CN113890665A - 一种时间同步方法、***、存储介质及处理器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种时间同步方法、***、存储介质及处理器，属于自动驾驶技术领域，应用于无人驾驶设备，所述方法包括：获取第一时钟源的第一时间信息和第二时钟源的第二时间信息；计算所述第一时间信息与所述第二时间信息的时间差；传感器基于所述第二时间信息进行工作，并输出传感信号；将所述时间差传递给计算单元，基于所述时间差对所述传感信号进行融合计算，实现所述传感器的时间同步。通过本申请的处理方案，可以有效降低算法难度。

Description

一种时间同步方法、***、存储介质及处理器

技术领域

本申请涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种时间同步方法、***、存储介质及处理器。

背景技术

目前的自动驾驶***包括感知、定位、决策规划、控制等模块，这些模块的正常运行需要依靠各种不同类型的传感器数据的准确融合。由于工作原理的不同，各种传感器工作在不同的时间基准上。各传感器时钟源都有钟漂，而且每个时钟源钟漂不同，所以即使把各个传感器时间戳在初始时刻对齐，但运行一段时间之后，之前对齐的结果仍会偏离。同时，各个传感器的采集时刻并不是相同的，因此需要进行时间同步来校准各传感器的时间。为了满足不同类型传感器准确融合的需求，需要满足以下三点：建立高精度时间基准、传递时间基准和控制传感器组合触发。

目前的时间同步方式是控制器取GPS时间作为本地时间，这种方式有两个缺陷：GPS时间需要等GPS与卫星建立连接后才能获得GPS时间，在地库隧道等场景可能无法获取GPS时间；出地库的时候，GPS时间一开始获取不到用本地时间工作，出了地库能获取到GPS时间后，如果直接矫正本地时间会导致整个***时间发生跳变，对相机的触发等因为是基于本地时间的，本地时间被矫正也会影响对相机采样的触发周期，从而增大算法处理的难度。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种时间同步方法、***、存储介质及处理器，至少部分解决现有技术中存在的时间同步问题。

第一方面，本申请实施例提供一种时间同步方法，应用于无人驾驶设备，所述方法包括：

获取第一时钟源的第一时间信息和第二时钟源的第二时间信息；

计算所述第一时间信息与所述第二时间信息的时间差；

传感器基于所述第二时间信息进行工作，并输出传感信号；

将所述时间差传递给计算单元，基于所述时间差对所述传感信号进行融合计算，实现所述传感器的时间同步。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述传感器包括相机、激光雷达、超声波传感器和导航传感器中的一种或多种。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述传感器基于所述第二时间信息进行工作，并输出传感信号具体包括：

所述相机基于所述第二时间信息接收触发信号输出图像信号；

所述激光雷达基于所述第二时间信息接收位置信息和时间信息输出点云信号。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述基于所述时间差对所述传感信号进行融合计算具体包括：所述计算单元接收所述图像信号和所述点云信号，基于通用精确时间协议和所述时间差对所述图像信号和所述点云信号进行融合计算，实现所述传感器的时间同步。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述第一时钟源包括全球定位***时钟源和与互联网连接的网络时钟源，所述第二时钟源包括无人驾驶设备的本地计算设备的时钟源。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述本地计算设备的时钟源的第二时间信息通过以下至少一种方式确定：

从所述本地计算设备存储的文件中提取所述本地计算设备的第二时间信息；

从与所述本地计算设备关联的第三方平台获取时钟信号，作为所述本地计算设备的第二时间信息；

基于触发信号访问对应的时钟设备，将所述时钟设备记录的时钟信息作为所述本地计算设备的第二时间信息；

从备用的计算设备中读取得到所述本地计算设备的第二时间信息，其中，所述本地计算设备与所述备用的计算设备为主从同步设备。

第二方面，本申请实施例还提供一种时间同步***，所述***包括：

获取模块，所述获取模块用于获取第一时钟源的第一时间信息和第二时钟源的第二时间信息；

时间差计算模块，所述时间差计算模块用于计算所述第一时间信息与所述第二时间信息的时间差；

信号输出模块，所述信号输出模块用于传感器基于所述第二时间信息进行工作，并输出传感信号；

融合计算模块，所述融合计算模块用于将所述时间差传递给计算单元，基于所述时间差对所述传感信号进行融合计算，实现所述传感器的时间同步。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述信号输出模块具体包括：

图像信号输出模块，图像信号输出模块所述用于所述相机基于所述第二时间信息接收触发信号输出图像信号；

点云信号输出模块，所述点云信号输出模块用于所述激光雷达基于所述第二时间信息接收位置信息和时间信息输出点云信号。

第三方面，本申请实施例还提供一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行第一方面中任意一实施例所述的时间同步方法。

第四方面，本申请实施例还提供一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行第一方面中任意一实施例所述的时间同步方法。

有益效果

本申请实施例中的时间同步方法，通过计算得到***中的本地时间与接收的全球定位***时间的时间差，并将时间差上传到上层***中，而传感器运行本地时间，在融合计算时考虑计算得到的时间差，可以避免在当GPS信号消失一定时间后重新接收到GPS信号并直接进行本地时间矫正时引起的***时间跳变，本申请的时间同步方法可有效降低算法处理难度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对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申请的一些实施例，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它的附图。

图1为根据本发明一实施例的时间同步方法流程图；

图2为根据本发明一实施例的时间同步方法示意图；

图3为根据本发明一实施例的时间同步方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。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。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通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。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

传统的传感器硬件同步方案包括：一方面，直接使用工业控制计算机或者采用单片机作为主控芯片进行同步授时的***，在进行多任务处理操作时，由于工作模式为多线程串行工作，因此不能精确的估计出任务处理所需时长，进而不能保证各传感器授时的实时性，故此方案不适合用在高精度时间同步控制。另一方面，存在部分传感器自身集成了与GPS通信接，可以接收GPS的pps秒脉冲和对应的GPRMC数据实现自我授时。一方面不同的传感器在读取和解析时间数据过程中存在着不尽相同的相对授时误差；另一方面，主控芯片对传感器的控制以及数据采集是由不同的串行时序协议实现的，即使在主程序中使用同一个基准时间，对采集信息进行标识也无法保证数据的实时性。

第一方面，本申请实施例提供了一种时间同步方法，用于无人驾驶设备。无人驾驶设备可以是能够实现自动驾驶的各种设备，包括但不限于无人驾驶汽车、无人驾驶飞机、无人驾驶船舶、自动配送设备、机器人等。

无人驾驶设备的时间同步***可以通过第一时钟源模块从全球导航卫星***时钟源或网络时钟源获取第一时钟源对应的第一时间信息，以及通过第二时钟源模块从无人驾驶设备的本地时钟***获取第二时钟源对应的第二时间信息，并计算第一时间信息与第二时间信息的时间差。

具体的时间同步方法参照图1所述，包括如下步骤：

S101、获取第一时钟源的第一时间信息和第二时钟源的第二时间信息；

S102、计算所述第一时间信息与所述第二时间信息的时间差；

S103、传感器基于所述第二时间信息进行工作，并输出传感信号；

传感器可以包括相机、激光雷达、超声波传感器、导航传感器等，本发明实施例对此不作限制。

S104、将所述时间差传递给计算单元，基于所述时间差对所述传感信号进行融合计算，实现所述传感器的时间同步。

具体地，无人驾驶设备的时间同步***可以从第一时钟源获取对应的第一时间信息，以及从第二时钟源获取对应的第二时间信息；在获取到第一时间信息和第二时间信息之后，时间同步***计算第一时间信息与第二时间信息的时间差，时间差将传输至计算单元，且传感器基于第二时间信息进行工作将传感器信号传输至计算单元中，在计算单元中对所述传感器信号进行融合计算，计算时需考虑计算得到的时间差，从而实现***的时间同步。

在上述实施例中，所述第一时钟源包括全球定位***时钟源和与互联网连接的网络时钟源，所述第二时钟源包括无人驾驶设备的本地计算设备的时钟源。

全球定位***时钟源即全球导航卫星***(GNNS)，是一个统称，包含GPS、BDS、GLONASS、GALILEO等导航卫星***，能够为全球陆海空提供全天候、高精度的位置、速度和时间信息，是一种简单可靠的授时***，在本申请实施例中是优先级最高的时钟源。在本申请实施例中选择能同时接受GPS和北斗的接收机作为获取GNNS信号的硬件设备，该设备通过串口和GPIO将时间信息传输到无人驾驶***里。

与互联网连接的网络时钟源：本申请实施例中的无人驾驶***通过4/5G设备将无人驾驶***通过无线的方式连接到互联网上，再由互联网上的可靠授时中心，通过网络时间同步协议将网络时间信息发送给无人驾驶***。

第二时钟源可以是无人驾驶设备的本地计算设备的时钟源，具体的，可以是实时时钟(Real_Time Clock，RTC)时钟源，这里，实时时钟是集成电路，通常称为时钟芯片。RTC位于无人驾驶***中的计算设备上，由电池单独供电，即使整个***断电，依旧能保持时钟逻辑电路正常工作维持较为精准的时间。但是，受限于时钟保持电路的误差和电池供电寿命有限，本地的RTC通常不能保持稳定的时间精度。

在一个实施例中，步骤S101中的获取第二时钟源的第二时间信息和步骤S102是在时间同步***的同步控制器中完成的，参照图2，同步控制器依靠TCXO(温度补偿晶体振荡器)生成内部时钟，并在整秒时产生秒脉冲形成第二时间信息，同步控制器并计算处第一时间信息和第二时间信息的时间差，并将时间差传送至计算单元，换句话也就是说，本申请的时间同步方法是同步控制器启动时利用本地时间运行，获取GPS时间后不修改本地时间而是记录GPS时间与本地时间的时间差值，将时间差值发送给上层软件(计算单元)进行处理，在进行传感器信号融合处理时，将时间差值计算在内，从而实现时间对齐；而并非直接用时间差值对整个***的本地时间进行校准，避免引起本地时间的跳变，从而降低算法难度。

进一步的，所述传感器基于所述第二时间信息进行工作，并输出传感信号的具体流程参照图,3，具体包括：

S1031、所述相机基于所述第二时间信息接收触发信号输出图像信号；

S1302、所述激光雷达基于所述第二时间信息接收位置信息和时间信息输出点云信号。

在相机输出传感信号时存在实际获取相机图像的时刻与预期不符，主要是因为相机获取一帧图像分为曝光和读出两个阶段，相机从接收到触发信号到曝光以及读出图像都需要消耗一定时间，根据经验曝光时间通常在毫秒级。相机从触发到曝光存在的延时，导致实际获取相机图像的时刻与预期不符，所以需要根据相机的曝光时间，调整相机的触发时刻。

因此，在具体的融合计算时，在固定周期的Trig(以GPS秒脉冲为基准，倍频后输出的传感器触发信号)中叠加更长周期(如1秒)的特殊脉冲，寻找Trig时间戳中间隔不均匀的点与V4L2读取图像的时间中间隔不均匀的点来进行相机图像与时间戳的对齐。

具体的，所述基于所述时间差对所述传感信号进行融合计算具体包括：所述计算单元接收所述图像信号和所述点云信号，基于通用精确时间协议和所述时间差对所述图像信号和所述点云信号进行融合计算，实现所述传感器的时间同步。通用精确时间协议(gPTP)是高精度时间同步协议(PTP)的派生，其目的是确保局域网里的所有节点的时间完全一致(ns级别的误差)。通常，无人驾驶设备的车载以太网中的各个节点的时钟都是互相独立运行的，而有些应用需要各个节点步调一致地执行，因此，需要将各个节点的时钟进行同步。

在一个实施例中，所述本地计算设备的时钟源的第二时间信息通过以下至少一种方式确定：方式一，可以从本地计算设备存储的文件中提取本地计算设备的第二时间信息。方式二，可以从与本地计算设备关联的第三方平台获取时钟信号，作为本地计算设备的第二时间信息。例如，可以将手机上的蓝牙、即时通讯工具、音乐软件等同步连接到无人驾驶汽车上，通过手机上的即时通讯工具、音乐等软件获取时钟信号的信息，上述所说的即时通讯工具、音乐软件即为第三方平台。方式三，可以依据触发信号访问对应的时钟设备来确定：先找出哪个时钟源是本地计算设备时钟源，与此时钟源对应的信号即为本地时钟源的第二时间信息。方式四，备用的计算设备与本地计算设备是主从同步设备，从备用的计算设备中读取得到的时钟信号可以作为本地计算设备的第二时间信息。

第二方面，本申请实施例还提供一种时间同步***，时间同步***可以是能接收外部时间基准信号，并按照要求的时间精度向外输出时间同步信号和时间信息的***，具体的参照图3。时间同步***包括获取模块，获取模块包括第一时钟源模块、第二时钟源模块。第一时钟源模块用于获取第一时钟源的第一时间信息，第二时钟源模块用于获取第二时钟源的第二时间信息。

时间同步***还包括时间差计算模块、信号输出模块和融合计算模块，所述时间差计算模块用于计算所述第一时间信息与所述第二时间信息的时间差。所述信号输出模块用于传感器基于所述第二时间信息进行工作，并输出传感信号。所述融合计算模块用于将所述时间差传递给计算单元，基于所述时间差对所述传感信号进行融合计算，实现所述传感器的时间同步。

在本实施例中，获取模块和时间差计算模块设置于同步控制器中，第二时钟源可以为RTC时钟源，同步控制器用于接收GPS秒脉冲，以及串口输出的位置(经纬度)和时间信息，并对接收的信息进行处理，计算得出GPS时间信息与本地的RTC时钟源时间信息的时间差，并将时间差传输至融合计算模块。本实施例中选用GPS卫星接收机和高稳石英晶体产生高精度基准时钟，科充分利用高稳石英晶体的短时稳定性高和GPS卫星接收机的长期稳定性好的优点。

进一步的，所述信号输出模块具体包括：

图像信号输出模块，图像信号输出模块所述用于所述相机基于所述第二时间信息接收触发信号输出图像信号。

点云信号输出模块，所述点云信号输出模块用于所述激光雷达基于所述第二时间信息接收位置信息和时间信息输出点云信号。

根据本申请实施例的另一个方面，提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行图1所示实施例的时间同步方法。该方法包括：获取第一时钟源的第一时间信息和第二时钟源的第二时间信息；计算所述第一时间信息与所述第二时间信息的时间差；按照所述时间差触发同步控制器；所述同步控制器将所述时间差传递给计算单元，基于所述时间差对所述传感器进行融合计算，实现所述传感器的时间同步。

根据本申请实施例的另一个方面，提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行处理器所在设备的时间同步方法。该方法包括：获取第一时钟源的第一时间信息和第二时钟源的第二时间信息；计算所述第一时间信息与所述第二时间信息的时间差；按照所述时间差触发同步控制器；所述同步控制器将所述时间差传递给计算单元，基于所述时间差对所述传感器进行融合计算，实现所述传感器的时间同步。上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

上述实施例中的优选实施方式可以参见第一方面的时间同步方法的相关描述，此处不再赘述。

在本申请的上述实施例中，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。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种时间同步方法，应用于无人驾驶设备，其特征在于，所述方法包括：

获取第一时钟源的第一时间信息和第二时钟源的第二时间信息；

计算所述第一时间信息与所述第二时间信息的时间差；

传感器基于所述第二时间信息进行工作，并输出传感信号；

将所述时间差传递给计算单元，基于所述时间差对所述传感信号进行融合计算，实现所述传感器的时间同步。

2.根据权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，所述传感器包括相机、激光雷达、超声波传感器和导航传感器中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的时间同步方法，其特征在于，所述传感器基于所述第二时间信息进行工作，并输出传感信号具体包括：

所述相机基于所述第二时间信息接收触发信号输出图像信号；

所述激光雷达基于所述第二时间信息接收位置信息和时间信息输出点云信号。

4.根据权利要求3所述的时间同步方法，其特征在于，所述基于所述时间差对所述传感信号进行融合计算具体包括：所述计算单元接收所述图像信号和所述点云信号，基于通用精确时间协议和所述时间差对所述图像信号和所述点云信号进行融合计算，实现所述传感器的时间同步。

5.根据权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，所述第一时钟源包括全球定位***时钟源和与互联网连接的网络时钟源，所述第二时钟源包括无人驾驶设备的本地计算设备的时钟源。

6.根据权利要求5所述的时间同步方法，其特征在于，所述本地计算设备的时钟源的第二时间信息通过以下至少一种方式确定：

从所述本地计算设备存储的文件中提取所述本地计算设备的第二时间信息；

从与所述本地计算设备关联的第三方平台获取时钟信号，作为所述本地计算设备的第二时间信息；

基于触发信号访问对应的时钟设备，将所述时钟设备记录的时钟信息作为所述本地计算设备的第二时间信息；

从备用的计算设备中读取得到所述本地计算设备的第二时间信息，其中，所述本地计算设备与所述备用的计算设备为主从同步设备。

7.一种时间同步***，其特征在于，所述***包括：

获取模块，所述获取模块用于获取第一时钟源的第一时间信息和第二时钟源的第二时间信息；

时间差计算模块，所述时间差计算模块用于计算所述第一时间信息与所述第二时间信息的时间差；

信号输出模块，所述信号输出模块用于传感器基于所述第二时间信息进行工作，并输出传感信号；

融合计算模块，所述融合计算模块用于将所述时间差传递给计算单元，基于所述时间差对所述传感信号进行融合计算，实现所述传感器的时间同步。

8.根据权利要求7所述的时间同步***，其特征在于，所述信号输出模块具体包括：

图像信号输出模块，图像信号输出模块所述用于所述相机基于所述第二时间信息接收触发信号输出图像信号；

点云信号输出模块，所述点云信号输出模块用于所述激光雷达基于所述第二时间信息接收位置信息和时间信息输出点云信号。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至6中任意一项所述的时间同步方法。

10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至6中任意一项所述的时间同步方法。

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