｔｉ値の間の平坦さが強化されることは全く明らかである。
【００８１】
第１の測定手順の流れ
１．  図２のＤＤＭ−ＩＦＯＧは、ＳＬＥＤ２２８，〜６００μＷの定格光学出力で動作する。
【００８２】
２．  図２の復調回路は、±１５Ｖを印加することにより動作する。復調回路２２６の詳細は、非特許文献４と１０に示される。
【００８３】
３．  信号発生器は、６５．７２１００ＫＨｚの線形周波数に対応するωｍ＝４１２７２８ｒａｄ／ｓで基準角周波数を生成する。基準周波数の振幅は、６．３０Ｖｐｐであり、式（６）の正弦（又は矩形波）バイアス変調を生成し、図２の信号発生器２２５によってＰＺＴ２２０に適用される。
【００８４】
４．  光強度安定化回路２２４は、図１の手動スイッチによって活動化される。次に、図３に示されたＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ２０６，２０８に適用されるシグナリゼーションは、ＤＤＭ−ＩＦＯＧの動作が、地球回転速度投射を防ぐために、「ジャイロコイル」１０１（ヨー軸）を、トルコ国ゲブゼの緯度である４０．８°に北南に傾けることにより角速度の影響を受けないときに、本発明のために特別に開発された埋め込みソフトウェア＿１を含むマイクロコントローラカード２１９によって開始される。「モニタコイル」１０３は、東西方向を示し、「モニタコイル」１０３の感知面ベクトルＡＭＣ１０５は、更に、ΩＥａｒｔｈ７１２に垂直である（ＡＭＣ⊥ΩＥａｒｔｈ）。印「⊥」は、幾何学的表記法で関連センシングコイルの感知面ベクトルが関連角速度軸に垂直であることを示す。
【００８５】
５．  ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ２０６，２０８の一連の切り換えプロセスを作成するシグナリゼーション３６０により、両方のセンシングコイル１０１，１０３がそれぞれ、持続時間２００ｍｓだけＤＤＭ−ＩＦＯＧ回路に逐次接続される。１つのコイルがＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続され、別のコイルがＤＤＭ−ＩＦＯＧから切断されている。
【００８６】
６．  ２００ｍｓ間「ジャイロコイル」１０１がＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続され、「モニタコイル」１０３がＤＤＭ−ＩＦＯＧから切断されているとき、
【数９９】
2016535249.tif 000101
が、埋め込みソフトウェア＿１を含むマイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによってサンプリングされ、電圧データが、ハイパーターミナルを介してＰＣに転送される。
【００８７】
７．  ２００ｍｓ間「モニタコイル」１０３がＩＦＯＧに接続されており、「ジャイロコイル」１０１がＩＦＯＧから切断されているとき、
【数１００】
2016535249.tif 000102
は、埋め込みソフトウェア＿１を含むマイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによってサンプリングされ、電圧データが、ハイパーターミナルを介してＰＣに転送される。
【００８８】
８．  そして最終的に、式（２２）のγｔｉと式（２３）の
【数１０１】
2016535249.tif 000103
が、復調回路２２６のサンプリング電圧から計算される。
【００８９】
９．  
【数１０２】
2016535249.tif 000104
は、開発されたソフトウェア＿２に入力され、その詳細は、「第２の測定」で示される。
【００９０】
第２の測定手順
第２の測定手順は、２つの部分からなる。第１の部分は、下記に述べるオフセット電圧Ｖｏｆｆ８００の決定に関し、第２の部分は、ＤＤＭ−ＩＦＯＧが、「ジャイロコイル」１０１のいくつかのＡＧＣ１００の向きに従って回転し続けるときの瞬間ドリフトの実時間の監視及び導出に関する。
【００９１】
第２の測定手順の時間領域を変更するために、添字「ｊ」は、第２の測定ステージの時間領域を示す。換言すると、添字「ｊ」は、ソフトウェア＿２によって作成されたタイミング、シグナリゼーション６６０及びサンプリングプロセスに対応する。
【００９２】
ＤＤＭ−ＩＦＯＧがｚ軸の回りを回転するとき、
【数１０３】
2016535249.tif 000105
なので、「ジャイロコイル」１０１が、
【数１０４】
2016535249.tif 000106
を生成し、「モニタコイル」が、
【数１０５】
2016535249.tif 000107
を生成する。
【００９３】
第１の測定から計算された平均化された「γ相関係数」の良好な平坦さに依存することにより、「ジャイロコイル」がｚ軸のまわりを回転し続けるとき、復調回路電圧出力
【数１０６】
2016535249.tif 000108
がまだ瞬間光ドリフトによって生成されており、式（２４）と表すことができる。しかしながら、ＤＤＭ−ＩＦＯＧが、回転速度方向に対するＡＧＣ１００の繰り返し傾斜プロセスを適用せずに回転するときは、実際に
【数１０７】
2016535249.tif 000109
を測定することができない。
【数１０８】
2016535249.tif 000110
は、任意の時間ｔにおける「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の実際の瞬間ゼロ回転速度電圧である。
【００９４】
【数１０９】
2016535249.tif 000111
【００９５】
添字「ｊ」として定義された時間領域内で同時に「ジャイロコイル」がＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続されヨー回転が続くときの瞬間ドリフトパラメータを導出する正確な相関関係が、式（２６）と（２７）に構成される。本発明に示された方法により、第１の測定段階から決定された
【数１１０】
2016535249.tif 000112
を使用し
【数１１１】
2016535249.tif 000113
を測定することにより、「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧがｚ軸（ヨー）の回りをまだ回転しているときにＡ１、ｊの変動と関連した瞬間ドリフト
【数１１２】
2016535249.tif 000114
を含む、「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ドリフトに対応する、ＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の瞬間ゼロ回転電圧を導出することができる。「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの
【数１１３】
2016535249.tif 000115
の代わりに、式（２５）の「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの
【数１１４】
2016535249.tif 000116
が、「モニタコイル」１０３の支援により監視され導出される。
【数１１５】
2016535249.tif 000117
は、任意の時間ｔにおける「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の導出瞬間ゼロ回転速度電圧と呼ばれる。
【００９６】
【数１１６】
2016535249.tif 000118
【００９７】
ここで、
【数１１７】
2016535249.tif 000119
は、「モニタコイル」１０３が、図５の位置であるＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２  ２２８を介してＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続されているときの復調回路２２６の出力であり、
【数１１８】
2016535249.tif 000120
は、図５で、位相変調対向伝播光波が「モニタコイル」に進むことを可能にするＦＯオン／オフスイッチ＿２  ２０８の位置で１２０ｍｓ以内でマイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによってサンプリングされる。両方のコイルの一貫性が最大である理想的状態では、式（２４）の
【数１１９】
2016535249.tif 000121
は、図３に示された測定データに基づいて、
【数１２０】
2016535249.tif 000122
と等しくなければならない。「ジャイロコイル」と「モニタコイル」の製造及び巻線一貫性が絶対に完全であるとは限らず、また両方のコイルの間の僅かな違いの存在と長手方向の不均一変動が固有の状況なので、式（２５）と同じように、Ｖｏｆｆ，ｊ８００などの
【数１２１】
2016535249.tif 000123
に小さい補正オフセット値の追加が必要である。
【００９８】
この連続的かつ周期的プロセスにおいて、１２０ｍｓ間に「モニタコイル」１０３を含むことは、「ジャイロコイル」１０１の除外を意味し、使用されるＡＤＣのセトリング及びサンプリング時間に応じて１ｍｓ以下に低下させることができる。式（２５）の
【数１２２】
2016535249.tif 000124
は、第１の測定手順で行われた連続測定によって事前に決定された、ソフトウェア＿１によって作成されたシグナリゼーション３６０を示す、添字「ｉ」として定義された時間領域から得られた平均化された「γ相関係数」の相関関係で瞬間光ドリフト
【数１２３】
2016535249.tif 000125
に関して記述されうる。
【００９９】
【数１２４】
2016535249.tif 000126
【０１００】
式（２６）と式（２７）は、式（２２）と式（２３）により
【数１２５】
2016535249.tif 000127
を
【数１２６】
2016535249.tif 000128
と置き換えることによって容易に記述することができる。
【０１０１】
【数１２７】
2016535249.tif 000129
【０１０２】
【数１２８】
2016535249.tif 000130
は、図５と同じように「ジャイロコイル」１０１の各５４００ｍｓ持続時間後に、図５の「モニタコイル」１０３にＦＯスイッチ＿２  ２０８を介在させることによって、１２０ｍｓの持続時間内でサンプリングされる。１２０ｍｓの持続時間は、使用されるＡＤＣ機能のセトリング及びサンプリング時間により、１ｍｓまで短縮することができる。「モニタコイル」１０３のこの介在は、開発された埋め込みソフトウェア＿２によって、定期的又はユーザ定義された様式で調整することができる。この特許文書で指定された「モニタコイル」１０３と「ジャイロコイル」１０１の持続時間は、実験室内のＤＤＭ−ＩＦＯＧシステムの全体構成要素の技術要件と制限に合わせて適切に選択される。「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間実ゼロ回転速度電圧
【数１２９】
2016535249.tif 000131
は、図３に提示された長期データに従って１２０ｍｓ以内でサンプリングされた
【数１３０】
2016535249.tif 000132
に関して示すことができ、その理由は、「モニタコイル」１０３のＡＭＣ１０５が、ＤＤＭ−ＩＦＯＧの「ジャイロコイル」１０１のＡＧＣ１００に向く任意の角速度方向に垂直であり、「モニタコイル」１０３のＡＭＣ１０５が、Ωｚ１１０（ＡＭＣ⊥Ωｚ）に垂直だからであり、ここで、Ωｚ１１０は、ｘ軸（ピッチ）上の「モニタコイル」１０３の方向に対して地球又はサーボシステムによって引き起こされる全角度の方向を示す。式（２１）で計算された「γ相関係数」の良好な平坦さにもかかわらず、本質的に、巻線ベースの余弦ループ誤差と場所／位置プロセスの結果により、「モニタコイル」１０３のＡＭＣ１０５の感知面ベクトル上にｚ軸（ヨー）のまわりの角速度を投射できることに注意されたい。ＡＭＣ１０５上のｚ軸（ヨー）のまわりのこの角速度投射と、「モニタコイル」１０３と「ジャイロコイル」１０１として使用される光ファイバコイルのきわめて小さい構造、製造及び取り扱いの差によって生じる他の非線形因子が特徴付けられ、オフセット電圧±Ｖｏｆｆ、ｊ８００と共に含まれる。「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の導出瞬間ゼロ回転電圧
【数１３１】
2016535249.tif 000133
を
【数１３２】
2016535249.tif 000134
との相関関係により計算した任意の時間ｔ後に、本明細書で導出瞬間復調電圧差
【数１３３】
2016535249.tif 000135
と呼ばれる式（２８）と同じように式（２６）を使用して、式（１９）を書き変えることができる。瞬間光ドリフト項
【数１３４】
2016535249.tif 000136
が除去された導出瞬間復調電圧差は、式（２８）と同じように得られる。式（２６）に示された相関関係の最良適合には、より高度の多項式関数が使用されることが好ましい。
【０１０３】
【数１３５】
2016535249.tif 000137
【０１０４】
【数１３６】
2016535249.tif 000138
【０１０５】
【数１３７】
2016535249.tif 000139
は、式（２４）の実瞬間ゼロ回転速度電圧である
【数１３８】
2016535249.tif 000140
から
【数１３９】
2016535249.tif 000141
を減算したデータセットから計算されるオフセット電圧の平均値である。
【数１４０】
2016535249.tif 000142
である。Ｍは、行われる測定数であり、添字「ｊ」は、第２の測定手順の時間領域を示す。ここで、
【数１４１】
2016535249.tif 000143
は、瞬間ドリフトに対応する「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の実際の瞬間ゼロ回転速度電圧であり、
【数１４２】
2016535249.tif 000144
は、「モニタコイル」１０３によって導出された「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの導出瞬間ゼロ回転速度電圧である。式（２９）の減算は、両方のコイル１０１，１０３にゼロ回転速度が起こるときに必ずゼロとならなければならない。
【数１４３】
2016535249.tif 000145
の計算は、「第２の測定手順の第１の部分の流れ」で示される。式（１５）を検討することによって
【数１４４】
2016535249.tif 000146
が
【数１４５】
2016535249.tif 000147
で記述される場合、「モニタコイル」の瞬間ドリフト電圧に関して式（３０）が得られる。
【０１０６】
【数１４６】
2016535249.tif 000148
【０１０７】
式（２２）から分かるように、任意の時間における「ジャイロコイル」１０１の瞬間光ドリフト
【数１４７】
2016535249.tif 000149
に加えて、「ジャイロコイル」１０１内に対応するＰ０の光学出力の変動は、本発明に示された方法と関連したＤＭ−ＩＦＯＧによって、γ相関係数の所定の平均値によって補償される。すなわち、「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧのドリフトが（瞬間光ドリフト
【数１４８】
2016535249.tif 000150
だけでなく電気的スケールファクタＡ１、ｊ上の瞬間変動も）監視され、式（３０）の項
【数１４９】
2016535249.tif 000151
によって導出される。光学出力（Ｐ０）の変動の補償を確認するため、式（３０）は、式（２２）と
【数１５０】
2016535249.tif 000152
を使用して以下のようにオープン形式で記述される。
【０１０８】
【数１５１】
2016535249.tif 000153
【０１０９】
式（３１）により、「ジャイロコイル」１０１がＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続されているときに持続時間５４００ｍｓ完了後の持続時間１２０ｍｓ以内にサンプリングされる「モニタコイル」の復調電圧
【数１５２】
2016535249.tif 000154
は、Ｂ１、ｊ電気的スケールファクタと
【数１５３】
2016535249.tif 000155
からなる。したがって、電気的スケールファクタ（式（１９）ではＡ１，ｊ）として定義された「ジャイロコイル」１０１の瞬間光ドリフトの振幅は、本発明に示された式（３１）の項
【数１５４】
2016535249.tif 000156
で補償される。
【０１１０】
本発明のＤＤＭ−ＩＦＯＧのＳＦ（詳しい説明は図２に示される）は、「ジャイロコイル」１０１と新しい電圧値
【数１５５】
2016535249.tif 000157
では〜１８．０２（°／ｈ）／ｍＶである。
【数１５６】
2016535249.tif 000158
のとき、式（１１）から収集されたアランバリアンスによる「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの典型的かつ特長的な長期ドリフトは、３６００電圧データから得られる１時間平均で約３．７２°／ｈである。
【０１１１】
第２の測定手順
この節は、２つの部分からなる。第１の部分は、ＡＧＣ１００がΩＥａｒｔｈ７１２に垂直であり（ＡＧＣ⊥ΩＥａｒｔｈ）、同時にＡＭＣ１０５が、本発明に示されたＤＤＭ−ＩＦＯＧのコイル配置により本質的にΩＥａｒｔｈ７１２に垂直のとき（ＡＭＣ⊥ΩＥａｒｔｈ）、オフセット電圧
【数１５７】
2016535249.tif 000159
を決定する項１〜９を対象として含む。第２の部分は、ＤＤＭ−ＩＦＯＧが「ジャイロコイル」１０１のいくつかのＡＧＣ１００向きに従って回転し続けるときに実時間で瞬間ドリフトを監視し導出することを対象とする。
【０１１２】
第２の測定手順の第１の部分の流れ
第１の測定手順の流れの第１０項に続き
１．  本発明のために特別に開発された埋め込まれたソフトウェア＿２に
【数１５８】
2016535249.tif 000160
を入力することによって、
【数１５９】
2016535249.tif 000161
の初期値が、ソフトウェア＿２にゼロとして入力される。マイクロコントローラカード２１９に埋め込まれたソフトウェア＿２は、ＤＤＭ−ＩＦＯＧが、安定化回路の支援により安定された定格光学出力値をまだ処理しているときに実行される。「ジャイロコイル」（ヨー軸）は、地球回転速度投射を防ぐために、トルコ国ゲブゼの緯度である４０．８°北南に傾斜される。
【０１１３】
２．  
【数１６０】
2016535249.tif 000162
となるΩＥａｒｔｈ７１２に垂直な「ジャイロコイル」１０１の感知面ベクトルＡＧＣ１００の向きでは、図２の「モニタコイル」１０３の感知面ベクトルＡＭＣ１０５も東西方向を示し、また、ＡＭＣ１０５がΩＥａｒｔｈ７１２に垂直なので、図２の「モニタコイル」１０３上に地球回転による角速度投射はない。ソフトウェア＿２は、図６に示されたシグナリゼーション６６０を提供する。このシグナリゼーション６６０は、図３に示された前のシグナリゼーション３６０とは異なる。第２の測定のシグナリゼーション６６０によれば、図４で分かるように、「ジャイロコイル」１０１が、ＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続されているとき、「モニタコイル」１０３は、５４００ｍｓのＤＤＭ−ＩＦＯＧから切断される。ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１  ２０６の電流条件は、図４に示され、式（２４）の
【数１６１】
2016535249.tif 000163
は、５４００ｍｓ以内でマイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによってサンプリングされる。
【０１１４】
３．  ５４００ｍｓの終了後、ソフトウェア＿２によって図５で分かるように、１２０ｍｓ間、図２の「ジャイロコイル」１０１がＤＤＭ−ＩＦＯＧに切断され、図２の「モニタコイル」１０３がＤＤＭ−ＩＦＯＧから接続されており、図５で１２０ｍｓ以内にマイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによってサンプリングされる「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の瞬間ゼロ回転速度電圧
【数１６２】
2016535249.tif 000164
を監視し導出される。
【０１１５】
４．  「モニタコイル」１０３は、
【数１６３】
2016535249.tif 000165
により
【数１６４】
2016535249.tif 000166
を生成し、ＡＭＣ１０５は、東西方向（ピッチ）上にある。
【０１１６】
５．  
【数１６５】
2016535249.tif 000167
のサンプリング完了後、
【数１６６】
2016535249.tif 000168
は、ソフトウェア＿２によって
【数１６７】
2016535249.tif 000169
が掛けられ、
【数１６８】
2016535249.tif 000170
は、ソフトウェア＿２によって自動的に計算される。
【０１１７】
６．  また、次に、
【数１６９】
2016535249.tif 000171
によって導出された「ジャイロコイル」５８５の瞬間ドリフトは、この部分の第２項として得られた「ジャイロコイル」を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの実ドリフト
【数１７０】
2016535249.tif 000172
から減算される。
【０１１８】
７．  この減算は、
【数１７１】
2016535249.tif 000173
に対応し、最終的に式（２７）と（２８）が完成される。これは、オフセット電圧Ｖｏｆｆであり、最も適切な
【数１７２】
2016535249.tif 000174
はゼロに近くなければならない。平均
【数１７３】
2016535249.tif 000175
は、以下の
【数１７４】
2016535249.tif 000176
の収集データ数から計算される。測定の数Ｍは、実行者に依存する。大きいデータほど
【数１７５】
2016535249.tif 000177
の正確さが保証される。
【０１１９】
８．  
【数１７６】
2016535249.tif 000178
と
【数１７７】
2016535249.tif 000179
は、好ましい実施形態として述べたＤＤＭ−ＩＦＯＧでは標準値である。このオフセット値により、「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３から別々に得られた復調電圧が完全に一致し、その結果、ソフトウェア＿２によって作成された新しいシグナリゼーションプロセスでは両方のコイル上に角速度投射がないときにゼロになる。
【０１２０】
９．  ゼロ（０）初期値の代わりに
【数１７８】
2016535249.tif 000180
をソフトウェア＿２に入力した後、両方のコイル１０１、１０３は、実験室緯度にされる。
【０１２１】
第２の測定手順の第２の部分の流れ
実験室緯度にある以下の「ジャイロコイル」１０１の向きを検討することによって、以下の部分では、本発明におけるＤＤＭ−ＩＦＯＧの能動使用領域について述べる。
【０１２２】
ｉ−）本発明のＤＤＭ−ＩＦＯＧのＡＧＣが、ΩＥａｒｔｈ１１２と平行であるように決定された場合、ＡＭＣ１０５はΩＴｏｔａｌに垂直である。ここで、全ヨー回転とΩｚ１１０のベクトル和ΩＴｏｔａｌ＝ΩＥａｒｔｈ＋Ωｚは、「ジャイロコイル」１０１に外部から適用されるヨー回転速度であり、これは、サーボモータシステムによってＤＤＭ−ＩＦＯＧのＳＦ較正に使用される（厳密で正確なスケールファクタ（ＳＦ）決定におけるＤＤＭ−ＩＦＯＧの使用）。
【０１２３】
ｉｉ−）本発明に示されたＤＤＭ―ＩＦＯＧのＡＧＣ１００が、実験室緯度上で決定された場合、ＡＭＣ１０５は、ΩＥａｒｔｈ７１２に垂直であり、その投射は、９．８３°／ｈである（本発明のＤＤＭ−ＩＦＯＧによる真北の発見）。
【０１２４】
地球回転と外部適用回転（ΩＺ１１０）の合計がＤＤＭ−ＩＦＯＧに影響を及ぼすとき（前述のコイル向き、項ｉ）。
この節では、スケールファクタ（ＳＦ）の厳密で正確な決定において本発明に示された「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の導出瞬間ゼロ回転電圧の監視と決定について述べる。
【０１２５】
１０．  第９項に続いて、図６でシグナリゼーション６６０を生成するソフトウェア＿２が実行され続ける。ソフトウェア＿２によってＰ２．０  ２１８を５Ｖに設定し、同時にてＰ２．１  ２１７をクリアすることにより、ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１  ２０６が、「ジャイロコイル」１０１をＤＤＭ−ＩＦＯＧに関連づけ、ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２  ２０８が、「モニタコイル」１０３を図４のＤＤＭ−ＩＦＯＧから分離する。すなわち、５４００ｍｓ間、「ジャイロコイル」１０１はＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続され、「モニタコイル」１０３は、ＤＤＭ−ＩＦＯＧから切断される。この構成では、式（２９）の第１の側に対応する式（１１）の
【数１７９】
2016535249.tif 000181
は、マイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによって実時間でサンプリングされる。
【０１２６】
１１．  決定されたＤＤＭ−ＩＦＯＧの緯度は、４０．８°Ｎ（ゲブゼ／トルコ）上にある。「ジャイロコイル」１０１の感知面ベクトルＡＧＣ１００の西から東へ１５．０４１（°／ｈ）の地球回転の投射角速度は、西から東へｃｏｓ（９０°―４０．８°）１５．０４１（°／ｈ）＝９．８３（°／ｈ）である。ここで、「ジャイロコイル」１０１は、西から東へ９．８３（°／ｈ）の均一な影響を受ける。
【０１２７】
１２．  ＡＧＣ１００上のこの速度投射をゼロにするために、「ジャイロコイル」１０１は、ｘ軸（ピッチ）のまわりに４９．２°の回転角に対応する南から北へ９０°−４０．８°＝４９．２°傾けられる。この傾斜は一度に適用される。地球回転の軸は、図１のＤＤＭ−ＩＦＯＧの「ジャイロコイル」１０１及び「モニタコイル」１０３の軸と一致する。一致プロセスの完了後に、「モニタコイル」１０３が東西方向（ピッチ）を示すとき、「ジャイロコイル」は北南方向（ヨー）を示す。この場合、連続ヨー回転（ｚ軸のまわり）をＤＤＭ−ＩＦＯＧに適用することができ、その理由は、「ジャイロコイル」１０１に適用される地球回転軸（ヨー）と追加回転方向（ヨー）の両方に対する「モニタコイル」１０３のＡＭＣの垂直さが、南から北へ４９．２°の傾斜で保証され、またｚ軸のまわりのＤＤＭ−ＩＦＯＧの回転によって、ＡＭＣ１０３に角速度投射が生成されないからである。サーボモータによるｚ軸（ヨー回転）のまわりの東から西へのΩＺ≒３５．０４１（°／ｈ）の追加及び外部回転速度が、サーボモータシステムによってＤＤＭ−ＩＦＯＧに適用されたとき、ＳＰＳは、３５．０４１°／ｈ（東から西）−１５．０４１の°／ｈ（西から東）ΩＴｏｔａｌ≒２０．００°／ｈ（東から西）の全角速度でｘ軸（ピッチ）上で「モニタコイル」１０３内でなく「ジャイロコイル」１０１内にある。したがって、ＡＧＣ１００上の東から西への２０．００°／ｈの全ヨー回転速度の復調電圧は、式（２９）の第１の項に対応する式（１１）の
【数１８０】
2016535249.tif 000182
からなり、持続時間５４００ｍｓにアナログデジタルコンバータによって実時間でサンプリングされる。ＭＥＭＳ  ＦＯスイッチ２０６，２０８の位置は、図４に示される。ここで、
【数１８１】
2016535249.tif 000183
は、ΩＴｏｔａｌ≒２０．００°／ｈ（東から西）全ヨー回転の関数である。
【０１２８】
１３．  この場合、
【数１８２】
2016535249.tif 000184
が、東から西へのΩＴｏｔａｌ≒２０．００°／ｈによって引き起こされる１００１．１１０ｍＶと等しく、この値は、５４００ｍｓ以内にアナログデジタルコンバータによってサンプリングされる復調電圧データから得られた平均値であることが分かる。
【０１２９】
１４．  ５４００ｍｓの終わりに、２０．００（°／ｈ）（東から西）の連続均一回転速度下で「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の導出瞬間ゼロ回転電圧を監視し決定するために、ソフトウェア＿２によって、Ｐ２．１  ２１７が５Ｖに設定され、同時にＰ２．０  ２１８がクリアされ、図５で１２０ｍｓ間、ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２  ２０８が、「モニタコイル」１０３をＤＤＭ−ＩＦＯＧ回路にリンクし、ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１が、「ジャイロコイル」１０１をＤＤＭ−ＩＦＯＧ回路から分離する。スイッチ２１７，２１８がそのような位置の場合、１２０ｍｓ間、マイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによって
【数１８３】
2016535249.tif 000185
がサンプリングされる。
【０１３０】
１５．  ソフトウェア＿２によって、１２０ｍｓの終わりに得られた電圧
【数１８４】
2016535249.tif 000186
が、
【数１８５】
2016535249.tif 000187
と掛けられ、
【数１８６】
2016535249.tif 000188
と合算される。任意の時間ｔにおける「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の導出瞬間ゼロ回転電圧は、式（２７）で
【数１８７】
2016535249.tif 000189
である。その結果、正味ヨー角変位
【数１８８】
2016535249.tif 000190
に対応する式（２８）及び（２９）の導出瞬間電圧差
【数１８９】
2016535249.tif 000191
は、
【数１９０】
2016535249.tif 000192
である。
【０１３１】
ここで、アランバリアンスが異形として
【数１９１】
2016535249.tif 000193
に関連する項
【数１９２】
2016535249.tif 000194
が、この方法によって
【数１９３】
2016535249.tif 000195
から削除され、その理由は、「ジャイロコイル」１０１のＡＧＣ１００の向きを妨げることなく、短時間（１２０ｍｓ）内に「ジャイロコイル」１０１をＤＤＭ−ＩＦＯＧ回路から分離することを犠牲にして、「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ゼロ回転速度電圧を二次側（「モニタコイル」）で導出できるからである。前述の
【数１９４】
2016535249.tif 000196
の第１の項は、
【数１９５】
2016535249.tif 000197
であり、この部分の第１２項から得られた。
【０１３２】
１６．  １２０ｍｓの持続時間は、「ジャイロコイル」１０１がＤＤＭ−ＩＦＯＧから切断され「モニタコイル」１０３がＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続されていることを示し、出力層に低域フィルタを有する復調回路の時定数と、ＡＤＣのセトリング及びサンプリング時間と、ＡＤＣのビットサイズと、マイクロコントローラカードのマシンサイクルとにより、μｓ程度に短縮することができる。この特許出願では、いくつかの持続時間が使用された。図３と図６に示されたシグナリゼーション３６０，６６０を適用する周期性は不要である。「モニタコイル」１０３をＤＤＭ−ＩＦＯＧ回路にリンクするタイミングは、システム要件及び制限と適合する実行者／開発者／ソフトウェア人員によって決定されうる。本発明の概要は、他のタイミングを対象として含み、他のタイミング及びシグナリングタイプの「モニタコイル」１０３及び「ジャイロコイル」１０１値に有効であることは明らかである。
【０１３３】
１７．  「ジャイロコイル」１０１の感知面ベクトルＡＧＣ１００上の正味ヨー回転が、２０．００（°／ｈ）であるとき、「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの導出瞬間ゼロ回転速度電圧の電圧変動
【数１９６】
2016535249.tif 000198
は、「ジャイロコイル」１０１の代わりに「モニタコイル」１０３を１２０ｍｓ間使用することにより約０．４００ｍＶであり、その理由は、ＩＦＯＧに適用された２０．００°／ｈのヨー角速度が、ピッチ軸上の「モニタコイル」１０３の感知面ベクトルＡＭＣ１０５上の角速度投射を、巻線と似たセンシングコイルの幾何学的及び構造的特徴、調整構成要素の外乱、センシングコイル１０１，１０３の取付けシャフトの偏心により不可避的に生成するからである。「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの０．３５０ｍＶの導出瞬間ゼロ回転速度電圧のランダム電圧変動
【数１９７】
2016535249.tif 000199
は、〜６．３０（°／ｈ）のピーク値に対応する。
【０１３４】
「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧのピーク変化は、〜６．３０（°／ｈ）であり、長期ドリフトは、アランバリアンス法だけによって
【数１９８】
2016535249.tif 000200
を検討することによって計算された３．７２°／ｈである。しかしながら、このとき、ＳＰＳ
【数１９９】
2016535249.tif 000201
に対応する電圧が、式（１１）又は（１２）の
【数２００】
2016535249.tif 000202
ではなくなり、式（２９）の
【数２０１】
2016535249.tif 000203
なので、ＤＤＭ−ＩＦＯＧは、〜１．２０°／ｈの長期ドリフトを有する。これは、本発明のひとつの重要な結果である。
【０１３５】
１８．  項１７の終わりに導入された実験結果により、バイアス安定性（又は、ドリフト）は、以前の値（３．７２°／ｈ）の３分の１より強化される。ＳＬＥＤ  ２２８の〜６００μＷの積分光学出力のＤＤＭ−ＩＦＯＧのダイナミックレンジは、
【数２０２】
2016535249.tif 000204
である。
【０１３６】
１９．  前述の電圧変動のもう１つの重要で追加の寄与は、図２、図４及び図５のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチの０．０２５ｄＢから０．０５ｄＢまで変化する光学出力繰り返し精度値から生じる。「モニタコイル」１０３の支援によって計算される、「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの導出瞬間ゼロ回転速度電圧
【数２０３】
2016535249.tif 000205
に現われる電圧変動に対するＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ２０６，２０８のいずれかの０．０２５ｄＢ〜０．０５０ｄＢの繰り返し精度の寄与は、０．１１（°／ｈ）から０．２０（°／ｈ）のドリフト範囲に対応するほぼ０．００６ｍＶ〜０．０１１ｍＶの程度である。これらの計算値は、本発明におけるＤＤＭ−ＩＦＯＧの検出限界を超える。
【０１３７】
ＤＤＭ−ＩＦＯＧの軸を項目１２に示された地球回転軸に平行に向けるプロセスは、ＤＤＭ−ＩＦＯＧにとって必要であり、その感度は、数°／ｈの角速度を検出するのに十分である。他の状況では、「モニタコイル」１０３のピッチ向きが、ｙ軸（ロール軸）に進み始めるので、地球回転に加えてサーボモータシステムによって外部から適用される角速度で実験室緯度にあるＤＤＭ−ＩＦＯＧの回転は、ＡＭＣ１０３上に角速度投射を作成し始める。この誤差を回避するために、ＤＤＭ−ＩＦＯＧが数°／ｈの角速度を検出して、本発明に示された方法とＤＤＭ−ＩＦＯＧ構成の有効性を維持できるように、「ジャイロコイル」を南から北へ４９．２°に傾斜させなければならない。この節と方法に示されたコイルのこの向きは、ＤＤＭ−ＩＦＯＧのＳＦ較正で使用される。ΩＺ１１０は、「ジャイロコイル」１０１に外部から平行（ヨー軸）に適用される較正回転速度である。
【０１３８】
地球回転が実験室緯度上のＤＤＭ−ＩＦＯＧだけに影響を及ぼすとき（前述のコイル向き、項ｉｉ）
ＤＤＭ−ＩＦＯＧによって真（地理的）北を見つける以下のプロセスは、
【数２０４】
2016535249.tif 000206
によって実験室緯度に投射される連続的に均一な回転速度下の「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの導出瞬間ゼロ回転電圧の決定に属し、ＤＤＭ−ＩＦＯＧが４０．８°Ｎの実験室緯度上に固定されたときに実行される。すなわち、ＤＤＭ−ＩＦＯＧに適用される追加及び外部角速度は地球回転以外にない。
【０１３９】
２０．  ＤＤＭ−ＩＦＯＧの「ジャイロコイル」１０１のＡＧＣ１００が、４０．８°Ｎ上にあるとき、「モニタコイル」１０３のＡＭＣ１０５は、ＡＭＣ１０５がまだ東西方向にあるので、地球回転軸に対して垂直に維持される。
【０１４０】
２１．  「ジャイロコイル」１０１の感知面ベクトルＡＧＣ１００の西から東への１５．０４１（°／ｈ）の地球回転の投射は、西から東へｃｏｓ（９０°―４０．８°）１５．０４１（°／ｈ）＝９．８３（°／ｈ）である。ここで、「ジャイロコイル」１０１は、均一な西から東への９．８３（°／ｈ）の影響を受ける。
【０１４１】
２２．  したがって、ＡＧＣ１００上の東から西への９．８３°／ｈの正味ヨー回転速度の復調電圧は、式（２９）の第１項に対応する式（１１）の
【数２０５】
2016535249.tif 000207
からなり、持続時間５４００ｍｓにマイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによって実時間でサンプリングされる。
【数２０６】
2016535249.tif 000208
は、９．８３（°／ｈ）の西から東の完全ヨー回転の関数である。ここで、ヨー軸として定義された軸は、実験室緯度上のＡＧＣ１００と平行であり、
【数２０７】
2016535249.tif 000209
は、東から西へΩＴｏｔａｌ≒９．８３°／ｈの全ヨー回転の全関数である。ＭＥＭＳ  ＦＯスイッチ２０６，２０８の位置は、図４に示される。
【０１４２】
２３．  この場合、
【数２０８】
2016535249.tif 000210
は、東から西へ９．８３（°／ｈ）の全ヨー回転速度によって生じる〜９９９．４０ｍＶであり、５４００ｍｓの持続時間でマイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによってサンプリングされた復調電圧データから得られた平均値である。
【０１４３】
２４．  ５４００ｍｓの終わりに、西から東へ９．８３（°／ｈ）の連続均一回転速度下で「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの導出瞬間ゼロ回転電圧を監視し決定するために、ソフトウェア＿２によってＰ２．１  ２１７が５Ｖに設定され、同期的にＰ２．０  ２１８がクリアされ、図５で１２０ｍｓ間、ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２  ２０８が、「モニタコイル」１０３をＤＤＭ−ＩＦＯＧ回路にリンクし、ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１  ２０６が、「ジャイロコイル」１０１をＤＤＭ−ＩＦＯＧ回路から分離する。スイッチ２０６，２０８のこれらの位置により、
【数２０９】
2016535249.tif 000211
は、１２０ｍｓ間、マイクロコントローラカード２１９のアナログデジタルコンバータによってサンプリングされる。
【０１４４】
２５．  １２０ｍｓの終わりに得られた電圧
【数２１０】
2016535249.tif 000212
は、ソフトウェア＿２によって、
【数２１１】
2016535249.tif 000213
を掛けられ、
【数２１２】
2016535249.tif 000214
と合算される。「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ドリフトに対応する導出ゼロ回転速度電圧は、式（２７）で
【数２１３】
2016535249.tif 000215
である。補正正味ヨー角変位
【数２１４】
2016535249.tif 000216
に対応する式（２８）と（２９）の導出瞬間電圧差
【数２１５】
2016535249.tif 000217
は、
【数２１６】
2016535249.tif 000218
である。
【０１４５】
２６．  前述の
【数２１７】
2016535249.tif 000219
の第１項は、
【数２１８】
2016535249.tif 000220
であり、項２２から得られた。
【０１４６】
２７．  項２０〜２６でヨーとして示された方向は、「ジャイロコイル」１０１の感知面ベクトルＡＧＣ１００の方向が、図１と同じように実験室緯度上に投射された地球の西から東へ９．８３°／ｈの角速度の方向に平行であることを意味する。
【０１４７】
「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ドリフトを導出するために使用される「モニタコイル」１０３が、常に、「モニタコイル」１０３内に生成されたゼロＳＰＳ  
【数２１９】
2016535249.tif 000221
を得るために、特許請求されたＤＤＭ−ＩＦＯＧ上に影響を及ぼしかつ／又は投射する角速度成分の方向に垂直に固定され、したがって、
【数２２０】
2016535249.tif 000222
は、電気的スケールファクタＡ１，ｊと共に「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の瞬間ゼロ回転速度電圧
【数２２１】
2016535249.tif 000223
と関連付けることができる
【数２２２】
2016535249.tif 000224
だけからなることが分かる。ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ２０６，２０８を含む方法及びＤＤＭ−ＩＦＯＧ構成は、連続ヨー回転（ｚ軸）下の「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の瞬間ゼロ回転速度電圧を監視し導出するのに有効かつ有用であり、その条件は、回転マトリックスからｘ軸のまわりの回転によってｙ軸←→ｚ軸の変換が行われ、ｙ軸のまわりの回転によってｘ軸←→ｚ軸の変換が行われ、最後にｚ軸のまわりの回転によってｙ軸←→ｘ軸の変換が行われることを検討することによってｘ軸（ピッチ回転）とｙ軸（ロール回転）のまわりの回転が抑制されることである。
【０１４８】
本明細書における、ＤＤＭ−ＩＦＯＧ特性に属する全ての数値、発明された方法及びＤＤＭ−ＩＦＯＧがある実験室緯度に対するセンシングコイル１０１，１０３の向き角度、ＤＤＭ−ＩＦＯＧの回転で生じる電気出力電圧、ソフトウェア＿１とソフトウェア＿２によって生成されたタイミング及びシグナリゼーション３６０，６６０、実験室緯度、ＳＬＥＤ  ２２８の光学出力、センシングコイル１０１，１０３への注入光学出力、位相変調器（ＰＺＴ  ２２０）に適用された振幅と周波数、「ジャイロコイル」１０１及び「モニタコイル」１０３と呼ばれるセンシングコイルの長さはすべて、好ましい実施形態である。したがって、この発明開示に属するこの文書に示された詳細な説明の概要では、新しく設計されたＤＤＭ−ＩＦＯＧ構成と、そのＤＤＭ−ＩＦＯＧ構成で動作する方法について述べる。その結果、本発明に示されたＤＤＭ―ＩＦＯＧ構成及び方法に属するに幾つか又は全ての数値に対する少しかつ／又は大きい変更は本発明の変更を意味しない。
【０１４９】
発明されたＤＤＭ−ＩＦＯＧの使用領域
１−）本発明で示されたソフトウェア＿１及びソフトウェア＿２と関連した方法と共にＤＤＭ−ＩＦＯＧ構成の最も重要な使用分野の１つは、本明細書で述べる適切なスイッチ機構の使用と共に較正中に、関連するＩＦＯＧセンシングコイルのピッチヨー軸を、三次元角速度シミュレータのピッチヨー軸及び地球回転軸（ヨー）と一致させることによって行われる正確なＩＦＯＧ較正である。特に、ＤＤＭ−ＩＦＯＧのスケールファクタ（ＳＦｏｐｅｎ又はＳＦｃｌｏｓｅｄ）を決定する際に、その感知面ベクトルＡＧＣ１００が、ΩＥａｒｔｈ７１２と平行に一致され（第２の測定の流れ図の第２の部分と同じように）、ヨー回転を連続的に検出するＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ゼロ回転電圧を示す電気スケールファクタＡ１，ｊの変動を含む「ジャイロコイル」１０１の瞬間ドリフトが、ＡＧＣ１００をΩＥａｒｔｈ７１２に垂直に向けることなく実時間で監視され導出される。本発明では、ＤＤＭ−ＩＦＯＧの復調回路２２６の実瞬間ゼロ回転電圧を測定し決定するために、ＡＧＣ１００をΩＥａｒｔｈ７１２に垂直に向けなおす必要がない。第２の測定手順の第２の部分の１０〜１９項に示された方法と本発明におけるＩＦＯＧ構成は、ＤＤＭ−ＩＦＯＧのスケールファクタ（ＳＦ）の厳密で正確な決定に使用され、その理由は、任意の時間におけるゼロ回転速度電圧に対応する瞬間ドリフトが監視されており、「ジャイロコイル」１０１の向きを地球回転軸に対して垂直に繰り返し決めることなく監視され導出されるからである。
【０１５０】
２−）本発明に述べたソフトウェア＿１及びソフトウェア＿２と関連付けられた方法と共にＤＤＭ−ＩＦＯＧ構成を使用する他の重要な分野は、真北（地理的北）を見つけることである。第２の測定手順の第２の部分の項２０〜２６に詳述された方法と本発明におけるＤＭ−ＩＦＯＧ構成が、本発明で紹介したＩＦＯＧと方法によって真北を厳密かつ正確に見つける際に使用される。ＤＤＭ−ＩＦＯＧが北極上にあるとき、西から東への１５．０４１°／ｈの最大回転を受けた「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３が、ゼロＳＰＳを生成する。
【０１５１】
センシングコイル１０１，１０３の両方がこの向きのとき、
【数２２３】
2016535249.tif 000225
は、約−０．９０００ｍＶ  ９００となる。赤道線上で、センシングコイル１０１，１０３の感知面ベクトルＡＧＣ１００とＡＭＣ１０５は、本発明でヨーとピッチとして実施される「ジャイロコイル」１０１「モニタコイル」１０３の配置の特性と
【数２２４】
2016535249.tif 000226
により、地軸に垂直である。最後に、南極上で、本発明におけるＤＤＭ−ＩＦＯＧは、
【数２２５】
2016535249.tif 000227
を生成する。
【０１５２】
本発明に示された方法とＤＤＭ−ＩＦＯＧ構成により「モニタコイル」１０３を１２０ｍｓ間介在させることによって、「ジャイロコイル」１０１を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ゼロ回転速度電圧を動的追跡（実時間追跡）することにより、大きな利点が提供される。従来のＩＦＯＧを搬送する移動プラットフォームが、北から南又はその逆に移動している限り、従来のＩＦＯＧのドリフトが、１５．０４１°／ｈを超える場合、従来のＩＦＯＧは、移動プラットフォームが移動する緯度に依存する地球角速度の投射の電圧変化を検出することができない。しかしながら、ＩＦＯＧの出力が、長期にわたって１５．０４１°／ｈとしてドリフトする場合でも、本発明で開発されたＤＤＭ−ＩＦＯＧと方法によって瞬間ゼロ回転電圧を決定できるので、地球の極上の
【数２２６】
2016535249.tif 000228
として示される電圧差を瞬時に得ることができる。この点は、本発明の不可欠で最も重要な成果の１つである。この項の範囲では、本発明が役立つ他の分野は、航空機機首方位決めプロセスである。
【０１５３】
さらに、本発明の使用分野の項１及び２は、標準電気通信光ファイバが巻き付けられた「ジャイロコイル」１０１と「モニタコイル」１０３によって達成される。これにより、ＤＤＭ−ＩＦＯＧのコストがかなり削減される。さらに、アランバリアンス法によって
【数２２７】
2016535249.tif 000229
により計算された３．７２°／ｈのドリフトから
【数２２８】
2016535249.tif 000230
により計算された〜１．２０（°／ｈ）のドリフトの減少は、μ金属保護なしに達成され、コストとＤＤＭ−ＩＦＯＧの重量を更に削減する。
【０１５４】
３−）本発明で述べた方法とＤＤＭ−ＩＦＯＧ構成は、前述の手順で述べた数（°／ｈ）のドリフトを有するＩＦＯＧだけでなく、前述の手順が正確に適用された場合には、数（°／ｈ）より小さいか大きいドリフトを有するＩＦＯＧにも有効である。
【０１５５】
４−）１５．０４１（°／ｈ）の地球回転速度と同等の低い角速度を検出できない検出レベルを有するＩＦＯＧの場合、本発明で紹介した方法とＤＤＭ−ＩＦＯＧ構成は、ＤＤＭ−ＩＦＯＧのロール回転が適切に特徴付けられた場合には、ＤＤＭ−ＩＦＯＧの感知面ベクトルＡＧＣ１００と地球回転軸（ΩＥａｒｔｈ７１２）の両方のヨー軸の一致なしに使用されうる。さらに、ＤＤＭ−ＩＦＯＧを有するプラットフォームが移動している緯度に対して、「ジャイロコイル」１０１の必要な傾斜がされている場合は、比較的低角速度の発生器を有する軍艦、潜水艦及び他のタイプの移動プラットフォームは、これらの回転マトリックスから得られた新しいフレームの投射角速度を検討することによって他の使用分野を構成する。
【０１５６】
５−）図２に示されたＤＤＭ−ＩＦＯＧと、本発明に示された適切なスイッチングシグナリゼーションとを使用することによって、直角座標地軸として互いに垂直軸上に固定されたセンシングコイルは、用途のタイプにより、実行者／開発者／ソフトウェア人員によって順次、定期的及び／又は自由に切り替えられうる。センシングコイルのスイッチング手順により、ＳＬＥＤの光学出力と最終的にＳＬＥＤの駆動電流と冷却電流は、本発明に示されたＤＤＭ−ＩＦＯＧを制御する関連ソフトウェアの支援によって非使用センシングコイルを評価することによって低減されうる。
【符号の説明】
【０１５７】
１０１  ジャイロコイル
１０３  モニタコイル
２０５  １ｘ２溶融型ファイバカプラ＿１
２０６  ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１
２０７  １ｘ２溶融型ファイバカプラ＿２
２０８  ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２
２１９  マイクロコントローラカード
２２２  ４５ｄＢ  ＦＯ偏向器
２２４  光強度安定化回路
２２５  信号発生器
２２６  復調回路
２２８  ＳＬＥＤ
【図１】
2016535249.tif 000232
【図２】
2016535249.tif 000233
【図３】
2016535249.tif 000234
【図４】
2016535249.tif 000235
【図５】
2016535249.tif 000236
【図６】
2016535249.tif 000237
【図７】
2016535249.tif 000238
【図８】
2016535249.tif 000239
【図９ａ】
2016535249.tif 000240
【図９ｂ】
2016535249.tif 000241
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月29日(2015.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動的ドリフト監視干渉型光ファイバジャイロスコープ（ＤＤＭ−ＩＦＯＧ）システムの装置であって、
前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧの必須部分である開ループＩＦＯＧと、
「ジャイロコイル」と呼ばれる第１のシングルモード光ファイバセンシングコイルであって、光速度のループ移動時間を有し、ヨー回転速度によって生じたサニャック位相シフトを検出するために使用され、その感知面ベクトルが適用される回転のヨー軸として事前定義された、第１のシングルモード光ファイバセンシングコイルと、
「モニタコイル」と呼ばれる第２のシングルモードセンシングコイルであって、前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧの特徴部分のうちの１つであり、前記「ジャイロコイル」と異なるループ移動時間を有し、均一に適用されたヨー回転の影響下でヨー回転速度を検出する前記「ジャイロコイル」を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの瞬間ゼロ回転電圧を監視し導出するために使用され、前記「ジャイロコイル」の前記感知面ベクトルに垂直に配置され、その感知面ベクトルがピッチ軸として事前定義された、第２のシングルモードセンシングコイルと、
シングルモード伝播に適切な波長を有する光波を放射するスーパールミネセント発光ダイオード（ＳＬＥＤ）と、
光学出力を光電流に変換するために使用されるフォトダイオードと、
前記「ジャイロコイル」又は「モニタコイル」が前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧに断続的に接続されたときにアナログ電圧を生成する復調回路と、
入力ポートと出力ポートを有し、双方向に動作し、第２の偏光波を生成する（４５）ｄＢ  ＦＯ偏光子と、
共振振動数ωｍと変調電圧振幅
【数１】
2016535249.tif 000242
とを生成する信号発生器と、
光強度安定化回路と、
２つの入力アームと２つの出力アームを有する第１の（２ｘ２）ＦＯスプリッタ／カプラ＿１であって、前記入力アームの１つが溶融スプライスによって前記ＳＬＥＤ光出力に結合され、前記入力アームの別のものが溶融スプライスによって前記フォトダイオードに接続され、その出力アームの１つが溶融スプライスによって前記４５  ｄＢ  ＦＯ偏光子の前記入力アームに接続され、その別の出力アームが融解スプライスによって前記光強度安定化回路に組み合わされ、前記ＳＬＥＤから生じる前記光波の電磁界のシングルモード体制を支持し、前記ＳＬＥＤにより生じる前記光波を２つの等しい強度に等しく分割し、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」から来る前記光波を前記フォトダイオードに取り付けられた前記出力アームと前記入力アームとの間の交差経路を介して結合するために使用される、第１の（２ｘ２）ＦＯスプリッタ／カプラ＿１と、
マイクロコントローラカードであって、そのフラッシュメモリにソフトウェア（第１のソフトウェア＿１と第２のソフトウェア＿２）がロードされ、Ｐ２．０とＰ２．１と表示された２つのピンアウトが前記ソフトウェアによって（ロジック１）と（ロジック０）レベルを周期的かつ連続的に得るために使用され、前記２つのピンアウトと共に前記ソフトウェアによって同期的に制御されたアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を有し、前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧの特徴部分のうちの１つであるマイクロコントローラカードと、
第１の微小電気機械構造（ＭＥＭＳ）光ファイバ（ＦＯ）オン／オフスイッチ＿１であって、前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧの特徴部分の１つであり、２つの光学アームと１つの電気的制御ピンとを有し、双方向挙動を有し、その１つの光学アームが前記「ジャイロコイル」に溶融スプライスされ、その別の光学アームが第２の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２の１つの出力アームに溶融スプライスされ、その前記電気的制御ピンが、Ｐ２．０と表示された前記マイクロコントローラの前記１つのピンアウトに接続され、前記ソフトウェアによって指定された時間間隔における不透過条件に対応する前記第１の微小電気機械構造（ＭＥＭＳ）光ファイバ（ＦＯ）オン／オフスイッチ＿１の入力電圧レベルに応じて、透過状態に対応する前記「ジャイロコイル」をＤＤＭ−ＩＦＯＧ接続状態に維持するために使用され、前記「ジャイロコイル」を前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧから切断された状態に維持するために使用される、第１の微小電気機械構造（ＭＥＭＳ）光ファイバ（ＦＯ）オン／オフスイッチ＿１と、 
第２の微小電気機械構造（ＭＥＭＳ）光ファイバ（ＦＯ）オン／オフスイッチ＿２であって、前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧの特徴部分の１つであり、２つの光学アームと１つの電気的制御ピンとを有し、双方向挙動を有し、その１つの光学アームが前記「モニタコイル」に溶融スプライスされ、その別の光学アームが第２の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２の１つの出力アームに溶融スプライスされ、その前記電気的制御ピンが前記マイクロコントローラのＰ２．１ピンに接続され、前記ソフトウェアによって指定された時間間隔における不透過条件に対応する前記第１の微小電気機械構造（ＭＥＭＳ）光ファイバ（ＦＯ）オン／オフスイッチ＿２の入力電圧レベルに応じて、透過状態に対応する前記「モニタコイル」をＤＤＭ−ＩＦＯＧ接続状態に維持するために使用され、前記「モニタコイル」を前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧから切断された状態に維持するために使用される、第２の微小電気機械構造（ＭＥＭＳ）光ファイバ（ＦＯ）オン／オフスイッチ＿２と、
第１の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１であって、前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧの特徴部分の１つであり、双方向挙動、１つの入力アーム及び２つの出力アームを有し、その出力アームの１つが溶融スプライスによって前記「ジャイロコイル」に取り付けられ、その出力アームの別のアームが溶融スプライスによって前記「モニタコイル」に取り付けられた、第１の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１と、
第２の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２であって、前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧの特徴部分の１つであり、双方向挙動、１つの入力アーム及び２つの出力アームを有し、その出力アームの１つが溶融スプライスによって前記第１のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチに取り付けられ、その出力アームの別のアームが溶融スプライスによって前記第２のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチに取り付けられた、第２の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２と、
第２の（２ｘ２）シングルモードスプリッタ／カプラ＿２であって、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」内に放射され前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」から戻る前記光波の時計回りと反時計回り伝播のための双方向光路として動作するアーム＿１、アーム＿２、アーム＿３及びアーム＿４と表示された４つのアームを有し、アーム＿１が溶融スプライスによって前記（４５）ｄＢ  ＦＯ偏光子の出力アームに接続され、アーム＿２が空気／ガラスフレネル反射を防ぐために強く捻られ、アーム＿３が前記第１の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタカプラの入力アームに溶融スプライスによって取り付けられ、アーム＿４が前記第２の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタカプラの入力アームに溶融スプライスによって取り付けられ、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」内に放射され前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」に戻る前記二次偏光波の時計回り伝播のためと、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」内に放射され前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」に戻る前記二次偏光波の反時計回り伝播のために、前記４５  ＦＯ偏光子から生じる前記二次偏光波を等しく分割することによって、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」の両方で作成された密閉及び相互干渉光路を構成し、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」から戻された前記二次偏光波を結合し、前記二次偏光波が時計回り及び反時計回り方向に伝播し、その中間位置で、前記第１の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１と前記第２の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２とによって２つに分割された前記二次偏光波が、時計回りと反時計回りに伝播し、干渉縞を形成する、第２の（２ｘ２）シングルモードスプリッタ／カプラ＿２と、
圧電変換器（ＰＺＴ）であって、電子的に駆動される前記第２の（２ｘ２）シングルモードスプリッタ／カプラ＿２の前記アーム＿４の数巻の光ファイバ区分を有し、前記アーム＿４の前記光ファイバ区分を引き伸ばすことによって光ファイバの弾性光学特性により位相変調を作成するために使用される圧電変換器（ＰＺＴ）と、
前記ＳＬＥＤのシングルモード光ファイバを前記第１の（２ｘ２）ＦＯスプリッタ／カプラ＿１の１つの入力アームと結合し、前記フォトダイオードのシングルモード光ファイバを前記第１の（２ｘ２）ＦＯスプリッタ／カプラ＿１の前記別の入力アームと結合し、前記第１の（２ｘ２）ＦＯスプリッタ／カプラ＿１の前記１つの出力アームを前記（４５ｄＢ）ＦＯ偏光子の前記入力ポートと結合し、前記第１の（２ｘ２）ＦＯスプリッタ／カプラ＿１の前記別の出力アームを前記光強度安定化回路のシングルモード光ファイバと結合し、前記４５ｄＢのＦＯ偏光子の前記出力ポートを前記第２の（２ｘ２）シングルモードスプリッタ／カプラ＿２の前記アーム＿１と結合し、前記第２の（２ｘ２）シングルモードスプリッタ／カプラ＿２の前記アーム＿３を前記第１の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１の前記１つの入力アームと結合し、前記第１の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１の１つの出力アームを前記「ジャイロコイル」の一端と結合し、前記第１の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１の前記別の出力アームを前記「モニタコイル」の一端と結合し、前記「ジャイロコイル」の前記別の端を前記第１の微小電気機械構造（ＭＥＭＳ）光ファイバ（ＦＯ）オン／オフスイッチ＿１の前記光学アームと結合し、前記「モニタコイル」の前記別の端を前記第２の微小電気機械構造（ＭＥＭＳ）光ファイバ（ＦＯ）オン／オフスイッチ＿２の前記光学アームと結合し、前記第１の微小電気機械構造（ＭＥＭＳ）光ファイバ（ＦＯ）オン／オフスイッチ＿１の前記別の光学アームを前記第２の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２の１つの出力アームと結合し、前記第２の微小電気機械構造（ＭＥＭＳ）光ファイバ（ＦＯ）オン／オフスイッチ＿２の前記別の光学アームを前記第２の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２の前記別の出力アームと結合し、前記第２の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２の前記１つの入力アームを前記第２の（２ｘ２）シングルモードスプリッタ／カプラ＿２の前記アーム＿４と結合するために使用される溶融スプライスと、
を有する装置。
【請求項２】
前記第１の１ｘ２シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１が前記２ｘ２シングルモードスプリッタ／カプラ＿２の前記アーム＿３から来る前記二次偏光波を等しく分割する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１によって等しく分割された前記二次偏光波が前記溶融スプライスを介して前記「ジャイロコイル」の前記一端と前記「モニタコイル」の前記一端に放射される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記「ジャイロコイル」と「モニタコイル」内に放射された前記二次偏光波が位相変調されない、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第２の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２が前記２ｘ２シングルモードスプリッタ／カプラ＿２の前記アーム＿４から来る前記二次偏光波を等しく分割する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第２の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２によって等しく分割された前記二次偏光波が前記溶融スプライスを介して前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ１と前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ２に放射される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」に放射された前記二次偏光波が、一般に、前記信号発生器によって駆動された前記圧電変換器（ＰＺＴ）によって適用される位相変調であり、前記「ジャイロコイル」の前記移動時間と前記変調電圧振幅と適合する前記共振周波数を生成する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記溶融スプライスによって前記第２の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２の前記１つの入力アームに取り付けられた前記第２の（２ｘ２）シングルモードスプリッタ／カプラ＿２の前記アーム＿４であって、その１０巻のうちの１つが前記ＰＺＴ上に巻き付けられ、前記ＰＺＴは、前記信号発生器によって周期的かつ電気的に駆動されて、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」の共通光路を、前記共振周波数で、前記「ジャイロコイル」と「モニタコイル」内に前記共通位相変調光波を作成するための前記変調電圧振幅によって延伸させる、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１とＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２が、論理１を意味する前記電気制御ピンの５Ｖで透過状態であり、前記マイクロコントローラカードの前記ソフトウェアによって電気的に制御される、請求項６に記載の装置。 
【請求項１０】
前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１とＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２が、前記マイクロコントローラのフラッシュメモリにロードされた前記ソフトウェアによって電気的に制御され、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」内に対向伝播形式で移動し前記干渉縞を形成する前記二次偏光波が、前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１と前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２内で双方向伝播させられ、前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１と前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２を介して前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」から来て前記フォトダイオード上に当たる前記干渉光波が、前記フォトダイオード内の前記光電流を刺激する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
請求項１の前記「ジャイロコイル」と請求項１の前記「モニタコイル」を含む動的ドリフト監視干渉型光ファイバジャイロスコープ（ＤＤＭ−ＩＦＯＧ）の瞬間ゼロ回転電圧を監視し導出する方法であって、
請求項１の前記「ジャイロコイル」と請求項１の前記「モニタコイル」内の二次偏光波の時計回り（ＣＷ）／反時計回り（ＣＣＷ）伝播のために、請求項１の第２の（２ｘ２）シングルモードスプリッタ／カプラ＿２を介して請求項１の前記第２の（２ｘ２）シングルモードスプリッタ／カプラ＿２の前記アーム＿３内で伝播する前記二次偏光波を２つの部分に分割する段階と、 
請求項１の前記第１の（２ｘ２）シングルモードスプリッタ／カプラ＿  ２によって分割され、請求項１の前記第２の（２ｘ２）シングルモードスプリッタ／カプラ＿２の前記アーム＿３内で伝播する前記二次偏光波の前記１つの部分を、位相変調なしに、請求項１の前記第１の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１の前記１つの入力に放射する段階と、 
請求項１の前記第１の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１の前記１つの入力内に放射された前記二次偏光波を更に分割する段階と、
請求項１の前記第１の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１によって分割された前記二次偏光波の前記１つの部分の前記さらに分離された部分を請求項１の前記「ジャイロコイル」の前記端に注入する段階と、
請求項１の前記第１の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１によって分割された前記二次偏光波の前記１つの部分の前記さらに分離された部分を請求項１の前記「モニタコイル」の前記端に注入する段階と、
請求項１の前記「ジャイロコイル」に沿った伝播を完成させ、かつ請求項１の「ジャイロコイル」から来る前記二次偏光波の前記１つの部分の前記さらに分離された部分を、請求項１の前記溶融スプライスを介して請求項１の第１のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１に放射する段階と、
請求項１の前記「モニタコイル」に沿った伝播を完結させ、かつ請求項１の「モニタコイル」から来る前記二次偏光波の前記１つの部分の前記さらに分離された部分を、請求項１の前記溶融スプライスを介して請求項１の第２のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２に放射する段階と、
請求項１の前記「ジャイロコイル」に沿った伝播を完成させ、かつ請求項１の前記第１のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１から来る第１の光波を、請求項１の前記第２の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２の前記１つの出力アームに放射する段階と、
請求項１の前記「モニタロコイル」に沿った伝播を完成させ、かつ請求項１の前記第１のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２から来る第２の光波を、請求項１の前記第２の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２の前記別の出力アームに放射する段階と、
請求項１の前記第２のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２から来る前記第２の光波を、請求項１の前記第１のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１から来る前記第１の光波と、請求項１の前記第２の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２の前記１つの入力アームにおいて、請求項１の第２の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２によって結合する段階と、
前記結合された第２の光波と前記第１の光波を両方とも、請求項１の前記溶融スプライスを介して、請求項１の前記第２の（２ｘ２）シングルモードスプリッタ／カプラ＿２の前記アーム＿４に放射する段階と、
請求項１の前記「ジャイロコイル」と請求項１の前記「モニタコイル」内の二次偏光波の反時計回り（ＣＣＷ）／時計回り（ＣＷ）伝播のために、請求項１の第２の（２ｘ２）シングルモードスプリッタ／カプラ＿２を介して請求項１の前記第２の（２ｘ２）シングルモードスプリッタ／カプラ＿２の前記アーム＿４内で伝播する前記二次偏光波を２つの部分に分割する段階と、
請求項１の前記第２の（２ｘ２）シングルモードスプリッタ／カプラ＿２によって分割され、かつ請求項１の前記第２の（２ｘ２）シングルモードスプリッタ／カプラ＿２の前記アーム＿４内で伝播する前記二次偏光波の前記１つの部分を、位相変調して、請求項１の前記第２の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２の前記１つの入力に照射する段階と、
放射された前記二次偏光波の前記１つの部分を、請求項１の前記第２の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２の前記１つの入力に更に分割する段階と、
前記二次偏光波の前記１つの部分の前記さらに分離された部分を、請求項１の前記溶融スプライスを介して請求項１の前記第１のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１に放射する段階と、
前記二次偏光波の前記１つの部分の前記さらに分離された部分を、請求項１の前記溶融スプライスを介して請求項１の前記第２のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２に放射する段階と、
請求項１の前記第１のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１から来る第３の光波を請求項１の前記「ジャイロコイル」の前記端に注入する段階と、
請求項１の前記第１のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２から来る第４の光波を請求項１の前記「モニタコイル」の前記端に注入する段階と、
請求項１の前記「ジャイロコイル」に沿った伝播を完成させる前記第３の光波を、請求項１の前記溶融スプライスを介して、請求項１の前記第１の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１の前記１つの出力アームに放射する段階と、
請求項１の前記「モニタコイル」に沿った伝播を完成させる前記第４の光波を、請求項１の前記溶融スプライスを介して、請求項１の前記第１の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿１の前記別の出力アームに放射する段階と、
請求項１の前記第１の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２の前記１つの入力アームにおける請求項１の前記第１の（１ｘ２）シングルモード光ファイバスプリッタ／カプラ＿２によって、前記第３の光波を前記第４の光波と結合する段階と、
前記結合された光波を、請求項１の溶融スプライスを介して請求項１の前記第２の（２ｘ２）シングルモードスプリッタ／カプラ＿２の前記アーム＿３に放射する段階と、
請求項１の前記「ジャイロコイル」と請求項１の前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧの前記「モニタコイル」内のＣＷ及びＣＣＷ伝播のために、請求項１の前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧの閉じた相互光路を完成させる段階と、
請求項１の前記マイクロコントローラカードによって、請求項１の前記第２のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２と請求項１の前記第１のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１の連続タイミング及びシグナリゼーションプロセスを制御する段階であって、請求項１の「ジャイロコイル」の前記ループ移動時間と請求項１の前記「モニタコイル」の前記ループ移動時間、前記請求項１の前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧの前記復調回路の時定数、請求項１の前記マイクロコントローラカードの前記ＡＤＣのセトリング及びサンプリング時間、前記ソフトウェアのタイミングの合計と共に請求項１の前記マイクロコントローラのマシンサイクル時間、及び請求項１の「ジャイロコイル」内の全位相を閉ループ構成でゼロになるように維持するために使用される位相ゼロ化回路の応答時間を考慮する段階と、
前記第１のソフトウェア＿１と前記第２のソフトウェア＿１を前記マイクロコントローラの前記フラッシュメモリにロードする段階と、
請求項１の前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧのヨー回転速度影響下で、前記マイクロコントローラの前記フラッシュメモリにロードされた前記ソフトウェアを有する請求項１の前記マイクロコントローラカードの前記ＡＤＣによって、前記復調回路によって生成された前記アナログ電圧をデジタルコードに変換する段階と、
前記デジタルコードを電圧情報に変換する段階であって、前記電圧情報は、前記第２のソフトウェア＿２を使用することにより、ヨー回転方向の均一影響下の請求項１の前記「ジャイロコイル」が、第１の期間に請求項１の前記第１のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１を介して請求項１の前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧ接続状態にあり、ヨー回転方向の影響下の請求項１の前記「モニタコイル」が、前記第１の期間に請求項１の前記第１のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２を介して請求項１の前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧから切断状態にあるときに、請求項１の前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧのスケールファクタを使用することによって請求項１の「ジャイロコイル」によって検出されるヨー回転速度情報に対応する段階と、
前記デジタルコードを電圧情報に変換する段階であって、前記電圧情報は、前記第２のソフトウェア＿２を使用することにより、ヨー回転方向の均一影響下の請求項１の前記「ジャイロコイル」が、第２の期間に請求項１の前記第１のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１を介して請求項１の前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧから切断状態であり、ヨー回転方向の影響下の請求項１の前記「モニタコイル」が、前記第２の期間に請求項１の前記第１のＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２を介して請求項１の前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧ接続状態にあるときに、請求項１の前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧの前記「ジャイロコイル」の瞬間ゼロ回転速度電圧に対応する段階と、
を含む方法。
【請求項１２】
前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１と前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２を制御する前記第１のソフトウェア＿１が、第１のシグナリゼーションを生成し、第１の時間期間に、「ジャイロコイル」が、前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１により前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続され（「ジャイロコイル」接続状態に対応する）、「モニタコイル」が、前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２により前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧから切断され（前記「モニタコイル」切断状態に対応する）、前記第１の時間期間と等しい第２の時間期間に、「ジャイロコイル」が、前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１によりＤＤＭ−ＩＦＯＧから切り離され（「ジャイロコイル」切断状態に対応する）、「モニタコイル」が、前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２によりＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続され（前記「モニタコイル」接続状態に対応する）、前記マイクロコントローラカードの前記アナログデジタル変換器が、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」が、前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１と前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２によって前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧに取り付けられたときに、前記第１のシグナリゼーション中に、前記「ジャイロコイル」接続状態と前記「モニタコイル」接続状態で順番に前記復調回路の出力をサンプリングすることを可能にして、地球回転軸に垂直に配置された「ジャイロコイル」を含むＤＤＭ−ＩＦＯＧの前記復調回路の回転電圧と、前記地球回転の軸及び前記「ジャイロコイル」の軸の両方に垂直に配置された前記「モニタコイル」を含む前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧのゼロ回転電圧との間の平均化γ相関係数を計算する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２のソフトウェア＿２が、前記平均化γ相関係数と、繰り返しを開始する初期値としてのゼロ（０）のオフセット電圧とが入力され、第３の時間期間に、前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１と前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２を制御し、「ジャイロコイル」が、前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１によってＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続され（「ジャイロコイル」接続状態に対応する）、「モニタコイル」が、前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２によってＤＤＭ−ＩＦＯＧから切断された（前記「モニタコイル」切断状態に対応する）第２のシグナリゼーションを生成し、前記第３の時間期間より短い第４の時間期間に、「ジャイロコイル」が、前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１によってＤＤＭ−ＩＦＯＧから切断され（「ジャイロコイル」切断状態に対応する）、「モニタコイル」が、前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２によってＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続されて（前記「モニタコイル」接続状態に対応する）、前記「ジャイロコイル」を含む前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧの前記瞬間ゼロ回転電圧が導出され、前記マイクロコントローラカードの前記アナログデジタルコンバータが、前記第２のシグナリゼーション中に前記復調回路の出力をサンプリングすることを可能にして、前記初期値としてゼロ（０）が入力されて繰り返しが開始されたときに、地球回転軸に垂直に向けられた前記「ジャイロコイル」が前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿１によってＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続されたときに前記復調回路から得られた第１の出力電圧と、地球回転軸と前記「ジャイロコイル」の両方に垂直に向けられた前記「モニタコイル」が前記ＭＥＭＳ  ＦＯオン／オフスイッチ＿２によってＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続されたときに前記復調回路から得られた第２の出力電圧との間の減算プロセスから計算された、前記オフセット電圧から平均オフセット電圧を計算する請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ソフトウェア＿２が動作し、前記平均オフセット電圧が新しい値として入力され、オペレータによって再始動され、前記「ジャイロコイル」が前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧに接続されたときに前記復調回路の第１の出力電圧をサンプリングし、前記「モニタコイル」が前記ＤＤＭ−ＩＦＯＧに取り付けられたときに前記平均化γ相関係数と前記平均化オフセット電圧を使用することにより、前記マイクロコントローラの前記アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）によってサンプリングされた前記復調回路の第２の出力電圧から前記瞬間ゼロ回転電圧を計算し、最終的に、前記「ジャイロコイル」と前記「モニタコイル」の向きと共に回転速度投射と外部適用に関する式（２６）の前記瞬間ゼロ回転速度電圧と式（２８）の補正瞬間電圧差を動的に監視し導出する、請求項１３に記載の方法。
【国際調査報告】
2016535249.tif 000243
2016535249.tif 000244