CN115549884B - 一种传感器时间同步方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种传感器时间同步方法、装置、设备及可读存储介质，涉及车载数据融合技术领域，包括基于设于传感器端的同步发送模块与设于域控制器端的同步接收模块之间的时间同步应答以及数据交互，计算得到在任务周期影响下的目标应用层延时；根据同步发送模块的任务周期和任务偏移以及同步接收模块的任务周期和任务偏移确定任务偏移范围；基于任务偏移范围对目标应用层延时进行补偿，得到应用层实际延时；基于应用层实际延时进行时间同步。本申请在进行时间同步时，充分考虑了任务周期对整个时间同步序列的影响，以使得高精度下的时间同步不会跟随任务周期出现抖动，进而提升了时间同步的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及车载数据融合技术领域，特别涉及一种传感器时间同步方法、装置、设备及可读存储介质。
背景技术
当前自动驾驶车辆首要面临的问题在于全天候的复杂自然环境与各场景下不可预期的交通参与者，以致自动驾驶系统需借助传感器来完成环境识别与目标感知；不过，由于现阶段各类传感器都存在功能性上的短板与不足，因此目前普遍的做法是将核心传感器进行冗余配置，并完成各层次的数据融合，从而精确的对障碍物进行检测与识别。
由于需要将多传感器数据进行融合，因此为了确保感知目标的可靠性与及时性，多传感器之间的时间同步精度成为关键因素。但是，现有技术中，在应用层进行多传感器时间同步时，并未考虑任务周期对整个时间同步序列的影响，以致高精度下的时间同步会跟随任务周期出现抖动，进而导致时间同步的准确性较差。
发明内容
本申请提供一种传感器时间同步方法、装置、设备及可读存储介质，以解决相关技术中存在的时间同步准确性差的问题。
第一方面，提供了一种传感器时间同步方法，包括以下步骤：
基于设于传感器端的同步发送模块与设于域控制器端的同步接收模块之间的时间同步应答以及数据交互，计算得到在任务周期影响下的目标应用层延时；
根据所述同步发送模块的任务周期和任务偏移以及所述同步接收模块的任务周期和任务偏移确定任务偏移范围；
基于所述任务偏移范围对所述目标应用层延时进行补偿，得到应用层实际延时；
基于所述应用层实际延时进行时间同步。
一些实施例中，所述基于设于传感器端的同步发送模块与设于域控制器端的同步接收模块之间的时间同步应答以及数据交互，计算得到在任务周期影响下的目标应用层延时，包括：
基于所述同步发送模块与所述同步接收模块之间的时间同步应答，获取在任务周期影响下的偏移量；
基于所述同步发送模块与所述同步接收模块之间的数据交互，获取所述同步发送模块发送应用层数据对应的目标发送时刻以及所述同步接收模块接收到所述应用层数据对应的目标接收时刻；
根据所述偏移量、所述目标发送时刻以及所述目标接收时刻计算得到在任务周期影响下的目标应用层延时。
一些实施例中，所述基于所述同步发送模块与所述同步接收模块之间的时间同步应答，获取在任务周期影响下的偏移量，包括：
所述同步接收模块发送初始同步帧至所述同步发送模块，所述初始同步帧包括同步接收模块发送初始同步帧对应的第一发送时刻；
当所述同步发送模块接收到所述初始同步帧时，将所述同步应答帧发送至所述同步接收模块，所述同步应答帧包括所述同步发送模块接收到初始同步帧对应的第一接收时刻以及所述同步发送模块发送所述同步应答帧对应的第二发送时刻；
当所述同步接收模块接收到所述同步应答帧时，记录所述同步接收模块接收到同步应答帧对应的第二接收时刻；
基于所述第一发送时刻、所述第一接收时刻、所述第二发送时刻和所述第二接收时刻计算得到在任务周期影响下的偏移量。
一些实施例中，所述根据所述同步发送模块的任务周期和任务偏移以及所述同步接收模块的任务周期和任务偏移确定任务偏移范围，包括：
当所述同步发送模块的任务周期和所述同步接收模块的任务周期相同，则根据所述同步发送模块的任务周期或所述同步接收模块的任务周期以及所述同步接收模块的任务偏移确定出第一任务偏移范围；
当所述同步发送模块的任务周期和所述同步接收模块的任务周期不相同，则根据所述同步发送模块的任务周期、所述同步接收模块的任务周期以及所述同步接收模块的任务偏移确定出第二任务偏移范围。
一些实施例中，当所述同步发送模块和所述同步接收模块处于稳态，则所述第一任务偏移范围为唯一值，所述唯一值为Cycle/2；
当所述同步发送模块和所述同步接收模块处于非稳态，则所述第一任务偏移范围为(Cycle/4～3Cycle/4)；
其中，Cycle表示同步发送模块的任务周期或同步接收模块的任务周期。
一些实施例中，当所述同步发送模块和所述同步接收模块处于稳态，则所述第二任务偏移范围为唯一值，所述唯一值为(Cycle1+Cycle2)/4；
当所述同步发送模块和所述同步接收模块处于非稳态，则所述第二任务偏移范围为(Cycle1/4～Cycle1/4+Cycle2/2)；
其中，Cycle1表示同步发送模块的任务周期，Cycle2表示同步接收模块的任务周期。
一些实施例中，所述基于所述任务偏移范围对所述目标应用层延时进行补偿，得到应用层实际延时，包括：
从所述任务偏移范围内筛选出目标任务偏移；
将所述目标任务偏移和所述目标应用层延时代入以下计算公式，得到应用层实际延时；
APPR＝APPc-OffsetT
式中，APPR表示应用层实际延时，APPc表示目标应用层延时，OffsetT表示目标任务偏移。
第二方面，提供了一种传感器时间同步装置，包括：
计算单元，其用于基于设于传感器端的同步发送模块与设于域控制器端的同步接收模块之间的时间同步应答以及数据交互，计算得到在任务周期影响下的目标应用层延时；
确定单元，其用于根据所述同步发送模块的任务周期和任务偏移以及所述同步接收模块的任务周期和任务偏移确定任务偏移范围；
补偿单元，其用于基于所述任务偏移范围对所述目标应用层延时进行补偿，得到应用层实际延时；
同步单元，其用于基于所述应用层实际延时进行时间同步。
第三方面，提供了一种传感器时间同步设备，包括：存储器和处理器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行，以实现前述的传感器时间同步方法。
第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，以实现前述的传感器时间同步方法。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：可有效提升时间同步的准确性。
本申请提供了一种传感器时间同步方法、装置、设备及可读存储介质，包括基于设于传感器端的同步发送模块与设于域控制器端的同步接收模块之间的时间同步应答以及数据交互，计算得到在任务周期影响下的目标应用层延时；根据所述同步发送模块的任务周期和任务偏移以及所述同步接收模块的任务周期和任务偏移确定任务偏移范围；基于所述任务偏移范围对所述目标应用层延时进行补偿，得到应用层实际延时；基于所述应用层实际延时进行时间同步。本申请通过基于任务周期确定得到的任务偏移范围来对在任务周期影响下的目标应用层延时进行补偿，以得到应用层实际延时，再通过该应用层实际延时进行时间同步，由此可见，本申请在进行时间同步时，充分考虑了任务周期对整个时间同步序列的影响，以使得高精度下的时间同步不会跟随任务周期出现抖动，进而提升时间同步的准确性。
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单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种传感器时间同步方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的叠加任务周期的时间同步交互流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一种传感器时间同步装置的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种传感器时间同步设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种传感器时间同步方法、装置、设备及可读存储介质，其能解决相关技术中存在的时间同步准确性差的问题。
图1是本申请实施例提供的一种传感器时间同步方法，包括以下步骤：
步骤S10：基于设于传感器端的同步发送模块与设于域控制器端的同步接收模块之间的时间同步应答以及数据交互，计算得到在任务周期影响下的目标应用层延时；
示范性的，在本实施例中，将在激光雷达、前视摄像头等各类自动驾驶传感器内设置同步发送模块，同时在智能驾驶域控制器中设置同步接收模块，且各个传感器内的同步发送模块均通过ETH(EtherNet，以太网)或CAN(ControllerAreaNetwork，控制器域网)网络与位于域控制器中的同步接收模块进行双向通信；其中，同步发送模块用于提供传感器端的基准时钟线，并配合完成同步接收模块的发送应答机制，同步接收模块用于同步信号发起与接收，并完成各阶段的时间戳存储，以使得本实施例可基于同步发送模块与同步接收模块之间的时间同步应答以及数据交互来计算得到在任务周期影响下的目标应用层延时。
进一步的，基于设于传感器端的同步发送模块与设于域控制器端的同步接收模块之间的时间同步应答以及数据交互，计算得到在任务周期影响下的目标应用层延时，包括：
基于所述同步发送模块与所述同步接收模块之间的时间同步应答，获取在任务周期影响下的偏移量；
基于所述同步发送模块与所述同步接收模块之间的数据交互，获取所述同步发送模块发送应用层数据对应的目标发送时刻以及所述同步接收模块接收到所述应用层数据对应的目标接收时刻；
根据所述偏移量、所述目标发送时刻以及所述目标接收时刻计算得到在任务周期影响下的目标应用层延时。
示范性的，在本实施例中，通过同步发送模块与同步接收模块之间之间的时间同步请求与应答，可以获取到对应的时间戳，根据该时间戳可计算得到在任务周期影响下的偏移量；然后通过同步发送模块与同步接收模块之间的应用层数据交互，产生对应的目标发送时刻和目标接收时刻，即同步发送模块在发送应用层数据的同时，附带该应用层数据帧的发送时刻，而同步接收模块接收该应用层数据帧的同时记录接收时刻；最后可通过域控制器中的信号处理模块在综合考虑应用层任务周期的延时影响后，处理同步发送与应答的时间戳信息并输出同步关键参数，即根据上述偏移量、目标发送时刻和目标接收时刻即可计算得到在任务周期影响下的目标应用层延时。
进一步的，所述基于所述同步发送模块与所述同步接收模块之间的时间同步应答，获取在任务周期影响下的偏移量，包括：
所述同步接收模块发送初始同步帧至所述同步发送模块，所述初始同步帧包括同步接收模块发送初始同步帧对应的第一发送时刻；
当所述同步发送模块接收到所述初始同步帧时，将所述同步应答帧发送至所述同步接收模块，所述同步应答帧包括所述同步发送模块接收到初始同步帧对应的第一接收时刻以及所述同步发送模块发送所述同步应答帧对应的第二发送时刻；
当所述同步接收模块接收到所述同步应答帧时，记录所述同步接收模块接收到同步应答帧对应的第二接收时刻；
基于所述第一发送时刻、所述第一接收时刻、所述第二发送时刻和所述第二接收时刻计算得到在任务周期影响下的偏移量。
示范性的，在本实施例中，同步接收模块首先发送初始同步帧至同步发送模块，该初始同步帧主要包括初始同步帧的发送时刻(即第一发送时刻)，且该第一发送时刻的参考系为智能驾驶域控制器。
然后该初始同步帧在经过一定的传输延时与任务延时后，同步发送模块接收到该初始同步帧；与此同时，同步发送模块将同步应答帧发送回同步接收模块，而该同步应答帧将包括同步发送模块接收到初始同步帧的时刻(即第一接收时刻)以及同步应答帧的发送时刻(即第二发送时刻)，且第一接收时刻和第二发送时刻的参考系均为传感器控制器。
同步应答帧同样经过传输延时与任务延时后到达同步接收模块，此时，同步接收模块将记录此时接收到该同步应答帧对应的接收时刻(即第二接收时刻)，且该第二接收时刻的参考系为智能驾驶域控制器。
最后，域控制器中的信号处理模块收集以上交互时间戳信息，并在考虑应用层延时的前提下完成时间同步补偿基准值的计算。
现有技术中往往是依赖独立的外部电子设备来完成时间同步功能，其不仅会整体加大自动驾驶系统的复杂性，且将外部高精度时钟源作为整个系统的基准时钟，当整车客观条件无法满足该依赖项时，将导致基准时钟产生偏差，从而造成时间同步的准确性较差。而本实施例中在进行时间同步时，只以智能驾驶域控制器和传感器控制器为参考系，无需设置外部电子设备，不仅降低了自动驾驶系统的复杂性，且提高了时间同步的准确性。
以下将结合图2阐释在叠加任务周期误差后的数据处理方法。
首先，对图2中的缩略语进行解释，具体参见表1所示；
表1缩略语释义
参见图2所示，计算只考虑传感器与域控制器之间信号传输延时对应的真实延时DelayR(即同步发送模块与同步接收模块之间的信号传输延时对应的真实延时)：
DelayR＝(t2-T0)-(T2-t0) (1)
计算只考虑时钟未对齐带来的真实偏移量OffsetR：
OffsetR＝((t0-T0)-(T2-t2))/2 (2)
当同步考虑两个系统(即同步发送模块与同步接收模块)之间的任务周期影响时，计算其对应的延时Delayc：
Delayc＝(T3-T0)-(T2-T1) (3)
其中，T3＝(t2+δ1)，T1＝(t0+δ0)，将其代入式(3)，可得：
Delayc＝((t2+δ1)-T0)-(T2-(t0+δ0))＝DelayR+(δ1+δ0) (4)
同理，当同步考虑两个系统之间的任务周期影响时，计算其对应的偏移量Offsetc：
Offsetc＝((T1-T0)-(T2-T3))/2 (5)
其中，将T3＝(t2+δ1)，T1＝(t0+δ0)，将其代入式(5)，可得：
根据以下公式可计算得到在任务周期影响下的目标应用层延时APPc：
APPc＝Offsetc+(T5-T4) (7)
根据图2可知，T5-T4＝t4+δ2-T4，因此结合式(6)和式(7)可得：
根据图2进一步可知，t4-T4＝DelayR/2，因此结合式(4)、式(7)和式(8)，可得：
APPc＝Offsetc+DelayR/2+δ2＝Offsetc+2[Delayc-(δ1+δ0)]+δ2 (9)
于是，通过式(7)和式(9)可知，T5表征了传输延时(即Delayc)与APPc之间的关系，由此可见，传输延时和任务延时(即Offsetc)的共同作用形成了目标应用层延时。
而应用层的实际延时APPR的计算公式如下：
APPR＝OffsetR+(T5-T4)＝OffsetR+(t4+δ2-T4)＝OffsetR+DelayR/2+δ2 (10)
因此，综合以上公式，可得：
从以上计算原理可知：
DelayR为只考虑传输延时的真实延时，OffsetR为只考虑时钟未对齐带来的真实偏移，而在一个时钟源确定的系统中，传输延时与真实时钟偏移均为固定值；因此，Delayc为固定延时叠加任务周期Task影响(δ1+δ0)，Offsetc为固定偏移叠加任务周期Task影响(δ1+δ0)/2，由此可见，应用层实际延时APPR为固定延时与固定偏移叠加单个同步接收模块任务周期Task影响(δ2)，而目标应用层延时APPc为应用层实际延时APPR叠加上两个任务周期Task影响(δ1+δ0)/2。
综合以上可知，在嵌入式非实时响应的操作系统中，使用APPc来作为APPR的评估值，将不可避免的引入误差，其误差大小将由δ0与δ1的均值决定。其中，当处于稳态系统状态时，δ0与δ1之间的均值将是一个定值，即评估值与真实延时之间将始终存在一个固定的偏差；反之当两个系统之间存在相对速度时，此时δ0与δ1之间的均值不再为固定值，其均值将在区间范围内进行变化，因此本实施例还需进一步确定该固定偏差值或区间范围，即需要根据同步发送模块的任务周期和任务偏移以及同步接收模块的任务周期和任务偏移确定任务偏移范围。
步骤S20：根据所述同步发送模块的任务周期和任务偏移以及所述同步接收模块的任务周期和任务偏移确定任务偏移范围；
在本实施例中，所述根据所述同步发送模块的任务周期和任务偏移以及所述同步接收模块的任务周期和任务偏移确定任务偏移范围，包括：
当所述同步发送模块的任务周期和所述同步接收模块的任务周期相同，则根据所述同步发送模块的任务周期或所述同步接收模块的任务周期以及所述同步接收模块的任务偏移确定出第一任务偏移范围；
当所述同步发送模块的任务周期和所述同步接收模块的任务周期不相同，则根据所述同步发送模块的任务周期、所述同步接收模块的任务周期以及所述同步接收模块的任务偏移确定出第二任务偏移范围。
具体的，当所述同步发送模块和所述同步接收模块处于稳态，则所述第一任务偏移范围为唯一值，所述唯一值为Cycle/2；
当所述同步发送模块和所述同步接收模块处于非稳态，则所述第一任务偏移范围为(Cycle/4～3Cycle/4)；
其中，Cycle表示同步发送模块的任务周期或同步接收模块的任务周期。
当所述同步发送模块和所述同步接收模块处于稳态，则所述第二任务偏移范围为唯一值，所述唯一值为(Cycle1+Cycle2)/4；
当所述同步发送模块和所述同步接收模块处于非稳态，则所述第二任务偏移范围为(Cycle1/4～Cycle1/4+Cycle2/2)；
其中，Cycle1表示同步发送模块的任务周期，Cycle2表示同步接收模块的任务周期。
示范性的，在本实施例中，由于在嵌入式的操作系统中，使用APPc来评估APPR的误差值的主要来源为δ0与δ1的均值，即同步发送模块以及同步接收模块的任务周期Task。
具体的，以下将针对不同情况下的误差补偿进行说明。
1、相同任务周期Task下的误差补偿
当同步发送模块以及同步接收模块的同步Task为相同周期Cycle时，此时δ0与δ1的变化范围均为0～Cycle，因此(δ1+δ0)/2的变化范围将为0～Cycle，其理论均值为Cycle/2。
其中，对于稳态系统而言，(δ1+δ0)/2将为恒定值(即第一任务偏移范围为唯一值)，理论均值可作为该恒定值，即第一任务偏移范围OffsetT为Cycle/2，因此APPR＝APPc-Cycle/2；
当两个系统存在时钟频率动态偏移时，即处于非稳态时，(δ1+δ0)/2将遍历(δ1)/2～(δ1+Cycle)/2，则(δ1+δ0)/2的理论取值为(Cycle/4+δ1/2)，因此APPR＝APPc-(Cycle/4+δ1/2)，且误差(Cycle/4+δ1/2)对应的变化范围为(Cycle/4～3Cycle/4)，即第一任务偏移范围OffsetT为(Cycle/4～3Cycle/4)；
综上，在时钟频率存在动态偏移的系统中，相同任务周期Task下的误差与任务周期Task强相关，因此在设计此种模式下的时间同步协议时，应进行相应周期的补偿，从而减小误差来源；而对于时钟频率不存在动态偏移的稳态系统而言，则可将任务偏差范围近似为固定偏差Cycle/2。
2、不同任务周期Task下的误差补偿
当同步发送模块以及同步接收模块的同步Task周期分别为Cycle1与Cycle2时，假设两者满足Cycle1＞Cycle2，此时δ0的变化范围为0～Cycle1，δ1的变化范围为0～Cycle2；因此(δ1+δ0)/2的变化范围将为0～(Cycle1+Cycle2)/2，则其理论均值为(Cycle1+Cycle2)/4。
其中，对于稳态系统而言，(δ1+δ0)/2将为恒定值(即第二任务偏移范围为唯一值)，理论均值可作为该恒定值，即第二任务偏移范围OffsetT为(Cycle1+Cycle2)/4，因此，APPR＝APPc-(Cycle1+Cycle2)/4；
当两个系统存在时钟频率动态偏移时，(δ1+δ0)/2将遍历(δ1)/2～(δ1+Cycle1)/2，则(δ1+δ0)/2的理论取值为(Cycle1/4+δ1/2)，因此APPR＝APPc-(Cycle1/4+δ1/2)，且误差(Cycle1/4+δ1/2)对应的变化范围为(Cycle1/4～Cycle1/4+Cycle2/2)，即第二任务偏移范围OffsetT为(Cycle1/4～Cycle1/4+Cycle2/2)；
综上，在时钟频率动态偏移的系统中，不同任务周期Task下的误差与两个Task周期强相关，因此在设计此种模式下的时间同步协议时，应进行相应周期的补偿，从而减小误差来源；而对于时钟频率不存在动态偏移的稳态系统而言，则可将任务偏差范围近似为固定偏差(Cycle1+Cycle2)/4。
3、不同应用层任务周期Task下的误差消除
由于使用目标应用层延时APPc作为应用层实际延时APPR的评估值时，由于APPc＝APPR+(δ1+δ0)/2，其与同步接收模块应用层任务偏移δ2无关，即不同应用层任务周期Task不会对时间同步计算造成影响，因此应用层的周期可以依据项目需求进行确定。
步骤S30：基于所述任务偏移范围对所述目标应用层延时进行补偿，得到应用层实际延时；
示范性的，本实施例中，在获取到基于任务周期确定得到的任务偏移范围后，就可根据该任务偏移范围对在任务周期影响下的目标应用层延时进行补偿，以得到真实的应用层实际延时。由此可见，本实施例在进行时间同步之前，充分考虑了任务周期对整个时间同步序列的影响，即先对任务周期对同步的影响进行补偿，进而得到真实的应用层实际延时。
进一步的，基于所述任务偏移范围对所述目标应用层延时进行补偿，得到应用层实际延时，包括：
从所述任务偏移范围内筛选出目标任务偏移；
将所述目标任务偏移和所述目标应用层延时代入以下计算公式，得到应用层实际延时；
APPR＝APPc-OffsetT
式中，APPR表示应用层实际延时，APPc表示目标应用层延时，OffsetT表示目标任务偏移。
示范性的，在本实施例中，将根据同步发送模块和同步接收模块是否具有相同的任务周期Task以及系统是否处于稳态来确定对应的任务偏移范围。比如，存在传感器A、传感器B、传感器C和传感器D，假设传感器A上的同步发送模块A1以及域控制器上与同步发送模块A1对应的同步接收模块A2具有相同的任务周期，且同步发送模块A1和同步接收模块A2处于稳态，则传感器A对应的任务偏移范围为唯一值Cycle/2，即传感器A的目标任务偏移OffsetT为Cycle/2。
再假设传感器B上的同步发送模块B1以及域控制器上与同步发送模块B1对应的同步接收模块B2具有相同的任务周期Task，而同步发送模块B1和同步接收模块B2处于非稳态，即存在时钟频率动态偏移，则传感器B对应的任务偏移范围为(Cycle/4～3Cycle/4)；应当理解的是，此时可根据实际需求在(Cycle/4～3Cycle/4)的范围内筛选出某个值作为目标任务偏移OffsetT；比如，可将Cycle/4作为传感器B的目标任务偏移OffsetT，也可将2Cycle/4作为传感器B的目标任务偏移OffsetT，当然还可以是其他值作为传感器B的目标任务偏移OffsetT，只要传感器B的目标任务偏移OffsetT是在(Cycle/4～3Cycle/4)范围内筛选得到的即可。
再假设传感器C上的同步发送模块C1以及域控制器上与同步发送模块C1对应的同步接收模块C2具有不相同的任务周期，且同步发送模块C1和同步接收模块C2处于稳态，则传感器C对应的任务偏移范围为唯一值(Cycle1+Cycle2)/4，即传感器C的目标任务偏移OffsetT为(Cycle1+Cycle2)/4。
再假设传感器D上的同步发送模块D1以及域控制器上与同步发送模块D1对应的同步接收模块D2具有不相同的任务周期Task，而同步发送模块D1和同步接收模块D2处于非稳态，即存在时钟频率动态偏移，则传感器D对应的任务偏移范围为(Cycle1/4～Cycle1/4+Cycle2/2)；应当理解的是，此时可根据实际需求在(Cycle1/4～Cycle1/4+Cycle2/2)的范围内筛选出某个值作为目标任务偏移OffsetT；比如，可将Cycle1/4作为传感器D的目标任务偏移OffsetT，也可将Cycle1/4+Cycle2/4作为传感器D的目标任务偏移，当然还可以是其他值作为传感器D的目标任务偏移OffsetT，只要传感器D的目标任务偏移OffsetT是在(Cycle1/4～Cycle1/4+Cycle2/2)范围内筛选得到的即可。
然后域控制器中与具体业务流对应的APP调用模块将在所有需要时间同步的地方进行基准值补偿。具体的，将步骤S10中计算得到的目标应用层延时APPc减去目标任务偏移OffsetT，即可得到真实的应用层实际延时APPR。比如，针对传感器A而言，以传感器A上的同步发送模块A1以及域控制器上与同步发送模块A1对应的同步接收模块A2具有相同的任务周期，且同步发送模块A1和同步接收模块A2处于稳态为例，则传感器A对应的目标任务偏移OffsetT为Cycle/2，因此传感器A对应的应用层实际延时APPR＝APPc-Cycle/2。
步骤S40：基于所述应用层实际延时进行时间同步。
示范性的，在本实施例中，在获取到各个传感器对应的应用层实际延时后，就可知悉各个传感器的延时情况。比如，传感器A的应用层实际延时APPR为10s，假设域控制器在16：00：00这一时刻接收到传感器A对应的应用层数据X，则根据传感器A的应用层实际延时APPR是10s可知：域控制器接收到的应用层数据X实际为传感器A在15：59：50这一时刻采集的数据；若传感器B的应用层实际延时APPR为20s，假设域控制器在16：00：00这一时刻接收到传感器B对应的应用层数据Y，则根据传感器B的应用层实际延时APPR是20s可知：域控制器接收到的应用层数据Y实际为传感器B在15：59：40这一时刻采集的数据；此时，域控制器中的APP调用模块可直接使用上述得到的真实的应用层实际延时来完成各个传感器对应的业务信号的时间同步，从而完成应用层的时间同步。由此可见，本实施例在进行时间同步之前，充分考虑了任务周期对整个时间同步序列的影响，即先对任务周期对同步的影响进行补偿，以使得根据该补偿得到的真实的应用层实际延时进行的时间同步不会跟随任务周期出现抖动，进而提升时间同步的准确性。
综上，本实施例提供了一种叠加任务周期影响后的时间同步计算方法以及针对不同场景下的误差补偿方法，其充分考虑了任务周期对整个时间同步序列的影响，以使得高精度下的时间同步不会跟随任务周期出现抖动，进而提升时间同步的准确性。
参见图3所示，本申请实施例还提供了一种传感器时间同步装置，包括：
计算单元，其用于基于设于传感器端的同步发送模块与设于域控制器端的同步接收模块之间的时间同步应答以及数据交互，计算得到在任务周期影响下的目标应用层延时；
确定单元，其用于根据所述同步发送模块的任务周期和任务偏移以及所述同步接收模块的任务周期和任务偏移确定任务偏移范围；
补偿单元，其用于基于所述任务偏移范围对所述目标应用层延时进行补偿，得到应用层实际延时；
同步单元，其用于基于所述应用层实际延时进行时间同步。
进一步的，所述计算单元具体用于：
基于所述同步发送模块与所述同步接收模块之间的时间同步应答，获取在任务周期影响下的偏移量；
基于所述同步发送模块与所述同步接收模块之间的数据交互，获取所述同步发送模块发送应用层数据对应的目标发送时刻以及所述同步接收模块接收到所述应用层数据对应的目标接收时刻；
根据所述偏移量、所述目标发送时刻以及所述目标接收时刻计算得到在任务周期影响下的目标应用层延时。
进一步的，所述计算单元具体还用于：
所述同步接收模块发送初始同步帧至所述同步发送模块，所述初始同步帧包括同步接收模块发送初始同步帧对应的第一发送时刻；
当所述同步发送模块接收到所述初始同步帧时，将所述同步应答帧发送至所述同步接收模块，所述同步应答帧包括所述同步发送模块接收到初始同步帧对应的第一接收时刻以及所述同步发送模块发送所述同步应答帧对应的第二发送时刻；
当所述同步接收模块接收到所述同步应答帧时，记录所述同步接收模块接收到同步应答帧对应的第二接收时刻；
基于所述第一发送时刻、所述第一接收时刻、所述第二发送时刻和所述第二接收时刻计算得到在任务周期影响下的偏移量。
进一步的，所述确定单元具体用于：
当所述同步发送模块的任务周期和所述同步接收模块的任务周期相同，则根据所述同步发送模块的任务周期或所述同步接收模块的任务周期以及所述同步接收模块的任务偏移确定出第一任务偏移范围；
当所述同步发送模块的任务周期和所述同步接收模块的任务周期不相同，则根据所述同步发送模块的任务周期、所述同步接收模块的任务周期以及所述同步接收模块的任务偏移确定出第二任务偏移范围。
进一步的，当所述同步发送模块和所述同步接收模块处于稳态，则所述第一任务偏移范围为唯一值，所述唯一值为Cycle/2；
当所述同步发送模块和所述同步接收模块处于非稳态，则所述第一任务偏移范围为(Cycle/4～3Cycle/4)；
其中，Cycle表示同步发送模块的任务周期或同步接收模块的任务周期。
进一步的，当所述同步发送模块和所述同步接收模块处于稳态，则所述第二任务偏移范围为唯一值，所述唯一值为(Cycle1+Cycle2)/4；
当所述同步发送模块和所述同步接收模块处于非稳态，则所述第二任务偏移范围为(Cycle1/4～Cycle1/4+Cycle2/2)；
其中，Cycle1表示同步发送模块的任务周期，Cycle2表示同步接收模块的任务周期。
进一步的，所述补偿单元具体用于：
从所述任务偏移范围内筛选出目标任务偏移；
将所述目标任务偏移和所述目标应用层延时代入以下计算公式，得到应用层实际延时；
APPR＝APPc-OffsetT
式中，APPR表示应用层实际延时，APPc表示目标应用层延时，OffsetT表示目标任务偏移。
需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和各单元的具体工作过程，可以参考前述传感器时间同步方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
上述实施例提供的传感器时间同步装置可以实现为一种计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图4所示的传感器时间同步设备上运行。
本申请实施例还提供了一种传感器时间同步设备，包括：通过系统总线连接的存储器、处理器和网络接口，存储器中存储有至少一条指令，至少一条指令由处理器加载并执行，以实现前述的传感器时间同步方法中，网络接口用于进行网络通信，如发送分配的任务等。本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
处理器可以是CPU，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器，或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。
存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机装置的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如视频播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如视频数据、图像数据等)等。此外，存储器可以包括高速随存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘、智能存储卡(SmartMedia Card，SMC)、安全数字(Secure digital，SD)卡、闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件或其他易失性固态存储器件。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现前述的传感器时间同步方法的全部步骤或部分步骤。
本申请实施例实现前述的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only memory，ROM)、随机存取存储器(Random Accessmemory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、服务器或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种传感器时间同步方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于设于传感器端的同步发送模块与设于域控制器端的同步接收模块之间的时间同步应答以及数据交互，计算得到在任务周期影响下的目标应用层延时；
根据所述同步发送模块的任务周期和任务偏移以及所述同步接收模块的任务周期和任务偏移确定任务偏移范围；
基于所述任务偏移范围对所述目标应用层延时进行补偿，得到应用层实际延时；
基于所述应用层实际延时进行时间同步；
其中，所述根据所述同步发送模块的任务周期和任务偏移以及所述同步接收模块的任务周期和任务偏移确定任务偏移范围，包括：
当所述同步发送模块的任务周期和所述同步接收模块的任务周期相同，则根据所述同步发送模块的任务周期或所述同步接收模块的任务周期以及所述同步接收模块的任务偏移确定出第一任务偏移范围；
当所述同步发送模块的任务周期和所述同步接收模块的任务周期不相同，则根据所述同步发送模块的任务周期、所述同步接收模块的任务周期以及所述同步接收模块的任务偏移确定出第二任务偏移范围。
2.如权利要求1所述的传感器时间同步方法，其特征在于，所述基于设于传感器端的同步发送模块与设于域控制器端的同步接收模块之间的时间同步应答以及数据交互，计算得到在任务周期影响下的目标应用层延时，包括：
基于所述同步发送模块与所述同步接收模块之间的时间同步应答，获取在任务周期影响下的偏移量；
基于所述同步发送模块与所述同步接收模块之间的数据交互，获取所述同步发送模块发送应用层数据对应的目标发送时刻以及所述同步接收模块接收到所述应用层数据对应的目标接收时刻；
根据所述偏移量、所述目标发送时刻以及所述目标接收时刻计算得到在任务周期影响下的目标应用层延时。
3.如权利要求2所述的传感器时间同步方法，其特征在于，所述基于所述同步发送模块与所述同步接收模块之间的时间同步应答，获取在任务周期影响下的偏移量，包括：
所述同步接收模块发送初始同步帧至所述同步发送模块，所述初始同步帧包括同步接收模块发送初始同步帧对应的第一发送时刻；
当所述同步发送模块接收到所述初始同步帧时，将同步应答帧发送至所述同步接收模块，所述同步应答帧包括所述同步发送模块接收到初始同步帧对应的第一接收时刻以及所述同步发送模块发送所述同步应答帧对应的第二发送时刻；
当所述同步接收模块接收到所述同步应答帧时，记录所述同步接收模块接收到同步应答帧对应的第二接收时刻；
基于所述第一发送时刻、所述第一接收时刻、所述第二发送时刻和所述第二接收时刻计算得到在任务周期影响下的偏移量。
4.如权利要求1所述的传感器时间同步方法，其特征在于：
当所述同步发送模块和所述同步接收模块处于稳态，则所述第一任务偏移范围为唯一值，所述唯一值为；
当所述同步发送模块和所述同步接收模块处于非稳态，则所述第一任务偏移范围为（）；
其中，表示同步发送模块的任务周期或同步接收模块的任务周期。
5.如权利要求1所述的传感器时间同步方法，其特征在于：
当所述同步发送模块和所述同步接收模块处于稳态，则所述第二任务偏移范围为唯一值，所述唯一值为；
当所述同步发送模块和所述同步接收模块处于非稳态，则所述第二任务偏移范围为（）；
其中，表示同步发送模块的任务周期，/>表示同步接收模块的任务周期。
6.如权利要求1所述的传感器时间同步方法，其特征在于，所述基于所述任务偏移范围对所述目标应用层延时进行补偿，得到应用层实际延时，包括：
从所述任务偏移范围内筛选出目标任务偏移；
将所述目标任务偏移和所述目标应用层延时代入以下计算公式，得到应用层实际延时；
式中，表示应用层实际延时，/>表示目标应用层延时，/>表示目标任务偏移。
7.一种传感器时间同步装置，其特征在于，包括：
计算单元，其用于基于设于传感器端的同步发送模块与设于域控制器端的同步接收模块之间的时间同步应答以及数据交互，计算得到在任务周期影响下的目标应用层延时；
确定单元，其用于根据所述同步发送模块的任务周期和任务偏移以及所述同步接收模块的任务周期和任务偏移确定任务偏移范围；
补偿单元，其用于基于所述任务偏移范围对所述目标应用层延时进行补偿，得到应用层实际延时；
同步单元，其用于基于所述应用层实际延时进行时间同步；
其中，所述确定单元具体用于：
当所述同步发送模块的任务周期和所述同步接收模块的任务周期相同，则根据所述同步发送模块的任务周期或所述同步接收模块的任务周期以及所述同步接收模块的任务偏移确定出第一任务偏移范围；
当所述同步发送模块的任务周期和所述同步接收模块的任务周期不相同，则根据所述同步发送模块的任务周期、所述同步接收模块的任务周期以及所述同步接收模块的任务偏移确定出第二任务偏移范围。
8.一种传感器时间同步设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行，以实现权利要求1至6中任一项所述的传感器时间同步方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，以实现权利要求1至6中任一项所述的传感器时间同步方法。
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