CN110857099B - 用于自动驾驶车辆的时间源恢复系统 - Google Patents

Abstract

在一个实施方式中，系统确定本地时间源与GPS传感器的时间之间的时间差。系统确定差异的最大限制，以及用于平稳时间源恢复的最大恢复增量或最大恢复时间间隔。系统确定本地时间源与GPS传感器的时间之间的差异小于最大限制。系统规划时间源的平稳恢复，以在最大恢复时间间隔内将本地时间源收敛至GPS传感器的时间。系统基于恢复的时间源生成时间戳，以对ADV的传感器单元的传感器数据加时间戳。

Description

用于自动驾驶车辆的时间源恢复系统

技术领域

本公开的实施方式总体上涉及操作自动驾驶车辆。更具体地，本公开的实施方式涉及用于自动驾驶车辆的时间源恢复系统。

背景技术

以自动驾驶模式运行(例如，无人驾驶)的车辆可以将乘员、尤其是驾驶员从一些驾驶相关的职责中解放出来。当以自动驾驶模式运行时，车辆可以使用车载传感器导航到各个位置，从而允许车辆在最少人机交互的情况下或在没有任何乘客的一些情况下行驶。

运动规划和控制是自动驾驶中的关键操作。运动规划和控制的准确性和效率在很大程度上取决于车辆时间的准确性，以便为车辆的不同的传感器输入加时间戳和同步。通常，可以使用高精度晶体振荡器来生成时间，但高精度晶体振荡器可能是昂贵的并且可能不适用于不同的传感器和设备。此外，从传感器和设备的不止一个时钟源生成的时间可能是混乱且不精确的。

发明内容

在本公开的一个方面中，提供了一种恢复自动驾驶车辆(ADV)的时间源的方法，所述方法包括：在全球定位系统(GPS)时间源不可用的情况下，使用从本地时间源获得的时间生成时间戳；响应于确定所述GPS时间源变得可用，确定从所述本地时间源导出的第一时间与从所述GPS时间源导出的第二时间之间的时间差；确定所述第一时间和所述第二时间之间的时间差小于预定的最大限制；通过在预定的最大恢复时间间隔内使所述本地时间源逐渐收敛至所述GPS时间源来执行时间源的平稳恢复；以及基于所恢复的时间源生成时间戳，其中基于所恢复的时间源所生成的所述时间戳用于对从安装在所述自动驾驶车辆的多个位置上的多个传感器获得的传感器数据加时间戳，并且其中所述传感器数据被主机系统用来感知所述自动驾驶车辆周围的驾驶环境并基于感知数据自动驾驶所述自动驾驶车辆。

在本公开的另一方面中，提供了一种恢复自动驾驶车辆(ADV)的时间源的装置，所述装置包括：时间差确定器模块，用于响应于确定出GPS时间源从不可用变成可用，来确定从本地时间源获得的第一时间与从所述GPS时间源获得的第二时间之间的时间差，其中所述本地时间源用于在所述GPS时间源不可用的情况下生成时间戳；以及平稳模块，联接至所述时间差确定器模块，所述平稳模块被配置为：确定所述第一时间和所述第二时间之间的时间差小于预定的最大限制，并且通过在预定的最大恢复时间间隔内使所述本地时间源逐渐收敛至所述GPS时间源来执行时间源的平稳恢复，其中，基于所收敛的本地时间源生成后续时间戳，以对从安装在所述自动驾驶车辆的多个位置上的多个传感器获得的传感器数据加时间戳，并且其中所述传感器数据被主机系统用来感知所述自动驾驶车辆周围的驾驶环境并基于感知数据自动地驾驶所述自动驾驶车辆。

在本公开的又一方面中，提供了一种用于自动驾驶车辆(ADV)的传感器单元，所述传感器单元包括：

传感器接口，待联接至安装在所述自动驾驶车辆的多个位置上的多个传感器；

时间源恢复逻辑装置，联接至所述传感器接口，所述时间源恢复逻辑装置包括：

时间差确定器模块，用于响应于确定出GPS时间源从不可用变成可用来确定从本地时间源获得的第一时间与从所述GPS时间源获得的第二时间之间的时间差，其中所述本地时间源用于在所述GPS时间源不可用的情况下生成时间戳，以及

平稳模块，联接至时间差确定器模块，所述平稳模块被配置为：

确定所述第一时间和所述第二时间之间的时间差差小于预定的最大限制，以及

通过在预定的最大恢复时间间隔内使所述本地时间源逐渐收敛至所述GPS时间源来执行时间源的平稳恢复；以及

时间戳生成器，用于基于所收敛的本地时间源生成时间戳，以对从所述传感器获得的传感器数据加时间戳，并且其中所述传感器数据被所述主机系统用于感知所述自动驾驶车辆周围的驾驶环境并基于感知数据自动地驾驶所述自动驾驶车辆。

附图说明

本公开的实施方式在附图的各图中以举例而非限制的方式示出，附图中的相同参考数字指示相同元件。

图1是示出根据一个实施方式的网络化系统的框图。

图2是示出根据一个实施方式的自动驾驶车辆的示例的框图。

图3A至3B是示出根据一个实施方式的与自动驾驶车辆一起使用的感知与规划系统的示例的框图。

图4是示出根据一个实施方式的自动驾驶系统的架构的框图。

图5是示出根据一个实施方式的传感器单元的示例的框图。

图6A是示出根据一个实施方式的高精度时间生成单元的示例的框图。

图6B是示出根据一个实施方式的具有三个计数器生成器的高精度时间生成单元的示例的框图。

图7是根据一个实施方式的生成时间的方法的流程图。

图8是示出根据一个实施方式的传感器单元的示例的框图。

图9是示出根据一个实施方式的时间戳同步中枢设备的示例的框图。

图10是示出根据一个实施方式的传感器单元的示例的框图。

图11是示出根据一个实施方式的时间源排名模块的示例的框图。

图12是根据一个实施方式的对时间源进行排名的方法的流程图。

图13是示出根据一个实施方式的传感器单元的示例的框图。

图14是示出根据一个实施方式的时间源恢复模块的示例的框图。

图15是示出根据一个实施方式的平稳时间源恢复的示例的时序图。

图16是根据一个实施方式的恢复时间源的方法的流程图。

图17是示出根据一个实施方式的数据处理系统的框图。

具体实施方式

将参考以下所讨论的细节来描述本公开的各种实施方式和方面，附图将示出所述各种实施方式。下列描述和附图是对本公开的说明，而不应当解释为限制本公开。描述了许多特定细节以提供对本公开各种实施方式的全面理解。然而，在某些情况下，并未描述众所周知的或常规的细节以提供对本公开的实施方式的简洁讨论。

本说明书中对“一个实施方式”或“实施方式”的提及意味着结合该实施方式所描述的特定特征、结构或特性可以包括在本公开的至少一个实施方式中。短语“在一个实施方式中”在本说明书中各个地方的出现不必全部指同一实施方式。

实时时钟(RTC)是跟踪时间的计算机时钟。RTC存在于几乎任何需要保持准确时间的电子设备中。大多数RTC使用晶体振荡器，诸如石英晶体。晶体振荡器是电子振荡器集成电路(IC)，其用于压电材料的振动晶体的机械共振。它将产生具有给定频率的电信号。RTCIC的精度变化可高达百万分之100(PPM)，并且具有更高精度的RTC IC往往成本更高。由于RTC IC的精度不同，例如，以略有不同的速率计数，即使最初设置准确，RTC也会因时钟漂移而在一段时间后变得不同。

根据一个方面，时间生成系统在传感器单元处从自动驾驶车辆(ADV)的GPS传感器接收全球定位系统(GPS)脉冲信号，其中GPS脉冲信号是由卫星传输到GPS传感器的RF信号，其中传感器单元联接至安装在ADV上的多个传感器和主机系统，其中主机系统包括感知模块和规划与控制(PNC)模块，其中感知模块用于基于从传感器获得并由传感器单元的处理模块处理的传感器数据来感知ADV周围的驾驶环境，并且其中PNC模块用于基于感知数据规划用于自动驾驶ADV的路径。系统从传感器单元的本地振荡器接收第一本地振荡器信号。系统实时地将第一本地振荡器信号与GPS脉冲信号同步，包括基于GPS脉冲信号修改第一本地振荡器信号。系统基于同步的第一本地振荡器信号产生第二振荡器信号，其中第二振荡器信号用于向至少一个传感器提供时间。

在一个实施方式中，系统使用本地振荡器生成具有第一间隔度的第一计数器。系统监视第一计数器以在第一间隔度下对多个振荡进行计数以达到GPS脉冲信号的时间间隔，其中每个计数表示第一间隔度下的振荡。系统基于在第一间隔度下所监视的第一计数器计算第一计数值。系统基于所计算的第一计数值修改第一计数器，使得每个计数表示第一间隔度下的振荡的一部分，以在第一间隔度下同步本地振荡器。

在另一实施方式中，系统使用本地振荡器生成具有第二间隔度的第二计数器。系统监视第二计数器以在第二间隔度下对多个振荡进行计数以达到GPS脉冲信号的时间间隔，其中每个计数表示第二间隔度下的振荡。系统基于在第二间隔度下所监视的第二计数器计算第二计数值。系统基于所计算的第二计数值修改第二计数器，使得每个计数表示第二间隔度下的振荡的一部分，以在第二间隔度下同步本地振荡器。

在另一实施方式中，系统使用本地振荡器生成具有第三间隔度的第三计数器。系统监视第三计数器以在第三间隔度下对多个振荡进行计数以达到GPS脉冲信号的时间间隔，其中每个计数表示第三间隔度下的振荡。系统基于在第三间隔度下所监视的第三计数器计算第三计数值。系统基于所计算的第三计数值修改第三计数器，使得每个计数表示第三间隔度下的振荡的一部分，以在第三间隔度下同步本地振荡器。

在另一实施方式中，第一间隔度是毫秒间隔度，第二间隔度是微秒间隔度，第三间隔度是纳秒间隔度。在另一实施方式中，系统禁用第一、第二或第三计数器中的任何一个被生成以用于同步。在另一个实施方式中，如果GPS传感器信号丢失，则系统保持第一、第二和第三计数值，直到再次重新获得GPS传感器信号。

根据第二方面，传感器单元将用于ADV中。传感器单元包括传感器接口，该传感器接口联接至安装在ADV的多个位置上的多个传感器。传感器单元包括要联接至主机系统的主机接口，其中主机系统被配置为基于从传感器获得的传感器数据感知ADV周围的驾驶环境并且规划用于自动驾驶ADV的路径。传感器单元包括联接至传感器接口的时间同步中枢设备。时间同步中枢设备包括联接至时间源的一个或多个发送(TX)时间戳生成器，其中TX时间戳生成器基于从时间源获得的时间生成TX时间戳，以向传感器中的一个或多个提供TX时间戳，TX时间戳指示这些传感器经由主机接口将传感器数据传输到主机系统的时间。时间同步中枢设备包括联接至时间源的一个或多个接收(RX)时间戳生成器，其中RX时间戳生成器基于从时间源获得的时间生成RX时间戳，以向传感器中的一个或多个提供RX时间戳，RX时间戳指示从这些传感器接收传感器数据的时间。

在一个实施方式中，传感器中的第一传感器(例如，接受时间信息输入并且输出具有时间信息的传感器数据的传感器)联接至TX时间戳生成器和RX时间戳生成器，其中该传感器用于接收来自TX时间戳生成器的TX时间戳并将传感器数据和元数据发送至电路，其中元数据包括TX时间戳信息，其中RX时间戳生成器用于生成RX时间戳以附加到所发送的元数据以指示电路接收传感器数据的时间。

在一个实施方式中，传感器中的第二传感器(例如，可能接受或可能不接受时间信息输入并且仅输出传感器数据的传感器)联接至RX时间戳生成器但不联接至TX时间戳生成器，其中该传感器是在没有任何发送时间戳信息的情况下将传感器数据发送至电路，并且RX时间戳生成器用于生成RX时间戳以附加到所发送的传感器数据的元数据以指示电路接收传感器数据的时间。

在一个实施方式中，传感器中的第三传感器(例如，接受时间信息输入并直接输出到主机系统的传感器)联接至TX时间戳生成器和主机系统但不联接至RX时间戳生成器，其中该传感器用于从TX时间戳生成器接收TX时间戳，并且第三传感器将传感器数据和元数据直接发送至主机系统，其中元数据包括指示传感器数据被发送至主机系统的时间的TX时间戳信息。

在一个实施方式中，同步中枢设备联接至主机系统以同步主机系统的时间。在另一实施方式中，同步中枢设备经由外围组件互连快速(PCIe)总线联接至主机系统。

在一个实施方式中，用于联接至TX时间戳生成器的相机传感器的元数据包括相机触发时间戳信息。在一个实施方案中，TX或RX时间戳的时间戳格式包括毫秒：微秒：纳秒：分：秒：时：月：日：年(ms:us:ns:mm:ss:hh:month:day:year)或分：秒：时：月：日：年(mm:ss:hh:month:day:year)的格式。在另一实施方式中，传感器单元包括格式转换器单元，用于将时间戳从一种格式转换为另一种格式。

根据本公开的第三方面，一种系统从包括传感器和实时时钟(RTC)的多个时间源接收多个时间，其中传感器与ADV通信并且传感器包括至少一个GPS传感器，以及其中RTC至少包括中央处理单元实时时钟(CPU-RTC)。系统基于每个时间源的时间为GPS传感器的时间与其它传感器和RTC中的每一个的时间之间的差异生成差异直方图。系统基于差异直方图对传感器和RTC进行排名。系统从传感器或RTC之一选择相对于GPS传感器具有最小时间差的时间源。系统基于所选择的时间源生成时间戳，以对ADV的传感器单元的传感器数据加时间戳。

在一个实施方式中，差异直方图包括平均差异直方图，其包括GPS传感器以及其他传感器和RTC中的每一个的平均时间差分布。在一个实施方式中，当差异直方图不可用时，系统默认为传感器或RTC的默认排名列表。

在一个实施方式中，系统将CPU-RTC的时间信息存储到日志文件，日志文件包括CPU-RTC和GPS传感器的时间的时间差。系统监视CPU-RTC和GPS传感器的时间的时间差。系统基于所监视的时间差更新日志文件中的时间信息。在一个实施方式中，时间源包括：LTE、WIFI、CPU RTC、FPGA RTC、FM接收器、V2X传感器或GPS传感器。在一个实施方式中，系统将差异直方图以及传感器和RTC的排名记录到日志缓冲器。

根据第四方面，系统确定本地时间源与GPS传感器的时间之间的时间差。系统确定差异的最大限制，以及用于平稳时间源恢复的最大恢复增量或最大恢复时间间隔。系统确定本地时间源与GPS传感器的时间之间的差异小于最大限制。系统规划时间源的平稳恢复，以在最大恢复时间间隔内将本地时间源收敛(或对准)到GPS传感器的时间。系统基于所恢复的时间源生成时间戳，以对ADV的传感器单元的传感器数据加时间戳。

在一个实施方式中，系统确定本地时间源与GPS传感器的时间之间的差异大于最大限制。系统规划时间源的突然恢复，以将本地时间源指定为GPS传感器的时间。

在一个实施方式中，系统规划时间源的平稳恢复，以基于与最大恢复增量不同的预定或设定的时间增量将本地时间源收敛至GPS传感器的时间。在一个实施方式中，预定的时间增量是单个时钟周期间隔。在一个实施方式中，单个时钟周期间隔是10纳秒。

在一个实施方式中，最大限制和恢复增量或最大恢复时间间隔由用户预先配置。在一个实施方式中，在从GPS传感器检测到信号恢复时确定本地时间源与GPS传感器的时间之间的时间差。

图1是示出根据本公开的一个实施方式的自动驾驶车辆网络配置的框图。参考图1，网络配置100包括可以通过网络102通信地联接到一个或多个服务器103至104的自动驾驶车辆101。尽管示出一个自动驾驶车辆，但多个自动驾驶车辆可以通过网络102联接到彼此和/或联接到服务器103至104。网络102可以是任何类型的网络，例如，有线或无线的局域网(LAN)、诸如互联网的广域网(WAN)、蜂窝网络、卫星网络或其组合。服务器103至104可以是任何类型的服务器或服务器群集，诸如，网络或云服务器、应用服务器、后端服务器或其组合。服务器103至104可以是数据分析服务器、内容服务器、交通信息服务器、地图和兴趣点(MPOI)服务器或者位置服务器等。

自动驾驶车辆是指可以被配置成处于自动驾驶模式下的车辆，在所述自动驾驶模式下车辆在极少或没有来自驾驶员的输入的情况下导航通过环境。这种自动驾驶车辆可以包括传感器系统，所述传感器系统具有被配置成检测与车辆运行环境有关的信息的一个或多个传感器。所述车辆和其相关联的控制器使用所检测的信息来导航通过所述环境。自动驾驶车辆101可以在手动模式下、在全自动驾驶模式下或者在部分自动驾驶模式下运行。

在一个实施方式中，自动驾驶车辆101包括，但不限于，感知与规划系统110、车辆控制系统111、无线通信系统112、用户接口系统113和传感器系统115。自动驾驶车辆101还可以包括普通车辆中包括的某些常用部件，诸如：发动机、车轮、方向盘、变速器等，所述部件可以由车辆控制系统111和/或感知与规划系统110使用多种通信信号和/或命令进行控制，该多种通信信号和/或命令例如，加速信号或命令、减速信号或命令、转向信号或命令、制动信号或命令等。

部件110至115可以经由互连件、总线、网络或其组合通信地联接到彼此。例如，部件110至115可以经由控制器局域网(CAN)总线通信地联接到彼此。CAN总线是被设计成允许微控制器和装置在没有主机的应用中与彼此通信的车辆总线标准。它是最初是为汽车内的复用电气布线设计的基于消息的协议，但也用于许多其它环境。

现在参考图2，在一个实施方式中，传感器系统115包括但不限于一个或多个相机211、全球定位系统(GPS)单元212、惯性测量单元(IMU)213、雷达单元214以及光探测和测距(LIDAR)单元215。GPS单元212可以包括收发器，所述收发器可操作以提供关于自动驾驶车辆的位置的信息。IMU 213可以基于惯性加速度来感测自动驾驶车辆的位置和定向变化。雷达单元214可以表示利用无线电信号来感测自动驾驶车辆的本地环境内的对象的系统。在一些实施方式中，除感测对象之外，雷达单元214可以另外感测对象的速度和/或前进方向。LIDAR单元215可以使用激光来感测自动驾驶车辆所处环境中的对象。除其它系统部件之外，LIDAR单元215还可以包括一个或多个激光源、激光扫描器以及一个或多个检测器。相机211可以包括用来采集自动驾驶车辆周围环境的图像的一个或多个装置。相机211可以是静物相机和/或视频相机。相机可以是可机械地移动的，例如，通过将相机安装在旋转和/或倾斜平台上。

传感器系统115还可以包括其它传感器，诸如：声纳传感器、红外传感器、转向传感器、油门传感器、制动传感器以及音频传感器(例如，麦克风)。音频传感器可以被配置成从自动驾驶车辆周围的环境中采集声音。转向传感器可以被配置成感测方向盘、车辆的车轮或其组合的转向角度。油门传感器和制动传感器分别感测车辆的油门位置和制动位置。在一些情形下，油门传感器和制动传感器可以集成为集成式油门/制动传感器。

在一个实施方式中，车辆控制系统111包括但不限于转向单元201、油门单元202(也被称为加速单元)和制动单元203。转向单元201用来调整车辆的方向或前进方向。油门单元202用来控制电动机或发动机的速度，电动机或发动机的速度进而控制车辆的速度和加速度。制动单元203通过提供摩擦使车辆的车轮或轮胎减速而使车辆减速。应注意，如图2所示的部件可以以硬件、软件或其组合实施。

回到图1，无线通信系统112允许自动驾驶车辆101与诸如装置、传感器、其它车辆等外部系统之间的通信。例如，无线通信系统112可以与一个或多个装置直接无线通信，或者经由通信网络进行无线通信，诸如，通过网络102与服务器103至104通信。无线通信系统112可以使用任何蜂窝通信网络或无线局域网(WLAN)，例如，使用WiFi，以与另一部件或系统通信。无线通信系统112可以例如使用红外链路、蓝牙等与装置(例如，乘客的移动装置、显示装置、车辆101内的扬声器)直接通信。用户接口系统113可以是在车辆101内实施的外围装置的部分，包括例如键盘、触摸屏显示装置、麦克风和扬声器等。

自动驾驶车辆101的功能中的一些或全部可以由感知与规划系统110控制或管理，尤其当在自动驾驶模式下操作时。感知与规划系统110包括必要的硬件(例如，处理器、存储器、存储设备)和软件(例如，操作系统、规划和路线安排程序)，以从传感器系统115、控制系统111、无线通信系统112和/或用户接口系统113接收信息，处理所接收的信息，规划从起始点到目的地点的路线或路径，随后基于规划和控制信息来驾驶车辆101。替代地，感知与规划系统110可以与车辆控制系统111集成在一起。

例如，作为乘客的用户可以例如经由用户接口来指定行程的起始位置和目的地。感知与规划系统110获得行程相关数据。例如，感知与规划系统110可以从MPOI服务器中获得位置和路线信息，所述MPOI服务器可以是服务器103至104的一部分。位置服务器提供位置服务，并且MPOI服务器提供地图服务和某些位置的POI。替代地，此类位置和MPOI信息可以本地高速缓存在感知与规划系统110的永久性存储装置中。

当自动驾驶车辆101沿着路线移动时，感知与规划系统110也可以从交通信息系统或服务器(TIS)获得实时交通信息。应注意，服务器103至104可以由第三方实体进行操作。替代地，服务器103至104的功能可以与感知与规划系统110集成在一起。基于实时交通信息、MPOI信息和位置信息以及由传感器系统115检测或感测的实时本地环境数据(例如，障碍物、对象、附近车辆)，感知与规划系统110可以规划最佳路线并且根据所规划的路线例如经由控制系统111来驾驶车辆101，以安全且高效到达指定目的地。

服务器103可以是用于为各种客户端执行数据分析服务的数据分析系统。在一个实施方式中，数据分析系统103包括数据收集器121和机器学习引擎122。数据收集器121从各种车辆(自动驾驶车辆或由人类驾驶员驾驶的常规车辆)收集驾驶统计数据123。驾驶统计数据123包括指示所发出的驾驶命令(例如，油门、制动、转向命令)的信息和在不同时间点由车辆的传感器捕获的车辆的响应(例如，速度、加速度、减速度、方向)。驾驶统计数据123还可以包括描述在不同时间点处的驾驶环境的信息，诸如路线(包括起始位置和终点位置)、MPOI、道路状况、天气状况等。

基于驾驶统计数据123，机器学习引擎122出于各种目的而生成或训练一组规则、算法和/或预测模型124。在一个实施方式中，算法124可以包括用于感知、预测、决定、规划和/或控制过程的规则或算法，这将在下面进一步详细描述。然后可将算法124上载到ADV上以在自动驾驶期间实时使用。

图3A和3B是示出根据一个实施方式的与自动驾驶车辆一起使用的感知与规划系统的示例的框图。系统300可以实现为图1的自动驾驶车辆101的一部分，包括但不限于感知与规划系统110、控制系统111和传感器系统115。参考图3A至3B，感知与规划系统110包括但不限于定位模块301、感知模块302、预测模块303、决定模块304、规划模块305、控制模块306和路线模块307。

模块301至307中的一些或全部可以用软件、硬件或其组合来实现。例如，这些模块可以安装在永久性存储设备352中，加载到存储器351中，并由一个或多个处理器(未示出)执行。应注意，这些模块中的一些或全部可以与图2的车辆控制系统111的一些或全部模块通信地联接或集成。模块301至307中的一些可以集成在一起作为集成模块。

定位模块301(也被称为地图与路线模块)管理与用户的行程或路线相关的任何数据。用户可以例如经由用户接口登录并且指定行程的起始位置和目的地。定位模块301与自动驾驶车辆300的诸如地图和路线信息311的其它部件通信，以获得行程相关数据。例如，定位模块301可以从位置服务器和地图与POI(MPOI)服务器获得位置和路线信息。位置服务器提供位置服务，并且MPOI服务器提供地图服务和某些位置的POI，从而可以作为地图和路线信息311的一部分高速缓存。当自动驾驶车辆300沿着路线移动时，定位模块301也可以从交通信息系统或服务器获得实时交通信息。

基于由传感器系统115提供的传感器数据和由定位模块301获得的定位信息，感知模块302确定对周围环境的感知。感知信息可以代表普通驾驶员将在其所驾驶的车辆周围感知的内容。感知可以包括车道配置、交通灯信号、另一车辆的相对位置、行人、建筑物、人行横道或例如对象形式的其他交通相关标志(例如，停车标志，让行标志)等。车道配置包括描述车道或多条车道的信息，诸如车道的形状(例如，直线或弯曲)、车道的宽度、道路中的车道数量、单向或双向车道，合并或分叉道、出口车道等。

感知模块302可以包括计算机视觉系统或计算机视觉系统的功能，以处理和分析由一个或多个相机捕获的图像，从而识别自动车辆的环境中的对象和/或特征。对象可以包括交通信号、道路边界、其他车辆、行人和/或障碍物等。计算机视觉系统可以使用对象识别算法、视频跟踪和其他计算机视觉技术。在一些实施方式中，计算机视觉系统可以映射环境，跟踪对象，以及估计对象的速度等。感知模块302还可以基于由诸如雷达和/或LIDAR的其他传感器提供的其他传感器数据来检测对象。

对于每个对象，预测模块303预测对象在该情况下将如何行动。根据一组地图/路线信息311和交通规则312基于在时间点感知驾驶环境的感知数据来执行预测。例如，如果对象是在相反方向上的车辆并且当前驾驶环境包括交叉路口，预测模块303将预测车辆是否很可能直线前进或转弯。如果感知数据指示交叉路口没有交通信号灯，则预测模块303可预测车辆可能必须在进入交叉路口之前完全停止。如果感知数据指示车辆当前处于左转专用车道或右转专用车道，则预测模块303可预测车辆将更可能分别进行左转或右转。

对于每个对象，决定模块304做出关于如何处理对象的决定。例如，对于特定对象(例如，交叉路线中的另一车辆)以及其描述该对象的元数据(例如，速度、方向、转向角)，决定模块304决定如何遭遇对象(例如，超车、让行、停止、通过)。决定模块304可以根据诸如交通规则或驾驶规则312的一组规则做出这样的决定，这些规则可以存储在永久性存储设备352中。

路线模块307被配置为提供从起始点到终点的一个或多个路线或路径。对于例如从用户接收的从起始位置到终点位置的给定旅程，路线模块307获得地图和路线信息311并确定从起始位置到达终点位置的所有可能路线或路径。路线模块307可以以地形图的形式为其决定的线路中的每一条生成从起始位置到达终点位置的参考线路。参考线路指的是理想的路线或路径，不受来自其他方面(诸如，其他车辆、障碍物或交通状况等)的干扰。也就是说，如果道路上没有其他车辆、行人或障碍物，则ADV应该完全或接近地跟随参考线路。然后将地形图提供给决定模块304和/或规划模块305。决定模块304和/或规划模块305检查所有可能的路线以根据由其他模块提供的其他数据(诸如来自定位模块301的交通状况、感知模块302感知的驾驶环境、以及预测模块303预测的交通状况)来选择和修改最佳路线之一。取决于该时间点的特定驾驶环境，用于控制ADV的实际路径或路线可以接近或不同于由路线模块307提供的参考线路。

基于对所感知的每个对象的决定，规划模块305以由路线模块307提供的参考线路为基础来规划自动驾驶车辆的路径或路线，以及驾驶参数(例如，距离、速度和/或转向角)。也就是说，对于给定对象，决定模块304决定如何处理对象，而规划模块305确定如何去执行。例如，对于给定对象，决定模块304可以决定通过对象，而规划模块305可以确定是从对象的左侧或是右侧通过。规划模块305生成规划与控制数据，包括描述车辆300将如何在下一个移动周期(例如，下一个路线/路径段)中移动的信息。例如，规划与控制数据可以指示车辆300以每小时30英里(mph)的速度移动10米，然后以25mph的速度改变到右车道。

基于规划与控制数据，控制模块306根据由规划与控制数据定义的路线或路径，通过向车辆控制系统111发送适当的命令或信号来控制和驱动自动驾驶车辆。规划与控制数据包括足够的信息以使用适当的车辆设置或沿着路径或路线的不同时间点的驾驶参数(例如，油门、制动、转向命令)将车辆从路线或路径的第一点驾驶到第二点。

在一个实施方式中，规划阶段在多个规划周期(也称为驾驶周期)中(例如，在每个100毫秒(ms)的时间间隔中)执行。对于每个规划周期或驾驶周期，将基于规划与控制数据发出一个或多个控制命令。也就是说，对于每100ms，规划模块305规划下一个路线段或路径段，例如，包括目标位置和ADV到达该目标位置所需的时间。可替换地，规划模块305可以进一步指定特定速度、方向和/或转向角等。在一个实施方式中，规划模块305针对下一预定时间段(诸如5秒)规划路线段或路径段。对于每个规划周期，规划模块305基于在先前周期中规划的目标位置来规划当前周期(诸如，接下来的5秒)的目标位置。然后，控制模块306基于当前循环的规划与控制数据生成一个或多个控制命令(例如，油门、制动、转向控制命令)。

注意，决定模块304和规划模块305可以集成为集成模块。决定模块304/规划模块305可以包括导航系统或导航系统的功能，以确定自动驾驶车辆的驾驶路径。例如，导航系统可以确定一系列速度和方向，以影响自动驾驶车辆沿着路径的运动，该运动基本上避免了所感知的障碍，同时大体沿着基于道路的路径使自动驾驶车辆向着最终终点前进。可以经由用户接口系统113根据用户输入来设置终点。导航系统可以在自动驾驶车辆运行时动态地更新驾驶路径。导航系统可以将来自GPS系统的数据与一个或多个地图合并，以确定自动驾驶车辆的驾驶路径。

图4是示出根据一个实施方式的用于自动驾驶的系统架构的框图。系统架构400可以代表如图3A和3B所示的自动驾驶系统的系统架构。参考图4，系统架构400包括但不限于应用层401、规划与控制(PNC)层402、感知层403、设备驱动器层404、固件层405和硬件层406。应用层401可以包括与自动驾驶车辆的用户或乘客交互的用户接口或配置应用程序，诸如与用户接口系统113相关联的功能。PNC层402可以包括至少规划模块305和控制模块306的功能。感知层403可以包括至少感知模块302的功能。在一个实施方式中，存在包括预测模块303和/或决定模块304的功能的附加层。可替换地，这些功能可以被包括在PNC层402和/或感知层403中。系统架构400还包括设备驱动器层404、固件层405和硬件层406。固件层405可以代表至少传感器系统115的功能，传感器系统115可以以现场可编程门阵列(FPGA)的形式实现。硬件层406可以代表自动驾驶车辆的硬件，例如控制系统111和/或传感器系统115。层401至403可以经由设备驱动器层404与固件层405和硬件层406通信。

图5是示出根据本发明一个实施方式的传感器系统的示例的框图。参照图5，传感器系统115包括多个传感器510和联接至主机系统110的传感器单元500。主机系统110代表如上所述的规划与控制系统，其可包括如图3A和3B中所示的模块中的至少一些。传感器单元500可以以FPGA器件或ASIC(专用集成电路)器件的形式实现。在一个实施方式中，传感器单元500除其它之外包括一个或多个传感器数据处理模块501(也简称为传感器处理模块)、数据传输模块502和传感器控制模块或逻辑503。模块501至503可以通过传感器接口504与传感器510通信，并通过主机接口505与主机系统110通信。可选地，可以利用内部或外部缓存器506来缓存数据以进行处理。

在一个实施方式中，对于接收路径或上游方向，传感器处理模块501被配置为经由传感器接口504从传感器接收传感器数据并处理传感器数据(例如，格式转换、错误检查)，传感器数据可以临时地储存在缓存器506中。数据传输模块502被配置为使用与主机接口505兼容的通信协议将处理后的数据传输到主机系统110。类似地，对于传输路径或下游方向，数据传输模块502被配置为从主机系统110接收数据或命令。然后，数据由传感器处理模块501处理成与相应传感器兼容的格式。然后将处理后的数据传输到传感器。

在一个实施方式中，传感器控制模块或逻辑503被配置为响应于经由主机接口505从主机系统(例如，感知模块302)接收的命令而控制传感器510的某些操作，诸如捕获传感器数据的激活的定时。主机系统110可以配置传感器510以协作和/或同步的方式捕获传感器数据，使得传感器数据可以用于在任何时间点感知车辆周围的驾驶环境。

传感器接口504可包括以太网、USB(通用串行总线)、LTE(长期演进)或蜂窝、WiFi、GPS、相机、CAN、串行(例如，通用异步接收器发送器或UART)、SIM(用户识别模块)卡和其他通用输入/输出(GPIO)接口中的一个或多个。主机接口505可以是任何高速或高带宽接口，例如PCIe接口。传感器510可包括在自动驾驶车辆中使用的各种传感器，诸如相机、LIDAR设备、RADAR设备、GPS接收器、IMU、超声波传感器、GNSS(全球导航卫星系统)接收器、LTE或蜂窝SIM卡、车辆传感器(例如，油门、制动、转向传感器)和系统传感器(例如，温度、湿度、压力传感器)等。

例如，相机可以通过以太网或GPIO接口联接。GPS传感器可以通过USB或特定的GPS接口联接。车辆传感器可以通过CAN接口联接。RADAR传感器或超声波传感器可通过GPIO接口联接。LIDAR设备可以通过以太网接口联接。外部SIM模块可以通过LTE接口联接。类似地，内部SIM模块可以插入传感器单元500的SIM插口上。诸如UART的串行接口可以与控制台系统联接以用于调试目的。

注意，传感器510可以是任何类型的传感器并且可以由各种零售商或供应商提供。传感器处理模块501被配置为处理不同类型的传感器及其各自的数据格式和通信协议。根据一个实施方式，每个传感器510与特定通道相关联，用于处理传感器数据并在主机系统110和相应的传感器之间传送处理后的传感器数据。每个通道包括特定的传感器处理模块和特定的数据传输模块，这些模块已被配置或编程为处理相应的传感器数据和协议。

在一个实施方式中，传感器单元500包括高精度时间生成电路517。高精度时间生成电路517可以生成将由每个传感器510使用的时间和/或时间戳，以跟踪传感器数据何时被每个传感器510传输或捕捉/触发，和/或何时被传感器单元500接收，如图6A-6B所示。

现在参考图6A，高精度时间生成电路517可以包括时间同步单元550、GPS传感器551和本地定时器553。时间同步单元550可以相对于从来自GPS传感器551的每秒脉冲(PPS)信号导出的时间来同步本地定时器553。PPS可用于将本地定时器553对准到纳秒以进行精确的时间测量。GPS传感器551可以是图2的传感器系统115的GPS单元212的一部分，或者GPS传感器551可以是集成在高精度时间生成电路517内的专用GPS传感器。本地定时器553可以为传感器单元500生成时间。本地定时器553可以是来自任何本地RTC(例如，CPU RTC或FPGARTC)或传感器单元500的传感器的定时器，或者是从诸如蜂窝源(例如，4G、长期演进(LTE)、5G)的外部源、WIFI信号源、FM接收器等获取的定时器。

参考图6B，时间同步单元550可以包括监视模块555、调整模块557、毫秒生成器603、微秒生成器605，纳秒生成器607、解复用器609和配置611。毫秒生成器603、微秒生成器605和纳秒生成器607可以基于本地定时器553的振荡器分别生成毫秒、微秒和纳秒振荡周期(例如，三个不同间隔度下的振荡器计数器)。配置611可以配置选择信号以选择毫秒生成器603、微秒生成器605和纳秒生成器607中的哪一个的输出将被路由到监视模块555。监视模块555可以监视所生成的振荡周期以对这些周期进行计数。调整模块557可以调整计数(或修改计数表示)，以使本地定时器553与来自GPS传感器551的PPS信号同步。在一个实施方式中，用于配置611的选择信号可以通过传感器单元500的用户编程或者通过反馈回路中的监视模块555/调整模块557编程。例如，如果确定本地定时器553相对精确，则用户可以进行配置以禁用毫秒生成器。

取决于所使用的晶体振荡器的类型，本地定时器553可以具有0.1至100ppm的精度，例如，任何脉冲可休止0.1至100微秒，而来自GPS传感器511的每秒脉冲(PPS)信号具有小于0.1ppm的准确率，或对于每秒的每个脉冲而言具有小于0.1微秒的偏差。对于0.1ppm的GPS PPS信号，来自GPS传感器551的所接收的PPS信号可以维持连续脉冲处于每秒999999.9和1000000.1微秒之间，而典型的100ppm本地定时器553可以维持连续脉冲处于每秒999900和1000100微秒之间。此外，由于本地定时器553使用的晶体振荡器IC的环境温度的变化，本地定时器553的脉冲偏差的变化可以实时改变。因此，目的是调整或同步本地定时器553以实时匹配GPS传感器551。

为了将本地定时器553同步到GPS传感器551，在一个实施方式中，GPS传感器551接收GPS脉冲信号(PPS)，GPS脉冲信号是由卫星发送的RF信号，卫星以一定的准确率(例如，<0.1ppm)在空间中广播其信号。在一些实施方式中，GPS传感器551从第一GPS卫星接收PPS信号，如果第一GPS卫星超出范围，则接着接收来自第二GPS卫星的PPS信号。由于GPS卫星使用其自己的精确时间测量，每颗卫星都有自己的一组机载原子钟，因此来自GPS卫星的PPS信号可被视为一个或多个参考定时器。然而，应注意，因为本地定时器553被实时调整以匹配任何一个GPS PPS信号，所以假设两个或更多个不同GPS卫星的GPS PPS信号的任何时间差异都不是问题，因为本地定时器553可以如下面进一步描述的那样实时地平稳地同步。

一旦接收到GPS PPS信号，监视模块555就可以确定PPS信号的时间的任何偏移和本地定时器553的时间，并且可以基于所确定的偏移来生成第二本地实时时钟/定时器。例如，基于PPS信号，日期和时间信息(协调通用时间或UTC格式)最初可以由GPS NMEA(国家海洋电子协会)数据信息提供，精确到秒。接下来，在一个实施方式中，毫秒生成器603可以使用本地定时器553生成接近1毫秒的振荡计数(例如，第一间隔度)。可以通过使用分频器电路对本地定时器553的信号频率进行划分以生成接近1毫秒的振荡计数。然后，对于一秒的GPS PPS信号时间间隔，例如，本地定时器553滞后于GPS PPS信号约1毫秒，监视模块555可以从毫秒生成器603检测或计数多个周期(例如，999个周期)。因为毫秒生成器603滞后于GPS PPS，所以在一个实施方式中，调整模块557调整毫秒生成器输出以表示每次振荡1.001毫秒。然后，对于每秒，毫秒生成器603生成以下1000个振荡表示：0.000，1.001，2.002，......，999.999和1001毫秒。因此，自毫秒生成器603的第999个周期计数到999.999毫秒。

接下来，微秒生成器605可以使用本地定时器553产生接近1微秒的振荡计数。可以通过使用第二分频器电路对本地定时器553的信号频率进行划分来生成接近1微秒的振荡计数(例如，第二间隔度)的。对于1毫秒的GPS PPS时间间隔，监视模块555可以从微秒生成器605计数998个周期或者2微秒的偏移。同样，因为微秒生成器605滞后于GPS PPS，所以调整模块557调整微秒生成器输出以表示每次振荡1.002微秒。然后，对于每毫秒，微秒生成器生成以下1000个振荡表示：0.000，1.002，2.004，......，999.996，1000.998和1002微秒。因此第998个周期计数到999.996微秒。

接下来，纳秒生成器607可以使用本地定时器553产生接近1纳秒的振荡计数。可以通过使用第三分频器电路对本地定时器553的信号频率进行划分来生成接近1纳秒的振荡计数(例如，第三间隔度)。对于1微秒的GPS PPS信号时间间隔，监视模块555可以从纳秒生成器607计数997个周期，或者检测3纳秒的偏移。同样，调整模块557可以调整纳秒生成器输出以表示每次振荡1.003纳秒。然后，对于每微秒，纳秒生成器生成以下1000个振荡表示：0.000，1.003，2.006，......，999.991，1000.994，1001.997和1003纳秒。因此，从纳秒生成器607的第997周期计数到999.991纳秒。这样，任何生成器输出(例如，表示)或其组合都可以实时地生成高精度时间。然后可以将该高精度时间提供给传感器单元500的传感器。在上面的示例中，使用纳秒生成器所生成的时间具有高达1纳秒的精度。注意，尽管描述了三个生成器(例如，三个间隔度)，但是可以使用任何数量的生成器和间隔度来生成高精度时间。

在一些实施方式中，配置611可以经由解复用器609选择性地启用/禁用任何生成器603至607。选择性可以打开/关闭任何生成器。当仅需要输出的子集时，选择性对于选择生成器输出的子集(例如，仅纳秒生成器)是有用的。在另一个实施方式中，监视模块555缓冲(例如，保存)针对不同间隔度的偏移并且如果GPS传感器信号丢失则保持第一、第二和第三计数值(例如，每个振荡的值表示)，直到GPS传感器信号再次恢复。

图7是示出根据一个实施方式的方法的流程图。过程700可以由处理逻辑执行，处理逻辑可以包括软件、硬件或其组合。例如，过程700可以由图5的传感器单元500执行。参考图7，在框701处，处理逻辑在传感器单元处从ADV的GPS传感器接收全球定位系统(GPS)脉冲信号，其中GPS脉冲信号是由卫星发送至GPS传感器的RF信号，其中传感器单元联接至安装在ADV的多个传感器和主机系统，其中主机系统包括感知模块和规划与控制(PNC)模块，其中感知模块基于从传感器获得并由传感器单元的处理模块处理的传感器数据来感知ADV周围的驾驶环境，并且其中PNC模块将基于感知数据规划用于自动驾驶ADV的路径。在框702处，处理逻辑从传感器单元的本地振荡器接收第一本地振荡器信号。在框703处，处理逻辑将第一本地振荡器信号实时地同步至GPS脉冲信号，包括基于GPS脉冲信号修改第一本地振荡器信号。在框704处，处理逻辑基于所同步的第一本地振荡器信号生成第二振荡器信号，其中第二振荡器信号被提供给至少一个传感器以用作时钟信号从而操作传感器单元。

在一个实施方式中，同步本地振荡器包括使用本地振荡器生成具有第一间隔度的第一计数器；监视第一计数器以在第一间隔度下对多个振荡进行计数以达到GPS脉冲信号的时间间隔，其中每个计数表示第一间隔度下的振荡；基于第一间隔度下所监视的第一计数器计算第一计数值；以及基于所计算的第一计数值修改第一计数器，使得每个计数表示第一间隔度下的振荡的一部分，以在第一间隔度下同步本地振荡器。

在另一实施方式中，同步本地振荡器包括使用本地振荡器生成具有第二间隔度的第二计数器；监视第二计数器以在第二间隔度下对多个振荡进行计数以达到GPS脉冲信号的时间间隔，其中每个计数表示第二间隔度下的振荡；基于第二间隔度下所监视的第二计数器计算第二计数值；以及基于所计算的第二计数值修改第二计数器，使得每个计数表示第二间隔度下的振荡的一部分，以在第二间隔度下同步本地振荡器。

在另一实施方式中，同步本地振荡器包括使用本地振荡器生成具有第三间隔度的第三计数器；监视第三计数器以在第三间隔度下对多个振荡进行计数以达到GPS脉冲信号的时间间隔，其中每个计数表示第三间隔度下的振荡；基于第三间隔度下所监视的第三计数器计算第三计数值；以及基于所计算的第三计数值修改第三计数器，使得每个计数表示第三间隔度下的振荡的一部分，以在第三间隔度下同步本地振荡器。在另一实施方式中，第一间隔度是毫秒间隔度，第二间隔度是微秒间隔度，第三间隔度是纳秒间隔度。

在另一实施方式中，处理逻辑还禁止第一、第二或第三计数器中的任何一个被生成以用于同步。在另一个实施方式中，如果GPS传感器信号丢失，则处理逻辑还保持第一、第二和第三计数值，直到再次重新获得GPS传感器信号。

图8是示出根据一个实施方式的传感器单元的示例的框图。除了增加了时间戳同步中枢设备519之外，图8与图5类似。时间戳同步中枢设备519可以为任何传感器510生成一个或多个时间戳(例如，接收RX时间戳、发送TX时间戳和/或触发时间戳)，或者简单地向任何传感器510提供时间信息。时间戳同步中枢设备519可以以各种方式联接至每个传感器，但是每个传感器联接至TX时间戳生成器、RX时间戳生成器或两者。RX/TX和触发时间戳的准确度对于跟踪传感器数据获取时间至关重要。

图9是示出根据一个实施方式的时间戳同步中枢设备的示例的框图。时间戳同步中枢设备519包括时间生成或GPS脉冲单元901、时间戳格式转换器903、TX时间戳生成器911至913和RX时间戳生成器921至923。时间戳同步中枢设备519被联接至多个传感器(例如，S1、S2、和S3)从而为传感器提供TX/RX和/或触发时间戳。时间生成或GPS脉冲单元901可以为传感器S1至S3生成时间或提供GPS脉冲。时间戳格式转换器903可以将一种时间戳格式转换为另一种，例如，时间戳可以从毫秒：微秒：纳秒：分：秒：时：月：日：年(ms:us:ns:mm:ss:hh:month:day:year)的格式转换为分：秒：时：月：日：年(mm:ss:hh:month:day:year)的格式。时间戳格式可包括以任意组合和/或排序的年、月、日、时、分、秒、毫秒、微秒和纳秒。因此，时间戳格式转换器903可以根据一些传感器(例如传感器S1和S3)的时间输入参数的要求将一种格式转换为另一种。

TX时间戳生成器911至913可以为传感器单元的传感器生成发送时间戳。在一个实施方式中，TX时间戳生成器可以将GPS PPS简单地路由到一个或多个传感器，以向传感器(例如，S1)提供GPS PPS信号。S1传感器的示例包括Velodyne的LIDAR传感器，其接受GPS时间信息作为输入。GPS时间输入信息用于将LIDAR传感器与GPS时钟同步。在传感器被同步后，LIDAR传感器可以触发/捕捉深度图像并且包括伴随该深度图像的触发时间戳。第二时间戳可以是发送时间戳，其表示传感器S1将传感器数据从S1发送至传感器单元500的时间。这里，触发时间戳和/或发送时间戳可以作为元数据随着深度图像从传感器S1发送至传感器单元500。

S1传感器的另一示例包括相机传感器，其可以接受分：秒：时：月：日：年(mm:ss:hh:month:day:year)的格式化时间信息作为输入参数。在这种情况下，TX时间戳生成器生成要发送至相机传感器的分：秒：时：月：日：年(mm:ss:hh:month:day:year)格式的TX时间戳(由时间生成单元901提供)。相机传感器可以触发/捕捉具有触发时间戳的RGB图像，该触发时间戳可以从TX时间戳导出(例如，考虑其间的任何延迟)。伴随触发时间戳，可以包括表示传感器数据何时被发送至传感器单元的第二时间戳(发送时间戳)，以作为时间信息元数据。传感器数据连同时间信息元数据然后可以从相机传感器发送到传感器单元500。S1传感器的其他示例包括RADAR传感器、SONAR传感器和接受时间输入参数的任何传感器。

在另一个实施方式中，TX时间戳生成器生成分：秒：时：月：日：年(mm:ss:hh:month:day:year)格式的时间戳，并为一个或多个传感器提供所生成的时间戳，分：秒：时：月：日：年(mm:ss:hh:month:day:year)时间戳已与GPS PPS信号同步。这些传感器(例如，S3)可以将传感器数据和时间戳元数据(未改变的)直接发送至主机系统110。当没有更多的通信信道可用时或者当传感器数据仅需要低带宽时，可以建立到主机系统110的直接联接，例如以太网连接。S3传感器的示例可以包括以太网、相机和/或RADAR传感器等。

RX时间戳生成器921至923可以在传感器单元500接收传感器数据时生成接收时间戳，并将所生成的接收时间戳作为时间元数据添加到传感器数据。因此，当传感器数据被发送至主机系统110时，存在关于传感器单元500获取传感器数据的时间的可用信息。使用RX时间戳生成器的传感器的示例是S1和S2。S1和S2之间的区别在于S1还提供发送(TX)和/或触发时间戳信息，而S2仅提供接收(RX)时间戳信息。S2传感器的示例包括LIDAR、相机和/或RADAR传感器等。

在另一实施方式中，时间戳同步中枢设备519联接至主机系统110(例如，通过PCIe总线)以向主机系统110提供时间信息(例如，时间信息/时间戳313)。所提供的时间信息允许主机系统110将主机系统110的RTC(例如，CPU-RTC)与所提供的时间同步，使得在传感器单元500和主机系统110之间使用单个全球时间。此后，用于ADV的主机系统110的规划与控制模块可以使用主机系统110的与传感器单元500同步的本地RTC自动地规划和控制ADV。

图10是示出根据一个实施方式的传感器单元的示例的框图。除了增加了时间源排名模块521之外，图10与图8类似。时间源排名模块521可以根据待用作本地RTC(例如，图6A的本地定时器553)的时间源的适合性对多个可用时间源的进行排名。

图11是示出根据一个实施方式的时间源排名电路的示例的框图。参考图11，时间源排名模块521可以包括子模块，诸如接收模块1101、直方图生成器1103、直方图排名模块1105、直方图选择模块1107、时间戳生成器1109、CPU-RTC监视模块1111和记录器1113。时间源1120可以包括GPS传感器、LTE、CPU RTC、WIFI、FPGA RTC、FM接收器和V2X传感器。

接收模块1101可以从不同时间源1120接收时间戳或时间信息。直方图生成器1103可以基于从不同时间源1120接收的时间戳或时间信息生成差异直方图。在一个实施方式中，差异直方图可以是一段时间(例如几小时或一天)内平均的差异直方图。在另一个实施方式中，在一段时间内平均的差异直方图可以是移动平均。直方图排名模块1105可以使用GPS传感器时间源作为参考时间源对时间源进行排名，例如，对时间源按照与GPS传感器的时间相比的时间差从最小到最大排名。直方图选择模块1107可以选择具有与GPS传感器时间源的时间差最小的时间的时间源。时间戳生成器1109可以基于所选择的时间源生成时间信息或时间戳。CPU-RTC监视模块1111可以监视CPU-RTC和GPS传感器的时间的时间差。记录器1113可以将CPU-RTC的时间信息存储到日志文件，诸如CPU-RTC和GPS传感器的时间的增量时间或时间差。

当在地下停车库中启动ADV时(例如，当没有GPS信号时)，ADV使用时间源排名模块521。在一个实施方式中，因为传感器单元500或主机系统110仍然需要相对准确的时间来生成时间戳，所以如果缺少关于传感器单元500或ADV的可用时间源的准确度的信息，则可以使用默认的时间源排名列表来确定优选时间源。默认排名列表的示例对各种时间源例如可按照如下顺序进行排名：GPS、FPGA RTC、WIFI、LTE和CPU RTC。在这种情况下，如果唯一可用的时间源来自FPGA RTC和WIFI信号，则FPGA RTC时间源具有优先级，并且是建立本地时间(例如图6A的本地定时器553的本地时间)的优选时间源。然而，一旦来自GPS传感器的信号可用，在一个实施方式中，时间源排名模块521基于排名系统确定不同可用时间源的准确度。

在一个实施方式中，时间源排名模块521通过排名系统基于许多可用时间源的绝对差值来生成直方图。直方图或差异直方图可以生成几轮，或者这些直方图可以在预定时间段内平均，或者只要GPS信号可用。由差异直方图确定的与GPS传感器的最接近(例如，最小差异)的时间源被选择为将在GPS信号不可用时使用的最佳时间源，例如，下次ADV在地下车库中开始点火时。在一个实施方式中，CPU RTC被预先配置为优选时间源。在这种情况下，记录器1113将用于CPU RTC的差异直方图、增量时间或平均增量时间写入日志文件或日志缓冲器。差异直方图、增量时间或平均增量时间记录CPU RTC和GPS时间的时间差。在下一次点火时，在没有GPS信号的情况下，传感器单元500然后可以基于增量时间调整CPU RTC并使用调整后的CPU RTC作为本地时间。在一个实施方式中，当GPS信号可用时，可以更新增量时间以反映CPU RTC的任何偏差。

图12是根据一个实施方式的对时间源进行排名的方法的流程图。过程1200可以由处理逻辑执行，处理逻辑可以包括软件、硬件或其组合。例如，过程1200可以由图11的时间源排名模块521执行。参考图12，在框1201处，处理逻辑从包括传感器和RTC的多个时间源接收多个时间，其中传感器与ADV通信并且传感器至少包括GPS传感器，并且其中RTC至少包括中央处理单元实时时钟(CPU-RTC)。请注意，CPU-RTC是用于传感器单元的CPU的RTC。RTC和传感器时间源的示例包括GPS传感器、LTE、CPU RTC、WIFI、FPGA RTC、FM接收器和V2X传感器。在框1202处，处理逻辑基于每个时间源的时间生成针对GPS传感器的时间与每个其他传感器和RTC的时间之间的差异的差异直方图。在框1203处，处理逻辑基于差异直方图对传感器和RTC进行排名。在框1204处，处理逻辑从传感器或RTC之一选择相对于GPS传感器具有最小时间差的时间源。在框1205处，处理逻辑基于所选择的时间源生成时间戳，以对ADV的传感器单元的传感器数据加时间戳。

在一个实施方式中，差异直方图包括平均差异直方图，其包括用于GPS传感器以及其他传感器和RTC中的每个的平均时间差分布。在一个实施方式中，当差异直方图不可用时，处理逻辑默认为传感器或RTC的默认排名列表。

在一个实施方式中，处理逻辑还将CPU-RTC的时间信息存储到包括用于CPU-RTC和GPS传感器的时间的时间差的日志文件，监视CPU-RTC和GPS传感器的时间的时间差，并根据所监视的时间差更新日志文件中的时间信息。在另一实施方式中，时间信息被存储为二进制数据。在一个实施方式中，时间信息存储在日志缓冲器中。在一个实施方式中，时间源包括：LTE、WIFI、CPU RTC、FPGA RTC、FM接收器、V2X传感器或GPS传感器。在一个实施方式中，处理逻辑还将传感器和RTC的差异直方图和排名记录到日志文件或日志缓冲器。

图13是示出根据一个实施方式的传感器单元的示例的框图。除了增加了时间源恢复模块523之外，图13与图10类似。时间源恢复模块523可以在GPS信号在一段时间内不可用但随后变得可用时恢复本地时间源，例如恢复时钟漂移或累积在一段时间内本地时间源和GPS时间源之间的时间差异。

图14是示出根据一个实施方式的时间源恢复电路的示例的框图。参考图14，时间源恢复模块523包括子模块，诸如时间差确定器模块1401、最大限制/步进确定器模块1403、平稳恢复模块1405、突然恢复模块1407和GPS传感器恢复检测器1409。

时间差确定器模块1401可以确定本地时间源和GPS时间源之间的时间差或时间差异。最大限制/步进确定器模块1403可以确定时间差异的最大限制，其中时间恢复将被平稳地执行，而不是突然地执行。最大限制可以被预先配置并存储在本地寄存器中。可以在初始化期间从主机系统接收最大限制，或者在正常操作期间通过API动态地接收最大限制。例如，如果时间差异低于预定的最大限制，则根据平稳逻辑执行时间恢复。如果时间差异高于最大限制，则根据突然逻辑(例如，将本地时间立即对准GPS时间)执行时间恢复。最大限制/步进确定器模块1403还可以根据平稳逻辑确定用于平稳时间源恢复的恢复增量/步进(或恢复时间间隔)。

增量步进还可以被预先配置并存储在本地寄存器中，其中增量步进可以从主机系统接收并由在主机系统中运行的软件配置。平稳恢复模块1405包括平稳逻辑并且可以执行平稳的时间源恢复。平稳恢复是当本地时间源使用预定的增量步进在预定时间段内赶上或对准GPS时间。突然恢复模块1407可以执行突然的时间源恢复，例如，突然或立即将时间源的时间与GPS时间对准。当GPS信号从不可用转换为可用时和/或当GPS信号从可用转换为不可用时，GPS传感器恢复检测器1409可以检测GPS信号的转换。

举例来说，当ADV在地面道路上并且可以访问可用的GPS信号时，本地时间(或本地实时时钟)可以由GPS PPS获取并同步。当ADV进入一段隧道时，GPS信号可能变得不可用，并且诸如CPU RTC的本地RTC或传感器可以接管时间源的功能。在隧道的延伸范围内，因为本地时间源可能是不准确的，所以由于时钟漂移而导致时间差异(例如，本地时间源的时间与GPS时间之间的时间差)。一旦ADV离开隧道，GPS传感器恢复检测器1409就检测GPS信号转换。然后，时间差确定器模块1401确定或计算本地时间源(可以基于如上所述的时间源差异直方图选择本地时间源)和GPS时间之间的时间差异。然后，最大限制/步进确定器模块1403将时间差与最大限制(最大限制可以由用户预先配置)进行比较，如果时间差大于最大限制，则对本地时间源应用平稳逻辑(使用用户预先配置的恢复增量/步进)以将本地时间源与GPS时间对准。否则，对本地时间源应用突然逻辑以将本地时间源与GPS时间对准。

图15是示出根据一个实施方式的平稳时间源恢复的示例的时序图。参考图15，在时间为0处，当检测到GPS信号从不可用转换为可用(例如，变得可用)时，初始时间差被确定为200纳秒(ns)的滞后。将初始时间差与预定的最大限制(例如，500ms)进行比较，并确定其小于最大限制。在这种情况下，因为确定初始时间差小于最大限制，所以应用平稳逻辑。此外，由于本地时间源滞后于GPS时间，因此本地时间源以递增方式增加(根据预先配置的步进增量或最大增量间隔)以赶上GPS时间。在一个实施方式中，基于用于传感器单元的数字时钟的数字时钟周期时间间隔预先确定增量步进。例如，增量步进可以是10ns，因为传感器单元的时钟周期具有10ns的时间间隔。在这种情况下，对于每个数字时钟周期(例如，10ns)，本地时间源通过将周期间隔加上增量(例如20ns)来对时间进行增量。在20个数字时钟周期(或200ns)之后，本地时钟源将与GPS时间对准。注意，具有10ns的增量步进的、500ms的最大限制将提供500ms的最大时间恢复周期。这里，可以调整增量步进以加速或减慢平稳恢复时间间隔。

如果初始时间差被确定为大于500ms，则本地时间源突然对准GPS时间而无需任何平稳逻辑。请注意，调整时间源不会干扰用于传感器单元的本地数字时钟，只会调整为传感器单元的一个或多个传感器提供TX/RX和触发时间戳的时间戳时钟源。虽然500ms和10ns分别被描述为最大限制和恢复增量/步进，但是任何时间间隔都可以用作最大限制和时间增量。

图16是根据一个实施方式的恢复时间源的方法的流程图。过程1600可以由处理逻辑执行，处理逻辑可以包括软件、硬件或其组合。例如，过程1600可以由图14的时间源恢复模块523执行。参考图16，在框1601处，处理逻辑确定本地时间源与GPS传感器的时间之间的时间差。在框1602处，处理逻辑确定时间差的最大限制和用于平稳时间源恢复的最大恢复增量(例如，步进增量)或最大恢复时间间隔。在框1603处，处理逻辑确定本地时间源与GPS传感器的时间之间的差小于最大限制。在框1604处，处理逻辑规划时间源的平稳恢复，以在最大恢复时间间隔内将本地时间源收敛至GPS传感器的时间。在框1605处，处理逻辑基于所恢复的时间源生成时间戳(RX/TX或触发时间戳)，以对用于ADV的传感器单元的传感器数据加时间戳。

在一个实施方式中，处理逻辑还确定出本地时间源与GPS传感器的时间之间的差大于最大限制。然后，处理逻辑规划时间源的突然恢复，以将本地时间源指定为GPS传感器的时间。在一个实施方式中，处理逻辑还规划时间源的平稳恢复，以基于与最大恢复增量不同的预定时间增量将本地时间源收敛至GPS传感器的时间。

在一个实施方式中，预定时间增量(或步进)是传感器单元的单个时钟周期间隔。在另一实施方式中，单个时钟周期间隔是10纳秒。在一个实施方式中，最大限制和恢复增量或最大恢复时间间隔由用户预先配置。在一个实施方式中，在检测到来自GPS传感器的信号恢复时确定本地时间源与GPS传感器的时间之间的时间差。

图17是示出可以与本公开的一个实施方式一起使用的数据处理系统的示例的框图。例如，系统1500可以表示以上所述的执行上述过程或方法中的任一个的任何数据处理系统，例如，图1的感知与规划系统110或者服务器103至104中的任一个。系统1500可以包括许多不同的部件。这些部件可以实施为集成电路(IC)、集成电路的部分、分立电子装置或适用于电路板(诸如，计算机系统的主板或插入卡)的其它模块或者实施为以其它方式并入计算机系统的机架内的部件。

还应注意，系统1500旨在示出计算机系统的许多部件的高阶视图。然而，应当理解的是，某些实施例中可以具有附加的部件，此外，其它实施例中可以具有所示部件的不同布置。系统1500可以表示台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、服务器、移动电话、媒体播放器、个人数字助理(PDA)、智能手表、个人通信器、游戏装置、网络路由器或集线器、无线接入点(AP)或中继器、机顶盒或其组合。此外，虽然仅示出了单个机器或系统，但是术语“机器”或“系统”还应当被理解为包括单独地或共同地执行一个(或多个)指令集以执行本文所讨论的任何一种或多种方法的机器或系统的任何集合。

在一个实施方式中，系统1500包括通过总线或互连件1510连接的处理器1501、存储器1503以及装置1505至1508。处理器1501可以表示其中包括单个处理器内核或多个处理器内核的单个处理器或多个处理器。处理器1501可以表示一个或多个通用处理器，诸如，微处理器、中央处理单元(CPU)等。更具体地，处理器1501可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、或实施其它指令集的处理器、或实施指令集组合的处理器。处理器1501还可以是一个或多个专用处理器，诸如，专用集成电路(ASIC)、蜂窝或基带处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器、图形处理器、通信处理器、加密处理器、协处理器、嵌入式处理器、或者能够处理指令的任何其它类型的逻辑。

处理器1501(其可以是低功率多核处理器套接口，诸如超低电压处理器)可以充当用于与所述系统的各种部件通信的主处理单元和中央集线器。这种处理器可以实施为片上系统(SoC)。处理器1501被配置成执行用于执行本文所讨论的操作和步骤的指令。系统1500还可以包括与可选的图形子系统1504通信的图形接口，图形子系统1504可以包括显示控制器、图形处理器和/或显示装置。

处理器1501可以与存储器1503通信，存储器1503在一个实施方式中可以经由多个存储器装置实施以提供给定量的系统存储。存储器1503可以包括一个或多个易失性存储(或存储器)装置，诸如，随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、静态RAM(SRAM)或者其它类型的存储装置。存储器1503可以存储包括由处理器1501或任何其它装置执行的指令序列的信息。例如，各种操作系统、装置驱动程序、固件(例如，输入输出基本系统或BIOS)和/或应用的可执行代码和/或数据可以加载到存储器1503中并由处理器1501执行。操作系统可以是任何类型的操作系统，例如，机器人操作系统(ROS)、来自

公司的/>

操作系统、来自苹果公司的Mac/>

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公司的

LINUX、UNIX，或者其它实时或嵌入式操作系统。

系统1500还可以包括IO装置，诸如装置1505至1508，包括网络接口装置1505、可选的输入装置1506，以及其它可选的IO装置1507。网络接口装置1505可以包括无线收发器和/或网络接口卡(NIC)。所述无线收发器可以是WiFi收发器、红外收发器、蓝牙收发器、WiMax收发器、无线蜂窝电话收发器、卫星收发器(例如，全球定位系统(GPS)收发器)或其它射频(RF)收发器或者它们的组合。NIC可以是以太网卡。

输入装置1506可以包括鼠标、触摸板、触敏屏幕(其可以与显示装置1504集成在一起)、指针装置(诸如，手写笔)和/或键盘(例如，物理键盘或作为触敏屏幕的一部分显示的虚拟键盘)。例如，输入装置1506可以包括联接到触摸屏的触摸屏控制器。触摸屏和触摸屏控制器例如可以使用多种触敏技术(包括但不限于电容、电阻、红外和表面声波技术)中的任一种，以及其它接近传感器阵列或用于确定与触摸屏接触的一个或多个点的其它元件来检测其接触和移动或间断。

IO装置1507可以包括音频装置。音频装置可以包括扬声器和/或麦克风，以促进支持语音的功能，诸如语音识别、语音复制、数字记录和/或电话功能。其它IO装置1507还可以包括通用串行总线(USB)端口、并行端口、串行端口、打印机、网络接口、总线桥(例如，PCI-PCI桥)、传感器(例如，诸如加速度计运动传感器、陀螺仪、磁强计、光传感器、罗盘、接近传感器等)或者它们的组合。装置1507还可以包括成像处理子系统(例如，相机)，所述成像处理子系统可以包括用于促进相机功能(诸如，记录照片和视频片段)的光学传感器，诸如电荷联接装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)光学传感器。某些传感器可以经由传感器集线器(未示出)联接到互连件1510，而诸如键盘或热传感器的其它装置可以根据系统1500的具体配置或设计由嵌入式控制器(未示出)控制。

为了提供对诸如数据、应用、一个或多个操作系统等信息的永久性存储，大容量存储设备(未示出)也可以联接到处理器1501。在各种实施方式中，为了实现更薄且更轻的系统设计并且改进系统响应性，这种大容量存储设备可以经由固态装置(SSD)来实施。然而，在其它实施方式中，大容量存储设备可以主要使用硬盘驱动器(HDD)来实施，其中较小量的SSD存储设备充当SSD高速缓存以在断电事件期间实现上下文状态以及其它此类信息的非易失性存储，从而使得在系统活动重新启动时能够实现快速通电。另外，闪存装置可以例如经由串行外围接口(SPI)联接到处理器1501。这种闪存装置可以提供系统软件的非易失性存储，所述系统软件包括所述系统的BIOS以及其它固件。

存储装置1508可以包括计算机可访问的存储介质1509(也被称为机器可读存储介质或计算机可读介质)，其上存储有体现本文所述的任何一种或多种方法或功能的一个或多个指令集或软件(例如，模块、单元和/或逻辑1528)。处理模块/单元/逻辑1528可以表示上述部件中的任一个，例如感知模块302、规划模块305、控制模块306和/或传感器单元500。处理模块/单元/逻辑1528还可以在其由数据处理系统1500、存储器1503和处理器1501执行期间完全地或至少部分地驻留在存储器1503内和/或处理器1501内，数据处理系统1500、存储器1503和处理器1501也构成机器可访问的存储介质。处理模块/单元/逻辑1528还可以通过网络经由网络接口装置1505进行传输或接收。

计算机可读存储介质1509也可以用来永久性地存储以上描述的一些软件功能。虽然计算机可读存储介质1509在示例性实施方式中被示为单个介质，但是术语“计算机可读存储介质”应当被认为包括存储所述一个或多个指令集的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“计算机可读存储介质”还应当被认为包括能够存储或编码指令集的任何介质，所述指令集用于由机器执行并且使得所述机器执行本公开的任何一种或多种方法。因此，术语“计算机可读存储介质”应当被认为包括但不限于固态存储器以及光学介质和磁性介质，或者任何其它非暂时性机器可读介质。

本文所述的处理模块/单元/逻辑1528、部件以及其它特征可以实施为分立硬件部件或集成在硬件部件(诸如，ASICS、FPGA、DSP或类似装置)的功能中。此外，处理模块/单元/逻辑1528可以实施为硬件装置内的固件或功能电路。此外，处理模块/单元/逻辑1528可以以硬件装置和软件部件的任何组合来实施。

应注意，虽然系统1500被示出为具有数据处理系统的各种部件，但是并不旨在表示使部件互连的任何特定架构或方式；因为此类细节和本公开的实施方式没有密切关系。还应当认识到，具有更少部件或可能具有更多部件的网络计算机、手持计算机、移动电话、服务器和/或其它数据处理系统也可以与本公开的实施方式一起使用。

前述详细描述中的一些部分已经根据在计算机存储器内对数据位的运算的算法和符号表示而呈现。这些算法描述和表示是数据处理领域中的技术人员所使用的方式，以将他们的工作实质最有效地传达给本领域中的其他技术人员。本文中，算法通常被认为是导致所期望结果的自洽操作序列。这些操作是指需要对物理量进行物理操控的操作。

然而，应当牢记，所有这些和类似的术语均旨在与适当的物理量关联，并且仅仅是应用于这些量的方便标记。除非在以上讨论中以其它方式明确地指出，否则应当了解，在整个说明书中，利用术语(诸如所附权利要求书中所阐述的术语)进行的讨论是指计算机系统或类似电子计算装置的动作和处理，所述计算机系统或电子计算装置操控计算机系统的寄存器和存储器内的表示为物理(电子)量的数据，并将所述数据变换成计算机系统存储器或寄存器或者其它此类信息存储设备、传输或显示装置内类似地表示为物理量的其它数据。

本公开的实施方式还涉及用于执行本文中的操作的设备。这种计算机程序被存储在非暂时性计算机可读介质中。机器可读介质包括用于以机器(例如，计算机)可读的形式存储信息的任何机构。例如，机器可读(例如，计算机可读)介质包括机器(例如，计算机)可读存储介质(例如，只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存存储器装置)。

前述附图中所描绘的过程或方法可以由处理逻辑来执行，所述处理逻辑包括硬件(例如，电路、专用逻辑等)、软件(例如，体现在非暂时性计算机可读介质上)或两者的组合。尽管所述过程或方法在上文是依据一些顺序操作来描述的，但是应当了解，所述操作中的一些可以按不同的顺序执行。此外，一些操作可以并行地执行而不是顺序地执行。

本公开的实施方式并未参考任何特定的编程语言进行描述。应认识到，可以使用多种编程语言来实施如本文描述的本公开的实施方式的教导。

在以上的说明书中，已经参考本公开的具体示例性实施方式对本公开的实施方式进行了描述。将显而易见的是，在不脱离所附权利要求书中阐述的本公开的更宽泛精神和范围的情况下，可以对本公开作出各种修改。因此，应当在说明性意义而不是限制性意义上来理解本说明书和附图。

Claims (18)

1.一种恢复自动驾驶车辆(ADV)的时间源的方法，所述方法包括：

在GPS时间源不可用的情况下，使用从本地时间源获得的时间生成时间戳；

响应于确定所述GPS时间源变得可用，确定从所述本地时间源导出的第一时间与从所述GPS时间源导出的第二时间之间的时间差；

响应于确定所述第一时间和所述第二时间之间的时间差小于预定的最大限制，通过在预定的最大恢复时间间隔内使所述本地时间源逐渐收敛至所述GPS时间源来执行时间源的平稳恢复；

响应于确定所述第一时间和所述第二时间之间的时间差大于所述预定的最大限制，通过立即将所述本地时间源与所述GPS时间源对准来执行时间源的突然恢复；以及

基于所恢复的时间源生成时间戳，其中基于所恢复的时间源所生成的所述时间戳用于对从安装在所述自动驾驶车辆的多个位置上的多个传感器获得的传感器数据加时间戳，并且其中所述传感器数据被主机系统用来感知所述自动驾驶车辆周围的驾驶环境并基于感知数据自动驾驶所述自动驾驶车辆。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，基于预定的时间增量来执行使所述本地时间源逐渐收敛至所述GPS时间源的步骤。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述预定的时间增量是从所述主机系统预先配置和接收的。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述预定的时间增量是单个时钟周期间隔。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述单个时钟周期间隔为10纳秒。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定的最大限制和所述预定的最大恢复时间间隔是从所述主机系统预先配置和接收的。

7.一种恢复自动驾驶车辆(ADV)的时间源的装置，所述装置包括：

时间差确定器模块，用于响应于确定出GPS时间源从不可用变成可用，来确定从本地时间源获得的第一时间与从所述GPS时间源获得的第二时间之间的时间差，其中所述本地时间源用于在所述GPS时间源不可用的情况下生成时间戳；以及

平稳模块，联接至所述时间差确定器模块，所述平稳模块被配置为：

响应于确定所述第一时间和所述第二时间之间的时间差小于预定的最大限制，通过在预定的最大恢复时间间隔内使所述本地时间源逐渐收敛至所述GPS时间源来执行时间源的平稳恢复；

突然恢复模块，联接至所述时间差确定器模块，所述突然恢复模块被配置为：

响应于确定所述第一时间和所述第二时间之间的时间差大于所述预定的最大限制，通过立即将所述本地时间源与所述GPS时间源对准来执行时间源的突然恢复，

其中，基于所收敛的本地时间源生成后续时间戳，以对从安装在所述自动驾驶车辆的多个位置上的多个传感器获得的传感器数据加时间戳，并且其中所述传感器数据被主机系统用来感知所述自动驾驶车辆周围的驾驶环境并基于感知数据自动地驾驶所述自动驾驶车辆。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述本地时间源基于预定的时间增量被逐渐收敛至所述GPS时间源。

9.根据权利要求7所述的装置，其中，所述预定的时间增量是从所述主机系统预先配置和接收的。

10.根据权利要求7所述的装置，其中，所述预定的时间增量是单个时钟周期间隔。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述单个时钟周期间隔为10纳秒。

12.根据权利要求7所述的装置，其中，所述预定的最大限制和所述预定的最大恢复时间间隔是从所述主机系统预先配置和接收的。

13.一种用于自动驾驶车辆(ADV)的传感器单元，所述传感器单元包括：

传感器接口，待联接至安装在所述自动驾驶车辆的多个位置上的多个传感器；

时间源恢复逻辑装置，联接至所述传感器接口，所述时间源恢复逻辑装置包括：

时间差确定器模块，用于响应于确定出GPS时间源从不可用变成可用来确定从本地时间源获得的第一时间与从所述GPS

时间源获得的第二时间之间的时间差，其中所述本地时间源用于在所述GPS时间源不可用的情况下生成时间戳，以及

平稳模块，联接至时间差确定器模块，所述平稳模块被配置为：

响应于确定所述第一时间和所述第二时间之间的时间差小于预定的最大限制，通过在预定的最大恢复时间间隔内使所述本地时间源逐渐收敛至所述GPS时间源来执行时间源的平稳恢复；

突然恢复模块，联接至所述时间差确定器模块，所述突然恢复模块用于：

响应于确定所述第一时间和所述第二时间之间的时间差大于所述预定的最大限制，通过立即将所述本地时间源与所述GPS时间源对准来执行时间源的突然恢复；以及

时间戳生成器，用于基于所收敛的本地时间源生成时间戳，以对从所述传感器获得的传感器数据加时间戳，并且其中所述传感器数据被主机系统用于感知所述自动驾驶车辆周围的驾驶环境并基于感知数据自动地驾驶所述自动驾驶车辆。

14.根据权利要求13所述的传感器单元，其中，所述本地时间源基于预定的时间增量被逐渐收敛至所述GPS时间源。

15.根据权利要求14所述的传感器单元，其中，所述预定的时间增量是从所述主机系统预先配置和接收的。

16.根据权利要求14所述的传感器单元，其中，所述预定的时间增量是单个时钟周期间隔。

17.根据权利要求16所述的传感器单元，其中，所述单个时钟周期间隔为10纳秒。

18.根据权利要求13所述的传感器单元，其中，所述预定的最大限制和所述预定的最大恢复时间间隔是从所述主机系统预先配置和接收的。

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