FR2892504A1 - Procedes et systemes utilisant des frequences intermediaires pour commander plusieurs gyroscopes - Google Patents

Abstract

L'invention concerne des appareils, des systèmes et des procédés permettant de commander une pluralité de gyroscopes en utilisant des fréquences intermédiaires. Les gyroscopes (300) sont configurés pour fonctionner à une même fréquence intermédiaire prédéterminée. A cette fin, la fréquence naturelle de chaque est déterminée, tandis qu'un signal de référence est ajouté au signal de sortie de son gyroscope respectif de façon que la somme de la fréquence naturelle et de la fréquence du signal de référence soit égale à la fréquence intermédiaire prédéterminée. Le signal de sortie venant de chaque gyroscope est transmis à un processeur commun de traitement de données d'inertie, et le processeur de données d'inertie délivre en sortie un signal directionnel. Le signal directionnel comporte une représentation d'angle par rapport à un axe X, un axe Y et un axe Z. Puisque chaque signal délivré par le gyroscope possède une même fréquence, les pertes de données sont diminuées et la précision des données est augmentée.

Description

La présente invention concerne de façon générale les améliorations

apportées aux gyroscopes et, plus particulièrement, aux gyroscopes à résonateur hémisphérique (notés HRG). Un gyroscope à résonateur hémisphérique (HRG) est un capteur vibratoire qui comporte un résonateur hémisphérique. Des exemples de gyroscopes à résonateur hémisphérique peuvent être trouvés dans les brevets des EUA portant les numéros 3 625 067, 3 656 354, 3 678 762, 3 719 074, 4 157 041, 4 951 508, 5 763 780, 5 801 310, 5 892 152, 5 902 930, 5 983 719, 6 065 340, 6 079 270, 6 158 282, 6 565 395, 6 619 121 et 6 883 361, auxquels ont pourra se reporter à titre de référence. Le composant principal de chaque HRG est un résonateur à quartz à facteur de qualité, Q, élevé. Ce résonateur est entraîné en oscillation par application de forces électrostatiques qui sont synchronisées avec la fréquence naturelle particulière du résonateur. Puisque chaque résonateur particulier a sa propre fréquence naturelle particulière, la fréquence est souvent désignée sous l'appellation "4,xx kHz", valant approximativement 4,1 kHz pour un résonateur de diamètre 30 mm. Par exemple, un premier résonateur peut avoir une fréquence naturelle de 4,07 kHz, tandis qu'un deuxième résonateur aura une fréquence naturelle de 4,13 kHz. Les forces électrostatiques amènent le résonateur à fléchir dans un mode d'oscillation elliptique. Un ensemble d'électrodes de lecture disposées autour du résonateur sert à détecter l'amplitude, la position et le déplacement de la configuration d'ondes stationnaires en mode elliptique (l'onde de fléchissement) résultant de cette oscillation. Si le gyroscope HRG tourne, on peut déterminer l'angle de rotation à partir du traitement du signal délivré par des amplificateurs attachés aux électrodes de lecture (c'est-à-dire en observant les variations de la position de l'onde de flexion ou les actions nécessaires pour empêcher des changements de position de l'onde de flexion). La figure 1 illustre un gyroscope à résonateur hémi- sphérique 100 qui se partage en quatre segments fonctionnels : un segment capteur 110, un segment d'excitation de commande 120, un segment de lecture 130 et un segment de traitement de signaux 140. Le segment capteur 110 comporte un résonateur hémisphérique 1110, une pluralité d'électrodes d'excitation 1120 et une pluralité d'électrodes de lecture 1130. La pluralité d'électrodes de lecture 1120 comporte un ensemble d'électrodes 1122 d'excitation de commande d'amplitude, un ensemble d'électrodes 1124 d'excitation de commande de quadrature et un ensemble d'électrodes 1126 d'excitation de commande de vitesse. La pluralité d'électrodes de lecture 1130 comporte un ensemble d'électrodes 1132 de lecture suivant l'axe X et un ensemble d'électrodes 1134 de lecture suivant l'axe Y. Le segment d'excitation de commande 120 est en communication avec le segment capteur 110 de manière à fournir un signal d'excitation de commande d'amplitude 1210 à l'ensemble d'électrodes d'excitation de commande d'amplitude 1122, un signal d'excitation de commande de quadrature 1220 à l'ensemble d'électrodes 1124 d'excitation de commande de quadrature, et un signal d'excitation de commande de vitesse 1230 à l'ensemble d'électrodes 1126 d'excitation de commande de vitesse. Le segment capteur 110 est également en communication avec le segment de lecture 130 et fournit un signal 1310 de lecture suivant X en provenance des électrodes 1132 de lecture suivant X, et un signal 1320 de lecture suivant Y en provenance des électrodes 1134 de lecture suivant Y au segment de lecture 130. Le segment de lecture 130 est en communication avec le segment 140 de traitement de signaux de façon à doter le segment 140 de traitement de signaux du signal 1310 de lecture suivant X et du signal 1320 de lecture suivant Y. Le signal 1310 de lecture suivant X se déduit des signaux fournis par les électrodes 1132 de lecture suivant X et le signal 1320 de lecture suivant Y se déduit des signaux fournis par les électrodes 1134 de lecture suivant Y. Le signal 1310 de lecture suivant X et le signal 1320 de lecture suivant Y sont utilisés par le segment de traitement 140 pour produire le signal de sortie 150 d'angle d'inertie. Le signal 1310 de lecture suivant X et le signal 1320 de lecture suivant Y sont également utilisés dans le segment de traitement 140 pour fournir le signal 1210 d'excitation de commande d'amplitude, le signal 1220 d'excitation de commande de quadrature et le signal 1230 d'excitation de commande de vitesse à l'unité d'excitation de commande 120.

La commande du gyroscope HRG 100 et la détection de toute rotation du gyroscope HRG 100 sont fournies par le signal 1310 de lecture suivant X et le signal 1320 de lecture suivant Y. Chaque électrode parmi les électrodes 1132 de lecture suivant X et les électrodes 1134 de lecture suivant Y fournit un signal de lecture d'électrode (SER) au segment de lecture 130. Le signal SER est associé à une tension de polarisation (Vb) et à l'amplitude (A) de l'onde de flexion, où la relation peut être décrite au moyen de l'équation (El) ci-après. Dans l'équation (El), la tension Vb est la tension de polarisation appliquée au résonateur hémisphérique 1110 (qui, dans certains cas, est un placage métallique, si bien que sa surface est électriquement conductrice), la grandeur 0R (qui vaut approximativement 4,1 kHz) est la fréquence naturelle du résonateur hémisphérique 1110 du segment capteur 110, A est l'amplitude de l'onde de flexion sur les électrodes 1132 de lecture suivant X et les électrodes 1134 de lecture suivant Y, (p est un déphasage, et Kr est une constante de proportionnalité.

SER = Kr*Vb[1-A*Cos(0)Rt+(p)]

Pour assurer le fonctionnement du gyroscope HRG 100, on applique trois types de forces de commande au résonateur hémisphérique 1110. Ces forces correspondent au signal d'excitation d'amplitude 1210, au signal d'excitation de commande de quadrature 1220 et au signal d'excitation de commande de vitesse 1230 fournis par le segment d'excitation de commande 120. Le signal d'excitation d'amplitude 1210 est utilisé pour fournir une commande d'amplitude de l'onde de flexion et pour maintenir le résonateur hémisphérique 1110 en oscillation à sa fréquence naturelle (de résonance), ou au voisinage de celle-ci. Le signal 1220 d'excitation de commande de quadrature est utilisé pour supprimer les variations de masse et de raideur autour du résonateur hémisphérique 1110, et le signal d'excitation de commande de vitesse 1230 est utilisé pour positionner l'onde de flexion. La force appliquée au résonateur hémisphérique 1110 par chaque électrode de la pluralité d'électrodes d'excitation 1120 est proportionnelle à la tension de polarisation Vb en courant continu, qui est maintenue sur le résonateur hémisphérique 1110. Dans le cas du signal d'excitation de commande de vitesse 1230 (représenté dans l'équation (E2) par Kd), la vitesse maximale qui peut être appliquée à la position de l'onde de flexion est une fonction de l'amplitude de l'onde de flexion, comme indiqué dans l'équation (E2) :

SRCD = Kd*Vb*A*Sin(CORt+(p)] (E2) Dans ces conditions, le fait d'augmenter la tension de polarisation Vb augmente l'amplitude de la force électrostatique appliquée au résonateur hémisphérique 1110 par chaque électrode de la pluralité d'électrodes d'excitation 1120 (c'est-à-dire par le signal d'excitation d'amplitude 1210, le signal d'excitation de commande de quadrature 1220 et, ou bien, le signal d'excitation de commande de vitesse 1230). Le résonateur hémisphérique 1120 est un oscillateur à facteur de qualité, Q, élevé, le facteur de qualité étant, dans certains cas, d'approximativement 10 x 106. Pour commander l'onde de flexion du résonateur hémisphérique 1110 oscillant, toutes les forces appliquées via la pluralité d'électrodes 1120 d'excitation doivent être synchronisées avec précision et asservies en phase à la fréquence naturelle (COR) du résonateur hémisphérique 1110. Dans les dispositifs HRG 100 courants, pendant le fonctionnement normal, les divers signaux ont tous une fréquence au moins approximativement égale à la fréquence naturelle w du résonateur hémisphérique 1110. L'asservissement en phase s'obtient par l'utilisation d'une boucle à phase asservie 1410 fournie par le segment 140 de traitement de signaux. La boucle à phase asservie 1410 suit la fréquence naturelle coR du résonateur hémisphérique 1110 via le signal 1310 de lecture suivant X et le signal 1320 de lecture suivant Y afin de fournir un signal de référence pour la boucle de commande d'amplitude 1420, la boucle de commande de quadrature 1430 et la boucle de commande de vitesse 1440 dans le but d'assurer que le signal d'excitation d'amplitude 1210, le signal d'excitation de commande de quadrature 1220 et le signal d'excitation de commande de vitesse 1230 ont respectivement la même fréquence que le résonateur hémisphérique 1110. La figure 2 est un schéma fonctionnel montrant un système 200 qui comporte deux dispositifs gyroscopes à résonateur hémisphérique (c'est-à-dire le HRG 210 et le HRG 260). Ici, le gyroscope HRG 210 a sa propre fréquence naturelle cwR1 (par exemple de 4,1 kHz). Ainsi, tout signal (par exemple le signal de lecture 215) délivré par le HRG 210 comportera une fréquence CORI. Le signal de lecture 215 est filtré par un filtre passe-bande (220) et est transmis au processeur 230. Tout signal représentant un angle (A01) délivré par le gyroscope HRG 210 comportera une fréquence cz1. De plus, tout signal (par exemple un signal d'oscillateur local) reçu par le gyroscope HRG 210 aura de même la fréquence coR1, puisque la fréquence de chaque signal présent dans le gyroscope HRG 210 est commandé par la boucle à phase asservie 240. En d'autres termes, la fréquence (WLO1) du signal d'oscillateur local est identique à la fréquence naturelle (COR1) du gyroscope HRG 210 (c'est-à-dire que coLo1 = CORI). Le fonctionnement du HRG 260 est semblable à celui du HRG 210. Toutefois, en raison de la nature des HRG, la fréquence naturelle ((OR2) du HRG 260 est différente de COR1. Par exemple, (0R2 peut valoir 4,03 kHz. En d'autres termes, coLo1 = CORI et 0LO2 = WR2, Oë c L01 et CORI se rapportent à une fréquence différente de 0LO2 et 0R2, Si bien que les signaux représentant les angles 01 et A02 ont des fréquences différentes. Par conséquent, les systèmes de la technique antérieure sont complexes du point de vue matériel, du point de vue logiciel et du point de vue micrologiciel, puisque chaque gyroscope HRG possède une fréquence naturelle qui lui est propre. Puisque chaque HRG possède sa propre fréquence naturelle particulière, la synchronisation des signaux de sortie (par exemple CORI = 4,11 kHz et COR2 = 4,07 kHz) venant de la pluralité de dispositifs HRG nécessite des circuits électroniques incorporant un ensemble de calculs et d'algorithmes complexes. Souvent, les calculs et les algorithmes complexes omettent des composantes importantes d'un ou plusieurs signaux venant des dispositifs HRG, puisque des opérations d'estimation et, ou bien, d'arrondi ont lieu dans les algorithmes et les calculs. Dans ces conditions, les signaux résultants ne sont pas aussi précis qu'ils devraient l'être. Notamment, ces systèmes deviennent même plus complexes lorsque chaque HRG possède aussi son propre accéléromètre (non représenté) destiné à mesurer la vitesse de changement dans la direction relative à son HRG associé. Par conséquent, le besoin existe pour des systèmes et des procédés permettant de synchroniser des signaux de sortie venant de plusieurs dispositifs HRG d'une manière moins complexe et plus précise.

La présente invention atteint le but ci-dessus énoncé avec deux ou plus de deux gyroscopes communiquant entre eux. Par sa nature, chaque gyroscope délivre un signal à sa propre fréquence naturelle (o)R) particulière. Pour un gyroscope à résonateur hémisphérique (noté HRG), la fréquence naturelle est d'environ 4,1 kHz pour un résonateur de diamètre 30 mm. Toutefois, les techniques de l'invention sont également applicables pour faire résonner des corps possédant d'autres fréquences naturelles. Chaque gyroscope HRG comporte également une boucle à phase asservie associée qui est en communication avec lui. Un signal de référence ayant une fréquence de référence (wu)) venant de chaque boucle à phase asservie est ajouté au signal de sortie de son HRG associé par un mélangeur de signaux de manière à former un signal de fréquence intermédiaire, noté IF, ayant une composante (coco o)R) et une composante (o)w + COR). La fréquence naturelle de chaque HRG est mesurée et la fréquence Io est déterminée par addition de coR à une fréquence de travail prédéterminée. Dans un mode de réalisation présenté à titre d'exemple, la fréquence de travail prédéterminée est de 8,0 kHz. Ainsi, par exemple, si la fréquence naturelle d'un HRG est de 4,06 kHz et la fréquence de travail prédéterminée est de 8,0 kHz, alors cou) sera de 12,06 kHz (c'est-à-dire 4,06 kHz + 8,0 kHz). La composante (wu) + (DR) est filtrée par un filtre passe-bande de façon que le signal IF ne comporte sensiblement que la composante (coin - o)R) ou bien la fréquence de travail prédéterminée. Chaque signal IF est transmis à un dispositif de traitement de données d'inertie communes et est comparé avec les autres signaux IF par un dispositif de traitement de données d'inertie de façon que soit déterminée la direction relative au système. Selon un mode de réalisation, le système comporte trois dispositifs HRG de façon que la coordonnée d'axe x, la coordonnée d'axe y et la coordonnée d'axe z puissent être déterminées par le dispositif de traitement de données d'inertie. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages ; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels : la figure 1 est un schéma fonctionnel montrant un gyroscope à résonateur hémisphérique (HRG) selon la technique antérieure ; la figure 2 est un schéma fonctionnel montrant la circulation des signaux dans un système de la technique antérieure contenant deux dispositifs HRG ; la figure 3 est un schéma fonctionnel d'un HRG selon un mode de réalisation, présenté à titre d'exemple, de l'invention ; la figure 4 est un schéma fonctionnel d'un mode de réalisation, présenté à titre d'exemple, d'un système comportant deux et plus de deux dispositifs HRG utilisant les signaux de fréquence intermédiaire (IF) ; la figure 5 est un schéma fonctionnel d'un mode de réalisation présenté à titre d'exemple d'un système comportant trois dispositifs HRG permettant de déterminer la coordonnée d'axe x, la coordonnée d'axe y et la coordonnée d'axe z d'un appareil utilisant des signaux IF ; et la figure 6 est un organigramme montrant un mode de réalisation, présenté à titre d'exemple, d'un mode de réalisation permettant de commander un système qui comporte deux ou plus de deux gyroscopes utilisant des signaux IF. Dans la description détaillée qui va suivre, divers détails particuliers sont présentés de façon à permettre une compréhension totale de l'invention. Toutefois, on comprendra que l'invention peut être mise en oeuvre en l'absence de ces détails particuliers. Par ailleurs, les procédés, composants et circuits bien connus ne seront pas décrits en détail afin de ne pas obscurcir inutilement les aspects importants de l'invention.

Des modes de réalisation de l'invention produisent des systèmes et des procédés comportant plusieurs gyroscopes qui fonctionnent sensiblement à la même fréquence intermédiaire. Puisque les gyroscopes fonctionnent chacun à une même fréquence, un dispositif de traitement de données d'inertie commun peut être utilisé pour traiter les signaux venant des gyroscopes sans qu'il y ait sensiblement de pertes de données et avec une plus grande précision que dans les systèmes courants. De plus, l'invention permet qu'un tel système soit fabriqué et, ou bien, réparé pour un moindre coût que ce n'est le cas avec les 35 systèmes courants incorporant une pluralité de gyroscopes.

La figure 3 est un schéma fonctionnel montrant un gyroscope 300 selon un exemple de l'invention. Le gyroscope 300 peut être n'importe quel matériel et, ou bien, logiciel configuré de manière appropriée pour produire un signal afin d'indiquer la direction dans laquelle le gyroscope 300 est orienté. Dans ces conditions, le gyroscope 300 peut être n'importe quel gyroscope connu dans la technique ou même un gyroscope tel qu'il en sera créé dans l'avenir. Selon un mode de réalisation, présenté à titre d'exemple, de l'invention, le gyroscope 300 est un gyroscope à résonateur hémisphérique (noté HRG) fabriqué par la société "Northrop Grumman Corporation", à Los Angeles, Californie, Etats-Unis d'Amérique. Dans ces conditions, le gyroscope 300 peut être semblable au gyroscope HRG 100 discuté ci-dessus en liaison avec la figure 1. Dans un mode de réalisation présenté à titre d'exemple de l'invention, le gyroscope 300 comporte une section de lecture 330, semblable à la section de lecture 130 discutée ci-dessus, de façon à produire un signal de lecture 315 semblable au signal 1310 de lecture suivant X et, ou bien, au signal 1320 de lecture suivant Y discutés ci-dessus. Le signal de lecture 315 présente la fréquence naturelle (o)R) du gyroscope 300. Comme décrit ci-dessus, wR est la fréquence de travail particulière du gyroscope 300 et est une fréquence d'environ 4,1 kHz. Toutefois, des gyroscopes ayant d'autres fréquences de travail naturelles sont envisagés par l'invention. La section de lecture 330 est en communication avec un mélangeur 318, où la section de lecture 330 est également configurée pour transmettre le signal de lecture 315 au mélangeur 318. Le mélangeur 318 peut être un quelconque matériel et, ou bien, logiciel configuré de manière appropriée pour combiner deux ou plus de deux signaux. Dans ces conditions, le mélangeur 318 peut être n'importe quel mélangeur connu dans la technique ou qui sera créé dans l'avenir. Selon un mode de réalisation, présenté à titre d'exemple, de l'invention, le mélangeur 318 est configuré pour combiner le signal de lecture 315 avec un signal de référence ayant une fréquence de référence prédéterminée La) afin de former un signal (IF) de fréquence intermédiaire possédant une composante (cow - ë)R) et une composante (coLo + wR). Le signal de référence est reçu de la part d'une boucle à phase asservie (discutée ci-après) et la fréquence coco est déterminée par l'addition de wR à une fréquence de travail voulue. Par exemple, si la fréquence de travail voulue est 8,0 kHz et que wR vaut 4,15 kHz, 0,)Lo vaut 12,15 kHz (c'est-à-dire 8,0 kHz + 4,15 kHz). Ainsi, dans cet exemple, lorsque le signal de lecture 315 est combiné avec le signal de référence, le signal IF a une fréquence (COWI) qui possède une composante (wLo + wR) à 16,3 kHz et une composante (wLo - wR) à 8,0 kHz. Selon un mode de réalisation, le mélangeur 318 est en communication avec un filtre passe-bande 322, où le filtre passe-bande 322 peut être n'importe quel matériel et, ou bien, logiciel configuré de manière appropriée pour permettre aux composantes d'un signal possédant une fréquence prédéterminée de traverser le filtre. Dans ces conditions, le filtre passe-bande 322 peut être n'importe quel filtre passe- bande connu dans la technique ou qui sera créé dans l'avenir. Selon un mode de réalisation, présenté à titre d'exemple, de l'invention, le filtre passe-bande 322 est configuré pour recevoir le signal IF et n'autorise sensiblement que la composante (wLo - wR) à traverser le filtre. En d'autres termes, la composante de haute fréquence (wLo + COR) est éliminée par filtrage du signal IF. Ainsi, dans l'exemple ci-dessus, le signal IF a une fréquence (COIFr) de 8,0 kHz après passage dans le filtre passe-bande 322. Le filtre passe-bande 322 est en communication avec une boucle à phase asservie 340, où la boucle à phase asservie 340 est n'importe quel matériel et, ou bien, logiciel convenablement configuré pour recevoir le signal IF et maintenir un angle de phase constant (c'est-à-dire un verrouillage) sur la fréquence du signal IF. Dans ces conditions, la boucle à phase asservie 340 peut être n'importe quelle boucle à phase asservie connue dans la technique ou qui sera créée dans l'avenir. Selon un mode de réalisation, présenté à titre d'exemple, de l'invention, la boucle à phase asservie 340 produit le signal de référence qui possède la fréquence wLo discutée ci-dessus. En outre, la boucle à phase asservie 340 est en communication avec le mélangeur 318 et un inverseur de signal 343, et fournit le signal de référence au mélangeur 318 et à l'inverseur de signal 343.

L'inverseur de signal 343 peut être n'importe quel matériel et, ou bien, logiciel configuré de manière appropriée pour combiner deux ou plus de deux signaux. Dans ces conditions, l'inverseur de signal 343 peut être n'importe quel inverseur de signal connu dans la technique ou qui sera mis au point à l'avenir. Selon un mode de réalisation présenté à titre d'exemple, l'inverseur de signal 343 est configuré de façon à recevoir le signal de référence de fréquence ww de la part de la boucle à phase asservie 340 et de recevoir un deuxième signal IF ayant une fréquence (OIF2 de la part d'une source (non représentée) où cOIF2 comporte une fréquence (wLo + COR). De plus, l'inverseur de signal 343 est configuré de façon à combiner le signal de référence avec le deuxième signal IF afin de former un signal d'excitation 345 et de transmettre le signal d'excitation 345 à un segment d'excitation de commande 320 semblable au segment 120 d'excitation de commande discuté ci-dessus.

On note que, lorsque l'inverseur de signal 343 combine le signal de référence avec le deuxième signal IF, le signal d'excitation 345 possède une fréquence wR (c'est-à-dire ww + oeR - Io). Par conséquent, le signal d'excitation 345 possède la fréquence naturelle du gyroscope 300. La figure 4 est un schéma fonctionnel d'un mode de réalisation présenté à titre d'exemple d'un système 400 comportant un gyroscope 500 et un gyroscope 600 et utilisant des signaux IF. Le gyroscope 500 comporte une section de lecture 530, un mélangeur 518, un filtre passe-bande 522, une boucle à phase asservie 540 et un inverseur de signal 543 qui sont respectivement configurés de la même façon que la section de lecture 330, le mélangeur 318, le filtre passe-bande 322, la boucle à phase asservie 340 et l'inverseur de signal 343 discutés ci-dessus. En outre, le gyroscope 600 comporte une section de lecture 630, un mélangeur 618, un filtre passe-bande 622, une boucle à phase asservie 640 et un inverseur de signal 643 qui sont respectivement configurés de la même façon que la section de lecture 330, le mélangeur 318, le filtre passe-bande 322, la boucle à phase asservie 340 et l'inverseur de signal 343 discutés ci-dessus. Puisque les gyroscopes travaillent typiquement à leurs propres fréquences naturelles particulières, le gyroscope 500 et le gyroscope 600 ont des fréquences naturelles mutuellement différentes. Ainsi, (OR1 et (OR2 sont des fréquences différentes. 2892504 Il Selon un mode de réalisation, présenté à titre d'exemple, de l'invention, le système 400 est configuré pour fonctionner dans l'intervalle d'environ 100 Hz à environ 100 kHz. Dans un autre mode de réalisation, le système 400 est configuré pour fonctionner à environ 8,0 kHz. Dans ces 5 conditions, puisque CORI et (OR2 sont des fréquences différentes, les boucles à phase asservie 540 et 640 sont configurées de façon à produire des signaux de référence comportant des fréquences (par exemple et WLO2) différentes l'une de l'autre. Par exemple, si wRi est de 4,18 kHz et WR2 est de 4,09 kHz, alors sera de 12,18 kHz (8,0 kHz + 4,18 kHz) et 10 c0L02 sera de 12,09 kHz (8,0 kHz + 4,09 kHz). Ainsi, la fréquence (WIF1) du signal IF présent dans le gyroscope 500 comportera une composante de 8,0 kHz (c'est-à-dire 12,18 kHz ù 4,18 kHz) et une composante à 16,36 kHz (c'est-à-dire 12,18 kHz + 4,18 kHz), tandis que la fréquence (COIF2) du signal IF présentant le gyroscope 600 comportera une 15 composante à 8,0 kHz (c'est-à-dire 12,09 kHz ù 4,09 kHz) et une composante à 16,18 kHz (c'est-à-dire 12,09 kHz + 4,09 kHz). De plus, lorsque le signal IF présent dans le gyroscope 500 et le signal IF présent dans le gyroscope 600 passent dans le filtre passe-bande 522 et le filtre passe-bande 622, respectivement, la composante de 20 haute fréquence (cow + (OR) de chaque signal est éliminée de façon que chaque signal IF résultant ne comporte qu'une fréquence ((OIFI') d'environ 8,0 kHz. Chaque signal IF respectif est transmis à un dispositif respectivement de traitement de données (à savoir les processeurs 533 et 633) et, par conséquent, les gyroscopes 500 et 600 délivrent chacun en 25 sortie un signal IF de 8,0 kHz. Selon un mode de réalisation, présenté à titre d'exemple, de l'invention, les gyroscopes 500 et 600 sont en communication avec un dispositif 433 de traitement de données d'inertie commun. Le dispositif 433 de traitement de données d'inertie peut être n'importe quel 30 matériel et, ou bien, logiciel configuré de manière appropriée pour recevoir un signal IF de la part de deux ou plus de deux gyroscopes et délivrer en sortie un signal de direction représentant un ou plusieurs angles (par exemple A01 et A02). Dans ces conditions, le dispositif 433 de traitement de données d'inertie peut être n'importe quel processeur connu 35 dans la technique ou mis au moins dans l'avenir qui est en mesure d'effectuer les fonctions ci-dessus indiquées.

En outre, les gyroscopes 500 et 600 comportent chacun un inverseur de signal (c'est-à-dire les inverseurs de signal 543 et 643, respectivement) afin de combiner le signal de référence avec un deuxième signal IF respectif en vue de la formation d'un signal d'excitation (c'est-à- dire les signaux d'excitation 545 et 645, respectivement) ayant une fréquence égale à la fréquence de travail naturelle de son gyroscope respectif. En d'autres termes, le signal d'excitation 545 possède une fréquence de 4,18 kHz (c'est-à-dire c0Lol + o)RI - coLoi) et le signal d'excitation 645 possède une fréquence de 4,09 kHz (c'est-à-dire cow2 + C0R2 COL02) de façon à être respectivement en appariement avec les fréquences naturelles du gyroscope 500 (c'est-à-dire (OR1) et du gyroscope 600 (c'est-à-dire ( R2). Puisque chacun des gyroscopes 500 et 600 délivre en sortie un signal possédant sensiblement la même fréquence, il n'est pas nécessaire d'effectuer des calculs et, ou bien, des algorithmes complexes lors de l'interprétation des données. Dans ces conditions, le système 400 est plus fiable et plus précis que les systèmes de la technique antérieure. En outre, le système 400 peut être assemblé sans qu'il soit besoin d'étalonner les gyroscopes 500 et 600, puisqu'ils sont des gyroscopes particuliers configurés pour fonctionner à la même fréquence. Ainsi, le système 400 peut être compatible avec de nombreux systèmes différents et, ou bien, des systèmes fabriqués par de nombreux fabricants différents. La figure 5 est un schéma fonctionnel montrant un mode de réalisation, présenté à titre d'exemple, d'un système 700 comportant trois gyroscopes (par exemple le gyroscope 800, le gyroscope 900 et le gyroscope 1000) permettant de déterminer une coordonnée d'axe X, une coordonnée d'axe Y et une coordonnée d'axe Z en utilisant des signaux IF. Le gyroscope 800 comporte une section de lecture 830, un mélangeur 818, un filtre passe-bande 822, un processeur 833, une boucle à phase asservie 840 et un inverseur de signal 843 qui sont configurés de façon à être semblables respectivement à la section de lecture 330, au mélangeur 318, au filtrepasse-bande 322, au processeur 333, à la boucle à phase asservie 340 et à l'inverseur de signal 343 qui ont été discutés ci-dessus. En outre, le gyroscope 900 comporte une section de lecture 930, un mélangeur 918, un filtre passe-bande 922, un processeur 933, une boucle à phase asservie 940 et un inverseur de signal 943 qui sont configurés de façon à être semblables respectivement à la section de lecture 330, au mélangeur 318, au filtre passe-bande 322, au processeur 333, à la boucle à phase asservie 340 et à l'inverseur de signal 343 discuté ci-dessus. De plus, le gyroscope 1000 comporte une section de lecture 1030, un mélangeur 1018, un filtre passe-bande 1022, un processeur 1033, une boucle à phase asservie 1040 et un inverseur de signal 1043 qui sont configurés de façon à être semblables respectivement à la section de lecture 330, au mélangeur 318, au filtre passe-bande 322, au processeur 333, à la boucle à phase asservie 340 et à l'inverseur de signal 343 qui ont été discutés ci-dessus. Ainsi qu'on l'a également discuté ci-dessus, le gyroscope 800, le gyroscope 900 et le gyroscope 1000 ont des fréquences naturelles qui sont mutuellement différentes. De la même façon que pour la discussion ci-dessus présentée, wRx, wRY et cou sont des fréquences différentes, et wLox, wLoy et wLOZ sont des fréquences différentes. Toutefois, après que wRx a été ajouté à WLOx dans le mélangeur 818, que wRY a été ajouté à wLOY dans le mélangeur 918 et que WRZ a été ajouté à wLOZ dans le mélangeur 1018 de façon à former des signaux IF comportant respectivement une composante (WLOx -wRx), une composante (WLOY - WRY) et une composante (WLOZ - WRZ), et chaque signal IF est filtré par un filtre passe-bande (à savoir les filtres passe-bande 822, 922 et 1022 respectivement), chaque signal IF résultant possède la même fréquence (O F). Par conséquent, chacun des gyroscopes 800, 900 et 1000 fonctionne à la même fréquence (par exemple 8,0 kHz).

De plus, le système 700 comporte un dispositif de traitement de données d'inertie commun 733 qui est semblable au dispositif de traitement de données d'inertie 433 discuté ci-dessus en communication avec chacun des gyroscopes 800, 900 et 1000. Selon un mode de réalisation, présenté à titre d'exemple, de l'invention, le dispositif 433 de données d'inertie délivre un signal de direction qui représente un angle dans un ou plusieurs plans (par exemple AOX, A0y et, ou bien, A0z). On note que, puisque chacun des gyroscopes 800, 900 et 1000 fonctionne à une même fréquence, le dispositif 733 de traitement de données d'inertie est en mesure de traiter des signaux IF reçus de la part de chacun des gyroscopes sans qu'il soit nécessaire d'effectuer des calculs et des algorithmes complexes pour traiter les signaux différents. Dans ces conditions, le système 700 est plus précis et moins susceptible de perdre des données de traitement des signaux venant des gyroscopes 800, 900 et 1000 que dans les systèmes de la technique antérieure utilisant de multiples gyroscopes. De plus, puisque les gyroscopes 800, 900 et 1000 sont sensiblement autonomes, l'un quelconque de ces gyroscopes peut être remplacé sans que ceci affecte le signal de sortie et les performances des autres gyroscopes. De plus, le système 700 peut être assemblé sans qu'il soit besoin d'étalonner les gyroscopes 800, 900 et 1000, puisqu'ils sont des gyroscopes particuliers configurés pour fonctionner à la même fréquence. Par conséquent, le système 700 peut être compatible avec de nombreux systèmes différents et, ou bien, des systèmes fabriqués par de nombreux fabricants différents. La figure 6 est un organigramme montrant un mode de réalisation, présenté à titre d'exemple, d'un procédé 2000 permettant de commander deux ou plus de deux gyroscopes utilisant des signaux IF. Selon un mode de réalisation, présenté à titre d'exemple de l'invention, le procédé 2000 commence par déterminer la fréquence de fonctionnement relative aux gyroscopes (étape 2005). Selon un aspect de l'invention, la fréquence de travail est dans l'intervalle d'environ 100 Hz à environ 100 kHz. Selon un autre aspect de l'invention, la fréquence de travail est d'environ 8,0 kHz. Le procédé 2000 comporte également l'opération qui consiste à mesurer la fréquence naturelle ((OR) du signal de sortie délivré par chaque résonateur d'une pluralité de gyroscopes (par exemple le gyroscope 300, 500, 600, 800, 900 ou 1000) (étape 2010). Une fois que la fréquence de travail a été déterminée et que la fréquence naturelle de chaque résonateur est connue, le procédé 2000 applique l'opération consistant à déterminer la fréquence de référence (coco) d'un signal de référence pour chaque gyroscope (étape 2015). Selon un mode de réalisation présenté à titre d'exemple de l'invention, chaque fréquence de référence est déterminée par addition de la fréquence de travail à la fréquence naturelle pour chaque gyroscope respectif. Par exemple, si la fréquence de travail est de 8,0 kHz et que la fréquence naturelle d'un gyroscope particulier est de 4,12 kHz, la fréquence de référence relative à ce gyroscope particulier sera de 12,12 kHz. Ainsi, en termes généraux, la fréquence de référence peut être rapportée comme étant de 12,xx kHz, puisque, ")o(" est déterminé par la fréquence naturelle. Après que la fréquence de travail, la fréquence naturelle et la fréquence de référence ont été déterminées pour chaque gyroscope, le signal de sortie et le signal de référence de chaque gyroscope sont combinés de façon à former un signal IF comportant une composante (coLo - (OR) (étape 2020). Une fois le calcul effectué, le signal IF comporte une composante qui possède une fréquence de 8,0 kHz (c'est-à-dire la fréquence de travail voulue). Ainsi, chaque gyroscope fonctionne sensiblement à la même fréquence prédéterminée. On note que, en raison de la nature des gyroscopes, la fréquence naturelle du résonateur de chaque gyroscope sera différente. Dans ces conditions, la fréquence de chaque signal de référence sera différente. Toutefois, une fois que le signal de sortie a été ajouté au signal de référence pour chaque gyroscope, chaque signal IF résultant contient une composante (cou) - COR) possédant la même fréquence de travail prédéterminée (c'est-à-dire 8,0 kHz). Ainsi, le procédé 2000 comporte l'opération consistant à délivrer une pluralité de signaux IF ayant sensiblement la même fréquence à un dispositif commun de traitement de données d'inertie (étape 2025). De plus, le procédé 2000 comporte un dispositif commun de traitement de données d'inertie qui délivre un signal de direction possédant la même fréquence que les signaux IF où le signal de direction représente un angle (par exemple AOx, AOy et, ou bien, A0z), par rapport au plan X, au plan Y et, ou bien, au plan Z (étape 2030).

On note que les appareils, les systèmes et les procédés ci-dessus présentés peuvent avoir été décrits comme comportant des fréquences particulières. Toutefois, l'homme de l'art comprendra que chaque appareil, système et procédé peut fonctionner à un nombre quelconque de fréquences et à des fréquences qui sont supérieures et, ou bien, inférieures aux fréquences spécifiques indiquées. Dans ces conditions, l'invention n'est pas limitée par la description de fréquences particulières, d'exemples particuliers et de modes de réalisation particuliers. De plus, d'autres avantages, bénéfices et solutions à des 35 problèmes ont été décrits ici en liaison avec des modes de réalisation particuliers. Toutefois, les bénéfices, avantages, solutions à des problèmes, ainsi que tous les éléments qui peuvent amener des bénéfices, des avantages ou des solutions à se produire ou à devenir plus prononcés ne doivent pas être considérés comme étant cruciaux, imposés ou essentiels.

Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des dispositifs et des procédés dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention.

Claims (26)

REVENDICATIONS

1. Système directionnel (400), caractérisé en ce qu'il comprend : une pluralité de gyroscopes (500, 600), qui délivrent chacun en sortie un signal de fréquence intermédiaire (IF) ayant sensiblement tous la même fréquence ((OIF) ; et un dispositif de traitement (433) qui est en communication avec chaque gyroscope de la pluralité de gyroscopes, le dispositif de traitement recevant le signal IF de la part de chacun des gyroscopes et traitant les signaux IF de façon à délivrer un signal directionnel.

2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que 0IF est dans l'intervalle d'environ 100 Hz à environ 100 kHz.

3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que COIF est d'environ 8,0 kHz.

4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque gyroscope est un gyroscope à résonateur hémisphérique.

5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : une pluralité de mélangeurs (518, 618) qui sont respectivement en communication avec des gyroscopes, reçoivent un signal possédant une fréquence de résonance naturelle ((OR) de la part de leur gyroscope respectif et un signal de référence possédant une fréquence de référence (wu)), et combinent le signal reçu en provenant de leur gyroscope respectif avec le signal de référence de façon à former le signal IF.

6. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : une pluralité de boucles à phase asservie (540, 640) qui sont chacun respectivement en communication avec un mélangeur respectif et 30 transmettent le signal de référence au mélangeur respectif.

7. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque signal IF comprend au moins une composante (cou) + COR) et un composant (cou) -COR).

8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il 35 comprend une pluralité de filtres passe-bande (522, 622), où chaque filtre passe-bande est en communication avec un mélangeur respectif, reçoit lesignal IF et retire du signal IF au moins une des composantes (coLo + WR) et (c)Lo - COR).

9. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque mélangeur (518, 618) est un mélangeur analogique.

10. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque mélangeur (518, 618) est un mélangeur numérique.

11. Système selon la revendication 7, où chaque mélangeur (518, 618) est formé par addition d'une tension en courant alternatif (VAB) et d'une tension d'excitation (Vb) du premier signal sur la couche de métallisation d'un résonateur dans chaque gyroscope.

12. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que les fréquences (OR d'au moins deux signaux IF sont des fréquences différentes.

13. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce que les 15 fréquences wLo de chacun desdits au moins deux signaux sont des fréquences différentes.

14. Système selon la revendication 13, caractérisé en ce que la composante (coLo - WR) de chaque signal IF possède sensiblement la même fréquence. 20

15. Système selon la revendication 14, où la fréquence WR de chaque signal IF est une fréquence d'environ 4,1 kHz.

16. Système (700) permettant de commander une pluralité de gyroscopes, caractérisé en ce qu'il comprend : un premier gyroscope (800) délivrant en sortie un premier 25 signal de fréquence intermédiaire (IF) afin de déterminer la coordonnée d'axe x ; un deuxième gyroscope (900) qui délivre en sortie un deuxième signal IF de façon à déterminer la coordonnée d'axe y ; un troisième gyroscope (1000) qui délivre en sortie un troisième 30 signal IF de façon à déterminer la coordonnée d'axe z, la fréquence du premier signal IF, celle du deuxième signal IF et celle du troisième signal IF étant sensiblement la même fréquence ; et un dispositif de traitement (733) en communication avec le premier gyroscope, le deuxième gyroscope et le troisième gyroscope, qui 35 reçoit le premier signal IF, le deuxième signal IF et le troisième signal IF et qui délivre un signal directionnel.

17. Système selon la revendication 16, caractérisé en ce que le premier signal IF possède une composante (wLox - û)RX), le deuxième signal IF possède une composante (WLOY - WRY) et le troisième signal IF possède une composante ( )Loz - coRz), où au moins deux des fréquences Ct)RXI cosy et coi sont des fréquences différentes.

18. Système selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'au moins deux des fréquences wwx, wLoy et coLoz sont des fréquences différentes.

19. Système selon la revendication 18, caractérisé en ce que les fréquences des composantes (cowx - coRx), (o)Loy - CORy) et (cowz (ORZ) sont chacune dans l'intervalle d'environ 100 Hz à environ 100 kHz.

20. Système selon la revendication 18, caractérisé en ce que les fréquences des composantes (cowx - (Or ), (COLOy WRY) et (wLoz - (ORZ) sont chacune d'environ 8,0 kHz.

21. Système selon la revendication 17, caractérisé en ce que les fréquences WRX, (I)Ry et c0RZ sont chacune une fréquence d'environ 4,1 kHz.

22. Procédé permettant de commander une pluralité de gyroscopes, en utilisant des signaux de fréquence intermédiaire (IF), caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes : sélectionner une fréquence de travail pour la pluralité de gyroscopes ajouter un signal de référence respectif particulier à un signal de sortie venant de chaque gyroscope afin de former un signal IF, chaque signal IF possédant la fréquence de travail ; et transmettre le signal IF qui vient de chaque gyroscope à un dispositif commun de traitement de données d'inertie de façon à former un signal directionnel.

23. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que la fréquence de travail est comprise dans l'intervalle d'environ 100 Hz à 30 environ 100 kHz.

24. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que la fréquence de travail est d'environ 8,0 kHz.

25. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération consistant à calculer la fréquence de chaque signal 35 de référence en ajoutant la fréquence de travail à la fréquence de chaque signal de sortie respectif.

26. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération consistant à délivrer en sortie le signal directionnel venant du dispositif de traitement de données d'inertie, le signal directionnel ayant la fréquence de travail.