一种多传感器同步对时系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多传感器同步对时系统。所述系统包括：微控制器、若干传感器以及逻辑计算单元；所述微控制器包括：若干传感器接口、通讯接口(如USB)以及提供同步时钟的晶振；所述微控制器通过所述传感器接口与所述传感器连接，通过所述通讯接口(如USB)与所述逻辑计算单元连接；所述逻辑计算单元包括用于采集传感器的数据包的数据采集线程、用于接受来自微控制器的时间戳和脉冲序列号的设计同步时间戳管理线程以及存储器；所述时间戳和脉冲序列号由所述同步时钟所决定。

A multi sensor synchronous dual time system

The invention discloses a multi sensor synchronous dual time system. The system comprises a micro controller, a plurality of sensor and logic unit; the micro controller comprises a plurality of sensor interface, communication interface (such as USB) and crystal oscillator provides the clock synchronization; the microcontroller through the interface of the sensor and the sensor is connected through the communication interface (USB) connection with the logical calculation unit; unit includes a data acquisition thread, acquisition sensor data packets for receiving the timestamp from the micro controller and pulse sequence design of synchronous time stamp management and calculation of the logic thread memory; the timestamp and the pulse sequence number is determined by the synchronous clock.

【技术实现步骤摘要】
一种多传感器同步对时系统
本专利技术涉及数据采集处理
，尤其涉及一种多传感器同步对时系统。
技术介绍
多个和/或多种传感器进行数据采集时，不同的传感器的采集时间分别由各自的内部时间系统进行管理，或者，由传感器的内部时间系统和微控器/逻辑计算单元的内部时间系统组合管理。而多个时间系统之间的计时往往存在偏差，因此，需要对多个和/或多种传感器的采集时间进行对时统一。现有的对时同步方法有通过逻辑计算单元内部的时钟系统进行软件同步、通过微控器内部的时钟系统进行硬件同步、GPS对时、NTP对时、SNTP对时、IEEE1588对时等。由于各传感器的计时系统之间存在计时偏差，使得各传感器的采集时间不在同一时间坐标系下，导致数据应用的结果出现偏差。例如，当数据应用到时间敏感应用时，应用精度较低。而且，传感器的内部时间系统工作一段时间后会自动重新计时，不能满足长时间采集的要求。软件同步的方式受逻辑计算单元时间片影响，精度较低。而微控制器的内部时间系统在工作一段时间后会出现漂移，使计时出现偏差，不能满足长时间采集的要求。GPS对时方式具有成本高(每个节点都需要安装GPS设备)、安装受限制(需要户外无遮挡)、可用性差(受天气、环境影响)、存在使用风险(美国对民用GPS不提供保障)等缺点。NTP对时和SNTP对时精度比较低，IEEE1588对时兼容性低(每个节点都需要有IEEE1588协议)。若定制能满足采集要求的高配置的传感器/微控器/逻辑计算单元成本很高。因此，现有技术还有待发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种多传感器同步对时系统，旨在解决现有技术中实现多传感器之间的准确对时的问题。为了达到上述目的，本专利技术采取了以下技术方案：一种多传感器同步对时系统。其中，所述系统包括：微控制器、若干传感器、供电电源以及逻辑计算单元；所述微控制器包括：若干传感器接口、通讯接口以及提供同步时钟的晶振；所述微控制器通过所述传感器接口与所述传感器连接，通过所述通讯接口与所述逻辑计算单元连接；所述供电电源用于向所述微控制器、传感器以及逻辑计算单元供电；所述逻辑计算单元包括用于采集传感器的数据包的数据采集线程、用于接受来自微控制器的时间戳和脉冲序列号的设计同步时间戳管理线程以及存储器；所述时间戳和脉冲序列号由所述同步时钟所决定。可选地，所述传感器包括但不限于相机、激光雷达、编码器以及惯性元件。可选地，所述相机包括鱼眼相机、普通相机、深度相机以及其它成像技术。可选地，所述晶振为温补晶振。可选地，当所述数据采集线程采集的传感器的数据包为相机或者激光雷达的数据包时，所述数据采集线程还用于向所述设计同步时间戳管理线程获取与数据包对应的时间戳，并合成具有同步时间的完整数据包存储到所述存储器中。可选地，所述数据采集线程还用于计算所述数据包的丢包率；当所述丢包率大于预设阈值时，停止动作(如传感器重置或报错)；当所述丢包率小于或者等于预设阈值时，继续动作(如传感器重置或报错)。可选地，所述微控制器还用于根据所述激光雷达的采集频率，判断数据包是否属于干扰信号。可选地，所述微控制器还用于将惯性元件和/或编码器的数据、对应的时间戳以及脉冲序列号上传至所述设计同步时间戳管理线程。可选地，在所述传感器工作前，所述设计同步时间戳管理线程还用于向所述微控制器发出对时请求；所述微控制器根据所述对时请求，向所述设计同步时间戳管理线程返回确认信息。有益效果：本专利技术提供的多传感器同步对时系统，能够将各传感器的采集时间，使各传感器的采集时间由同一个时钟系统进行管理，从而使各传感器的采集时间统一到同一个时间坐标系下。系统的时间同步方式为硬件同步，对时精度高。应用本系统后，传感器的数据准确度更高，后期的数据应用更为精确。附图说明图1为本专利技术具体实施例的多传感器同步对时系统的硬件示意图；图2为本专利技术具体实施例的多传感器同步对时系统的系统框架示意图。具体实施方式本专利技术提供一种多传感器同步对时系统。为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。所述对时是指使各传感器的采集时间由同一个时钟系统进行管理，使各传感器的采集时间能够以低时滞方式统一到同一个时间坐标系下。图1为本专利技术具体实施例的一种多传感器同步对时系统。如图1所示，所述系统包括：微控制器110、若干传感器以及逻辑计算单元140。所述微控制器110包括：若干传感器接口、通讯接口(如USB)111以及提供同步时钟的晶振118。具体的，所述晶振为温补晶振。所述微控制器110通过所述传感器接口与所述传感器连接，通过所述通讯接口(如USB)111与所述逻辑计算单元140连接。具体的，所述传感器可以包括：相机、激光雷达、编码器以及惯性元件。可选地，所述相机为鱼眼相机、普通相机、深度相机或其它成像技术。如图1所示，所述微控制器110则具有对应的相机同步信号接口112、激光雷达同步信号接口113、惯性元件接口114以及编码器接口115。在一些实施例中，所述微控制器还可以进一步包括其他合适的功能接口，例如数字输入输出接口116，其他的对外同步接口117。如图2所示，为本专利技术实施例的系统框架图。在本实施例中，所述逻辑计算单元140包括：用于采集传感器的数据包的数据采集线程141、用于接受来自微控制器的时间戳和脉冲序列号的设计同步时间戳管理线程142以及存储器143。所述逻辑计算单元140具体可以是任何合适，具有一定逻辑计算能力的硬件设备，例如计算机主机或者嵌入式单元，只需要能够执行上述的线程141和线程142即可。所述时间戳和脉冲序列号由所述同步时钟所决定。在本实施例中，使用设计信号同步处理单元(SSPU)来表示所述微控制器中，基于所述晶振提供的时钟，用于管理和实现不同传感器之间的高精度对时的功能模块。SSPU的时间戳为所述晶振的时钟，所述脉冲序列号为所述晶振的计数值。在一些实施例中，所述微控制器设置有工作频率不同的第一相机接口和第二相机接口。所述第一相机接口的工作频率高于所述第二相机接口。所述第一相机接口和第二相机接口分别与相机阵列连接，所述相机阵列包括至少一个主相机和若干从相机。同属于一个相机阵列，连接到同一个相机接口的主相机和从相机具有相同的工作频率。以下分别以各个传感器为例，具体阐述传感器的对时工作流程：在所述传感器工作前，所述设计同步时间戳管理线程还用于向所述微控制器发出对时请求。所述微控制器根据所述对时请求，向所述设计同步时间戳管理线程返回确认信息，产生完整的系统时间。在一些实施例中，相机在所述系统中的工作流程为：首先由微控制器定时发出脉冲触发相机采集数据，同时微控制器将晶振时钟时间作为相机的时间戳，将脉冲计数作为相应时间戳的序列号，将序列号及相应时间戳上传至所述设计同步时间戳管理线程142。相机启动并采集图像，生成附带序列号的数据包(数据包中具有采集时间和图像特征数据)后，将数据包并上传至所述数据采集线程141。所述设计同步时间戳管理线程142接收到所述序列号和对应的时间戳后，可以通过序列号判断是否丢包。若发生丢包，根据上次序列号对应的时间戳和采集频率对当前时间戳信息补全，并将丢包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多传感器同步对时系统，其特征在于，包括：微控制器、若干传感器以及逻辑计算单元；所述微控制器包括：若干传感器接口、通讯接口以及提供同步时钟的晶振；所述微控制器通过所述传感器接口与所述传感器连接，通过所述通讯接口与所述逻辑计算单元连接；所述逻辑计算单元包括用于采集传感器的数据包的数据采集线程、用于接受来自微控制器的时间戳和脉冲序列号的设计同步时间戳管理线程以及存储器；所述时间戳和脉冲序列号由所述同步时钟所决定。

【技术特征摘要】
1.一种多传感器同步对时系统，其特征在于，包括：微控制器、若干传感器以及逻辑计算单元；所述微控制器包括：若干传感器接口、通讯接口以及提供同步时钟的晶振；所述微控制器通过所述传感器接口与所述传感器连接，通过所述通讯接口与所述逻辑计算单元连接；所述逻辑计算单元包括用于采集传感器的数据包的数据采集线程、用于接受来自微控制器的时间戳和脉冲序列号的设计同步时间戳管理线程以及存储器；所述时间戳和脉冲序列号由所述同步时钟所决定。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器包括但不限于相机、激光雷达、编码器以及惯性元件。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述相机包括鱼眼相机、普通相机、深度相机以及其它成像技术。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述晶振为温补晶振。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当所述数据采集线程采集的传感器的数据包为相机或者激光雷达...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨峰，高军，黄广宁，
申请(专利权)人：杭州德泽机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33