CN115435767A - Mems陀螺仪及其误差抑制方法、角速度测量方法 - Google Patents

Mems陀螺仪及其误差抑制方法、角速度测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开基于抖动和力反馈的MEMS陀螺仪及其误差抑制方法、角速度测量方法。本发明的基于抖动和力反馈的MEMS陀螺仪包括敏感结构、敏感结构驱动模块、敏感结构检测模块、抖动结构、抖动驱动模块、抖动检测模块、角速度计算模块、力反馈模块。本发明采用对陀螺仪敏感轴进行周期性抖动调制并加入力反馈检测，保证陀螺仪灵敏度的同时彻底免除零偏标定归零，并且抑制白噪声导致的角度随机游走，实现角速度积分不发散，扩展MEMS陀螺仪在长航时、长航程纯惯性导航领域内的应用。

Description

MEMS陀螺仪及其误差抑制方法、角速度测量方法
技术领域
本发明属于陀螺仪技术领域，涉及MEMS陀螺仪的误差抑制，尤其涉及基于抖动和力反馈的MEMS陀螺仪及其误差抑制方法、角速度测量方法。
背景技术
MEMS陀螺仪具有体积小、重量轻、功耗低、易集成、过载能力强及可批量生产等特点，目前常规MEMS陀螺仪的性能已能满足大多数应用需求。
陀螺仪零偏是指在没有对陀螺仪敏感轴进行旋转输入情况下产生的角速度输出。在制造时，每个单独的陀螺仪标定后，零偏相对较小。然而，零偏在时间上不固定，且会随着传感器中所用材料的温度变化和老化等因素而漂移。长时间存放的陀螺仪需要进行定期重新归零，这种周期性标定和补偿会消耗人力、物力，增加使用的时间成本。
高灵敏度可以极大改善陀螺仪的零偏性能。但现有的提高MEMS陀螺仪的灵敏度的方式导致陀螺仪的带宽很低，不适合工程应用。
此外，系统白噪声的引入是无法避免的，白噪声对陀螺仪的影响表现为角度随机游走。角度随机游走是一个非平稳的随机过程，均值为0，方差随时间变长而增大，相关性随时间增长，影响惯导系统的对准精度和对准时间。
因此，零偏和白噪声是制约MEMS陀螺仪应用的突出问题，亟待解决。
发明内容
本发明的目的在于提高MEMS陀螺仪的测量精度，保证MEMS陀螺仪灵敏度的同时彻底免除零偏定期标定归零，并且抑制白噪声导致的角度随机游走，实现角速度积分不发散。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于抖动和力反馈的MEMS陀螺仪，包括：敏感结构、敏感结构驱动模块、敏感结构检测模块、抖动结构、抖动驱动模块、抖动检测模块、角速度计算模块、力反馈模块；其中，
敏感结构包括驱动端和检测端，敏感结构驱动模块用于产生第一驱动电压使敏感结构驱动端振动；
抖动结构连接敏感结构，抖动驱动模块用于产生第二驱动电压驱动抖动结构抖动，抖动结构抖动带动敏感结构的敏感轴抖动；
抖动结构检测模块用于检测抖动结构抖动产生的抖动调制信号，并将抖动调制信号输出给角速度计算模块和力反馈模块；
敏感结构检测模块用于检测敏感结构驱动端振动的速度和位移，并输出驱动端位移信号给角速度计算模块，输出驱动端速度信号给力反馈模块，检测敏感结构检测端的电信号并输出检测信号给角速度计算模块；
角速度计算模块由于根据抖动调制信号、驱动端位移信号对检测信号进行解调、滤波和PI控制得到PI控制后信号,将PI控制后信号一路作为角速度信号，一路输出给力反馈模块；
力反馈模块用于根据驱动端速度信号、抖动调制信号和PI控制后信号得到力反馈信号，并将力反馈信号作用于敏感结构检测端，当存在角速度输入时抵消角速度输入产生的哥氏力。
进一步的，所述角速度计算模块包括第一乘法器、第二乘法器、低通滤波器、倍频陷波滤波器、PI控制器；
第一乘法器用于检测信号与抖动调制信号相乘得到第一解调信号；
第二乘法器用于第一解调信号与驱动端位移信号相乘得到第二解调信号；
低通滤波器和倍频陷波滤波器用于对第二解调信号进行滤波，消除零偏和工频干扰；
PI控制器将消除零偏和工频干扰的信号进行PI控制得到PI控制后信号。
进一步的，所述力反馈模块包括第三乘法器和第四乘法器；
第三乘法器用于将PI控制后信号与驱动端速度信号相乘；
第四乘法器用于第三乘法器的输出与抖动调制信号相乘。
进一步的，所述将PI控制后信号一路作为角速度信号是将PI控制后信号进行比例变换得到角速度信号。
进一步的，抖动结构的抖动频率等于敏感结构的检测端的检测频率与驱动端的驱动频率之差。
本发明还提供了一种基于抖动和力反馈的MEMS陀螺仪误差抑制方法，包括步骤：
启动MEMS陀螺仪的步骤；所述MEMS陀螺仪具有抖动结构和敏感结构，敏感结构包括驱动端和检测端，MEMS陀螺仪启动后，所述敏感结构的驱动端受第一驱动电压驱动使敏感结构围绕其敏感轴振动，待测角速度被驱动端振动调制，并且，抖动结构受第二驱动电压驱动发生抖动同时带动敏感结构的敏感轴发生抖动；
获取抖动结构抖动产生的抖动调制信号的步骤；
获取敏感结构驱动端振动的速度信号和位移信号的步骤；
获取MEMS陀螺仪敏感结构检测端的电信号的步骤；
所述检测端的电信号乘以所述抖动调制信号后再与所述驱动端的位移信号相乘得到解调信号的步骤；
将解调信号进行低通滤波和倍频陷波消除零偏和工频干扰的步骤；
将消除零偏和工频干扰的信号进行PI控制得到PI控制后信号的步骤；
将PI控制后信号乘以所述驱动端速度信号后再与所述抖动调制信号相乘得到力反馈信号的步骤；
将力反馈信号作用于敏感结构检测端的步骤，所述力反馈信号的作用在敏感结构上，当存在角速度输入时抵消角速度输入产生的哥氏力。
进一步的，所述的MEMS陀螺仪误差抑制方法，还包括：抖动结构的抖动频率等于敏感结构的检测端的检测频率与驱动端的驱动频率之差。
本发明还提供了一种基于抖动和力反馈的MEMS陀螺仪角速度测量方法，其采用上述MEMS陀螺仪误差抑制方法，还包括：
将PI控制后信号进行比例变换得到角速度信号的步骤。
有益效果
本发明所述基于抖动和力反馈的MEMS陀螺仪零偏抑制方法，与现有零偏抑制方法相比，具有如下有益效果：
第一，本发明的误差抑制方法在通过二次解调获取角速度的同时将陀螺仪零偏调制到高频，并通过滤波予以消除，以此实现无零偏，工作原理决定了不再需要对零偏进行周期性标定和补偿，这在实际应用中将会极大节省用户维护的经济和时间成本。
第二，本发明的误差抑制方法提出采用抖动调制的技术路线方案，将角速度载波频率调制到检测模态频率，实现了非全对称结构下的模态匹配，提出了 MEMS陀螺仪实现高精度的新的技术路线；本发明随着抖动的最大角度θ0增大，信噪比增大，能起到了抑制噪声的作用。
第三，本发明的误差抑制方法采用力反馈回路的引入将力反馈信号加载到检测端，使得产生的压电力跟被调制后的哥氏力互相抵消，从而实现角速度力反馈，达到在抖动调制的同时保证陀螺仪灵敏度的目的，力反馈回路中采用 PI控制，其中的比例环节可以即时反应系统的偏差信号并减小偏差，积分环节可消除稳态误差，提高陀螺仪的稳态性能。
第四，本发明的误差抑制方法加入抖动调制和力反馈检测，解决了长期免标定问题，使得零偏彻底消除的同时白噪声导致的角速度积分不发散；极大的扩展了MEMS陀螺仪在长航时、长航程纯惯性导航领域内的应用。
附图说明
图1是本发明实施例中MEMS陀螺仪系统组成框图。
图2是本发明实施例中MEMS陀螺仪的角速度计算模块和力反馈模块的组成框图。
图3是本发明实施例中敏感结构(音叉)、抖动结构以及二者安装方式示意图。
图4是本发明实施例中MEMS陀螺仪敏感结构(音叉)的抖动示意图。
图5是本发明实施例中MEMS陀螺仪的工作原理图。
图6是本发明实施例中MEMS陀螺仪误差抑制方法的simulink仿真结果图。
图7是本发明实施例中MEMS陀螺仪误差抑制方法的流程图。
具体实施方式
本发明采用对陀螺仪敏感轴进行周期性抖动调制并加入力反馈检测，保证陀螺仪灵敏度的同时彻底免除零偏标定归零，并且抑制白噪声导致的角度随机游走，实现角速度积分不发散，扩展MEMS陀螺仪在长航时、长航程纯惯性导航领域内的应用。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1
本实施例用于详细说明本发明的发明思想采用装置实现的具体实施方式。
如图1所示，本实施例基于抖动和力反馈的MEMS陀螺仪的包括：敏感结构1、抖动结构2、敏感结构驱动模块3、抖动驱动模块4、抖动检测模块5、敏感结构检测模块6、角速度计算模块7、力反馈模块8。
其中，敏感结构1包括驱动端11和检测端12，敏感结构驱动模块3用于产生第一驱动电压使敏感结构驱动端11振动；抖动结构2连接敏感结构1，抖动驱动模块4用于产生第二驱动电压驱动抖动结构2抖动，抖动结构2抖动带动敏感结构1的敏感轴13抖动；抖动结构检测模块5用于检测抖动结构抖动产生的抖动调制信号，并将抖动调制信号S5输出给角速度计算模块7和力反馈模块8；敏感结构检测模块6用于检测敏感结构驱动端振动的速度和位移，并输出驱动端位移信号S61给角速度计算模块7，输出驱动端速度信号 S63给力反馈模块8，检测敏感结构检测端的电信号并输出检测信号S62给角速度计算模块；角速度计算模块由于根据抖动调制信号S5、驱动端位移信号 S61对检测信号进行解调、滤波和PI控制得到PI控制后信号,将PI控制后信号一路用于角速度信号的输出，记为S71，一路输出给力反馈模块8，记为S72；力反馈模块8用于根据驱动端速度信号S63、抖动调制信号S5和PI控制后信号S72得到力反馈信号S8，并将力反馈信号S8作用于敏感结构检测端，所述力反馈信号的作用在敏感结构上，当存在角速度输入时抵消角速度输入产生的哥氏力，消除敏感结构在角速度输入方向上的弯曲。
进一步的，在本实施例中，如图2所示，角速度计算模块7包括第一乘法器71、第二乘法器72、低通滤波器73、倍频陷波滤波器74、PI控制器75；第一乘法器用于检测信号S62与抖动调制信号S5相乘得到第一解调信号；第二乘法器用于第一解调信号与驱动端位移信号相乘得到第二解调信号；低通滤波器和倍频陷波滤波器用于对第二解调信号进行滤波，消除零偏和工频干扰；PI控制器将消除零偏和工频干扰的信号进行PI控制得到PI控制后信号。力反馈模块8包括第三乘法器81和第四乘法器83，第三乘法器用于将PI控制后信号S72与驱动端速度信号S63相乘；第四乘法器用于第三乘法器的输出与抖动调制信号S5相乘。
具体地，本实施例中的敏感结构1采用音叉，音叉安装在所述抖动结构2 上，音叉、抖动结构及二者安装方式如图3所示。音叉置于抖动结构2上，音叉的轴13与抖动结构的轴同轴安装固定，保持相对静止。如图4所示，音叉的敏感轴为N轴，音叉的驱动轴与敏感轴垂直，驱动轴与敏感轴构成音叉平面，音叉静态位置为抖动结构未开始工作时敏感轴N所处位置，记为Y轴，音叉平面中与Y轴垂直的轴记为X轴。抖动结构2带动音叉的敏感轴13进行周期性抖动，即以敏感轴N的静态位置Y轴进行周期性抖动，抖动角度为θ。
MEMS陀螺仪正常工作时，驱动信号加载到驱动端，使音叉沿驱动轴方向受到大小相等、方向相反的应变力作用在音叉平面内振动，该振动又称为参考振动。同时，抖动结构受驱动电压驱动产生抖动，带动音叉的抖动。
如图5所示，工作时，在音叉驱动端，驱动端速度信号S63(图中标识为驱动速度信号)对音叉敏感轴感应到的角速度进行第一次调制，得到第一次调制后信号；然后抖动调制信号S5对第一次调制后信号进行第二次调制，得到第二次调制后信号；抖动调制信号频率等于检测端的检测频率与驱动端的驱动频率的频差，第二次调制后信号频率位于检测频率处。在检测端，第二次调制后的信号经过表头传递函数作用被检测端接收，此外，检测端接收的还有零偏ΩB以及噪声Ωn。所述表头传递函数的作用是对第二次调制后信号中的频率位于检测频率处的信号进行90°相位滞后；所述检测频率为检测端的谐振频率。敏感结构检测检测端的电信号得到检测信号包括经过表头传递函数的第二次调制后信号、零偏ΩB以及噪声Ωn，噪声会导致陀螺仪的角度随机游走。
角速度计算模块对第二次调制后信号进行解调，包括第一次解调和第二次解调；抖动调制信号对检测端接收信号进行第一次解调，得到第一次解调后信号；驱动端位移信号对第一次解调后信号进行第二次解调，得到第二次解调后信号；将所述第二次解调后信号进行低通滤波和倍频陷波，得到倍频陷波后信号；将倍频陷波后信号进行PI控制得到PI控制后信号；所述PI控制对倍频陷波后信号进行幅度和相位控制；将PI控制后信号经过比例变换得到角速度；所述比例变换将PI控制后信号与比例因子相乘；将PI控制后信号经所述力反馈回路得到力反馈信号；所述力反馈信号作用于检测端。
本实施例的simulink仿真结果如图6所示，图6中由上至下第一个波形为角速度，第二个波形为PI控制后信号，第三个波形为角速度的解调结果，第四个波形为角速度的解调结果的积分结果；从图中可以看出，所述角速度的解调结果无直流分量，仅有噪声的影响，说明零偏被消除；所述角速度的解调结果的积分结果范围位于0-0.07，说明抑制了白噪声导致的角度随机游走，实现了角速度积分不发散。
本发明采用抖动调制使获取角速度，过程是一个二次解调过程，获取角速度的同时将陀螺仪零偏调制到高频，再通过低通滤波消除调制到高频的零偏。
通过陀螺仪敏感电容变化量来检测科里奥利效应引起的检测模态振动，这个电容变化量会被检测电路提取、放大和处理，用来表征角速度。需要一个指标来评价输出信号感应科里奥利效应的能力，这个指标被称为灵敏度，定义为电压输出信号与输入角速度的变化率。灵敏度是陀螺仪一个非常重要的指标，高灵敏度可以极大改善陀螺仪的零偏性能。本发明将MEMS陀螺仪驱动模态的频率与检测模态的频率设置为相近或者相等，使抖动调制信号的频率接近或等于检测频率与驱动频率的频差，利用音叉的谐振放大提高灵敏度陀螺仪灵敏度是最高的。
本发明为通过力反馈使得反馈的压电力跟被调制后的哥氏力互相抵消，抑制白噪声导致的角度随机游走，实现角速度积分不发散。
实施例2
本实施例详细说明本发明的发明思想采用方法实现的具体实施方式。
如图7所示，本发明的基于抖动和力反馈的MEMS陀螺仪误差抑制方法，包括步骤：
S1，启动MEMS陀螺仪的步骤；所述MEMS陀螺仪具有抖动结构和敏感结构，敏感结构包括驱动端和检测端，MEMS陀螺仪启动后，所述敏感结构的驱动端受第一驱动电压驱动使敏感结构围绕其敏感轴振动，待测角速度被驱动端振动调制，并且，抖动结构受第二驱动电压驱动发生抖动同时带动敏感结构的敏感轴发生抖动；
S2，获取抖动结构抖动产生的抖动调制信号的步骤；
S3，获取敏感结构驱动端振动的速度信号和位移信号的步骤；
S4，获取MEMS陀螺仪敏感结构检测端的电信号的步骤；
S5，所述检测端的电信号乘以所述抖动调制信号后再与所述驱动端位移信号相乘得到解调信号的步骤；
S6，将解调信号进行低通滤波和倍频陷波消除零偏和工频干扰的步骤；
S7，将消除零偏和工频干扰的信号进行PI控制得到PI控制后信号的步骤；
S8,将PI控制后信号乘以所述驱动端速度信号后再与所述抖动调制信号相乘得到力反馈信号的步骤；
S9,将力反馈信号作用于敏感结构检测端的步骤，所述力反馈信号的作用在敏感结构上，当存在角速度输入时抵消角速度输入产生的哥氏力，消除敏感结构在角速度输入方向上的弯曲。
进一步的，抖动结构的抖动频率等于敏感结构的检测端的检测频率与驱动端的驱动频率之差。
基于上述MEMS陀螺仪误差抑制方法，将PI控制后信号进行比例变换得到角速度信号，进而成为本发明一实施例中的基于抖动和力反馈的MEMS陀螺仪角速度测量方法。
实施例3
本实施例详细说明本发明的装置和方法采用仿真实现的具体实施方式。
本实施例采用simulink对本发明的方法进行了仿真，基于图1-图5的装置和方法建立了仿真模型，采用仿真模型实现本发明的发明构思的具体步骤如下：
S1、启动MEMS陀螺仪，敏感结构驱动模块和抖动驱动模块开始工作，保持驱动信号的频率和幅度稳定，抖动结构带动敏感结构(音叉)的敏感轴抖动，敏感结构围绕其敏感轴振动，角速度Ω被振动进行一次调制，被抖动进行第二次调制，仿真中，所述角速度Ω具体参数设置如表1：
表1角速度Ω的参数设置
Figure RE-GDA0003909288230000071
驱动端位移信号和驱动端速度信号设置如表2，其中，ωq为驱动端位移信号和速度信号的角频率，即驱动频率：
表2驱动信号(驱动端位移信号和驱动端速度信号)的参数设置
Figure RE-GDA0003909288230000072
驱动端速度信号Ωqv与角速度Ω调制，得到得到第一次调制后信号，第一次调制后信号包括Ω0x和Ω0y：
Ω0x＝Ωx×sin(22600πt)
Ω0y＝Ωy×sin(22600πt)
所述Ωx为角速度Ω的X轴分量，Ωy为角速度Ω的Y轴分量；
Ω0y为Y轴角速度分量Ωy经第一次调制后信号，Ω0x为X轴角速度分量Ωx经第一次调制后信号；
第一次调制后信号进行第二次调制，得到第二次调制后信号，第二次调制将第一次调制后信号在敏感轴N上投影，得到的第二次调制后信号，记为Ω1和Ω2：
Figure RE-GDA0003909288230000081
其中，Ω1为Ω0x在敏感轴N上的投影，Ω2为Ω0y在敏感轴N上的投影，θ为陀螺仪敏感轴N相对于Y轴的夹角，且θ＝θ0sin(ωdt)；
所述θ0sin(ωdt)为抖动调制信号，具体参数设置如表3；θ0为抖动的最大角度，ωd为抖动角频率，且ωd＝ωj-ωq也即抖动调制信号的频率等于检测频率与驱动频率的频差；所述检测频率ωj＝ωd+ωq＝22720π，为检测端的谐振频率；
表3抖动调制信号的参数设置
Figure RE-GDA0003909288230000082
第二次调制后信号频率位于ωd+ωq也即检测频率处，检测端工作在其谐振频率处，由此达到提高陀螺仪灵敏度的目的；
S2、在检测端，第二次调制后的信号经过表头传递函数作用被检测端接收，此外，检测端接收的还有零偏ΩB以及噪声Ωn，检测端接收信号为Ωout，记为：
Figure RE-GDA0003909288230000083
所述
Figure RE-GDA0003909288230000084
和
Figure RE-GDA0003909288230000085
为第二次调制后信号经过表头传递函数产生变化后信号，所述检测频率ωj＝ωd+ωq＝22720π，也即抖动调制信号的频率等于检测频率与驱动频率的频差；第二次调制后信号中的频率位于ωj处的信号经表头传递函数后产生90°相位滞后，且ωq≈ωj，因此第二次调制后信号中的驱动端速度信号频率分量sin(22600πt)产生90°的相位滞后，其形式变为 -cos(22600πt)，与驱动端位移信号cos(22600πt)同频等幅反相，故第二次调制后的信号经过表头传递函数后变为：
Figure RE-GDA0003909288230000091
将抖动调制信号乘以检测端的接收信号进行第一次解调，得到第一次解调后信号；
经过第一次解调，检测端接收信号中的零偏ΩB跟6sin(120πt)相乘使得零偏ΩB被调制到120π处；
将驱动端位移信号乘以第一次解调后信号进行第二次解调，得到第二次解调后信号；
经过第二次解调将第一次解调后信号与驱动端位移信号cos(22600πt)相乘，使得经S4调制到120π处的零偏ΩB，进一步被调制到120π±22600π频率处；
至此，经第二次解调后，零偏ΩB被调制到120π±22600π频率处，称此调制后的零偏为高频零偏；
用截止频率低于120π的低通滤波器对第二次解调后信号进行滤波，滤除高频零偏以及其他频率高于120π的高频项，得到零偏消除后信号；再滤除工频干扰；
零偏消除后信号为：
Figure RE-GDA0003909288230000092
将零偏消除后信号进行PI控制得到PI控制后信号，所述PI控制对零偏消除后信号进行幅度和相位控制；所述PI控制后信号包括角速度项和噪声项；所述角速度项与角速度Ω等幅反相；所述噪声项为PI控制后的噪声；
将PI控制后信号进行比例变换作为解调得到的角速度；所述比例变换将 PI控制后信号与比例因子-1相乘；
PI控制后信号经力反馈模块得到力反馈信号并作用于到敏感结构检测端；将力反馈信号作用到检测端，监测和控制偏差信号并消除稳态误差，实现角速度的正确解调和稳定输出，同时抑制噪声Ωn导致的角度随机游走；至此，完成了基于抖动和力反馈的MEMS陀螺仪零偏抑制方法。
本发明的误差抑制方法在通过二次解调获取角速度的同时将陀螺仪零偏调制到高频，并通过滤波予以消除，以此实现无零偏，工作原理决定了不再需要对零偏进行周期性标定和补偿，这在实际应用中将会极大节省用户维护的经济和时间成本。
本发明的误差抑制方法提出采用抖动调制的技术路线方案，将角速度载波频率调制到检测模态频率，实现了非全对称结构下的模态匹配，提出了MEMS 陀螺仪实现高精度的新的技术路线；本发明随着抖动的最大角度θ0增大，信噪比增大，能起到了抑制噪声的作用。
本发明的误差抑制方法采用力反馈回路的引入将力反馈信号加载到检测端，使得产生的压电力跟被调制后的哥氏力互相抵消，从而实现角速度力反馈，达到在抖动调制的同时保证陀螺仪灵敏度的目的，力反馈回路中采用PI控制，其中的比例环节可以即时反应系统的偏差信号并减小偏差，积分环节可消除稳态误差，提高陀螺仪的稳态性能。
本发明的误差抑制方法加入抖动调制和力反馈检测，解决了长期免标定问题，使得零偏彻底消除的同时白噪声导致的角速度积分不发散；极大的扩展了MEMS陀螺仪在长航时、长航程纯惯性导航领域内的应用。
以上仅为发明的优选实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的思想原则内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于抖动和力反馈的MEMS陀螺仪，其特征在于包括：敏感结构、敏感结构驱动模块、敏感结构检测模块、抖动结构、抖动驱动模块、抖动检测模块、角速度计算模块、力反馈模块；其中，
敏感结构包括驱动端和检测端，敏感结构驱动模块用于产生第一驱动电压使敏感结构驱动端振动；
抖动结构连接敏感结构，抖动驱动模块用于产生第二驱动电压驱动抖动结构抖动，抖动结构抖动带动敏感结构的敏感轴抖动；
抖动结构检测模块用于检测抖动结构抖动产生的抖动调制信号，并将抖动调制信号输出给角速度计算模块和力反馈模块；
敏感结构检测模块用于检测敏感结构驱动端振动的速度和位移，并输出驱动端位移信号给角速度计算模块，输出驱动端速度信号给力反馈模块，检测敏感结构检测端的电信号并输出检测信号给角速度计算模块；
角速度计算模块由于根据抖动调制信号、驱动端位移信号对检测信号进行解调、滤波和PI控制得到PI控制后信号,将PI控制后信号一路作为角速度信号，一路输出给力反馈模块；
力反馈模块用于根据驱动端速度信号、抖动调制信号和PI控制后信号得到力反馈信号，并将力反馈信号作用于敏感结构检测端，当存在角速度输入时抵消角速度输入产生的哥氏力。
2.如权利要求1所述的MEMS陀螺仪，其特征在于，所述角速度计算模块包括第一乘法器、第二乘法器、低通滤波器、倍频陷波滤波器、PI控制器；
第一乘法器用于检测信号与抖动调制信号相乘得到第一解调信号；
第二乘法器用于第一解调信号与驱动端位移信号相乘得到第二解调信号；
低通滤波器和倍频陷波滤波器用于对第二解调信号进行滤波，消除零偏和工频干扰；
PI控制器将消除零偏和工频干扰的信号进行PI控制得到PI控制后信号。
3.如权利要求1所述的MEMS陀螺仪，其特征在于，所述力反馈模块包括第三乘法器和第四乘法器；
第三乘法器用于将PI控制后信号与驱动端速度信号相乘；
第四乘法器用于第三乘法器的输出与抖动调制信号相乘。
4.如权利要求1所述的MEMS陀螺仪，其特征在于，所述将PI控制后信号一路作为角速度信号是将PI控制后信号进行比例变换得到角速度信号。
5.如权利要求1-4之一所述的MEMS陀螺仪，其特征在于，抖动结构的抖动频率等于敏感结构的检测端的检测频率与驱动端的驱动频率之差。
6.一种基于抖动和力反馈的MEMS陀螺仪误差抑制方法，包括步骤：
启动MEMS陀螺仪的步骤；所述MEMS陀螺仪具有抖动结构和敏感结构，敏感结构包括驱动端和检测端，MEMS陀螺仪启动后，所述敏感结构的驱动端受第一驱动电压驱动使敏感结构围绕其敏感轴振动，待测角速度被驱动端振动调制，并且，抖动结构受第二驱动电压驱动发生抖动同时带动敏感结构的敏感轴发生抖动；
获取抖动结构抖动产生的抖动调制信号的步骤；
获取敏感结构驱动端振动的速度信号和位移信号的步骤；
获取MEMS陀螺仪敏感结构检测端的电信号的步骤；
所述检测端的电信号乘以所述抖动调制信号后再与所述驱动端的位移信号相乘得到解调信号的步骤；
将解调信号进行低通滤波和倍频陷波消除零偏和工频干扰的步骤；
将消除零偏和工频干扰的信号进行PI控制得到PI控制后信号的步骤；
将PI控制后信号乘以所述驱动端速度信号后再与所述抖动调制信号相乘得到力反馈信号的步骤；
将力反馈信号作用于敏感结构检测端的步骤，所述力反馈信号的作用在敏感结构上，当存在角速度输入时抵消角速度输入产生的哥氏力。
7.如权利要求6所述的MEMS陀螺仪误差抑制方法，还包括：抖动结构的抖动频率等于敏感结构的检测端的检测频率与驱动端的驱动频率之差。
8.一种基于抖动和力反馈的MEMS陀螺仪角速度测量方法，其特征在于采用如权利要求6或7所述的MEMS陀螺仪误差抑制方法，还包括：
将PI控制后信号进行比例变换得到角速度信号的步骤。
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