JPH06331365A - Method of calibrating rotary angular velocity sensor - Google Patents
Method of calibrating rotary angular velocity sensorInfo
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- JPH06331365A JPH06331365A JP14677893A JP14677893A JPH06331365A JP H06331365 A JPH06331365 A JP H06331365A JP 14677893 A JP14677893 A JP 14677893A JP 14677893 A JP14677893 A JP 14677893A JP H06331365 A JPH06331365 A JP H06331365A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、回転角速度センサ、特
に光ファイバジャイロセンサの校正方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for calibrating a rotational angular velocity sensor, particularly an optical fiber gyro sensor.
【0002】[0002]
【従来の技術】図3により従来の光ファイバジャイロセ
ンサの校正方法を説明する。レートテーブル22は、パ
ソコン等の外部コントローラ21、レートテーブルコン
トローラ24等によって指示された回転角速度で回転す
る回転台であり、レートテーブル上面のテーブル20に
は校正される光ファイバジャイロセンサ23が搭載され
ている。12はセンシングコイル、13は信号処理回路
で、それぞれ光ファイバジャイロセンサの主要部を構成
する。図5に位相変調方式の光ファイバジャイロセンサ
の一例を示す。この光ファイバジャイロセンサは、光フ
ァイバをループ状に構成したセンシングコイル2を備
え、光源1からの光を合分波器4により2つに分けて各
々の光をセンシングコイル2の異なる両端より入射し
て、センシングコイル2内を互いに逆方向に伝送させた
後、再び合分波器4により1つに結合し、その光を合分
波器3を介して受光器6に導いて電気信号に変換し、信
号処理回路7によりセンシングコイル2内を互いに逆方
向に伝送した2つの光の位相差から角速度を検出するセ
ンサである。なお、5は光ファイバ偏光子、8は位相変
調器である。校正方法は、先ずレートテーブル22の回
転軸に取付けられたテーブル20上に光ファイバジャイ
ロセンサ23を搭載し、外部コントローラ21の指示に
よりレートテーブル22を回転させる。回転と共に光フ
ァイバジャイロセンサ23から信号が出され、信号出力
は記録される。これによって、レートテーブルへの入力
角速度に対する光ファイバジャイロセンサの出力信号の
相関関係が得られる。図4は入力角速度31と出力信号
32の相関図33を示したものである。この相関図を光
ファイバジャイロセンサ内のRAMに記憶しておき、こ
の相関図を基にして、光ファイバジャイロセンサが回転
した時に出力されるジャイロ信号から、それに対応する
回転角速度が導き出される。つまり、光ファイバジャイ
ロセンサの校正には、図4に示す入力角速度と出力信号
の相関関係を作成し、光ファイバジャイロセンサ内にこ
の相関関係を記憶させる作業が必要である。2. Description of the Related Art A conventional method for calibrating an optical fiber gyro sensor will be described with reference to FIG. The rate table 22 is a turntable that rotates at a rotation angular velocity instructed by an external controller 21 such as a personal computer or the like, a rate table controller 24, etc., and an optical fiber gyro sensor 23 to be calibrated is mounted on the table 20 on the upper surface of the rate table. ing. Reference numeral 12 is a sensing coil, and 13 is a signal processing circuit, each of which constitutes a main part of the optical fiber gyro sensor. FIG. 5 shows an example of a phase modulation type optical fiber gyro sensor. This optical fiber gyro sensor includes a sensing coil 2 in which an optical fiber is formed in a loop shape, the light from the light source 1 is divided into two by a multiplexer / demultiplexer 4, and each light is incident from different ends of the sensing coil 2. Then, after transmitting in the sensing coil 2 in mutually opposite directions, they are combined again by the multiplexer / demultiplexer 4 and the light is guided to the photodetector 6 via the multiplexer / demultiplexer 3 to be converted into an electric signal. It is a sensor that detects the angular velocity from the phase difference between two lights that have been converted and transmitted in the sensing coil 2 in opposite directions by the signal processing circuit 7. In addition, 5 is an optical fiber polarizer and 8 is a phase modulator. In the calibration method, first, the optical fiber gyro sensor 23 is mounted on the table 20 attached to the rotary shaft of the rate table 22, and the rate table 22 is rotated according to an instruction from the external controller 21. A signal is output from the optical fiber gyro sensor 23 with the rotation, and the signal output is recorded. Thereby, the correlation of the output signal of the optical fiber gyro sensor with respect to the input angular velocity to the rate table can be obtained. FIG. 4 shows a correlation diagram 33 of the input angular velocity 31 and the output signal 32. This correlation diagram is stored in the RAM in the optical fiber gyro sensor, and based on this correlation diagram, the rotational angular velocity corresponding to it is derived from the gyro signal output when the optical fiber gyro sensor rotates. That is, the calibration of the optical fiber gyro sensor requires the work of creating the correlation between the input angular velocity and the output signal shown in FIG. 4 and storing the correlation in the optical fiber gyro sensor.
【0003】[0003]
(1)光ファイバジャイロセンサの校正には、入力角速
度に対する出力信号の相関図を作成する必要があるか
ら、この入力角速度が不正確な場合、相関図が不正確に
なってしまう。このため、高精度で回転することができ
るレートテーブルを準備する必要があった。 (2)相関図の入力角速度が非常に微小な回転角速度の
場合、(1)と同様に高精度でかつ高分解能のレートテ
ーブルを準備しなくてはならない。しかし、入力角速度
が、1度/時以下の場合は高精度(精度1%以下)に回
転するレートテーブルを準備することは、現実には不可
能である。(1) To calibrate the optical fiber gyro sensor, it is necessary to create a correlation diagram of the output signal with respect to the input angular velocity. Therefore, if the input angular velocity is inaccurate, the correlation diagram will be inaccurate. Therefore, it is necessary to prepare a rate table that can rotate with high accuracy. (2) When the input angular velocity in the correlation diagram is a very small rotational angular velocity, it is necessary to prepare a rate table with high accuracy and high resolution as in (1). However, when the input angular velocity is 1 degree / hour or less, it is actually impossible to prepare a rate table that rotates with high accuracy (accuracy 1% or less).
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明は、回転角速度セ
ンサ、特に光ファイバジャイロセンサの校正に、レート
テーブルを使用する代わりに地球の自転角速度を用いた
ものであり、これによって高精度で回転するレートテー
ブルを不要とすると共に、高精度で安定した入力角速度
を光ファイバジャイロセンサに与えることができる。ま
た低回転角速度においても精度を大幅に向上し、光ファ
イバジャイロセンサの入力角速度と出力信号の相関図の
精度を向上させることができる。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention uses a rotation angular velocity of the earth instead of a rate table for calibrating a rotation angular velocity sensor, particularly an optical fiber gyro sensor, and thereby enables highly accurate rotation. It is possible to provide a high-precision and stable input angular velocity to the optical fiber gyro sensor, while eliminating the need for a rate table. In addition, the accuracy can be significantly improved even at a low rotational angular velocity, and the accuracy of the correlation diagram between the input angular velocity and the output signal of the optical fiber gyro sensor can be improved.
【0005】[0005]
【実施例】図1、図2により本発明の実施例を説明す
る。先ず、固定台10に回転自在に取付けられたターン
テーブル11上に光ファイバジャイロセンサを搭載す
る。図では、センシングコイルの構造を理解しやすいよ
うにセンシングコイル12と信号処理回路13を直接タ
ーンテーブル上に表示している。なお図5に示した光フ
ァイバジャイロセンサの構成のうち光源、結合器、偏光
子、位相変調器、受光器等は、センシングコイルを構成
する光ファイバを巻きつけたボビンの中空部に収容され
ている。信号処理回路13は、データ処理用のパソコン
21と接続されている。ターンテーブル11は、その回
転面が水平状態に配置され、金属製のボビンに光ファイ
バを巻きつけたセンシングコイル12は、ターンテーブ
ルの面に対してループ面を垂直にして配置される。この
時、ループ面の地球の自転方向(東→西)に対する角度
θにより、光ファイバジャイロに入力される角速度Ωは
次式(1)で表わされる。 Ω=ΩN ×cosθ (1) ΩN =Ωe ×cosθe (2) ここで、Ωe =360/24(度/時)、θe は校正地
点の緯度。従って、ターンテーブルにより、ループ面を
水平方向に角度θだけ回転した時に出力される信号と式
(1)から相関図を得ることができる。角度θ=0のと
きの方位決定は、北極星などの天文観測により行い、そ
の方向からターンテーブルを角度θだけ回転させて、式
(1)の回転角速度を入力する。センシングループに回
転角速度を入力するには、実際には、直接ターンテーブ
ルの回転角により式1を使って入力角速度を設定するの
ではなく、ターンテーブル上にジャイロコンパス等の方
位センサを設置しておき、方位センサの示す方位から、
センシングループ面の方位を設定する。この時、センシ
ングループ面と方位センサの基準面は予め一致させてお
く必要がある。すなわち、ループ面が南北方位を示す時
は、方位センサも南北方位を示す様にする。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, an optical fiber gyro sensor is mounted on a turntable 11 that is rotatably attached to a fixed base 10. In the figure, the sensing coil 12 and the signal processing circuit 13 are directly displayed on the turntable for easy understanding of the structure of the sensing coil. In the configuration of the optical fiber gyro sensor shown in FIG. 5, the light source, the coupler, the polarizer, the phase modulator, the light receiver, etc. are housed in the hollow portion of the bobbin around which the optical fiber constituting the sensing coil is wound. There is. The signal processing circuit 13 is connected to a personal computer 21 for data processing. The rotation surface of the turntable 11 is arranged in a horizontal state, and the sensing coil 12 in which an optical fiber is wound around a metal bobbin is arranged with the loop surface perpendicular to the surface of the turntable. At this time, the angular velocity Ω input to the optical fiber gyro is represented by the following equation (1) depending on the angle θ of the loop surface with respect to the rotation direction of the earth (east → west). Ω = Ω N × cosθ (1 ) Ω N = Ωe × cosθe (2) where, Ωe = 360/24 (degrees / hr), .theta.e the calibration point latitude. Therefore, by using the turntable, the correlation diagram can be obtained from the signal output when the loop surface is rotated by the angle θ in the horizontal direction and the equation (1). When the angle θ = 0, the azimuth determination is performed by astronomical observation such as North Star, and the turntable is rotated by the angle θ from that direction, and the rotational angular velocity of the expression (1) is input. In order to input the rotational angular velocity to the sensing loop, actually, instead of directly setting the input angular velocity by using the formula 1 based on the rotational angle of the turntable, an orientation sensor such as a gyro compass is installed on the turntable. Every time, from the direction indicated by the direction sensor,
Set the orientation of the sensing loop plane. At this time, the sensing loop plane and the reference plane of the azimuth sensor must be matched in advance. That is, when the loop surface indicates north-south direction, the direction sensor also indicates north-south direction.
【0006】[0006]
(1)本発明の校正方法には、レートテーブルを使用す
る代わりに地球の自転角速度を利用するので、高精度で
回転するレートテーブルを使用することなく、高精度で
安定した入力角速度を光ファイバジャイロに与えること
が容易にできる。 (2)低回転角速度を感知する高精度ジャイロを校正す
ることが可能になった。(1) Since the rotation angular velocity of the earth is used in the calibration method of the present invention instead of using the rate table, a highly accurate and stable input angular velocity can be obtained with an optical fiber without using a rate table that rotates with high precision. It can be easily given to the gyro. (2) It has become possible to calibrate a high-precision gyro that detects low rotational angular velocity.
【図1】本発明に使用される校正装置の正面図。FIG. 1 is a front view of a calibration device used in the present invention.
【図2】本発明に使用される光ファイバジャイロセンサ
のセンシングコイルと信号処理装置のみを特に示した校
正装置の一部上面図。FIG. 2 is a partial top view of the calibration device showing only the sensing coil and the signal processing device of the optical fiber gyro sensor used in the present invention.
【図3】従来の校正方法に使用される装置の正面図。FIG. 3 is a front view of an apparatus used in a conventional calibration method.
【図4】入力角速度と出力信号の相関図FIG. 4 is a correlation diagram of an input angular velocity and an output signal.
【図5】光ファイバジャイロセンサの構成図FIG. 5 is a block diagram of an optical fiber gyro sensor.
10 固定台 11 ターンテーブル 12 センシングコイル 13 信号処理回路 20 テーブル 21 外部コントローラ 22 レートテーブル 23 光ファイバジャイロセンサ 24 レートテーブルコントローラ 31 入力角速度 32 出力信号 33 相関図 10 Fixed Stand 11 Turntable 12 Sensing Coil 13 Signal Processing Circuit 20 Table 21 External Controller 22 Rate Table 23 Optical Fiber Gyro Sensor 24 Rate Table Controller 31 Input Angular Velocity 32 Output Signal 33 Correlation Diagram
Claims (2)
ループを備えた光ファイバジャイロセンサを、回転面を
水平に配置したターンテーブル上に、センシングループ
面がターンテーブルの回転面に垂直に位置するように搭
載し、ターンテーブルを回転させてセンシングループ面
を基準位置から所定角度θ回転させ、角度θに対応した
地球の自転による角速度Ωをセンシングループに与え、
これに基づく情報を光ファイバジャイロセンサの電気信
号として出力させるように構成することにより、角度θ
を変化させて角速度Ωを変化させ、これに対応した電気
信号を出力させることにより、光ファイバジャイロセン
サへ入力される回転角速度と、この回転角速度によって
生じる光ファイバジャイロセンサの信号出力との相関関
係を得ることを特徴とした回転角速度センサの校正方
法。1. An optical fiber gyro sensor having a sensing loop in which an optical fiber is wound around a bobbin is mounted on a turntable having a rotation surface arranged horizontally, and the sensing loop surface is positioned perpendicular to the rotation surface of the turntable. It is mounted on the sensor, and the turntable is rotated to rotate the sensing loop surface by a predetermined angle θ from the reference position, and the angular velocity Ω due to the rotation of the earth corresponding to the angle θ is given to the sensing loop.
The information based on this is output as an electric signal of the optical fiber gyro sensor, so that the angle θ
By changing the angular velocity Ω and outputting an electrical signal corresponding to this, the correlation between the rotational angular velocity input to the optical fiber gyro sensor and the signal output of the optical fiber gyro sensor caused by this rotational angular velocity. A method for calibrating a rotation angular velocity sensor, characterized by obtaining
方法において、基準位置を東西方向とし、これとセンシ
ングループ面とのなす角度θによってセンシングループ
に生じる角速度Ωを、 Ω=Ωe ×cosθe ×cosθ (上式で、Ωe =15度/時、θe は校正地点の緯度)
によって求め、角度θを変化させることにより、光ファ
イバジャイロセンサへ入力される回転角速度と、この回
転角速度によって生じる光ファイバジャイロセンサの信
号出力との相関関係を得ることを特徴とした回転角速度
センサの校正方法。2. The method for calibrating a rotational angular velocity sensor according to claim 1, wherein the reference position is in the east-west direction, and the angular velocity Ω generated in the sensing loop by the angle θ formed between the reference position and the sensing loop surface is Ω = Ωe × cos θe × cos θ (in the above equation, Ωe = 15 degrees / hour, θe is the latitude of the calibration point)
The rotation angular velocity sensor is characterized by obtaining the correlation between the rotation angular velocity input to the optical fiber gyro sensor and the signal output of the optical fiber gyro sensor generated by this rotation angular velocity by changing the angle θ. Calibration method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14677893A JPH06331365A (en) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | Method of calibrating rotary angular velocity sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14677893A JPH06331365A (en) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | Method of calibrating rotary angular velocity sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06331365A true JPH06331365A (en) | 1994-12-02 |
Family
ID=15415326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14677893A Pending JPH06331365A (en) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | Method of calibrating rotary angular velocity sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06331365A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8135562B2 (en) | 2007-04-04 | 2012-03-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | System, method and medium calibrating gyrosensors of mobile robots |
CN104180822A (en) * | 2014-08-28 | 2014-12-03 | 江苏省交通规划设计院股份有限公司 | Method for detecting stability of deformation monitoring datum point |
-
1993
- 1993-05-27 JP JP14677893A patent/JPH06331365A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8135562B2 (en) | 2007-04-04 | 2012-03-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | System, method and medium calibrating gyrosensors of mobile robots |
CN104180822A (en) * | 2014-08-28 | 2014-12-03 | 江苏省交通规划设计院股份有限公司 | Method for detecting stability of deformation monitoring datum point |
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