CN109905701A - 时间同步精度的检测系统 - Google Patents

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Abstract

时间同步精度的检测系统，涉及一种时间同步精度的检测系统，为解决现有成像单元的外部检测设备在无输出曝光时刻起始信号的情况下，无法进行对比时间戳信息的产生，同时，还需要测试出曝光时刻起始信号从成像单元内部输出的延时及送入外部检测设备的延时等问题，包括底台单元、时间同步检测单元、图像采集单元和n组CMOS成像单元；本发明在成像单元内部产生时间戳信息，而不需要进行时间戳信息的来回传送；基于精简的white rabbit协议，通过对比更高频率稳定度晶体的时间戳信息，进行时间同步精度的检测。

Description

时间同步精度的检测系统
技术领域
本发明涉及一种时间同步精度的检测系统，具体涉及一种高精度时间同步精度的检测系统。
背景技术
现有的时间同步方法，通常是相机控制器根据姿轨信息计算得到行周期后，发送给成像单元；成像单元根据接收到的行周期，产生对应的时序控制信号，同时产生曝光时刻起始信号发送给相机控制器；相机控制器根据接收到的曝光时刻起始信号，产生摄像时刻的时间戳信息，然后通过串行接口发给成像单元；成像单元再把摄像时刻的时间戳信息以辅助数据的形式和图像数据一同发送。若在成像单元内部产生时间戳信息，可减少传输路径；但成像单元的外部检测设备在无输出曝光时刻起始信号的情况下，无法进行对比时间戳信息的产生，另外还需要测试出曝光时刻起始信号从成像单元内部输出的延时及送入外部检测设备的延时。
发明内容
本发明为解决现有成像单元的外部检测设备在无输出曝光时刻起始信号的情况下，无法进行对比时间戳信息的产生，同时，还需要测试出曝光时刻起始信号从成像单元内部输出的延时及送入外部检测设备的延时等问题，提供一种时间同步精度的检测系统。
时间同步精度的检测系统，包括底台单元、时间同步检测单元、图像采集单元和n组CMOS成像单元；
所述时间同步检测单元产生成像控制信号经底台单元后分别传送至n组CMOS成像单元，所述时间同步检测单元产生时序复位信号经底台单元转换为n+1路延迟的时序复位信号，n+1路延迟的时序复位信号分别对时间同步检测单元和至n组CMOS成像单元的时间戳信号进行复位，所述时间同步检测单元和n组CMOS成像单元根据时钟进行微秒计数；
所述时间同步检测单元输出行周期信号和GPS信号经底台单元传送到n组CMOS成像单元；时间同步检测单元根据自产生的GPS信号进行微秒计数，n组CMOS成像单元根据接收到的GPS信号进行微秒计数；
n组CMOS成像单元产生CMOS探测器工作的时序，在曝光摄像时刻产生曝光开始信号经底台单元传送至时间同步检测单元，同时根据产生的曝光开始信号产生时间戳信息，然后将所述时间戳信息作为辅助数据传送至时间同步检测单元；
时间同步检测单元根据接收到的n路曝光开始信号，产生n路对比时间戳信息，所述时间同步检测单元将接收到的n路CMOS成像单元产生的时间戳信息与所述比对时间戳信息同时送入图像采集单元进行存储，所述图像采集单元对时间同步精度进行检测。
本发明的有益效果：
一、本发明在成像单元内部产生时间戳信息，而不需要进行时间戳信息的来回传送；基于精简的whiterabbit协议，通过对比更高频率稳定度晶体的时间戳信息，进行时间同步精度的检测。
二、本发明所述的检测系统不额外增加元器件，不增加原时间同步系统的设计难度。
三、本发明所述的检测系统和以往的时间同步检测系统相比，可以一次同时进行多组成像单元的时间同步精度检测，而且仅需要一组采集卡就可把所有的时间同步信号进行采集处理；提高时间同步的精度的检测效率。
四、本发明所述的检测系统从各组CMOS成像单元中提取出摄像时刻的时间戳信息，同时把时间同步精度检测单元得到的时间信息一起合并后进行传输。
附图说明
图1为本发明所述的时间同步精度的检测系统原理框图；
图2为本发明所述的时间同步精度的检测系统中时间同步检测单元和CMOS成像单元的原理框图；
图3为本发明所述的时间同步精度的检测系统中时间信息的传递原理图；
图4为本发明所述的时间同步精度的检测系统中实时行周期的产生原理图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1至图4说明本实施方式，时间同步精度的检测系统，包含n组CMOS成像单元、底台单元、时间同步检测单元和图像采集单元。时间同步检测单元产生成像控制的相关信号，经底台单元后送到n组CMOS成像；时间同步检测单元输出的复位信号，在底台单元分成n+1路延迟的时序复位信号，n+1路延迟的时序复位信号分别对时间同步检测单元和至n组CMOS成像单元的时间戳信号进行复位，所述时间同步检测单元和n组CMOS成像单元根据时钟进行微秒计数；
所述时间同步检测单元输出行周期信号和GPS信号经底台单元传送到n组CMOS成像单元；时间同步检测单元根据自产生的GPS信号进行微秒计数，n组CMOS成像单元根据接收到的GPS信号进行微秒计数；
n组CMOS成像单元在内部产生时间戳信息，直接插入每行图像数据的辅助数据中，同时产生曝光时刻起始信号经底台单元发送给时间同步检测单元。时间同步检测单元根据接收到曝光时刻起始信号，产生对比的时间戳信号；并通过数传接口接收n组CMOS成像输出的数据，从中提取中n组CMOS成像摄像时刻的时间戳信息；然后时间同步检测单元通过串口或者cameralink接口将时间戳信息和对比时间戳信息一同传送到图像采集单元，进行时间同步精度的比对。
结合图2说明本实施方式，图2为时间信息的传递流程图，时间同步检测单元内包含时间同步控制器和LVDS发送芯片；CMOS成像单元包含成像控制器和LVDS接收芯片。t1-t0为时间同步控制器的输出端口延时、LVDS发送芯片、底台、LVDS接收芯片及成像控制器的输入端口延时的总和；t2-t1为检测到行周期的上升沿到内部产生曝光开始信号的延迟；t3-t2为成像控制器的输出端口延迟、中间的传输路径(包含底台)及时间同步控制器的输入端口延时的总和。
时间同步精度的计算方法：
tdelay为从LVDS发送芯片和LVDS接收芯片的延迟；tsx_delay为成像控制器检测行周期信号的时刻到开始输出时序信号的时刻差值。
结合图3说明本实施方式，实时行周期的产生流程为：成像控制器检测到的行周期信号的上升沿后，进行计数值的复位，并将之前的计数值暂存作为当前的行周期长度参数值；根据当前的行周期长度参数值，输出对应的时序控制信号。由于需要检测到外部的输入行周期后才能产生对应的行周期长度参数值，因此输出的首组时序控制信号的行周期参数采用默认值。
本实施方式中，时间同步检测单元内的晶体频率稳定度为appm；成像控制器的晶体频率稳定度为bppm；则a≤b/10。
本实施方式中的成像控制器的时间戳信息是根据控制器内部的时序信号来产生的，而不是外部输入的信号；时间同步检测系统的时间戳信号是根据输入的计数信号来产生的；
本实施方式所述的时间同步检测单元输出的GPS信号、行周期信号，采用频率稳定度为appm的晶体，该晶体输出的时钟通过计数方式来产生；设晶体输出的频率为fjt，则GPS信号的计数周期为fjt；设行周期为tH,则行周期信号的计数周期为tHfjt；
本实施方式中所述的成像控制器和时间同步的控制器型号相同，保证端口的延时相同；底台单元输出的延迟的时序复位信号到时间同步检测系统和n路CMOS成像单元的延时相同；保证和输入和输出的路径类似；成像控制器内部信号到时间同步控制器的延迟计算方法为：时间同步精度的计算方法为：
本实施方式中，CMOS成像采用FPGA和长光辰芯公司的探测器；时间同步检测单元采用FPGA；图像采集单元采用台式机及带串口的采集卡；底台单元采用单块线路板及多个板间连接器。

Claims (5)

1.时间同步精度的检测系统，包括底台单元、时间同步检测单元、图像采集单元和n组CMOS成像单元；其特征是：
所述时间同步检测单元产生成像控制信号经底台单元后分别传送至n组CMOS成像单元，所述时间同步检测单元产生时序复位信号经底台单元转换为n+1路延迟的时序复位信号，n+1路延迟的时序复位信号分别对时间同步检测单元和至n组CMOS成像单元的时间戳信号进行复位，所述时间同步检测单元和n组CMOS成像单元根据时钟进行微秒计数；
所述时间同步检测单元输出行周期信号和GPS信号经底台单元传送到n组CMOS成像单元；时间同步检测单元根据自产生的GPS信号进行微秒计数，n组CMOS成像单元根据接收到的GPS信号进行微秒计数；
n组CMOS成像单元产生CMOS探测器工作的时序，在曝光摄像时刻产生曝光开始信号经底台单元传送至时间同步检测单元，同时根据产生的曝光开始信号产生时间戳信息，然后将所述时间戳信息作为辅助数据传送至时间同步检测单元；
时间同步检测单元根据接收到的n路曝光开始信号，产生n路对比时间戳信息，所述时间同步检测单元将接收到的n路CMOS成像单元产生的时间戳信息与所述比对时间戳信息同时送入图像采集单元进行存储，所述图像采集单元对时间同步精度进行检测。
2.根据权利要求1所述的时间同步精度的检测系统，其特征在于：
所述时间同步检测单元内包括时间同步控制器和LVDS发送芯片，CMOS成像单元包括成像控制器和LVDS接收芯片；
时间同步精度的计算公式为：
式中，tdelay为从LVDS发送芯片到LVDS接收芯片的延迟；tsx_delay为成像控制器检测行周期信号的时刻到开始输出时序信号的时刻差值，t3-t2为成像控制器的输出端口延迟、传输路径延迟和时间同步控制器的输入端口延迟的总和，tH为行周期；t0为时间同步控制器发出的行周期信号；t1为成像控制器检测到的行周期信号；t2为成像控制器发出的行曝光开始信号；t3为成像控制器检测到的行曝光开始信号。
3.根据权利要求2所述的时间同步精度的检测系统，其特征在于：底台单元输出的延迟的时序复位信号到时间同步检测单元和n路CMOS成像单元的延时相同；成像控制器内部信号到时间同步控制器的延迟计算公式为：
4.根据权利要求2所述的时间同步精度的检测系统，其特征在于：
实时行周期的产生流程为：成像控制器检测到的行周期信号的上升沿后，进行计数值的复位，并将上一个计数值暂存作为当前的行周期长度参数值；根据当前的行周期长度参数值，输出对应的时序控制信号。
5.根据权利要求2所述的时间同步精度的检测系统，其特征在于：时间同步检测单元内的晶体频率稳定度为a ppm，成像控制器的晶体频率稳定度为bppm；则a≤b/10。
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