CN107659367A - 多传感单元时间同步方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多传感单元时间同步方法，包括：采集多个传感单元的原始数据；临时存储所述原始数据，并将从所述原始数据中提取到的GPS时间信息临时存入特定存储区域；读取时钟模块的原始时间值；将所述原始时间值与所述GPS时间信息进行时间参数对标；根据对标后的时钟模块的时间值，为所述原始数据打上时间标记，得到多个传感单元的更新数据；对所述更新数据进行重组；将重组后的所述更新数据分别发送至需求端。本发明将多传感单元的信息在时间上进行同步匹配，实现了多传感器的数据融合，即能够实时、同步地进行分析决策，因而本发明足以辅助模拟驾驶员的驾驶行为和控制决策，实现更加精准的车辆控制。

Description

多传感单元时间同步方法及系统

技术领域

本发明涉及无人驾驶技术领域，尤其涉及一种多传感单元时间同步方法及系统。

背景技术

无人驾驶汽车是融合环境感知、路径规划、模式状态识别以及车辆控制等多元一体的集成化、智能化的新时代技术产物，无人驾驶技术即通过给车辆装备智能软件和多种感应设备，包括车载传感单元、雷达、GPS以及摄像头等，实现车辆的自主驾驶目标。

在无人驾驶汽车技术中，由多个车载传感单元(包括摄像头、雷达和惯性导航单元等)构建的无人驾驶感知环境是无人驾驶技术车辆控制端的关键信息，同时也是实现汽车无人驾驶的必要环节。环境感知部分相当于真实驾驶员的视觉神经系统，但人类驾驶员视觉系统能够实现多信息的融合，即视线范围内所有信息和物体能够实时、同步地输入至大脑进行分析决策，最后由大脑实现相应的控制。因此，在无人驾驶汽车技术中，为了更好的模拟驾驶员的驾驶行为和控制决策，实现更加精准的车辆控制，需要将多传感单元的信息在时间上进行同步匹配。

多传感单元时间同步是指把各个传感单元的时间统一到参考的标准时间上，时间同步是多传感单元信息进行融合的必备条件，是实现系统实时、准确获取空间目标位置、姿态等信息的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种多传感单元时间同步方法及系统，能够将自动驾驶系统中环境感知模块不同种类及同种类中多个传感单元之间时间配准，以实现自动驾驶环境感知技术中多传感单元的融合。

本发明采用的技术方案如下：

一种多传感单元时间同步方法，包括：

采集多个传感单元的原始数据；

临时存储所述原始数据，并将从所述原始数据中提取到的GPS时间信息临时存入特定存储区域；

读取时钟模块的原始时间值；

将所述原始时间值与所述GPS时间信息进行时间参数对标；

根据对标后的时钟模块的时间值，为所述原始数据打上时间标记，得到多个传感单元的更新数据；

对所述更新数据进行重组；

将重组后的所述更新数据分别发送至需求端。

优选地，还包括：在为所述原始数据打上时间标记之后，基于时钟模块的对标频率，对所述时间标记进行更新。

优选地，所述将所述原始时间值与所述GPS时间信息进行时间参数对标包括：采用自适应算法将所述原始时间值与所述GPS时间信息进行时间参数对标。

优选地，在存储所述原始数据之前，还包括对所述原始数据进行滤波和校验处理。

优选地，其特征在于，所述多个传感器单元包括：摄像头、雷达和惯性导航单元。

优选地，其特征在于，所述GPS时间信息提取自所述惯性导航单元的原始数据。

一种多传感单元时间同步系统，包括：

内置有信号缓存区和时间缓存区的控制模块，以及与所述控制模块连接的数据采集模块、时钟模块和数据需求端；多个传感单元分别与所述数据采集模块连接；

所述控制模块通过配置后的所述数据采集模块，采集所述传感单元的原始数据；并将所述原始数据分别存入所述信号缓存区，将从所述原始数据中提取到的GPS时间信息存入所述时间缓存区；

所述控制模块还用于实时读取所述时钟模块的原始时间值，并根据所述GPS时间信息对所述原始时间值进行时间参数的对标；再根据对标后的时间值，为所述信号缓存区内的所述原始数据打上时间标记，得到所述传感单元的更新数据；

所述控制模块对所述更新数据进行数据重组操作，并将重组后的所述更新数据分别发送至所述数据需求端。

优选地，还包括：分别与所述数据采集模块和所述控制模块连接的滤波电路；所述控制模块用于在将所述原始数据分别存入所述信号缓存区之前，驱动所述滤波电路对所述原始数据进行滤波操作，以及所述控制模块还用于对所述原始数据进行信息校验操作。

优选地，所述传感单元包括：摄像头、毫米波雷达、激光雷达以及惯性导航单元；所述GPS时间信息提取自所述惯性导航单元的原始数据。

优选地，所述数据采集模块包括以下任一种或多种数据接口：总线、以太网、USB或RS232。

本发明及其优选方案提供的多传感单元时间同步方法及系统，能够将各个传感单元的时间统一到参考的标准时间上，从而实现系统实时、准确获取空间目标位置、姿态等信息。换言之，本发明将多传感单元的信息在时间上进行同步匹配，实现了多传感器的数据融合，即能够实时、同步地进行分析决策，因而在无人驾驶汽车技术中，本发明足以辅助模拟驾驶员的驾驶行为和控制决策，实现更加精准的车辆控制。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：

图1为本发明提供的多传感单元时间同步方法的实施例的流程图；

图2为本发明提供的多传感单元时间同步系统的实施例的方框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明提供了一种多传感单元时间同步方法，如图1所示，包括：

步骤S1、采集多个传感单元的原始数据；这里所述的多个传感器单元可以包括：摄像头、雷达和惯性导航单元等无人驾驶汽车的外围传感器，并且这里所称原始数据，是为了与后续时间信息同步后的数据做区分，因而定义为原始，意在指明此时获取的传感数据未作时间同步处理，仅此而已，并不指代其他含义。

步骤S2、临时存储前述原始数据，并将从原始数据中提取到的GPS时间信息临时存入特定存储区域；

经过上一步所采集到的传感数据由于存在时间误差，不能直接作为后续需求端的处理数据，因而本发明提出临时对原始数据进行存储，以待下述步骤对其进行处理，而其中所述的GPS时间信息可以来自于惯性导航单元的原始数据，因为该单元与卫星实时同步，其GPS时间信息更具精确性，所以本发明提取了该GPS时间信息，并将其临时存储在一个特定的存储区域内，以对原始传感数据和时间数据区分处理；此外，在存储所述原始数据之前，还可以考虑对原始数据进行滤波和校验处理，以使所存储的传感数据更加规整、可靠；再有，在实际操作中，存储数据的刷新频率可以采用较高频率，从而能够更加保证信息的实时性。

接着执行步骤S3、读取时钟模块的原始时间值；该时钟模块可以是整车内置的系统时钟，但其原始时间值可能存在误差，同样如前文所阐明，原始一词仅作区分之用，代表未经处理的时间数据，没有其他特殊含义。

步骤S4、将所述原始时间值与所述GPS时间信息进行时间参数对标；

由于前文已经提及GPS时间信息的精度很高，因此，本发明考虑将该GPS时间信息作为依据，对可能存在偏差的时钟模块的原始时间值进行对标操作，此处所述的参数对标是指初始化或校对，即将系统时间坐标进行重新标定、更新，当然，在实际操作中可以考虑采用自适应算法完成原始时间值与GPS时间信息的对标，这样，在每次开机时都可进行参数对标处理。

步骤S5、根据对标后的时钟模块的时间值，为所述原始数据打上时间标记，得到多个传感单元的更新数据；

将前述步骤中校对后的时钟模块的时间值作为依据，对各个临时存储的原始数据分别进行时间值的匹配，在此过程中应注意匹配精度，以此确保同步精度，并且在实际操作中，还可以在打上时间标记后，基于时钟模块的对标频率，对各个时间标记进行更新，即是实时读取时钟模块的时间更新值，并根据读取到的时间更新值，完成对原始数据的配置时间值的刷新，从而可以进一步地保证各传感数据同步时间值的实时性和一致性。

接着执行步骤S6、将同步(打上时间标记)后的各更新数据按具体的接收协议进行重组，即完成各数据的融合整合，这里需要提醒的是，在实际操作中，该过程还需充分考虑到数据重组所产生的时间误差等影响信息传输实时性的因素，但此处非本发明所涉及内容，因而不作具体限定。

最后，执行步骤S7、将重组后的所述更新数据分别发送至需求端。

即可以根据对前述传感数据的需求端的需求指令，实时地将融合后的各同步传感数据分发至后续处理单元。

通过上述步骤及其优选方案，实现了多传感单元时间同步，从而辅助模拟了驾驶员在执行驾驶行为和控制决策时的时间同步性和准确性，所以本发明所提出的方法能够更加精准地控制无人驾驶车辆。

基于上述同步方法及其优选方案，本发明还提供了一种多传感单元时间同步系统，如图2所示，该系统包括了：

内置有信号缓存区和时间缓存区的控制模块，该控制模块可以采用如单片机等微处理器芯片(MCU)；

以及与该控制模块连接的数据采集模块、时钟模块和数据需求端；并且多个传感单元分别与所述数据采集模块连接；

具体而言，前述传感单元可以包括：如摄像头、毫米波雷达、激光雷达、踏板、旋转角度以及惯性导航单元等传感部件，因而，所述数据采集模块也可以包括诸如以下任一种或多种数据接口：如CAN总线接口、以太网口、USB接口或RS232串口等，具体接口的数量和类型取决于所需的传感单元的数量和类型，图2仅作示意参考；此外，时钟模块可以考虑采用如高精度系统时钟芯片(RTC)等，对此本发明不作限定。

该系统的工作原理如下：

控制模块可以先对数据采集模块进行配置，之后通过该数据采集模块采集各传感单元的原始传感数据；这里可以补充一点，在数据采集模块和控制模块之间可以设置滤波或校验电路，控制模块在存储原始数据之前，可以驱动该滤波或校验电路对原始数据进行滤波或校验处理，当然，在本发明的另一个实施例中，数据校验操作可以直接由控制模块完成；

接着，控制模块将各原始数据分别存入其内置的信号缓存区，当然，这里需要说明的是，信号缓存区的数量根据实际传感数据而定，图2仅作示例参考；与此同时，将从惯性导航单元的原始数据中提取的GPS时间信息存入前述时间缓存区；

控制模块将实时读取的时钟模块的原始时间值，依照前述GPS时间信息作初始化或者校对操作，即前文所述时间参数对标；再根据对标后的时钟模块的新的时间值，为信号缓存区内的各原始数据打上时间标记，从而得到各传感单元的带有同步时间信息的更新数据；

接着，控制模块依据具体协议的要求对该更新数据进行重组融合操作；

最后，控制模块将重组后的各更新数据分发至数据需求端，该数据需求端可以代表多个针对后续整车控制的模块，本发明对此不作限定。

通过上述装置及其工作方式，能够使车辆安全高效地到达目的地，并达到完全消除交通事故等自主驾驶汽车的目标。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上所述仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多传感单元时间同步方法，其特征在于，包括：

采集多个传感单元的原始数据；

临时存储所述原始数据，并将从所述原始数据中提取到的GPS时间信息临时存入特定存储区域；

读取时钟模块的原始时间值；

将所述原始时间值与所述GPS时间信息进行时间参数对标；

根据对标后的时钟模块的时间值，为所述原始数据打上时间标记，得到多个传感单元的更新数据；

对所述更新数据进行重组；

将重组后的所述更新数据分别发送至需求端。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在为所述原始数据打上时间标记之后，基于时钟模块的对标频率，对所述时间标记进行更新。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述原始时间值与所述GPS时间信息进行时间参数对标包括：采用自适应算法将所述原始时间值与所述GPS时间信息进行时间参数对标。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在存储所述原始数据之前，还包括对所述原始数据进行滤波和校验处理。

5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述多个传感器单元包括：摄像头、雷达和惯性导航单元。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述GPS时间信息提取自所述惯性导航单元的原始数据。

7.一种多传感单元时间同步系统，其特征在于，包括：

内置有信号缓存区和时间缓存区的控制模块，以及与所述控制模块连接的数据采集模块、时钟模块和数据需求端；多个传感单元分别与所述数据采集模块连接；

所述控制模块通过配置后的所述数据采集模块，采集所述传感单元的原始数据；并将所述原始数据分别存入所述信号缓存区，将从所述原始数据中提取到的GPS时间信息存入所述时间缓存区；

所述控制模块还用于实时读取所述时钟模块的原始时间值，并根据所述GPS时间信息对所述原始时间值进行时间参数的对标；再根据对标后的时间值，为所述信号缓存区内的所述原始数据打上时间标记，得到所述传感单元的更新数据；

所述控制模块对所述更新数据进行数据重组操作，并将重组后的所述更新数据分别发送至所述数据需求端。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：

分别与所述数据采集模块和所述控制模块连接的滤波电路；

所述控制模块用于在将所述原始数据分别存入所述信号缓存区之前，驱动所述滤波电路对所述原始数据进行滤波操作，以及

所述控制模块还用于对所述原始数据进行信息校验操作。

9.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述传感单元包括：摄像头、毫米波雷达、激光雷达以及惯性导航单元；

所述GPS时间信息提取自所述惯性导航单元的原始数据。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述数据采集模块包括以下任一种或多种数据接口：总线、以太网、USB或RS232。