CN112929851A - 一种基于v2x的时间同步方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种基于V2X的时间同步方法，包括：路侧RSU设备获得高精度绝对时间，当交通参与者进入该路侧RSU设备通信覆盖范围后，路侧RSU设备发送时间同步消息，并记录时间同步消息发出时间T1；车载OBU收到时间同步消息后，记录时间同步消息收到时间T2；车载OBU发送延迟请求消息给路侧RSU设备，记录延迟请求消息发送时间T3；路侧RSU设备收到延迟请求消息，记录延迟请求消息收到时间T4；计算车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差以及路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时。本方法算法简单，能对独立各个车载OBU实现个性化的时间同步，提升了效率。
Description
技术领域
本发明属于V2X系统的时间同步，具体涉及一种基于V2X的时间同步技术。
背景技术
在V2X系统中，许多业务的正常运行都要求V2X设备节点时钟同步，使得各个网络节点设备之间的时间或频率误差保持在合理的误差水平内。
目前的解决方案主要基于网络时间协议(NTP，Network Time Protocol)和精确时间协议(PTP，Precision Time Protocol)。
网络时间协议NTP需要设备节点连接互联网，同时需要授时服务器下发时间信息来同步本地时钟。而V2X系统参与者受制于环境或者功能设计，在某些场景下无法通过互联网连接授时服务器。
精确时间协议PTP不需要授时服务器，相比网络时间协议NTP可以达到更高的时间同步精度。但是精确时间协议PTP域内只能有且只有一个同步时钟，域内所有设备只能与该时钟保持同步。而且整个系统的时钟只能保持“相对同步”，无法与“绝对时间”保持时间同步。
公开号为CN112040448A的《一种V2X设备应用于隧道的时间同步方法》专利介绍了一种应用于隧道内无法接收GNSS信号的V2X设备时间同步方法。该方案需要在隧道外GPS信号可达区域建立主RSU基站，通过各个从RSU的延时分布规律，对不同时间的测量结果赋予不同的权重系数，最小均方误差确定延时时间的数值，所述最小均方误差小于系统设定的最小均方差RMS_limit时，同步过程完成，并以此作为时间同步的基准。但该方法计算方法过于复杂，对系统硬件要求较高。
发明内容
本发明公开一种基于V2X的时间同步方法，目的是提升绝对时间同步效率，简化运算方式。
本发明的技术方案如下：
一种基于V2X的时间同步方法，包括：
路侧RSU设备获得高精度绝对时间，当交通参与者进入该路侧RSU设备通信覆盖范围后，路侧RSU设备发送时间同步消息，并记录时间同步消息发出时间T1。
车载OBU收到时间同步消息后，记录时间同步消息收到时间T2。
车载OBU发送延迟请求消息给路侧RSU设备，记录延迟请求消息发送时间T3；
路侧RSU设备收到延迟请求消息，记录延迟请求消息收到时间T4。
计算根据车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset和路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay，调整同步车载OBU侧时间。
车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset，按如下方式计算：
路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay，按如下方式计算：
进一步地，所述方法可以具体包含以下步骤：
步骤1)路侧RSU设备获得高精度绝对时间，当交通参与者进入该路侧RSU设备通信覆盖范围后，路侧RSU设备发送时间同步消息；时间同步消息包含：时间同步消息发出时间T1和路侧RSU设备唯一标识ID。
步骤2)车载OBU收到时间同步消息后，记录时间同步消息收到时间T2；同时保存时间同步消息发出时间T1和路侧RSU设备唯一标识ID。
步骤3)车载OBU发送延迟请求消息给路侧RSU设备，延迟请求消息包含：车载OBU唯一标识ID，延迟请求消息发送时间T3，时间同步消息收到时间T2，时间同步消息发出时间T1和路侧RSU设备唯一标识ID。
步骤4)路侧RSU设备记录延迟请求消息收到时间T4，将延迟请求消息收到时间T4、延迟请求消息发送时间T3、时间同步消息收到时间T2、时间同步消息发出时间T1、路侧RSU设备唯一标识ID以及车载OBU唯一标识ID保存于延迟响应消息里，并将延迟响应消息广播给该区域内的车载OBU设备。
步骤5)车载OBU设备收到延迟响应消息，通过延迟请求消息收到时间T4、延迟请求消息发送时间T3、时间同步消息收到时间T2、时间同步消息发出时间T1的时间值：计算得出车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset以及路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay。
进一步地，步骤4)路侧RSU设备将延迟响应消息广播给车载OBU唯一标识ID对应的车载OBU设备。
进一步地，所述方法也可以具体包含以下步骤：
步骤1)路侧RSU设备获得高精度绝对时间，当交通参与者进入该路侧RSU设备通信覆盖范围后，路侧RSU设备记录时间同步消息发出时间T1，发送时间同步消息；时间同步消息包含：路侧RSU设备唯一标识ID。
步骤2)车载OBU收到时间同步消息后，记录时间同步消息收到时间T2；同时保存路侧RSU设备唯一标识ID。
步骤3)车载OBU记录延迟请求消息发送时间T3并根据路侧RSU设备唯一标识ID向对应路侧RSU设备发送延迟请求消息；延迟请求消息包含：车载OBU唯一标识ID。
步骤4)路侧RSU设备记录延迟请求消息收到时间T4，根据车载OBU唯一标识ID对应车载OBU向车载OBU发送延迟响应消息；延迟响应消息包括：时间同步消息发出时间T1、延迟请求消息收到时间T4。
步骤5)车载OBU设备收到延迟响应消息，根据自身记录的时间同步消息收到时间T2、延迟请求消息发送时间T3，在通过延迟响应消息包含的时间同步消息发出时间T1、延迟请求消息收到时间T4，计算得出车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset以及路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay。
进一步地，所述方法还可以具体包含以下步骤：
步骤1)路侧RSU设备获得高精度绝对时间，当交通参与者进入该路侧RSU设备通信覆盖范围后，路侧RSU设备记录时间同步消息发出时间T1，发送时间同步消息；时间同步消息包含：路侧RSU设备唯一标识ID。
步骤2)车载OBU收到时间同步消息后，记录时间同步消息收到时间T2；同时保存路侧RSU设备唯一标识ID。
步骤3)车载OBU记录延迟请求消息发送时间T3并根据路侧RSU设备唯一标识ID向对应路侧RSU设备发送延迟请求消息；延迟请求消息包含：车载OBU唯一标识ID、时间同步消息收到时间T2和延迟请求消息发送时间T3。
步骤4)路侧RSU设备记录延迟请求消息收到时间T4，根据延迟请求消息的车载OBU唯一标识ID、时间同步消息收到时间T2和延迟请求消息发送时间T3，结合延迟请求消息收到时间T4，计算得出车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset以及路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay。
路侧RSU设备根据车载OBU唯一标识ID对应车载OBU向车载OBU发送延迟响应消息；延迟响应消息包括：车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset以及路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay。
步骤5)车载OBU设备收到延迟响应消息，根据车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset以及路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay调整同步车载OBU侧时间。
本发明的有益技术效果为：
1)通过各个车载OBU与路侧RSU设备进行时间同步，实现了时间同步的独立性。
2)通过在车载OBU与路侧RSU设备通讯前，设置路侧RSU设备向车载OBU的时间同步消息和车载OBU向路侧RSU设备的延迟请求消息，通过计算收发时间差等，计算链路传输延时和时钟偏差，算法简单，对独立各个车载OBU实现个性化的时间同步。
附图说明
图1为V2X通信网络设备之间直连通信示意图；
图2为基于V2X的时间同步计算流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明。
如图1、图2所述，路侧RSU设备安装在路端，通过GPS或者蜂窝网获取精准的时间信息。车载OBU安装在车载端，当安装有车载OBU的车辆进入路侧RSU设备的覆盖区域后，即可收到路侧RSU设备的广播消息。车载OBU之间以及车载OBU与路侧RSU设备之间通过PC5通信方式进行通信。
本发明公开的一种基于V2X的时间同步技术，包括
路侧RSU设备获得高精度绝对时间，当交通参与者进入该路侧RSU设备通信覆盖范围后，路侧RSU设备发送时间同步消息，并记录时间同步消息(sync msg)发出时间T1；
车载OBU收到时间同步消息后，记录时间同步消息收到时间T2；
车载OBU发送延迟请求消息(delay request)给路侧RSU设备，记录延迟请求消息发送时间T3；
路侧RSU设备收到延迟请求消息，记录延迟请求消息收到时间T4；
车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset，按如下方式计算：
路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay，按如下方式计算：
结合上述车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset以及路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay计算方法，基于V2X的时间同步技术有如下几种实施例。
实施例1：一种基于V2X的时间同步技术，包含以下步骤，
步骤1)路侧RSU设备获得高精度绝对时间，当交通参与者进入该路侧RSU设备通信覆盖范围后，路侧RSU设备发送时间同步消息；时间同步消息包含：时间同步消息发出时间T1和路侧RSU设备唯一标识ID。
步骤2)车载OBU收到时间同步消息后，记录时间同步消息收到时间T2；同时保存时间同步消息发出时间T1和路侧RSU设备唯一标识ID。
步骤3)车载OBU发送延迟请求消息给路侧RSU设备，延迟请求消息包含：车载OBU唯一标识ID，延迟请求消息发送时间T3，时间同步消息收到时间T2，时间同步消息发出时间T1和路侧RSU设备唯一标识ID。
步骤4)路侧RSU设备记录延迟请求消息收到时间T4，将延迟请求消息收到时间T4、延迟请求消息发送时间T3、时间同步消息收到时间T2、时间同步消息发出时间T1、路侧RSU设备唯一标识ID以及车载OBU唯一标识ID保存于延迟响应消息里，并将延迟响应消息(delay response)广播给该区域内的车载OBU；这种广播可以是针对区域内不特定的车载OBU的广播，由区域内车载OBU接收；也可以是广播给车载OBU唯一标识ID对应的车载OBU设备。
步骤5)车载OBU收到延迟响应消息，通过延迟请求消息收到时间T4、延迟请求消息发送时间T3、时间同步消息收到时间T2、时间同步消息发出时间T1的时间值：计算得出车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset以及路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay。
实施例2：一种基于V2X的时间同步技术，包含以下步骤，
步骤1)路侧RSU设备获得高精度绝对时间，当交通参与者进入该路侧RSU设备通信覆盖范围后，路侧RSU设备记录时间同步消息发出时间T1，发送时间同步消息；时间同步消息包含：路侧RSU设备唯一标识ID。
步骤2)车载OBU收到时间同步消息后，记录时间同步消息收到时间T2；同时保存路侧RSU设备唯一标识ID。
步骤3)车载OBU记录延迟请求消息发送时间T3并根据路侧RSU设备唯一标识ID向对应路侧RSU设备发送延迟请求消息；延迟请求消息包含：车载OBU唯一标识ID。
步骤4)路侧RSU设备记录延迟请求消息收到时间T4，根据车载OBU唯一标识ID对应车载OBU向车载OBU发送延迟响应消息；延迟响应消息包括：时间同步消息发出时间T1、延迟请求消息收到时间T4。
步骤5)车载OBU收到延迟响应消息，根据自身记录的时间同步消息收到时间T2、延迟请求消息发送时间T3，在通过延迟响应消息包含的时间同步消息发出时间T1、延迟请求消息收到时间T4，计算得出车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset以及路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay。
实施例3：
一种基于V2X的时间同步技术，包含以下步骤，
步骤1)路侧RSU设备获得高精度绝对时间，当交通参与者进入该路侧RSU设备通信覆盖范围后，路侧RSU设备记录时间同步消息发出时间T1，发送时间同步消息；时间同步消息包含：路侧RSU设备唯一标识ID。
步骤2)车载OBU收到时间同步消息后，记录时间同步消息收到时间T2；同时保存路侧RSU设备唯一标识ID。
步骤3)车载OBU记录延迟请求消息发送时间T3并根据路侧RSU设备唯一标识ID向对应路侧RSU设备发送延迟请求消息；延迟请求消息包含：车载OBU唯一标识ID、时间同步消息收到时间T2和延迟请求消息发送时间T3。
步骤4)路侧RSU设备记录延迟请求消息收到时间T4，根据延迟请求消息的车载OBU唯一标识ID、时间同步消息收到时间T2和延迟请求消息发送时间T3，结合延迟请求消息收到时间T4，计算得出车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset以及路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay。
路侧RSU设备根据车载OBU唯一标识ID对应车载OBU向车载OBU发送延迟响应消息；延迟响应消息包括：车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset以及路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay。
步骤5)车载OBU设备收到延迟响应消息，根据车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset以及路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay调整同步车载OBU侧时间。
为了使各个车载OBU同步各自的系统时间，还需要调整PTP时钟。传统的PTP方案通过计算网卡接收报文的硬件时间戳信息，由此同步系统时间给上层使用。而传统的网络拓扑结构基于IEEE802.11，在网络传输延时方面不如3GPPLTE。本技术方案的PC5通信方式基于3GPP LTE，在网络传输实时性方面要优于IEEE 802.11。因此，通过基于PC5的V2X通信模组接收报文的硬件的时间戳信息，可以得到更为精确的时间信息给上层使用。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于V2X的时间同步方法，其特征在于：
路侧RSU设备获得高精度绝对时间，当交通参与者进入该路侧RSU设备通信覆盖范围后，路侧RSU设备发送时间同步消息，并记录时间同步消息发出时间T1；
车载OBU收到时间同步消息后，记录时间同步消息收到时间T2；
车载OBU发送延迟请求消息给路侧RSU设备，记录延迟请求消息发送时间T3；
路侧RSU设备收到延迟请求消息，记录延迟请求消息收到时间T4；
计算根据车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset和路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay，调整同步车载OBU侧时间；
车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset，按如下方式计算：
路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay，按如下方式计算：
2.如权利要求1所述的一种基于V2X的时间同步方法，其特征在于：包含以下步骤，
步骤1)路侧RSU设备获得高精度绝对时间，当交通参与者进入该路侧RSU设备通信覆盖范围后，路侧RSU设备发送时间同步消息；时间同步消息包含：时间同步消息发出时间T1和路侧RSU设备唯一标识ID；
步骤2)车载OBU收到时间同步消息后，记录时间同步消息收到时间T2；同时保存时间同步消息发出时间T1和路侧RSU设备唯一标识ID；
步骤3)车载OBU发送延迟请求消息给路侧RSU设备，延迟请求消息包含：车载OBU唯一标识ID，延迟请求消息发送时间T3，时间同步消息收到时间T2，时间同步消息发出时间T1和路侧RSU设备唯一标识ID；
步骤4)路侧RSU设备记录延迟请求消息收到时间T4，将延迟请求消息收到时间T4、延迟请求消息发送时间T3、时间同步消息收到时间T2、时间同步消息发出时间T1、路侧RSU设备唯一标识ID以及车载OBU唯一标识ID保存于延迟响应消息里，并将延迟响应消息广播给该区域内的车载OBU设备；
步骤5)车载OBU设备收到延迟响应消息，通过延迟请求消息收到时间T4、延迟请求消息发送时间T3、时间同步消息收到时间T2、时间同步消息发出时间T1的时间值：计算得出车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset以及路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay。
3.如权利要求2所述的一种基于V2X的时间同步方法，其特征在于：
步骤4)路侧RSU设备将延迟响应消息广播给车载OBU唯一标识ID对应的车载OBU设备。
4.如权利要求1所述的一种基于V2X的时间同步方法，其特征在于：包含以下步骤，
步骤1)路侧RSU设备获得高精度绝对时间，当交通参与者进入该路侧RSU设备通信覆盖范围后，路侧RSU设备记录时间同步消息发出时间T1，发送时间同步消息；时间同步消息包含：路侧RSU设备唯一标识ID；
步骤2)车载OBU收到时间同步消息后，记录时间同步消息收到时间T2；同时保存路侧RSU设备唯一标识ID；
步骤3)车载OBU记录延迟请求消息发送时间T3并根据路侧RSU设备唯一标识ID向对应路侧RSU设备发送延迟请求消息；延迟请求消息包含：车载OBU唯一标识ID；
步骤4)路侧RSU设备记录延迟请求消息收到时间T4，根据车载OBU唯一标识ID对应车载OBU向车载OBU发送延迟响应消息；延迟响应消息包括：时间同步消息发出时间T1、延迟请求消息收到时间T4；
步骤5)车载OBU设备收到延迟响应消息，根据自身记录的时间同步消息收到时间T2、延迟请求消息发送时间T3，在通过延迟响应消息包含的时间同步消息发出时间T1、延迟请求消息收到时间T4，计算得出车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset以及路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay。
5.如权利要求1所述的一种基于V2X的时间同步方法，其特征在于：包含以下步骤，
步骤1)路侧RSU设备获得高精度绝对时间，当交通参与者进入该路侧RSU设备通信覆盖范围后，路侧RSU设备记录时间同步消息发出时间T1，发送时间同步消息；时间同步消息包含：路侧RSU设备唯一标识ID；
步骤2)车载OBU收到时间同步消息后，记录时间同步消息收到时间T2；同时保存路侧RSU设备唯一标识ID；
步骤3)车载OBU记录延迟请求消息发送时间T3并根据路侧RSU设备唯一标识ID向对应路侧RSU设备发送延迟请求消息；延迟请求消息包含：车载OBU唯一标识ID、时间同步消息收到时间T2和延迟请求消息发送时间T3；
步骤4)路侧RSU设备记录延迟请求消息收到时间T4，根据延迟请求消息的车载OBU唯一标识ID、时间同步消息收到时间T2和延迟请求消息发送时间T3，结合延迟请求消息收到时间T4，计算得出车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset以及路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay；
路侧RSU设备根据车载OBU唯一标识ID对应车载OBU向车载OBU发送延迟响应消息；延迟响应消息包括：车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset以及路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay；
步骤5)车载OBU设备收到延迟响应消息，根据车载OBU相对路侧RSU设备的时钟偏差obu_clock_offset以及路侧RSU设备与车载OBU链路传输延时transmission_delay调整同步车载OBU侧时间。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116092286A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-05-09 | 东风汽车股份有限公司 | 基于ptp协议的自动驾驶车队编组方法及系统 |
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