特許 7404122 方位角姿勢角計測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-15

(45)【発行日】2023-12-25

(54)【発明の名称】方位角姿勢角計測装置

(51)【国際特許分類】

   G01C 19/5776 20120101AFI20231218BHJP

   G01C 19/567 20120101ALI20231218BHJP

【ＦＩ】

G01C19/5776

G01C19/567

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020052433

(22)【出願日】2020-03-24

(65)【公開番号】P2021152465

(43)【公開日】2021-09-30

【審査請求日】2023-03-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000183369

【氏名又は名称】住友精密工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(74)【代理人】

【識別番号】100202728

【弁理士】

【氏名又は名称】三森 智裕

(72)【発明者】

【氏名】森口 孝文

【審査官】續山 浩二

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０８２５３９５２（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１５１２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５２０７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２５８０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第０１／７９８６２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｃ １９／５７７６

Ｇ０１Ｃ １９／５６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１軸線回りの角速度を検出する第１角速度センサと、
前記第１軸線とは異なる方向の第２軸線回りの角速度を検出する第２角速度センサと、
前記第１角速度センサおよび前記第２角速度センサに電力を供給する電源部と、
制御部と、を備え、
前記第１角速度センサおよび前記第２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、を各々含み、
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、前記第１角速度センサおよび前記第２角速度センサのうちの一方において、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、前記第１角速度センサおよび前記第２角速度センサのうちの他方において、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制御を行わないように構成されている、方位角姿勢角計測装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記２次側制御回路により前記振動子の２次振動を検出した角速度の検出結果と、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て、前記１次側制御回路により前記振動子の２次振動を検出した角速度の検出結果と、に基づいて、前記第１角速度センサおよび前記第２角速度センサ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、請求項１に記載の方位角姿勢角計測装置。

【請求項3】

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る前後の所定期間は、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、請求項２に記載の方位角姿勢角計測装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記第１角速度センサおよび前記第２角速度センサのうちの一方における、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前後の所定期間において、前記第１角速度センサおよび前記第２角速度センサのうちの他方における、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。

【請求項5】

前記制御部は、前記第１角速度センサおよび前記第２角速度センサにおける、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タイミングを略同時にするように構成されている、請求項４に記載の方位角姿勢角計測装置。

【請求項6】

振動子を含み、前記第１軸線回りの角速度を検出する第３角速度センサをさらに備え、
前記電源部は、前記第１角速度センサおよび前記第２角速度センサに加えて、前記第３角速度センサに電力を供給するように構成されており、
前記制御部は、前記第３角速度センサにおいて、演算に用いるための角速度を検出している場合に、前記第１角速度センサにおいて、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制御を行わないように構成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の方位角姿勢角計測装置。

【請求項7】

第１軸線回りの角速度を検出する第１角速度センサと、
前記第１軸線とは異なる方向の第２軸線回りの角速度を検出する第２角速度センサと、
前記第１角速度センサおよび前記第２角速度センサに電力を供給する電源部と、
制御部と、を備え、
前記第１角速度センサおよび前記第２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、を各々含み、
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、前記第１角速度センサおよび前記第２角速度センサのうちの一方において、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、前記第１角速度センサおよび前記第２角速度センサのうちの他方において、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る制御を行わないように構成されている、方位角姿勢角計測装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記振動子の前記２次振動を検出した角速度の検出結果と、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とを入れ替えて前記振動子の前記２次振動を検出した角速度の検出結果と、に基づいて、前記第１角速度センサおよび前記第２角速度センサ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、請求項７に記載の方位角姿勢角計測装置。

【請求項9】

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とを入れ替える前後の所定期間は、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、請求項８に記載の方位角姿勢角計測装置。

【請求項10】

前記制御部は、前記第１角速度センサおよび前記第２角速度センサのうちの一方における、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る前後の所定期間において、前記第１角速度センサおよび前記第２角速度センサのうちの他方における、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る制御を行うように構成されている、請求項７～９のいずれか１項に記載の方位角姿勢角計測装置。

【請求項11】

前記制御部は、前記第１角速度センサおよび前記第２角速度センサにおける、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るタイミングを略同時に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。

【請求項12】

振動子を含み、前記第１軸線回りの角速度を検出する第３角速度センサをさらに備え、
前記電源部は、前記第１角速度センサおよび前記第２角速度センサに加えて、前記第３角速度センサに電力を供給するように構成されており、
前記制御部は、前記第３角速度センサにおいて、演算に用いるための角速度を検出している場合に、前記第１角速度センサにおいて、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る制御を行わないように構成されている、請求項７～１１のいずれか１項に記載の方位角姿勢角計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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

【背景技術】

【0002】

従来、複数の角速度センサを備える方位角姿勢角計測装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、複数の角速度センサを備える電子機器（方位角姿勢角計測装置）が開示されている。この電子機器の角速度センサは、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でかつ周状に複数の電極とが配置されている。複数の電極は、一次電極と二次電極とを含む。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、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。そして、リング状のエレメント部に一次振動が発生している状態で、エレメント部の法線方向回りに回転運動が発生すると、回転運動の角速度に応じた二次振動がエレメント部に発生する。そして、一次電極と二次電極とのうちの他方に接続されている検出手段によって、二次振動に起因して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が検出される。また、検出された電気信号の大きさに基づいて、二次振動を打ち消すための交流電圧が一次電極と二次電極とのうちの一方に印加される。そして、二次振動を打ち消すための交流電圧の大きさに基づいて角速度の大きさが演算される。

【0004】

また、上記特許文献１に記載のような従来の角速度センサでは、角速度センサが検出する角速度にはバイアス成分が含まれている。バイアス成分は、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。そこで、上記特許文献１のような従来の角速度センサは、交流電源が接続されている電極（一次電極と二次電極とのうちの一方）と、検出手段が接続されている電極（一次電極と二次電極とのうちの他方）とを切り替え、切り替えられた前後の角速度センサの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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００９－１１５５５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１に記載のような従来の角速度センサでは、交流電源が接続されている電極（一次電極と二次電極とのうちの一方）と、検出手段が接続されている電極（一次電極と二次電極とのうちの他方）とを切り替え、切り替えられた前後の角速度センサの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。このため、複数の角速度センサを備える方位角姿勢角計測装置では、１つの角速度センサのバイアス成分をキャンセルするために、交流電源が接続されている電極（一次電極と二次電極とのうちの一方）と、検出手段が接続されている電極（一次電極と二次電極とのうちの他方）とを切り替えた場合に、交流電源の電力変動が生じる。この場合、共通の交流電源に接続された他の角速度センサは、交流電源の電力変動に起因して、角速度を精度よく検出することが困難である。そこで、複数の角速度センサの各々において、角速度を精度よく検出することが可能な振動型角速度センサが望まれている。

【0007】

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、共通の電源部に接続された複数の角速度センサの各々において、角速度を精度よく検出することが可能な振動型角速度センサを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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軸線回りの角速度を検出する第１角速度センサと、第１軸線とは異なる方向の第２軸線回りの角速度を検出する第２角速度センサと、第１角速度センサおよび第２角速度センサに電力を供給する電源部と、制御部と、を備え、第１角速度センサおよび第２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、を各々含み、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、第１角速度センサおよび第２角速度センサのうちの一方において、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、第１角速度センサおよび第２角速度センサのうちの他方において、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制御を行わないように構成されている。

【0009】

この発明の第１の局面による方位角姿勢角計測装置は、上記のように、第１角速度センサおよび第２角速度センサのうちの一方において、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、第１角速度センサおよび第２角速度センサのうちの他方において、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制御を行わないように構成された制御部を設ける。これにより、第１角速度センサおよび第２角速度センサの一方において演算に用いる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２角速度センサの他方において１次側制御回路と２次側制御回路との機能が入れ替わることがないので、共通に設けられた電源部の電力が、１次側制御回路と２次側制御回路との機能が入れ替えにより変動することがない。その結果、第１角速度センサおよび第２角速度センサの一方に、電源部から安定して電力が供給されるので、演算に用いるための角速度を精度よく検出することができる。これにより、共通の電源部に接続された複数の角速度センサの各々において、角速度を精度よく検出することができる。

【0010】

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、２次側制御回路により振動子の２次振動を検出した角速度の検出結果と、１次側制御回路と２次側制御回路との機能を入れ替えて、１次側制御回路により振動子の２次振動を検出した角速度の検出結果と、に基づいて、第１角速度センサおよび第２角速度センサ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。このように構成すれば、電源部から安定して電力が供給された状態で検出した角速度に基づいて、第１角速度センサおよび第２角速度センサにより検出する角速度のバイアス成分を精度よく算出することができる。

【0011】

この場合、好ましくは、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る前後の所定期間は、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。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に起因する電源部の電力の変動が発生する期間において、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が中断されるので、バイアス成分をキャンセルする演算に用いるための角速度の検出精度が低下するのを効果的に抑制することができる。

【0012】

上記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前後の所定期間は、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構成において、好ましくは、制御部は、第１角速度センサおよび第２角速度センサのうちの一方における、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前後の所定期間において、第１角速度センサおよび第２角速度センサのうちの他方における、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、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るタイミングと、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るタイミングとを、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が中断される所定期間に行うことができる。これにより、第１角速度センサおよび第２角速度センサの両方において並行して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する場合に、演算に用いるための角速度を各々精度よく検出することができる。

【0013】

この場合、好ましくは、制御部は、第１角速度センサおよび第２角速度センサにおける、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を略同時にするように構成されている。このように構成すれば、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が中断される所定期間を最小限にすることができるので、バイアス成分をキャンセルするための角速度の検出のための時間が長くなるのを抑制することができる。

【0014】

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、振動子を含み、第１軸線回りの角速度を検出する第３角速度センサをさらに備え、電源部は、第１角速度センサおよび第２角速度センサに加えて、第３角速度センサに電力を供給するように構成されており、制御部は、第３角速度センサにおいて、演算に用いるための角速度を検出している場合に、第１角速度センサにおいて、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制御を行わないように構成されている。このように構成すれば、同じ第１軸線回りの角速度を検出する第１角速度センサおよび第３角速度センサを設けた構成において、演算に用いるための角速度を第３角速度センサにおいても精度よく検出することができる。

【0015】

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軸線回りの角速度を検出する第１角速度センサと、第１軸線とは異なる方向の第２軸線回りの角速度を検出する第２角速度センサと、第１角速度センサおよび第２角速度センサに電力を供給する電源部と、制御部と、を備え、第１角速度センサおよび第２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、を各々含み、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、第１角速度センサおよび第２角速度センサのうちの一方において、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、第１角速度センサおよび第２角速度センサのうちの他方において、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る制御を行わないように構成されている。
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、振動子の２次振動を検出した角速度の検出結果と、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て振動子の２次振動を検出した角速度の検出結果と、に基づいて、第１角速度センサおよび第２角速度センサ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。
この場合、好ましくは、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とを入れ替える前後の所定期間は、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。
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角速度センサおよび第２角速度センサのうちの一方における、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る前後の所定期間において、第１角速度センサおよび第２角速度センサのうちの他方における、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る制御を行うように構成されている。
この場合、好ましくは、制御部は、第１角速度センサおよび第２角速度センサにおける、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るタイミングを略同時にするように構成されている。
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、振動子を含み、第１軸線回りの角速度を検出する第３角速度センサをさらに備え、電源部は、第１角速度センサおよび第２角速度センサに加えて、第３角速度センサに電力を供給するように構成されており、制御部は、第３角速度センサにおいて、演算に用いるための角速度を検出している場合に、第１角速度センサにおいて、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る制御を行わないように構成されている。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、上記のように、共通の電源部に接続された複数の角速度センサの各々において、角速度を精度よく検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１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。

【図2】第１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。

【図3】第１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。

【図4】第１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。

【図5】第２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。

【図6】第２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。

【図7】第２実施形態による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。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0019】

（第１実施形態）
図１～図４を参照して、第１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。

【0020】

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。

【0021】

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１０３と、角速度センサ１０４と、角速度センサ１０５と、を備えている。角速度センサ１０３、角速度センサ１０４および角速度センサ１０５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。具体的には、図２に示すように、角速度センサ１０３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１０４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１０５は、Ｚ軸周りの角速度を検出するように構成されている。つまり、角速度センサ１０３、角速度センサ１０４および角速度センサ１０５は、互いに直交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。なお、角速度センサ１０３は、特許請求の範囲の「第１角速度センサ」の一例である。また、角速度センサ１０４は、特許請求の範囲の「第２角速度センサ」の一例である。また、角速度センサ１０５は、特許請求の範囲の「第２角速度センサ」の一例である。

【0022】

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。

【0023】

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１０３、１０４および１０５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１０３、１０４および１０５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。

【0024】

図１に示すように、角速度センサ１０３、１０４および１０５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。

【0025】

図３に示すように、角速度センサ１０３（１０４、１０５）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１０３の構成について示しているが、角速度センサ１０４および１０５も同様の構成である。

【0026】

角速度センサ１０３（１０４、１０５）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、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から出力された信号が、角速度センサ１０３（１０４、１０５）のセンサ出力として、出力される。

【0027】

ここで、本実施形態では、角速度センサ１０３（１０４、１０５）の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としての機能を入れ替え可能に構成されている。具体的には、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４４が設けられている。スイッチ４１、スイッチ４２、スイッチ４３、および、スイッチ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。

【0028】

図３では、スイッチ４１およびスイッチ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４３およびスイッチ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４１およびスイッチ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４３およびスイッチ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としての機能とが互いに入れ替えられる。

【0029】

また、角速度センサ１０３（１０４、１０５）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１４が設けられている。加減算量調整回路１４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１４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。

【0030】

また、角速度センサ１０３（１０４、１０５）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１５が設けられている。加減算量調整回路１５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１５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。

【0031】

ここで、第１実施形態では、制御部１０１は、角速度センサ１０３～１０５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１０３～１０５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。

【0032】

ここで、角速度センサ１０３（１０４、１０５）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１０３（１０４、１０５）から出力される信号に基づいて、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１０３（１０４、１０５）から出力される信号に基づいて、角速度センサ１０３（１０４、１０５）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１０３～１０５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１０３～１０５において検出した角速度を演算に用いない。

【0033】

また、制御部１０１は、角速度センサ１０３（１０４、１０５）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１０３（１０４、１０５）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１０３（１０４、１０５）の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。

【0034】

具体的には、制御部１０１は、図４（Ａ）の時間ｔ１から時間ｔ２の期間において、角速度センサ１０３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４（Ａ）の時間ｔ４から時間ｔ５の期間において、角速度センサ１０３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ｔ１から時間ｔ２の期間において取得した角速度と、時間ｔ４から時間ｔ５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１０３のバイアス成分を算出する。

【0035】

また、制御部１０１は、図４（Ｂ）の時間ｔ１１から時間ｔ１２の期間において、角速度センサ１０４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４（Ｂ）の時間ｔ１４から時間ｔ１５の期間において、角速度センサ１０４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１０４のバイアス成分を算出（演算）する。

【0036】

また、制御部１０１は、図４（Ｃ）の時間ｔ２１から時間ｔ２２の期間において、角速度センサ１０５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４（Ｃ）の時間ｔ２４から時間ｔ２５の期間において、角速度センサ１０５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１０５のバイアス成分を算出（演算）する。

【0037】

また、制御部１０１は、角速度センサ１０３（１０４、１０５）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１０３（１０４、１０５）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。具体的には、図４（Ａ）の角速度センサ１０３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ｔ３）の前後の所定期間（時間ｔ２から時間ｔ４の期間）において、制御部１０１は、角速度センサ１０４、１０５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、図４（Ｂ）の角速度センサ１０３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１０３、１０５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、図４（Ｃ）の角速度センサ１０５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１０３、１０４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。

【0038】

また、制御部１０１は、角速度センサ１０３～１０５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１０３～１０５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。具体的には、制御部１０１は、図４（Ａ）の角速度センサ１０３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ｔ３）の前後の所定期間（時間ｔ２から時間ｔ４の期間）において、角速度センサ１０４および１０５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、制御部１０１は、図４（Ｂ）の角速度センサ１０４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１０３および１０５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、制御部１０１は、図４（Ｃ）の角速度センサ１０５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１０３および１０４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。

【0039】

好ましくは、制御部１０１は、角速度センサ１０３、１０４および１０５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タイミングを略同時するように構成されている。つまり、制御部１０１は、図４（Ａ）の時間ｔ３と、図４（Ｂ）の時間ｔ１３と、図４（Ｃ）の時間ｔ２３とを同じタイミングとして、角速度センサ１０３、１０４および１０５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。

【0040】

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0041】

第１実施形態では、上記のように、角速度センサ１０３～１０５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１０３～１０５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た制御部を設ける。これにより、角速度センサ１０３～１０５のいずれかにおいて演算に用いるための角速度を検出している場合に、他の角速度センサ１０３～１０５において１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能が入れ替わることがないので、共通に設けられた電源部１０２の電力が、１次側制御回路１２と２次側制御回路１３との機能が入れ替えにより変動することがない。その結果、角速度センサ１０３～１０５に、電源部１０２から安定して電力が供給されるので、演算に用いるための角速度を精度よく検出することができる。これにより、共通の電源部１０２に接続された複数の角速度センサ１０３～１０５の各々において、角速度を精度よく検出することができる。

【0042】

また、第１実施形態では、上記のように、制御部１０１を、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、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１０３～１０５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する。これにより、電源部１０２から安定して電力が供給された状態で検出した角速度に基づいて、角速度センサ１０３～１０５により検出する角速度のバイアス成分を精度よく算出することができる。

【0043】

また、第１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る前後の所定期間は、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に起因する電源部１０２の電力の変動が発生する期間において、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が中断されるので、バイアス成分をキャンセルする演算に用いるための角速度の検出精度が低下するのを効果的に抑制することができる。

【0044】

また、第１実施形態では、上記のように、制御部１０１を、角速度センサ１０３～１０５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１０３～１０５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する。これにより、角速度センサ１０３～１０５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を、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が中断される所定期間に行うことができる。これにより、角速度センサ１０３～１０５のうち複数において並行して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する場合に、演算に用いるための角速度を各々精度よく検出することができる。

【0045】

また、第１実施形態では、上記のように、制御部１０１を、角速度センサ１０３～１０５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する。これにより、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が中断される所定期間を最小限にすることができるので、バイアス成分をキャンセルするための角速度の検出のための時間が長くなるのを抑制することができる。

【0046】

また、第１実施形態では、上記のように、振動子１１は、リング型の振動子を含む。ここで、リング型の振動子は、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。これにより、リング型の振動子１１を含む角速度センサ１０３～１０５の振動モードの差異の影響を考慮する必要がない。

【0047】

（第２実施形態）
次に、図５～図７を参照して、第２実施形態による方位角姿勢角計測装置２００の構成について説明する。第２実施形態では、第１実施形態とは異なり、同軸の角速度を検出するために複数の角速度センサが設けられている構成の例について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。

【0048】

方位角姿勢角計測装置２００は、図５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、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。

【0049】

具体的には、図６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、特許請求の範囲の「第１角速度センサ」の一例である。また、角速度センサ１０３ｂは、特許請求の範囲の「第３角速度センサ」の一例である。また、角速度センサ１０４ａは、特許請求の範囲の「第２角速度センサ」の一例である。また、角速度センサ１０５ａは、特許請求の範囲の「第２角速度センサ」の一例である。

【0050】

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。

【0051】

ここで、第２実施形態では、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。

【0052】

また、制御部１０１は、角速度センサ１０３ｂにおいて、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。

【0053】

また、第２実施形態では、制御部１０１は、角速度センサ１０３ａ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。具体的には、図７（Ｃ）に示すように、時間ｔ３１から時間ｔ３２まで、および、時間ｔ３４から時間ｔ３５までの所定期間において、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次振動に基づく角速度を検出する処理と、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次振動に基づく角速度を検出する処理と、が行われる。

【0054】

また、制御部１０１は、角速度センサ１０３ｂ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。具体的には、図７（Ｂ）に示すように、時間ｔ３１から時間ｔ３２まで、および、時間ｔ３４から時間ｔ３５までの所定期間において、角速度センサ１０３ｂ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。

【0055】

また、制御部１０１は、所定期間において角速度センサ１０３ｂにより検出した第１検出結果と、所定期間において角速度センサ１０３ａにより検出した第２検出結果とに基づいて、角速度センサ１０３ｂのバイアス成分（Ｂ１（ｔ））を算出するように構成されている。

【0056】

また、制御部１０１は、所定期間において角速度センサ１０３ｂ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１０３ａにより検出した第２検出結果の値を減じることにより、角速度センサ１０３ｂのバイアス成分を算出するように構成されている。

【0057】

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ｔ３１から時間ｔ３２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ｔ３４から時間ｔ３５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７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。

【0058】

また、第１検出結果は、所定期間において角速度センサ１０３ｂ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１０３ａにより検出した角速度の積分値である。

【0059】

また、所定期間は、角速度センサ１０３ａ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１０３ａ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。

【0060】

図７（Ｂ）に示す、所定期間（時間ｔ３１から時間ｔ３２までの第１期間、および、時間ｔ３４から時間ｔ３５までの第２期間）における第１検出結果の積分値Ｉ１は、式（１）のように表される。

【数1】

【0061】

ただし、角速度センサ１０３ｂの２次側制御回路１３により検出した角速度ω１（ｔ）は、図７（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のバイアスＢ１（ｔ）を用いて、式（２）のように表される。

【数2】

【0062】

したがって、式（１）は、式（３）のように導出される。

【数3】

【0063】

また、図７（Ｃ）に示す、所定期間（時間ｔ３１から時間ｔ３２までの第１期間、および、時間ｔ３４から時間ｔ３５までの第２期間）における第２検出結果の積分値Ｉ２は、式（４）のように表される。

【数4】

なお、時間ｔ３４から時間ｔ３５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。

【0064】

角速度センサ１０３ａ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７（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１０３ａのバイアスＢ２（ｔ）を用いて、それぞれ、式（５）および式（６）のように表される。

【数5】

なお、時間ｔ３４から時間ｔ３５までの第２期間の式（６）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。

【0065】

したがって、式（４）は、式（７）のように導出される。

【数6】

【0066】

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（８）のように導出される。

【数7】

【0067】

ここで、時間ｔ３１から時間ｔ３２までの第１期間、および、時間ｔ３４から時間ｔ３５までの第２期間において、角速度センサ１０３ｂのバイアスＢ１（ｔ）と、角速度センサ１０３ａ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（９）および式（１０）が成り立つと仮定できる。

【数8】

ただし、Ｂ１は、第１期間および第２期間における角速度センサ１０３ｂ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１０３ａのバイアス値である。

【0068】

したがって、式（８）から、式（１１）が導出される。

【数9】

【0069】

Ｔは、既知であるため、（Ｉ１―Ｉ２）を２Ｔで除算することにより、角速度センサ１０３ｂのバイアス値Ｂ１が算出される。算出したバイアス値Ｂ１を、角速度センサ１０３ｂ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。

【0070】

なお、角速度センサ１０３ａ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（９）および式（１０）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ｔ３６までの時間間隔（ｔ３６－ｔ３５）が大きく、Ｂ１が変化した場合でも、同様に、次の時間ｔ３６からの処理により補正可能である。ただし、常に、Ｂ１の変化が小さくするために、時間間隔（ｔ３６－ｔ３５）を十分に小さくすることが好ましい。

【0071】

ここで、角速度センサ１０３ａ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（１０）の関係が成立しない場合がある。つまり、式（１２）となる場合がある。

【数10】

この場合でも、動作開始時（移動開始時）に、αを加味しておき、２つの角速度センサ１０３ｂおよび角速度センサ１０３ａを使用して、相互にバイアス成分を補正することにより、バイアス成分（Ｂ２（ｔ））の時間変化にも対応することが可能である。

【0072】

つまり、制御部１０１は、第１の所定期間において角速度センサ１０３ｂにより検出した第１検出結果と、第１の所定期間において角速度センサ１０３ａにより検出した第２検出結果とに基づいて、角速度センサ１０３ｂのバイアス成分を算出する。また、制御部１０１は、第２の所定期間において角速度センサ１０３ａにより検出した角速度と、角速度センサ１０３ｂのバイアス成分とを用いて、角速度センサ１０３ａのバイアス成分を算出する。そして、制御部１０１は、これらの制御を交互に繰り返す。つまり、最初のバイアス成分の算出により、角速度センサ１０３ｂのバイアス成分であるＢ１を補正する。次のサイクルにおいて、補正したＢ１を用いて、角速度センサ１０３ａのバイアス成分であるＢ２のαを算出する。そして、さらに次のサイクルにおいて、補正したαを用いて、角速度センサ１０３ｂのバイアス成分であるＢ１を補正する。以降は、これらの処理を交互に繰り返す。

【0073】

なお、動作開始時の移動開始前において、静止させた状態（角速度ω０（ｔ）が一定の状態）において、αを求めて、以降、上記のようにして順次α（ｔ）を補正してもよい。

【0074】

また、角速度センサ１０４ａおよび１０４ｂのバイアス成分の算出およびキャンセルを行う処理についても、上記角速度センサ１０３ａおよび１０３ｂのバイアス成分の算出およびキャンセルを行う処理と同様である。また、角速度センサ１０５ａおよび１０５ｂのバイアス成分の算出およびキャンセルを行う処理についても、上記角速度センサ１０３ａおよび１０３ｂのバイアス成分の算出およびキャンセルを行う処理と同様である。

【0075】

第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

【0076】

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂに、電源部１０２から安定して電力が供給されるので、演算に用いるための角速度を精度よく検出することができる。これにより、共通の電源部１０２に接続された複数の角速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａおよび１０５ｂの各々において、角速度を精度よく検出することができる。

【0077】

また、第２実施形態では、上記のように、制御部１０１は、角速度センサ１０３ｂにおいて、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する。これにより、同じ軸線回りの角速度を検出する角速度センサ１０３ａおよび角速度センサ１０３ｂを設けた構成において、演算に用いるための角速度を角速度センサ１０３ｂにおいても精度よく検出することができる。

【0078】

また、第２実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様である。

【0079】

（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特許請求の範囲によって示され、さらに特許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が含まれる。

【0080】

たとえば、上記第１および第２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。

【0081】

また、上記第１および第２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。

【0082】

また、上記第１および第２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。

【0083】

また、上記第２実施形態では、角速度センサ１０３ａ（１０４ａ、１０５ａ）（第１角速度センサ）と平行な軸線回りの角速度を検出する角速度センサ１０３ｂ（１０４ｂ、１０５ｂ）（第３角速度センサ）も、角速度センサ１０３ａ（１０４ａ、１０５ａ）（第１角速度センサ）と同様に、１次側制御回路の機能と、２次側制御回路の機能とが入れ替え可能である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第３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が固定されていてもよい（入れ替えられなくてもよい）。

【0084】

また、上記第１および第２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い。また、互いに異なる方向の４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。

【0085】

また、上記第２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。

【符号の説明】

【0086】

１１ 振動子
１２ １次側制御回路
１３ ２次側制御回路
１００ 方位角姿勢角計測装置
１０１ 制御部
１０２ 電源部
１０３、１０３ａ 角速度センサ（第１角速度センサ）
１０３ｂ 角速度センサ（第３角速度センサ）
１０４、１０４ａ 角速度センサ（第２角速度センサ）
１０５、１０５ａ 角速度センサ（第２角速度センサ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】