CN110050419B - 用于跨通信网络同步处理器操作的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开的系统和方法利用有利的数据传输协议，该数据传输协议有利于确定和补偿通信网络中的节点之间的传输延迟，以跨多个节点关联定时信息。根据本文提出的系统和方法，可将数据从第一节点传输到第二节点，其中所传输的数据包括以下项中的每一者：(i)表征第一数据集的定时信息(如通过与所述第一节点相关联的第一定时机制测量的)，以及(ii)传输时间(也如通过所述第一定时机制测量的)。也可确定第一数据集的接收时间(如通过与第二节点相关联的第二定时机制测量的)。基于这些参数，然后可在第二定时机制的上下文中确定表征第一数据集的定时信息。

Description

用于跨通信网络同步处理器操作的系统和方法

技术领域

本公开涉及通过诸如车辆相关的通信网络之类的通信网络关联多个处理器的处理器定时，并且更具体地涉及基于这种关联在两个或更多个处理器的操作之间实现精确的时间同步。

背景技术

在汽车雷达系统中，可将多个雷达传感器安装到宿主车辆。每个雷达传感器包括发射器，该发射器用于将雷达信号发射到邻近车辆的感兴趣的区域中；以及接收器，该接收器用于接收来自感兴趣的区域中的对象的返回雷达信号。每个传感器中的处理电路处理接收到的返回雷达信号以检测各个目标对象(诸如其他车辆)并确定对象的距离、方位和/或速度。在操作中，可能重要的是同步雷达传感器中的每个的操作，以便防止不同传感器之间的干扰。因此，例如，可能重要的是将第一雷达传感器的发射周期的定时信息传送到第二雷达传感器。该信息通常经通信网络传送。

促成本公开的具体问题涉及安装在同一汽车车辆上的两个雷达传感器之间的射频干扰的发生。两个雷达传感器发射类似的波形，对于这些波形可通过相对于另一个传感器偏移一个传感器的发射周期的开始来消除它们的相互干扰。然而，这需要一个传感器(例如，从传感器)具有对于另一传感器(例如，主传感器)发射周期的定时的精确了解。对于该特定干扰问题，对于同步所需的抽象的准确度可能为+/-0.5ms(毫秒)或更佳。

在汽车车辆中，雷达传感器通常通过汽车CAN总线通信，该汽车CAN总线通常被车辆中的其他电子控制单元(ECU)共享。使用CAN总线通信的精确的同步由于若干因素而显得困难：

CAN总线上的传输通常严格地基于消息优先级，如由消息ID的值确定。CAN总线实现无碰撞协议，该协议确保如果两个ECU准备好传输消息，则首先传输具有最小消息ID值的消息。这意味着通常期望在CAN总线上具有高优先级消息，使得通常首先传输您的消息。然而，CAN总线所有者必须平衡所有总线参与者的需求，这意味着期望同步方法不需要针对同步目的获得高优先级CAN消息ID。

一旦具有任何优先级的CAN总线上的消息的传输开始，则无法由更高优先级的消息先占有，该更高优先级的消息必须等到传输完成。这意味着即使高优先级CAN消息也将在传输前经历一些延迟可变性。可变性可能通常取决于CAN总线负载(即时间的百分比，在该时间期间CAN消息在总线上传输)、以及CAN总线的比特率速度。在高总线负载下，通常的情况是使CAN总线参与者在传输其消息之前等待。对于较低CAN总线速度，消息的传输将也需要更长的时间，意味着传输之前的平均等待时间将更长。

典型的汽车低速CAN总线以33.33千比特/秒工作。假设总线上典型的大型消息可能需要传输108比特，这意味着即使最高优先级消息也可能需要等待长达3.24ms(即，等于108比特除以33.33E3比特/秒)。该单独的等待时间超出了前述+/-0.5ms的抽象同步准确度。当考虑高总线负载的条件以及使用较低优先级CAN消息来实现同步时，情况会变得更糟。

因此需要用于促进经由通信网络诸如CAN总线同步多个处理器的处理器操作的改进的系统和方法。通过本公开满足了这些和其他需求。

发明内容

在本文提出了用于促进经由通信网络同步多个处理器的处理器操作的系统和方法。

在示例性实施方案中，提供了一种系统，该系统用于通过车辆相关的通信网络同步处理器操作。该系统可包括：第一通信节点，该第一通信节点与由对应的第一定时机制表征的第一处理器相关联；和第二通信节点，该第二通信节点与由对应的第二定时机制表征的第二处理器相关联，其中车辆相关的通信网络的第一通信节点和第二通信节点中的至少一者与车辆中嵌入的系统相关联。有利地，第一处理器可被配置为将数据从第一通信节点传输到第二通信节点，其中所传输的数据包括以下项中的每一者：(i)表征第一数据集的定时信息，如通过第一定时机制测量的，以及(ii)第一数据集的传输时间，如通过第一定时机制测量的。此外，第二处理器可被配置为(i)接收所传输的数据并确定第一数据集的接收时间，如通过第二定时机制测量的，(ii)基于在第一定时机制的上下文中表征第一数据集的定时信息以及第一数据集的传输时间，计算第一数据集的传输延迟时间，以及(iii)基于第一数据集的传输延迟时间和接收时间，在第二定时机制的上下文中确定表征第一数据集的定时信息，由此在第一定时机制和第二定时机制之间关联第一数据集的定时信息。在一些实施方案中，车辆相关的通信网络可为CAN总线或LIN总线。

类似地，在示例性实施方案中，提供了一种方法，该方法用于通过车辆相关的通信网络同步处理器操作。在此类实施方案中，通信网络可包括：第一通信节点，该第一通信节点与由对应的第一定时机制表征的第一处理器关联；和第二通信节点，该第二通信节点与由对应的第二定时机制表征的第二处理器关联，其中车辆相关的通信网络的第一通信节点和第二通信节点中的至少一者与车辆中嵌入的系统关联。因此，该方法可包括例如将数据从第一通信节点传输到第二通信节点，其中所传输的数据包括以下项中的每一者：(i)表征第一数据集的定时信息，如通过第一定时机制测量的，以及(ii)第一数据集的传输时间，如通过第一定时机制测量的；在第二节点处接收传输的数据并确定第一数据集的接收时间，如通过第二定时机制测量的；基于在第一定时机制的上下文中表征第一数据集的定时信息以及第一数据集的传输时间，计算第一数据集的传输延迟时间；以及基于第一数据集的传输延迟时间和接收时间，在第二定时机制的上下文中确定表征第一数据集的定时信息，由此在第一定时机制和第二定时机制之间关联第一数据集的定时信息。

在与上文所述的系统和方法相关的示例性实施方案中，可在第一通信节点和第二通信节点之间的第一通信中发送表征第一数据集的定时信息。值得注意的是，第一数据集的传输时间可被表征为第一通信的传输时间。因此，在一些实施方案中，在第一通信节点和第二通信节点之间的第二通信中发送第一通信的传输时间。

在与上文所述的系统和方法相关的另外的示例性实施方案中，第一数据集可表示来自第一传感器的传感器数据。因此，在一些实施方案中，在第二定时机制的上下文中确定表征第一数据集的定时信息可将来自第一传感器的传感器数据与来自一个或多个附加传感器的传感器数据进行时间关联以便实现其融合处理。以这种方式，该系统/方法可进一步被配置为实现来自第一传感器和一个或多个附加传感器的时间相关的传感器数据的融合处理。

在与上文所述的系统和方法相关的另外的示例性实施方案中，通过多个通信跟踪第一定时机制和第二定时机制之间的定时信息的关联中的变化，以便确定相对时钟漂移。值得注意的是，在处理期间可能考虑该相对时钟漂移。然后可在将数据进行时间关联和/或同步多个节点之间的操作时补偿时钟漂移。有效地，定时信息的关联可用于预测性地对未来关联进行建模。这可有利地实现成本较低的定时机制的使用。

在与上文所述的系统和方法相关的另外的示例性实施方案中，第一数据集可表示第一传感器的发射周期定时信息。因此，在一些实施方案中，在第二定时机制的上下文中确定表征第一数据集的定时信息可实现第二传感器的发射周期相对于第一传感器的发射周期的比较。以这种方式，系统可有利地被配置为调节传感器中的一个或多个传感器的发射周期以便于缓解干扰。

在与上文所述的系统和方法相关的另外的示例性实施方案中，可由系统利用相关的定时信息来跨通信网络同步或以其他方式控制多个ECU的定时，以便实现多个ECU之间的协同操作或者以便防止多个ECU之间的干扰操作。在与上文所述的系统和方法相关的另一个的示例性实施方案中，可由系统利用相关的定时信息来将来自多个节点的数据进行时间关联。在与上文所述的系统和方法相关的另一个的示例性实施方案中，可由系统利用相关的定时信息来将来自多个传感器的接近检测数据进行时间关联。在与上文所述的系统和方法相关的另一个的示例性实施方案中，可由系统利用相关的定时信息来估计定时机制中的一个定时机制的操作并补偿此类操作。

附图说明

图1描绘了根据本公开的示例性汽车雷达系统的示意性框图。

图2描绘了根据本公开的示例性CAN总线。

图3示出了根据本公开的解决时钟漂移的示例性实施方式。

图4示出了根据本公开的时间相关的传感器数据的融合处理的实施方式。

图5示出了根据本公开的ECU的示例性配置。

图6示出了根据图5的示例性配置的示例性定时图，其描述了周期定时讯息的传送。

参考指明的多个附图，以本公开的实施方案的非限制性示例的方式，在后续的具体实施方式中进一步描述了本公开，其中在附图的若干个视图中类似的附图标号表示类似的部件。

具体实施方式

在本文提供了用于经由通信网络诸如车辆相关的通信网络同步多个处理器的处理器操作的系统和方法。

如本文所用，“车辆相关的通信网络”通常可指通信网络，其中通信节点中的至少一个通信节点与车辆中嵌入的系统相关联。需注意，车辆相关的通信网络可包括车辆间(多个车辆之间)通信、车辆外部(车辆和非车辆之间)通信、和/或车辆内部(车辆之内)通信中的一些组合。

在一些实施方案中，车辆相关的通信网络可为“车载通信系统”，其如本文所用通常可指包括车辆间通信和/或车辆外部通信的网络。因此，例如，车载通信系统可包括车辆到车辆(V2V)通信、车辆到路旁(V2R)通信、和/或车辆到互联网(V2I)通信中的一些组合。车载通信系统的示例包括车载临时网络(VANET)，诸如通用汽车(General Motors)的V2V系统和梅赛德斯(Mercedes)的Car-to-X系统。

在其他实施方案中，车辆相关的通信网络可包括用于车辆内部通信的车载总线。如本文所用，“车辆总线”通常可指互连车辆内部的部件的专用内部通信网络。车辆总线的示例包括控制器局域网(CAN)、局域互连网络(LIN)、基于计算机联网技术的网络诸如以太网或TCP/IP网络等。

如本文所用，“通信节点”通常可指连接点、再分配点或沿着网络的通信端点。通信节点可被配置为用作发射器、接收器或用作发射器和接收器两者。通常，节点可与该节点的相应中央处理单元(CPU)/处理器相关联。CPU/处理器还可由对应的时钟或其他定时机制表征，该时钟或其他定时机制可有利地提供特定于CPU/处理器的相对时间参考点以供CPU/处理器处理。因此，在一些实施方案中，第一通信节点和第二通信节点中的每一者可与相应的CPU/处理器和相应的定时机制相关联。值得注意的是，在此类实施方案中，可能需要同步以准确地将第一节点和第二节点之间的时间信息关联(因为每个定时机制不同)。

如上文所述，在车辆相关的通信网络的上下文中，通信节点中的至少一个通信节点与车辆中的嵌入系统相关联。如本文所用，“嵌入系统”通常可指较大机械或电气系统诸如车辆内的带专用功能的计算机系统。嵌入系统可通常包括处理单元，诸如微控制器或微处理器。如上文所述，处理单元可由对应的定时机制表征。

在一些实施方案中，车辆中的嵌入系统可为电子控制单元(ECU)。如本文所用，“电子控制单元”通常为任何嵌入系统的通用术语，该嵌入系统控制车辆中电气系统或子系统中的一者或多者。在示例性实施方案中，ECU可与用于检测事件或以其他方式创建事件的传感器相关联。例如，在一些实施方案中，ECU可与雷达系统、(光检测和测距)LIDAR系统、基于相机的检测器系统、或一些其他接近检测系统相关联，以确定目标对象相对于车辆的相对距离和/或位置。在一些实施方案中，诸如对于LIDAR和雷达系统，传感器的操作可包括信号的发射和接收两者。因此，在此类实施方案中，可为操作中的一者或两者检测/创建事件信息(例如，雷达系统的ECU可被配置用于对应于雷达发射创建事件信息诸如发射周期信息，以及基于接收到的雷达信号创建事件信息，诸如有关目标对象的接近警告)。一般来讲，可检测/创建反映ECU的任何操作的事件信息。值得注意的是，本专利申请的系统和方法有利地实现跨多个ECU关联此类事件信息。

应当注意，相对于CAN总线类型通信网络描述和/或示出了本文的示例性实施方案中的许多。如上所述，CAN总线涉及基于优先级传输的系统，其中更高优先级通信优先于较低优先级通信传输。这不可避免地致使通信遭遇可变的时间延迟，并且在一些情况中，甚至可能导致记时错误的通信。此外，因为(1)通信的优先级排名主要取决于具有更高优先级的其他通信的存在或不存在，并且(2)这些其他通信可为事件触发的，致使存在或不存在这种通信不可预测的，给定通信的所得时间延迟对于CAN总线同样通常是完全不可预测的。如上文所述，系统的这种非确定性的性质使得通过CAN总线的通信的同步极其困难。

应当理解本文提出的系统和方法有利地实现通过复杂非确定性通信系统诸如CAN总线的通信的同步，以及通过不会表现出可变时间延迟的较简单通信系统的通信的同步。还应当理解尽管可相对于特定通信网络诸如CAN总线描述和/或示出本文提出的各种示例性实施方案，但是这些系统和方法不限于此类实施方案并且所述的同步技术相对于任何车辆相关的通信网络(并且更为普遍地为任何通信网络)保持普遍适用性。此外，尽管本文提供的系统和方法保持普遍适用性，但是相对于非确定性通信系统提供了特定的附加的优点，例如相对于触发通信(诸如其中通信通过检测的事件触发)和/或相对于通信延迟(诸如其中通信遭遇通信触发时以及通信实际传输到接收节点或由接收节点接收时之间可变并且不可预测的时间延迟)。

在示例性实施方案中，提出了用于通过车辆相关的通信网络同步通信的系统和方法。具体地讲，示例性系统可至少包括与第一处理器相关联的第一通信节点以及与第二处理器相关联的第二通信节点，其中通信节点中的至少一个通信节点表示车辆中的嵌入系统，诸如与第一传感器相关联的电子控制单元。值得注意的是，第一处理器和第二处理器可由相应的第一定时机制和第二定时机制表征。如上文所述，第一定时机制和第二定时机制通常为非同步并且可能是不准确的，因此由第一定时机制和第二定时机制反映的定时信息可能遭遇变化。因此，有利的是关联第一定时机制和第二定时机制之间的定时信息。本公开的系统和方法有利地跨多个节点实现这种定时信息的关联。

该相关的定时信息可用于多个目的。例如，在一些实施方案中，可利用相关的定时信息来跨通信网络促进多个ECU的同步操作/控制定时。可利用这点来实现多个ECU之间的协同操作(例如，其中一个ECU的功能对另一ECU的功能有贡献)和/或防止多个ECU之间的干扰类型操作(例如，其中一个ECU的功能干扰另一ECU的功能)。例如，在ECU的上下文中，该ECU被配置用于发射潜在干扰性的射频RF或其他电磁辐射EMR信号(诸如与雷达和/或LIDAR系统相关联的ECU)，可能有利地的是控制定时(例如偏移多个ECU中的每一个的发射周期的定时)，以便防止相消干涉。因此，与第一ECU相关联的第一发射器和与第二ECU相关联的第二发射器中的每一者相关联的处理器的相关的定时信息可以用于将发射器的相应发射周期关联，并使此类发射周期交错以使发射器之间的电磁干扰(EMI)或射频干扰(RFI)最小化。在另选的实施方案中，可将同步操作用于在ECU之间提供协同功能。例如，相关的定时信息可用来改善高度时间易损数据的质量，诸如宿主车辆动态数据。该动态数据可例如提供有关宿主车辆转向速率和/或加速度的信息。需注意，宿主车辆可能经历变化的操纵并且描述这些操纵动态的数据可能通过一个或多个通信总线传输，每个通信总线在被需要该信息的ECU接收之前引入未知的并且可能可变的时间延迟。由于所述动态数据未知和潜在可变的存在时间，该数据的有效性可能被大幅减弱。

在另外的示例性实施方案中，可利用跨多个节点的定时信息的关联来促进将来自多个节点的数据进行时间关联。具体地讲，相关的定时信息可实现来自多个通信节点的时间相关的数据的融合处理。例如，来自第一ECU的数据可为时间相关的并且被连同来自第二ECU的数据考虑。这可能例如相对于来自多个传感器的接近检测数据的时间关联尤其有用，诸如用于跟踪目标对象相对于车辆的位置变化。

在另一个的示例性实施方案中，可利用跨多个节点的定时信息的关联来促进估计定时机制的操作以及补偿此类操作。例如，可跟踪相关的定时信息来确定与第一处理器相关联的第一定时机制以及与第二处理器相关联的第二定时机制之间的相对时钟漂移。然后可在将数据进行时间关联和/或同步多个节点之间的操作时补偿时钟漂移。有效地，定时信息的关联可用于预测性地对未来关联进行建模。这可有利地实现成本较低的定时机制的使用。

本公开的系统和方法利用有利的数据传输协议，该数据传输协议有利于确定和补偿节点之间的传输延迟，以跨多个节点关联定时信息。因此，如上文所述，这些系统和方法相对于非确定性的通信网络诸如CAN总线尤其有用，并且其中传输延迟在一定程度上是可变并且不可预测的。根据本文提出的系统和方法，可将数据从第一通信节点传输到第二通信节点，其中传输的数据包括以下项中的每一者：(i)表征第一数据集的定时信息，如通过与第一节点相关联的第一处理器的第一定时机制测量的，以及(ii)第一数据集的传输时间，如通过第一定时机制测量的。在示例性实施方案中，可在第一通信中传输第一数据集以及表征第一数据集的定时信息，而第一数据集的传输时间可在第二通信和后续通信中传输。该消息传送协议适用于CAN总线，其中尽管传输延迟是可变的，但可利用各种技术来确定传输完成时间(例如，诸如可以在传输节点处观察到的传输完成事件的生成)。此外，在一些实施方案中，可利用第二通信来发送例如用于第一通信的第一数据集的传输时间，以及发送表征第二数据集的定时信息，如通过第一定时机制测量的。因此，本质上每个通信可包括例如数据集、表征该数据集的定时信息、以及上一次通信的传输时间。以这种方式，可优化通信以减少通信网络上的总体负载。

根据本文所述的系统和方法，一旦第一数据集、表征第一数据集的定时信息(如通过第一定时机制测量的)、以及第一数据集的传输时间(如通过第一定时机制测量的)在第二节点处被接收，接收节点可被配置用于例如基于传输时间和表征第一数据集的定时信息之间的差值，确定第一节点的传输延迟时间。接收节点还可有利地被配置为利用该传输延迟时间在第一节点和第二节点的相应定时机制之间关联第一数据集的定时信息。具体地讲，接收节点可被配置为确定第一数据集的接收时间，如通过与第二节点相关联的第二处理器的第二定时机制测量的。然后可从接收时间减去定时延迟以在第二定时机制的上下文中确定表征第一数据集的定时信息。因此，最终结果为第一数据集的定时信息在第一定时机制和第二定时机制的上下文中现在为已知的。这可实现例如确定相对操作参数(例如对于ECU，如在第一节点和第二节点之间)、将第一数据集相对于另一数据集时间关联、跟踪第一节点和第二节点之间时间关联的变化以确定相对时钟漂移等。本公开的以下部分提供上文所述的系统和方法的附加的示例性实施方式。

如上文所述，本文所述的系统和方法可用于促进汽车雷达系统或车辆的其他类型的接近检测系统的操作。图1根据一些示例性实施方案包括示例性汽车雷达系统10的示意性框图，该汽车雷达系统包括用于处理汽车雷达信号的一个或多个雷达传感器模块12。参考图1，雷达系统10包括一个或多个雷达模块12，这些雷达模块处理宿主车辆中与雷达系统10兼容的雷达发射和接收信号。雷达传感器模块12生成雷达信号并将雷达信号发射到邻近正在由雷达系统监视的宿主车辆的感兴趣的区域。信号的生成和发射通过RF信号发生器24、雷达发射电路20和发射天线16完成。根据本文详细描述的示例性实施方案，雷达发射电路20通常包括生成经由发射天线16发射的信号所需的任何电路，诸如信号成形/定时电路、发射触发电路、RF开关电路、RF功率放大器电路或由雷达系统10使用以生成发射的雷达信号的任何其他适当的发射电路。在一些实施方案中，RF信号发射电路20可包括RF开关机构，其可依赖于来自包括在RF信号发生器24中的RF振荡器的输入。RF信号发射电路还可例如基于发射天线三角计算来有利地包括脉冲整形电路。

雷达模块12还经由接收天线18在雷达接收电路22处接收返回雷达信号。雷达接收电路22通常包括处理经由接收天线18接收的信号所需的任何电路，诸如RF低噪声放大器电路、信号成形/定时电路、接收触发电路、RF开关电路或由雷达系统10使用的任何其他适当的接收电路。在一些实施方案中，雷达接收电路22也可包括接收器天线选择模块，用于从多个接收天线中选择接收天线。在一些示例性实施方案中，由雷达接收电路22处理的所接收的信号被转发至相移器电路26，该相移器电路生成具有预先确定的相差的两个信号。这两个信号称为同相(I)信号和正交(Q)信号，相应地通过混合器28和30与来自RF信号发生器24的RF信号混合，以生成I和Q中间频率(IF)信号。在一些实施方案中混合还可基于基于接收天线三角计算的来自RF信号发生器24的RF信号的脉冲整形。所得的IF信号根据需要进一步由滤波电路32滤波，以生成经滤波IF I和Q信号，标记为图1.IF I和Q信号通过模数转换器电路(ADC)34数字化。这些数字化的I和Q IF信号由处理器处理，诸如数字信号处理器(DSP)36。在一些示例性实施方案中，DSP 36可执行所有进行对象检测和参数确定所需的处理，包括由系统10执行的对象距离、承载和/或速度确定。

应当理解，图1中所示的系统配置仅为示例性，并且可使用其他系统配置来实现本文所述的实施方案。例如，IF信号的滤波和模数转换的排序可能不同于图1。在滤波之前可将IF信号数字化，然后可在数字化的信号上进行数字滤波。在其他实施方案中，可移除整个IF阶段，使得RF信号直接转换为DC，以进一步数字化和处理。

在车辆中使用的典型总线为CAN总线，如图2所示。在该示例中，有两个通信节点：CAN节点1和CAN节点2，在节点之间提供数据通信。每个CAN节点由控制器和收发器组成。控制器负责实现CAN总线通信协议，而收发器负责发射和接收CAN总线上的电信号。信息通过CAN消息的传输和接收在总线上从一个通信节点传送到另一个通信节点。每个CAN消息包括标头数据和有效载荷数据两者。标头数据包括消息标识符，其唯一地标识消息并且也确定消息的优先级，即具有较小值消息标识符的消息拥有比具有较大值消息标识符的消息高的优先级。由0到8个字节构成的有效载荷数据通过连接到接收通信节点的处理器传送所需的消息。处理器已知有效载荷数据的格式和含义，该处理器生成和/或消耗有效载荷数据，但是在其他方面不影响CAN总线协议的另外细节。连接到CAN控制器并需要传输CAN消息的处理器负责确定有效载荷数据的内容并连同消息标识符提供该信息给CAN控制器。然而，如果当前正在总线上传输消息，CAN控制器必须延迟总线上的传输，直到该消息完成，无论任一消息的相对优先级为何。然而，如果多于一个CAN控制器在等待消息传输的完成，则等待中CAN控制器实现无碰撞协议，例如，涉及显性位和隐性位的使用，这始终会致使等待中CAN消息具有接下来传输的最高优先级。应当注意，尽管图2在CAN总线中示出两根线(对于高速CAN总线通常是如此)，但也可使用其他接线配置(例如，许多低速CAN总线通常仅使用一根线)。

继续参考图2，在第一示例中，两个ECU(分别在CAN节点1和节点2处)具有未同步并且可能不准确的时钟，但是二者均参与共用CAN总线。第一ECU创建或观察事件(例如，与第一ECU相关联的第一接近传感器的信号发射周期的开始)，对于该事件需要将其定时传送到第二ECU(例如，以便实现与第二ECU相关联的第二接近传感器的发射周期的偏移)。第一ECU还可捕获该事件的衍生自其时钟的时间戳。

为了将事件的定时发送到第二ECU，第一ECU将第一CAN消息传输到包含事件时间戳的第二ECU。第一ECU也捕获总线上的第一CAN消息传输何时已经完成的时间戳。然后第一ECU将第二CAN消息传输到包含传输完成时间戳的第二ECU。

在接收第一CAN消息之后，第二ECU使用其自己的时钟捕获消息接收的时间戳。在接收第二CAN消息之后，第二ECU计算由第一消息传送的时间戳和由第二消息传送的时间戳(即，由第一ECU准备的时间戳)之间的差值。该时间戳差值是事件(例如，第一ECU的传感器周期开始)和第一CAN消息传输完成之间的持续时间的估计。第二ECU可采用在接收第一消息之后其记录的时间戳并减去时间戳差值，以相对于其自己的时钟估计事件发生的时间。

需注意，在一些实施方案中，在事件之后不需要立即发送第一CAN消息。例如，假设事件异步发生并且仅允许第一ECU以一秒间隔在CAN总线上传输。在该情况下，第一ECU可能在准备事件时间戳之后以第一一秒间隔发送第一CAN消息。

也可存在上述示例的许多变化，可使其更适合各种应用。在一些实施方式中，总线上第二CAN消息的传输可能不是期望的或可行的。例如，总线所有者可能仅分配了一个CAN消息ID和/或可能不希望由第二CAN消息的开销提供的总线负载上的增大。在该情况下，第二CAN总线消息的功能可由第一CAN总线消息实现。具体地讲，每个第一CAN总线消息将传送当前事件的时间戳，以及上一次第一CAN总线消息的传输完成时间戳。

在另一个的实施方式中，可能不期望只为时间同步信息的传输分配CAN消息ID。在该情况下，第一CAN消息和/或第二CAN消息的功能可通过现有CAN消息实现，该现有CAN消息具有可用的容量来传输所需的时间戳值。

在另外的示例性实施方式中，可配置第一ECU和第二ECU以便不直接在相同CAN总线上参与。在该情况下，可能在第一ECU和第二ECU之间存在一个或多个网关ECU，这些网关ECU用来在CAN总线之间传递消息。因此，在示例性实施方案中，本文所述的同步系统和方法可针对沿着通信链的节点对单独地实现，例如，介于第一ECU和第一网关ECU之间，介于每个顺序网关ECU对之间(例如，第一网关ECU和第二网关ECU、第二网关ECU和第三网关ECU等，沿着线路下行，直至最终网关ECU)、以及最终介于最终网关ECU和第二ECU之间。

在一些实施方式中，一个或多个节点对之间(例如，第一ECU和第二ECU之间)的通信方法可以是经由CAN总线之外的。事实上如上所述，本公开的系统和方法不限于CAN总线实施方式。事实上，这些系统和方法可相对于任何类型的通信网络应用，包括例如混合网络，该混合网络包括多个不同的通信协议/形式。在此类情况中，可根据特定通信协议的细节修改具体实施方式，例如依据定时和事件数据的传输方式。在一些实施方案中，本公开的系统和方法可相对于通信系统中的节点的子组应用。因此，例如对于一些节点对，可能不必计算延迟时间，例如，理由是通信延迟可变性足够小和/或其延迟特征充分已知。

在一些实施方案中，本文所述的系统和方法实现的定时上的准确度可能主要由获得事件时间戳和传输完成时间戳的准确度、以及每个涉及的时钟的准确度限制。应当注意，事件时间戳的准确度可能取决于事件的性质以及捕获时间戳的方式的细节。例如，事件可在内部由ECU上的微处理器定时器生成，并且可通过执行微处理器指令捕获事件时间戳以将时钟的值保存到存储器缓存区中。在该情况下，由于执行微处理器指令，将存在微处理器定时器生成的中断的初始服务中的一些可变性、以及可变的时间延迟。传输完成时间戳的准确度可能取决于为识别该发生而实现的硬件和方法。例如，中断服务例程的触发可用于捕获传输完成时间戳。在该情况下，由于执行和中断服务例程相关联的微处理器指令，可能存在生成的中断的初始服务中的一些可变性、以及可变的时间延迟。另选的实施方式可能是由微处理器轮询CAN消息传输完成事件的发生。因此，时间戳值中时间可变性的大部分可能归因于微处理器用以检查传输完成事件的频率。在另选的实施方案中，时间戳可由硬件电路捕获，例如在时间戳值的收集期间不需要微处理器动作，可能减少与时间戳收集相关联的延迟和/或可变性。

每个ECU微处理器上的时钟的准确度也可影响第二ECU经历的事件时间的总体准确度。具体地讲，准确度可由过去事件发生的时间长度严重影响。例如，假设第一ECU和第二ECU均具有50ppm(百万分率)准确度的低成本石英钟，并在CAN总线上通过单个每隔一秒传输的CAN消息通信。在最差的情况下，将在事件一秒之后在CAN总线上传送事件时间戳，并且在事件的两秒之后将传送对应的传输完成时间戳。第一ECU的时钟负责测量事件和第一CAN消息传输之间的时间，由于50ppm时钟准确度(即为1秒×50/1E6)，该时钟可能存在大至0.05ms的误差。第二ECU的时钟负责测量第一CAN消息传输以及事件时间的使用之间的时间。在收到第二CAN消息之前无法计算事件时间，因此该持续时间为至少1秒，其中第二ECU因此增加附加的0.05ms的定时误差。在该示例中，由于时钟准确度造成的最差情况定时误差将为这两个误差的总和，或为0.1ms，该最差情况定时误差并非我们+/-0.5ms的抽象同步准确度预算的显著部分。

通过利用本文所述的系统和方法来表征相对定时机制操作以及检测/预测例如时钟漂移的方面，可一定程度地缓解随时间推移的准确度的复合损失的影响。图3示出经由本文公开的系统和方法解决时钟漂移的示例性实施方式。在该情况下，主处理器310和/或从处理器320可不具有足够质量的时钟来以足够的准确度相对于彼此测量时间。具体地讲，时钟可能相对于彼此漂移，因为一些时钟的运行速度将比其他时钟更快，这是由于其精确的制造、温度、寿命、环境等的细节。对于该问题，可能期望补偿该时钟漂移。因此，在示例性实施方案中，主处理器可传送由其定时器确定的一些事件的序列，例如其时钟的100ms记号。根据本示例，主处理器可以以例如每隔100ms一次的速率输出CAN消息，其中每个CAN消息包含值，该值指示上一次CAN消息传输相对于预期时钟记号事件的延迟。然后每个从处理器可有机会确定其时钟相对于主处理器时钟的每个记号的定时偏移，并且通过分析记号之间的间隔，确定其时钟相对于主处理器时钟的相对速度。每个从处理器可利用该信息来建模虚拟时钟，该虚拟时钟相对于主处理器时钟对准，并表现出很小的漂移。这可有利地实现所需对准和/或漂移比原本没有更佳精确度时钟达到的对准和/或漂移更佳的功能的执行，该更佳的对准和/或漂移可能更昂贵和/或需要比可用的更多的初始环境条件。需注意，当单个记号间隔期间时钟将以其他方式偏移出同步时，低时钟漂移可能变得尤其重要。

如上所述，在一些实施方案中，可利用由本文所述的系统和方法实现的数据的时间关联来促进其分析融合。图4示出传感器融合示例。如所描绘的，存在与CAN(或其他非确定性)总线相关联的N个传感器410。每个传感器将观察到的(和/或跟踪到的)对象的列表发送至融合处理器420。融合处理器负责采用来自所有传感器410的所有观察，并确定观察到的对象405的单个列表。假定传感器在其周期时间上没有对准和/或可能甚至具有不同的周期时间长度，对象相对于传感器的移动将误差引入融合过程。本发明提供用于融合处理器的装置来估计非确定性总线上每个传感器的周期定时，使得可减少或消除该融合误差源。请注意传感器可通过一个或多个非确定性总线连接至融合处理器，例如第一传感器可通过专用的CAN总连接至融合处理器，而其余的传感器可通过另一LIN总线等连接至融合处理器。

图5示出用于实现周期定时讯息的ECU的示例性配置。在图中，主ECU通过CAN总线2与从ECU通信。主ECU包括两个处理器：主主机处理器(HP)和主信号处理器(SP)，能够通过内部CAN总线1彼此通信。主SP负责设置主ECU雷达传感器的周期定时。从ECU包括两个处理器：从HP和从SP，能够通过内部CAN总线3彼此通信。从SP负责设置从ECU雷达传感器的周期定时。在该示例性示例中，从SP获得由主SP通过经由CAN总线1、CAN总线2、和CAN总线3的通信实现的周期定时的讯息，使得从ECU的周期定时相对于主ECU的周期定时具有适当的关系。

图6示出了根据本发明公开的示例性定时图，描述了周期定时讯息从主SP到从SP的传送。图6中的每条水平线提供指示的处理器(即主SP、主HP、从HP、或从SP)的时间线。时间线上的每个记号指示事件的发生，诸如周期的开始，或CAN消息的抵达。主SP实现定期周期，其中每个周期的开始由主SP时间线上的粗虚线记号指示。在每个周期开始之后，主SP在CAN总线1上传输CAN总线消息(Msg)A。在CAN总线1上Msg A的传输完成之后，主SP捕获时间戳，该时间戳用于计算值t1，该值为介于最近周期开始和CAN总线1上最近Msg A的传输之间的持续时间。主SP通过CAN总线Msg B传输该值(即t1)至主HP。在每个周期开始之后，主HP重复该过程。值t1N指示与主SP的第N个周期相关联的定时值。在该示例性示例中，新周期通过主HP每隔80毫秒开始。请注意，对CAN总线消息的传输和接收的所有引用实际上分别是指CAN总线消息传输和接收的完成时间。

主HP在CAN总线2上传输Msg C。在该示例性示例中，每秒传输一次Msg C。主HP在t2进行计算，其为Msg C的传输和最近接收的Msg A之间的持续时间。Msg C用于传送值t3至从HP，该值计算为t1和t2的相加。由于主HP在消息准备时主HP不知道Msg C的实际传输时间，Msg C用于对应于Msg C的上一次传输传送t3的值。例如，Msg C的第M+1次传输对应于Msg C的第M次传输传送t3的值。

在接收通过CAN总线2从主HP传输的每个Msg C之后，从HP收集时间戳。在每个接收的Msg C之后，从HP在CAN总线3上传输Msg D。从HP计算t4，其为Msg C的接收和Msg D的传输之间的持续时间。接下来，从HP在CAN总线3上传输Msg E，其传送值t5。从HP将t5的值计算为t3和t4相加。由于通过最近接收的Msg C接收的t3的值传送与Msg C的上一次传输相关联的值，从HP必须使用先前的t3和t4值计算t5值。例如，Msg E的第M次传输传送t5M-1，其计算为t3M-1和t4M-1的相加。

从SP在通过CAN总线3接收接收的每个Msg D后收集时间戳。接下来，从SP通过CAN总线3接收Msg E，其传送定时值t5M-1。因此，从SP必须等待，直到通过CAN总线3的Msg E的下次接收，以获得定时值t5M。现在对于从SP显而易见的是，在与Msg D的第M次接收相关联的时间戳之前，主SP具有以t5M的定时开始的周期。

然而，在阅读以上描述之后，本公开的许多改动和修改无疑对于本领域普通技术人员是显而易见的，应当理解以说明性方式示出和描述的特定实施方案并非意在被视为限制性的。另外，已经参考特定实施方案描述了主题，但是本领域技术人员将想到在本公开的实质和范围内的变化。应当注意提供以上示例仅为了进行解释，并且决不应被理解成限制本公开。

虽然已参考本发明构思的示例性实施方案来具体示出和描述本发明构思，但本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明构思的实质和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (15)

1.一种用于通过车辆相关的通信网络同步处理器操作的系统，所述系统包括：

第一通信节点，所述第一通信节点与由对应的第一定时机制表征的第一处理器相关联；和

第二通信节点，所述第二通信节点与由对应的第二定时机制表征的第二处理器相关联；

其中所述车辆相关的通信网络的所述第一通信节点和所述第二通信节点中的至少一者与车辆中的嵌入系统相关联；

其中所述第一处理器被配置为将数据从所述第一通信节点传输到所述第二通信节点，其中所传输的数据包括以下项中的每一者：(i)表征第一数据集的定时信息，如通过所述第一定时机制测量的，以及(ii)所述第一数据集的传输时间，如通过所述第一定时机制测量的；并且

其中所述第二处理器被配置为(i)接收所传输的数据并且确定所述第一数据集的接收时间，如通过所述第二定时机制测量的，(ii)基于在所述第一定时机制的上下文中表征所述第一数据集的所述定时信息以及所述第一数据集的所述传输时间，计算所述第一数据集的传输延迟时间，以及(iii)基于所述第一数据集的所述传输延迟时间和所述接收时间，在所述第二定时机制的上下文中确定表征所述第一数据集的定时信息，由此在所述第一定时机制和所述第二定时机制之间关联所述第一数据集的定时信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述车辆相关的通信网络为CAN总线或LIN总线，其中表征所述第一数据集的所述定时信息在所述第一通信节点和所述第二通信节点之间的第一通信中发送，其中所述第一数据集的所述传输时间为所述第一通信的传输时间，并且其中所述第一通信的所述传输时间在所述第一通信节点和所述第二通信节点之间的第二通信中发送。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一数据集表示来自第一传感器的传感器数据，其中所述在所述第二定时机制的上下文中确定表征所述第一数据集的所述定时信息将来自所述第一传感器的所述传感器数据时间关联到来自一个或多个附加传感器的传感器数据以便实现其融合处理，并且其中所述系统被配置为实现来自所述第一传感器以及所述一个或多个附加传感器的所述时间相关的传感器数据的融合处理。

4.根据权利要求1所述的系统，其中通过多个通信跟踪所述第一定时机制和所述第二定时机制之间的定时信息的所述关联中的变化，以便确定相对时钟漂移。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一数据集表示第一传感器的发射周期定时信息，其中所述在所述第二定时机制的上下文中确定表征所述第一数据集的所述定时信息实现第二传感器的发射周期相对于所述第一传感器的所述发射周期的比较，并且其中所述系统被配置为调节所述传感器中的一个或多个传感器的所述发射周期以便于缓解干扰。

6.根据权利要求1所述的系统，其中由所述系统利用所述相关的定时信息来跨所述通信网络同步或以其他方式控制多个ECU的定时，以便实现所述多个ECU之间的协同操作或者以便防止所述多个ECU之间的干扰操作。

7.根据权利要求1所述的系统，其中由所述系统利用所述相关的定时信息以将来自多个节点的数据进行时间关联。

8.根据权利要求1所述的系统，其中由所述系统利用所述相关的定时信息以将来自多个传感器的接近检测数据进行时间关联。

9.根据权利要求1所述的系统，其中由所述系统利用所述相关的定时信息来估计所述定时机制中的一个定时机制的操作并补偿此类操作。

10.一种用于通过车辆相关的通信网络同步处理器操作的方法，所述网络包括：第一通信节点，所述第一通信节点与由对应的第一定时机制表征的第一处理器相关联；和第二通信节点，所述第二通信节点与由对应的第二定时机制表征的第二处理器相关联；其中所述车辆相关的通信网络的所述第一通信节点和所述第二通信节点中的至少一者与车辆中的嵌入系统相关联，所述方法包括：

将数据从所述第一通信节点传输到所述第二通信节点，其中所传输的数据包括以下项中的每一者：(i)表征第一数据集的定时信息，如通过所述第一定时机制测量的，以及(ii)所述第一数据集的传输时间，如通过所述第一定时机制测量的；

在所述第二通信节点处接收所传输的数据并且确定所述第一数据集的接收时间，如通过所述第二定时机制测量的；

基于在所述第一定时机制的上下文中表征所述第一数据集的所述定时信息以及所述第一数据集的所述传输时间，计算所述第一数据集的传输延迟时间；以及

基于所述第一数据集的所述传输延迟时间和所述接收时间，在所述第二定时机制的上下文中确定表征所述第一数据集的定时信息，由此在所述第一定时机制和所述第二定时机制之间关联所述第一数据集的定时信息。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述车辆相关的通信网络为CAN总线，其中表征所述第一数据集的所述定时信息在所述第一通信节点和所述第二通信节点之间的第一通信中发送，其中所述第一数据集的所述传输时间为所述第一通信的传输时间，并且其中所述第一通信的所述传输时间在所述第一通信节点和所述第二通信节点之间的第二通信中发送。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一数据集表示来自第一传感器的传感器数据，其中所述在所述第二定时机制的上下文中确定表征所述第一数据集的所述定时信息将来自所述第一传感器的所述传感器数据时间关联到来自第二传感器的传感器数据以便实现其融合处理，并且其中所述方法还包括来自多个传感器的所述时间相关的传感器数据的融合处理，所述多个传感器包括所述第一传感器和所述第二传感器。

13.根据权利要求10所述的方法，其中通过多个通信跟踪所述第一定时机制和所述第二定时机制之间的定时信息的所述关联中的变化，以便确定相对时钟漂移。

14.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一数据集表示第一传感器的发射周期定时信息，其中所述在所述第二定时机制的上下文中确定表征所述第一数据集的所述定时信息实现第二传感器的发射周期相对于所述第一传感器的所述发射周期的比较，并且其中所述方法还包括调节所述传感器中的一个或多个传感器的所述发射周期以便于缓解干扰。

15.根据权利要求10所述的方法，其中利用所述相关的定时信息来跨所述通信网络同步或以其他方式控制多个ECU的定时，以便实现所述多个ECU之间的协同操作或者以便防止所述多个ECU之间的干扰操作，其中利用所述相关的定时信息以将来自多个节点的数据进行时间关联；其中利用所述相关的定时信息以将来自多个传感器的接近检测数据进行时间关联；其中利用所述相关的定时信息来估计所述定时机制中的一个定时机制的操作并补偿此类操作。

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