基于位置信息的多传感器时间同步方法技术

本发明专利技术提出一种多传感器数据的时间同步方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤一、通过滑动时间窗口的方式处理传感器的位置序列，得到能够反映相应时刻该传感器运动状态的表征向量序列；步骤二、对该表征向量定义差分运算，得到能够反映相应时刻该传感器运动状态变化的表征变化序列；步骤三、对多传感器中不同传感器的表征变化序列进行对齐处理，得到不同传感器数据间的时间差，从而实现不同传感器间的时间同步。本发明专利技术仅通过传感器数据得到位置信息，对表征向量序列进行差分运算得到表征变化序列，有效提高计算效率，使用软件实现传感器间的时间同步，降低应用成本，可扩展性强，针对不同的场景可以选择不同类型的表征或多表征组合。表征组合。表征组合。

【技术实现步骤摘要】
基于位置信息的多传感器时间同步方法


[0001]本专利技术涉及传感器数据应用
，具体涉及一种基于位置信息的多传感器时间同步方法。

技术介绍

[0002]在自动驾驶领域以及机器人应用领域中，需要使用多种传感器来感知设备周围的环境并确定设备自身的状态。但是由于各类传感器因其实现的差异及其在系统中设置方式的不同，会造成多种传感器数据在延迟、频率、精度、类型等方面存在较大区别，如何有效地对不同传感器进行时间同步将直接影响后续算法的效果。
[0003]目前，主要存在两种进行传感器时间同步的方式：一是采用硬件同步，该方式虽然精度高，但其成本高且灵活性低；二是采用软件同步，采用软件同步方法，或者计算过程复杂、实现难度高，或者只能利用传感器提供的角度变化信息来对齐时间，但无法适用于仅能提供位置信息的传感器。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决现有技术提出的问题，提出一种基于位置信息的多传感器时间同步方法，目的在于解决现有技术进行传感器时间同步，或者采用硬件同步，但成本高且灵活性低，或者采用软件同步只能利用传感器提供的角度变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于位置信息的多传感器时间同步方法，其特征正在于，包括以下步骤：步骤一、通过滑动时间窗口的方式处理传感器的位置序列，得到能够反映相应时刻该传感器运动状态的表征向量序列Y；步骤二、对该表征向量定义差分运算，得到能够反映相应时刻该传感器运动状态变化的表征变化序列Z；步骤三、对多传感器中不同传感器的表征变化序列进行对齐处理，得到不同传感器数据间的时间差，从而实现不同传感器间的时间同步。2.根据权利要求1所述一种基于位置信息的多传感器时间同步方法，其特征在于，所述步骤一的通过滑动时间窗口的方式处理传感器的位置序列，得到能够反映相应时刻该传感器运动状态的表征向量序列，具体过程如下：1)将传感器数据X至位置序列P；2)采用时间窗口将位置序列至一系列子位置序列3)将一系列子位置序列至表征向量序列Y。3.根据权利要求1所述一种基于位置信息的多传感器时间同步方法，其特征在于，所述步骤二的对该表征向量定义差分运算，得到能够反映相应时刻该传感器运动状态变化的表征变化序列Z，具体过程如下：1)对该表征向量定义差分运算，该差分运算结果仅反映表征向量间的变化程度，与坐标系、初始状态无关；将表征差分运算记作h：Y
m
→
Z，使h(y
n
，y
n
‑1，...，y
n
‑
(m
‑
1)
)＝z
n
，其中m为表征差分运算需要用到表征向量的数量；2)得到能够反映相应时刻传感器运动状态变化程度的表征变化序列：将表征变化记作z；在时刻t时的表征向量，记作z(t)；对于离散时间T，有表征向量的集合为Z＝{z
n
|z
n
＝z(t
n
)，t
n
∈T}。4.根据权利要求1所述一种基于位置信息的多传感器时间同步方法，其特征在于，所述步骤三的对多传感器的不同传感器的表征变化序列进行对齐处理，得到不同传感器数据间的时间差，从而实现不同传感器间的时间同步，其中，所述的不同传感器，包括实现时间同步过程中能够提供位置信息的第一传感器和第二传感器，第一传感器包括但不限于单目摄像头，第二传感器包括但不限于GPS接收器，单目摄像头用于时间同步过程中的目标对齐传感器，GPS接收器用于时间同步过程中的被插值传感器；具体过程如下：1)对不同传感器的原始数据X、X
′
计算对应的表征变化序列Z、Z
′
；2)不同传感器表征变化序列的时间戳间隔对齐，得到插值近似后的第二传感器表征变化新序列Z
″
；3)通过序列匹配得到第二传感器对齐后的表征变化序列Z
″′
＝{z
″′
n
|z
″′
n
＝z”(t
n
+Δt)，t
n
∈T}，及传感器间的时间差Δt；4)对第二传感器的时间及数据修正，得到与第一传感器同步的新采样时刻的集合T
″′
。5.根据权利要求2所述一种基于位置信息的多传感器时间同步方法，其特征在于，所述步骤一的过程1)的将传感器数据至位置序列P，具体过程如下：i、传感器的输出x为时间t的函数，记作x(t)；对于单目摄像头，x(t)为传感器在t时刻捕捉到的图像；对于GPS接收器，x(t)为传感器
在t时刻计算得到经纬度坐标序列；ii、设传感器的子位置p为时间t的函数，记作p(t)；对于单目摄像头，p(t)为其在t时刻的图像帧在初始帧的相机坐标系中的坐标；对于GPS接收器，p(t)为其在t时刻的经纬度坐标点在UTM坐标系中的坐标；iii、设传感器的采样时刻的集合为T＝{t
n
|n∈N，t
n
≤t
n+1
}，则：传感器数据的集合为X＝{x
n
|x
n
＝x(t
n
)，t
n
∈T}；传感器位置的集合为P＝{p
n
|p
n
＝p(t
n
)，t
n
∈T}；对于单目摄像头，X和P分别为其在离散的采样时刻集合T时，所对应的图像序列与位置序列；对于GPS接收器，X和P分别为其在离散的采样时刻集合T时，所对应的经纬度坐标序列与位置序列；iv、实现传感器数据系列到位置序列的转换：f(x
n
)＝p
n
；对于单目摄像头，实现其图像序列到其位置序列的转换；对于GPS传感器，实现其经纬度坐标序列到位置序列的转换。6.根据权利要求2所述一种基于位置信息的多传感器时间同步方法，其特征在于，所述步骤一的过程2)的采用时间窗口将位置序列至一系列子位置序列P
*
，具体过程如下：1)设滑动时间窗口的时间长度为t
*
，则时刻t
n
时的滑动时间窗口内的子位置序列为所述为传感器在时刻t
n
时，在过去的t
*
时间长度中位置变化的信息；所述多传感器每个传感器的位置序列各自拥有一个滑动时间窗口，当获取到新的位置信息时，便依据前述公式对相应的滑动时间窗口更新；2)对位置序列P应用滑动时间窗口后，得到一系列子位置序列，即子位置序列的集合，为7.根据权利要求2所述一种基于位置信息的多传感器时间同步方法，其特征在于，所述步骤一的过程3)的将一系列子位置序列至表征向量序列y，具体过程如下：1)设离散时间T的表征向量的集合为Y＝{y
n
|y
n
...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩鸿毅，范圣印，李雪，
申请(专利权)人：北京易航远智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：