CN117573737A - 车辆传感器数据的处理方法、应用方法、电子设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种车辆传感器数据的处理方法、应用方法、电子设备及介质，方法包括：通过各传感器对应的预设采集程序，将各传感器的传感器数据均转化为目标数据格式；在预设时间坐标系中，利用预设的数据录制程序，对目标数据格式的传感器数据设置第一时间戳；将设置有第一时间戳的目标数据格式的传感器数据进行存储。本申请实施例通过各传感器对应的预设采集程序，将各传感器的传感器数据均转化为目标数据格式，从而使得预设的数据录制程序仅需支持目标数据格式的数据处理，即可对传感器数据打上时间戳，而无需不同预设采集程序进行时间同步以及分别对传感器数据打上时间戳，简化了数据处理过程，从而降低开发成本。
Description
技术领域
本申请涉及车辆驾驶技术领域，具体涉及一种车辆传感器数据的处理方法、应用方法、电子设备及介质。
背景技术
在车辆智能驾驶中，车辆相关的传感器数据是非常重要的，因为它提供了车辆与周围环境之间的交互信息。传感器数据可以帮助车辆感知周围的环境，了解周围的情况，并做出相应的决策。例如，车辆需要通过传感器检测到前方障碍物并决定采取何种措施，比如减速、避让等。
不同传感器的传感器数据往往需要由不同的采集程序来分别解析，然后分别进行存储，比如摄像头采集的视频数据要使用视频采集程序进行解析和存储，雷达采集的点云数据要使用雷达采集程序进行解析和存储。一方面，采集的传感器数据往往需要人工挑选其中有价值的数据段，而为保证在进行数据回放时的数据有序性，需要解析不同格式的传感器数据，获取其携带的硬件采集时间戳，再根据解析得到的硬件采集时间戳判断数据的顺序，进而进行可视化回放，数据处理比较麻烦。另一方面，传感器数据以不同的数据格式落盘，不同用户需求不同，数据提供商与数据使用者之间没有统一标准，面对数据提供商提供的数据，需要解析不同格式，并格式转换为所需格式来使用，使用不便，且不利于行业生态发展。
发明内容
本申请提供一种车辆传感器数据的处理方法、应用方法、电子设备及介质，旨在简化数据处理过程，降低开发成本。
一方面，本申请提供一种车辆传感器数据的处理方法，目标车辆中包括多个传感器，所述方法包括：
通过各所述传感器对应的预设采集程序，接收各所述传感器的初始数据格式的传感器数据，将各所述传感器的初始数据格式的传感器数据分别转化为目标数据格式的传感器数据；
利用预设的数据录制程序接收所述多个传感器中至少一个传感器的目标数据格式的传感器数据，在预设时间坐标系中，对接收的所述多个传感器中至少一个传感器的目标数据格式的传感器数据设置第一时间戳，将设置有所述第一时间戳的目标数据格式的传感器数据按照第一时间戳进行存储。
在本申请一种可能的实现方式中，所述通过各所述传感器对应的预设采集程序，接收各所述传感器的初始数据格式的传感器数据，将各所述传感器的初始数据格式的传感器数据分别转化为目标数据格式的传感器数据，包括：
在预设的序列化库中，确定各所述传感器的初始数据格式所匹配的序列化规则，所述序列化库中包括所述多个传感器中任一传感器的初始数据格式转换为目标数据格式的序列化规则；
基于所述序列化规则，各所述传感器对应的预设采集程序分别对接收的各所述传感器的初始数据格式的传感器数据进行序列化处理，将各所述传感器的初始数据格式的传感器数据分别转化为目标数据格式的传感器数据。
在本申请一种可能的实现方式中，预设的数据录制程序和各所述传感器对应的预设采集程序作为机器人操作系统ROS2框架的不同节点运行；
各所述传感器对应的预设采集程序分别将各所述传感器的目标数据格式的传感器数据以话题的形式发布，预设的数据录制程序以订阅话题的形式，从所述多个传感器中至少一个传感器对应的预设采集程序接收目标数据格式的传感器数据。
在本申请一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
获取配置文件，所述配置文件用于记载所述机器人操作系统RO2框架中的数据录制程序节点的订阅话题范围，所述订阅话题范围为多个所述预设采集程序节点发布的话题中的至少一个话题；
根据配置文件设置所述数据录制程序的订阅话题范围。
在本申请一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
通过预设的显示程序接收所述多个传感器中至少一个传感器的目标数据格式的传感器数据，将接收的所述多个传感器中至少一个传感器的目标数据格式的传感器数据转化为所述多个传感器中至少一个传感器的初始数据格式，所述初始数据格式为传感器数据转化为目标数据格式的传感器数据之前的数据格式，基于初始数据格式的传感器数据，进行数据可视化处理。
在本申请一种可能的实现方式中，各所述传感器的传感器数据中包括基于各所述传感器的内置时间设置的第二时间戳，所述通过各所述传感器对应的预设采集程序，分别接收各所述传感器的传感器数据之前，还包括：
对所述多个传感器中M个传感器的内置时间进行时间同步处理，以使所述M个传感器在同一时间坐标系下，其中，M为大于1的整数。
另一方面，本申请提供一种车辆传感器数据的应用方法，包括：
获取基于上述任一项所述的车辆传感器数据的处理方法存储的至少一个传感器的设置有第一时间戳的目标数据格式的传感器数据；
按照所述第一时间戳将存储的所述目标数据格式的传感器数据进行传感器数据回放处理。
另一方面，本申请提供一种车辆传感器数据的应用方法，包括：
获取基于上述任一项所述的车辆传感器数据的处理方法存储的至少一个传感器的设置有第一时间戳的目标数据格式的传感器数据；
将所述目标数据格式的传感器数据转化为初始数据格式，所述初始数据格式为所述目标数据格式的传感器数据在转化为目标数据格式之前的数据格式；
获取所述初始数据格式的传感器数据中的第二时间戳；
基于所述第二时间戳，对所述初始数据格式的传感器数据进行数据回注处理。
另一方面，本申请提供一种电子设备，所述电子设备包括：
一个或多个处理器；
存储器；以及
一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储于所述存储器中，并配置为由所述处理器执行以实现上述任一项所述的车辆传感器数据的处理方法，或者执行以实现上述任一项所述的车辆传感器数据的应用方法。
另一方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器进行加载，以执行上述任一项所述的车辆传感器数据的处理方法中的步骤，或者以执行上述任一项所述的车辆传感器数据的应用方法中的步骤。
本申请实施例提供的车辆传感器数据的处理方法、应用方法、电子设备及介质，一方面，本申请实施例通过各传感器对应的预设采集程序，将所有传感器的传感器数据均转化为目标数据格式，进而通过数据录制程序进行落盘存储，数据使用者只需要关注一种存盘的数据类型即可，有利于行业生态同一化，促进智能驾驶领域的发展。另一方面，数据录制程序在落盘存储时为接收到的传感器数据打上第一时间戳，依据第一时间戳进行落盘和数据回放，不需要解析传感器数据获取硬件采集时间戳，数据处理简单。
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是本申请实施例提供的车辆传感器数据的处理方法的场景示意图；
图2是本申请实施例中提供的车辆传感器数据的处理装置中的ROS2架构的示意图；
图3是本申请实施例中提供的车辆传感器数据的处理方法的一个实施例流程示意图；
图4是本申请实施例中提供的车辆传感器数据的处理装置的一个实施例结构示意图；
图5是本申请实施例中提供的电子设备的一个实施例结构示意图。
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他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。
本申请实施例提供一种车辆传感器数据的处理方法、应用方法、电子设备及介质，以下分别进行详细说明。
如图1所示，图1是本申请实施例提供的应用场景示意图，该应用场景中可以包括车辆传感器数据的处理装置和多个传感器。
多个传感器设置于目标车辆中，以便于采集在目标车辆的实际行驶过程中的传感器数据，多个传感器例如激光雷达、毫米波雷达、GPS定位传感器、摄像模块、惯导传感器、车身数据采集模块等用于车辆驾驶的传感器。例如，激光雷达用于采集目标车辆环境中的点云数据，毫米波雷达用于采集目标车辆环境中的毫米波雷达数据，定位传感器用于采集定位传感器的经纬度数据，摄像模块用于采集目标车辆环境的图像数据，惯导传感器用于采集目标车辆的惯性数据(例如车速、加速度、角速度等)，车身数据采集模块用于采集目标车辆的车身总线数据，比如CAN(Controller Area Network，控制器局域网总线)数据，即目标车辆中触发的CAN信号。
车辆传感器数据的处理装置一般为数据采集工控机(AD DATA Station)。车辆传感器数据的处理装置设置有多个接口，多个接口例如以太网接口、CAN/CANFD接口、串口接口、GMSL(Gigabit Multimedia Serial Links，千兆多媒体串行链路)接口等。不同接口用于连接不同的上述传感器，例如图1所示，车辆传感器数据的处理装置分别设置有接口1、接口2和接口3，接口1用于连接传感器1，接口2用于连接传感器2，接口3用于连接传感器3。车辆传感器数据的处理装置提供的多个接口可满足用于车辆驾驶的传感器的接入，传感器与车辆传感器数据的处理装置之间的数据传输是硬件层面的。
在本申请的一些实施例中，车辆传感器数据的处理装置运行有多个预设采集程序，多个预设采集程序与多个传感器一一对应。由于不同传感器采集的传感器数据的数据格式一般并不相同，例如，激光雷达采集的点云数据、毫米波雷达采集的毫米波雷达数据、定位传感器采集的经纬度数据、摄像模块采集的图像数据、惯导传感器采集的惯性数据、车身数据采集模块采集的车身CAN数据的数据格式均不相同，因此需要通过不同的预设采集程序来接收并处理相应传感器发送的相应数据格式的传感器数据。
在本申请的一些实施例中，对车辆传感器数据的处理装置中的通信架构进行描述。由于智能驾驶需要采集车辆的大量传感器数据，多个传感器产生的数据量非常大(例如图像数据和点云数据等数据量过大的传感器数据)，且采集频率高(例如车身CAN数据的采集频率非常高)，因此需要高带宽和低延迟的处理框架进行传感器数据的处理和存储。在本实施例中，车辆传感器数据的处理装置中的不同程序可基于如图2所示的机器人操作系统ROS2框架进行通信。
ROS2即Robot Operating System(机器人操作系统)的第二代，ROS2提供了两种可靠通信机制：TCP协议(Transmission Control Protocol，传输控制协议)和Fast DDS(FastData Distribution Service，快速数据分发服务)。这两种机制都可提供传感器数据的完整性保证，即确保传感器数据能够准确完整地在车辆传感器数据的处理装置中传输。ROS2还提供了两种时效通信机制：Fast DDS和UDP协议(User Datagram Protocol，用户数据报协议)，这两种机制都提供了实时通信能力，即确保传感器数据能够在预定的时间内到达接收方，以便于进行传感器数据的处理和存储。
参照图2，ROS2框架包括多个节点，车辆传感器数据的处理装置中每一程序均可对应一个节点，例如车辆传感器数据的处理装置中每一传感器的预设采集程序分别作为ROS2框架中的一个节点，车辆传感器数据的处理装置中预设的数据录制程序也作为ROS2框架中的一个节点。不同节点之间可基于发布-订阅(publish-subscribe)的消息范式进行通信，这样，预设的数据录制程序通过订阅传感器数据的话题(topic)或者话题类型，即可实现传感器数据从传感器的预设采集程序至预设的数据录制程序以及预设的显示程序之间的传递。具体地，发布方(例如每一传感器的预设采集程序)将采集的传感器数据作为一个话题(例如图2中的话题1、话题2、话题3)进行发布，即可将话题发送至订阅了该话题或者该话题所属话题类型的订阅方(例如预设的数据录制程序)。这样，车辆传感器数据的处理装置中的预设的数据录制程序等订阅方通过订阅不同的话题或者话题类型，即可接收到相应话题或者话题类型的传感器数据。
需要说明的是，图1所示的应用场景示意图仅仅是一个示例，并不构成对于本申请实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着应用场景的演变和新业务场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
接下来，介绍本申请实施例提供的车辆传感器数据的处理方法。
本申请实施例提供的车辆传感器数据的处理方法以车辆传感器数据的处理装置作为执行主体，为了简化与便于描述，后续方法实施例中将省略该执行主体。
请参阅图3，图3为本申请实施例中提供的车辆传感器数据的处理方法的一个实施例流程示意图，该车辆传感器数据的处理方法包括：
301、通过各传感器对应的预设采集程序，接收各所述传感器的初始数据格式的传感器数据；
本申请的实施例中，车辆传感器数据的处理装置中各预设采集程序，可基于车辆传感器数据的处理装置与各传感器的接口，接收到各传感器发送的传感器数据。
302、将各所述传感器的初始数据格式的传感器数据分别转化为目标数据格式的传感器数据；
在本实施例中，由于各传感器的传感器数据的数据格式(即初始数据格式)一般并不相同，例如摄像模块的传感器数据为视频，视频的数据格式一般为mkv，激光雷达的传感器数据为点云数据，点云数据的数据格式一般为pcap，因此需要事先对各预设采集程序的功能进行设置，以使各预设采集程序可实现将各传感器的传感器数据从初始数据格式转化为同一种目标数据格式。目标数据格式例如二进制数据格式、XML数据格式。
在本申请的一些实施例中，以目标数据格式为二进制数据格式为例，二进制数据格式的存储空间占用低，适用于大量数据采集场景，通过各传感器对应的预设采集程序，将各传感器的传感器数据均转化为目标数据格式，得到目标数据格式的传感器数据，可以包括：在预设的序列化库中，确定各所述传感器的初始数据格式所匹配的序列化规则，所述序列化库中包括所述多个传感器中任一传感器的初始数据格式转换为目标数据格式的序列化规则；基于所述序列化规则，各所述传感器对应的预设采集程序分别对接收的各所述传感器的初始数据格式的传感器数据进行序列化处理，将各所述传感器的初始数据格式的传感器数据分别转化为目标数据格式的传感器数据。使用ROS2通信框架时，预设的序列化库例如Fast-CDR，Fast-CDR是一种高效的序列化库，序列化库中设置有多种不同的序列化规则，不同序列化规则用于将相应数据结构转换为二进制流，以便于在不同平台之间进行传输，因此可将Fast-CDR用于不同数据格式的传感器数据的统一；基于序列化规则，通过各传感器对应的预设采集程序，对各传感器的传感器数据进行序列化处理，得到目标数据格式的传感器数据。
303、利用预设的数据录制程序接收所述多个传感器中至少一个传感器的目标数据格式的传感器数据，在预设时间坐标系中，对接收的所述多个传感器中至少一个传感器的目标数据格式的传感器数据设置第一时间戳；
在本实施例中，预设采集程序在将传感器数据转化为目标数据格式后，会将目标数据格式的传感器数据直接或间接发送至预设的数据录制程序。以间接发送为例，在图2示出的ROS2框架中，预设采集程序具体是作为发布方，将目标数据格式的传感器数据，以发布话题的形式发送至作为订阅方的预设的数据录制程序。
预设的数据录制程序在接收到目标数据格式的传感器数据后，在预设时间坐标系中，对目标数据格式的传感器数据设置第一时间戳，即在同一时间坐标系中对目标数据格式的传感器数据打上第一时间戳，使得目标数据格式的不同传感器数据具有时间概念，可基于第一时间戳确定目标数据格式的不同传感器数据的先后顺序，避免目标数据格式的不同传感器数据的无序性。预设时间坐标系例如预设的数据录制程序关联的时钟所在的时间坐标系，传感器数据的第一时间戳一般为：预设的数据录制程序接收到该传感器数据时，预设时间坐标系记录的时间点。
304、将设置有所述第一时间戳的目标数据格式的传感器数据按照第一时间戳进行存储。
在本申请实施例中，将设置有第一时间戳的目标数据格式的传感器数据进行存储，具体是将按照不同传感器数据的第一时间戳的先后顺序，依次将不同传感器数据存储至车辆传感器数据的处理装置中预设的数据库，以保证不同传感器数据存储时的有序性。
第一时间戳主要用于进行数据回放处理，基于第一时间戳进行传感器数据回放处理，具体是基于不同传感器数据的第一时间戳的先后顺序，依次对不同传感器数据进行传感器数据回放，从而保证传感器数据回放时的有序性。需要说明的是，打上第一时间戳可以明晰不同帧之间的间隔，基于第一时间戳进行数据回放时可以通过第一时间戳来保证帧和帧之间的间隔与数据实际采集传输到车辆传感器数据的处理装置时的间隔是一致的，保证回放时用户视觉上的规律性。
在进一步的实施例中，由于传感器数据的数据量非常大，因此为了保证传感器数据的成功存储，车辆传感器数据的处理装置还设置有缓存机制。具体地，车辆传感器数据的处理装置设置有预设存储空间，预设存储空间中包括预设缓存区、预设缓存区关联的预设的数据库，预设缓存区的数据读写速率大于预设的数据库。将设置有第一时间戳的目标数据格式的传感器数据进行存储，可以包括：将设置有第一时间戳的目标数据格式的传感器数据，存储至预设缓存区，其中，由于预设缓存区的数据读写速率较大，因此可以保证在较大数据量的情况下传感器数据不会丢失；将预设缓存区中存储的设置有第一时间戳的目标数据格式的传感器数据，转存至预设的数据库，完成传感器数据的存储。
现有技术中，不同类型的传感器采用不同类型进行磁盘存储，传感器数据类型不一样导致后续应用数据做数据注入时需要解析不同格式，采集的数据往往需要做数据格式转换才能使用，因此开发成本较高，本申请将传感器数据统一以目标数据格式落盘存储，格式统一，数据使用者只需要关注一种存盘的数据类型即可分析车辆在行驶过程中各种传感器的数据。使用ROS2中Fast-CDR数据序列化技术，数据使用方只需要加载对应的序列化库即可使用不同传感器的数据，因此智能驾驶领域中数据训练算法提供商和数据采集提供商只需要以数据的ROS2话题名称和话题类型接口进行对接，行业上下游便可解耦，有益于整个智能驾驶领域研发效率提高。
现有技术中，使用不同的采集程序分别进行不同传感器的采集和落盘，即使传感器之间进行了硬同步，也难以保证传感器数据按时间先后存储，本申请实施例中，由数据录制程序统一将传感器数据打上第一时间戳和存储，不需要解析传感器数据确定其携带的硬件采集时间戳，就可以确定传感器数据的时序，进行存储和数据回放，操作简单。
可以理解的是，数据采集程序将初始数据格式的传感器数据转换为统一的目标数据格式的传感器数据，预设的数据录制程序接收目标数据格式的传感器数据，并打上第一时间戳进行存储。相较于对每个数据录制程序进行同步，由不同的数据采集程序为传感器数据打上第一时间戳，本申请实施例中预设的数据录制程序只需要支持二进制数据的处理，即可对所有传感器数据打上第一时间戳，不需要对各个数据录制程序进行单独开发，整体开发成本低。
进一步地，在车辆传感器数据的处理装置中还包括显示程序，上述车辆传感器数据的处理方法还包括：通过预设的显示程序接收所述多个传感器中至少一个传感器的目标数据格式的传感器数据，将接收的所述多个传感器中至少一个传感器的目标数据格式的传感器数据转化为所述多个传感器中至少一个传感器的初始数据格式，所述初始数据格式为传感器数据转化为目标数据格式的传感器数据之前的数据格式，基于初始数据格式的传感器数据，进行数据可视化处理。具体的，显示程序的作用是在车辆传感器数据的处理装置接收到传感器数据时就进行可视化处理，旨在实时展示采集的数据，因而，只需按照数据到达车辆传感器数据的处理装置的顺序依次可视化即可。
在本申请的一些实施例中，车辆传感器数据的处理装置可以不存储全部的传感器数据，而是仅存储指定的部分传感器数据，以提高存储的传感器数据的利用率。例如，用户可在观看上述显示的可视化信息的同时，基于预设的数据录制程序触发开始录制指令以及结束录制指令，以使预设的数据录制程序仅存储开始录制指令的触发时间点与结束录制指令的触发时间点之间的传感器数据，从而更加高效地筛选出有用的传感器数据来存储。
在车辆传感器数据的处理装置中，上述的数据录制程序与上述的显示程序可分别属于ROS2框架中的不同节点，进一步地，车辆传感器数据的处理装置中还设有其他程序，例如传感器数据处理程序，数据打标签程序，数据校验程序，等等，这些程序均可以作为ROS2框架中的节点运行。数据录制程序节点、显示程序节点等程序节点订阅的话题可以互不相同，订阅的具体话题可基于实际需求设定，每个节点的订阅话题范围也可以随需求变动而变动，例如，根据数据使用方的需求，数据录制程序节点会录制不同传感器的数据。为此，本申请实施例中，为每个节点分别设置配置文件，配置文件用于记载对应节点的话题订阅范围，或者在一个配置文件中记载所以节点的订阅话题范围。在应用时，获取配置文件，配置文件用于记载节点的订阅话题范围，根据配置文件设置节点的订阅话题范围，订阅话题范围为多个预设采集程序发布的话题中的至少一个话题。
话题订阅范围根据用户需求而调整，在此基础上，需求改变时，只需改变订阅的话题即可，这种改变话题的过程可以由人工配置进行改变，例如直接修改代码，也可以接收数据需求方给的信息而自动配置，例如运行回放软件的上位机可将定义话题的信息或定义需求的配置文件下发给执行主体，执行主体可根据该配置文件而自动去配置数据录制程序所需订阅的话题。同理，可以对显示程序等程序节点所需订阅的话题进行修改。
由于ROS2的类分布式框架，在传感器数据的实际采集过程可能需要添加或减少传感器的种类，此时只需要在车辆传感器数据的处理装置中增加或者减少相应传感器的预设采集程序的节点即可。加入新的程序时，也同样只要添加新的对应的节点即可。
ROS2还提供了多种QoS(Quality of Service，服务质量)策略以供选择，多种QoS策略例如RELIABLE策略、BEST_EFFORT策略等。其中，RELIABLE表示：发布方与订阅方之间，如果有消息丢失，将会重发；BEST_EFFORT表示发布方与订阅方之间，如果有消息丢失，将不会重发。KEEP_LAST是QoS的延时参数(或可理解为历史记录参数)中的一种选项，表示保留(缓存)最近的一些数据；其缓存数据的长度是可配的，例如通过队列深度参数来配置；KEEP_ALL是QoS的延时参数(或可理解为历史记录参数)中的一种选项，表示保留(缓存)所有数据。
此外，ROS2框架中的不同节点一般都是采用同一种QoS策略，但是根据实际需求的不同，不同节点可以使用不同的QoS策略，例如对于数据录制程序节点，在实际需求为保证存储的传感器数据的完整性，可采用上述的RELIABLE策略，又例如对于显示程序节点，在实际需求为保证传感器数据的实时可视化时，可采用上述的BEST_EFFOR策略。其中，由于传感器数据的采集成本较高，ROS2框架中的不同节点一般都是采用上述的RELIABLE策略。当然，在一些理想情况下，ROS2框架中的不同节点也可采用不同的QoS策略，在此不作限定。
各传感器采集的传感器数据中包括基于各传感器的内置时间设置的第二时间戳，即各传感器在生成传感器数据时，会将当前的内置时间作为第二时间戳附加在传感器数据中。在本申请的一些实施例中，通过各传感器对应的预设采集程序，接收各传感器的传感器数据之前，还可以包括：对多个传感器的内置时间进行时间同步处理。具体地，每一传感器内置有时钟，时钟用于记录内置时间。由于不同传感器的出厂时间不同或者对传感器的时钟设置不同，不同传感器的内置时间可能并不相同，同时，不同传感器的内置时钟之间存在晶振误差等漂移，无法保证不同传感器采集数据的同步性，因此可对多个传感器在硬件上进行时钟源统一，例如使用基于CAN的时间同步协议(Time Synchronize Over CAN)、高精度时间同步协议(PTP，Precision Time Protocol)进行同步，这样，多个传感器即可在同一时间坐标系中同时进行数据采集，时钟对齐后，所有数据有了同一时间坐标系下的统一的时间戳，能确认各个数据的精确顺序，以保证采集的数据的时间同步性。
上述基于协议的同步将传感器的时钟进行了对齐，但是不同传感器的采集频率不同，导致不存在同一时刻的数据，无法直接进行对比和融合，因此可以使用硬件同步的方式主动触发采集动作，获取同一时刻的数据。比如，将各个传感器的某个I/O接口与车辆传感器数据的处理装置相连，通过触发脉冲信号的方式，当传感器收到上升沿的时候同时去采集数据。或者某个传感器通过I/O与其他传感器相连，当这个传感器触发的时候，发送上升沿实现其他传感器硬触发。
通过基于协议的同步保证传感器数据在同一时间坐标系内进行采集，硬件同步触发保证了采集的同步性，而使用ROS2的数据录制程序节点为传感器数据以系统时间为时间基准统一打上第一时间戳，在硬件性能比如CPU处理和磁盘读写性足够的情况下，由于ROS2框架消息时效性能，上述举措能保证同一时刻的传感器数据在短时间(毫秒级别)有序存入磁盘。其中，由于硬同步可有助于保证数据是同步被采集到的，在此基础上，对其打上同一的第一时间戳，可有助于达到：同一时刻的数据可打上相同的时间戳。
在进行硬同步后，传感器数据中包含的第二时间戳可进行一些应用，应用详见后下述车辆传感器数据的应用方法中的内容。
需要说明的是，虽然时间硬同步的第二时间戳比第一时间戳更为精确，但是，一方面，不是所有传感器都进行了硬同步，因此，第二时间戳可能有缺失，基于第二时间戳无法保证传感器数据的有序性，另一方面，即使所有传感器都进行了硬同步，如果依靠第二时间戳进行数据落盘，则需要解析传感器数据，从中解析得到第二时间戳，再按序落盘，相较于直接打上第一时间戳，这样的操作更加复杂，而且，数据回放的时间精度要求低于数据回注，不需要使用第二时间戳也能满足回放的要求。
在本申请的一些实施例中，在车辆传感器数据的处理方法的基础上，还提供一种车辆传感器数据的应用方法，车辆传感器数据的应用方法的执行主体为车辆传感器数据的应用装置(例如车辆传感器数据的处理装置的上位机)。车辆传感器数据的应用方法可以包括：
获取存储的至少一个传感器的设置有第一时间戳的目标数据格式的传感器数据；按照所述第一时间戳将存储的所述目标数据格式的传感器数据进行传感器数据回放处理。
其中，由于第一时间戳赋予了多个传感器数据时间概念，可以按照第一时间戳确定传感器数据之间的先后顺序，使得多个传感器数据可有序进行回放，提高了传感器数据回放的画面显示效果，以便于研发人员对传感器数据进行后续处理。
在本申请的一些实施例中，按照第一时间戳将存储的所述目标数据格式的传感器数据进行传感器数据回放处理可以包括：将目标数据格式的多个传感器数据均转化为初始数据格式(即对目标数据格式的多个传感器数据进行上述的反序列化处理)，初始数据格式为各传感器的传感器数据均转化为目标数据格式之前的数据格式；按照第一时间戳的先后顺序，依次将初始数据格式的多个传感器数据进行传感器数据回放处理(即是对目标车辆在整个行驶过程中的车辆环境进行可视化)。可以理解的是，由于车辆传感器数据的应用装置中预设的回放程序并未适配目标数据格式的直接数据处理，因此需要先将目标数据格式的多个传感器数据均转化为初始数据格式，以便于利用预设的回放程序来进行传感器数据回放处理。
在本申请的一些实施例中，使用数据回放系统进行数据回放，数据回放系统连接车辆传感器数据的处理装置，数据回放系统包括时钟源、数据搜集层、数据处理层和界面展示层；
时钟源，按照预设的数据刷新周期，分别向数据搜集层、数据处理层以及界面展示层定时发送滴答信号；
数据搜集层，接收并响应滴答信号，在响应所述滴答信号时，从预设数据源中获取第一时间戳对应当前滴答周期内的传感器数据并存储至预设的第一数据池，其中，所述车辆传感器数据的处理装置将带有第一时间戳的目标数据格式的传感器数据存储至预设数据源，所述当前滴答周期是所述数据搜集层所响应的滴答信号所对应的时间周期；
数据处理层，接收并响应滴答信号，从第一数据池中获取第一时间戳处于第一滴答周期内的传感器数据并进行处理，得到处理后数据，将处理后数据存储至预设的第二数据池，第一滴答周期为当前滴答周期的上一周期；
界面展示层，用于在接收所述滴答信号时，从第二数据池中获取第一时间戳处于第二滴答周期内的数据并进行显示，第二滴答周期为第一滴答周期的上一周期。
具体的，时钟源通过发出滴答信号以指挥数据搜集层、数据处理层以及界面展示层协调运作，每个滴答信号带有该滴答信号的时间戳信息，上一滴答信号至当前滴答信号之间的时间段为当前滴答周期。比如，时钟源以30Hz的频率发出滴答信号，两个连续的滴答信号之间即一个滴答周期，数据搜集层、数据处理层、界面展示层根据当前所响应的滴答信号的时间戳信息，确定自己要操作的数据的时间周期。理论上，一组传感器数据在一个滴答周期被数据搜集层从预设数据源取出，在下一个滴答周期被数据处理层处理，在更下一个滴答周期被界面展示层展示。
为了保证滴答信号的稳定性，在数据回放系统中设置一个单独的线程控制滴答信号的发送，保持滴答信号能按照规定的时间周期发送到数据搜集层、数据处理层以及界面展示层。数据搜集层、数据处理层以及界面展示层与时钟源处于同一个时间坐标系下，考虑到数据搜集层、数据处理层、界面展示层有可能会出现一个滴答周期内没有完成操作的情况，比如，数据处理层应该接收并响应滴答信号，进行数据处理，一个滴答周期后，下一个滴答信号到达数据处理层，数据处理层应该开始响应下一个滴答信号，但是如果未完成处理，会导致无法响应下一个到达的滴答信号，滴答信号发生了积压。因此，在响应滴答信号前，根据滴答信号的时间戳信息判断滴答信号是否是积压的滴答信号，如果滴答信号积压时间较久，则放弃响应该滴答信号，比如，在滴答信号的时间戳信息与当前时刻之间的时间差大于一个滴答周期时，放弃该滴答信号的响应，转而处理下一个滴答信号，同时可以给出一个信号积压的反馈信息，这样能保证系统的稳定性，不会使得积压持续发生。
另外，如果数据搜集层、数据处理层、界面展示层响应滴答信号时无法执行对应的操作，比如，界面展示层响应滴答信号，要从第二数据池中取出处理后数据，但是，如果数据处理层没有完成数据处理，使得第二数据池中不存在对应的处理后数据，则界面展示层无法执行对应的操作，在这种情况下，放弃该滴答信号的响应，等待下一个滴答信号，同时可以给出一个无依赖数据的反馈信息。
数据搜集层获取存储的带有第一时间戳的目标数据格式的传感器数据，数据处理层对传感器数据进行处理，比如，从目标数据格式转换为初始数据格式，以便界面展示层进行可视化，比如，对不同的传感器数据进行计算、融合或者分析，包括基于雷达点云数据进行目标物的展示、基于相机图像数据进行车道线的展示、基于传感器给的车速数据绘制车速曲线、基于CAN信号绘制CAN信号的折线图，等等，界面展示层进行可视化呈现。
在本申请的一些实施例中，在车辆传感器数据的处理方法的基础上，还提供一种车辆传感器数据的应用方法，车辆传感器数据的应用方法的执行主体为另一种车辆传感器数据的应用装置(例如车辆传感器数据的处理装置的另一上位机)。车辆传感器数据的应用方法可以包括：
获取存储的至少一个传感器的设置有第一时间戳的目标数据格式的传感器数据；将所述目标数据格式的传感器数据转化为初始数据格式，所述初始数据格式为所述目标数据格式的传感器数据在转化为目标数据格式之前的数据格式；获取所述初始数据格式的传感器数据中的第二时间戳；基于所述第二时间戳，对所述初始数据格式的传感器数据进行数据回注处理。
其中，数据回注可用于预设的车辆驾驶控制模型的训练或验证，车辆驾驶控制模型中设置有车辆驾驶控制算法。具体地，基于第二时间戳，对初始数据格式的多个传感器数据进行数据回注处理，可以包括：获取具有相同第二时间戳的初始数据格式的多个传感器数据，并作为同一时刻的传感器数据；基于多个不同时刻的传感器数据，建立动态仿真场景模型，从而模拟出目标车辆在多个不同时刻的行驶过程中的车辆环境；在动态仿真场景模型中，可在任意位置以任意视角取景、渲染，得到仿真视频数据；将仿真视频数据回注到预设的车辆驾驶控制模型中，以对预设的车辆驾驶控制模型进行训练、验证等。可见，通过动态仿真场景模型的构建及仿真视频数据的取景渲染，可以为训练、验证等提供更丰富、自由、多样视角与取景位置的素材。
虽然对传感器进行了协议同步和硬同步，例如，相机33ms曝光一次，激光雷达100ms扫描一次，每3次摄像头周期和每1次激光雷达周期进行硬同步一次就够了，但是有些传感器的频率相差较大，比如有些传感器周期可能是20ms，与激光雷达的重合周期比较大，这种情况下会进行软同步操作。软同步的本质是在传感器的数据上进行推算，形成虚拟帧，比如，激光雷达的周期是100ms每次，通过插值操作或者其他方式，推算出激光雷达在100ms之间任意时刻的状态，同样的摄像头的周期是33ms，也推算出摄像头在50ms之间任意时刻的状态，这样就可以强行把激光雷达和摄像头的采集输出都变成了50ms，进而得到同一时刻的传感器数据。
此外，由于传感器数据的回放、数据回注等不同应用，车辆传感器数据的应用装置所需的传感器数据也可能不同，因此车辆传感器数据的应用装置可通过向车辆传感器数据的处理装置发送订阅话题的配置指令，以使车辆传感器数据的处理装置中的数据录制程序，按照配置指令中指定的话题来订阅话题，然后存储指定的话题的传感器数据。
为了更好实施本申请实施例中车辆传感器数据的处理方法，在车辆传感器数据的处理方法基础之上，本申请实施例中还提供一种车辆传感器数据的处理装置，如图4所示，车辆传感器数据的处理装置400包括：
接收单元401，用于通过各传感器对应的预设采集程序，接收各传感器的传感器数据；
转化单元402，用于通过各传感器对应的预设采集程序，将各传感器的传感器数据均转化为目标数据格式，得到目标数据格式的传感器数据；
设置单元403，用于在预设时间坐标系中，利用预设的数据录制程序，对目标数据格式的传感器数据设置第一时间戳；
存储单元404，用于将设置有第一时间戳的目标数据格式的传感器数据进行存储。
本申请实施例提供的车辆传感器数据的处理装置，通过各传感器对应的预设采集程序，将各传感器的传感器数据均转化为目标数据格式，从而使得预设的数据录制程序仅需支持目标数据格式的数据处理，预设的数据录制程序这一单个程序即可对传感器数据打上时间戳，而无需不同预设采集程序进行时间同步以及分别对传感器数据打上时间戳，简化了数据处理过程，从而降低开发成本。
除了上述介绍用于车辆传感器数据的处理方法与装置之外，本申请实施例还提供一种电子设备，其集成了本申请实施例所提供的任一种车辆传感器数据的处理装置或者车辆传感器数据的应用装置，电子设备包括：
一个或多个处理器；
存储器；以及
一个或多个应用程序，其中一个或多个应用程序被存储于存储器中，并配置为由处理器执行上述车辆传感器数据的处理方法的任一实施例中的步骤，或者执行上述车辆传感器数据的应用方法的任一实施例中的步骤。
本申请实施例还提供一种电子设备，其集成了本申请实施例所提供的任一种车辆传感器数据的处理装置或者车辆传感器数据的应用装置。如图5所示，其示出了本申请实施例所涉及的电子设备的结构示意图，具体来讲：
该电子设备可以包括一个或者一个以上处理核心的处理器501、一个或一个以上计算机可读存储介质的存储单元502、电源503和输入单元504等部件。本领域技术人员可以理解，图5中示出的电子设备结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：
处理器501是该电子设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储单元502内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储单元502的数据，执行电子设备的各种功能和处理数据，从而对电子设备进行整体监控。可选的，处理器501可包括一个或多个处理核心；优选的，处理器501可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器501中。
存储单元502可用于存储软件程序以及模块，处理器501通过运行存储在存储单元502的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储单元502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(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储单元502可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如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。相应地，存储单元502还可以包括存储器控制器，以提供处理器501对存储单元502的访问。
电子设备还包括给各个部件供电的电源503，优选的，电源503可以通过电源管理系统与处理器501逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源503还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。
该电子设备还可包括输入单元504，该输入单元504可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的键盘、鼠标、操作杆、光学或者轨迹球信号输入。
尽管未示出，电子设备还可以包括显示单元等，在此不再赘述。具体在本申请实施例中，电子设备中的处理器501会按照如下的指令，将一个或一个以上的应用程序的进程对应的可执行文件加载到存储单元502中，并由处理器501来运行存储在存储单元502中的应用程序，从而实现各种功能，如下：
通过各所述传感器对应的预设采集程序，接收各所述传感器的初始数据格式的传感器数据，将各所述传感器的初始数据格式的传感器数据分别转化为目标数据格式的传感器数据；利用预设的数据录制程序接收所述多个传感器中至少一个传感器的目标数据格式的传感器数据，在预设时间坐标系中，对接收的所述多个传感器中至少一个传感器的目标数据格式的传感器数据设置第一时间戳，将设置有所述第一时间戳的目标数据格式的传感器数据按照第一时间戳进行存储。
为此，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。该计算机可读存储介质中存储有多条指令，该指令能够被处理器进行加载，以执行本申请实施例所提供的任一种车辆传感器数据的处理方法中的步骤，或者以执行本申请实施例所提供的任一种车辆传感器数据的应用方法中的步骤。例如，该指令可以执行如下步骤：
通过各所述传感器对应的预设采集程序，接收各所述传感器的初始数据格式的传感器数据，将各所述传感器的初始数据格式的传感器数据分别转化为目标数据格式的传感器数据；利用预设的数据录制程序接收所述多个传感器中至少一个传感器的目标数据格式的传感器数据，在预设时间坐标系中，对接收的所述多个传感器中至少一个传感器的目标数据格式的传感器数据设置第一时间戳，将设置有所述第一时间戳的目标数据格式的传感器数据按照第一时间戳进行存储。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本申请实施例所提供的一种车辆传感器数据的处理方法、应用方法、电子设备及介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种车辆传感器数据的处理方法，其特征在于，目标车辆中包括多个传感器，所述方法包括：
通过各所述传感器对应的预设采集程序，接收各所述传感器的初始数据格式的传感器数据，将各所述传感器的初始数据格式的传感器数据分别转化为目标数据格式的传感器数据；
利用预设的数据录制程序接收所述多个传感器中至少一个传感器的目标数据格式的传感器数据，在预设时间坐标系中，对接收的所述多个传感器中至少一个传感器的目标数据格式的传感器数据设置第一时间戳，将设置有所述第一时间戳的目标数据格式的传感器数据按照第一时间戳进行存储。
2.如权利要求1所述的车辆传感器数据的处理方法，其特征在于，所述通过各所述传感器对应的预设采集程序，接收各所述传感器的初始数据格式的传感器数据，将各所述传感器的初始数据格式的传感器数据分别转化为目标数据格式的传感器数据，包括：
在预设的序列化库中，确定各所述传感器的初始数据格式所匹配的序列化规则，所述序列化库中包括所述多个传感器中任一传感器的初始数据格式转换为目标数据格式的序列化规则；
基于所述序列化规则，各所述传感器对应的预设采集程序分别对接收的各所述传感器的初始数据格式的传感器数据进行序列化处理，将各所述传感器的初始数据格式的传感器数据分别转化为目标数据格式的传感器数据。
3.如权利要求1所述的车辆传感器数据的处理方法，其特征在于，预设的数据录制程序和各所述传感器对应的预设采集程序作为机器人操作系统ROS2框架的不同节点运行；
各所述传感器对应的预设采集程序分别将各所述传感器的目标数据格式的传感器数据以话题的形式发布，预设的数据录制程序以订阅话题的形式，从所述多个传感器中至少一个传感器对应的预设采集程序接收目标数据格式的传感器数据。
4.如权利要求3所述的车辆传感器数据的处理方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取配置文件，所述配置文件用于记载所述机器人操作系统RO2框架中的数据录制程序节点的订阅话题范围，所述订阅话题范围为多个所述预设采集程序节点发布的话题中的至少一个话题；
根据配置文件设置所述数据录制程序的订阅话题范围。
5.如权利要求1所述的车辆传感器数据的处理方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过预设的显示程序接收所述多个传感器中至少一个传感器的目标数据格式的传感器数据，将接收的所述多个传感器中至少一个传感器的目标数据格式的传感器数据转化为所述多个传感器中至少一个传感器的初始数据格式，所述初始数据格式为传感器数据转化为目标数据格式的传感器数据之前的数据格式，基于初始数据格式的传感器数据，进行数据可视化处理。
6.如权利要求1所述的车辆传感器数据的处理方法，其特征在于，各所述传感器的传感器数据中包括基于各所述传感器的内置时间设置的第二时间戳，所述通过各所述传感器对应的预设采集程序，接收各所述传感器的初始数据格式的传感器数据之前，还包括：
对所述多个传感器中M个传感器的内置时间进行时间同步处理，以使所述M个传感器在同一时间坐标系下，其中，M为大于1的整数。
7.一种车辆传感器数据的应用方法，其特征在于，包括：
获取基于权利要求1-6中任一项所述的车辆传感器数据的处理方法存储的至少一个传感器的设置有第一时间戳的目标数据格式的传感器数据；
按照所述第一时间戳将存储的所述目标数据格式的传感器数据进行传感器数据回放处理。
8.一种车辆传感器数据的应用方法，其特征在于，包括：
获取基于权利要求5所述的车辆传感器数据的处理方法存储的至少一个传感器的设置有第一时间戳的目标数据格式的传感器数据；
将所述目标数据格式的传感器数据转化为初始数据格式，所述初始数据格式为所述目标数据格式的传感器数据在转化为目标数据格式之前的数据格式；
获取所述初始数据格式的传感器数据中的第二时间戳；
基于所述第二时间戳，对所述初始数据格式的传感器数据进行数据回注处理。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
一个或多个处理器；
存储器；以及
一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储于所述存储器中，并配置为由所述处理器执行以实现权利要求1至6中任一项所述的车辆传感器数据的处理方法，或者执行以实现权利要求7-8中任一项所述的车辆传感器数据的应用方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器进行加载，以执行权利要求1至6中任一项所述的车辆传感器数据的处理方法中的步骤，或者以执行权利要求7至8中任一项所述的车辆传感器数据的应用方法中的步骤。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117785541A (zh) * | 2024-02-27 | 2024-03-29 | 荣耀终端有限公司 | 一种数据处理方法及电子设备 |
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