WO2021193603A1

WO2021193603A1 - 方位角姿勢角計測装置

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Publication number: WO2021193603A1
Application number: PCT/JP2021/011917
Authority: WO
Inventors: 孝文森口
Original assignee: 住友精密工業株式会社
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2021-09-30
Also published as: CN115280100A; AU2021243390B2; JP2021152467A; AU2021243390A1; US11982532B1; EP4130665A1; JP7404124B2; CA3175887A1

Abstract

この方位角姿勢角計測装置（１００）は、角速度センサ（１０３ａ）と、制御部（１０１）と、を備える。角速度センサは、振動子（１１）と、１次側制御回路（１２）と、２次側制御回路（１３）と、を含む。制御部は、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えて、角速度を検出する第１状態と、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えずに、角速度を検出する第２状態とのいずれかに、角速度センサの状態を切り替える制御を行うように構成されている。

Description

方位角姿勢角計測装置

　この発明は、方位角姿勢角計測装置に関し、特に、角速度センサを備える方位角姿勢角計測装置に関する。

　従来、角速度センサを備える電子機器が知られている。このような電子機器は、たとえば、特開２００９－１１５５５９号公報に開示されている。

　上記特開２００９－１１５５５９号公報には、角速度センサと、角速度センサを載置する基板とを備える電子機器が開示されている。この角速度センサは、リング状のエレメント部と、リング状のエレメント部の径方向外側に周状に配置された複数の電極を備えている。この複数の電極は、一次電極と二次電極とを含んでいる。この一次電極と二次電極とのうちの一方には、一次電極と二次電極とのうちの一方に交流電圧を印加することにより、リング状のエレメント部に一次振動を発生させる交流電源が接続されている。また、この一次電極と二次電極とのうちの他方には、一次電極と二次電極とのうちの他方に発生する電気信号の大きさを検出する検出手段が接続されている。この角速度センサでは、検出手段により検出された電気信号の大きさの変化に基づいて、角速度が演算される。

　また、この角速度センサは、交流電源が一次電極に接続され、検出手段が二次電極に接続された第１状態と、交流電源が二次電極に接続され、検出手段が一次電極に接続された第２状態とに、交流電源および検出手段の接続状態を切り替えるように構成されている。この角速度センサは、切り替え前後の角速度センサの出力を差分することにより、角速度センサのバイアス成分をキャンセルするように構成されている。なお、バイアス成分は、角速度が加わっていない状態でも角速度センサから出力されるゼロ点からの誤差であり、振動型角速度センサに含まれるジャイロ素子の非対称性などに起因して生じる。

　上記特開２００９－１１５５５９号公報に記載された角速度センサは、１次側と２次側との機能を入れ替えて角速度を検出するように構成されている。

特開２００９－１１５５５９号公報

　しかしながら、上記特開２００９－１１５５５９号公報に記載された角速度センサでは、１次側と２次側との機能を入れ替えて角速度を検出するため、たとえば１次側と２次側との機能を入れ替えるタイミングでは、角速度を検出することができない。この結果、角速度の検出が断続的になる。角速度の検出が断続的になったとしても、静止状態では角速度を正確に検出することができるが、角速度の検出が断続的になった場合、時間とともに角速度が変化しやすい運動状態では角速度を正確に（連続的に）検出することが困難である。このため、上記特開２００９－１１５５５９号公報に記載された角速度センサのように、１次側と２次側との機能を入れ替え可能な角速度センサを用いる場合に、静止状態での角速度および運動状態での角速度の両方を正確に検出することが望まれている。

　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替え可能な角速度センサを用いる場合にも、静止状態での角速度および運動状態での角速度の両方を正確に検出することが可能な方位角姿勢角計測装置を提供することである。

　上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による方位角姿勢角計測装置は、第１角速度センサと、制御部と、を備え、第１角速度センサは、振動子と、閉じた制御ループを有し、閉じた制御ループの出力が振動子に１次振動を誘起させる１次側制御回路と、振動子に印加される角速度に起因して振動子に発生する２次振動を検出する閉じた制御ループを有する２次側制御回路と、を含み、１次側制御回路と２次側制御回路とは、１次側制御回路としての機能と、２次側制御回路としての機能とを入れ替え可能に構成されており、制御部は、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えて、角速度を検出する第１状態と、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えずに、角速度を検出する第２状態とのいずれかに、第１角速度センサの状態を切り替える制御を行うように構成されている。

　この発明の第１の局面による方位角姿勢角計測装置では、上記のように、制御部を、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えて、角速度を検出する第１状態と、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えずに、角速度を検出する第２状態とのいずれかに、第１角速度センサの状態を切り替える制御を行うように構成する。これにより、静止状態での角速度を検出する場合、制御部により第１角速度センサの状態を第１状態に切り替えることができる。その結果、第１状態では、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えて、静止状態での角速度を検出することができるので、第１角速度センサのバイアス成分をキャンセルしつつ、角速度を検出することができる。これにより、静止状態では、角速度を正確に検出することができる。また、運動状態での角速度を検出する場合、制御部により第１角速度センサの状態を第２状態に切り替えることができる。その結果、第２状態では、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えずに、運動状態での角速度を検出することができるので、たとえば１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えるタイミングで、角速度を検出することができないという不都合が発生することを防止することができる。これにより、角速度の検出が断続的になることを防止することができるので、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替え可能な第１角速度センサを用いる場合にも、運動状態での角速度を正確に（連続的に）検出することができる。これらの結果、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替え可能な第１角速度センサを用いる場合にも、静止状態での角速度および運動状態での角速度の両方を正確に検出することが可能な方位角姿勢角計測装置を提供することができる。

　上記第１の局面による方位角姿勢角計測装置において、好ましくは、第１角速度センサは、複数のスイッチ素子をさらに含み、制御部は、第１状態では、複数のスイッチ素子の切替動作により１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えるとともに、第２状態では、複数のスイッチ素子の切替動作を行わないことにより１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えない制御を行うように構成されている。このように構成すれば、単に複数のスイッチ素子の切替動作を制御するだけで、第１状態と第２状態とに第１角速度センサの状態を切り替えることができるので、第１角速度センサの状態を制御部により簡単に制御することができる。

　上記第１の局面による方位角姿勢角計測装置において、好ましくは、制御部は、静止状態と運動状態とにおいて、第１角速度センサの検出範囲および周波数帯域の少なくとも一方を切り替える制御を行うように構成されている。ここで、静止状態での角速度を検出する場合と、運動状態での角速度を検出する場合とでは、求められる検出範囲および周波数帯域が異なる。具体的には、静止状態での角速度を検出する場合には、ノイズを小さくするために、小さい検出範囲および小さい周波数帯域が求められる。また、運動状態での角速度を検出する場合には、検出する角速度が大きく変化も速いため、大きい検出範囲および大きい周波数帯域が求められる。そこで、上記のように、静止状態と運動状態とにおいて、第１角速度センサの検出範囲および周波数帯域の少なくとも一方を切り替えれば、検出範囲および周波数帯域の少なくとも一方を、静止状態での角速度を検出する状態と、運動状態での角速度を検出する状態とに適した状態に切り替えることができるので、静止状態での角速度および運動状態での角速度の両方をより正確に検出することができる。

　この場合、好ましくは、２次側制御回路は、閉じた制御ループを構成するとともに、第１増幅回路を含む駆動回路と、閉じた制御ループからの出力を増幅する第２増幅回路とを有し、制御部は、静止状態と運動状態とにおいて、第１増幅回路と第２増幅回路とのうちの第１増幅回路の増幅率を切り替えることにより、第１角速度センサの検出範囲および周波数帯域を切り替える制御を行うように構成されている。ここで、第１角速度センサの出力のＳ／Ｎ比は、基本的には、閉じた制御ループにおいて生じる信号およびノイズと、第２増幅回路において生じる入力ノイズとに基づいて決定されている。この場合、第２増幅回路の増幅率を切り替えることにより、第１角速度センサの検出範囲および周波数帯域を切り替えると、閉じた制御ループにおいて生じる信号およびノイズと、第２増幅回路において生じる入力ノイズとの割合は変化しないので、第１角速度センサの出力のＳ／Ｎ比は変化しない。一方、上記のように、第１増幅回路と第２増幅回路とのうちの第１増幅回路の増幅率を切り替えることにより、第１角速度センサの検出範囲および周波数帯域を切り替えれば、第２増幅回路の増幅率を切り替える場合と異なり、閉じた制御ループにおいて生じる信号およびノイズを変化させることができるので、閉じた制御ループにおいて生じる信号およびノイズを増加させた場合、第２増幅回路において生じる入力ノイズを閉じた制御ループにおいて生じる信号およびノイズに対して相対的に小さくすることができる。これにより、第１角速度センサの出力のＳ／Ｎ比を改善させつつ、第１角速度センサの検出範囲および周波数帯域を切り替えることができる。

　上記第１の局面による方位角姿勢角計測装置において、好ましくは、制御部は、第１状態と第２状態とにおいて、温度変化によるセンサ出力の変動を補正するオフセット値を切り替える制御を行うように構成されている。ここで、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替える場合と、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えない場合とでは、適切なオフセット値が異なる。そこで、上記のように、第１状態と第２状態とにおいて、温度変化によるセンサ出力の変動を補正するオフセット値を切り替えれば、温度変化によるセンサ出力の変動を補正するオフセット値を、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替える第１状態と、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えない第２状態とに適した状態に切り替えることができるので、第１状態と第２状態とのいずれにおいても、温度変化によるセンサ出力の変動を精度よく補正することができる。その結果、静止状態での角速度および運動状態での角速度の両方をより正確に検出することができる。

　上記第１の局面による方位角姿勢角計測装置において、好ましくは、振動子と、１次側制御回路と、２次側制御回路とを含む第２角速度センサをさらに備え、制御部は、第２状態において、所定期間において第１角速度センサの１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えずに角速度を検出するとともに、第２角速度センサの１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えて角速度を検出し、第１角速度センサによる角速度の検出結果と、第２角速度センサによる角速度の検出結果と、に基づいて、第１角速度センサのバイアス成分を取得する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えないために、機能の入れ替えによるバイアス成分のキャンセル効果が得られない第２状態の第１角速度センサにおいても、第２角速度センサを利用して、バイアス成分を取得してキャンセルすることができる。その結果、運動状態での角速度をより正確に検出することができる。

　上記第１の局面による方位角姿勢角計測装置において、好ましくは、振動子と、１次側制御回路と、２次側制御回路とを含む第２角速度センサをさらに備え、制御部は、第１状態において、所定期間において第１角速度センサの１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えて角速度を検出するとともに、第２角速度センサの１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えずに角速度を検出し、第１角速度センサによる角速度の検出結果と、第２角速度センサによる角速度の検出結果と、に基づいて、第２角速度センサのバイアス成分を取得する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えないために、機能の入れ替えによるバイアス成分のキャンセル効果が得られない第２角速度センサにおいても、第１角速度センサを利用して、バイアス成分を取得してキャンセルすることができる。その結果、運動状態での角速度をより正確に検出することができる。

　上記第１の局面による方位角姿勢角計測装置において、好ましくは、振動子と、１次側制御回路と、２次側制御回路とを含む第３角速度センサと、第１角速度センサおよび第３角速度センサに電力を供給する電源部と、をさらに備え、制御部は、第１状態と第２状態との両方において、第１角速度センサおよび第３角速度センサのうちの一方により角速度を検出している場合に、第１角速度センサおよび第３角速度センサのうちの他方により、１次側制御回路と２次側制御回路との機能の入れ替えを行わないように構成されている。ここで、１次側制御回路と２次側制御回路との機能の入れ替えを行う際、角速度センサにおける消費電流が定常状態から大きく変動するため、共通の電源部に接続された角速度センサの出力が影響を受ける場合がある。そこで、上記のように、第１角速度センサおよび第３角速度センサのうちの一方により角速度を検出している場合に、第１角速度センサおよび第３角速度センサのうちの他方により、１次側制御回路と２次側制御回路との機能の入れ替えを行わないようにすれば、１次側制御回路と２次側制御回路との機能の入れ替えに起因して共通の電源部に接続された角速度センサの出力が影響を受けることを防止することができる。

　上記第１の局面による方位角姿勢角計測装置において、好ましくは、第１状態では、ジャイロコンパスとして機能するとともに、第２状態では、慣性航法装置として機能するように構成されている。このように構成すれば、本発明の方位角姿勢角計測装置を、ジャイロコンパスおよび慣性航法装置として容易に機能させることができるので、方位角姿勢角計測装置を、ジャイロコンパスおよび慣性航法装置の両方の用途に容易に用いることができる。

　この発明の第２の局面による方位角姿勢角計測装置は、第１角速度センサと、制御部と、を備え、第１角速度センサは、振動子と、閉じた制御ループを有し、閉じた制御ループの出力が振動子に１次振動を誘起させる１次側制御回路と、振動子に印加される角速度に起因して振動子に発生する２次振動を検出する閉じた制御ループを有する２次側制御回路と、を含み、第１角速度センサは、１次振動を誘起する機能と、２次振動を検出する機能とを入れ替え可能に構成されており、制御部は、１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能を入れ替えて、角速度を検出する第１状態と、１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能を入れ替えずに、角速度を検出する第２状態とのいずれかに、第１角速度センサの状態を切り替える制御を行うように構成されている。

　この発明の第２の局面による方位角姿勢角計測装置は、上記のように、１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能を入れ替えて、角速度を検出する第１状態と、１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能を入れ替えずに、角速度を検出する第２状態とのいずれかに、第１角速度センサの状態を切り替える制御を行うように構成する。これにより、静止状態での角速度を検出する場合、制御部により第１角速度センサの状態を第１状態に切り替えることができる。その結果、第１状態では、１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能を入れ替えて、静止状態での角速度を検出することができるので、第１角速度センサのバイアス成分をキャンセルしつつ、角速度を検出することができる。これにより、静止状態では、角速度を正確に検出することができる。また、運動状態での角速度を検出する場合、制御部により第１角速度センサの状態を第２状態に切り替えることができる。その結果、第２状態では、１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能を入れ替えずに、運動状態での角速度を検出することができるので、たとえば１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能を入れ替えるタイミングで、角速度を検出することができないという不都合が発生することを防止することができる。これにより、角速度の検出が断続的になることを防止することができるので、１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能を入れ替え可能な第１角速度センサを用いる場合にも、運動状態での角速度を正確に（連続的に）検出することができる。これらの結果、１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能を入れ替え可能な第１角速度センサを用いる場合にも、静止状態での角速度および運動状態での角速度の両方を正確に検出することが可能な方位角姿勢角計測装置を提供することができる。

　上記第２の局面による方位角姿勢角計測装置において、好ましくは、第１角速度センサは、複数のスイッチ素子をさらに含み、制御部は、第１状態では、複数のスイッチ素子の切替動作により１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能を入れ替えるとともに、第２状態では、複数のスイッチ素子の切替動作を行わないことにより１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能を入れ替えない制御を行うように構成されている。このように構成すれば、単に複数のスイッチ素子の切替動作を制御するだけで、第１状態と第２状態とに第１角速度センサの状態を切り替えることができるので、第１角速度センサの状態を制御部により簡単に制御することができる。

　上記第２の局面による方位角姿勢角計測装置において、好ましくは、制御部は、静止状態と運動状態とにおいて、第１角速度センサの検出範囲および周波数帯域の少なくとも一方を切り替える制御を行うように構成されている。ここで、静止状態での角速度を検出する場合と、運動状態での角速度を検出する場合とでは、求められる検出範囲および周波数帯域が異なる。具体的には、静止状態での角速度を検出する場合には、ノイズを小さくするために、小さい検出範囲および小さい周波数帯域が求められる。また、運動状態での角速度を検出する場合には、検出する角速度が大きく変化も速いため、大きい検出範囲および大きい周波数帯域が求められる。そこで、上記のように、静止状態と運動状態とにおいて、第１角速度センサの検出範囲および周波数帯域の少なくとも一方を切り替えれば、検出範囲および周波数帯域の少なくとも一方を、静止状態での角速度を検出する状態と、運動状態での角速度を検出する状態とに適した状態に切り替えることができるので、静止状態での角速度および運動状態での角速度の両方をより正確に検出することができる。

　上記第２の局面による方位角姿勢角計測装置において、好ましくは、制御部は、第１状態と第２状態とにおいて、温度変化によるセンサ出力の変動を補正するオフセット値を切り替える制御を行うように構成されている。ここで、１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能を入れ替える場合と、１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能を入れ替えない場合とでは、適切なオフセット値が異なる。そこで、上記のように、第１状態と第２状態とにおいて、温度変化によるセンサ出力の変動を補正するオフセット値を切り替えれば、温度変化によるセンサ出力の変動を補正するオフセット値を、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替える第１状態と、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えない第２状態とに適した状態に切り替えることができるので、第１状態と第２状態とのいずれにおいても、温度変化によるセンサ出力の変動を精度よく補正することができる。その結果、静止状態での角速度および運動状態での角速度の両方をより正確に検出することができる。

　上記第２の局面による方位角姿勢角計測装置において、好ましくは、振動子と、１次側制御回路と、２次側制御回路とを含む第２角速度センサをさらに備え、制御部は、第２状態において、所定期間において第１角速度センサの１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能を入れ替えずに角速度を検出するとともに、第２角速度センサの１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能を入れ替えて角速度を検出し、第１角速度センサによる角速度の検出結果と、第２角速度センサによる角速度の検出結果と、に基づいて、第１角速度センサのバイアス成分を取得する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能を入れ替えないために、機能の入れ替えによるバイアス成分のキャンセル効果が得られない第２状態の第１角速度センサにおいても、第２角速度センサを利用して、バイアス成分を取得してキャンセルすることができる。その結果、運動状態での角速度をより正確に検出することができる。

　上記第２の局面による方位角姿勢角計測装置において、好ましくは、振動子と、１次側制御回路と、２次側制御回路とを含む第２角速度センサをさらに備え、制御部は、第１状態において、所定期間において第１角速度センサの１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能を入れ替えて角速度を検出するとともに、第２角速度センサの１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能を入れ替えずに角速度を検出し、第１角速度センサによる角速度の検出結果と、第２角速度センサによる角速度の検出結果と、に基づいて、第２角速度センサのバイアス成分を取得する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能を入れ替えないために、機能の入れ替えによるバイアス成分のキャンセル効果が得られない第２角速度センサにおいても、第１角速度センサを利用して、バイアス成分を取得してキャンセルすることができる。その結果、運動状態での角速度をより正確に検出することができる。

　上記第２の局面による方位角姿勢角計測装置において、好ましくは、振動子と、１次側制御回路と、２次側制御回路とを含む第３角速度センサと、第１角速度センサおよび第３角速度センサに電力を供給する電源部と、をさらに備え、制御部は、第１状態と第２状態との両方において、第１角速度センサおよび第３角速度センサのうちの一方により演算のための角速度を検出している場合に、第１角速度センサおよび第３角速度センサのうちの他方により、１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能の入れ替えを行わないように構成されている。ここで、１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能の入れ替えを行う際、角速度センサにおける消費電流が定常状態から大きく変動するため、共通の電源部に接続された角速度センサの出力が影響を受ける場合がある。そこで、上記のように、第１角速度センサおよび第３角速度センサのうちの一方により角速度を検出している場合に、第１角速度センサおよび第３角速度センサのうちの他方により、１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能の入れ替えを行わないようにすれば、１次振動を誘起する機能と２次振動を検出する機能の入れ替えに起因して共通の電源部に接続された角速度センサの出力が影響を受けることを防止することができる。

　上記第２の局面による方位角姿勢角計測装置において、好ましくは、第１状態では、ジャイロコンパスとして機能するとともに、第２状態では、慣性航法装置として機能するように構成されている。このように構成すれば、本発明の方位角姿勢角計測装置を、ジャイロコンパスおよび慣性航法装置として容易に機能させることができるので、方位角姿勢角計測装置を、ジャイロコンパスおよび慣性航法装置の両方の用途に容易に用いることができる。

　本発明によれば、上記のように、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替え可能な角速度センサを用いる場合にも、静止状態での角速度および運動状態での角速度の両方を正確に検出することができる。

一実施形態による方位角姿勢角計測装置の構成を示したブロック図である。一実施形態による方位角姿勢角計測装置の複数の角速度センサを示した斜視図である。一実施形態による角速度センサの回路構成を示したブロック図である。一実施形態による角速度センサの信号とノイズを説明するための図である。一実施形態による角速度センサのセンサ出力の補正（１／Ｇ_Ｒ（Ｔ）（温度の一乗）に比例する成分の補正）を説明するための図である。一実施形態による角速度センサのセンサ出力の補正（１／Ｇ_Ｒ ^２（Ｔ）（温度の二乗）に比例する成分の補正）を説明するための図である。温度とバイアス成分の関係を示す図である。オフセット値によるセンサ出力の補正後の温度とバイアス成分の関係を示す図（１）である。（ａ）は、オフセット値によるセンサ出力の補正後の温度とバイアス成分の関係を示す図（２）である。（ｂ）は、オフセット値によるセンサ出力の補正後の温度とバイアス成分の関係を示す図（３）である。オフセット値によるセンサ出力の補正後の温度とバイアス成分の関係を示す図（３）である。一実施形態による振動型角速度センサのバイアスの算出を説明するための図である。一実施形態による複数の角速度センサの１次側制御回路の機能と２次側制御回路の機能との入れ替えタイミングを説明するための図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

　図１～図１２を参照して、一実施形態による方位角姿勢角計測装置１００の構成について説明する。

　方位角姿勢角計測装置１００は、方位角および姿勢角を検出するように構成されている。具体的には、方位角姿勢角計測装置１００は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸周りの角速度をそれぞれ検出して、検出した角速度に基づいて、３次元的な方位角および姿勢角を検出するように構成されている。

　方位角姿勢角計測装置１００は、図１に示すように、制御部１０１と、電源部１０２と、角速度センサ１０３ａと、角速度センサ１０３ｂと、角速度センサ１０４ａと、角速度センサ１０４ｂと、角速度センサ１０５ａと、角速度センサ１０５ｂと、を備えている。角速度センサ１０３ａおよび１０３ｂと、角速度センサ１０４ａおよび１０４ｂと、角速度センサ１０５ａおよび１０５ｂとは、互いに交差する軸線回りの角速度を検出するように構成されている。また、角速度センサ１０３ａおよび１０３ｂは、互いに平行または同軸の軸線回りの角速度を検出するように構成されている。また、角速度センサ１０４ａおよび１０４ｂは、互いに平行または同軸の軸線回りの角速度を検出するように構成されている。また、角速度センサ１０５ａおよび１０５ｂは、互いに平行または同軸の軸線回りの角速度を検出するように構成されている。

　具体的には、図２に示すように、角速度センサ１０３ａおよび１０３ｂは、Ｘ軸周りの角速度を検出するように構成されている。また、角速度センサ１０４ａおよび１０４ｂは、Ｙ軸周りの角速度を検出するように構成されている。また、角速度センサ１０５ａおよび１０５ｂは、Ｚ軸周りの角速度を検出するように構成されている。角速度センサ１０３ａおよび１０３ｂは、互いに隣接して配置されている。また、角速度センサ１０４ａおよび１０４ｂは、互いに隣接して配置されている。また、角速度センサ１０５ａおよび１０５ｂは、互いに隣接して配置されている。なお、角速度センサ１０３ａは、請求の範囲の「第１角速度センサ」の一例である。また、角速度センサ１０３ｂは、請求の範囲の「第２角速度センサ」の一例である。また、角速度センサ１０４ａは、請求の範囲の「第３角速度センサ」の一例である。また、角速度センサ１０５ａは、請求の範囲の「第３角速度センサ」の一例である。

　制御部１０１は、方位角姿勢角計測装置１００の各部を制御するように構成されている。制御部１０１は、ＣＰＵ（ＣＥＮＴＲＡＬ　ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ　ＵＮＩＴ）と、メモリとを含んでいる。

　電源部１０２は、方位角姿勢角計測装置１００の各部に電力を供給するように構成されている。具体的には、電源部１０２は、角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂに電力を供給するように構成されている。また、電源部１０２は、角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂに交流電力を供給するように構成されている。電源部１０２は、外部の電力源または方位角姿勢角計測装置１００に設けられたバッテリから電力が供給されるように構成されている。たとえば、電源部１０２は、供給された電力を変換する電力変換回路である。電源部１０２は、スイッチング素子、コンデンサ、ダイオードなどを有している。

　図１に示すように、角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂの各々は、振動子１１と、閉じた制御ループを有し、閉じた制御ループの出力が振動子１１に１次振動を誘起させる１次側制御回路１２と、振動子１１に印加される角速度に起因して振動子１１に発生する２次振動を検出する閉じた制御ループを有する２次側制御回路１３と、を含んでいる。振動子１１は、リング型の振動子を含んでいる。

　図３に示すように、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の１次側制御回路１２は、増幅回路２１と、同期検波回路２２と、ループフィルタ２３と、変調回路２４と、駆動回路２５と、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ）回路（位相同期回路）２６と、基準信号生成回路２７とを含んでいる。そして、振動子１１、増幅回路２１、同期検波回路２２、ループフィルタ２３、変調回路２４および駆動回路２５が、この順で接続されており、閉じた制御ループを構成している。ループフィルタ２３は、たとえば積分フィルタを含んでいる。なお、図３では、角速度センサ１０３ａの構成について示しているが、角速度センサ１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂも同様の構成である。

　角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の２次側制御回路１３は、増幅回路３１と、同期検波回路３２と、加算回路３３と、ループフィルタ３４と、変調回路３５と、増幅回路３６ａを含む駆動回路３６と、増幅回路３７とを含んでいる。そして、振動子１１、増幅回路３１、同期検波回路３２、加算回路３３、ループフィルタ３４、変調回路３５および駆動回路３６が、この順で接続されており、閉じた制御ループを構成している。加算回路３３は、オペアンプを用いた一般的な加減算回路により構成されている。また、ループフィルタ３４は、たとえば積分フィルタを含んでいる。また、ループフィルタ３４の出力が、増幅回路３７に入力される。そして、増幅回路３７が、閉じた制御ループ（ループフィルタ３４）からの出力を増幅する。そして、増幅回路３７から出力された信号が、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）のセンサ出力として、出力される。また、増幅回路３６ａは、変調回路３５からの出力を増幅する。なお、増幅回路３６ａは、請求の範囲の「第１増幅回路」の一例である。また、増幅回路３７は、請求の範囲の「第２増幅回路」の一例である。

　ここで、本実施形態では、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３とは、１次側制御回路１２としての機能と、２次側制御回路１３としての機能とを入れ替え可能に構成されている。具体的には、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）は、複数のスイッチ素子４１～４４を含んでいる。１次側制御回路１２において、振動子１１に対する信号の入力側にスイッチ素子４１、および、振動子１１に対する信号の出力側（増幅回路２１の出力側）にスイッチ素子４２が設けられている。また、２次側制御回路１３において、振動子１１に対する信号の入力側にスイッチ素子４３、および、振動子１１に対する信号の出力側（増幅回路３１の出力側）にスイッチ素子４４が設けられている。スイッチ素子４１、スイッチ素子４２、スイッチ素子４３、および、スイッチ素子４４は、各々、１次側制御回路１２に接続される状態と、２次側制御回路１３に接続される状態とを切り替え可能に構成されている。図３では、スイッチ素子４１およびスイッチ素子４２は、１次側制御回路１２に接続された状態を示しており、スイッチ素子４３およびスイッチ素子４４は、２次側制御回路１３に接続された状態を示している。また、スイッチ素子４１およびスイッチ素子４２が、２次側制御回路１３に接続されるように切り替えられ、スイッチ素子４３およびスイッチ素子４４が、１次側制御回路１２に接続されるように切り替えられることにより、１次側制御回路１２としての機能と、２次側制御回路１３としての機能とが入れ替えられる。すなわち、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）は、１次振動を誘起する機能と、２次振動を検出する機能とを入れ替え可能に構成されている。複数のスイッチ素子４１～４４は、制御部１０１により制御されるように構成されている。

　制御部１０１は、１次側制御回路１２としての機能と、２次側制御回路１３としての機能との入れ替え前後のセンサ出力を差分することにより、バイアス成分をキャンセルするように構成されている。

　また、制御部１０１は、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えて、角速度を検出する第１状態と、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えずに、角速度を検出する第２状態とのいずれかに、角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）の状態を切り替える制御を行うように構成されている。具体的には、制御部１０１は、複数のスイッチ素子４１～４４の切替動作により１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えるとともに、第２状態では、複数のスイッチ素子４１～４４の切替動作を行わないことにより１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えない制御を行うように構成されている。これにより、方位角姿勢角計測装置１００は、静止状態における第１状態では、ジャイロコンパスとして機能するとともに、運動状態（移動状態）における第２状態では、慣性航法装置として機能するように構成されている。方位角姿勢角計測装置１００は、第１状態では、地球の自転角速度を検出して、南北の方向を検出する。また、方位角姿勢角計測装置１００は、第２状態では、運動（移動）による自身の角速度を検出して、自身の位置（向き）を検出する。

　なお、角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）が第１状態および第２状態のいずれの状態である場合にも、角速度センサ１０３ｂ（１０４ｂおよび１０５ｂ）は、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えて、角速度を検出するように構成されている。

（検出範囲および周波数帯域の切り替え）
　ここで、本実施形態では、制御部１０１は、静止状態と運動状態（本実施形態では、第１状態と第２状態）とにおいて、角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）の検出範囲および周波数帯域を切り替える制御を行うように構成されている。具体的には、制御部１０１は、静止状態と運動状態（第１状態と第２状態）とにおいて、増幅回路３６ａと増幅回路３７とのうちの増幅回路３６ａの増幅率を切り替えることにより、角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）の検出範囲および周波数帯域を切り替える制御を行うように構成されている。なお、検出範囲とは、飽和せずに検出可能な角速度の範囲を意味している。また、周波数帯域とは、検出可能な角速度の入力周波数を意味している。

　制御部１０１は、静止状態（第１状態）では、増幅回路３６ａの増幅率を第１増幅率に切り替えることにより、角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）の検出範囲および周波数帯域を、それぞれ、第１検出範囲および第１周波数帯域に切り替える制御を行うように構成されている。また、制御部１０１は、運動状態（第２状態）では、増幅回路３６ａの増幅率を第１増幅率よりも大きい第２増幅率に切り替えることにより、角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）の検出範囲および周波数帯域を、それぞれ、第１検出範囲よりも大きい第２検出範囲および第１周波数帯域よりも大きい第２周波数帯域に切り替える制御を行うように構成されている。すなわち、制御部１０１は、増幅回路３６ａの増幅率を小さくすることにより、検出範囲および周波数帯域を小さくするとともに、増幅回路３６ａの増幅率を大きくすることにより、検出範囲および周波数帯域を大きくする制御を行うように構成されている。なお、詳細な説明は省略するが、角速度センサ１０３ｂ（１０４ｂおよび１０５ｂ）も、角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）と同様に、検出範囲および周波数帯域を切り替えるように構成されている。

　ここで、図４（Ａ）（Ｂ）を参照して、増幅回路３６ａを用いた検出範囲および周波数帯域の切り替え時の、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）のＳ／Ｎ比の変化と、増幅回路３７を用いた検出範囲および周波数帯域の切り替え時の、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）のＳ／Ｎ比の変化とについて説明する。なお、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の出力のＳ／Ｎ比は、基本的には、閉じた制御ループにおいて生じる信号およびノイズと、増幅回路３７において生じる入力ノイズとに基づいて決定されている。

　図４（Ａ）に示すように、増幅回路３７の増幅率を切り替えることにより、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の検出範囲および周波数帯域を切り替えると、閉じた制御ループにおいて生じる信号およびノイズと、増幅回路３７において生じる入力ノイズとの割合は変化しないので、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の出力のＳ／Ｎ比は変化しない。たとえば、閉じた制御ループにおいて生じる信号の値を５とし、閉じた制御ループにおいて生じるノイズの値を１とし、増幅回路３７において生じる入力ノイズの値を１とした場合を考える。この場合、増幅前のＳ／Ｎ比は、５／√（１^２＋１^２）＝３．５３である。また、増幅回路３７によりノイズを含む信号を１０倍に増幅した場合、増幅後のＳ／Ｎ比は、５×１０／１０√（１^２＋１^２）＝３．５３である。以上のように、増幅回路３７によりノイズを含む信号を増幅した場合、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の出力のＳ／Ｎ比は変化しない。

　一方、図４（Ｂ）に示すように、増幅回路３６ａの増幅率を切り替えることにより、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の検出範囲および周波数帯域を切り替えると、増幅回路３７において生じる入力ノイズを変化させずに、閉じた制御ループにおいて生じる信号およびノイズを変化させることができるので、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の出力のＳ／Ｎ比を改善することができる。たとえば、閉じた制御ループにおいて生じる信号の値を５とし、閉じた制御ループにおいて生じるノイズの値を１とし、増幅回路３７において生じる入力ノイズの値を１とした場合を考える。この場合、増幅前のＳ／Ｎ比は、５／√（１^２＋１^２）＝３．５３である。また、増幅回路３６ａによりノイズを含む信号を１０倍に増幅した場合、増幅回路３７において生じる入力ノイズの値は１のままである一方、閉じた制御ループにおいて生じる信号の値は５０となり、閉じた制御ループにおいて生じるノイズの値は１０となる。このため、増幅後のＳ／Ｎ比は、５０／√（１０^２＋１^２）＝４．９８である。以上のように、増幅回路３６ａによりノイズを含む信号を増幅した場合、増幅回路３７によりノイズを含む信号を増幅した場合に比べて、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の出力のＳ／Ｎ比を改善することができる。

　なお、一般的に、周波数帯域を変化させた場合、周波数帯域の変化に伴ってノイズの値も変化するが、図４（Ａ）（Ｂ）の例では、理解の容易化のため、周波数帯域の変化に伴うノイズの変化については考慮していない。

（オフセット値の切り替え）
　ここで、本実施形態では、制御部１０１は、第１状態と第２状態とにおいて、温度変化によるセンサ出力の変動を補正するオフセット値を切り替える制御を行うように構成されている。

　具体的には、図３に示すように、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）には、１次側制御回路１２からの出力（ループフィルタ２３からの出力）が入力される加減算量調整回路１４ａおよび１４ｂが設けられている。加減算量調整回路１４ａおよび１４ｂは、温度に依存する１次側制御回路１２のループフィルタ２３の出力の大きさを調整して、調整した出力（第１オフセット値）を、２次側制御回路１３の加算回路３３に入力するように構成されている。たとえば、加減算量調整回路１４ａおよび１４ｂにおいて、ポテンショメータ（ボリューム抵抗）などを用いて分圧することにより、第１オフセット値の加算量の調整が行われる。

　また、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）には、温度に依存しない一定の信号Ｓ１が入力される加減算量調整回路１５ａが設けられている。加減算量調整回路１５ａは、一定の信号Ｓ１の大きさを調整して、調整した一定の信号Ｓ１（第２オフセット値）を、２次側制御回路１３の加算回路３３に入力するように構成されている。たとえば、加減算量調整回路１５ａにおいて、ポテンショメータ（ボリューム抵抗）などを用いて分圧することにより、一定の信号Ｓ１の加算量の調整が行われる。

　また、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）には、温度に依存しない一定の信号Ｓ２が入力される加減算量調整回路１５ｂが設けられている。加減算量調整回路１５ｂは、一定の信号Ｓ２の大きさを調整して、調整した一定の信号Ｓ２（第２オフセット値）を、２次側制御回路１３の加算回路３３に入力するように構成されている。たとえば、加減算量調整回路１５ｂにおいて、ポテンショメータ（ボリューム抵抗）などを用いて分圧することにより、一定の信号Ｓ２の加算量の調整が行われる。

〈機能の入れ替えなしの構成〉
　ここで、１次側制御回路１２としての機能と、２次側制御回路１３としての機能とを入れ替えない場合（すなわち、第２状態の場合）の補正について説明する。

　まず、補正の対象となる角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の出力の誤差について説明する。角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の出力の誤差としては、２次側制御回路１３を構成する回路ブロックから生じるエラー信号によって生じる角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の出力の誤差と、１次側制御回路１２からの影響（クロストーク）に起因して発生する角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の出力の誤差とが存在する。２次側制御回路１３を構成する回路ブロックから生じるエラー信号の成分（エラー成分）は、温度依存性を有しない一定値であるとする。なお、一般的に、フィードバック回路（帰還回路）では、各回路からの出力信号は、各回路に入力される入力信号をフィードバックゲインで除した値（出力信号＝入力信号×１／（フィードバックゲイン））により表される。

　２次側制御回路１３を構成する回路ブロックから生じるエラー信号により２次側制御回路１３の閉じた制御ループに生じるセンサ出力の誤差と１次側制御回路１２から２次側制御回路１３へのクロストークにより２次側制御回路１３の閉じた制御ループに生じるセンサ出力の誤差の合計Ｖ_{Ｏｕｔ＿Ｔｏｔａｌ＿Ｅｒｒｏｒ}は、式（１）により表される。なお、Ａ、ＢおよびＣは、温度に依存しない一定値（係数）である。

　次に、式（１）で表されるセンサ出力の誤差Ｖ_{Ｏｕｔ＿Ｔｏｔａｌ＿Ｅｒｒｏｒ}に対する補正を行う場合について、具体的に説明する。

　まず、２次側制御回路１３のループフィルタ３４の入力（経路２）に、温度に依存しない一定の信号に基づくＶ_{Ｉｎ＿Ｃｏｎｓｔ＿Ｃｏｒｒ}（第２オフセット値）が加算される。この場合、センサ出力Ｖ_{Ｏｕｔ＿Ｃｏｎｓｔ＿Ｃｏｒｒ}は、式（２）により表される。

　ここで、温度に依存しない一定の信号に基づく第２オフセット値をループフィルタ３４の入力に加算した場合、上記式（２）に示すように、センサ出力Ｖ_{Ｏｕｔ＿Ｃｏｎｓｔ＿Ｃｏｒｒ}は、温度に依存する利得Ｇ_Ｒ（Ｔ）に反比例した値となる。なお、式（２）中のＰは、一定値である。そして、上記式（２）中のＰと、上記式（１）中の第２項であるＢ／Ｇ_Ｒ（Ｔ）のＢとの大きさが等しく（Ｐ＝－Ｂ）なるように、Ｖ_{Ｉｎ＿Ｃｏｎｓｔ＿Ｃｏｒｒ}（第２オフセット値）を加減算量調整回路１５ａにより調整することにより、式（１）の第２項であるＢ／Ｇ_Ｒ（Ｔ）がキャンセルされる。すなわち、温度に依存しない一定の信号Ｓ１に基づく第２オフセット値を調整してループフィルタ３４の入力に加算することによって、式（１）の温度に依存する利得Ｇ_Ｒ（Ｔ）に反比例した項をキャンセルすることが可能となる。

　また、温度に依存する１次側制御回路１２のループフィルタ２３の出力Ｖ_ＡＧＣは、式（３）により表される。なお、ループフィルタ２３の出力Ｖ_ＡＧＣは、閉じた制御ループを考慮したループフィルタ２３の出力であり、温度に依存する値となる。

　ここで、本実施形態による補正では、上記した温度に依存しない一定の信号に基づくＶ_{Ｉｎ＿Ｃｏｎｓｔ＿Ｃｏｒｒ}（第２オフセット値）に加えて、出力Ｖ_ＡＧＣにある比率を乗じた値（第１オフセット値）を、２次側制御回路１３のループフィルタ３４の入力（経路２）に加算する。この第１オフセット値を加えた場合のセンサ出力Ｖ_{Ｏｕｔ＿ＡＧＣ＿Ｃｏｒｒ}は、式（４）により表される。

　ここで、温度に依存する１次側制御回路１２の出力に基づく第１オフセット値をループフィルタ３４の入力に加算した場合、式（４）に示すように、センサ出力Ｖ_{Ｏｕｔ＿ＡＧＣ＿Ｃｏｒｒ}は、温度に依存する利得Ｇ_Ｒ（Ｔ）の二乗に反比例した値となる。なお、式（４）中のｒは、一定値である。そして、式（４）中のｒと、式（１）中のＧ_Ｒ（Ｔ）の二乗を含む第１項のＡ／Ｇ_Ｒ ^２（Ｔ）のＡとの大きさが等しく（ｒ＝－Ａ）なるように、比率を加減算量調整回路１４ｂにより調整することにより、上記式（１）の第１項であるＡ／Ｇ_Ｒ ^２（Ｔ）がキャンセルされる。すなわち、センサ出力は、センサ出力の補正を行わない場合には、本来のセンサ出力に、式（１）で表される誤差が加えられた値になる一方、本実施形態では、第１オフセット値および第２オフセット値が加算されることにより、センサ出力は、本来のセンサ出力に一定値Ｃが加算された値となる。

　なお、式（１）のＣは、温度に依存しない一定値であるため、補正上問題にならない。また、式（１）における係数Ａ、ＢおよびＣは、各温度における補正前（補償前）のセンサ出力を計測（実測）するとともに、計測されたデータを最小二乗法による多項式近似することによって算出される。なお、係数Ａ、ＢおよびＣの算出は、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）ごと（製品ごと）に算出される。

　このように、式（１）の第１項であるＡ／Ｇ_Ｒ ^２（Ｔ）（温度に依存する利得Ｇ_Ｒ（Ｔ）の二乗に反比例した項）を０にするように、温度に依存する１次側制御回路１２の出力に基づく第１オフセット値の加算量を調整するとともに、式（１）の第２項であるＢ／Ｇ_Ｒ（Ｔ）（温度に依存する利得Ｇ_Ｒ（Ｔ）に反比例した項）を０にするように、温度に依存しない一定の信号に基づく第２オフセット値の加算量を調整することによって、センサ出力の補正が行われる。

　すなわち、図５に示すように、温度に依存しない一定の信号に基づく第２オフセット値の加算により、センサ出力の誤差の１／Ｇ_Ｒ（Ｔ）に比例（温度に依存する利得Ｇ_Ｒ（Ｔ）に反比例した項）する成分（式（１）の第２項）がキャンセルされることにより、温度に依存する特性を有していたセンサ出力（図５の点線）が、略一定（図５の実線）になる。しかしながら、図６に示すように、略一定にされたセンサ出力でも、微視的には、温度に依存する特性（図６の点線）を有する。そこで、温度に依存する１次側制御回路１２の出力に基づく第１オフセット値の加算により、センサ出力の１／Ｇ_Ｒ ^２（Ｔ）に比例（温度に依存する利得Ｇ_Ｒ（Ｔ）の二乗に反比例した項）する成分（式（１）の第１項）もキャンセルすることにより、センサ出力が温度に依存しない略一定（図６の実線）になる。その結果、補正の精度を高めることが可能になる。

　以上のように、１次側制御回路１２としての機能と、２次側制御回路１３としての機能とを入れ替えない場合（すなわち、第２状態の場合）、２次側制御回路１３の閉じた制御ループ（２次側制御回路１３のループフィルタ３４の入力）に、２次側制御回路１３からの振動子１１の利得の温度変化の二乗に反比例するセンサ出力の補正を行うために、振動子１１の利得の温度変化に反比例する１次側制御回路１２の出力（ループフィルタ２３の出力）に基づく第１オフセット値と、２次側制御回路１３からの振動子１１の利得の温度変化に反比例するセンサ出力の補正を行うために、温度に依存しない一定の信号に基づく第２オフセット値とを加算するとともに、第１オフセット値の加算量と第２オフセット値の加算量とを、それぞれ、加減算量調整回路１４ｂと、加減算量調整回路１５ａとにより調整することによって、センサ出力（２次側制御回路１３からの出力）の補正が行われる。そして、２次側制御回路１３を構成する回路ブロックから生じるエラー信号により２次側制御回路１３の閉じた制御ループに生じるセンサ出力の誤差と、１次側制御回路１２から２次側制御回路１３へのクロストーク（信号交差）により２次側制御回路１３の閉じた制御ループに生じるセンサ出力の誤差とを低減するように、第１オフセット値および第２オフセット値を決定して加算することにより、センサ出力の補正が行われる。

〈機能の入れ替えありの構成〉
　次に、１次側制御回路１２としての機能と、２次側制御回路１３としての機能とを入れ替える場合（すなわち、第１状態の場合）の補正について説明する。

　この場合、本実施形態では、入れ替え後のオフセット値（第１オフセット値および第２オフセット値）と入れ替え前のオフセット値とは、所定の基準値に対して対称な値である。言い換えると、入れ替え前において閉じた制御ループに加算されるオフセット値と所定の基準値との差の絶対値と、入れ替え後において閉じた制御ループに加算されるオフセット値と所定の基準値との差の絶対値とは、略等しくなるように構成されている。

　具体的には、本実施形態では、入れ替え前の仮のオフセット値をａとし、入れ替え後の仮のオフセット値を－ａとし、入れ替えの前のセンサ出力と、入れ替えの後のセンサ出力との中央値に対する仮のオフセット値をｂとした場合、入れ替え前のオフセット値は、ａ＋ｂであり、入れ替え後のオフセット値は、－ａ＋ｂである。なお、仮のオフセット値をａは、後述する仮の第１オフセット値ａ１、および、後述する仮の第２オフセット値ａ２を意味する。また、仮のオフセット値ｂは、後述する仮の第１オフセット値ｂ１、および、後述する仮の第２オフセット値ｂ２を意味する。

　詳細には、図３に示すように、加減算量調整回路１４ａの出力側には、反転回路５１と、スイッチ素子５２とが設けられている。スイッチ素子５２は、加減算量調整回路１４ａに接続される状態と、反転回路５１に接続される状態とを切り替え可能に構成されている。そして、スイッチ素子５２が加減算量調整回路１４ａに接続されている状態では、加算回路３３には、加減算量調整回路１４ａからの出力（ａ１）と、加減算量調整回路１４ｂからの出力（ｂ１）とが入力される。すなわち、２次側制御回路１３に、第１オフセット値としてａ１＋ｂ１が加算される。また、スイッチ素子５２が反転回路５１に接続されている状態では、加算回路３３には、反転回路５１からの出力（－ａ１）と、加減算量調整回路１４ｂからの出力（ｂ１）とが入力される。すなわち、２次側制御回路１３に、第１オフセット値として－ａ１＋ｂ１が加算される。なお、ａ１およびｂ１の求め方については、後述する。

　また、加減算量調整回路１５ｂの出力側には、反転回路４５と、スイッチ素子４６とが設けられている。スイッチ素子４６は、加減算量調整回路１５ｂに接続される状態と、反転回路４５に接続される状態とを切り替え可能に構成されている。そして、スイッチ素子４６が加減算量調整回路１５ｂに接続されている状態では、加算回路３３には、加減算量調整回路１５ｂからの出力（ａ２）と、加減算量調整回路１５ａからの出力（ｂ２）とが入力される。すなわち、２次側制御回路１３に、第２オフセット値としてａ２＋ｂ２が加算される。また、スイッチ素子４６が反転回路４５に接続されている状態では、加算回路３３には、反転回路４５からの出力（－ａ２）と、加減算量調整回路１５ａからの出力（ｂ２）とが入力される。すなわち、２次側制御回路１３に、第２オフセット値として－ａ２＋ｂ２が加算される。なお、ａ２およびｂ２の求め方についは、後述する。

　図７に示すように、一般的に、角速度センサでは、温度の変化（横軸）に対して、角速度センサが検出する角速度のバイアス成分（縦軸）は、変化する。また、１次側制御回路１２としての機能と２次側制御回路１３としての機能とを入れ替える前のバイアス成分の変化（図７のＰ）と、入れ替え後のバイアス成分の変化（図７のＳ）とは、異なる。そして、図８に示すように、入れ替えの前において、上記の式（１）の第１項および第２項をキャンセルするように、第１オフセット値および第２オフセット値を加算することにより、センサ出力の温度変化（図８のＰ）が小さくなる。また、入れ替えの後において、上記の式（１）の第１項および第２項をキャンセルするように、第１オフセット値および第２オフセット値を加算することにより、センサ出力の温度変化（図８のＳ）が小さくなる。なお、図８のＰとＳとは、横軸に沿った線分（図８の一点鎖線）に対して対称にならないので、図８のＰとＳとの差分の温度変動成分は、ゼロにはならない。このように、入れ替えの前後で、個別に、上記の式（１）の第１項および第２項をキャンセルするように第１オフセット値および第２オフセット値を決定した場合、図８のＰとＳとの差分の温度変動成分は、ゼロにならない。

　そこで、図９（ａ）に示すように、入れ替えの前後で、差分の温度変動成分が最も小さくなるように、かつ、入れ替え前後でオフセット値の極性が反転するように、入れ替え前後の仮の第１オフセット値ａ１および仮の第２オフセット値ａ２が決定される。なお、入れ替え前に仮の第１オフセット値ａ１および仮の第２オフセット値ａ２を用いた場合、上記の式（１）の第１項および第２項がキャンセルされないので、入れ替え前の状態でバイアス成分は温度に対して勾配を有する。同様に、入れ替え後に仮の第１オフセット値－ａ１および仮の第２オフセット値－ａ２を用いた場合、上記の式（１）の第１項および第２項がキャンセルされないので、入れ替え後の状態でバイアス成分は温度に対して勾配を有する。

　そこで、図９（ｂ）に示すように、１次側制御回路１２としての機能と２次側制御回路１３としての機能とを入れ替える前のバイアス成分の変化（図７のＰ）と入れ替え後のバイアス成分の変化（図７のＳ）との中央値（図７のＭ）に対して、上記の式（１）の第１項および第２項をキャンセルするように、仮の第１オフセット値ｂ１および仮の第２オフセット値ｂ２を決定する。そして、入れ替え前の第１オフセット値をａ１＋ｂ１、第２オフセット値をａ２＋ｂ２とし、入れ替え後の第１オフセット値を－ａ１＋ｂ１、第２オフセット値を－ａ２＋ｂ２とする。これにより、入れ替え前後で、中央値に対する仮の第１オフセット値ｂ１に対して、第１オフセット値が対称になるとともに、中央値に対する仮の第２オフセット値ｂ２に対して、第２オフセット値が対称になる。その結果、図１０に示すように、入れ替える前のバイアス成分の変化（図１０のＰ）と入れ替え後のバイアス成分の変化（図１０のＳ）は、共に、温度勾配が小さくなる。その結果、図１０のＰとＳとの差（バイアス成分の残存）を小さくしながら、バイアス成分の温度勾配を小さくすることが可能になる。

　以上のように、１次側制御回路１２としての機能と、２次側制御回路１３としての機能とを入れ替える場合（すなわち、第１状態の場合）、２次側制御回路１３の閉じた制御ループ（２次側制御回路１３のループフィルタ３４の入力）に、２次側制御回路１３からの振動子１１の利得の温度変化の二乗に反比例するセンサ出力の補正を行うために、振動子１１の利得の温度変化に反比例する１次側制御回路１２の出力（ループフィルタ２３の出力）に基づく第１オフセット値と、２次側制御回路１３からの振動子１１の利得の温度変化に反比例するセンサ出力の補正を行うために、温度に依存しない一定の信号に基づく第２オフセット値とを加算するとともに、第１オフセット値の加算量と第２オフセット値の加算量とを、それぞれ、加減算量調整回路１４ａおよび１４ｂと、加減算量調整回路１５ａおよび１５ｂとにより調整することによって、センサ出力（２次側制御回路１３からの出力）の補正が行われる。そして、２次側制御回路１３を構成する回路ブロックから生じるエラー信号により２次側制御回路１３の閉じた制御ループに生じるセンサ出力の誤差と、１次側制御回路１２から２次側制御回路１３へのクロストーク（信号交差）により２次側制御回路１３の閉じた制御ループに生じるセンサ出力の誤差とを低減するように、第１オフセット値および第２オフセット値を決定して加算することにより、センサ出力の補正が行われる。

（運動状態でのバイアス成分の補正）
　ここで、本実施形態では、制御部１０１は、第２状態において、所定期間において角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）の１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えずに角速度を検出するとともに、角速度センサ１０３ｂ（１０４ｂおよび１０５ｂ）の１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えて角速度を検出し、角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）による角速度の検出結果と、角速度センサ１０３ｂ（１０４ｂおよび１０５ｂ）による角速度の検出結果と、に基づいて、角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）のバイアス成分を取得する制御を行うように構成されている。

　具体的には、制御部１０１は、角速度センサ１０３ｂ（１０４ｂおよび１０５ｂ）により、所定期間において、２次側制御回路１３により振動子１１の２次振動に基づく角速度を検出する処理と、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えて、１次側制御回路１２により振動子１１の２次振動に基づく角速度を検出する処理と、を行う制御をするように構成されている。図１１（Ｃ）に示すように、時間ｔ１から時間ｔ２まで、および、時間ｔ４から時間ｔ５までの所定期間において、角速度センサ１０３ｂ（１０４ｂおよび１０５ｂ）の２次側制御回路１３により振動子１１の２次振動に基づく角速度を検出する処理と、角速度センサ１０３ｂ（１０４ｂおよび１０５ｂ）の１次側制御回路１２により振動子１１の２次振動に基づく角速度を検出する処理と、が行われる。

　また、制御部１０１は、第２状態の角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）により、所定期間において、角速度を検出する処理を行う制御をするように構成されている。図１１（Ｂ）に示すように、時間ｔ１から時間ｔ２まで、および、時間ｔ４から時間ｔ５までの所定期間において、第２状態の角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）の２次側制御回路１３により振動子１１の２次振動に基づく角速度を検出する処理が行われる。

　また、制御部１０１は、所定期間において第２状態の角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）により検出した第１検出結果の値から、所定期間において角速度センサ１０３ｂ（１０４ｂおよび１０５ｂ）により検出した第２検出結果の値を減じることにより、第２状態の角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）のバイアス成分（Ｂ１（ｔ））を算出するように構成されている。

　なお、所定期間は、２次側制御回路１３により振動子１１の２次振動に基づく角速度を検出する処理を行う第１期間（時間ｔ１から時間ｔ２までの期間）と、１次側制御回路１２により振動子１１の２次振動に基づく角速度を検出する処理を行う第２期間（時間ｔ４から時間ｔ５までの期間）とを含んでいる。また、第１期間および第２期間は、同じ長さの時間である。図１１に示すように、第１期間および第２期間は、各々時間Ｔの長さを有している。

　また、第１検出結果は、所定期間において第２状態の角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）により検出した角速度の積分値である。また、第２検出結果は、所定期間において角速度センサ１０３ｂ（１０４ｂおよび１０５ｂ）により検出した角速度の積分値である。

　また、所定期間は、角速度センサ１０３ｂ（１０４ｂおよび１０５ｂ）のバイアス成分が略一定である期間である。たとえば、所定期間は、数秒から数十秒程度の長さを有している。また、所定期間は、温度変化の影響が無視でき、角速度センサ１０３ｂ（１０４ｂおよび１０５ｂ）のバイアス成分が略変わらないと仮定できる期間である。

　図１１（Ｂ）に示す、所定期間（時間ｔ１から時間ｔ２までの第１期間、および、時間ｔ４から時間ｔ５までの第２期間）における第１検出結果の積分値Ｉ１は、式（５）のように表される。

　ただし、第２状態の角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）の２次側制御回路１３により検出した角速度ω１（ｔ）は、図１１（Ａ）に示す運動（移動）により生じる角速度（真の角速度）ω０（ｔ）および第２状態の角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）のバイアスＢ１（ｔ）を用いて、式（６）のように表される。

　したがって、式（５）は、式（７）のように導出される。

　また、図１１（Ｃ）に示す、所定期間（時間ｔ１から時間ｔ２までの第１期間、および、時間ｔ４から時間ｔ５までの第２期間）における第２検出結果の積分値Ｉ２は、式（８）のように表される。

なお、時間ｔ４から時間ｔ５までの第２期間は、ω２（ｔ）がバイアス成分に対して反転されることを考慮して、積分値を減算している。

　角速度センサ１０３ｂ（１０４ｂおよび１０５ｂ）の２次側制御回路１３により検出した角速度ω２（ｔ）および１次側制御回路１２により検出した角速度ω２（ｔ）は、図１１（Ａ）に示す運動（移動）により生じる角速度（真の角速度）ω０（ｔ）および角速度センサ１０３ｂ（１０４ｂおよび１０５ｂ）のバイアスＢ２（ｔ）を用いて、それぞれ、式（９）および式（１０）のように表される。

なお、時間ｔ４から時間ｔ５までの第２期間の式（１０）では、ω０（ｔ）がバイアス成分に対して反転されるため、マイナスがかけられる。

　したがって、式（８）は、式（１１）のように導出される。

　第１検出結果の積分値Ｉ１から第２検出結果の積分値Ｉ２を減じると、式（１２）のように導出される。

　ここで、時間ｔ１から時間ｔ２までの第１期間、および、時間ｔ４から時間ｔ５までの第２期間において、第２状態の角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）のバイアスＢ１（ｔ）と、角速度センサ１０３ｂ（１０４ｂおよび１０５ｂ）のバイアスＢ２（ｔ）とは、各々、時間的な変化量が無視できるので（一定であるので）、式（１３）および式（１４）が成り立つと仮定できる。

ただし、Ｂ１は、第１期間および第２期間における第２状態の角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）のバイアス値であり、Ｂ２は、第１期間および第２期間における角速度センサ１０３ｂ（１０４ｂおよび１０５ｂ）のバイアス値である。

　したがって、式（１２）から、式（１５）が導出される。

　Ｔは、既知であるため、（Ｉ１―Ｉ２）を２Ｔで除算することにより、第２状態の角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）のバイアス値Ｂ１が算出される。算出したバイアス値Ｂ１を、第２状態の角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）による角速度検出に用いる。たとえば、カルマンフィルタの観測更新として利用する。

　なお、角速度センサ１０３ｂ（１０４ｂおよび１０５ｂ）の１次側制御回路１２としての機能と、２次側制御回路１３としての機能とを入れ替える制御を行い、バイアス値Ｂ１を算出するための角速度の測定を行う期間中に式（１３）および式（１４）の関係が成立していればよい。このため、たとえば、次の処理の開始点となる時間ｔ６までの時間間隔（ｔ６－ｔ５）が大きく、Ｂ１が変化した場合でも、同様に、次の時間ｔ６からの処理により補正可能である。ただし、常に、Ｂ１の変化を小さくするために、時間間隔（ｔ６－ｔ５）を十分に小さくすることが好ましい。

（１次側制御回路の機能と２次側制御回路の機能との入れ替えタイミング）
　ここで、本実施形態では、制御部１０１は、第１状態と第２状態との両方において、角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂのうちのいずれかにより角速度を検出している場合に、角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂのうちの他の角速度センサにより、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能の入れ替えを行わないように構成されている。

　具体的には、制御部１０１は、角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂのうちのいずれかにおいて、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替える前後で演算に用いるための角速度を検出している場合に、角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂのうちの他の角速度センサにおいて、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替える制御を行わないように構成されている。

　ここで、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）は、電源部１０２から電力が供給されて駆動されている場合には、常に角速度を検出し、検出した角速度に基づく信号を出力している。制御部１０１は、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）から出力される信号に基づいて、角速度、姿勢角、方位角を演算するように構成されている。また、制御部１０１は、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）から出力される信号に基づいて、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）のバイアス成分を算出する演算を行うように構成されている。制御部１０１は、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）において、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えている場合に、他の角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）において検出した角速度を演算に用いない。

　また、制御部１０１は、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の２次側制御回路１３により振動子１１の２次振動を検出した角速度の検出結果と、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えて、１次側制御回路１２により振動子１１の２次振動を検出した角速度の検出結果と、に基づいて、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）により検出する角速度のバイアス成分をキャンセルする演算を行うように構成されている。

　たとえば、制御部１０１は、図１２（Ａ）の時間ｔ１１から時間ｔ１２の期間において、角速度センサ１０３ａの２次側制御回路１３により振動子１１の２次振動を検出した角速度を検出（取得）する。また、制御部１０１は、図１２（Ａ）の時間ｔ１４から時間ｔ１５の期間において、角速度センサ１０３ａの１次側制御回路１２により振動子１１の２次振動を検出した角速度を検出（取得）する。そして、制御部１０１は、時間ｔ１１から時間ｔ１２の期間において取得した角速度と、時間ｔ１４から時間ｔ１５の期間において取得した角速度と、に基づいて、角速度センサ１０３ａのバイアス成分を算出する。

　また、たとえば、制御部１０１は、図１２（Ｂ）の時間ｔ２１から時間ｔ２２の期間において、角速度センサ１０４ａの２次側制御回路１３により振動子１１の２次振動を検出した角速度を演算のために取得する。また、制御部１０１は、図１２（Ｂ）の時間ｔ２４から時間ｔ２５の期間において、角速度センサ１０４ａの１次側制御回路１２により振動子１１の２次振動を検出した角速度を演算のために取得する。そして、制御部１０１は、時間ｔ２１から時間ｔ２２の期間において取得した角速度と、時間ｔ２４から時間ｔ２５の期間において取得した角速度と、に基づいて、角速度センサ１０４ａのバイアス成分を算出（演算）する。

　また、たとえば、制御部１０１は、図１２（Ｃ）の時間ｔ３１から時間ｔ３２の期間において、角速度センサ１０５ａの２次側制御回路１３により振動子１１の２次振動を検出した角速度を演算のために取得する。また、制御部１０１は、図１２（Ｃ）の時間ｔ３４から時間ｔ３５の期間において、角速度センサ１０５ａの１次側制御回路１２により振動子１１の２次振動を検出した角速度を演算のために取得する。そして、制御部１０１は、時間ｔ３１から時間ｔ３２の期間において取得した角速度と、時間ｔ３４から時間ｔ３５の期間において取得した角速度と、に基づいて、角速度センサ１０５ａのバイアス成分を算出（演算）する。なお、詳細な説明は省略するが、角速度センサ１０３ｂ、１０４ｂおよび１０５ｂについても同様である。

　また、制御部１０１は、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替える前後の所定期間は、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の角速度のバイアス成分をキャンセルするための角速度の検出を中断するように構成されている。たとえば、図１２（Ａ）の角速度センサ１０３ａの１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えるタイミング（時間ｔ１３）の前後の所定期間（時間ｔ１２から時間ｔ１４の期間）において、制御部１０１は、角速度センサ１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂの角速度のバイアス成分をキャンセルするための角速度の検出（演算のための取得）を中断する。また、たとえば、図１２（Ｂ）の角速度センサ１０４ａの１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えるタイミング（時間ｔ２３）の前後の所定期間（時間ｔ２２から時間ｔ２４の期間）において、制御部１０１は、角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂの角速度のバイアス成分をキャンセルするための角速度の検出（演算のための取得）を中断する。また、たとえば、図１２（Ｃ）の角速度センサ１０５ａの１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えるタイミング（時間ｔ３３）の前後の所定期間（時間ｔ３２から時間ｔ３４の期間）において、制御部１０１は、角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂおよび１０５ｂの角速度のバイアス成分をキャンセルするための角速度の検出（演算のための取得）を中断する。

　また、制御部１０１は、角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂのうちいずれかにおける、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替える前後の所定期間において、他の角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂにおける、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替える制御を行うように構成されている。たとえば、制御部１０１は、図１２（Ａ）の角速度センサ１０３ａの１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えるタイミング（時間ｔ１３）の前後の所定期間（時間ｔ１２から時間ｔ１４の期間）において、角速度センサ１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂの１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替える。また、たとえば、制御部１０１は、図１２（Ｂ）の角速度センサ１０４ａの１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えるタイミング（時間ｔ２３）の前後の所定期間（時間ｔ２２から時間ｔ２４の期間）において、角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂの１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替える。また、たとえば、制御部１０１は、図１２（Ｃ）の角速度センサ１０５ａの１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えるタイミング（時間ｔ３３）の前後の所定期間（時間ｔ３２から時間ｔ３４の期間）において、角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂおよび１０５ｂの１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替える。

　好ましくは、制御部１０１は、角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂにおける、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えるタイミングを略同時にするように構成されている。つまり、制御部１０１は、図１２（Ａ）の時間ｔ１３と、図１２（Ｂ）の時間ｔ２３と、図１２（Ｃ）の時間ｔ３３とを同じタイミングとして、角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂにおける、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３と機能を入れ替える。

（本実施形態の効果）
　本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

　本実施形態では、上記のように、制御部１０１を、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えて、角速度を検出する第１状態と、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えずに、角速度を検出する第２状態とのいずれかに、角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）の状態を切り替える制御を行うように構成する。これにより、静止状態での角速度を検出する場合、制御部１０１により角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）の状態を第１状態に切り替えることができる。その結果、第１状態では、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えて、静止状態での角速度を検出することができるので、角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）のバイアス成分をキャンセルしつつ、角速度を検出することができる。これにより、静止状態では、角速度を正確に検出することができる。また、運動状態での角速度を検出する場合、制御部１０１により角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）の状態を第２状態に切り替えることができる。その結果、第２状態では、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えずに、運動状態での角速度を検出することができるので、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えるタイミングで、角速度を検出することができないという不都合が発生することを防止することができる。これにより、角速度の検出が断続的になることを防止することができるので、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替え可能な角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）を用いる場合にも、運動状態での角速度を正確に（連続的に）検出することができる。これらの結果、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替え可能な角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）を用いる場合にも、静止状態での角速度および運動状態での角速度の両方を正確に検出することができる。

　また、本実施形態では、上記のように、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）を、複数のスイッチ素子４１～４４を含むように構成する。また、制御部１０１を、第１状態では、複数のスイッチ素子４１～４４の切替動作により１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えるとともに、第２状態では、複数のスイッチ素子４１～４４の切替動作を行わないことにより１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えない制御を行うように構成する。これにより、単に複数のスイッチ素子４１～４４の切替動作を制御するだけで、第１状態と第２状態とに角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の状態を切り替えることができるので、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の状態を制御部１０１により簡単に制御することができる。

　また、本実施形態では、上記のように、制御部１０１を、静止状態と運動状態とにおいて、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の検出範囲および周波数帯域を切り替える制御を行うように構成する。ここで、静止状態での角速度を検出する場合と、運動状態での角速度を検出する場合とでは、求められる検出範囲および周波数帯域が異なる。具体的には、静止状態での角速度を検出する場合には、ノイズを小さくするために、小さい検出範囲および小さい周波数帯域が求められる。また、運動状態での角速度を検出する場合には、検出する角速度が大きく変化も速いに、大きい検出範囲および大きい周波数帯域が求められる。そこで、上記のように、静止状態と運動状態とにおいて、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の検出範囲および周波数帯域を切り替えれば、検出範囲および周波数帯域を、静止状態での角速度を検出する状態と、運動状態での角速度を検出する状態とに適した状態に切り替えることができるので、静止状態での角速度および運動状態での角速度の両方をより正確に検出することができる。

　また、本実施形態では、上記のように、２次側制御回路１３を、閉じた制御ループを構成するとともに、増幅回路３６ａを含む駆動回路３６と、閉じた制御ループからの出力を増幅する増幅回路３７とを有するように構成する。また、制御部１０１を、静止状態と運動状態とにおいて、増幅回路３６ａと増幅回路３７とのうちの増幅回路３６ａの増幅率を切り替えることにより、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の検出範囲および周波数帯域を切り替える制御を行うように構成する。ここで、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の出力のＳ／Ｎ比は、基本的には、閉じた制御ループにおいて生じる信号およびノイズと、増幅回路３７において生じる入力ノイズとに基づいて決定されている。この場合、増幅回路３７のゲインを切り替えることにより、角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）の検出範囲および周波数帯域を切り替えると、閉じた制御ループにおいて生じる信号およびノイズと、増幅回路３７において生じる入力ノイズとの割合は変化しないので、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の出力のＳ／Ｎ比は変化しない。一方、上記のように、増幅回路３６ａと増幅回路３７とのうちの増幅回路３６ａの増幅率を切り替えることにより、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の検出範囲および周波数帯域を切り替えれば、増幅回路３７の増幅率を切り替える場合と異なり、閉じた制御ループにおいて生じる信号およびノイズを変化させることができるので閉じた制御ループにおいて生じる信号およびノイズを増加させた場合、増幅回路３７において生じる入力ノイズを閉じた制御ループにおいて生じる信号およびノイズに対して相対的に小さくすることができる。これにより、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の出力のＳ／Ｎ比を改善させつつ、角速度センサ１０３ａ（１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂ）の検出範囲および周波数帯域を切り替えることができる。

　また、本実施形態では、上記のように、制御部１０１を、第１状態と第２状態とにおいて、温度変化によるセンサ出力の変動を補正するオフセット値を切り替える制御を行うように構成する。ここで、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替える場合と、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えない場合とでは、上記の通り、適切なオフセット値が異なる。そこで、上記のように、第１状態と第２状態とにおいて、温度変化によるセンサ出力の変動を補正するオフセット値を切り替えれば、温度変化によるセンサ出力の変動を補正するオフセット値を、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替える第１状態と、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えない第２状態とに適した状態に切り替えることができるので、第１状態と第２状態とのいずれにおいても、温度変化によるセンサ出力の変動を精度よく補正することができる。その結果、静止状態での角速度および運動状態での角速度の両方をより正確に検出することができる。

　また、本実施形態では、上記のように、制御部１０１を、第２状態において、所定期間において角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）の１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えずに角速度を検出するとともに、角速度センサ１０３ｂ（１０４ｂおよび１０５ｂ）の１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えて角速度を検出し、角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）による角速度の検出結果と、角速度センサ１０３ｂ（１０４ｂおよび１０５ｂ）による角速度の検出結果と、に基づいて、角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）のバイアス成分を取得する制御を行うように構成する。これにより、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能を入れ替えないために、機能の入れ替えによるバイアス成分のキャンセル効果が得られない第２状態の角速度センサ１０３ａ（１０４ａおよび１０５ａ）においても、角速度センサ１０３ｂ（１０４ｂおよび１０５ｂ）を利用して、バイアス成分を取得してキャンセルすることができる。その結果、運動状態での角速度をより正確に検出することができる。

　また、本実施形態では、上記のように、制御部１０１を、第１状態と第２状態との両方において、角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂのうちのいずれかにより角速度を検出している場合に、角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂのうちの他の角速度センサにより、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能の入れ替えを行わないように構成する。ここで、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能の入れ替えを行う際、角速度センサにおける消費電流が定常状態から大きく変動するため、共通の電源部１０２に接続された角速度センサの出力が影響を受ける場合がある。そこで、上記のように、角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂのうちのいずれかにより角速度を検出している場合に、角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂのうちの他の角速度センサにより、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能の入れ替えを行わないようにすれば、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能の入れ替えに起因して共通の電源部１０２に接続された角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂの出力が影響を受けることを防止することができる。

　また、本実施形態では、上記のように、方位角姿勢角計測装置１００を、静止状態における第１状態では、ジャイロコンパスとして機能するとともに、運動状態における第２状態では、慣性航法装置として機能するように構成する。これにより、本実施形態の方位角姿勢角計測装置１００を、ジャイロコンパスおよび慣性航法装置として容易に機能させることができるので、方位角姿勢角計測装置１００を、ジャイロコンパスおよび慣性航法装置の両方の用途に容易に用いることができる。

　また、本実施形態では、上記のように、振動子１１を、リング型の振動子１１を含むように構成する。ここで、リング型の振動子１１は、対称的な形状を有するので、１次側制御回路１２による振動モードと、２次側制御回路１３による振動モードとが類似する。このため、方位角姿勢角計測装置１００の角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂにリング型の振動子を設けることにより、振動モードの差異の影響を考慮する必要がない。

（変形例）
　なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

　たとえば、上記実施形態では、リング型の振動子が用いられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、振動子が対称的な形状を有していればよく、円盤型、カップ型（ワイングラス型）、八角形型などの振動子を用いてもよい。

　また、上記実施形態では、振動子、増幅回路、同期検波回路、ループフィルタ、変調回路および駆動回路により閉じた制御ループが構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、増幅回路、同期検波回路、ループフィルタ、変調回路および駆動回路からなる構成以外の構成により制御ループが構成されていてもよい。

　また、上記第実施形態では、ループフィルタとして積分フィルタが用いられる例を示したが、たとえば、積分フィルタ以外のループフィルタを用いてもよい。

　また、上記第実施形態では、第１状態と第２状態とにおいて、角速度センサ（第１角速度センサ）の検出範囲および周波数帯域の両方が切り替えられる例を示したが、本発明では、制御部が、第１状態と第２状態とにおいて、第１角速度センサの検出範囲および周波数帯域のいずれか一方のみが切り替えられてもよい。

　また、上記第実施形態では、駆動回路の増幅回路（第１増幅回路）と、閉じた制御ループからの出力を増幅する増幅回路（第２増幅回路）とのうちの駆動回路の増幅回路の増幅率が切り替えられることにより、角速度センサ（第１角速度センサ）の検出範囲および周波数帯域が切り替えられる例を示したが、本発明では、制御部が、第１増幅回路と、第２増幅回路とのうちの第２増幅回路の増幅率が切り替えられることにより、第１角速度センサの検出範囲および周波数帯域が切り替えられてもよい。

　また、上記第実施形態では、第１状態と第２状態とにおいて、温度変化によるセンサ出力の変動を補正するオフセット値が切り替えられる例を示したが、本発明では、第１状態と第２状態とにおいて、温度変化によるセンサ出力の変動を補正するオフセット値が必ずしも切り替えられなくてもよい。たとえば、上記実施形態の第２状態でのオフセット値を、第１状態でのオフセット値として用いてもよい。ただし、補正の精度の観点から、温度変化によるセンサ出力の変動を補正するオフセット値が切り替えられる方が好ましい。

　また、上記実施形態では、入れ替え前の第１オフセット値がａ１＋ｂ１であるとともに第２オフセット値がａ２＋ｂ２であり、入れ替え後の第１オフセット値が－ａ１＋ｂ１であるとともに第２オフセット値が－ａ２＋ｂ２である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、入れ替え前の第１オフセット値をａ１とするとともに第２オフセット値をａ２とし、入れ替え後の第１オフセット値を入れ替え前の第１オフセット値ａ１の極性が反転された－ａ１とするとともに、入れ替え後の第２オフセット値を入れ替え前の第２オフセット値ａ２の極性が反転された－ａ２としてもよい。これにより、１次側制御回路１２としての機能と２次側制御回路１３としての機能が入れ替えられた前後において、バイアスの温度変動成分の残渣がある程度残るものの、振動子１の利得の二乗に反比例した補正を行うための第１オフセット値、および、振動子１の利得の一乗に反比例した補正を行うための第２オフセット値がゼロ（所定の基準値）に対して対称になるので、入れ替えの前後における振動型角速度センサの制御の対称性がくずれるのを抑制することができる。

　また、上記実施形態では、入れ替え前の第１オフセット値がａ１＋ｂ１であるとともに第２オフセット値がａ２＋ｂ２であり、入れ替え後の第１オフセット値が－ａ１＋ｂ１であるとともに第２オフセット値が－ａ２＋ｂ２である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、中央値が、上記の式（１）の第１項をキャンセルするように決定され（すなわち、第１オフセット値はｂ１で固定され）、入れ替え前の第２オフセット値がａ２＋ｂ２であり、入れ替え後の第２オフセット値が－ａ２＋ｂ２であるように構成してもよい。すなわち、第２オフセット値のみが、入れ替えの前後で、所定の基準値に対して対称な値であってもよい。

　また、上記実施形態では、入れ替えの前後で、バイアス成分の残渣が最も小さくなるように入れ替え前後の仮の第１オフセット値ａ１および仮の第２オフセット値ａ２が決定される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、入れ替えの前後で、バイアス成分の残渣が最も小さくなる値の近傍の値になるように入れ替え前後の第１オフセット値および第２オフセット値を決定してもよい。

　また、上記実施形態では、オフセット値ａ＋ｂ、および、オフセット値－ａ＋ｂを出力するために、加減算量調整回路４ａおよび４ｂ、および、加減算量調整回路５ａおよび５ｂ（４つの個別の回路）が設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、オフセット値ａ＋ｂ、および、オフセット値－ａ＋ｂに相当する信号を出力する回路が設けられていればよい。

　また、上記実施形態では、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸の軸線回りの角速度を検出する複数の角速度センサを設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、互いに異なる方向の２軸の軸線回りの角速度を検出する複数の角速度センサを設けてもよく、さらには、互いに異なる方向の３以上の軸線回りの角速度を検出する複数の角速度センサを設けてもよい。また、複数の角速度センサが検出する角速度の軸線は、互いに直交ではない異なる方向であってもよい。

　また、上記実施形態では、平行な軸線回りの角速度を検出する角速度センサを２つずつ設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、平行な軸線回りの角速度を検出する角速度センサを３つ以上設けてもよいし、一部の軸線回りについて、角速度センサを複数設け、他の軸線回りについて、角速度センサを１つ設けてもよい。

　また、上記実施形態では、制御部が、第２状態において、所定期間において第１角速度センサの１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えずに角速度を検出するとともに、第２角速度センサの１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えて角速度を検出し、第１角速度センサによる角速度の検出結果と、第２角速度センサによる角速度の検出結果と、に基づいて、第１角速度センサのバイアス成分を取得する制御を行うように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部が、第１状態において、所定期間において第１角速度センサの１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えて角速度を検出するとともに、第２角速度センサの１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えずに角速度を検出し、第１角速度センサによる角速度の検出結果と、第２角速度センサによる角速度の検出結果と、に基づいて、第２角速度センサのバイアス成分を取得する制御を行うように構成されていてもよい。このように構成すれば、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えないために、機能の入れ替えによるバイアス成分のキャンセル効果が得られない第２角速度センサにおいても、第１角速度センサを利用して、バイアス成分を取得してキャンセルすることができる。その結果、運動状態での角速度をより正確に検出することができる。また、この場合、第２角速度センサは、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替える機能を有していなくてもよい。

　１１　振動子
　１２　１次側制御回路
　１３　２次側制御回路
　３６　駆動回路
　３６ａ　増幅回路（第１増幅回路）
　３７　増幅回路（第２増幅回路）
　４１～４４　スイッチ素子
　１００　方位角姿勢角計測装置
　１０１　制御部
　１０２　電源部
　１０３ａ　角速度センサ（第１角速度センサ）
　１０３ｂ　角速度センサ（第２角速度センサ）
　１０４ａ　角速度センサ（第３角速度センサ）
　１０５ａ　角速度センサ（第３角速度センサ）

Claims

　第１角速度センサと、
　制御部と、を備え、
　前記第１角速度センサは、
　振動子と、
　閉じた制御ループを有し、前記閉じた制御ループの出力が前記振動子に１次振動を誘起させる１次側制御回路と、
　前記振動子に印加される角速度に起因して前記振動子に発生する２次振動を検出する閉じた制御ループを有する２次側制御回路と、を含み、
　前記１次側制御回路と前記２次側制御回路とは、前記１次側制御回路としての機能と、前記２次側制御回路としての機能とを入れ替え可能に構成されており、
　前記制御部は、前記１次側制御回路と前記２次側制御回路との機能を入れ替えて、角速度を検出する第１状態と、前記１次側制御回路と前記２次側制御回路との機能を入れ替えずに、角速度を検出する第２状態とのいずれかに、前記第１角速度センサの状態を切り替える制御を行うように構成されている、方位角姿勢角計測装置。
　前記第１角速度センサは、複数のスイッチ素子をさらに含み、
　前記制御部は、前記第１状態では、前記複数のスイッチ素子の切替動作により前記１次側制御回路と前記２次側制御回路との機能を入れ替えるとともに、前記第２状態では、前記複数のスイッチ素子の切替動作を行わないことにより前記１次側制御回路と前記２次側制御回路との機能を入れ替えない制御を行うように構成されている、請求項１に記載の方位角姿勢角計測装置。
　前記制御部は、静止状態と運動状態とにおいて、前記第１角速度センサの検出範囲および周波数帯域の少なくとも一方を切り替える制御を行うように構成されている、請求項１に記載の方位角姿勢角計測装置。
　前記２次側制御回路は、前記閉じた制御ループを構成するとともに、第１増幅回路を含む駆動回路と、前記閉じた制御ループからの出力を増幅する第２増幅回路とを有し、
　前記制御部は、静止状態と運動状態とにおいて、前記第１増幅回路と前記第２増幅回路とのうちの前記第１増幅回路の増幅率を切り替えることにより、前記第１角速度センサの検出範囲および周波数帯域を切り替える制御を行うように構成されている、請求項３に記載の方位角姿勢角計測装置。
　前記制御部は、前記第１状態と前記第２状態とにおいて、温度変化によるセンサ出力の変動を補正するオフセット値を切り替える制御を行うように構成されている、請求項１に記載の方位角姿勢角計測装置。
　前記振動子と、前記１次側制御回路と、前記２次側制御回路とを含む第２角速度センサをさらに備え、
　前記制御部は、前記第２状態において、所定期間において前記第１角速度センサの前記１次側制御回路と前記２次側制御回路との機能を入れ替えずに角速度を検出するとともに、前記第２角速度センサの前記１次側制御回路と前記２次側制御回路との機能を入れ替えて角速度を検出し、前記第１角速度センサによる角速度の検出結果と、前記第２角速度センサによる角速度の検出結果と、に基づいて、前記第１角速度センサのバイアス成分を取得する制御を行うように構成されている、請求項１に記載の方位角姿勢角計測装置。
　前記振動子と、前記１次側制御回路と、前記２次側制御回路とを含む第２角速度センサをさらに備え、
　前記制御部は、前記第１状態において、所定期間において前記第１角速度センサの前記１次側制御回路と前記２次側制御回路との機能を入れ替えて角速度を検出するとともに、前記第２角速度センサの前記１次側制御回路と前記２次側制御回路との機能を入れ替えずに角速度を検出し、前記第１角速度センサによる角速度の検出結果と、前記第２角速度センサによる角速度の検出結果と、に基づいて、前記第２角速度センサのバイアス成分を取得する制御を行うように構成されている、請求項１に記載の方位角姿勢角計測装置。
　前記振動子と、前記１次側制御回路と、前記２次側制御回路とを含む第３角速度センサと、
　前記第１角速度センサおよび前記第３角速度センサに電力を供給する電源部と、をさらに備え、
　前記制御部は、前記第１状態と前記第２状態との両方において、前記第１角速度センサおよび前記第３角速度センサのうちの一方により演算のための角速度を検出している場合に、前記第１角速度センサおよび前記第３角速度センサのうちの他方により、前記１次側制御回路と前記２次側制御回路との機能の入れ替えを行わないように構成されている、請求項１に記載の方位角姿勢角計測装置。
　前記第１状態では、ジャイロコンパスとして機能するとともに、前記第２状態では、慣性航法装置として機能するように構成されている、請求項１に記載の方位角姿勢角計測装置。
　第１角速度センサと、
　制御部と、を備え、
　前記第１角速度センサは、
　振動子と、
　閉じた制御ループを有し、前記閉じた制御ループの出力が前記振動子に１次振動を誘起させる１次側制御回路と、
　前記振動子に印加される角速度に起因して前記振動子に発生する２次振動を検出する閉じた制御ループを有する２次側制御回路と、を含み、
　前記第１角速度センサは、前記１次振動を誘起する機能と、前記２次振動を検出する機能とを入れ替え可能に構成されており、
　前記制御部は、前記１次振動を誘起する機能と前記２次振動を検出する機能を入れ替えて、角速度を検出する第１状態と、前記１次振動を誘起する機能と前記２次振動を検出する機能を入れ替えずに、角速度を検出する第２状態とのいずれかに、前記第１角速度センサの状態を切り替える制御を行うように構成されている、方位角姿勢角計測装置。
　前記第１角速度センサは、複数のスイッチ素子をさらに含み、
　前記制御部は、前記第１状態では、前記複数のスイッチ素子の切替動作により前記１次振動を誘起する機能と前記２次振動を検出する機能を入れ替えるとともに、前記第２状態では、前記複数のスイッチ素子の切替動作を行わないことにより前記１次振動を誘起する機能と前記２次振動を検出する機能を入れ替えない制御を行うように構成されている、請求項１０に記載の方位角姿勢角計測装置。
　前記制御部は、静止状態と運動状態とにおいて、前記第１角速度センサの検出範囲および周波数帯域の少なくとも一方を切り替える制御を行うように構成されている、請求項１０に記載の方位角姿勢角計測装置。
　前記２次側制御回路は、前記閉じた制御ループを構成するとともに、第１増幅回路を含む駆動回路と、前記閉じた制御ループからの出力を増幅する第２増幅回路とを有し、
　前記制御部は、静止状態と運動状態とにおいて、前記第１増幅回路と前記第２増幅回路とのうちの前記第１増幅回路の増幅率を切り替えることにより、前記第１角速度センサの検出範囲および周波数帯域を切り替える制御を行うように構成されている、請求項１２に記載の方位角姿勢角計測装置。
　前記制御部は、前記第１状態と前記第２状態とにおいて、温度変化によるセンサ出力の変動を補正するオフセット値を切り替える制御を行うように構成されている、請求項１０に記載の方位角姿勢角計測装置。
　前記振動子と、前記１次側制御回路と、前記２次側制御回路とを含む第２角速度センサをさらに備え、
　前記制御部は、前記第２状態において、所定期間において前記第１角速度センサの前記１次振動を誘起する機能と前記２次振動を検出する機能を入れ替えずに角速度を検出するとともに、前記第２角速度センサの前記１次振動を誘起する機能と前記２次振動を検出する機能を入れ替えて角速度を検出し、前記第１角速度センサによる角速度の検出結果と、前記第２角速度センサによる角速度の検出結果と、に基づいて、前記第１角速度センサのバイアス成分を取得する制御を行うように構成されている、請求項１０に記載の方位角姿勢角計測装置。
　前記振動子と、前記１次側制御回路と、前記２次側制御回路とを含む第２角速度センサをさらに備え、
　前記制御部は、前記第１状態において、所定期間において前記第１角速度センサの前記１次振動を誘起する機能と前記２次振動を検出する機能を入れ替えて角速度を検出するとともに、前記第２角速度センサの前記１次振動を誘起する機能と前記２次振動を検出する機能を入れ替えずに角速度を検出し、前記第１角速度センサによる角速度の検出結果と、前記第２角速度センサによる角速度の検出結果と、に基づいて、前記第２角速度センサのバイアス成分を取得する制御を行うように構成されている、請求項１０に記載の方位角姿勢角計測装置。
　前記振動子と、前記１次側制御回路と、前記２次側制御回路とを含む第３角速度センサと、
　前記第１角速度センサおよび前記第３角速度センサに電力を供給する電源部と、をさらに備え、
　前記制御部は、前記第１状態と前記第２状態との両方において、前記第１角速度センサおよび前記第３角速度センサのうちの一方により演算のための角速度を検出している場合に、前記第１角速度センサおよび前記第３角速度センサのうちの他方により、前記１次振動を誘起する機能と前記２次振動を検出する機能の入れ替えを行わないように構成されている、請求項１０に記載の方位角姿勢角計測装置。
　前記第１状態では、ジャイロコンパスとして機能するとともに、前記第２状態では、慣性航法装置として機能するように構成されている、請求項１０に記載の方位角姿勢角計測装置。