CN211318758U - 一种机载同步装置及智能机器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种机载同步装置，包括：第一电路和至少一个第二电路；其中，第一电路，用于接收包含协调世界时间的初始信号，产生包含协调世界时间的第一信号，并将第一信号输出至至少一个机载设备，其中，机载设备根据第一信号使其内置时钟与协调世界时间同步；第二电路，用于接收秒脉冲信号，产生周期性的且与秒脉冲信号同相位的第二信号，并将第二信号或者秒脉冲信号输出至至少一个机载设备，其中，机载设备根据第二信号或者秒脉冲信号执行预定动作。本申请实施例可以实现智能机器中各种传感器的时钟同步和触发同步。此外，本申请的实施方式还提供了一种智能机器。

Description

一种机载同步装置及智能机器
技术领域
本实用新型涉及传感器技术领域，具体地，涉及一种机载同步装置及智能机器。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本申请的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
在诸如自动驾驶车、无人飞行器、机器人等智能机器中，通常使用组合导航、相机、激光雷达等传感器来采集位置和环境信息，并使用工控机、服务器、专用集成电路(Application-specific integrated circuit，ASIC)等电子控制单元(Electroniccontrol unit，ECU)对传感器采集的数据进行处理以完成定位和感知周围环境中的物体，并据此做出行为决策。该过程大致如下：组合导航实时采集智能机器的位置数据，相机实时采集智能机器周围环境的图像数据、激光雷达实时采集智能机器周围物体的点云数据，工控机、服务器、专用ASIC等电子控制单元接收传感器实时采集的位置、图像、点云等数据后按照时间戳将这些数据对齐，并进行融合处理，从而实时对智能机器定位和实时感知周围环境中的物体，随后根据定位和感知结果做出避让、换道等行为决策。
实用新型内容
根据以上过程可知，定位和感知结果是否精准将直接影响智能机器做出的行为决策是否合理，然而，目前智能机器却存在如下一些缺陷：
首先，不同类型的传感器之间、传感器和处理器之间采用的时钟源不统一，各种传感器将采集的数据发送给处理器之后，处理器将收到数据时的时间作为其时间戳，这一方面会导致时间戳滞后于传感器真实采集数据的时间；另一方面可能会导致具有相同时间戳的不同数据实际却是表达不同时间的物理世界。
其次，不同类型的传感器的触发时间不统一。当不同类型的传感器按照各自的频率采集信息时，由于触发时间不统一，就很难保证不同传感器能在同时刻采集数据，这就导致后续对数据进行融合处理时很难做到数据对齐，加大了融合难度。
综合以上因素，目前的智能机器还不能获得精准的定位和感知结果。
为了解决上述问题，本实用新型实施例提供一种机载同步装置及智能机器。
根据本申请的第一方面，本申请提供一种机载同步装置，包括：第一电路和至少一个第二电路；
第一电路，用于接收包含协调世界时间的初始信号，产生包含协调世界时间的第一信号，并将第一信号输出至至少一个机载设备，其中，机载设备根据第一信号使其内置时钟与协调世界时间同步；
第二电路，用于接收秒脉冲信号，产生周期性的且与秒脉冲信号同相位的第二信号，并将第二信号或者秒脉冲信号输出至至少一个机载设备，其中，机载设备根据第二信号或者秒脉冲信号执行预定动作。
根据本申请的第二方面，本申请提供一种智能机器，包括：至少一个机载设备；卫星定位设备；以及如本申请第一方面所述的机载同步装置。
借助于上述技术方案，本实用新型提供的机载同步装置可使得智能机器中的各种机载设备的内置时钟与协调世界时间保持精准同步，从而确保所有设备采用统一的时钟源，同时可使得智能机器中的各种传感器被同时触发去采集数据，有利于对各类传感器采集的数据进行对齐和融合处理，可有效提升智能机器的定位和感知精度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本申请一实施例的智能机器的结构示意图；
图2是根据本申请一实施例的机载同步装置的结构示意图；
图3是根据本申请一实施例的第一电路的结构示意图；
图4是根据本申请一实施例的第二电路的结构示意图；
图5是根据本申请一实施例的自动驾驶汽车的结构示意图；
图6是根据本申请一实施例的机载同步装置Sync Box的外观示意图；
图7是根据本申请一实施例的机载同步装置Sync Box与其他机载设备的连接关系；
图8是根据本申请一实施例的机载同步装置Sync Box的内部电路结构示意图；
图9是根据本申请一实施例的模块2采用的芯片的示意图；
图10是根据本申请一实施例的模块4采用的芯片的示意图；
图11是根据本申请一实施例的模块3采用的芯片的示意图；
图12是根据本申请一实施例的模块5采用的芯片的示意图；
图13是根据本申请一实施例的模块6采用的芯片的示意图；
图14是根据本申请一实施例的模块1采用的芯片的示意图；
图15是根据本申请一实施例的接口J1采用的芯片的示意图；
图16是根据本申请一实施例的接口P4采用的芯片的示意图；
图17是根据本申请一实施例的接口P1采用的芯片的示意图；
图18是根据本申请一实施例的接口P2采用的芯片的示意图；
图19是根据本申请一实施例的接口P3采用的芯片的示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
为了便于理解，以下对本申请涉及的技术术语进行解释：
“智能机器”在本申请中广泛地解释为包括任何移动物体，包括例如飞行器、航天器、船舶、潜艇、机器人、车辆(包括但不限于汽车、卡车、厢式货车、半挂车、摩托车、高尔夫球车、越野车辆、仓库运输车辆或农用车以及行驶在轨道上的运输工具，例如电车或火车以及其它有轨车辆)等。
在一些示例中，“智能机器”可以是利用所搭载的设备自动化地执行动作(包括但不限于在海洋、陆地、天空、太空中移动，与外界交互信息，执行运输、探测、拍摄、加工、科学研究、军事任务等)的无人驾驶船舶、无人潜艇、自动驾驶汽车、无人飞行器、无人航天器、机器人等。
“自动驾驶汽车”在本申请中可以是利用自动驾驶技术实现的具有载人(如家用轿车、公共汽车等类型)、载货(如普通货车、厢式货车、封闭货车、罐式货车、平板货车、集装厢车、自卸货车、特殊结构货车等类型)或者特殊救援功能(如消防车、救护车等类型)的车辆。
在另一些示例中，“智能机器”可以是在外部(如人或机器)控制下利用所搭载的设备执行动作(包括但不限于在海洋、陆地、天空、太空中移动，与外界交互信息，执行运输、探测、拍摄、加工、科学研究、军事任务等)的传统汽车、飞行器、航天器、船舶、潜艇、机器人等。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。此外，附图中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。
下面参考本申请的若干代表性实施方式，详细阐释本申请的原理和精神。
智能机器
图1为根据本申请一实施例的智能机器100，包括卫星定位设备200、机载同步装置300和多个机载设备400。
卫星定位设备200用于提供用于定位用的数据，例如符合NMEA-0183(美国国家海洋电子协会(National Marine Electronics Association，NMEA)为海用电子设备制定的标准格式)协议的数据，包括但不限于经纬度、卫星仰角、卫星方位角、磁偏角、协调世界时间(Coordinated Universal Time，UTC)(可精确到年月日时分秒)、海拔高度等。在一些示例中，卫星定位设备200可以包括但不限于是全球定位系统GPS定位设备、载波相位差分RTK定位设备、北斗卫星定位系统定位设备、GLONASS定位系统定位设备、Galileo定位系统定位设备、全球导航卫星系统GNSS定位设备。
机载设备400是搭载于智能机器100上的各种传感器和/或电子控制单元。在一些示例中，机载设备400可以包括但不限于是第一类型传感器、第二类型传感器、电子控制单元中的一种或多种。其中，第一类型传感器用于检测物体的距离、速度、或物体的距离和速度；第二类型传感器用于拍摄图像；电子控制单元用于执行以下一项或多项：从所连接的各种电子设备接收数据、处理数据、或对所连接的各种电子设备进行控制。在一些示例中，第一类型传感器可以包括但不限于是激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、激光测距仪等传感器。在一些示例中，第二类型传感器可以包括但不限于是TOF相机、双目立体视觉相机、结构光法深度相机、红外相机(近红外相机或远红外相机)等传感器。在一些示例中，电子控制单元可以包括但不限于是工控机、服务器或专用集成电路等。
机载同步装置300可以用于协助智能机器100上的一些或全部的机载设备400完成时钟同步和触发同步工作。其中，时钟同步是指其中一些或全部的机载设备400具有相同的时钟源，触发同步是指其中一些或全部的机载设备400在相同时刻被触发执行预定的动作。
机载同步装置
现有技术中，传感器等机载设备通常使用内置时钟确定时间，电子控制单元等机载设备除了使用内置时钟确定时间外，还可能会通过网络授时使其内置时钟与网络时间实现同步。由于机载设备的内置时钟没有与外部时钟同步，或者网络时间的来源也并不准确，就导致不同的机载设备各自使用不统一的时间，不能实现不同机载设备之间的时钟同步，给后续的数据处理工作(如对数据标记时间戳、按照时间戳对齐数据等)带来很大弊端。
为了解决上述问题，根据本申请的一个实施例，如图2所示，机载同步装置300可以被配置为包括第一电路500。第一电路500用于接收包含协调世界时间的初始信号，产生包含协调世界时间的第一信号，并将第一信号输出至一个或多个机载设备，其中，机载设备400根据第一信号使其内置时钟与协调世界时间同步。
第一电路500可以被配置为接收卫星定位设备200产生的包含协调世界时间的初始信号，生成第一信号，并将第一信号提供给机载设备400，以使机载设备400根据第一信号中的协调世界时间来调整其内置时钟，以使二者同步。这使得智能机器100上的不同机载设备400都可以使用来自卫星定位设备200的协调世界时间来对内置时钟进行同步，即，使不同的机载设备400使用卫星时间作为相同的时钟源。
协调世界时间可以包括精确到年月日的UTC日期和精确到年月日时分秒UTC时间。一般情况下，卫星定位设备200可以输出符合NMEA-0183协议的定位信息GPGGA、当前卫星信息GPGSA、可见卫星信息GPGSV、推荐定位信息GPRMC、地面速度信息GPVTG、地理定位信息GPGLL等字段的信号。其中，GPGGA中含有UTC时间(精确到时分秒)，GPRMC中含有UTC日期(精确到年月日)和UTC时间(精确到年月日时分秒)，GPGLL中含有UTC时间(精确到时分秒)。根据本申请的一些示例，第一电路500可以接收卫星定位设备200输出的GPGGA、GPRMC、GPGLL等信号，然后产生第一信号。
如图3所示，第一电路500可以被配置为包括时间信号输入端510、第一信号产生模块520和多个第一信号输出端530。其中，时间信号输入端510连接第一信号产生模块520，第一信号产生模块520连接每个第一信号输出端530。时间信号输入端510用于接收包含协调世界时间的初始信号，并将其输出至第一信号产生模块520；第一信号产生模块520用于根据包含协调世界时间的初始信号产生第一信号，并将其输出至每个第一信号输出端530；每个第一信号输出端530连接一个或多个机载设备400，用于将第一信号输出至所连接的机载设备400。
现有技术中，智能机器100中的各个传感器没有统一的触发时间，当不同的传感器按照各自的频率采集信息时，由于触发时间不统一，就很难保证不同传感器能在同时刻采集数据，这就导致后续对数据进行融合处理时很难做到数据对齐，加大了融合难度。
为了解决上述问题，根据本申请的一个实施例，如图2所示，机载同步装置300可以被配置为包括至少一个第二电路600。每个第二电路600用于接收秒脉冲(Pulse PerSecond，PPS)信号，产生周期性的且与PPS信号同相位的第二信号，并将第二信号或者PPS信号输出至一个或多个机载设备，其中，机载设备400根据第二信号或者PPS信号执行预定动作。
卫星定位设备200可以周期性输出PPS信号，假设该频率为F0，第二电路600可被配置为接收卫星定位设备200输出的PPS信号后直接将该PPS信号输出给所连接的机载设备400，也可以被配置为接收卫星定位设备200输出的PPS信号后，产生频率为F2＝M*F0(M为正整数)且与该PPS信号具有相同相位的第二信号(第二信号相当于PPS信号的倍频信号)，然后将第二信号输出给所连接的机载设备400。
对于某些类型的机载设备400，可以将连接该机载设备400的第二电路600配置为接收PPS信号后直接将该PPS信号输出给所连接的机载设备400。例如，对于激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、激光测距仪等类型的传感器，可以采用这种处理方式。此外，对于这些类型的机载设备400，第二电路600还可以被配置为在输入的PPS信号缺失时，产生频率F2＝F0(即M＝1)且与PPS信号具有相同相位的第二信号(即模拟产生PPS信号)，并将第二信号输出给这类机载设备400。
对于另一些类型的机载设备400，可以按照其类型确定频率F2(或整数M)，然后将连接这类机载设备400的第二电路600配置为接收PPS信号后产生频率为F2＝M*F0且与该PPS信号具有相同相位的第二信号，这使得机载设备400被周期性地触发以执行预定动作，且触发频率为F2。机载设备400的触发频率F2等于M倍的频率F0，M的大小与机载设备400的类型相关。在一些示例中，可以预先针对各种类型的机载设备400确定对应的M值或者频率F2。具体实施时，可以参考机载设备400的工作原理来设置M值，例如，对于飞行时间TOF相机、双目立体视觉相机、结构光法深度相机、红外相机(近红外相机或远红外相机)等类型的传感器，M可以设置为20。
通过对每个第二电路600的配置，第二信号被提供给各种机载设备400，以使各种机载设备400被周期性地触发去执行预定动作。虽然提供给各种机载设备400的第二信号有可能频率不同(与机载设备400的类型相关)，但由于提供给各种机载设备103的第二信号都具有相同的相位(与PPS信号的相位相同)，因此可以实现不同的机载设备103在相同的相位被统一触发。
根据一个实施例，对于激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、激光测距仪等第一类型传感器，其被触发时执行的预定动作是将采集数据的角度调整为预设角度。例如，第二电路600将第二信号提供给激光雷达时，激光雷达将激光光束的发射角度调整为预设角度(0～359度中的任一角度)。
根据一个实施例，对于飞行时间TOF相机、双目立体视觉相机、结构光法深度相机、红外相机(近红外相机或远红外相机)等第二类型传感器，其被触发时执行的预定动作是开始采集图像数据。例如，第二电路600将第二信号提供给双目立体视觉相机时，双目立体视觉相机立即开始拍摄图像。
如图4所示，第二电路600可以被配置为包括脉冲信号输入端610、脉冲信号一分二路模块620、第二信号产生及处理模块630、脉冲信号二选一模块640、脉冲信号一分多路模块650和多个第二信号输出端660。其中，脉冲信号输入端610连接脉冲信号一分二路模块620，脉冲信号一分二路模块620分别连接第二信号产生及处理模块630和脉冲信号二选一模块640，脉冲信号一分二路模块620分别连接第二信号产生及处理模块630和脉冲信号二选一模块640，二信号产生及处理模块连接脉冲信号二选一模块640，脉冲信号二选一模块640连接脉冲信号一分多路模块650，脉冲信号一分多路模块650连接每个第二信号输出端660。脉冲信号输入端610用于接收秒脉冲信号，并将其输出至脉冲信号一分二路模块620；脉冲信号一分二路模块620用于将秒脉冲信号分别输出至第二信号产生及处理模块630和脉冲信号二选一模块640；第二信号产生及处理模块630用于根据秒脉冲信号产生第二信号，产生信号源切换控制信号，并将第二信号和信号源切换控制信号输出至脉冲信号二选一模块640；脉冲信号二选一模块640用于根据信号源切换控制信号，将秒脉冲信号或者第二信号输出至脉冲信号一分多路模块650；脉冲信号一分多路模块650用于将秒脉冲信号或者第二信号输出至每个第二信号输出端660；每个第二信号输出端660连接一个或多个机载设备，用于将第二信号或者秒脉冲信号输出至所连接的机载设备。
如图4所示，第二电路600还可以包括显示装置670。第二信号产生及处理模块630还可以被配置为产生种类指示信号并输出至显示装置670；显示装置670用于根据种类指示信号进行显示，以表明输出至机载设备400的是第二信号还是秒脉冲信号。此外，第二信号产生及处理模块630还可以被配置为产生状态指示信号并输出至显示装置670；显示装置670还用于根据状态指示信号进行显示，以表明机载同步装置300的工作状态。具体的，显示装置670可以采用LED灯实现显示功能。
详细示例
图5所示为一自动驾驶汽车。该自动驾驶汽车搭载有卫星定位设备Novatel、机载同步装置Sync Box、车载服务器fuwuqi、激光雷达LiDAR1和LiDAR2。
图6为机载同步装置Sync Box的外观示意图(包括：前视图、后视图、俯视图)。图7为机载同步装置Sync Box与卫星定位设备Novatel、车载服务器fuwuqi、激光雷达LiDAR1和LiDAR2的连接关系。图8为机载同步装置Sync Box的内部电路结构示意图。
参考图6～8，机载同步装置Sync Box包括：接口P4、模块1、接口P1、接口P2、接口P3、接口J1、模块2、模块3、模块4、模块5、模块6。
接口P4为公头DB9连接器，接口J1为防反5.08mm端子连接器，接口P1、接口P2和接口P3均为母头DB9连接器，模块6为三色LED指示灯。
接口J1接收卫星定位设备Novatel输出的PPS信号，接口P4接收卫星定位设备Novatel输出的RS232信号(包含协调世界时间)，接口P1连接车载服务器fuwuqi，接口P2连接激光雷达LiDAR1，接口P3连接激光雷达LiDAR2。
模块6通过三种不同颜色的指示灯来指示设备的工作状态，红色灯亮起表示机载同步装置Sync Box处于工作中，黄色灯亮起表示接口P1～P3输出的是第二信号(PPS信号的倍频信号)，绿色灯亮起表示接口P1～P3输出的是PPS信号。
卫星定位设备Novatel的PPS信号通过接口J1输入到模块2，模块2将一路PPS信号分成两路，一路输出给模块3，另一路输出至模块4。模块3已经被预配置(预先确定激光雷达LiDAR1和LiDAR2的触发频率F2，然后据此对模块3进行配置)为产生第二信号(频率为F2、相位与PPS信号相同)。模块3产生信号源切换控制信号，用于控制模块4输出信号的类型。模块4根据模块3输出的信号源切换控制信号，将模块2输出的PPS信号或者模块3输出的第二信号输出给模块5。模块5将从模块4接收的PPS信号或者第二信号分成三路TTL信号后输出到接口P1、P2、P3。
卫星定位设备Novatel的RS232信号通过接口P4输入到模块1，模块1将一路RS232信号转为三路RS232信号，并将这三路信号输出到接口P1、P2、P3。
参考图9，模块2可以采用MC74LCX08DG型芯片实现，以下将其简称为U34。模块2采用的MC74LCX08DG为四路与门芯片。在一些示例中，模块2还可以采用与MC74LCX08DG芯片的功能类似的其他与门芯片，例如SN74HCS08、CD54ACT08、CD74HCT08等类型的芯片。
参考图10，模块4可以采用SN74CBTLV3257型芯片实现，以下将其简称为U33。SN74CBTLV3257是四路2选1芯片。在一些示例中，模块4还可以采用与SN74CBTLV3257芯片的功能类似的其他四路2选1芯片，例如SN3257、TMUX1574、TS5N412等芯片。
参考图11，模块3可以采用XC7S25-1CSGA2251型FPGA芯片实现，以下将其简称为U32。在一些示例中，模块3还可以采用单片机实现，例如，STM8S208CB型单片机芯片。
参考图12，模块5可以采用MC74LCX08DG型芯片实现，以下将其简称为U3。MC74LCX08DG为4路与门芯片。在一些示例中，模块5还可以采用与MC74LCX08DG芯片的功能类似的其他与门芯片，例如SN74HCS08、CD54ACT08、CD74HCT08等芯片。
如图13所示，模块6可以采用LED状态指示灯实现。
参考图14，模块1可以采用两个MAX3232IDR芯片实现，以下将这两个芯片分别简称为U1和U2。在一些示例中，模块1还可以采用与MAX3232IDR芯片的功能类似的其他与门芯片实现，例如AT3232、SP3232等芯片。
以下分别对模块1～模块6，以及接口J1、P1～P3的连接关系和工作过程进行介绍。
参考图9，芯片U34中每一路与门的输入对应Ax、Bx，输出对应为Ox，先将接口J1接收的PPS信号(图9中表示为GPS_PPS)输入到芯片U34的B0，同时A0上拉，这样就相当于一个TTL缓冲器，O0与A0在逻辑上保持一致，只是增加了PPS信号的强度，之后将O0信号(图9中表示为PPS_temp1)输出给A2、A3，这样对于这部分电路来说，即实现了将一路PPS信号(图9中表示为GPS_PPS)分成两路分别通过O2、O3输出的信号(图9中分别表示为PPS_INPUT_STM和PPS_INPUT_LiDAR1)，并将O3连接到芯片U33的管脚2，将O2连接到芯片U32的管脚J12。
参考图10，通过使芯片U33的S管脚1接芯片U32的管脚N11，使芯片U33的
Figure BDA0002273298310000091
管脚15接U32的管脚H15，使芯片U33的管脚1B1(对应的信号为图10中的PPS_INPUT_LiDAR1)接芯片U34的管脚8，使管脚1B2(对应的信号为图10中的PPS_STM_LiDAR1)接芯片U32的管脚L11，芯片U32的管脚L11接芯片U33的管脚3，芯片U32的管脚L11输出的信号作为芯片U33的一个输入信号，芯片U33的管脚4(对应的信号为图10中的PPS_OUT)连接到芯片U3的管脚2，当芯片U33的管脚1和管脚15都为低电平时，选择1B1连接的信号作为输出，当芯片U33的管脚1为低电平，管脚15为高电平时，选择1B2连接的信号作为输出。
如图11所示，芯片U32的管脚M5、N5、M6(对应的信号分别为图11中BLUE_LED、GREEN_LED、RED_LED)分别连接蓝色LED的G级，绿色LED的G级，红色LED的G级，用于控制LED指示灯的亮灭。当芯片U32开始工作时，管脚M6输出高电平控制红色LED点亮，当芯片U32检测到管脚J12存在输入信号PPS_INPUT_LiDAR1时，控制N5管脚输出高电平，点亮绿色LED指示灯，当芯片U32没有检测到管脚J12输入信号PPS_INPUT_LiDAR1时，控制M5管脚输出高电平，点亮蓝色LED指示灯，同时模拟产生PPS信号，并将该信号通过管脚L11输出(对应的信号为图11中的PPS_STM_LiDAR1)，将此输出信号PPS_STM_LiDAR1接到芯片U33管脚4，作为芯片U33的另一个输入信号使用。芯片U32的管脚H15(对应的信号为图11中的STM_OE)和管脚N11(对应的信号为图11中的STM_S)分别接到芯片U33的管脚15和管脚1，用于控制芯片U33是选择使用芯片U32模拟产生的PPS信号，还是使用卫星定位设备Novatel的PPS信号作为输出信号。当芯片U32检测到管脚J12存在卫星定位设备Novatel的PPS信号时，控制管脚H15和管脚N11为低电平，当芯片U32检测到管脚J12不存在卫星定位设备Novatel的PPS信号时，控制管脚H15为高电平、管脚N11为低电平。
如图12所示，芯片U3中每一路与门的输入对应Ax、Bx，输出对应为Ox，将芯片U33输出的信号PPS_OUT作为输入信号连接到芯片U3的B0，同时A0上拉，这样就相当于一个TTL缓冲器，O0与A0在逻辑上保持一致，只是增加了PPS_OUT信号的强度，之后将O0信号输出给A1、A2、A3，这样对于这部分电路来说，即实现了将PPS_OUT信号分成三路信号，信号输出端O1、O2、O3(对应的信号分别为图12的信号PPS_DB9_fuwuqi、PPS_DB9_LiDAR1、PPS_DB9_LiDAR2)分别接至接口P1的管脚2、接口P2的管脚3、接口P3的管脚3，以使接口P1、接收P2、接口P3分别将PPS_OUT信号发送给服务器fuwuqi、激光雷达LiDAR1、激光雷达LiDAR2，用于触发服务器fuwuqi、激光雷达LiDAR1、激光雷达LiDAR2执行预定动作。
如图13所示，LED状态指示灯由限流电阻R699、R700、R701，三色LED灯D17，三个NMOSEFT管MOS55、MOS56、MOS57构成，当MOS55的G端为高电平蓝色LED点亮，当MOS56的G端为高电平绿色LED点亮，当MOS57的G端为高电平红色LED点亮。
如图14所示，芯片U1和U2可以将两组RS232的TX、RX信号转成相应的TTL信号。将卫星定位设备Novatel的RS232信号接到芯片U1的管脚8(对应为图14的信号INPUT_RX)，芯片U1会将该信号转换成TTL信号从管脚9输出(对应为图14的信号InputRX_to_TTL)，将管脚9连接到芯片U1的管脚11和芯片U2的管脚10、管脚11，这样芯片U1和U2会将这三路信号转换成RS232信号，对应的输出的RS232信号管脚为芯片U1的管脚14(对应为图14的信号TX_DB9_fuwuqi)，芯片U1的管脚14接至接口P1的管脚1，芯片U2的管脚14(对应为图14的信号TX_DB9_LiDAR2)接至接口P3的管脚1，芯片U2的管脚7(对应为图14的信号TX_DB9_LiDAR1)接至接口P2的管脚1。以使接口P1、接口P2、接口P3分别将TX_DB9_fuwuqi信号、TX_DB9_LiDAR1信号和TX_DB9_LiDAR2发送给服务器fuwuqi、激光雷达LiDAR1、激光雷达LiDAR2，用于使得服务器fuwuqi、激光雷达LiDAR1、激光雷达LiDAR2同步时钟源。
如图15所示，接口J1的管脚4连接电源地，接口J1的管脚5连接12V电源，共模电感T1用于滤除电源线上的共模干扰，二极管D3防止电源接反。接口J1的管脚3接卫星定位设备Novatel的PPS信号，管脚2接信号地，二极管D4为TVS保护二极管，共模电感L1滤除共模干扰信号。
如图16所示，接口P4的管脚2接卫星定位设备Novatel的RS232信号，二极管D6为TVS保护二极管，共模电感L3滤除共模干扰信号。
如图17所示，接口P1的管脚2(对应为图15的信号TX_DB9_fuwuqi)连接到芯片U1管脚14，作为输出的RS232信号，接口P1的管脚1(对应为图15的信号TX_DB9_fuwuqi)连接到芯片U3的管脚6，作为输出的TTL信号。
如图18所示，接口P2的管脚3(对应的信号为图15的信号TX_DB9_LiDAR1)连接到芯片U2的管脚7，作为输出的RS232信号，接口P2的管脚1(对应的信号为图15的信号PPS_DB9_LiDAR1)连接到芯片U3的管脚11，作为输出的TTL信号。
如图19所示，接口P3的管脚3(对应的信号为图15的信号TX_DB9_LiDAR2)连接到芯片U2的管脚14，作为输出的RS232信号，接口P2的管脚1(对应的信号为图15的信号PPS_DB9_LiDAR2)连接到芯片U3的管脚8，作为输出的TTL信号。

Claims (9)

1.一种机载同步装置，其特征在于，包括：第一电路和至少一个第二电路；
第一电路，用于接收包含协调世界时间的初始信号，产生包含协调世界时间的第一信号，并将第一信号输出至至少一个机载设备，其中，机载设备根据第一信号使其内置时钟与协调世界时间同步；
第二电路，用于接收秒脉冲信号，产生周期性的且与秒脉冲信号同相位的第二信号，并将第二信号或者秒脉冲信号输出至至少一个机载设备，其中，机载设备根据第二信号或者秒脉冲信号执行预定动作。
2.根据权利要求1所述的机载同步装置，其特征在于，第一电路包括：时间信号输入端、第一信号产生模块、多个第一信号输出端；
时间信号输入端，用于接收包含协调世界时间的初始信号，并将其输出至第一信号产生模块；
第一信号产生模块，用于根据包含协调世界时间的初始信号产生第一信号，并将其输出至每个第一信号输出端；
每个第一信号输出端连接一个或多个机载设备，用于将第一信号输出至所连接的机载设备。
3.根据权利要求1所述的机载同步装置，其特征在于，第二电路包括：脉冲信号输入端、脉冲信号一分二路模块、第二信号产生及处理模块、脉冲信号二选一模块、脉冲信号一分多路模块、多个第二信号输出端；
脉冲信号输入端，用于接收秒脉冲信号，并将其输出至脉冲信号一分二路模块；
脉冲信号一分二路模块，用于将秒脉冲信号分别输出至第二信号产生及处理模块和脉冲信号二选一模块；
第二信号产生及处理模块，用于根据秒脉冲信号产生第二信号，产生信号源切换控制信号，并将第二信号和信号源切换控制信号输出至脉冲信号二选一模块；
脉冲信号二选一模块，用于根据信号源切换控制信号，将秒脉冲信号或者第二信号输出至脉冲信号一分多路模块；
脉冲信号一分多路模块，用于将秒脉冲信号或者第二信号输出至每个第二信号输出端；
每个第二信号输出端连接一个或多个机载设备，用于将第二信号输出至所连接的机载设备。
4.根据权利要求3所述的机载同步装置，其特征在于，第二电路还包括：显示装置；
则第二信号产生及处理模块还用于产生种类指示信号并输出至显示装置；
显示装置，用于根据种类指示信号进行显示，以表明输出至机载设备的是第二信号还是秒脉冲信号。
5.根据权利要求3所述的机载同步装置，其特征在于，第二信号产生及处理模块还用于产生状态指示信号并输出至显示装置；
显示装置还用于根据状态指示信号进行显示，以表明机载同步装置的工作状态。
6.根据权利要求3所述的机载同步装置，其特征在于，第二信号产生及处理模块为现场可编程门阵列FPGA器件或者单片机。
7.根据权利要求1～6任一所述的机载同步装置，其特征在于，第一电路从卫星定位设备接收包含协调世界时间的初始信号；第二电路从卫星定位设备接收秒脉冲信号；该卫星设备与机载设备位于同一智能机器上。
8.根据权利要求1～6任一所述的机载同步装置，其特征在于，机载设备包括如下一种或多种：
激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、激光测距仪；
TOF相机、双目立体视觉相机、结构光法深度相机、红外相机；
工控机、服务器、专用集成电路。
9.一种智能机器，其特征在于，包括：
至少一个机载设备；
卫星定位设备；
以及如权利要求1～8所述的机载同步装置。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112230240A (zh) * 2020-09-30 2021-01-15 深兰人工智能(深圳)有限公司 激光雷达与相机数据的时空同步系统、装置及可读介质
CN112671497A (zh) * 2020-12-29 2021-04-16 苏州挚途科技有限公司 时间同步方法、装置和电子设备

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115327531A (zh) * 2022-07-07 2022-11-11 江苏大块头智驾科技有限公司 一种具有双层安全结构体系的无人矿卡安全控制方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3123458B1 (en) * 2014-03-28 2019-08-28 Electronic Warfare Associates, Inc. Systems and methods for sensor synchronization
CN108028817B (zh) * 2015-10-30 2021-01-22 谷歌有限责任公司 用于具有限回程的小小区的定时同步
US11807265B2 (en) * 2019-08-30 2023-11-07 Baidu Usa Llc Synchronizing sensors of autonomous driving vehicles

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112230240A (zh) * 2020-09-30 2021-01-15 深兰人工智能(深圳)有限公司 激光雷达与相机数据的时空同步系统、装置及可读介质
CN112671497A (zh) * 2020-12-29 2021-04-16 苏州挚途科技有限公司 时间同步方法、装置和电子设备

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