CN109257132A - 一种基于时间同步的多传感器数据感知方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于时间同步的多传感器数据感知方法及系统，首先控制主控单元向各个传感器发送同步时间报文，该同步时间报文中包含了主控单元自身的时间戳信息；其中，主控单元分别与各个传感器通信连接；再控制各传感器在收到主控单元的同步时间报文后，记录主控单元的时间戳信息；最后控制传感器向主控单元发送报文，所发送的报文中包含报文发送的时间戳信息。由于各个传感器是以主控单元发出的时间戳信息为基准，在此基础上，各传感器将接收到上述时间戳至向主控单元发送报文时之间的时间差加上上述时间戳对应的时间，作为传感器向主控单元发送报文时的时间差，因此主控单元接收到各个传感器的报文的时间可以同步。
Description
技术领域
本发明涉及传感器数据感知领域，更具体地说，涉及一种基于时间同步的多传感器数据感知方法与系统。
背景技术
在进行技术开发时，经常会涉及到传感器数据的感知。以车辆自动驾驶为例，自动驾驶的安全性，首先需要依靠传感器数据的准确性。传感器数据的准确性包括传感器数据在时间和空间上的一致性。传感器数据在空间上的一致性是通过传感器标定做到的，其结果是对传感器固有参数的调整。但是，传感器数据在时间上的一致性，是比较难以确保的。原因是，每个传感器内部都有单独的MCU运行，各个传感器的时间并不完全同步，在向车辆自动驾驶ECU(本文简称AD-ECU)发送报文时，虽然可自带传感器自身的时间戳信息便于AD-ECU区分该传感器不同报文之间的先后顺序和时间间隔。但是，这些时间戳都是针对传感器ECU自身的，无法表示其他传感器的时间戳信息。这就是传感器之间的时间同步问题。
传感器之间的时间同步问题，带给AD-ECU的直接影响就是无法分辨不同传感器数据之间的时间间隔，这种问题在自动驾驶系统中可能是致命的。例如，AD-ECU收到了相机发来的报文，提示前方50米处有行人，而之前，AD-ECU还收到了前向毫米波雷达发来的报文，提示前方80米处有障碍物。但是，如果AD-ECU分辨不出毫米波雷达的报文和相机的报文之间的时间间隔，就无法知道这两条信息是否具有相关性，从而无法做出正确的预判，造成自动驾驶的事故。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供了一种基于时间同步的多传感器数据感知方法与系统，以解决传感器之间数据不同步的技术缺陷。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于时间同步的多传感器数据感知方法，包含如下步骤：
(1)控制主控单元向各个传感器发送同步时间报文，该同步时间报文中包含了主控单元自身的时间戳信息；其中，主控单元分别与各个传感器通信连接；
(2)控制各传感器在收到主控单元的同步时间报文后，记录主控单元的时间戳信息；
(3)控制传感器向主控单元发送报文，所发送的报文中包含报文发送的时间戳信息，报文发送的时间戳信息是由时间差以及所述主控单元的时间戳信息所计算得到，所述时间差是指该传感器根据自身的时间信息所得到的从接收到所述主控单元的时间戳信息到传感器发送报文之间的时长。
进一步地，在本发明的基于时间同步的多传感器数据感知方法中，步骤(1)的具体实现方案为：主控单元定周期通过UDP的Multi Cast方式给各个传感器发送同步时间报文。
进一步地，在本发明的基于时间同步的多传感器数据感知方法中，步骤(3)中，传感器向主控单元发送报文采用UDP协议。
进一步地，在本发明的基于时间同步的多传感器数据感知方法中，步骤(3)中，报文发送的时间戳信息对应的时间＝所述主控单元的时间戳信息对应的时间+时间差。
进一步地，在本发明的基于时间同步的多传感器数据感知方法中，传感器每次向主控单元发送报文时，所发送的报文中包含这是该传感器第几次向主控单元发送报文的信息；主控单元每次接收到该传感器发送的报文时，将本次接收到的报文与上次接收到的报文中所包含的发送计数进行比对，若二者的差值为0，则丢弃该传感器发送的报文。
进一步地，在本发明的基于时间同步的多传感器数据感知方法中，主控单元每次向传感器发送报文时，所发送的报文中包含这是主控单元第几次向传感器发送报文的信息；传感器每次接收到主控单元发送的报文时，将本次接收到的报文与上次接收到的报文中所包含的发送计数进行比对，若二者的差值为0，则丢弃主控单元发送的报文。
本发明为解决其技术问题，本发明还提供了一种基于时间同步的多传感器数据感知系统，包含如下模块：
同步时间报文发送模块，用于控制主控单元向各个传感器发送同步时间报文，该同步时间报文中包含了主控单元自身的时间戳信息；其中，主控单元分别与各个传感器通信连接；
时间戳记录模块，用于控制各传感器在收到主控单元的同步时间报文后，记录主控单元的时间戳信息；
传感器报文发送模块，用于控制传感器向主控单元发送报文，所发送的报文中包含报文发送的时间戳信息，报文发送的时间戳信息是由时间差以及所述主控单元的时间戳信息所计算得到，所述时间差是指该传感器根据自身的时间信息所得到的从接收到所述主控单元的时间戳信息到传感器发送报文之间的时长。
进一步地，在本发明的基于时间同步的多传感器数据感知系统中，同步时间报文发送模块的具体用于：主控单元定周期通过UDP的Multi Cast方式给各个传感器发送同步时间报文；步骤传感器报文发送模块中，传感器向主控单元发送报文采用UDP协议。
进一步地，在本发明的基于时间同步的多传感器数据感知系统中，传感器每次向主控单元发送报文时，所发送的报文中包含这是该传感器第几次向主控单元发送报文的信息；主控单元每次接收到该传感器发送的报文时，将本次接收到的报文与上次接收到的报文中所包含的发送计数进行比对，若二者的差值为0，则丢弃该传感器发送的报文。
进一步地，在本发明的基于时间同步的多传感器数据感知系统中，主控单元每次向传感器发送报文时，所发送的报文中包含这是主控单元第几次向传感器发送报文的信息；传感器每次接收到主控单元发送的报文时，将本次接收到的报文与上次接收到的报文中所包含的发送计数进行比对，若二者的差值为0，则丢弃主控单元发送的报文。
实施本发明的基于时间同步的多传感器数据感知方法及系统，具有以下有益效果：由于各个传感器是以主控单元发出的时间戳信息为基准，在此基础上，各传感器将接收到上述时间戳至向主控单元发送报文时之间的时间差加上上述时间戳对应的时间，作为传感器向主控单元发送报文时的时间差，因此主控单元接收到各个传感器的报文的时间可以同步。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是报文发送正常时AD-ECU与传感器的时间同步过程图；
图2是报文发送异常时AD-ECU与传感器的时间同步过程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。其中，下述实施例将继续以自动驾驶为例进行说明，但是本发明不限定于此。
参考图1，为了解决传感器之间的时间同步问题,本发明所提出的基于时间同步的多传感器数据感知方法具体包括如下步骤。
首先，AD-ECU在启动后，定周期通过UDP的Multi Cast方式给各个传感器发送同步时间报文。该同步时间报文中包含了AD-ECU自身的时间戳信息Tad1。
其次，传感器在收到AD-ECU的同步时间报文后，记录AD-ECU的时间戳信息Tad1。
最后，传感器根据自身的时间戳信息，做同步运算，得到从接收到AD-ECU的时间戳信息的时间t1到传感器发送报文的时间t2之间的时间差t2-t1,把运算的时间戳结果Tad1+t2-t1连同传感器采集到的数据作为UDP的报文发送给AD-ECU。
由于每个传感器在发送报文给AD-ECU之前，都会做时间戳的同步运算，所以AD-ECU收到的所有传感器报文，都是时间有序且能精确计算报文之间的时间差的。在下一周期内，传感器则以AD-ECU新的时间戳信息Tad2重新开始计算其要发送的报文的时间戳，具体过程与上述类似，这里不在赘述。
但是，考虑到传输过程中的异常可能性，在AD-ECU与传感器之间的通信报文中加入了sequence number，即这是主控单元第几次向传感器发送报文的信息以及这是传感器第几次向主控单元发送报文的信息，这个参数可以定期清零，清零周期与同步时间报文的周期同步，也可以一直使用，本发明对此不作限制。具体地，AD-ECU会记录下每个传感器上次报文中的sequence number，如果新来的报文拥有和前回同样的sequence number，则AD-ECU会丢掉当前报文。同样，传感器一侧也会记录AD-ECU的sequence number，如果AD-ECU的当前同步报文中的sequence number和前回一样，传感器也会丢掉AD-ECU的当前报文。参考图1，由于传感器接收到的报文sequence number分别为n1和n1+1，因此报文正常接收；同时，由于AD-ECU接收到的报文sequence number分别为n2和n2+1，因此报文正常接收。参考图2，传感器第一次和第二次接收到的sequence number均为n1，传感器丢弃该报文；AD-ECU第二次和第三次接收到的sequence number均为n2+1，AD-ECU丢弃该报文。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种基于时间同步的多传感器数据感知方法，其特征在于，包含如下步骤：
(1)控制主控单元向各个传感器发送同步时间报文，该同步时间报文中包含了主控单元自身的时间戳信息；其中，主控单元分别与各个传感器通信连接；
(2)控制各传感器在收到主控单元的同步时间报文后，记录主控单元的时间戳信息；
(3)控制传感器向主控单元发送报文，所发送的报文中包含报文发送的时间戳信息，报文发送的时间戳信息是由时间差以及所述主控单元的时间戳信息所计算得到，所述时间差是指该传感器根据自身的时间信息所得到的从接收到所述主控单元的时间戳信息到传感器发送报文之间的时长。
2.根据权利要求1所述的基于时间同步的多传感器数据感知方法，其特征在于，步骤(1)的具体实现方案为：主控单元定周期通过UDP的Multi Cast方式给各个传感器发送同步时间报文。
3.根据权利要求2所述的基于时间同步的多传感器数据感知方法，其特征在于，步骤(3)中，传感器向主控单元发送报文采用UDP协议。
4.根据权利要求1所述的基于时间同步的多传感器数据感知方法，其特征在于，步骤(3)中，报文发送的时间戳信息对应的时间＝所述主控单元的时间戳信息对应的时间+时间差。
5.根据权利要求1所述的基于时间同步的多传感器数据感知方法，其特征在于，传感器每次向主控单元发送报文时，所发送的报文中包含这是该传感器第几次向主控单元发送报文的信息；主控单元每次接收到该传感器发送的报文时，将本次接收到的报文与上次接收到的报文中所包含的发送计数进行比对，若二者的差值为0，则丢弃该传感器发送的报文。
6.根据权利要求1所述的基于时间同步的多传感器数据感知方法，其特征在于，主控单元每次向传感器发送报文时，所发送的报文中包含这是主控单元第几次向传感器发送报文的信息；传感器每次接收到主控单元发送的报文时，将本次接收到的报文与上次接收到的报文中所包含的发送计数进行比对，若二者的差值为0，则丢弃主控单元发送的报文。
7.一种基于时间同步的多传感器数据感知系统，其特征在于，包含如下模块：
同步时间报文发送模块，用于控制主控单元向各个传感器发送同步时间报文，该同步时间报文中包含了主控单元自身的时间戳信息；其中，主控单元分别与各个传感器通信连接；
时间戳记录模块，用于控制各传感器在收到主控单元的同步时间报文后，记录主控单元的时间戳信息；
传感器报文发送模块，用于控制传感器向主控单元发送报文，所发送的报文中包含报文发送的时间戳信息，报文发送的时间戳信息是由时间差以及所述主控单元的时间戳信息所计算得到，所述时间差是指该传感器根据自身的时间信息所得到的从接收到所述主控单元的时间戳信息到传感器发送报文之间的时长。
8.根据权利要求7所述的基于时间同步的多传感器数据感知系统，其特征在于，同步时间报文发送模块的具体用于：主控单元定周期通过UDP的MultiCast方式给各个传感器发送同步时间报文；步骤传感器报文发送模块中，传感器向主控单元发送报文采用UDP协议。
9.根据权利要求7所述的基于时间同步的多传感器数据感知系统，其特征在于，传感器每次向主控单元发送报文时，所发送的报文中包含这是该传感器第几次向主控单元发送报文的信息；主控单元每次接收到该传感器发送的报文时，将本次接收到的报文与上次接收到的报文中所包含的发送计数进行比对，若二者的差值为0，则丢弃该传感器发送的报文。
10.根据权利要求7所述的基于时间同步的多传感器数据感知系统，其特征在于，主控单元每次向传感器发送报文时，所发送的报文中包含这是主控单元第几次向传感器发送报文的信息；传感器每次接收到主控单元发送的报文时，将本次接收到的报文与上次接收到的报文中所包含的发送计数进行比对，若二者的差值为0，则丢弃主控单元发送的报文。
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