CN108924383B - 一种车载多传感器同步触发装置及其触发方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车载传感器技术领域，尤其涉及一种车载多传感器同步触发装置及其触发方法，包括内置有定位模块、传感器和处理器模块的中央处理单元、外挂的前视摄像头模组、以及若干个环视摄像头模组；所述处理器模块与传感器连接；所述处理器模块分别通过解串器与所述前视摄像头模组和环视摄像头模组连接。本发明的发明目的在于提供一种车载多传感器同步触发装置及其触发方法，采用本发明提供的技术方案解决了现有车载传感器相互直接不能保持时间一致性以及车辆的震动频率或拐弯与传感器触发的时间不同步的技术问题。

Description

一种车载多传感器同步触发装置及其触发方法
技术领域
本发明涉及车载传感器技术领域，尤其涉及一种车载多传感器同步触发装置及其触发方法。
背景技术
随着汽车工业的快速发展，车辆普及率显著提高，车辆对智能技术，无人技术的要求越来越高，在ADAS(AdvancedDrivingAssistantSystem)，即高级驾驶辅助系统领域，车载传感器越来越多，主要包括：摄像头传感器，全球定位模块GNSS，惯性测量单元IMU，激光雷达传感器，毫米波雷达传感器，超声波雷达传感器等。这些车载传感器为汽车的智能驾驶，无人驾驶提供了必要的条件。
上述车载传感器绝大部分都是通过某种方式独立连接到中央处理单元中的处理模块。外挂式如车载CAN总线，车载以太网总线，LVDS同轴线缆等；内挂式，如I2C，UART，SPI等总线。如下图1所示，虽然这些传感器模块都可以输出必要的数据信息，但传感器模块与传感器模块之间没有相互联系，并且由于各模块与中央处理器模块的连接方式和驱动方式的差异性，导致某事件发生时，车载传感器相关数据的时间上不一致性，从而影响后台数据分析，导致数据分析错误，尤其在无人驾驶领域，可能会引起难以估计的严重后果。
此外，车载的惯性测量单元(IMU)是一种测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的元器件，通常被放置在中央处理单元(ECU)里面，算法结合整车定位模块(GNSS)，从而保证车辆在地图上时刻保持相对准确的位置，该应用场景误差范围一般在1米左右。而在自动泊车领域，该误差距离是无法接受的，加上ECU的安装位置和各模块也有很大距离，如下图2所示，如果ECU放置在车辆尾部，当前视摄像头需要结合IMU，输出准确数据时，随着车辆驾驶中的震动和拐弯的变化等，导致出现摄像头曝光的时间点和IMU数据的时间点不同步，数据偏差的情况。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种车载多传感器同步触发装置及其触发方法，采用本发明提供的技术方案解决了现有车载传感器相互直接不能保持时间一致性以及车辆的震动频率或拐弯与传感器触发的时间不同步的技术问题。
为了达到上述发明目的，本发明一方面提供一种车载多传感器同步触发装置，包括内置有定位模块、传感器和处理器模块的中央处理单元、外挂的前视摄像头模组、以及若干个环视摄像头模组；所述处理器模块与传感器连接；所述处理器模块分别通过解串器与所述前视摄像头模组和环视摄像头模组连接。
优选的，还包括内置于所述前视摄像头模组内或与车辆振动频率和运动保持一致的传感器内的IMU模块；所述中央处理单元内置有分频器模块；所述IMU模块输出中断信号IMU＿INT至所述分频器模块，所述分频器模块接收到所述中断信号IMU＿INT后产生两路不同频率的分频信号，并分别输出至所述解串器和定位模块。
优选的，所述分频器模块接收到所述中断信号IMU＿INT后产生的分频信号分别为输出至所述解串器的摄像头曝光信号FRAME＿SYNC，和输出至所述定位模块的PPS信号；所述摄像头曝光信号FRAME＿SYNC接入所述解串器，输入至所述前视摄像头模组和环视摄像头模组的串行器和图像处理模块，控制所述图像传感器同步曝光。
优选的，所述PPS信号的频率小于10HZ；所述摄像头曝光信号FRAME＿SYNC的频率为所述PPS信号频率的N倍，N＞2，且所述摄像头曝光信号FRAME＿SYNC的频率小于60HZ。
优选的，所述中央处理单元的处理器模块与传感器之间通过I2C总线、SPI、UART或USB相连。
优选的，所述解串器与前视摄像头模组和环视摄像头模组之间通过同轴LVDS连接。
基于上述车载多传感器同步触发装置，本发明另一方面还提供一种车载多传感器同步触发方法，包括以下步骤：
S100、所述IMU模块输出中断信号IMU＿INT至所述中央处理单元内的分频器模块；
S200、所述分频器模块接收到所述中断信号IMU＿INT，并根据中断信号IMU＿INT产生两路频率不同的摄像头曝光信号FRAME＿SYNC和PPS信号；所述摄像头曝光信号FRAME＿SYNC用于控制前视摄像头模组与环视摄像头模组，所述PPS信号用于控制定位模块；
S300、所述解串器接收到所述摄像头曝光信号FRAME＿SYNC，通过同轴LVDS，并通过前视摄像头模组和环视摄像头模组的串行器，输入到图像处理模块，控制图像传感器的同步曝光。
在步骤S100中，所述IMU模块输出中断信号IMU＿INT至所述中央处理单元内的分频器模块；优选的，所述IMU模块产生的中断信号IMU＿INT作为基准参考频率，大于所述传感器的触发频率。
在步骤S200中，所述分频器模块产生两路频率不同的摄像头曝光信号FRAME＿SYNC和PPS信号；优选的，所述PPS信号的频率小于10HZ；所述摄像头曝光信号FRAME＿SYNC的频率为所述PPS信号频率的N倍，N＞2，且所述摄像头曝光信号FRAME＿SYNC的频率小于60HZ。
优选的，所述IMU模块内置于所述前视摄像头模组内，所述IMU模块产生的中断信号IMU＿INT输入到前视摄像头模组的串行器整合，通过同轴LVDS传输给所述解串器后，输入至所述分频器模块。
本发明通过IMU产生中断信号，处理器模块根据中断信号产生不同频率的分频信号，并分别控制摄像头模组和定位模块，使得各车载传感器相互同步融合；车辆的震动频率、拐弯动作与传感器触发时间同步。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有车载传感器连接结构示意图；
图2为现有车载传感器安装位置示意图；
图3为本发明实施例硬件电路设计图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
车载传感器绝大部分都是通过某种方式独立连接到中央处理单元中的处理模块，由于各模块与中央处理器模块的连接方式和驱动方式的差异性，导致某事件发生时，车载传感器相关数据的时间上不一致性，从而影响后台数据分析，导致数据分析错误，尤其在无人驾驶领域，可能会引起难以估计的严重后果。
请参见图3，为了解决上述技术问题，本实施例提供一种车载多传感器同步触发装置，包括内置有定位模块、传感器和处理器模块的中央处理单元、外挂的前视摄像头模组、以及若干个环视摄像头模组。
其中处理器模块与传感器连接；处理器模块分别通过解串器与前视摄像头模组和环视摄像头模组连接。在本实施例中，包括一个前视摄像头模组和四个环视摄像头模组，解串器内置于中央处理单元内，解串器与前视摄像头模组和环视摄像头模组之间默认通过装置内部的串行器、解串器或同轴LVDS传输，但不仅仅限定与LVDS传输，也可根据实际需求更改其他方式，如Ethernet传输，A2B等方式。传感器还包括惯性测量单元，中央处理单元的处理器模块与传感器之间默认通过I2C总线连接，也可根据需要更改为SPI、UART或USB。处理器将相关的传感器提供的数据信息，记录数据的时间点，处理数据。
为了实现各车载传感器相互同步融合，本实施例还包括内置于前视摄像头模组内的IMU模块，该IMU模块可以不限于将IMU放置前视摄像头，也根据需要IMU放置在和车辆保持震动频率和运动高度统一的传感器内部中。中央处理单元内置有分频器模块。
工作时，IMU模块输出中断信号IMU＿INT至分频器模块，分频器模块接收到中断信号IMU＿INT后产生两路不同频率的分频信号，并分别输出至解串器和定位模块。
基于上述车载多传感器同步触发装置，本实施例另一方面还提供一种车载多传感器同步触发方法，包括以下步骤：
S100、IMU模块输出中断信号IMU＿INT至中央处理单元内的分频器模块。
在该步骤中，IMU模块产生的中断信号IMU＿INT输入到前视摄像头模组的串行器整合，通过同轴LVDS传输给解串器后，输入至分频器模块。
并且该中断信号大于200HZ，以上的表示的频率值，可根据实际需求，适当调整，但IMU模块产生的中断信号IMU＿INT作为主要基准参考频率，要远大于其他传感器触发频率。
S200、分频器模块接收到中断信号IMU＿INT，并根据中断信号IMU＿INT产生两路频率不同的摄像头曝光信号FRAME＿SYNC和PPS信号。
其中摄像头曝光信号FRAME＿SYNC用于控制前视摄像头模组与环视摄像头模组，其频率小于60HZ，具体可以为30HZ，分别输出至解串器1和解串器2；PPS信号用于控制定位模块，其频率为摄像头曝光信号FRAME＿SYNC的1/N，N＞2，其小于10HZ，具体可以为1HZ，输出至定位模块。
S300、解串器接收到摄像头曝光信号FRAME＿SYNC，通过同轴LVDS，并通过前视摄像头模组和环视摄像头模组的串行器，输入到图像处理模块，控制图像传感器的同步曝光。
具体的，摄像头曝光信号FRAME＿SYNC接入解串器1，通过同轴LVDS，输入到前视摄像头的串行器，输入到图像处理模块，从而控制图像传感器的同步曝光；同理，信号FRAME＿SYN接入解串器2，通过同轴LVDS，分别输入到环视摄像头内部，进行图像同步曝光。
本发明实施例通过IMU模块产生中断信号IMU＿INT，分频器模块接收到中断信号IMU＿INT后产生的分频信号分别为输出至解串器的摄像头曝光信号FRAME＿SYNC，和输出至定位模块的PPS信号；摄像头曝光信号FRAME＿SYNC接入解串器，输入至前视摄像头模组和环视摄像头模组的串行器和图像处理模块，控制图像传感器同步曝光，使得各车载传感器相互同步融合；车辆的震动频率、拐弯动作与传感器触发时间同步。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种车载多传感器同步触发装置，其特征在于：包括内置有定位模块、传感器和处理器模块的中央处理单元、外挂的前视摄像头模组、以及若干个环视摄像头模组；所述处理器模块与传感器连接；所述处理器模块分别通过解串器与所述前视摄像头模组和环视摄像头模组连接；
还包括内置于所述前视摄像头模组内或与车辆振动频率和运动保持一致的传感器内的IMU模块；所述中央处理单元内置有分频器模块；所述IMU模块输出中断信号IMU＿INT至所述分频器模块，所述分频器模块接收到所述中断信号IMU＿INT后产生两路不同频率的分频信号，并分别输出至所述解串器和定位模块；所述分频器模块接收到所述中断信号IMU＿INT后产生的分频信号分别为输出至所述解串器的摄像头曝光信号FRAME＿SYNC，和输出至所述定位模块的PPS信号；所述摄像头曝光信号FRAME＿SYNC接入所述解串器，输入至所述前视摄像头模组和环视摄像头模组的串行器和图像处理模块，控制图像传感器同步曝光。
2.根据权利要求1所述的车载多传感器同步触发装置，其特征在于：所述PPS信号的频率小于10HZ；所述摄像头曝光信号FRAME＿SYNC的频率为所述PPS信号频率的N倍，N＞2，且所述摄像头曝光信号FRAME＿SYNC的频率小于60HZ。
3.根据权利要求1所述的车载多传感器同步触发装置，其特征在于：所述中央处理单元的处理器模块与传感器之间通过I2C总线、SPI、UART或USB相连。
4.根据权利要求1所述的车载多传感器同步触发装置，其特征在于：所述解串器与前视摄像头模组和环视摄像头模组之间通过同轴LVDS连接。
5.一种基于权利要求2－4中任一项所述的车载多传感器同步触发装置的触发方法，其特征在于：包括以下步骤：
S100、所述IMU模块输出中断信号IMU＿INT至所述中央处理单元内的分频器模块；
S200、所述分频器模块接收到所述中断信号IMU＿INT，并根据中断信号IMU＿INT产生两路频率不同的摄像头曝光信号FRAME＿SYNC和PPS信号；所述摄像头曝光信号FRAME＿SYNC用于控制前视摄像头模组与环视摄像头模组，所述PPS信号用于控制定位模块；
S300、所述解串器接收到所述摄像头曝光信号FRAME＿SYNC，通过同轴LVDS，并通过前视摄像头模组和环视摄像头模组的串行器，输入到图像处理模块，控制图像传感器的同步曝光。
6.根据权利要求5所述的触发方法，在步骤S100中，所述IMU模块输出中断信号IMU＿INT至所述中央处理单元内的分频器模块；其特征在于：所述IMU模块产生的中断信号IMU＿INT作为基准参考频率，大于所述传感器的触发频率。
7.根据权利要求6所述的触发方法，在步骤S200中，所述分频器模块产生两路频率不同的摄像头曝光信号FRAME＿SYNC和PPS信号；其特征在于：所述PPS信号的频率小于10HZ；所述摄像头曝光信号FRAME＿SYNC的频率为所述PPS信号频率的N倍，N＞2，且所述摄像头曝光信号FRAME＿SYNC的频率小于60HZ。
8.根据权利要求7所述的触发方法，其特征在于：所述IMU模块内置于所述前视摄像头模组内，所述IMU模块产生的中断信号IMU＿INT输入到前视摄像头模组的串行器整合，通过同轴LVDS传输给所述解串器后，输入至所述分频器模块。
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