MEMS陀螺的温度补偿方法及系统

摘要

一种MEMS陀螺的温度补偿方法及系统，该方法包括步骤：获取驱动闭环控制系统的当前驱动谐振频率；获取检测闭环控制系统输出的当前角速度信号；获取检测控制电路的当前温度值；根据所述当前驱动谐振频率、所述当前温度值，采用预设温度模型对所述当前角速度信号进行实时的温度补偿，得到温度补偿后的角速度输出信号。本发明实施例方案，通过驱动谐振频率来反映陀螺结构的温度，通过检测控制电路的当前温度值来表征电路工作环境温度，从而据此结合了时空温度场的变化关系，同时考虑陀螺结构的温度和检测电路的温度，对陀螺进行实时的温度补偿，有效地提高了温度补偿的精度，改善了陀螺的温漂特性，具有极大的应用价值。

权利要求

1.一种MEMS陀螺的温度补偿方法，其特征在于，包括步骤：

获取驱动闭环控制系统的当前驱动谐振频率；

获取检测闭环控制系统输出的当前角速度信号；

获取检测控制电路的当前温度值；

根据所述当前驱动谐振频率、所述当前温度值，采用预设温度模型对所述当前角速度信号进行实时的温度补偿，得到温度补偿后的角速度输出信号。

2.根据权利要求1所述的MEMS陀螺的温度补偿方法，其特征在于，所述预设温度模型为Y＝purelin(a2Z+b2)，其中，Z＝tansig(a1X+b1)，X表示由所述当前驱动谐振频率、驱动谐振频率时间变化率、所述当前温度值、温度值时间变化率组成的输入矩阵，a1、a2表示权重矩阵，b1、b2表示阈值矩阵，purelin表示线性传输函数，tansig表示双曲正切S型函数，其中，所述驱动谐振频率时间变化率根据所述当前驱动谐振频率、上一次采样获得的驱动谐振频率以及驱动谐振频率采样时间确定，所述温度值时间变化率根据所述当前温度值、上一次采样获得的温度值以及温度值采样时间确定。

3.根据权利要求2所述的MEMS陀螺的温度补偿方法，其特征在于，所述驱动谐振频率采样时间与所述温度值采样时间相同。

4.根据权利要求1或2或3所述的MEMS陀螺的温度补偿方法，其特征在于，所述预设温度模型采用下述方式建立：获取预定次数的温度试验结果，所述温度试验结果包括各温度及温度变化速率下的陀螺零偏、标度因子、驱动谐振频率、驱动谐振频率时间变化率、检测控制电路的温度值、检测控制电路的温度值时间变化率；

以各温度及温度变化速率下的驱动谐振频率、驱动谐振频率时间变化率、温度值、温度值时间变化率组成的矩阵为输入矩阵，以各温度及温度变化速率下的陀螺零偏、标度因子组成的矩阵为神经网络训练的期望输出集，进行神经网络训练，确定所述预设温度模型的权重矩阵和阈值矩阵；

根据所述权重矩阵、阈值矩阵，建立所述预设温度模型。

5.根据权利要求4所述的MEMS陀螺的温度补偿方法，其特征在于，在训练误差小于预定训练误差阈值时，判定神经网络训练结束，所述训练误差通过下式确定：ER＝(Y-Ta)'×(Y-Ta)/2

其中，ER表示训练误差，Y表示预设温度模型的输出矩阵，Ta表示由陀螺零偏和标度因子组成的目标输出矩阵。

6.一种MEMS陀螺的温度补偿系统，其特征在于，包括：设置在陀螺的检测及控制电路的驱动闭环控制模块、检测闭环控制模块、温度检测电路以及温度补偿模块，所述温度补偿模块的第一输入端与所述驱动闭环控制模块的输出端连接、第二输入端与所述温度检测电路的输出端连接、第三输入端与所述检测闭环控制模块的输出端连接，根据所述驱动闭环控制模块输入的当前驱动谐振频率、所述温度检测电路输入的当前温度值，采用预设温度模型对所述检测闭环控制模块输入的当前角速度信号进行实时的温度补偿，得到温度补偿后的角速度输出信号，并输出所述角速度输出信号。

7.根据权利要求6所述的MEMS陀螺的温度补偿系统，其特征在于，所述预设温度模型为Y＝purelin(a2Z+b2)，其中，Z＝tansig(a1X+b1)，X表示由当前驱动谐振频率、驱动谐振频率时间变化率、当前温度值、温度值时间变化率组成的输入矩阵，a1、a2表示权重矩阵，b1、b2表示阈值矩阵，purelin表示线性传输函数，tansig表示双曲正切S型函数，其中，所述驱动谐振频率时间变化率根据当前驱动谐振频率、上一次采样获得的驱动谐振频率以及驱动谐振频率采样时间确定，所述温度值时间变化率根据当前温度值、上一次采样获得的温度值以及温度值采样时间确定。

8.根据权利要求7所述的MEMS陀螺的温度补偿系统，其特征在于，所述驱动谐振频率采样时间与所述温度值采样时间相同。

9.根据权利要求7所述的MEMS陀螺的温度补偿系统，其特征在于，所述驱动闭环控制模块、所述检测闭环控制模块、所述温度补偿模块集成在FPGA芯片中。

10.根据权利要求7所述的MEMS陀螺的温度补偿系统，其特征在于，所述温度检测电路包括温度传感器以及ADC模块，所述ADC模块的输入端与所述温度传感器的输出端连接、输出端与所述温度补偿模块的第二输入端连接。

说明书

MEMS陀螺的温度补偿方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及微机械陀螺领域，特别涉及一种MEMS陀螺的温度补偿方法、一种MEMS陀螺的温度补偿系统。

背景技术

[0002] 微机械陀螺是一种用来测量角速度的惯性器件，具有体积小、重量轻、功耗低、抗过载能力强、易于集成和智能化等优点，因此，微机械陀螺可广泛应用于汽车牵引控制系统、行驶稳定系统、摄像机稳定系统、飞机稳定系统以及军事等领域，相关的研究备受国内外的关注和重视。硅基微机械陀螺的研究开始于20世纪80年代末，经过二十余年的发展已经取得了显著的成果，目前已经有多家公司或研究机构提供基于MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统)技术的微机械陀螺产品，根据不同的性能指标，可以分为三个等级：惯性级、战术级和角速率级。

[0003] MEMS陀螺无论是应用在军事领域还是商业领域，都不可避免会涉及到一些变化的温度环境，而不同的时间和空间温度场是MEMS陀螺零偏、标度因子性能漂移的主要来源。时间温度场是指温度随时间变化，存在时间梯度；空间温度场是指陀螺表头结构和检测电路之间的温度梯度场；时空温度场是指同时随时间和空间变化的复合温度梯度场。温度变化导致SOG工艺MEMS陀螺硅和玻璃之间的热失配，热应力使读出电容发生漂移。此外，温度变化会改变硅材料的杨氏模量以及真空封装腔体中气体的热运动特性，从而导致谐振频率和Q值(品质因子)发生变化。另外，温度变化还会改变检测控制电路中的电阻值、电容值、以及放大器的增益和相移，从而影响闭环系统的稳定、导致性能漂移。目前，MEMS陀螺零偏和标度因子温度漂移越来越受关注，成为了国内外的研究热点。

[0004] 目前出现的其中一种温度补偿方法，是以MEMS陀螺的驱动谐振频率为温度传感器，进行在线的标度因子和零偏温度补偿。另一种是在ASCI(American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码)读出电路上设计一个温度传感器，并基于检测到的电路温度进行陀螺零偏的温度补偿。这些补偿方法都取得了一定的补偿效果，但都仅单独考虑陀螺结构的温度或检测电路的温度，由于检测电路和陀螺结构之间会存在温度梯度，温度传感器的温度主要反映的是电路的温度而非陀螺结构的温度，而陀螺驱动谐振频率只反映结构的温度而非检测电路的温度，因此二者是不同的，只考虑单方面的因素难以取得良好的补偿效果。

发明内容

[0005] 基于此，本发明实施例的一个目的在于提供一种MEMS陀螺的温度补偿方法，本发明实施例的另一目的在于提供一种MEMS陀螺的温度补偿系统，其可以提高温度补偿精度。

[0006] 为达到上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

[0007] 一种MEMS陀螺的温度补偿方法，包括步骤：

[0008] 获取驱动闭环控制系统的当前驱动谐振频率；

[0009] 获取检测闭环控制系统输出的当前角速度信号；

[0010] 获取检测控制电路的当前温度值；

[0011] 根据所述当前驱动谐振频率、所述当前温度值，采用预设温度模型对所述当前角速度信号进行实时的温度补偿，得到温度补偿后的角速度输出信号。

[0012] 一种MEMS陀螺的温度补偿系统，包括：设置在陀螺的检测及控制电路的驱动闭环控制模块、检测闭环控制模块、温度检测电路以及温度补偿模块，所述温度补偿模块的第一输入端与所述驱动闭环控制模块的输出端连接、第二输入端与所述温度检测电路的输出端连接、第三输入端与所述检测闭环控制模块的输出端连接，根据所述驱动闭环控制模块输入的当前驱动谐振频率、所述温度检测电路输入的当前温度值，采用预设温度模型对所述检测闭环控制模块输入的当前角速度信号进行实时的温度补偿，得到温度补偿后的角速度输出信号，并输出所述角速度输出信号。

[0013] 根据如上所述的本发明实施例的方案，由于驱动谐振频率随温度线性变化，因此通过驱动谐振频率来反映陀螺结构的温度，通过检测控制电路的当前温度值来表征电路工作环境温度，从而据此结合了时空温度场的变化关系，同时考虑陀螺结构的温度和检测电路的温度，对陀螺进行实时的温度补偿，有效地提高了温度补偿的精度，改善了陀螺的温漂特性，具有极大的应用价值。

附图说明

[0014] 图1是MEMS陀螺驱动闭环控制系统的简单原理示意图；

[0015] 图2是MEMS陀螺检测闭环控制系统的简单原理示意图；

[0016] 图3是一个实施例中本发明的MEMS陀螺的温度补偿方法的流程示意图；

[0017] 图4是一个具体示例中温度补偿的流程原理示意图；

[0018] 图5是一个实施例中本发明的MEMS陀螺的温度补偿系统的结构示意图；

[0019] 图6是一个具体示例中基于本发明的温度补偿方案的MEMS陀螺零偏与温度关系的对比效果示意图。

具体实施方式

[0020] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

[0021] MEMS陀螺无论应用在军事领域还是商业领域，都不可避免会涉及到一些变化的温度环境，而不同的时间温度场和空间温度场是MEMS陀螺零偏和标度因子性能漂移的主要来源。时间温度场是指温度随时间变化，存在时间梯度；空间温度场是指陀螺表头结构和检测电路之间的温度梯度场；时空温度场是指同时随时间和空间变化的复合温度梯度场。本发明实施例涉及的是一种基于时空温度场的MEMS陀螺温度补偿方法。

[0022] 首先对MEMS陀螺的温度性能进行简要的分析介绍。图1为MEMS陀螺驱动闭环控制系统的简单原理示意图。驱动闭环控制的目标是控制驱动速度信号工作在陀螺的驱动谐振频率处，并且谐振幅度尽量稳定。

[0023] 图1所示中，陀螺驱动模态的传递函数Gd(s)为：

[0024]

[0025] 其中，s＝jwR，为复频域的拉普拉斯算子，md为MEMS陀螺驱动质量块的质量，ωd、Qd分别为MEMS陀螺驱动端的谐振频率和品质因子。

[0026] 此外，图1所示中，kvf为驱动电压到力的转换系数，kcv为检测电容到电压的转换系数，LMS为自适应最小均方算法，Cordic为正弦波产生算法，PI为比例-积分控制算法，相位基准和幅度基准由扫频模块确定。由于PI闭环控制，LMS解调得到的相位和幅度信号可以达到稳定，但由于检测电路中检测电容到电压的转换系数kcv受温度影响较大，温度变化会导致读出电路的增益和相位发生一定的漂移，因此陀螺驱动速度信号幅值Av也受到影响。

[0027] 图2是MEMS陀螺检测闭环控制系统的简单原理示意图。图2所示中，-Ω(t)和q(t)分别为输入的角速度和耦合信号，Ω0(t)和q0(t)分别为开环输出的角速度和耦合信号。Fc、Fq和Fb分别为科氏力、耦合力以及力平衡反馈力，mPAv、Kqf和Kvf分别为它们的力系数。yout为位移电压输出，yi(t)和yq(t)分别为闭环系统的角速度输出信号和正交耦合输出信号。θ为解调相位角，ms、mp分别为检测质量和复合质量，ws、Qs分别为陀螺检测端的谐振频率和品质因子。

[0028] 其中，图2所示中的陀螺检测模态的传递函数Gs(s)是如下所示：

[0029]

[0030] 一阶高通滤波器H(s)的传递函数如下所示：

[0031]

[0032] 二阶低通滤波器L(s)的传递函数如下所示：

[0033]

[0034] G-PI控制器P(s)的传递函数如下所示：

[0035]

[0036] 其中，在上述公式(2)-(5)中，s＝jwR，为复频域的拉普拉斯算子，ω1和ω3为G-PI控制器的极点频率，ω2为零点频率。

[0037] 通过对上述公式进行理论推导，可以得到图2所示的控制系统的开环的传递函数SFopen(s)如下述公式(6)所示，闭环的传递函数SFclosed(s)如下述公式(7)和(8)所示。

[0038]

[0039]

[0040] Dr(s)＝-jmpAvkcv[ejθGs(jωR-jωd)H(jωR-jωd)-e-jθGs(jωR+jωd)H(jωR+jωd)]L(jωR)P(jωR)         (8)

[0041] 由此可见，该控制系统的传递函数非常复杂。通过对陀螺的零偏和标度因子进行温度特性分析，可以得知，驱动检测频率和谐振检测频率均随温度T发生变化，近似于线性关系，具体如下述公式(9)和(10)所示：

[0042]

[0043]

[0044] 而驱动Q值和检测Q值也均随温度发生变化，近似于非线性关系。此外，温度变化会改变检测电路的增益和相位，因此力平衡反馈力的力系数Kvf、检测电容到电压的转换系数kcv、陀螺驱动速度信号幅值Av、解调相位角θ等均随温度发生漂移。如果把这些结构和电路的温漂因素都考虑进来，公式(6)的开环角速度传递函数和公式(7)的闭环角速度传递函数均发生严重退化，温度带来标度因子和零偏的影响是复杂的非线性关系。基于此，本发明实施例提供的温度补偿方案，考虑的是时空温度场的影响，即同时考虑陀螺结构和检测电路的关键温漂因素，进行联合建模和实时补偿。

[0045] 图3中示出了一个实施例中本发明的MEMS陀螺的温度补偿方法的流程示意图。如图3所示，本实施例中的方法包括步骤：

[0046] 步骤S301：获取驱动闭环控制系统的当前驱动谐振频率；

[0047] 步骤S302：获取检测闭环控制系统输出的当前角速度信号；

[0048] 步骤S303：获取检测控制电路的当前温度值；

[0049] 步骤S304：根据所述当前驱动谐振频率、所述当前温度值，采用预设温度模型对所述当前角速度信号进行实时的温度补偿，得到温度补偿后的角速度输出信号。

[0050] 根据如上所述的本发明实施例的方案，由于驱动谐振频率随温度线性变化，因此通过驱动谐振频率来反映陀螺结构的温度，通过检测控制电路的当前温度值来表征电路工作环境温度，从而据此结合了时空温度场的变化关系，同时考虑陀螺结构的温度和检测电路的温度，对陀螺进行实时的温度补偿，有效地提高了温度补偿的精度，改善了陀螺的温漂特性，具有极大的应用价值。

[0051] 需要说明的是，上述当前驱动谐振频率可以是直接从MEMS陀螺的驱动闭环控制系统中获取，上述当前角速度信号可以是直接从MEMS陀螺的驱动闭环控制系统中获取，具体可以为图2所示的驱动闭环控制系统中的角速度输出信号yi(t)，上述当前温度值可以通过在MEMS陀螺的检测及控制电路上设置温度传感器来获取。为了便于说明，图3所示的示例是以有先后顺序进行说明，实际技术应用中，当前驱动谐振频率、当前角速度信号、当前温度值的获取可以是同时进行，无需限定先后顺序。

[0052] 由于神经网络具有很强的泛化能力和非线性映射能力，可用于不确定系统的学习识别，把获取到的知识和经验用于预测控制，因此，本发明实施例方案可以应用神经网络来对上述预设温度模型进行建模，并据此进行温度补偿。神经网络算法主要包括：BP(back propagation)神经网络，RBF(径向基)神经网络、自组织神经网络、Elman神经网络、Hopfield神经网络等，被广泛用于预测控制、系统识别(包括拟合和分类)、优化决策控制等。

[0053] 在一个具体示例中，上述预设温度模型可以采用下述方式建立：

[0054] 获取预定次数的温度试验结果，所述温度试验结果包括各温度及温度变化速率下的陀螺零偏、标度因子、驱动谐振频率、驱动谐振频率时间变化率、检测控制电路的温度值、检测控制电路的温度值时间变化率；

[0055] 以各温度及温度变化速率下的驱动谐振频率、驱动谐振频率时间变化率、温度值、温度值时间变化率组成的矩阵为输入矩阵，以各温度及温度变化速率下的陀螺零偏、标度因子组成的矩阵为神经网络训练的期望输出集，进行神经网络训练，确定所述预设温度模型的权重矩阵和阈值矩阵；

[0056] 根据所述权重矩阵、阈值矩阵，建立所述预设温度模型。

[0057] 其中，在进行神经网络训练时，可以采用任何一种神经网络算法来进行，本发明实施例采用BP神经网络算法。

[0058] 本发明实施例提供的基于神经网络的预设温度模型的原理示意图可以如图4所示，如图4所示，该预设温度模型的补偿原理可以理解为三层神经网络控制器的运算：输入层、隐含层、输出层。其中，X为输入矩阵，Z和Y分别为隐含层和输出层的输出矩阵。同时，tansig和purelin函数分别为被用作隐含层和输出层的传递函数。

[0059] 据此，上述预设温度模型可以表示为Y＝purelin(a2Z+b2)，其中，Z＝tansig(a1X+b1)，X表示由所述当前驱动谐振频率、驱动谐振频率时间变化率、所述当前温度值、温度值时间变化率组成的输入矩阵，a1、a2表示权重矩阵，b1、b2表示阈值矩阵，purelin表示线性传输函数，tansig表示双曲正切S型函数，其中，所述驱动谐振频率时间变化率根据所述当前驱动谐振频率、上一次采样获得的驱动谐振频率以及驱动谐振频率采样时间确定，所述温度值时间变化率根据所述当前温度值、上一次采样获得的温度值以及温度值采样时间确定。

[0060] 其中，上述驱动谐振频率时间变化率根据当前驱动谐振频率、上一次采样获得的驱动谐振频率以及驱动谐振频率采样时间计算获得，具体公式可以是如下述公式(12)所示：

[0061] dfd＝(fd1-fd0)/Tsfd      (12)

[0062] 其中，dfd表示驱动谐振频率时间变化率，fd1表示当前采样得到的当前驱动谐振频率，fd0表示上一次采样获得的驱动谐振频率，Tsfd表示驱动谐振频率采样时间。

[0063] 相应地，上述温度值时间变化率也可以根据当前温度值、上一次采样获得的温度值以及温度值采样时间计算获得，具体的计算公式可以为下述公式(13):

[0064] dT＝(T1-T0)/TsT   (13)

[0065] 其中，dT表示温度值时间变化率，T1表示当前采样得到的当前温度值，T0表示上一次采样获得的温度值，TsT表示温度值采样时间。

[0066] 其中，上述驱动谐振频率采样时间Tsfd与温度值采样时间TsT可以设置为相同，也可以设置为不相同。一般情况下，驱动谐振频率采样时间Tsfd与温度值采样时间TsT是设置为相同值。

[0067] 基于上述预设温度模型的模型结构，在设定初始的权重矩阵a1、a2和阈值矩阵b1、b2之后，就可以采用Trainlm(Levenberg Marquardt algorithm)算法进行神经网络结构参数的训练，并采用最小均方差Mse(Mean square error)对训练性能进行评估，具体的训练以及评估过程可以采用目前已有的方式进行。在学习训练过程中，依据误差梯度最速下降原理，隐含层和输出层的权重矩阵a1、a2和阈值矩阵b1、b2不断被调整，直到训练误差ER低于期望的设定值训练过程才完成。训练误差ER可以通过下述公式(11)来确定。

[0068] ER＝(Y-Ta)′×(Y-Ta)/2      (11)

[0069] 其中，ER表示训练误差，Y表示预设温度模型的输出矩阵，该输出矩阵主要为标度因子或零偏输出，Ta表示由陀螺零偏和标度因子组成的目标输出矩阵。

[0070] 在神经网络训练完成后，权重矩阵a1、a2和阈值矩阵b1、b2都被确定下来，从而完成温漂建模过程，得到最终的预设温度模型Y＝purelin(a2Z+b2)，Z＝tansig(a1X+b1)，该预设温度模型中，权重矩阵a1、a2和阈值矩阵b1、b2是经由上述神经网络训练完成后得到的结果，该预设温度模型可以用于实时的温度补偿。

[0071] 据此，在一个具体示例中，本发明实施例的基于时空温度场建模的MEMS陀螺温度补偿方法的主要过程可以是如下所述：

[0072] 首先，通过预定次数的重复温度试验，获得预定次数的温度试验结果，这些温度试验结果包括各温度和温度变化速率下的陀螺零偏、标度因子、驱动谐振频率、驱动谐振频率时间变化率、检测控制电路的温度值、检测控制电路的温度值时间变化率等数据。

[0073] 其次，基于获取的上述温度试验结果，对建立的陀螺零偏和标度因子的温漂模型(即上述预设温度模型)进行神经网络训练，具体进行时，可以通过应用Matlab(MATrix LABoratory，一种主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境)软件进行离线训练，同时试验验证该模型的正确性，不断实时修正模型参数a1、a2、b1、b2，得到最终的神经网络的参数矩阵a1、a2、b1、b2，从而得到上述预设温度模型。

[0074] 最后，基于上述得到的预设温度模型，根据驱动闭环控制系统的当前驱动谐振频率、检测控制电路的当前温度值，确定驱动谐振频率时间变化率、温度值时间变化率，然后结合当前驱动谐振频率、当前温度值、驱动谐振频率时间变化率、温度值时间变化率，对闭环控制系统的当前角速度信号进行实时的温度补偿。由于零偏和标度因子是可以从角速度输出信号中提取出来的陀螺性能参数，从而通过对角速度信号进行实时的温度补偿，也即对MEMS陀螺零偏和标度因子进行了实时的温度补偿。

[0075] 基于相同的发明构思，本发明实施例还提供一种MEMS陀螺的温度补偿系统，图5中示出了一个实施例中的MEMS陀螺的温度补偿系统的结构示意图。

[0076] 如图5所示，本实施例中提供的MEMS陀螺的温度补偿系统包括：设置在陀螺的检测及控制电路的驱动闭环控制模块、检测闭环控制模块、温度检测电路以及温度补偿模块，所述温度补偿模块的第一输入端in1与所述驱动闭环控制模块的输出端连接、第二输入端in2与所述温度检测电路的输出端连接、第三输入端in3与所述检测闭环控制模块的输出端连接，根据所述驱动闭环控制模块输入的当前驱动谐振频率、所述温度检测电路输入的当前温度值，采用预设温度模型对所述检测闭环控制模块输入的当前角速度信号进行实时的温度补偿，得到温度补偿后的角速度输出信号，并通过输出端out输出所述角速度输出信号。在一个具体示例中，该角速度输出信号经过与输出端out连接的DAC(数模转换)模块的转换后进行输出。

[0077] 其中，上述驱动闭环控制模块与上述图1中所示的驱动闭环控制系统相对应，用以实现图1中所示的驱动闭环控制过程，上述检测闭环控制模块与上述图2中所示的检测闭环控制系统相对应，用以实现图2中所示的检测闭环控制过程。

[0078] 其中，温度检测电路可包括图5中所示的温度传感器以及与之连接的ADC(模数转换)模块，ADC模块的输入端与温度传感器的输出端连接、输出端与所述温度补偿模块的第二输入端连接。

[0079] 此外，如图5所示，上述驱动闭环控制模块、所述检测闭环控制模块、所述网络温度补偿模块可以集成在FPGA芯片中，FPGA芯片可以对上述当前驱动谐振频率、当前温度值、当前角速度信号进行采样。图5所示中的其他各模块，例如与驱动闭环控制模块、检测闭环控制模块连接的DAC模块、ADC模块以及加力电路、检测电路等，可以与现有的MEMS陀螺的检测及控制电路中的相同。

[0080] 在一个具体示例中，上述预设温度模型具体可以为Y＝purelin(a2Z+b2)，其中，Z＝tansig(a1X+b1)，X表示由当前驱动谐振频率、驱动谐振频率时间变化率、当前温度值、温度值时间变化率组成的输入矩阵，a1、a2表示权重矩阵，b1、b2表示阈值矩阵，purelin表示线性传输函数，tansig表示双曲正切S型函数，其中，所述驱动谐振频率时间变化率根据当前驱动谐振频率、上一次采样获得的驱动谐振频率以及驱动谐振频率采样时间确定，所述温度值时间变化率根据当前温度值、上一次采样获得的温度值以及温度值采样时间确定。

[0081] 其中，如上所述，上述驱动谐振频率时间变化率根据当前驱动谐振频率、上一次采样获得的驱动谐振频率以及驱动谐振频率采样时间计算获得，该计算过程可以在上述FPGA芯片中完成，具体公式可以是如下述公式(12)所示：

[0082] dfd＝(fd1-fd0)/Tsfd      (12)

[0083] 其中，dfd表示驱动谐振频率时间变化率，fd1表示当前采样得到的当前驱动谐振频率，fd0表示上一次采样获得的驱动谐振频率，Tsfd表示驱动谐振频率采样时间。

[0084] 相应地，上述温度值时间变化率也可以由FPGA芯片根据当前温度值、上一次采样获得的温度值以及温度值采样时间计算获得，具体的计算公式可以为下述公式(13)[0085] dT＝(T1-T0)/TsT    (13)

[0086] 其中，dT表示温度值时间变化率，T1表示当前采样得到的当前温度值，T0表示上一次采样获得的温度值，TsT表示温度值采样时间。

[0087] 其中，上述驱动谐振频率采样时间Tsfd与温度值采样时间TsT可以设置为相同，也可以设置为不相同。由于是由同一个FPGA芯片进行采样，因此，一般情况下，驱动谐振频率采样时间Tsfd与温度值采样时间TsT是设置为相同值。

[0088] 基于如上所述的本发明实施例的MEMS陀螺的温度补偿方法及系统，图6示出了一个具体示例中基于本发明实施例的MEMS陀螺零偏与温度关系的对比效果示意图，由图6可见，在通过本发明实施例的方案进行温度补偿后，零偏输出电压在-0.005V与0V之间波动，零偏全温范围内的温漂特性改善了大概20倍，从而也验证了本发明实施例提出的基于时空温度场建模的MEMS陀螺温度补偿方案的正确性和有效性。

[0089] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0090] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。