CN114614934A - 一种时间同步触发装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种时间同步触发装置及方法。所述装置包括：卫星惯导模块、工控机、时间同步硬件模块以及至少一摄像头。本申请通过基于GPS时间戳与CPU硬件时间戳进行时间信号拟合，可以保证不同类型传感器及工控机之间的同步精度，且在一些GPS无法应用的场合内仍有高精度的时间同步性能，确保时间数据的有效性。本申请可以提供基于PTP协议的硬件同步方式、提供NTP协议的时间同步方式，以及采用时间同步硬件模块通过CPLD单元同步触发多路摄像头，同时提供PPS、CAN协议方式以同步其它传感器。

Description

一种时间同步触发装置及方法

技术领域

本申请实施例涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种用于自动驾驶车辆真值测试系统的时间同步触发装置及方法。

背景技术

自动驾驶车辆是融合环境感知、路径规划、模式状态识别以及车辆控制等多元一体的集成化、智能化的新时代技术产物。为了实现自动驾驶，必须借用多种传感器的信息，并进行融合来识别车辆所处在的环境信息，然后进行规划决策。由于每个传感器的系统时间、处理时间和数据传送时间都可能不一样，自动驾驶系统对时间非常敏感，对时间同步也提出了更高的要求。

由于车辆驾驶辅助系统和自动驾驶功能的开发测试极其复杂和耗时，真值采集及测评工具链开始逐渐被引入，其主要由多颗高线束激光雷达及其它传感器融合系统为主，通过在自动驾驶车辆测试过程中获取比待测系统更为准确目标检测与预测结果，提供准确的障碍物分类、速度、距离、角度、车道线、道路边界等数据。典型真值测评系统由车端采集硬件及服务器端数据融合及测评工具组成。车端采集硬件一般包括多台工控机、1-5台激光雷达、1-6台毫米波雷达、1-12枚摄像头、1台卫星惯导设备，通过专用数据采集上位软件同步采集存储车端采集硬件中所有传感器的数据。所示各类型传感器中，有些传感器仅使用PPS同步技术，有些传感器使用NTP协议进行时间同步，有些传感器采用PTP协议进行时间同步，有些传感器甚至只有CAN节点来获取同步时间。如何协调同步各类型传感器及工控机的时间，保证其时间误差不超过10ms或更优，是真值测评系统需要解决的关键问题。

目前一般使用单一协议的软同步方式，如基于GPS的时间同步技术，通过GPS接收机获取UTC时间，并给工控机授时，各传感器数据抵达工控机后再由采集软件打时间戳。由于其在应用层面同步时间，故无法有效控制数据间的时延，且无法协调两台以上工控机的时间同步问题。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本申请的构思及技术方案，其并不必然属于本申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本申请的目的在于，提供一种时间同步触发装置及方法，可以克服现有技术的不足，提供真值测试系统中全场景环境下多传感器硬时间同步，保证不同类型传感器及工控机之间的同步精度，以及提供集中式内外时间同步能力。

为实现上述目的，本申请第一实施例提供了时间同步触发装置，应用于自动驾驶车辆的真值测试系统所述装置包括：工控机、卫星惯导模块、时间同步硬件模块以及至少一摄像头；所述卫星惯导模块用于通过GPS天线接收GPS射频信号，并输出不间断时间数据帧，所述时间数据帧具有GPS时间戳；所述工控机用于采用时间同步控制软件获取所述GPS时间戳，同步调取CPU硬件时间戳，以进行时间信号拟合获取拟合系统时间，并根据所述拟合系统时间发出带有时间戳的PTP报文，以与支持PTP协议的传感器进行时间同步；所述时间同步硬件模块用于通过PTP协议接收所述拟合系统时间完成时间同步，并发出时间硬同步触发信号以与所述至少一摄像头进行时间同步。

为实现上述目的，本申请第二实施例提供了一种时间同步触发方法，采用本申请所述的时间同步触发装置，所述方法包括如下步骤：采用卫星惯导模块通过GPS天线接收GPS射频信号，并输出不间断时间数据帧，所述时间数据帧具有GPS时间戳；采用工控机利用时间同步控制软件获取所述GPS时间戳，同步调取CPU硬件时间戳，以进行时间信号拟合获取拟合系统时间；根据所述拟合系统时间发出带有时间戳的PTP报文，以与支持PTP协议的传感器进行时间同步；以及采用时间同步硬件模块通过PTP协议接收所述拟合系统时间完成时间同步，并发出时间硬同步触发信号以与至少一摄像头进行时间同步。

与现有技术相比，本申请实施例提供的时间同步触发方式，可以解决真值测试系统中全场景环境下多源异构传感器、工控机之间的时间硬同步触发问题，保证不同类型传感器及工控机之间的同步精度；以及提供集中式内外时间同步能力，可以协调两台以上工控机的时间同步问题。本申请实施例通过基于GPS时间戳与CPU硬件时间戳进行时间信号拟合，可以保证不同类型传感器及工控机之间的同步精度，且在一些GPS无法应用的场合内仍有高精度的时间同步性能，确保时间数据的有效性。本申请实施例可以提供基于PTP协议的硬件同步方式与支持PTP协议的传感器进行时间同步，同时提供NTP协议的时间同步方式以同步其它传感器；以及采用时间同步硬件模块通过CPLD单元同步触发多路摄像头，同时提供PPS、CAN协议方式以同步其它传感器。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的时间同步触发装置的架构示意图；

图2为本申请实施例提供的时间同步触发装置的工作原理示意图；

图3为本申请实施例提供的时间同步触发装置之间的时间同步架构示意图；

图4为本申请实施例提供的时间同步触发方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的文件中涉及的术语“包括”和“具有”以及它们的变形，意图在于覆盖不排他的包含。术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，除非上下文有明确指示，应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换。另外，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本申请的概念。

请一并参阅图1~图2，其中图1为本申请实施例提供的时间同步触发装置的架构示意图，图2为本申请实施例提供的时间同步触发装置的工作原理示意图。本实施例所述的时间同步触发装置可应用于自动驾驶车辆的真值测试系统，能满足真值测试系统内不同传感器类型、不同操作系统（operating system，简称OS）的工控机、嵌入式设备的时间硬同步触发需求。

如图1~图2所示，所述装置10包括卫星惯导模块11、工控机12、时间同步硬件模块13以及至少一摄像头14。

具体地，所述卫星惯导模块11用于通过GPS天线19接收GPS射频信号，并输出不间断时间数据帧，所述时间数据帧具有GPS时间戳。卫星惯导模块11可以为小型卫惯设备，其包含卫星定位系统（GPS（全球定位系统）/北斗卫星导航系统/GNSS（全球导航卫星系统））和惯性导航系统（Inertial Navigation System，简称INS）的定向定位导航系统。根据INS和卫星的导航功能互补的特点，通过将两者组合方式来提高整体导航精度及导航性能。具体地，所述卫星惯导模块11可以采用GNSS接收机18通过GPS天线19接收GPS射频信号。由于所述卫星惯导模块11与卫星实时同步，所述时间数据帧时间信息更具精确性；例如，以GNSS为参考，时间同步精度可达15ns（1-sigma）。在一些实施例中，所述卫星惯导模块11可以采用GNSS接收机18通过移动通信网络模块16接入移动通信网络，通过移动通信网络建立组播以实现多台时间同步触发装置之间的时间同步，此部分将详述于后文。

具体地，所述工控机12用于采用时间同步控制软件获取所述GPS时间戳，同步调取CPU硬件时间戳，以进行时间信号拟合获取拟合系统时间，并根据所述拟合系统时间发出带有时间戳的PTP报文，以与支持PTP协议的传感器进行时间同步。所述工控机12采用时间同步控制软件从所述卫星惯导模块11得到不间断时间数据帧，解析获取所述GPS时间戳；然后采用拟合算法对GPS时间戳与调取的CPU硬件时间戳进行时间信号拟合获取拟合系统时间；同时把获取拟合系统时间参数写入PTP报文中，在协议栈中组成广播包进行广播。以GPS时间戳作为依据对可能存在偏差的CPU硬件时间戳进行对标操作（初始化或校对），即将系统时间进行重新标定、更新。在实际操作中可以考虑采用自适应算法或其它现有公知的拟合算法完成上述时间信号拟合。由于CPU硬件时间即为CPU自身运行时钟频率，精度可以达到ns级别，且在CPU上电后持续存在，为系统底层时间，能提供不间断的高精度时间戳。本实施例所述装置10创新应用GPS时间戳与CPU硬件时间戳融合算法，一定时间周期内能够在无GPS信号情况下，由拟合系统时间中的CPU硬件时间戳提供持续稳定的高精度时间信号，从而在一些GPS无法应用的场合内，仍有高精度的时间同步性能，确保时间数据的有效性。

在一些实施例中，所述工控机12进一步采用时间同步控制软件通过串口链路得到不间断时间数据帧，解析获取所述GPS时间戳。

在一些实施例中，所述工控机12进一步根据所述拟合系统时间，通过网卡发出所述带有时间戳的PTP报文，即提供PTP服务。其中，所述网卡可以采用4端口集成IEEE 1588网卡。

在一些实施例中，所述工控机12进一步用于根据所述拟合系统时间通过以太网端口发送带有时间戳的NTP报文，以使相应传感器通过以太网获取所述带有时间戳的NTP报文进行时间同步，即提供NTP服务。

综上，本实施例所述装置10可以提供基于PTP协议的硬件同步方式与支持PTP协议的传感器进行时间同步，同时提供NTP协议的时间同步方式以同步其它传感器。

具体地，所述时间同步硬件模块13用于通过PTP协议接收所述拟合系统时间完成时间同步，并发出时间硬同步触发信号以与所述至少一摄像头14进行时间同步。

在一些实施例中，所述时间同步硬件模块13进一步用于发出时间硬同步触发信号，并在所述时间硬同步触发信号发出后预设时间内进行相应的摄像头14的视频数据读出；所述相应的摄像头14在视频数据读出过程中进行下一帧曝光。例如，利用时钟进行同步触发，在时间硬同步触发信号发出后1ms内摄像头采集得到的视频数据开始被读出；在视频数据读出过程中，摄像头开始下一帧曝光；在一帧视频数据时间长度后，视频数据读出完成，一帧视频数据传输结束。采用上述时间同步方式，可以使得摄像头14的时间精确到1ms。

在一些实施例中，所述装置10可以包括：8个周视摄像头14和/或4个环视摄像头14；所述时间同步硬件模块13包括多路CPLD单元131，每一路CPLD单元131与一摄像头14对应。也即，通过配置多路CPLD单元131能同步触发多达12路摄像头14的时间同步。

在一些实施例中，所述装置10还包括：至少一雷达15，所述雷达15预先标定每个相位之间的时间差；所述时间同步硬件模块13包括频率计数单元132，用于设定所述雷达15的每个相位的触发时间，从而采用所述雷达15的相位触发所述摄像头14的同步曝光。具体地，所述雷达15可以包括：多个线激光雷达（Lidar）和/或4D毫米波雷达（Radar）。例如，当采用激光雷达相位触发摄像头同步曝光时，首先标定激光雷达每个相位之间的时间差，然后通过频率计数单元设定激光雷达的每个相位的触发时间，从而完成触发摄像头同步曝光。

在一些实施例中，所述装置10还包括：Xavier芯片（未图示），用于实现工控机12与雷达15和摄像头14等传感器的连接。Xavier是一款完整的片上系统（SoC），是为自动驾驶汽车设计的全新人工智能超级计算机；Xavier的千兆多媒体串行链路（GMSL）高速IO可低功耗的实现其与激光雷达、毫米波雷达和摄像头等传感器的连接。

在一些实施例中，所述时间同步硬件模块13包括频率计数单元132，所述频率计数单元132用于通过PPS或10MHZ方式发出时间硬同步触发信号，以与支持PPS同步方式的低频传感器进行时间同步。即，所述时间同步硬件模块13通过CPLD单元131能同步触发多路摄像头14，同时通过频率计数单元132提供PPS时间同步方式以同步其它传感器。

在一些实施例中，所述时间同步硬件模块13包括频率计数单元132，所述频率计数单元132用于根据所述拟合系统时间发出带有时间戳的CAN报文，以使相应传感器通过CAN节点获取所述带有时间戳的CAN报文进行时间同步。即，所述时间同步硬件模块13通过CPLD单元131能同步触发多路摄像头14，同时通过频率计数单元132提供CAN协议方式以同步其它传感器。

在一些实施例中，所述频率计数单元132进一步用于根据所述拟合系统时间以预设频率通过预设波特率发出带有时间戳的CAN报文，其中，所述带有时间戳的CAN报文的格式为标准UTC。例如，所述频率计数单元132根据所述拟合系统时间以100HZ的频率通过512Kpbs的波特率，发出标准UTC格式的带有时间戳的CAN报文。

综上，本实施例所述装置10可以提供基于PTP协议的硬件同步方式与支持PTP协议的传感器进行时间同步，同时提供NTP协议的时间同步方式以同步其它传感器；以及采用所述时间同步硬件模块通过CPLD单元同步触发多路摄像头，同时提供PPS、CAN协议方式以同步其它传感器。

本实施例还提供了一种全场景应用的集中式时间同步触发方式，解决自动驾驶车辆真值测试系统中多车之间时间同步的问题。在一些实施例中，所述装置10还包括：移动通信网络模块16（例如4G模块）；当一所述时间同步触发装置被设定为主装置31、其它所述时间同步触发装置被设定为从装置32（从装置32可以为1个或多个）时，所述主装置31通过所述移动通信网络模块16建立组播，用于轮流与每个从装置32进行时间同步。时间同步触发装置之间的时间同步架构示意图如图3所示。需要说明的是，整个真值测试系统中的最优时钟即为主装置的主时钟，与真值测试系统内的从装置的从时钟保持时间同步，且每个子网（主装置31建立组播的移动通信网络）内只有一个主时钟，从时钟与主时钟保持时间同步。

具体地，所述主装置31根据从装置32的IP进行轮询邀请相应的从装置32进入组播进行对时；进入组播的从装置32与所述主装置31进行报文交互以进行所述进入组播的从装置32的本地CPU时钟修正，拟合本地CPU时钟对同步时间的时间曲线，完成所述进入组播的从装置32与所述主装置31的时间同步。例如，为了实现2台以上的真值数据采集车的时间同步，先设定一台真值数据采集车上的车载时间同步触发装置（其结构参考前述时间同步触发装置10）为主装置，其它车辆的时间同步触发装置为从装置；主装置通过4G/5G网络建立组播，用于轮流与每个从装置进行时间同步。主装置根据从装置的IP进行轮询，邀请从装置进入组播进行对时；从装置只有进入组播后才能与主装置进行报文交互，以进行相应的本地时钟修正，拟合本地CPU时钟对同步时间的时间曲线，从而完成2台真值数据采集车的时间同步。

根据以上内容可以看出，区别于现有技术中提供单一时间同步方式或软同步的设备，本申请实施例提供的时间同步触发装置可以解决真值测试系统中全场景环境下多源异构传感器（多个线激光雷达、周视摄像头、环视摄像头、毫米波雷达）、工控机之间的时间硬同步触发问题，保证不同类型传感器及工控机之间的同步精度；以及提供集中式内外时间同步能力，可以协调两台以上工控机的时间同步问题。本申请实施例通过基于GPS时间戳与CPU硬件时间戳进行时间信号拟合，可以保证不同类型传感器及工控机之间的同步精度，且在一些GPS无法应用的场合内仍有高精度的时间同步性能，确保时间数据的有效性。本申请实施例可以提供基于PTP协议的硬件同步方式与支持PTP协议的传感器进行时间同步，同时提供NTP协议的时间同步方式以同步其它传感器；以及采用时间同步硬件模块通过CPLD单元同步触发多路摄像头，同时提供PPS、CAN协议方式以同步其它传感器。

基于同一发明构思，本申请还提供了一种时间同步触发方法，其采用本申请上述实施例提供的时间同步触发装置。

请参阅图4，其为本申请实施例提供的时间同步触发方法的流程示意图。如图4所示，本实施例所述的方法包括如下步骤：S41：采用卫星惯导模块通过GPS天线接收GPS射频信号，并输出不间断时间数据帧，所述时间数据帧具有GPS时间戳；S42：采用工控机利用时间同步控制软件获取所述GPS时间戳，同步调取CPU硬件时间戳，以进行时间信号拟合获取拟合系统时间；S43：根据所述拟合系统时间发出带有时间戳的PTP报文，以与支持PTP协议的传感器进行时间同步；以及S44：采用时间同步硬件模块通过PTP协议接收所述拟合系统时间完成时间同步，并发出时间硬同步触发信号以与至少一摄像头进行时间同步；以下给出详细解释说明。

关于步骤S41，采用卫星惯导模块通过GPS天线接收GPS射频信号，并输出不间断时间数据帧，所述时间数据帧具有GPS时间戳。

具体地，在本步骤中，卫星惯导模块11根据INS和卫星的导航功能互补的特点，通过将两者组合方式来提高整体导航精度及导航性能。具体地，所述卫星惯导模块11可以采用GNSS接收机18通过GPS天线19接收GPS射频信号。由于所述卫星惯导模块11与卫星实时同步，所述时间数据帧时间信息更具精确性；例如，以GNSS为参考，时间同步精度可达15ns（1-sigma）。在一些实施例中，所述卫星惯导模块11可以采用GNSS接收机18通过移动通信网络模块16接入移动通信网络，通过移动通信网络建立组播以实现多台时间同步触发装置之间的时间同步。

关于步骤S42，采用工控机利用时间同步控制软件获取所述GPS时间戳，同步调取CPU硬件时间戳，以进行时间信号拟合获取拟合系统时间。

具体地，在本步骤中，所述工控机12采用时间同步控制软件从所述卫星惯导模块11得到不间断时间数据帧，解析获取所述GPS时间戳；然后采用拟合算法对GPS时间戳与调取的CPU硬件时间戳进行时间信号拟合，获取拟合系统时间。以GPS时间戳作为依据对可能存在偏差的CPU硬件时间戳进行对标操作（初始化或校对），即将系统时间进行重新标定、更新。在实际操作中可以考虑采用自适应算法或其它现有公知的拟合算法完成上述时间信号拟合。本实施例所述装置10创新应用GPS时间戳与CPU硬件时间戳融合算法，一定时间内能够在无GPS信号下，由拟合系统时间中的CPU硬件时间戳提供持续稳定的高精度时间信号，从而在一些GPS无法应用的场合内，仍有高精度的时间同步性能，确保时间数据的有效性。

在一些实施例中，所述工控机12进一步采用时间同步控制软件通过串口链路得到不间断时间数据帧，解析获取所述GPS时间戳。

关于步骤S43，根据所述拟合系统时间发出带有时间戳的PTP报文，以与支持PTP协议的传感器进行时间同步。

具体地，在本步骤中，所述工控机12获取拟合系统时间同时，把获取拟合系统时间参数写入PTP报文中，在协议栈中组成广播包进行广播。在一些实施例中，所述工控机12进一步根据所述拟合系统时间，通过网卡发出所述带有时间戳的PTP报文，即提供PTP服务。其中，所述网卡可以采用4端口集成IEEE 1588网卡。

在一些实施例中，所述方法进一步包括：根据所述拟合系统时间通过以太网端口发送带有时间戳的NTP报文（可由所述工控机12实现），以使相应传感器通过以太网获取所述带有时间戳的NTP报文进行时间同步，即提供NTP服务。

关于步骤S44，采用时间同步硬件模块通过PTP协议接收所述拟合系统时间完成时间同步，并发出时间硬同步触发信号以与至少一摄像头进行时间同步。

具体地，在本步骤中，所述的发出时间硬同步触发信号以与至少一摄像头进行时间同步的步骤进一步包括：采用所述时间同步硬件模块发出时间硬同步触发信号，并在所述时间硬同步触发信号发出后预设时间内进行相应的摄像头的视频数据读出，以及控制相应的摄像头在视频数据读出过程中进行下一帧曝光。例如，利用时钟进行同步触发，在时间硬同步触发信号发出后1ms内摄像头采集得到的视频数据开始被读出；在视频数据读出过程中，摄像头开始下一帧曝光；在一帧视频数据时间长度后，视频数据读出完成，一帧视频数据传输结束。采用上述时间同步方式，可以使得摄像头14的时间精确到1ms。通过配置多路CPLD单元131能同步触发多达12路摄像头14的时间同步。

在一些实施例中，所述装置10还包括：至少一雷达15；所述时间同步硬件模块13包括频率计数单元132。所述方法进一步包括：预先标定所述雷达的每个相位之间的时间差；采用所述频率计数单元设定所述雷达的每个相位的触发时间；采用所述雷达的相位触发所述摄像头的同步曝光。具体地，所述雷达15可以包括：多个线激光雷达（Lidar）和/或4D毫米波雷达（Radar）。例如，当采用激光雷达相位触发摄像头同步曝光时，首先标定激光雷达每个相位之间的时间差，然后通过频率计数单元设定激光雷达的每个相位的触发时间，从而完成触发摄像头同步曝光。

在一些实施例中，所述时间同步硬件模块13包括频率计数单元132。所述方法进一步包括：采用所述频率计数单元通过PPS或10MHZ方式发出时间硬同步触发信号，以与支持PPS同步方式的低频传感器进行时间同步。即，所述时间同步硬件模块13通过CPLD单元131能同步触发多路摄像头14，同时通过频率计数单元132提供PPS时间同步方式以同步其它传感器。

在一些实施例中，所述时间同步硬件模块13包括频率计数单元132。所述方法进一步包括：采用所述频率计数单元根据所述拟合系统时间发出带有时间戳的CAN报文，以使相应传感器通过CAN节点获取所述带有时间戳的CAN报文进行时间同步。即，所述时间同步硬件模块13通过CPLD单元131能同步触发多路摄像头14，同时通过频率计数单元132提供CAN协议方式以同步其它传感器。在一些实施例中，所述频率计数单元根据所述拟合系统时间以预设频率通过预设波特率发出带有时间戳的CAN报文，其中，所述带有时间戳的CAN报文的格式为标准UTC。例如，所述频率计数单元根据所述拟合系统时间以100HZ的频率通过512Kpbs的波特率，发出标准UTC格式的带有时间戳的CAN报文。

综上，本实施例所述方法可以提供基于PTP协议的硬件同步方式与支持PTP协议的传感器进行时间同步，同时提供NTP协议的时间同步方式以同步其它传感器；以及采用所述时间同步硬件模块通过CPLD单元同步触发多路摄像头，同时提供PPS、CAN协议方式以同步其它传感器。

本实施例还提供了一种全场景应用的集中式时间同步触发方式，解决自动驾驶车辆真值测试系统中多车之间时间同步的问题。在一些实施例中，所述方法进一步包括：设定一所述时间同步触发装置为主装置、其它所述时间同步触发装置为从装置时；所述主装置通过移动通信网络（例如4G/5G网络）建立组播，以轮流与每个从装置进行时间同步。需要说明的是，整个真值测试系统中的最优时钟即为主装置的主时钟，与真值测试系统内的从装置的从时钟保持时间同步，且每个子网（主装置建立组播的移动通信网络）内只有一个主时钟，从时钟与主时钟保持时间同步。

具体地，所述的所述主装置通过移动通信网络建立组播，以轮流与每个从装置进行时间同步的步骤进一步包括：所述主装置根据从装置的IP进行轮询邀请相应的从装置进入组播进行对时；进入组播的从装置与所述主装置进行报文交互，以进行所述进入组播的从装置的本地CPU时钟修正，拟合本地CPU时钟对同步时间的时间曲线，完成所述进入组播的从装置与所述主装置的时间同步。例如，为了实现2台以上的真值数据采集车的时间同步，先设定一台真值数据采集车上的车载时间同步触发装置（其结构参考前述时间同步触发装置10）为主装置，其它车辆的时间同步触发装置为从装置；主装置通过4G/5G网络建立组播，用于轮流与每个从装置进行时间同步。主装置根据从装置的IP进行轮询，邀请从装置进入组播进行对；从装置只有进入组播后才能与主装置进行报文交互，以进行相应的本地时钟修正，拟合本地CPU时钟对同步时间的时间曲线，从而完成2台真值数据采集车的时间同步。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同/相似的部分互相参见即可。对于本实施例公开的方法实施例而言，由于其与上述实施例公开的装置实施例相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见装置实施例的部分说明即可。

根据以上内容可以看出，本申请实施例提供的时间同步触发方法可以解决真值测试系统中全场景环境下多源异构传感器、工控机之间的时间硬同步触发问题，保证不同类型传感器及工控机之间的同步精度；以及提供集中式内外时间同步能力，可以协调两台以上工控机的时间同步问题。本申请实施例通过基于GPS时间戳与CPU硬件时间戳进行时间信号拟合，可以保证不同类型传感器及工控机之间的同步精度，且在一些GPS无法应用的场合内仍有高精度的时间同步性能，确保时间数据的有效性。本申请实施例可以提供基于PTP协议的硬件同步方式与支持PTP协议的传感器进行时间同步，同时提供NTP协议的时间同步方式以同步其它传感器；以及采用时间同步硬件模块通过CPLD单元同步触发多路摄像头，同时提供PPS、CAN协议方式以同步其它传感器。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。即，本申请还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机可执行程序，所述计算机可执行程序被执行时，实现本申请上述实施例所述的方法。所述计算机可执行程序可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

本领域技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的系统及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种时间同步触发装置，应用于自动驾驶车辆的真值测试系统，其特征在于，所述装置包括：卫星惯导模块、工控机、时间同步硬件模块以及至少一摄像头；

所述卫星惯导模块用于通过GPS天线接收GPS射频信号，并输出不间断时间数据帧，所述时间数据帧具有GPS时间戳；

所述工控机用于采用时间同步控制软件获取所述GPS时间戳，同步调取CPU硬件时间戳，以进行时间信号拟合获取拟合系统时间，并根据所述拟合系统时间发出带有时间戳的PTP报文，以与支持PTP协议的传感器进行时间同步；

所述时间同步硬件模块用于通过PTP协议接收所述拟合系统时间完成时间同步，并发出时间硬同步触发信号以与所述至少一摄像头进行时间同步。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述工控机进一步采用时间同步控制软件通过串口链路获取所述GPS时间戳。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述工控机进一步用于根据所述拟合系统时间通过网卡发出所述带有时间戳的PTP报文。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述工控机进一步用于根据所述拟合系统时间通过以太网端口发送带有时间戳的NTP报文，以使相应传感器通过以太网获取所述带有时间戳的NTP报文进行时间同步。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述时间同步硬件模块进一步用于发出时间硬同步触发信号，并在所述时间硬同步触发信号发出后预设时间内进行相应的摄像头的视频数据读出；所述相应的摄像头在视频数据读出过程中进行下一帧曝光。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括：8个周视摄像头和/或4个环视摄像头；所述时间同步硬件模块包括多路CPLD单元，每一路CPLD单元与一摄像头对应。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：至少一雷达，所述雷达预先标定每个相位之间的时间差；所述时间同步硬件模块包括频率计数单元，用于设定所述雷达的每个相位的触发时间，从而采用所述雷达的相位触发所述摄像头的同步曝光。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述时间同步硬件模块包括频率计数单元，所述频率计数单元用于通过PPS或10MHZ方式发出时间硬同步触发信号，以与支持PPS同步方式的低频传感器进行时间同步。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述时间同步硬件模块包括频率计数单元，所述频率计数单元用于根据所述拟合系统时间发出带有时间戳的CAN报文，以使相应传感器通过CAN节点获取所述带有时间戳的CAN报文进行时间同步。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述频率计数单元进一步用于根据所述拟合系统时间以预设频率通过预设波特率发出带有时间戳的CAN报文，其中，所述带有时间戳的CAN报文的格式为标准UTC。

11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：移动通信网络模块；当一所述时间同步触发装置被设定为主装置、其它所述时间同步触发装置被设定为从装置时，所述主装置通过所述移动通信网络模块建立组播，用于轮流与每个从装置进行时间同步。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述主装置根据从装置的IP进行轮询邀请相应的从装置进入组播进行对时；进入组播的从装置与所述主装置进行报文交互以进行所述进入组播的从装置的本地CPU时钟修正，拟合本地CPU时钟对同步时间的时间曲线，完成所述进入组播的从装置与所述主装置的时间同步。

13.一种时间同步触发方法，其特征在于，采用权利要求1~12任一项所述的时间同步触发装置，所述方法包括如下步骤：

采用卫星惯导模块通过GPS天线接收GPS射频信号，并输出不间断时间数据帧，所述时间数据帧具有GPS时间戳；

采用工控机利用时间同步控制软件获取所述GPS时间戳，同步调取CPU硬件时间戳，以进行时间信号拟合获取拟合系统时间；

根据所述拟合系统时间发出带有时间戳的PTP报文，以与支持PTP协议的传感器进行时间同步；以及

采用时间同步硬件模块通过PTP协议接收所述拟合系统时间完成时间同步，并发出时间硬同步触发信号以与至少一摄像头进行时间同步。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

根据所述拟合系统时间通过以太网端口发送带有时间戳的NTP报文，以使相应传感器通过以太网获取所述带有时间戳的NTP报文进行时间同步。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述的发出时间硬同步触发信号以与至少一摄像头进行时间同步的步骤进一步包括：采用所述时间同步硬件模块发出时间硬同步触发信号，并在所述时间硬同步触发信号发出后预设时间内进行相应的摄像头的视频数据读出，以及控制相应的摄像头在视频数据读出过程中进行下一帧曝光。

16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述装置还包括至少一雷达，所述时间同步硬件模块包括频率计数单元；所述方法进一步包括：

预先标定所述雷达的每个相位之间的时间差；

采用所述频率计数单元设定所述雷达的每个相位的触发时间；

采用所述雷达的相位触发所述摄像头的同步曝光。

17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述时间同步硬件模块包括频率计数单元，所述方法进一步包括：

采用所述频率计数单元通过PPS或10MHZ方式发出时间硬同步触发信号，以与支持PPS同步方式的低频传感器进行时间同步。

18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述时间同步硬件模块包括频率计数单元，所述方法进一步包括：

采用所述频率计数单元根据所述拟合系统时间发出带有时间戳的CAN报文，以使相应传感器通过CAN节点获取所述带有时间戳的CAN报文进行时间同步。

19.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

设定一所述时间同步触发装置为主装置、其它所述时间同步触发装置为从装置时；

所述主装置通过移动通信网络建立组播，以轮流与每个从装置进行时间同步。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述的所述主装置通过移动通信网络建立组播，以轮流与每个从装置进行时间同步的步骤进一步包括：

所述主装置根据从装置的IP进行轮询邀请相应的从装置进入组播进行对时；

进入组播的从装置与所述主装置进行报文交互，以进行所述进入组播的从装置的本地CPU时钟修正，拟合本地CPU时钟对同步时间的时间曲线，完成所述进入组播的从装置与所述主装置的时间同步。

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