JP2711022B2

JP2711022B2 - 高分解能リングレーザジャイロスコープシステム

Info

Publication number: JP2711022B2
Application number: JP4800009A
Authority: JP
Inventors: ジー．マークジョン; エイ．タザーテスダニエル; イー．エブナーロバート; ジェイ．ダーレンネール; ケイ．ダッタニビアー
Original assignee: リットンシステムズ，インコーポレーテッド
Priority date: 1991-04-22
Filing date: 1992-04-22
Publication date: 1998-02-10
Anticipated expiration: 2013-02-10
Also published as: IT1257890B; CA2063165A1; GB9207211D0; GB2296812B; DE4212998A1; GB2296812A; JPH0868639A; ITRM920287A1; ITRM920287A0; DE4212998C2; US5485273A; FR2729754A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本発明は、リングレーザジャイロスコープ即ち角速
度センサのヘテロダイン検出器から送出されて電子的に
処理されたデータの分解能の向上に係り、更に詳しくは
高分解能のマルチオシレータリングレーザジャイロ
スロープに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

リングレーザ角速度センサは、活性領域誘導レーザガ
スを収容する環状コンジットを画定したモノリシック固
体ブロック内部のリングレーザで一般に構成される。ジ
ャイロスコープの光路内には、少なくとも２つのレーザ
ビームが環状光路の回りを時計回り及び反時計回りの方
向に対向伝搬する。気体媒質平面型リングレーザジャ
イロスコープは20年前に開発され、それ以後信頼できて
比較的環境に影響されない慣性回転センサとして発展し
てきた。平面型リングレーザジャイロスコープ（plan
ar ring laser gyroscopes）は、三角形及び四角形のい
ずれの幾何学形状のものも、商用及び軍用の航空機にお
ける慣性航法システム及び飛行制御システムに正規に使
用されている。リングレーザジャイロスコープが回転
輪型機械式ジャイロスコープに優る主たる利点は、性能
の永久劣化を生ずることなく比較的強い機械的衝撃に耐
える得る能力を有することである。前記及びその他の特
徴ゆえに、大抵のリングレーザジャイロスコープ慣性
航法システムの期待平均故障間隔は以前の機械式ジャイ
ロスコープシステムの数倍も長い。

【０００３】平面型リングレーザジャイロスコープは、非機械式
の真のストラップダウン慣性航法システムの最初の試み
であった。回転速度が低いと、ミラーからの後方散乱が
振動するビームの一方のエネルギーを逆向き伝搬するビ
ームに結合させ、振動周波数をロックし、その結果、低
回転速度ではゼロ回転情報しか導出しなかった。現用の
平面構造（planar configuration）を有するリングレー
ザジャイロスコープは、この周知のロックイン現象を
避けるために、角速度センサにバイアスを与えるための
機械式ディザ機構を使用する。機械式ディザ機構はロッ
クインの影響の低減に非常に有効であり、リングレーザ
ジャイロスコープを存続可能な航法用ジャイロスコー
プにした。しかしながら、効果的な機械式ディザを加え
るリングレーザジャイロスコープはリングレーザの出
力に雑音成分を付加し、ひいては最終的精度を低下させ
る。また、機械式ディザの存在は、ミラー系或いは全体
のいずれのディザであろうとも、完全ストラップダウン
慣性航法装置という望ましい目標から逸脱することにな
る。

【０００４】これらの問題点に着目して、代替的バイアス技術とし
て、磁気ミラーに（カー効果を用いて）、或いは直接に
利得媒質（ゼーマン効果を用いて）か又はファラデー回
転子として知られる固体ガラス素子に磁界を加えるるこ
とによる非反転ファラデー効果（nonreciprocal Farada
y effect）を使用する手段が開発され、該手段を磁界と
組み合わせて用いると、一方のビームが逆向きのビーム
の移相とは反対のファラデー効果移相を生じ、それによ
って２つの逆方向回転ビームの周波数が分割される。単
純な偏光回転に代わって実用的な移相を実現するために
は、最適には２組の逆向きの円偏光ビームが所望の結果
を得るための単一光路内に存在する。このマルチオシレ
ータリングレーザジャイロスコープの理論の一例
は、1989年４月４日レイセオン社（Raytheon Corporati
on）出願（発明者、テリィ A.ドルシュナー（Terry A.
Dorshner）の米国特許第4,818,087号明細書、発明の名
称「オルソヘドラルリングレーザジャイロ（ORTHOH
EDRAL RING LASER GYRO」に見られる。マルチオシレー
タリングレーザジャイロスコープ内の非平面光路
（nonplanar ray path）は円偏光され相反的に分割され
た光を確実に形成する。非平面光路は、偏光を相反的に
大きく回転させ、所要の円偏光を生ずる。非平面相反移
相は、図２に示す利得曲線Ｇを有する２つのファラデー
バイアスジャイロスコープをも実現する。非平面光路
は、その幾何学的形状によって、光を一方は左円偏光し
他方は右円偏光した２つの別々のジャイロスコープに分
割する。この分割は相反分割として知られ、典型的には
100MHz代の範囲にある。ファラデー素子を非平面型リン
グレーザジャイロスコープのビーム経路に配置するこ
とによって、該ファラデー素子に適当な磁界を加える
と、各ジャイロの非相反分割が実現される。少なくとも
４つのモード、即ち、左円偏光反時計回りビーム
（L_a）、左円偏光時計回りビーム（L_c）、右円偏光時計
回りビーム（R_c）、及び右円偏光反時計回りビーム
（R_a）、が作られる。時計回りモードと反時計回りモー
ドの間のファラデー分割は約1MHzである。少なくとも４
つのミラーが環状共振器経路を形成し、該共振器経路は
図２の各利得曲線によって表される２つのジャイロスコ
ープを含む。ミラーのうちの１つは僅かに透光性を有
し、光が共振器から離脱して信号処理用の光検出機構に
入射するできるようにする。ファラデーバイアスを除去
するために、信号が電子的に処理される際には、ジャイ
ロスコープのスケールファクタは慣用のリングレーザ
ジャイロスコープの２倍になる。ファラデー素子を使用
する非平面幾何学形状のマルチオシレータリングレー
ザジャイロスコープは、光ビーム経路の部分を占める
能動媒質を形成するためにガス放電ポンプを用いて現在
製造されている。

【０００５】マルチオシレータリングレーザジャイロスコープ
は、光学的にバイアスされた（ファラデーセルによっ
て）２つの信号を発生する。一方の信号周波数はファラ
デー周波数＋角速度周波数の1/2;他方はファラデー周波
数−角速度周波数の1/2である。ジャイロスコープは、
これら２つの信号の位相（積分された周波数）を出力す
る。それらの位相の差は回転角の増分を表す。しかしな
がら、出力信号は、ジャイロスコープの位相で２πだけ
離れた離散的レベル（即ち、干渉縞）で量子化される。

【０００６】マルチオシレータからの２つの出力信号は、同種偏光
逆方向伝搬する光学信号ビームをヘテロダイン処理する
ことによって発生する。このような信号はヘテロダイン
信号と称せられる。１つ又はそれ以上のヘテロダイン信
号が左円偏光ジャイロスコープについて作られ、１つ又
はそれ以上のヘテロダイン信号が右円偏光ジャイロスコ
ープについて作られる。これは光学的偏光子か又は他の
信号処理機構を用いて行われる。ヘテロダイン信号は強
度縞を表す。

【０００７】光学的信号縞がヘテロダイン信号によって発生し、一
対の光電センサによって検出される。縞が計数され、そ
のディジタル計数値が、マルチオシレータリングレー
ザジャイロスコープで感知される角度増分の測定量と
なる。

【０００８】縞のディジタル角度測定量の増分は、リングレーザ
センサのスケールファクターによって決まるが、それれ
らは典型的には１パルスにつき１乃至２弧秒の桁であ
る。

【０００９】真の角度とパルスによって表示される角度との間の差
が誤差であり、量子化誤差又は量子化雑音と称せられ
る。リングレーザジャイロスコープ自体は非常に正確
な角度を測定できるが、角速度検出及び検出信号を処理
する電子機器による制約が存在する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】

通常、１乃至２弧秒の分解能が航法目的には適当であ
る。しかし、照準及び追跡分野における多数の新用途で
は、一層向上した分解能を必要とする。これらの用途で
のマルチオシレータリングレーザジャイロスコープ
は、0.01或いは0.001弧秒さえ達する超高分解能出力を
必要とする。例えば、地上又は宇宙設置の観測所又は望
遠鏡の位置決めのように、一層高い角度分解能を用いて
照準又は追跡することが望ましい多数のこのような用途
がある。分解能を微細化するための（特に技術的現状の
ディジタル技術による）技術が幾つか存在する。このよ
うな技術はサンプル値データシステムに依存し、エイリ
アシング誤差を生じ易い。（用語「エイリアシング」は
周期関数信号の重複が存在することを表現するために用
いられる。エイリアシングは、連続又は離散的周期関数
のディジタルサンプリングに関連する性質である。エイ
リアシングの主要な影響の一つは、サンプリング速度の
整倍数だけ周波数が異なる２つの周期信号を識別できな
いことである。この意味で、エイリアシングが存在する
と、サンプル値データは累積偽信号又は誇張された情報
を含むことになる。ディジタルフィルターを作動させる
場合には、エイリアシングが実質上低減されるか又は消
去されなければならない。）

【００１１】以前から、リングレーザジャイロスコープ（平面型
２モードディザ形式ジャイロスコープ）の分解能を向
上させる試みは行われていた。米国特許第4,533,250号
明細書（1985年８月６日出願、発明者カラハン（Callag
han）等）には、「環状角速度センサのための読出し装
置（READOUT APPRATUS FOR RING ANGULAR RATE SENSO
R）」が開示されている。前記特許明細書は、パルスの
時間間隔を測定して特定の時刻における角度を内挿によ
って決定するための技術を開示している。この解決方法
は過度の雑音に起因する問題を生ずる可能性をもつ。米
国特許第4,791,460号（1988年12月13日出願、発明者バ
ーグストローム（Bergstrom）等、及び発明の名称「環
状角速度センサのための読出し（READOUT FOR RING ANG
ULAR RATE SENSOR）」）は、アナログヘテロダイン波形
の加重和を用いて別の移相波形を発生し、それによって
１サイクルにつき一層多くのゼロ交差を与え、従って一
層高い分解能を提供する機構を開示している。この解決
方法もまた雑音問題を生じ、しかも比較的正確な加重計
数に依存している。

【００１２】エンコーダー及びジャイロスコープの出力分解能を向
上させるために、他の技術も過去に提案されたことがあ
る。これらの技術は、アナログヘテロダイン電圧を読み
取るためのA/D変換器、又はヘテロダイン信号の高調波
を作り出すための乗算器を用いた内挿法を含む。しか
し、これらの技術は良好な雑音抑制能力を持たず、検出
器及び電子回路構成要素の利得、位相、及びオフセット
の変動に敏感である。

【００１３】非常に細密な角度分解能が要求される用途に向けて、
リングレーザジャイロスコープの読出し問題を回避す
る数種の方法が研究された。比較的精密でかつ正確に弧秒の何分の一かの端数まで
測定できるような高分解能のリングレーザジャイロス
コープが求められているのである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本明細書では、周波数に関係する感度を低減し、エイ
リアシングを回避して、ディジタル分解能を向上する新
規のシステムを開示する。本発明の高分解能システムは
サンプル値データのディジタル処理に依存する。本発明
は、多数のサンプルを平均化し、それを使用して出力分
解能を向上できる高速フィルターの使用を教示する。こ
のようなフィルターは、ジャイロスコープのランダムウ
ォークの高速評価を可能にするためにソフトウェアで使
用されていた。高速フィルタリング機構はエイリアシン
グ問題を惹起する。このようなエイリアシングを回避す
るためには、ジャイロスコープのファラデー周波数に対
して特定な関係にあるサンプリング周波数を選ぶことが
できる。しかし、これはファラデー周波数の変動に関し
て比較的厳密な制限を課することになる。雑音又は速度
の存在下において、エイリアシング問題に対する一層良
い解決方法は量子化雑音をランダム化することである。
本明細書の発明は更に１ステップのフィルタリング過程
を含む。ハードウェア／ソフトウェア機械化によって、
ジャイロスコープデータの高速の（2MHzを超える）サン
プリング及びフィルタリングが可能になり、それによっ
て実質的な時間遅れを伴わないで極めて効果的な分解能
向上が得られる。前記高速フィルタリング技術は多数の
サンプルを平均化し、従って良好な誤差抑制能力を有す
る。機械化は本来ディジタル的であるから、利得、移
相、及びオフセットが顕著な誤差の原因になることはな
い。ファラアデーバイアスは周期的な量子化雑音を発生
する。量子化誤差の性質（即ち、のこぎり波）からし
て、バイアス周波数の全高調波が存在する。これらの振
幅が僅か1/Nに減衰することは明らかである。従って、
高速フイルターが何等の減衰も与えない低周波数帯に紛
れ込む強い高調波が確実に存在しない高速サンプリング
周波数を選定するように留意しなければならない。

【００１５】本発明の分解能向上手段は、任意のファラデーバイア
ス周波数と共に作動させる一般的な適用可能性を有する
分解能向上技術の発達に焦点を置く。この目標を支える
ために、実質的にエイリアシング効果を消去するサンプ
リング周波数チャープ技術が開発されている。チャープ
は、短時間の周波数変調は可能であるが長時間の周波数
安定性を維持する位相ロックループに基づく。従って、
ファラデー周波数の変動（又は変化）が予期される場
合、しかも／又は適当な周波数選定が不可能な場合に
は、チャープドサンプリングクロックが使用できる。

【００１６】分解能を向上しかつエイリアシングを回避するため
に、本発明の装置は、ディジタルサンプリングに関して
高速フィルター及びチャープドサンプリング周波数を使
用する。従って、本発明の特徴は、リングレーザの角速度セン
サからの出力信号の分解能を向上することである更に詳しくは、本発明の特徴は、マルチオシレータ
リングレーザジャイロスコープからの出力信号の分解
能を向上することである。また、本発明の特徴は、このような角速度センサから
の出力信号を発生するサンプル値データシステムにおけ
るエイリアシングを回避することである。

【００１７】本発明のその他の目的は、添付の図面を参照して次の
説明を理解すれば明らかになろう。

【００１８】

【実施例】

マルチオシレータジャイロスコープ装置10の平面図
を図１に示す。非常に良好な寸法安定性を有する水晶ブ
ロックのようなレーザブロック11が用いられる。ブロッ
ク内部においてミラー12、14、16、及び18の間の閉じた
光路（図示せず）内をコンジットが延びている。リング
レーザ内部で対向伝搬する光ビームが幾分透明なミラー
18を介してヘテロダインセンサ20に抽出され、該センサ
が本発明によって処理される光学信号を発生する。

【００１９】リングレーザジャイロウコープは、増分角度（Δ
θ′Ｓ）を出力する角速度積分器である。リングレーザ
ジャイロスコープは、増分角度の代表値であるディジ
タル計数値を出力する。検出機構が光検出機構を横断し
て通過する干渉縞の数を計数する。これによって、ジャ
イロスコープの出力（ディジタル計数値）が量子化され
る。一見したところ、このデータの量子化はリングレー
ザジャイロスコープの出力の角度分解能を限定するよ
うに映る。これらの増分はジャイロスコープのスケース
ファクターによって定まり、典型的には１パルスにつき
１乃至２弧秒の桁（18cmのマルチオシレータリングレ
ーザジャイロスコープで1.5弧秒）である。しかし、
この有限な分解能が原因となって、ジャイロスコープの
角度量子化雑音が発生する。その上、光学的には、マル
チオシレータリングレーザジャイロスコープは角速
度積分器であり、かつそれ自体は、本質的に無限な分解
能に合わせて角度変化を追跡する。従って、得られる量
子化は読出し機構の限界である。

【００２０】マルチオシレータリングレーザジャイロスコープ
は全回転角を累積する。しかし、先述のように、リング
レーザジャイロスコープの読出し機構は一般にヘテロ
ダイン検出器出力の量子化手段及び増分角度を得るため
に一定時間間隔における遷移（transitions）を計数す
る手段から構成されるから、この量子化過程はジャイロ
スコープのスケールファクターに依存する量子化階段
（qantization step）に通ずる。この量子化の結果とし
て、絶対角分解能は限定される。しかし、ジャイロスコ
ープ内部では正確な回転角が保持されているから、絶対
角度は＋／−0.5量子化量（qannta）の範囲内で常に正
確であることに注目すべきである。ジャイロスコープ読
出し過程の妥当なモデルを図３に示す。角速度はジャイ
ロスコープへの入力であり、ここではジャイロスコープ
は角速度積分器26である。次いで測定角θの出力が予め
定められた速度F_Sで標本化され（サンプル抽出及び量子
化器30で）、更に28（1-z^-1）で表示される遅延変換関
数によって、ジャイロスコープ及びヘテロダイン検出シ
ステム22の出力がΔθとなるように、電気光学的に量子
化された測定信号が処理される。

【００２１】マルチオシレータリングレーザジャイロスコープ
内では、大きなファラデーバイアスが両方のジャイロス
コープに存在する。角速度が抽出されると、バイアスは
共通モードで真の回転角速度のみを残して消去される。
それでも、両方のジャイロスコープの出力が再結合前に
量子化される限りファラデーバイアスを有利に使用でき
る。バイアスの存在によって、多数のディジタル遷移が
サンプリング期間に確実に起こり、それによって高速フ
ィルター平均が行えるようになる。もし、両方のジャイ
ロスコープ（全てのマルチオシレータは物理的には同一
の光路を使用する２つの別個のジャイロスコープを有す
る）での量子化量が非相関（これは比較器に雑音を注入
することによって確実に可能となる）であると仮定する
と、再結合においても分解能向上が達成できる。

【００２２】増分角度がジャイロスコープシステムの出力端22に発生すれば、
次いでこの信号が、図３に示すように高速度Ｎサンプル
移動平均フィルター32及びその後段のＮサンプル積算器
34から成る高速フィルター24に与えられる。移動平均フ
ィルター32で波した後、フィルター32からの出力デー
タが高速積算器34用としてデータサンプル抽出器36で標
本化（サンプリング速度F_Sで）される。移動平均の期間
が積算期間に等しければ、以下に詳細を説明するハード
ウェアの好ましい実施例（図６）に示すように本質的に
データ累積を必要としない効率的な実施が可能となる。
高速フィルター24の出力は分解能を向上した増分角度Δ
θであり、これはＮサンプル積算器34からの出力信号が
サンプル抽出器38によってサンプリング速度F_S/Nで標本
化された後に得られる。高速フィルター24は線形である
から、更に単純化できる。２つのジャイロスコープの出
力が別々に量子化され、抽出され、次いで波される。
この場合、単一のフィルターのみが必要であるが、同じ
分解能向上が得られる。しかし、再結合前に量子化過程
を導入することが非常に重要である。もし、２つのッジ
ャイロスコープの出力が光学的に結合され、次いで量子
化されると、ジャイロスコープに高角速度が絶えず存在
しない限り高速フィルタリング技術は無効になる。この
ような理由から、マルチオシレータリングレーザジ
ャイロスコープの偏光出力信号の検出のためには電子技
術が使用されることが望ましい。

【００２３】２つのジャイロスコープの出力の間には、無用の偏光
を完全に除く能力がないこと、及び電子的結合（接地、
容量等）に起因する相互結合がある。ジャイロスコープ
によっては、これが１乃至20％に及ぶことがある。ジャ
イロスコープの出力が矩形波整形されて計数される場合
は、これが和及び差の周波数の等価量となる。差周波数
は低周波数になり、波されない。従って、高分解能か
つ低雑音のためには偏光間の良好な分離が必須である。

【００２４】量子化境界を十分な高頻度で横切れば（雑音、運動、
又はファラデーバイアスのような要因により）、データ
を高速フィルターできる。これによって、多数の境界横
断の平均化が得られ、分解能を向上する。波された出
力は図５及び６に示すようにして再構成される。

【００２５】システム処理装置又は計算機に適当な高分解能データ
を確実に伝送するためには、周波数変調器46のようなチ
ャープドサンプリングクロックが長時間的にはシステ
ムオシレータ60にロックすることが必須である。そうし
ないと、ジャイロスコープのデータに容認できないジッ
タ及びドリフトが発生する。これは、図３に示すよう
に、位相ロックループ（PLL）サンプリング周波数変調
器46によって行われる。

【００２６】図３に示すように、PLLは所望のサンプリングクロッ
クのチャープサンプリング信号として、電圧制御オシレ
ータ52の出力端においてF_S及び1/N計数器（divide-by-N
counter）54の出力端においてF_S/Nを本来発生する。チ
ャープの振幅はPLL積分器51の時定数によって簡単に設
定される。変調器46の所要の機能を実行するための回路
の設計及び構成においては、PLLの電圧制御オシレータ
（VCO）52の周波数スプレッドを測定するためにスペク
トル分析器を使用できる。前記スペクトル71を図12に示
す。スペクトル71は、所望の中心周波数（CF）周辺の広
範囲に亙って周波数が比較的一様に変調されることを示
す。従って、VOC52はサンプリングクロック46の信号源
として使用できる。図３と共に、図４の信号タイミング
図を参照すれば、PLLがシステムオシレータ60（ただ
し、システム高周波サンプリング速度F_Sが1/N計数器58
を経て処理され、信号W_B＝F_S/Nを発生する）にロックさ
れた後に変調器クロック46のクロック信号が発生し、し
かもオシレータから出て分割されたクロック信号W_Bに1/
N計数器54の出力信号W_Aが乗算される（乗算器／相関器5
6で）。（図４を参照すると、信号W_A及びW_Bが互いに同
矩象（in phase quadrature）にあることに留意すべき
である。）次いで、波形W_AとW_Bとの積、波形W_C、が積分
器51の入力端に供給される。図４に示すように、積分器
51の出力波形、W_D、は三角波である。次に、この信号、
波形W_D、は加算ノード50で基準電圧ソース48と加算され
る。このソース電圧はシステムオシレータ60の周波数に
整合するように変化する。このようにして、サンプリン
グ周波数変調器が、エイリアシングの回避を助けるため
に望ましいサンプリング速度基準を発生する。

【００２７】図11に示すように、高速フィルター24の通過帯域はサ
ンプリング周波数F_Sの各倍数毎に正確に再現される。図
10の高調波（例えば、1-10）は、マルチオシレータリ
ングレーザジャイロスコープのファラデーバイアスの
量子化の結果である。従って、もしファラデー周波数の
高調波が通過帯域91（F_S、2F_S、3F_S、又は4F_S）の一つ
にあれば、量子化雑音のエイリアシングが発生する（図
11参照のこと）。高速フィルター通過帯域90内のデータ
のみであることが望ましい。

【００２８】低周波数に紛れ込む低次の高調波がないようにサンプ
リング周波数を選定することによって、これを回避する
ことができる。高次の高調波（即ち、11次及びそれ以
上）が含まれる場合は、エイリアシングは重大な問題と
はならない。

【００２９】この選定サンプリング周波数方法は、異なるファラデ
ーバイアスのジャイロスコープを使用するか、或いはフ
ァラデー周波数がドリフトする（例えば、温度に伴っ
て）と、分解能向上度が低減するという問題を提起す
る。

【００３０】エイリアシングの影響を確認するために、エイリアシ
ング条件を含むシミュレーションを行った。エイリアシ
ングが実効（RMS）雑音レベルを増大し、データに非常
に大きな周期的信号をもたらすことが認められた。上述
のエイリアシング現象は角度雑音に関して性能低下を生
じ得る。図３のチャープ周波数変調器46は、エイリアシ
ングに関連する問題を回避するのに有用である。変調器
46の使用は、ファラデー周波数の値に影響されない分解
能向上技術を提供する。サンプリング周波数を予め定め
た範囲に亙って連続的に「チャープする」（即ち、変動
させる）ことによって、離散的高調波にエイリアシング
が効果的に防止できる。シミュレーション研究によれ
ば、平均値の周辺で三角波的に（波形W_Dのように）＋／
−２％変動するサンプリング周波数を用いることによっ
て、エイリアシングの影響は実質的に減少するか又は事
実上消去されることが分かった。図３の周波数変調技術
を用いれば、RMS誤差（平均２乗誤差の平方根）が減少
し、エイリアシングが存在する場合に通常認められる大
きな離散的な周波数が全て消去されることが分かった。

【００３１】図３のクロックチャープ回路機構46の効果を評価する
ために、発明者等はその設計を試験した。ジャイロスコ
ープの出力（即ち、ファラデー周波数＋角速度の1/2及
びファラデー周波数−角速度の1/2）に相当するように
２基の精密周波数合成器を使用した。これによって、発
明者等はファラデー周波数を量子化エイリアシングが活
発に作用する帯域に同調することができた。固定サンプ
リングクロックについて多数のこのような試験を実施し
た後、チャープドサンプリングクロックについてもこ
れらの試験を再度実施した。得られた結果を図13及び14
に示す。図13はサンプリングクロックをチャープする前
の高分解能信号NCが理解し難いことを示しているが、こ
れに対して、図14では同じパラメーターがチャープ即ち
周波数変調されたクロック46によって順調に処理される
（信号CERを発生して）ことを示す。図から分かるよう
に、変調器46はデータ雑音特性を大幅に改善する。雑音
のRMSは大きさで一桁ほど減少し、エイリアシングから
発生する非常に強い周期的信号が消去されている。図13
及び14は、「CER」を含む周期的高調波信号及び「NC」
を含まないチャープ変調器46の使用結果を示す。

【００３２】図５及び６を参照すれば、ジャイロスコープの出力信
号の特性（即ち、振幅及びオフセット）にあまり影響さ
れないで純粋にディジタルハードウェアを用いて高速フ
ィルター24が実現でき、しかも、微量の雑音の存在下に
あっては一層良好に実際に作動する。高速フィルター
（図３の24のような）はデータを標本化するために使用
される。移動平均フィルター（又は特殊な「有限インパ
ルス応答フィルター（Finite Impulse Response Filte
r）」）の作動については、以前に本出願の譲受人と同
一の譲受人であって、1987年１月６日出願、米国特許第
4,634,283号、発明の名称「高速フィルターによるレー
ザジャイロ試験データの量子化誤差を減少するための方
法及び装置（METHOD AND APPARATUS FOR REDUCING QUAN
TIZATION ERROR IN LASER GYRO TEST DATA THROUGH HIG
H SPEED FILTERING）」に（本発明の発明目的とは異な
る速度で異なる目的のために）開示されたことがある。
もし十分に（即ち、ハードウェアで）高速で実行されれ
ば、フィルターは極小時間遅れ及び広帯域幅を提供す
る。図５の別の実施例では、高速フィルターがフィルタ
ー積算器85とＮサンプル積算器87とから構成される。図
３の変調器回路46から供給される高速クロック信号F_Sが
ハードウェア構成品85及び87を駆動する。1/N計数器69
が低周波サンプル抽出信号（N_S/N）（図３に示すよう
な）をＮサンプル積算器87、ラッチ67、及び最終的な高
分解能測定用のサンプル抽出器77に供給するために使用
される。この代替実施例のハードウェアは、ジャイロス
コープのヘテロダイン検出器からのアップ（Ｕ）及びダ
ウン（Ｄ）計数値を加算ノード73に供給し、＋１、０、
又は−１の形のパルス（Ｐ）の流れをサンプル抽出速度
F_Sで供給する。パルス（Ｐ）はフィルター積算器85及び
メモリー97へ送られ、該メモリーでは標本化パルス
（Ｐ）の現在値が長さＮの円形バッファー101のアドレ
ス指示器99によって規定された位置にロードされる。そ
して、Ｐの現在値からＮ番目の古いＰの値が減算されて
（加算ノード75で）フィルター積算器85へ供給される。
この代替実施例ではメモリー97及びそのバッファー101
に多量のデータを蓄積する必要があることが理解されよ
う。累積器85によって作られる出力信号は移動平均フィ
ルターであり、信号がＮサンプル累積器87を経て処理さ
れるから、図14に示すように、サンプル抽出器77の出力
は分解能を向上した信号をもたらす。

【００３３】この機械化は多量のデータ蓄積を通常必要とするが、
この蓄積の必要性を解消する技術が開発されている。こ
の技術を図６に示す。高速フィルターは高速計数器70
（これは既にあらゆるリングレーザジャイロスコープ
システムにある）及びレジスター74付きの高速加算器
72を用いて簡単に実現できる。計数器70が、エッジ検出
器66及び68によって計数器70に供給されるジャイロスコ
ープのパルス（Ｕ及びＤ）積算する。デッジ検出器66及
び68は、関連するディジタイザーの状態が変化するたび
にパルスを供給する。これが、実効的には、量子化過程
となる。（ヘテロダイン検出器、Ａ及びＢ、は左及び右
円偏光ジャイロスコープに対してそれぞれ感度を有す
る。これらはヘット信号（het signals）61及び63をデ
ィジタイザー62及び64に供給する。次いで、ディジタイ
ザー62及び64はエッジ検出器にディジタル状態のヘテロ
ダイン信号を供給する。反復パターンを無くし及び２つ
のディジタイザー間の相関を避けるために微量の雑音を
ディジタイザーに注入するのが得策である。）通常は、
故意に雑音を注入する必要は無く、固有の電子的雑音で
十分である。次に計数器70の内容が加算器72によってレ
ジスター74に加算される。低速（F_S/N）で、計数器70及
びレジスター74の内容はラッチされ（ラッチ76A及び78A
に）、クリアされる。ラッチされた値はラッチ76A及び7
8から供給される。同時に、システム計算機は、サンプ
ル抽出器76B及び78Bを介して76A及び78Aのラッチされた
値を読み取って、それらを結合して、加算器88を通って
波された出力を形成するように指令を受ける。高速フ
ィルターのハードウェア部分はゲートアレイ内に完全に
組み込める。ソフトウェア部分は極小デューティサイク
ルのみを必要とする。高速フィルターに対応する方程式
は次のようになる。

【００３４】ループハードウェア：Ｉ＝１乃至Ｎに対してＳ＝Ｓ＋入力（ブロック 70）Ａ＝Ａ＋Ｓ（ブロック 72）次のＩに対して S₁＝Ｓ（ブロック 78） A₁＝Ａ（ブロック 76）Ｓ＝０Ａ＝０ソフトウェア：出力＝（A₁−A_{1 Old}）＋Ｎ＊S_{1 Old} （ブロック 86,92,88） A_{1 Old}＝A₁ （ブロック 82） S_{1 Old}＝S₁ （ブロック 84）ループ終了

【００３５】図６の好ましい実施例において、量子化雑音パワーは
上述の場合には、Ｎに及ぶ係数ほど減少し、Ｎの平方根
に及ぶ効果的な分解能向上をもたらす。1/N計数器80は
低速サンプル抽出速度（F_S/N）を図６に示すハードウェ
アシステムに供給する。マイクロプロセッサーは高速フ
ィルター（計数器70、レジスター74、及びラッチ76A及
び78A）から所要の標本化計数値（Ｓ）及び積算計数値
（Ａ）を提供され、加算器88の出力端で高分解能増分出
力角を導出できる。積算計数値Ａは１サイクル遅延（82）
し、遅延したＡ信号及び新たなＡ信号が結合して（加算
ノード86で）デルタＡ信号を形成し、これが加算ノード
88に供給される。この積算されたＡ（デルタ）信号がノ
ード88で標本化計数値Ｓ（遅延Ｚ変換器84によって１サ
イクル遅延している）と結合され、更に利得Ｎ（92）を
乗算される。高速フィルターを効果的にするためには、
平均化時間内に多量の量子化境界交差（qantization bo
undarycrossings）が起こる必要がある。ディザ形式リ
ングレーザジャイロスコープでは、これらはディザ運
動によって与えられる。マルチオシレータリングレー
ザジャイロスコープでは、ファラデーバイアスによっ
て境界交差を発生させることができる。しかしながら、
ファラデーバイアスは比較的一定であるから、エイリア
シングを招く量子化誤差パターンが存在し得る。これが
低周波量子化誤差（これは波できない）発生する可能
性を含む。これを回避するために、一二の方法を用いる
ことができる。好ましい解決策は超高速計数器及び加算
器（10MHz或いはそれ以上）を含めることである。高速
サンプル抽出によって、量子化誤差中に存在する高次の
高調波のみを確実に拾うことができる。高調波の強さは
高次では低減し、それらのエイリアシングによる誤差は
重大な影響をもたらさない。回路46によって作られる
「サンプル抽出周波数変調器」の付加がエイリアシング
を減少させて、10MHzより低い周波数を許容可能にす
る。

【００３６】第２の解決策は、サンプル抽出及び加算周波数を低次
の高調波のエイリアシングを回避するようにディジタル
的に選ぶレート乗算器の使用に関連する。レート乗算器
自体は反復パターンを有しているから、サンプリングク
ロックにランダム又は疑似ランダム状のジッタをかける
ことも必要である。現在では妥当な経費で超高速論理回
路が使用可能になるから、第１の解決策のほうが簡単で
あるので好ましいと考えられる。リングレーザジャイ
ロスコープ及びマルチオシレータリングレーザジャ
イロスコープに関して、上述のように分解能向上技術を
開示したが、この技術は、平均化時間に亙って多数の境
界交差発現を伴う量子化出力を有するエンコーダ及びそ
の他の装置にも適用できる。

【００３７】図７には２つのジャイロスコープ出力のうちの一方の
挙動の模様を示す。分解能向上の目的は量子化境界間に
ある角度の検出を可能にすることである。時間領域において、高速フィルターは、典型的な計算
機サンプル抽出間隔（例えば、500msec）間にファラデ
ーバイアスが多数の計数値を発生するという事実を利用
する。このような多数の計数値の平均化によって、計数
の端数部分の分解が可能になる。

【００３８】高速フィルターは周波数領域でも解析できる。図８に
示す量子化誤差波形はフーリエ成分に分解できる。（時
間領域では、図７は、ジャイロスコープの回転角の真値
40対量子化測定されたジャイロスコープ出力42を示す。
図８は、時間に対する量子化誤差の大きさ44を示す。）
図10に示すような順に減少する振幅を有するファラデー
周波数及びその全高調波が表されている。しかし、ファ
ラデー周波数は典型的には非常に高い（1MHz乃至数MHz
の桁）、かつ、所要のデータ帯域幅は比較的狭い（1kHz
の桁）から、図10及び11に示すように非常に効果的な量
子化フィルターを実施することができる。先に教示した
ディジタル移動平均フィルターがこの機能を遂行でき
る。このフィルターはFIR（有限インパルス応答）の変
種から成り、入力が（最終的には）出力されるという望
ましい特性を有す。高速で作動させると、このフィルタ
ーは有用な周波数では広い通路帯域を保ちながら、高周
波の実質的な減衰を生ずる。典型的な周波数応答曲線を
図９に示す。図９が5000サンプルに対する周波数応答
（94、出力周波数2000Hz）が1000サンプルに対する応答
（96、出力周波数10000Hz）よりも狭いことを示してい
ることに注目すべきである。

【００３９】チャープドサンプリングクロックを用いて処理した
高分解能データのスペクトルは標準量子化雑音プロフィ
ールを示している。リングレーザジャイロスコープの分解能向上に関す
る数種の選択的実施例を説明してきた。マルチオシレー
タリングレーザジャイロスコープに関して最も簡単
で最も信頼できるものは、高速フィルターである。

【００４０】好ましい実施例を示したが、前記の好ましい実施例に
類似の機能を果たしたり、或いはここで説明した本発明
の基本的教示及び原理を実施して、適当な代替策を得る
ような本発明の実施例に等価な代替案が考えられること
明らかである。例えば、図３の変調器46に類似のランダ
ム出力特性を示す任意の周波数変調器は、ディジタル的
に波されるデータのエイリアシングの影響に対処する
に必要な信号源として作動させて有用である。また、本
発明の適用方法を主としてマルチオシレータリングレ
ーザジャイロスコープとの関係において説明したが、
２モード平面型ディザ形式リングレーザジャイロスコ
ープ及び全ての他の形式のリングレーザ角速度センサを
も本発明の特許請求の範囲内に包括すると考える。従っ
て、実質的に同等の機能又は構造を有する代替実施は前
記の本発明の特許請求の範囲内に包含されると考えるべ
きである。

【図面の簡単な説明】

【図１】マルチオシレータとして使用できるリングレーザジャ
イロスコープの平面図である。

【図２】リングレーザジャイロスコープの多重モード共振周波
数の相反及びファラデー分割の両方を示す、先行技術の
非平面型マルチオシレータリングレーザジャイロス
コープの利得曲線の模式図である。

【図３】マルチオシレータセンサ電子機器の好ましい実施例、
高速フィルター、及びチャープ制御器のシステムブロッ
ク図である。

【図４】図３で識別された信号の出力波形を示すディジタルタイ
ミング図である。

【図５】図３のシステムを実現するハードウェアを図解する本発
明の別の実施例を示す概略図である。

【図６】本発明の好ましい実施例において図３のシステムを実現
するハードウェアを示す概略図である。

【図７】本発明のリングレーザジャイロスコープの真の回転角
度に対する量子化測定の累積値を比較して示すグラフで
ある。

【図８】本発明のリングレーザジャイロスコープにおける量子
化に起因する誤差を示すグラフである。

【図９】選定サンプル高速フルターを使用する高分解能フィルタ
ーの周波数応答を表すグラフである。

【図１０】図８の量子化誤差を示す周波数スペクトル図である。

【図１１】高速フィルター通過帯及びエイリアシングによる像を示
す模式図である。

【図１２】図３の周波数変調器46の作動効果を示すために、収集し
たデータの一例を描いた「スペクトル成分対周波数」の
グラフである。

【図１３】前のおけるエイリアシングを伴う高分解能ジャイロスコ
ープ出力を（パルスをサンプルに対して描いて）表した
グラフである。

【図１４】図13と同様であるが、サンプル抽出周波数のチャープを
行った高分解能ジャイロスコープ出力を（パルスをサン
プルに対して描いて）表したグラフである。

【符号の説明】

22……ジャイロスコープ及びヘテロダイン検出システム 24……高速フィルター 26……角速度積分器 30……サンプル抽出器 32……Ｎサンプル移動平均フィルター 34……Ｎサンプル積算器 36……データサンプル抽出器 46……チャープ変調器 51……位相ロックループ 52……電圧制御オシレータ 54、58……1/N計数器 56……乗算／相関器 60……システムオシレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロバートイー．エブナーアメリカ合衆国91356 カリフォルニア州ターザナアリバドライブ 4628 (72)発明者ネールジェイ．ダーレンドイツ連邦共和国7800 フレイブルグイムグラサー 11 (72)発明者ニビアーケイ．ダッタアメリカ合衆国91307 カリフォルニア州ウエストヒルズウッドグレイドレーン 24632 (56)参考文献特開昭63−194380（ＪＰ，Ａ) 特開平３−71713（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−130005（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−29036（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−68061（ＪＰ，Ａ) 特表平３−504428（ＪＰ，Ａ) 米国特許4634283（ＵＳ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】リングレーザジャイロスコープ及び慣性
誘導システムにおいて、検出される角速度情報の分解能
を向上するためのシステムであって、光学的に積分された角速度を表す角度増分をディジタル
計数の形態で検出するための手段であって、前記リング
レーザジャイロスコープの出力光学系の位置に配置さ
れる前記検出手段、角度増分情報を積算されたディジタル計数値としてサン
プル抽出及び積算するためのディジタルフィルター手
段、及び予め定められた速度で積算されたディジタル計数値をサ
ンプル抽出するための周波数変調サンプル抽出手段であ
って、前記ディジタルフィルター手段における前記積算
されたディジタル計数値へのエイリアシングの影響を最
小化するサンプル抽出手段、を含んで成り、それによって角度及び角速度情報の分解能の向上を達成
することを特徴とするシステム。
【請求項２】請求項１記載のリングレーザジャイロス
コープから検出される角速度情報の分解能を向上するた
めのシステムであって、角度増分情報をサンプル抽出及び積算するための前記デ
ィジタルフィルター手段が、リセット可能なディジタル平均化フィルター、及びＮサンプル積算器を更に含むシステム。
【請求項３】請求項２記載のリングレーザジャイロス
コープから検出される角速度情報の分解能を向上するた
めのシステムであって、前記リセット可能なディジタル平均化フィルターがＮサ
ンプル移動平均フィルターであるシステム。
【請求項４】請求項１記載のリングレーザジャイロス
コープから検出される角速度情報の分解能を向上するた
めのシステムであって、予め定められた速度で積算されたディジタル計数値をサ
ンプル抽出するための前記周波数変調サンプル抽出手段
が、システムオシレータ及び基準電圧発生器、及び前記電圧発生器及び前記システムオシレータによって制
御される電圧制御オシレータを更に含み、前記電圧制御オシレータが予め定められたサンプル抽出
速度を確立するために使用される信号を発生し、それに
よって、前記システムが、ジャイロスコープのサンプル
値のディジタルフィルタリング間に生ずるエイリアシン
グの影響に対処するシステム。
【請求項５】請求項２記載のリングレーザジャイロス
コープから検出される角速度情報の分解能を向上するた
めのシステムであって、角度増分情報をサンプル抽出及び積算するための前記デ
ィジタルフィルター手段が、フィルター積算器及びＮサンプル積算器、予め定められた長さのサーキュラーバッファーを有す
るメモリー、角速度情報をサンプル抽出及び量子化し、かつその種の
情報を前記メモリーからの出力信号と結合させて第１の
加算された信号を発生するための手段、及び前記第１の加算された信号を前記フィルター積算器に供
給し、移動平均信号である前記フィルター積算器からの
第２の信号を前記Ｎサンプル積算器へ伝達する手段を更
に含み、それによって、移動平均信号が積算されて、更なる処理
のためにマイクロコンピュターに高分解能信号を供給す
るシステム。
【請求項６】請求項２記載のリングレーザジャイロス
コープから検出される角速度情報の分解能を向上するた
めのシステムであって、角度増分情報をサンプル抽出及び積算するための前記デ
ィジタルフィルター手段が、前記リングレーザジャイロスコープからの角度回転を
表す光学的出力信号を量子化サンプル値として量子化及
び計数するための手段、予め定められたサンプル抽出速度で前記サンプル抽出さ
れた量子化サンプル値を加算及び積算するための手段で
あって、前記加算及び積算手段が向上したサンプル値デ
ータ信号を供給する加算及び積算手段、及び前記向上したサンプル値信号を前記量子化サンプル値と
結合させるための手段であって、それによって分解能を
向上した信号を得て、高分解能の増分角度変化を測定で
きる手段を更に含むシステム。
【請求項７】請求項１記載のリングレーザジャイロス
コープから検出される角速度情報の分解能を向上するた
めのシステムであって、前記リングレーザジャイロスコープが多数の作動光学
モードを有し、少なくとも一対の前記モードがファラデ
ー周波数スプレッドによって相互に分離されるマルチオ
シレータリングレーザジャイロスコープであって、前記マルチオシレータリングレーザジャイロスコー
プが光学的に積分された角速度データを前記角度増分検
出手段に供給し、前記角度増分検出手段において前記積
分された角速度データが定角増分を表すパルス群に量子
化され、前記量子化されたパルス群が一組の基本周波数
及び付随する高調波周波数の組によって特徴付けられる
真の積分された角速度データから偏移し、前記高調波周
波数が前記マルチオシレータリングレーザジャイロ
スコープのファラデー周波数によって定められるスペク
トルによって前記基本周波数から及び相互に分離されジ
ャイロスコープであり、前記ディジタルフィルターサンプル抽出手段が移動平
均フィルターのウィンドーを定め、前記移動平均フィル
ターのウィンドーが量子化された角速度データを前記基
本周波数の組から故意に濾波するために予め定められた
サンプル抽出ウィンドーであり、前記予め定められたサ
ンプル抽出ウィンドーが前記高調波周波数の基準周波数
へのエイリアシングに起因する前記高調波周波数による
本質的に無用の量子化角速度データをも濾波するディジ
タルフィルターサンプル抽出手段であり、予め定められた速度で積算されたディジタル計数値をサ
ンプル抽出するための前記周波数変調サンプル抽出手段
が、更に動作上で前記ディジタルフィルターサンプル
抽出手段と関連し、前記周波数変調サンプル抽出手段が
前記マルチオシレータリングレーザジャイロスコー
プからサンプル抽出されたデータの前記高調波に起因す
る前記無用の量子化角速度データの影響を減少させた後
に、サンプル値積算ディジタル計数値が内挿されて、角
度測定の増分値を決定するサンプル抽出手段であり、それによって、増分角度測定の高分解能がリングレーザ
ジャイロスコープシステムによって達成されるシス
テム。
【請求項８】請求項７記載のリングレーザジャイロス
コープから検出される角速度情報の分解能を向上するた
めのシステムであって、前記ディジタルフィルターサンプル抽出手段が、アップ／ダウン計数器、高速加算器、前記加算器と動作上関連する積算器、及び前記計数器からサンプル抽出されたデータ出力を前記加
算器及び積算器からの積算されたデータの出力と結合さ
せるように構成され、それによって前記移動平均フィル
ターのウィンドーが定められるマイクロプロセッサーを更に含むシステム。
【請求項９】請求項８記載のリングレーザジャイロス
コープから検出される角速度情報の分解能を向上するた
めのシステムにおいて、予め定められた速度で積算されたディジタル計数値をサ
ンプル抽出するための前記周波数変調サンプル抽出手段
が高周波サンプル抽出速度信号（F_S）を前記アップ／ダ
ウン計数器及び前記加算器に供給し、かつ前記周波数変調サンプル抽出手段が低周波サンプル抽出
速度信号（F_S/N）（ただし、Ｎは予め定められた低周波
サンプル抽出速度を設定するための数である）を前記ア
ップ／ダウン計数器及び前記積算器をリセットするため
に供給し、それによって、前記移動平均フィルターのウィンドー
が、エイリアシング及び無用の高調波の影響を測定され
た角度増分から排除するようにデータを濾波し、その結
果内挿によって濾波されたデータから高分解能を特徴と
する角度測定の増分値を決定するシステム。
【請求項１０】リングレーザジャイロスコープ及び慣
性誘導システムにおいて検出される角速度情報の分解能
を向上するための方法であって、光学的に積分された角速度を表すディジタル計数値の形
態で、前記リングレーザジャイロスコープの光路に沿
って配置されたヘテロダイン光学信号検出器からの角度
増分を検出するステップ、及び角度増分情報をサンプル抽出及び積算し、積算されたデ
ィジタル計数値として前記ディジタル計数値をディジタ
ル的に濾波するステップ、前記ディジタルフィルター手段においてエイリアシング
の影響を最小化するように周波数変調を用いることによ
って予め定められた速度で前記積算されたディジタル計
数値からサンプル抽出するステップを含んで成り、それによって、角度及び角速度情報の高分解能を達成す
ることを特徴とする方法。
【請求項１１】請求項10記載のリングレーザジャイロ
スコープ及び慣性誘導システムにおいて検出される角速
度情報の分解能を向上するための方法であって、積算されたディジタル計数値として角度増分情報をサン
プル抽出及び積算する前記ディジタル計数値の前記ディ
ジタルフィルタリングが、予め定められた有限な時間間隔における移動平均フィル
ターによって発生されたディジタルフィルターウィン
ドーを経て前記積算されたディジタル計数値を濾波する
ステップと、前記予め定められた有限な時間間隔に亙って前記積算さ
れたディジタル計数値の和を積算し、かつ前記積算され
たディジタル計数値の和の平均値を計算するステップを
含む方法。
【請求項１２】請求項11記載のリングレーザジャイロ
スコープ及び慣性誘導システムにおいて検出される角速
度情報の分解能を向上するための方法であって、前記ディジタル計数値の前記ディジタルフィルタリング
が量子化サンプル値データとして前記リングレーザジャ
イロスコープから角度回転を表す光学的出力信号を量子
化及びサンプル抽出するステップ、予め定められたサンプル抽出速度で前記量子化サンプル
値データを加算及び積算して向上したサンプル抽出デー
タ信号を供給するステップ、及び前記向上したサンプル値データ信号を前記量子化サンプ
ル値データと結合させて、高分解能増分角度変化が測定
される高分解能信号を得るステップを更に含む方法。
【請求項１３】請求項10記載のリングレーザジャイロ
スコープ及び慣性誘導システムにおいて検出される角速
度情報の分解能を向上するための方法であって、周波数変調を用いて予め定められた速度で前記積算され
たディジタル計数値をサンプル抽出するステップが、高周波サンプル抽出速度信号（F_S）で予め定められた時
間に亙って前記ディジタル計数値を計数するステップ、高周波サンプル抽出速度信号（F_S）で予め定められた時
間に亙って前記計数値を加算及び積算するステップ、予め定められた低周波変調サンプル抽出速度（F_S/N）で
前記ディジタル計数値の前記計数ステップを再開するス
テップ、予め定められた低周波変調サンプル抽出速度（F_S/N）で
加算及び積算されたディジタル計数値をデータプロセッ
サーへ向けてラッチするステップ、及び前記データプロセッサーにおいて前記ディジタル計数値
と前記積算されたディジタル計数値とを結合させて、前
記リングレーザジャイロスコープ回転の向上した角度
測定を導出するステップを更に含む方法。
【請求項１４】請求項13記載のリングレーザジャイロ
スコープ及び慣性誘導システムにおいて検出される角速
度情報の分解能を向上するための方法であって、周波数変調を用いて予め定められた速度で前記積算され
たディジタル計数値をサンプル抽出するステップが、角度測定に由来するエイリアシング及び無用な高調波の
影響を排除するための前記データのフィルタリングを行
い、濾波されたデータから内挿によって、高分解能を特
徴とする角度測定の変化量を決定するステップ、を更に含む方法。
【請求項１５】請求項14記載のリングレーザジャイロ
スコープ及び慣性誘導システムにおいて検出される角速
度情報の分解能を向上するための方法であって、周波数変調を用いて予め定められた速度で前記積算され
たディジタル計数値をサンプル抽出するステップが、濾波された積算データに及ぼすエイリアシングの影響を
排除するように、前記低周波変調サンプル抽出信号（F_S
/N）を発生するために位相ロックループを駆動するステ
ップを更に含む方法。