CN115632734A - 设备及设备中的传感器数据时间同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设备中的传感器数据时间同步方法及相关组件，通过主控器向与各个控制器相连接的所有传感器发送同步触发信号，使得所有传感器同步开始测量数据避免了现有技术中心由于不同控制器在不同的时间从触发与各控制器连接的传感器，从而使得各个控制器接收到的测量数据为同一时刻的测量数据，保证了各控制器之间的测量数据的时间同步。

Description

设备及设备中的传感器数据时间同步方法

技术领域

本发明涉及传感器控制领域，特别是涉及一种设备及设备中的传感器数据时间同步方法。

背景技术

传感器作为一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。近年来，传感器越来越广泛的应用于机器人系统，同一机器人系统中通常会有多个控制器，每个控制器均连接了一个或多个传感器。现有技术中，由各个控制器分别触发与自身连接的传感器进行测量，由于控制器控制传感器进行测量时的时间延迟不同，导致各个控制器接收到的数据不是同一时刻的数据，造成各控制器之间的数据不同步，影响机器人的运行速度、定位精度和避障能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种设备中的传感器数据时间同步方法及相关组件，使得各个控制器接收到的测量数据为同一时刻的测量数据，保证了各控制器之间的测量数据的时间同步。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种设备，包括两个以上的控制器和两个以上的传感器，所述两个以上的控制器中包括主控制器，所述两个以上的控制器中每个控制器均与和自身对应的传感器连接；

所述主控制器用于向所述两个以上的传感器发送同步触发信号；

所述两个以上的传感器用于在接收到所述同步触发信号后开始测量相关参数以得到测量数据。

可选的，所述两个以上的控制器用于在接收到与自身连接的传感器的测量数据后，确定所述测量数据的时间。

可选的，所述主控制器还与所述两个以上的控制器中其它控制器连接；

所述主控制器还用于周期性向所述其它控制器发送时间同步信号和自身的时间数据，以使所述其它控制器在接收到所述时间同步信号和所述主控制器的时间数据后根据所述主控制器的时间数据与所述主控制器进行时间同步。

可选的，所述两个以上的传感器包括激光雷达、编码器、IMU和相机中的一种或两种以上。

可选的，所述主控制器包括GPIO接口，所述主控制器用于通过所述GPIO接口向所述两个以上的传感器发送同步触发信号。

本发明还提供了一种设备中的传感器数据时间同步方法，所述设备包括两个以上的控制器和两个以上的传感器，所述两个以上的控制器中包括主控制器，所述两个以上的控制器中每个控制器均与和自身对应的传感器连接，所述设备中的传感器数据时间同步方法包括：

通过所述主控制器向所述两个以上的传感器发送同步触发信号，以使得所述两个以上的传感器在接收到所述同步触发信号后开始测量相关参数以得到测量数据；

通过所述两个以上的控制器在接收到与自身连接的传感器的测量数据后，确定所述测量数据的时间。

可选的，所述测量数据的时间，包括：

所述传感器测量所述相关参数的时间戳。

可选的，所述通过所述两个以上的控制器在接收到与自身连接的传感器的测量数据后，确定所述测量数据的时间，包括：

通过所述两个以上的控制器在接收到所述测量数据后，记录接收到所述测量数据的时间，

或，

通过所述两个以上的传感器在接收到所述同步触发信号后，记录接收到所述同步触发信号的时间，并在本次测量完成后，将所述测量数据和接收到所述同步触发信号的时间发送给与所述两个以上的传感器连接的控制器，所述两个以上的控制器在接收到所述测量数据后将所述两个以上的传感器记录的接收到所述同步触发信号的时间作为所述测量数据的时间。

可选的，还包括：

通过所述主控制器周期性向所述两个以上的控制器中其它控制器发送时间同步信号和自身的时间数据，以使所述其它控制器在接收到所述时间同步信号和所述主控制器的时间数据后根据所述主控制器的时间数据与所述主控制器进行时间同步。

可选的，所述其它控制器在接收到所述时间同步信号和所述主控制器的时间数据后根据所述主控制器的时间数据与所述主控制器进行时间同步，包括：

通过所述其它控制器在接收到所述时间同步信号和所述主控制器的时间数据后判断自身的时间与所述主控制器的时间是否相同；

若不同，则修改自身的时间与所述主控制器的时间相同。

本发明提供了一种设备中的传感器数据时间同步方法及相关组件，通过主控器向与各个控制器相连接的所有传感器发送同步触发信号，使得所有传感器同步开始测量数据避免了现有技术中心由于不同控制器在不同的时间从触发与各控制器连接的传感器，从而使得各个控制器接收到的测量数据为同一时刻的测量数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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发明的一些实施例，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为本发明提供的一种设备中的传感器数据时间同步方法的流程图；

图2为本发明提供的一种设备的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种设备中的传感器数据时间同步方法及相关组件，使得各个控制器接收到的测量数据为同一时刻的测量数据，保证了各控制器之间的测量数据的时间同步。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图2，图2为本发明提供的一种设备的结构示意图。

一种设备，包括两个以上的控制器21和两个以上的传感器23，两个以上的控制器21中包括主控制器22，两个以上的控制器21中每个控制器21均与和自身对应的传感器23连接；

主控制器22用于向两个以上的传感器23发送同步触发信号；

两个以上的传感器23用于在接收到同步触发信号后开始测量相关参数以得到测量数据。

现有技术中，各个控制器分别触发与各自连接的传感器开始测量，难以做到使所有传感器同时开始测量，使得各控制器接收到的传感器的测量数据是不同步的，例如，第一控制器先触发与第一控制器连接的传感器开始测量相关参数，第二控制器后触发与第二控制器连接的传感器开始测量相关参数，使得第二控制器接收到的传感器的测量数据对应的时间晚于第一控制器接收到的传感器的测量数据对应的时间，在多个控制器间进行测量数据的融合时，使得测量数据不同步。为了解决上述问题，在本实施例中，由主控制器22向所有控制器21连接的传感器23发送同步触发信号，此处的同步触发信号可以但不限于是脉冲信号，所有传感器23在接收到同步触发信号后开始测量相关参数，保证了各控制器21连接的传感器23均同步开始测量相关参数。

还需要说明的是，可以通过比较各控制器21的处理数据的速度、性能等确定处理数据的速度更快或性能更高的控制器21作为主控制器22。

综上所述，在本实施例中，主控器向与各个控制器21相连接的所有传感器23发送同步触发信号，使得所有传感器23同步开始测量相关参数，避免了现有技术中由于不同控制器21在不同的时间从触发与各控制器21连接的传感器23，从而使得各个控制器21接收到的测量数据为同一时刻的测量数据，保证了各控制器21之间的测量数据的时间同步。

在一个实施例中，两个以上的控制器21用于在接收到与自身连接的传感器23的测量数据后，确定测量数据的时间。

在一个实施例中，主控制器22还与两个以上的控制器21中其它控制器21连接；

主控制器22还用于周期性向其它控制器21发送时间同步信号和自身的时间数据，以使其它控制器21在接收到时间同步信号和主控制器22的时间数据后根据主控制器22的时间数据与主控制器22进行时间同步。

若根据控制器21接收到测量数据时控制器21自身的时间确定测量数据的时间，考虑到各控制器21的时间不一定同步，即使主控制器22同步触发所有的传感器23开始测量数据，由于接收到测量数据时各控制器21的时间未同步，在进行各传感器23之间的数据融合时，会造成数据错乱的风险。因此，在本实施例中，主控制器22会周期性的向其它控制器21发送时间同步信号以及自身的时间数据，其它控制器21是指所有控制器21中除所述主控制器22以外的控制器21，其它控制器21在接收到主控制器22发送的时间数据后会根据主控制器22的时间数据与主控制器22进行时间同步，从而使得各控制器21的时间均同步。

在一个实施例中，两个以上的传感器23包括激光雷达、编码器、IMU(InertialMeasurement Unit，惯性测量单元)和相机中的一种或两种以上。

在本实施例中，传感器23包括激光雷达、编码器、IMU和相机中的一种或两种以上的组合，其中，激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，编码器是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备，IMU主要用来检测和测量加速度与旋转运动的传感器23。此处的相机可以为普通相机或者RGBD相机等，本申请在此不作特别的限定。

在一个实施例中，主控制器22包括GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出口)接口，主控制器22用于通过GPIO接口向两个以上的传感器23发送同步触发信号。

在本实施例中，主控制器22通过GPIO向所有传感器23发送同步触发信号，GPIO具有低功耗、小封装低成本、可预先确定响应时间及布线简单等优点。

请参照图1，图1为本发明提供的一种设备中的传感器23数据时间同步方法的流程图。

本发明还提供了一种设备中的传感器23数据时间同步方法，设备包括两个以上的控制器21和两个以上的传感器23，两个以上的控制器21中包括主控制器22，两个以上的控制器21中每个控制器21均与和自身对应的传感器23连接，设备中的传感器23数据时间同步方法包括：

S1：通过主控制器22向两个以上的传感器23发送同步触发信号，以使得两个以上的传感器23在接收到同步触发信号后开始测量相关参数以得到测量数据；

S2：通过两个以上的控制器21在接收到与自身连接的传感器23的测量数据后，确定测量数据的时间。

考虑到各传感器23在同一时刻的测量数据应作为同一组数据进行处理和融合，为了方便数据处理，区分各组测量数据。在本实施例中，各控制器21在接收到与自身连接的传感器23的测量数据后，确定测量数据的时间，将时间相同或时间相差在预设范围内的数据作为同一组数据进行处理。

在一个实施例中，测量数据的时间，包括：

传感器23测量相关参数的时间戳。

时间戳是使用数字签名技术产生的数据，签名的对象包括了原始文件信息、签名参数、签名时间等信息。时间戳系统用来产生和管理时间戳，对签名对象进行数字签名产生时间戳，以证明原始文件在签名时间之前已经存在。在本实施例中，通过时间戳来记录测量时间，时间戳具有无时区干扰、占用的存储空间小、检索效率高及计算方便等好处。

在一个实施例中，两个以上的控制器21在接收到与自身连接的传感器23的测量数据后，确定测量数据的时间，包括：

通过两个以上的控制器21在接收到测量数据后，记录接收到测量数据的时间，

或，

通过两个以上的传感器23在接收到同步触发信号后，记录接收到同步触发信号的时间，并在本次测量完成后，将测量数据和接收到同步触发信号的时间发送给与两个以上的传感器23连接的控制器21，两个以上的控制器21在接收到测量数据后将两个以上的传感器23记录的接收到同步触发信号的时间作为测量数据的时间。

为了确定测量数据的时间，在本实施例中，各控制器21在接收到测量数据后，记录接收到测量数据的时间，也即将接收到测量数据时，控制器21自身的时间作为该测量数据的时间，或者，各传感器23在接收到同步触发信号后，记录接收到同步触发信号的时间，也即将传感器23接收到同步触发信号时传感器23自身的时间作为测量数据的时间，并将该时间和测量数据一起发送给与各传感器23连接的控制器21，以便控制器21将接收到同步触发信号时传感器23自身的时间作为测量数据的时间。通过上述两种方式实现了对测量数据的时间的确定且实现方式简单。

在一个实施例中，还包括：

通过主控制器22周期性向两个以上的控制器21中其它控制器21发送时间同步信号和自身的时间数据，以使其它控制器21在接收到时间同步信号和主控制器22的时间数据后根据主控制器22的时间数据与主控制器22进行时间同步。

在一个实施例中，其它控制器21在接收到时间同步信号和主控制器22的时间数据后根据主控制器22的时间数据与主控制器22进行时间同步，包括：

通过其它控制器21在接收到时间同步信号和主控制器22的时间数据后判断自身的时间与主控制器22的时间是否相同；

若不同，则修改自身的时间与主控制器22的时间相同。

在本实施例中，其它控制器21在接收到时间同步信号和主控制器22的时间数据后判断自身的时间与主控制器22的时间是否相同，若自身的时间与主控制器22的时间不同，其他控制器21会修改自身的时间与主控制器22的时间相同，若自身的时间与主控制器22的时间相同，则不需要修改自身时间，实现了各控制器21的时间同步且实现方式简单。

本说明书中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他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明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公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种设备，包括两个以上的控制器和两个以上的传感器，其特征在于，所述两个以上的控制器中包括主控制器，所述两个以上的控制器中每个控制器均与和自身对应的传感器连接；

所述主控制器用于向所述两个以上的传感器发送同步触发信号；

所述两个以上的传感器用于在接收到所述同步触发信号后开始测量相关参数以得到测量数据。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述两个以上的控制器用于在接收到与自身连接的传感器的测量数据后，确定所述测量数据的时间。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述主控制器还与所述两个以上的控制器中其它控制器连接；

所述主控制器还用于周期性向所述其它控制器发送时间同步信号和自身的时间数据，以使所述其它控制器在接收到所述时间同步信号和所述主控制器的时间数据后根据所述主控制器的时间数据与所述主控制器进行时间同步。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述两个以上的传感器包括激光雷达、编码器、IMU和相机中的一种或两种以上。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述主控制器包括GPIO接口，所述主控制器用于通过所述GPIO接口向所述两个以上的传感器发送同步触发信号。

6.一种设备中的传感器数据时间同步方法，其特征在于，所述设备包括两个以上的控制器和两个以上的传感器，所述两个以上的控制器中包括主控制器，所述两个以上的控制器中每个控制器均与和自身对应的传感器连接，所述设备中的传感器数据时间同步方法包括：

通过所述主控制器向所述两个以上的传感器发送同步触发信号，以使得所述两个以上的传感器在接收到所述同步触发信号后开始测量相关参数以得到测量数据；

通过所述两个以上的控制器在接收到与自身连接的传感器的测量数据后，确定所述测量数据的时间。

7.如权利要求6所述的设备中的传感器数据时间同步方法，其特征在于，所述测量数据的时间，包括：

所述传感器测量所述相关参数的时间戳。

8.如权利要求6所述的设备中的传感器数据时间同步方法，其特征在于，所述通过所述两个以上的控制器在接收到与自身连接的传感器的测量数据后，确定所述测量数据的时间，包括：

通过所述两个以上的控制器在接收到所述测量数据后，记录接收到所述测量数据的时间，

或，

通过所述两个以上的传感器在接收到所述同步触发信号后，记录接收到所述同步触发信号的时间，并在本次测量完成后，将所述测量数据和接收到所述同步触发信号的时间发送给与所述两个以上的传感器连接的控制器，所述两个以上的控制器在接收到所述测量数据后将所述两个以上的传感器记录的接收到所述同步触发信号的时间作为所述测量数据的时间。

9.如权利要求6至8任一项所述的设备中的传感器数据时间同步方法，其特征在于，还包括：

通过所述主控制器周期性向所述两个以上的控制器中其它控制器发送时间同步信号和自身的时间数据，以使所述其它控制器在接收到所述时间同步信号和所述主控制器的时间数据后根据所述主控制器的时间数据与所述主控制器进行时间同步。

10.如权利要求9所述的设备中的传感器数据时间同步方法，其特征在于，所述其它控制器在接收到所述时间同步信号和所述主控制器的时间数据后根据所述主控制器的时间数据与所述主控制器进行时间同步，包括：

通过所述其它控制器在接收到所述时间同步信号和所述主控制器的时间数据后判断自身的时间与所述主控制器的时间是否相同；

若不同，则修改自身的时间与所述主控制器的时间相同。

Images