CN116684028B - 一种多传感器时间同步方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

一种多传感器时间同步方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多传感器时间同步方法、装置、设备及存储介质，方法包括：获取传感器数据接收时间；其中，传感器数据接收时间为主机接收到传感器发送来的传感器数据的时间；根据传感器数据接收时间，对传感器数据发送时间进行补偿，得到补偿后的传感器数据发送时间；其中，传感器数据发送时间为传感器向主机发送传感器数据时的时间；根据***调度过程中的延迟噪声、传感器数据传输过程中的延迟噪声和补偿后的传感器数据发送时间，确定滤波加权因子；通过滤波加权因子对补偿后的传感器数据发送时间进行滤波，得到滤波后的传感器数据发送时间。本发明实施例能够提供准确的传感器数据发送时间，达到高精度时间同步的目的。

Description

一种多传感器时间同步方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种多传感器时间同步方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
在机器人、自动驾驶车辆等需要感知环境的可移动设备上，通常需要设置多个传感器，比如摄像头、毫米雷达波等来采集周围环境的图像数据，基于多个摄像头采集的图像数据进行数据融合感知，获得周围环境的感知结果，由于需要将多摄像头图像数据进行融合，为了保证感知结果的准确性，多传感器时间同步的精度成为关键因素。
现有多传感器时钟同步大部分仅在应用层层面进行解决，然而应用层时间同步存在由于传感器数据传输过程中周期噪声方差过大和时钟偏移不确定，传感器时间戳数据失真，最终影响时间同步的准确性的问题。
发明内容
本发明提供一种多传感器时间同步方法、装置、设备及存储介质，以解决现有技术中存在由于传感器数据传输过程中周期噪声方差过大和时钟偏移不确定，传感器时间戳数据失真，最终影响时间同步的准确性的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种多传感器时间同步方法，包括：
获取传感器数据接收时间；其中，所述传感器数据接收时间为主机接收到传感器发送来的传感器数据的时间；
根据所述传感器数据接收时间，对传感器数据发送时间进行补偿，得到补偿后的传感器数据发送时间；其中，所述传感器数据发送时间为所述传感器向所述主机发送所述传感器数据时的时间；
根据***调度过程中的延迟噪声、传感器数据传输过程中的延迟噪声和所述补偿后的传感器数据发送时间，确定滤波加权因子；
通过所述滤波加权因子对所述补偿后的传感器数据发送时间进行滤波，得到滤波后的传感器数据发送时间。
作为上述方案的改进，所述根据所述传感器数据接收时间，对传感器数据发送时间进行补偿，得到补偿后的传感器数据发送时间，包括：
通过所述主机与所述传感器之间的数据交互获取所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和通信延迟时间；
根据下式，对传感器数据发送时间进行补偿，得到补偿后的传感器数据发送时间：
t＝trcv-tshift-d
其中，trcv表示传感器数据接收时间，tshift表示时钟偏移量，d表示通信延迟时间。
作为上述方案的改进，所述通过所述主机与所述传感器之间的数据交互获取所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和通信延迟时间，包括：
向传感器发送携带时间戳的报文，以使所述传感器在接收到所述报文的预设等待时长后，返回所述报文；
接收到返回的所述报文；
解析所述报文，得到主机发送报文时间、传感器接收报文时间、传感器发送报文时间和主机接收报文时间；
根据所述主机发送报文时间、所述传感器接收报文时间、所述传感器发送报文时间和所述主机接收报文时间，计算所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和通信延迟时间。
作为上述方案的改进，所述根据所述主机发送报文时间、所述传感器接收报文时间、所述传感器发送报文时间和所述主机接收报文时间，计算所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和通信延迟时间，包括：
利用所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和发送延迟，建立所述主机发送报文时间和所述传感器接收报文时间的第一关系式；
利用所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和接收延迟，建立所述传感器发送报文时间和所述主机接收报文时间的第二关系式；
利用所述第一关系式和所述第二关系式，构建关于所述时钟偏移量的第一表达式和关于所述主机与所述传感器之间的通信延迟时间的第二表达式；
求解所述第一表达式，得到所述时钟偏移量；
求解所述第二表达式，得到所述通信延迟时间。
作为上述方案的改进，所述根据***调度过程中的延迟噪声、传感器数据传输过程中的延迟噪声和所述补偿后的传感器数据发送时间，确定滤波加权因子，包括：
根据Pi'+1＝Pi+Q，预测下一时刻的期望抖动方差；其中，Pi'+1表示i+1时刻的期望抖动方差，Pi表示i时刻的抖动方差，Q表示***调度过程中的延迟噪声的方差；
根据计算滤波加权因子；其中，K表示滤波加权因子，Pi'+1表示i+1时刻的期望抖动方差，R表示传感器数据传输过程中的延迟噪声的方差。
作为上述方案的改进，所述通过所述滤波加权因子对所述补偿后的传感器数据发送时间进行滤波，得到滤波后的传感器数据发送时间，包括：
根据Ti'+1＝Ti+ΔT，预测下一时刻的传感器数据发送时间；其中，Ti'+1表示i+1时刻的传感器数据发送时间，Ti表示i时刻的传感器数据发送时间，ΔT表示传感器数据发送周期；
根据Ti+1＝Ti'+1+Ky，计算滤波后的传感器数据发送时间；其中，Ti+1表示i时刻的传感器数据发送时间，Ti'+1表示i+1时刻的传感器数据发送时间，K表示滤波加权因子，y＝Ti+1-Ti'+1。
为实现上述目的，本发明实施例还提供了一种多传感器时间同步装置，包括：
传感器数据接收时间获取模块，用于获取传感器数据接收时间；其中，所述传感器数据接收时间为主机接收到传感器发送来的传感器数据的时间；
传感器数据发送时间补偿模块，用于根据所述传感器数据接收时间，对传感器数据发送时间进行补偿，得到补偿后的传感器数据发送时间；其中，所述传感器数据发送时间为所述传感器向所述主机发送所述传感器数据时的时间；
传感器数据发送时间滤波模块，对所述补偿后的传感器数据发送时间进行滤波，得到滤波后的传感器数据发送时间。
作为上述方案的改进，所述根据所述传感器数据接收时间，对传感器数据发送时间进行补偿，得到补偿后的传感器数据发送时间，包括：
通过所述主机与所述传感器之间的数据交互获取所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和通信延迟时间；
根据下式，对传感器数据发送时间进行补偿，得到补偿后的传感器数据发送时间：
t＝trcv-tshift-d
其中，trcv表示传感器数据接收时间，tshift表示时钟偏移量，d表示通信延迟时间。
为实现上述目的，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如上述的多传感器时间同步方法。
为实现上述目的，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如上述的多传感器时间同步方法。
与现有技术相比，本发明实施例提供的一种多传感器时间同步方法、装置、设备及存储介质，通过获取传感器数据接收时间；根据所述传感器数据接收时间，对传感器数据发送时间进行补偿，得到补偿后的传感器数据发送时间；对所述补偿后的传感器数据发送时间进行滤波，得到滤波后的传感器数据发送时间。由此可见，本发明实施例通过结合实际的传感器数据接收时间、***调度过程中的延迟噪声、传感器数据传输过程中的延迟噪声确定出滤波加权因子K，进而通过加权平均计算出最终的传感器数据发送时间，达到高精度时间同步的目的。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种多传感器时间同步方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种多传感器时间同步装置的结构框图；
图3是本发明实施例提供的一种电子设备的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
参见图1，图1是本发明实施例提供的一种多传感器时间同步方法的流程图，所述多传感器时间同步方法包括：
S1、获取传感器数据接收时间；其中，所述传感器数据接收时间为主机接收到传感器发送来的传感器数据的时间；
S2、根据所述传感器数据接收时间，对传感器数据发送时间进行补偿，得到补偿后的传感器数据发送时间；其中，所述传感器数据发送时间为所述传感器向所述主机发送所述传感器数据时的时间；
S3、根据***调度过程中的延迟噪声、传感器数据传输过程中的延迟噪声和所述补偿后的传感器数据发送时间，确定滤波加权因子；
S4、通过所述滤波加权因子对所述补偿后的传感器数据发送时间进行滤波，得到滤波后的传感器数据发送时间。
可以理解的是，本发明实施例可以应用于主机，能够接收到各传感器发送来的传感器数据；本发明实施例通过对目标传感器与主机的时钟偏移、网络通信延迟的估计，计算出本次通信的补偿参数，接着利用上次传感器数据发送时间，结合***调度延迟噪声、传感器传输延迟噪声确定出滤波加权因子，最后通过加权平均计算出最终的传感器时间戳达到高精度时间戳同步的目的。
可以理解的是，传统的传感器通信方式有串口和SPI等手段，为了满足时间同步的精度要求需要主主机的处理端口处理性能很高，甚至需要进行驱动的定制化。且在传输延迟的量化过程也需要针对具体硬件型号进行量化。传输数据量过大时容易出现丢包等问题。
局域网通信具有低延迟、高带宽、丢保率等特点，此外通常嵌入式平台***都支持内核级别加盖时间戳等功能。常用网络传输协议支持TCP和UDP两种方式。TCP传输支持重传机制，在网络通信质量差的时候有点比较突出，但对于使用局域网类型通信的多传感器平台，传感器使用UDP会更合适，因为局域网本身通信质量足够高。
因此，在实施本发明实施例之前，设计通信链路：
为了实现内核级别时间戳，在编程时使用更低级别***API recvmsg/sendmsg即可，并在程序初始化是中打开SO_TIMESTAMPING，SO_TIMESTAMPING_RX_SOFTWARE，SO_TIMESTAMPING_RX_HARDWARE等功能选项。其中SO_TIMESTAMPING_RX_HARDWARE需要网络适配器支持才可实现。
本发明实施例在多传感器平台中使用以太网通信优化通信链路，利用UDP协议特征实现内核级/硬件级别时间戳加盖进一步消除应用层消息处理引入的延迟误差。
在一可选实施例中，所述根据所述传感器数据接收时间，对传感器数据发送时间进行补偿，得到补偿后的传感器数据发送时间，包括：
通过所述主机与所述传感器之间的数据交互获取所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和通信延迟时间；
根据下式，对传感器数据发送时间进行补偿，得到补偿后的传感器数据发送时间：
t＝trcv-tshift-d
其中，trcv表示传感器数据接收时间，tshift表示时钟偏移量，d表示通信延迟时间。
可以理解的是，时钟偏移量与通信延迟时间估计为在传感器初始阶段完成的一次性计算工作。后续传感器帧接收过程中仅需确定接收时间再通过上述计算出来时间偏移量和通信延迟时间就可以补偿出传感器帧触发的准确时间。
在一可选实施例中，所述通过所述主机与所述传感器之间的数据交互获取所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和通信延迟时间，包括：
向传感器发送携带时间戳的报文，以使所述传感器在接收到所述报文的预设等待时长后，返回所述报文；
接收到返回的所述报文；
解析所述报文，得到主机发送报文时间、传感器接收报文时间、传感器发送报文时间和主机接收报文时间；
根据所述主机发送报文时间、所述传感器接收报文时间、所述传感器发送报文时间和所述主机接收报文时间，计算所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和通信延迟时间。
可以理解的是，通常多传感器平台中，主机、传感器都有自己的时钟，由于各自时钟晶振精度以及时钟源的差异，通常他们之间会存在一个时钟偏移两。这种偏移量在秒级别时候才能通过肉眼发现。
为了实现时间偏移估计和延迟估计需要在传感器的初始阶段与主机进行多次握手通信。握手通信报文需要携带本地时钟时间戳，通过一定的组包规则进行多次交互即可估算出传感器时钟与主机时钟之间的偏差，同时也可以计算出平均网络通信延迟。
示例性的，主机通过发送N次刺探报文，传感器接收到主机发送过来的刺探报文后，将本地时间戳添加至报文中，然后返回给主机。通过该刺探报文，主机即可计算出两个时钟之间的偏移以及通信链路引入的传输延迟。详细步骤如下：
(1)主机获取当前UTC时间戳发送给传感器；
(2)传感器接收主机刺探报文，获取报文接收时间戳；
(3)传感器等待K秒，获取本地UTC时间戳，且将接收到的当前UTC时间戳、报文接收时间戳、本地UTC时间戳发回主机；
(4)主机接收传感器返回的刺探包，并且标记刺探包接收时间戳；
以上四个步骤统称为刺探，上述的当前UTC时间戳和刺探包接收时间戳为主机时间戳，报文接收时间戳和本地UTC时间戳为传感器时间戳。这四个时间戳需要统一为以纳秒为精度的UTC时间戳格式。可以理解的是，利用这些时间戳，可以得到主机发送报文时间T1、传感器接收报文时间T2、传感器发送报文时间T3和主机接收报文时间T4。
通过多次刺探并计算对应的时钟偏移量和通信延迟时间，然后再对其取平均即可得到一组鲁棒性较高的时钟偏移量和通信延迟时间。
在一可选实施例中，所述根据所述主机发送报文时间、所述传感器接收报文时间、所述传感器发送报文时间和所述主机接收报文时间，计算所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和通信延迟时间，包括：
利用所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和发送延迟，建立所述主机发送报文时间和所述传感器接收报文时间的第一关系式；
利用所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和接收延迟，建立所述传感器发送报文时间和所述主机接收报文时间的第二关系式；
利用所述第一关系式和所述第二关系式，构建关于所述时钟偏移量的第一表达式和关于所述主机与所述传感器之间的通信延迟时间的第二表达式；
求解所述第一表达式，得到所述时钟偏移量；
求解所述第二表达式，得到所述通信延迟时间。
示例性的，根据时钟偏移量tshift和发送延迟d1，构建第一关系式T1+tshift+d1＝T2；
根据时钟偏移量tshift和接收延迟d2，构建第二关系式T3-tshift+d2＝T4；
将上述两关系式相减，得到第一表达式：
将上述两关系式相加，得到第二表达式：d＝d1+d2＝(T2-T1)+(T4-T3)。
一般来说，发送延迟d1和接收延迟d2相等，求解所述第一表达式，得到所述时钟偏移量tshift；同时，将发送延迟d1和接收延迟d2相加，得到通信延迟时间d。
在一可选实施例中，所述根据***调度过程中的延迟噪声、传感器数据传输过程中的延迟噪声和所述补偿后的传感器数据发送时间，确定滤波加权因子，包括：
根据Pi'+1＝Pi+Q，预测下一时刻的期望抖动方差；其中，Pi'+1表示i+1时刻的期望抖动方差，Pi表示i时刻的抖动方差，Q表示***调度过程中的延迟噪声的方差；
根据计算滤波加权因子；其中，K表示滤波加权因子，Pi'+1表示i+1时刻的期望抖动方差，R表示传感器数据传输过程中的延迟噪声的方差。
在一可选实施例中，所述通过所述滤波加权因子对所述补偿后的传感器数据发送时间进行滤波，得到滤波后的传感器数据发送时间，包括：
根据Ti'+1＝Ti+ΔT，预测下一时刻的传感器数据发送时间；其中，Ti'+1表示i+1时刻的传感器数据发送时间，Ti表示i时刻的传感器数据发送时间，ΔT表示传感器数据发送周期；
根据Ti+1＝Ti'+1+Ky，计算滤波后的传感器数据发送时间；其中，Ti+1表示i时刻的传感器数据发送时间，Ti'+1表示i+1时刻的传感器数据发送时间，K表示滤波加权因子，y＝Ti+1-Ti'+1。
可以理解的是，通信延迟估计是假设通信链路延迟固定且传输上下行延迟一致的情况下做出的估计。实际多传感器网络传输平台的网络延迟和上下行通信速率取决于整个***的网络拓扑的设计，往往这些参数也不是常数。特别是网络传输延迟经常受到链路本身的电磁环境干扰，以及其他传感器的抢占导致jitter方差极大等问题，因此需对时间戳进行滤波。时间戳滤波的主要功能目的是实现传感器帧的接收周期尽可能的接近发送周期，烫平周期抖动(jitter)，使得最终获取的时间戳更加精准稳定。
以时间补偿后的时间为输入，对补偿后的时间进行滤波。时间补偿过程中需要对传感器报文到达时间进行预测，根据传输链路延迟以及噪声的关系确定本次滤波加权因子K，最后通过K实现预测时间与测量时间的加权平均。假设输入时间为T，传感器数据发送周期即传感器帧的理论发送帧周期为ΔT，目标传感器的报文接收周期抖动(jitter)方差为P，对应噪声的方差为Q，以及网络传输延迟方差为R。通过以下公式可以确定出滤波加权因子K：
Ti'+1＝Ti+ΔT
Pi'+1＝Pi+Q
y＝Ti+1-Ti'+1
Ti+1＝Ti'+1+Ky
Pi+1＝(1-K)Pi'+1
公式的第一行的作用是估计目标传感器的报文到达时间。第二行为估计对应的时间戳方差，由于接收时间戳每次都收到***调度优先级干扰总是存在一个以Q为方差的高斯噪声。除了***调度引入的噪声，***还存在一个通信延迟噪声，同样假设该噪声是为方差为R的高斯噪声。因此可以确定出本次滤波的加权因子K为两个噪声的比值。
本发明实施例通过通信优化、时钟偏移估计、延迟估算、时间戳滤波等方式有效的解决了多传感器时间同步过程中时钟偏移、传输延迟的估计及量化问题，为多传感器时间同步提供了一种低周期抖动、高精度的时钟同步方法，为后续的融合算法提供了精准的时间戳数据。
参见图2，图2是本发明实施例提供的一种多传感器时间同步装置10的结构框图，所述多传感器时间同步装置10包括：
传感器数据接收时间获取模块11，用于获取传感器数据接收时间；其中，所述传感器数据接收时间为主机接收到传感器发送来的传感器数据的时间；
传感器数据发送时间补偿模块12，用于根据所述传感器数据接收时间，对传感器数据发送时间进行补偿，得到补偿后的传感器数据发送时间；其中，所述传感器数据发送时间为所述传感器向所述主机发送所述传感器数据时的时间；
滤波加权因子确定模块13，用于根据***调度过程中的延迟噪声、传感器数据传输过程中的延迟噪声和所述补偿后的传感器数据发送时间，确定滤波加权因子；
时间同步模块14，通过所述滤波加权因子对所述补偿后的传感器数据发送时间进行滤波，得到滤波后的传感器数据发送时间。
优选的，所述根据所述传感器数据接收时间，对传感器数据发送时间进行补偿，得到补偿后的传感器数据发送时间，包括：
通过所述主机与所述传感器之间的数据交互获取所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和通信延迟时间；
根据下式，对传感器数据发送时间进行补偿，得到补偿后的传感器数据发送时间：
t＝trcv-tshift-d
其中，trcv表示传感器数据接收时间，tshift表示时钟偏移量，d表示通信延迟时间。
优选的，所述通过所述主机与所述传感器之间的数据交互获取所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和通信延迟时间，包括：
向传感器发送携带时间戳的报文，以使所述传感器在接收到所述报文的预设等待时长后，返回所述报文；
接收到返回的所述报文；
解析所述报文，得到主机发送报文时间、传感器接收报文时间、传感器发送报文时间和主机接收报文时间；
根据所述主机发送报文时间、所述传感器接收报文时间、所述传感器发送报文时间和所述主机接收报文时间，计算所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和通信延迟时间。
优选的，所述根据所述主机发送报文时间、所述传感器接收报文时间、所述传感器发送报文时间和所述主机接收报文时间，计算所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和通信延迟时间，包括：
利用所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和发送延迟，建立所述主机发送报文时间和所述传感器接收报文时间的第一关系式；
利用所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和接收延迟，建立所述传感器发送报文时间和所述主机接收报文时间的第二关系式；
利用所述第一关系式和所述第二关系式，构建关于所述时钟偏移量的第一表达式和关于所述主机与所述传感器之间的通信延迟时间的第二表达式；
求解所述第一表达式，得到所述时钟偏移量；
求解所述第二表达式，得到所述通信延迟时间。
优选的，所述根据***调度过程中的延迟噪声、传感器数据传输过程中的延迟噪声和所述补偿后的传感器数据发送时间，确定滤波加权因子，包括：
根据Pi'+1＝Pi+Q，预测下一时刻的期望抖动方差；其中，Pi'+1表示i+1时刻的期望抖动方差，Pi表示i时刻的抖动方差，Q表示***调度过程中的延迟噪声的方差；
根据计算滤波加权因子；其中，K表示滤波加权因子，Pi'+1表示i+1时刻的期望抖动方差，R表示传感器数据传输过程中的延迟噪声的方差。
优选的，所述通过所述滤波加权因子对所述补偿后的传感器数据发送时间进行滤波，得到滤波后的传感器数据发送时间，包括：
根据Ti'+1＝Ti+ΔT，预测下一时刻的传感器数据发送时间；其中，Ti'+1表示i+1时刻的传感器数据发送时间，Ti表示i时刻的传感器数据发送时间，ΔT表示传感器数据发送周期；
根据Ti+1＝Ti'+1+Ky，计算滤波后的传感器数据发送时间；其中，Ti+1表示i时刻的传感器数据发送时间，Ti'+1表示i+1时刻的传感器数据发送时间，K表示滤波加权因子，y＝Ti+1-Ti'+1。
值得说明的是，本发明实施例所述的多传感器时间同步装置10中各个模块的工作过程可参考上述实施例所述的多传感器时间同步方法的工作过程，在此不再赘述。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如上述任一实施例所述的多传感器时间同步方法。
参见图3，图3是本发明实施例提供的一种电子设备20的结构框图，所述电子设备20包括：处理器21、存储器22以及存储在所述存储器22中并可在所述处理器21上运行的计算机程序。所述处理器21执行所述计算机程序时实现上述多传感器时间同步方法实施例中的步骤。或者，所述处理器21执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器22中，并由所述处理器21执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述电子设备20中的执行过程。
所述电子设备20可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述电子设备20可包括，但不仅限于，处理器21、存储器22。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是电子设备20的示例，并不构成对电子设备20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，例如所述电子设备20还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器21可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器21是所述电子设备20的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备20的各个部分。
所述存储器22可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器21通过运行或执行存储在所述存储器22内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器22内的数据，实现所述电子设备20的各种功能。所述存储器22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***、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手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器22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，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、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。
其中，所述电子设备20集成的模块/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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器21执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
与现有技术相比，本发明实施例提供的一种多传感器时间同步方法、装置、设备及存储介质，通过获取传感器数据接收时间；根据所述传感器数据接收时间，对传感器数据发送时间进行补偿，得到补偿后的传感器数据发送时间；对所述补偿后的传感器数据发送时间进行滤波，得到滤波后的传感器数据发送时间。由此可见，本发明实施例通过结合实际的传感器数据接收时间、***调度过程中的延迟噪声、传感器数据传输过程中的延迟噪声确定出滤波加权因子K，进而通过加权平均计算出最终的传感器数据发送时间，达到高精度时间同步的目的。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多传感器时间同步方法，其特征在于，包括：
获取传感器数据接收时间；其中，所述传感器数据接收时间为主机接收到传感器发送来的传感器数据的时间；
根据所述传感器数据接收时间，对传感器数据发送时间进行补偿，得到补偿后的传感器数据发送时间；其中，所述传感器数据发送时间为所述传感器向所述主机发送所述传感器数据时的时间；
根据***调度过程中的延迟噪声、传感器数据传输过程中的延迟噪声和所述补偿后的传感器数据发送时间，确定滤波加权因子；
通过所述滤波加权因子对所述补偿后的传感器数据发送时间进行滤波，得到滤波后的传感器数据发送时间；
其中，所述根据***调度过程中的延迟噪声、传感器数据传输过程中的延迟噪声和所述补偿后的传感器数据发送时间，确定滤波加权因子，包括：
根据Pi'+1＝Pi+Q，预测下一时刻的期望抖动方差；其中，Pi'+1表示i+1时刻的期望抖动方差，Pi表示i时刻的抖动方差，Q表示***调度过程中的延迟噪声的方差；
根据计算滤波加权因子；其中，K表示滤波加权因子，Pi'+1表示i+1时刻的期望抖动方差，R表示传感器数据传输过程中的延迟噪声的方差。
2.如权利要求1所述的多传感器时间同步方法，其特征在于，所述根据所述传感器数据接收时间，对传感器数据发送时间进行补偿，得到补偿后的传感器数据发送时间，包括：
通过所述主机与所述传感器之间的数据交互获取所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和通信延迟时间；
根据下式，对传感器数据发送时间进行补偿，得到补偿后的传感器数据发送时间：
t＝trcv-tshift-d
其中，trcv表示传感器数据接收时间，tshift表示时钟偏移量，d表示通信延迟时间。
3.如权利要求2所述的多传感器时间同步方法，其特征在于，所述通过所述主机与所述传感器之间的数据交互获取所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和通信延迟时间，包括：
向传感器发送携带时间戳的报文，以使所述传感器在接收到所述报文的预设等待时长后，返回所述报文；
接收到返回的所述报文；
解析所述报文，得到主机发送报文时间、传感器接收报文时间、传感器发送报文时间和主机接收报文时间；
根据所述主机发送报文时间、所述传感器接收报文时间、所述传感器发送报文时间和所述主机接收报文时间，计算所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和通信延迟时间。
4.如权利要求3所述的多传感器时间同步方法，其特征在于，所述根据所述主机发送报文时间、所述传感器接收报文时间、所述传感器发送报文时间和所述主机接收报文时间，计算所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和通信延迟时间，包括：
利用所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和发送延迟，建立所述主机发送报文时间和所述传感器接收报文时间的第一关系式；
利用所述主机与所述传感器之间的时钟偏移量和接收延迟，建立所述传感器发送报文时间和所述主机接收报文时间的第二关系式；
利用所述第一关系式和所述第二关系式，构建关于所述时钟偏移量的第一表达式和关于所述主机与所述传感器之间的通信延迟时间的第二表达式；
求解所述第一表达式，得到所述时钟偏移量；
求解所述第二表达式，得到所述通信延迟时间。
5.如权利要求1所述的多传感器时间同步方法，其特征在于，所述通过所述滤波加权因子对所述补偿后的传感器数据发送时间进行滤波，得到滤波后的传感器数据发送时间，包括：
根据Ti'+1＝Ti+ΔT，预测下一时刻的传感器数据发送时间；其中，Ti'+1表示i+1时刻的传感器数据发送时间，Ti表示i时刻的传感器数据发送时间，ΔT表示传感器数据发送周期；
根据Ti+1＝Ti'+1+Ky，计算滤波后的传感器数据发送时间；其中，Ti+1表示i时刻的传感器数据发送时间，Ti'+1表示i+1时刻的传感器数据发送时间，K表示滤波加权因子，y＝Ti+1-Ti'+1。
6.一种多传感器时间同步装置，其特征在于，包括：
传感器数据接收时间获取模块，用于获取传感器数据接收时间；其中，所述传感器数据接收时间为主机接收到传感器发送来的传感器数据的时间；
传感器数据发送时间补偿模块，用于根据所述传感器数据接收时间，对传感器数据发送时间进行补偿，得到补偿后的传感器数据发送时间；其中，所述传感器数据发送时间为所述传感器向所述主机发送所述传感器数据时的时间；
滤波加权因子确定模块，用于根据***调度过程中的延迟噪声、传感器数据传输过程中的延迟噪声和所述补偿后的传感器数据发送时间，确定滤波加权因子；
时间同步模块，通过所述滤波加权因子对所述补偿后的传感器数据发送时间进行滤波，得到滤波后的传感器数据发送时间；
其中，所述根据***调度过程中的延迟噪声、传感器数据传输过程中的延迟噪声和所述补偿后的传感器数据发送时间，确定滤波加权因子，包括：
根据Pi'+1＝Pi+Q，预测下一时刻的期望抖动方差；其中，Pi'+1表示i+1时刻的期望抖动方差，Pi表示i时刻的抖动方差，Q表示***调度过程中的延迟噪声的方差；
根据计算滤波加权因子；其中，K表示滤波加权因子，Pi'+1表示i+1时刻的期望抖动方差，R表示传感器数据传输过程中的延迟噪声的方差。
7.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如权利要求1～5任一项所述的多传感器时间同步方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如权利要求1～5任一项所述的多传感器时间同步方法。
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