一种多传感器时间同步方法

本发明具体涉及一种多传感器时间同步方法。

背景技术：

目前，通过研究基于北斗/激光/视觉/惯性导航的多源传感器时间同步方法与联合标定技术，提升传感器在环境感知过程中的时空一致性。针对不同硬件的时间戳定义差异、采集频率不一致、硬件自身时钟晶振偏差等因素导致的传感器间时间不同步问题，研究的软硬件时间同步方法。针对多种传感器集成过程中，坐标基准差异以及安装误差导致的空间不一致问题，需要研究多传感器联合标定技术。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种多传感器时间同步方法。

本发明提供了一种多传感器时间同步方法，具有这样的特征，包括如下步骤：步骤1，对多传感器的时间误差进行补偿，将时间同步到相同的基准时标下，得到同一基准时标下的多传感器；步骤2，对同一基准时标下的所述多传感器的硬件和软件分别进行硬同步和软同步，得到硬件同步和软件同步的多传感器，即得到同步后的多传感器，其中，所述步骤2中，进行硬同步的方法为全局时间同步算法、本地时间同步算法以及多传感器联合外参标定算法。

在本发明提供的多传感器时间同步方法中，还可以具有这样的特征：其中，采用所述全局时间同步算法时，将北斗导航的时间作为全局时间基准源。

在本发明提供的多传感器时间同步方法中，还可以具有这样的特征：其中，多传感器联合外参标定算法包括如下子步骤：步骤2-1，获取所述多传感器在在自身量测坐标系下的感知数据；步骤2-2，将所述感知数据无误差地转换到融合坐标系中，得到融合数据；步骤2-3，采用in-house标定与on-board标定对所述融合数据进行处理，从而完成所述多传感器之间的标定以及一体化联合标定，得到硬件同步的所述多传感器。

在本发明提供的多传感器时间同步方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2-3中，通过in-house标定得到camera/imu外参标定、lidar/camera外参标定，通过on-board标定得到lidar/gnss/imu的外参估计。

在本发明提供的多传感器时间同步方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中，进行软同步具体包括如下子步骤：获取各个传感器频率的测量值，将高频传感器的测量值融合成虚拟测量值，而后将该虚拟测量值与低频传感器的测量值在设定的整数时刻进行同步统一，从而完成时间配准。

发明的作用与效果

本发明所涉及的多传感器时间同步方法，为了解决对不同硬件的时间戳定义差异、采集频率不一致、硬件自身时钟晶振偏差等因素导致的传感器间时间不同步问题，通过研究基于北斗/激光/视觉/惯性导航的多源传感器时间同步方法与联合标定技术，来提升传感器在环境感知过程中的时空一致性。此外，本发明的多传感器时间同步方法为了解决多种传感器集成过程中的坐标基准差异以及安装误差导致的空间不一致问题，而采用了多传感器联合标定技术，从而能够对多源传感器中因各传感器时钟精度不同形成的时间偏差进行研究，并从硬件和软件两方面对时间误差进行补偿，将时间同步到统一基准时标下，进而实现了基于多源传感器的硬同步和软同步。

进一步地，本发明的多传感器时间同步方法中，对于面向硬件的多源传感器硬同步，通过全局时间同步和本地时间同步两种方式进行研究，并采用北斗时间作为整个系统的全局时间基准源，而后将pps脉冲输出引脚分别接入到惯导、激光雷达中，以用于校正惯导和激光雷达内部的硬件时钟，在校正完成后，多个传感器的物理采集时间基准实现统一，同时，由于惯导具有设置脉冲输出频率的功能，通过将其输出脉冲接入到相机的外触发引脚，进而使得相机和惯导的物理采集时间也实现了统一。

综上，本发明的多传感器时间同步方法通过对因各传感器时钟精度不同形成的时间偏差进行研究，从硬件和软件两方面对时间误差进行补偿，将时间同步到统一基准时标下，实现了基于多源传感器的硬同步和软同步。

附图说明

图1是本发明的实施例中多传感器时间同步方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。

实施例：

如图1所示，本实施例提供一种多传感器时间同步方法，包括如下步骤：

步骤1，对多传感器的时间误差进行补偿，将时间同步到相同的基准时标下，得到同一基准时标下的多传感器。

步骤2，对同一基准时标下的所述多传感器的硬件和软件分别进行硬同步和软同步，得到硬件同步和软件同步的多传感器，即得到同步后的多传感器。

其中，所述步骤2中，进行硬同步的方法为全局时间同步算法、本地时间同步算法以及多传感器联合外参标定算法，并且采用所述全局时间同步算法时，并将北斗导航的时间作为全局时间基准源，北斗导航的pps脉冲输出引脚，可分别接入到惯导、激光雷达中，用于校正惯导和激光雷达内部的硬件时钟。

进一步地，校正完成后，多传感器的物理采集时间基准实现统一，同时，惯导具有设置脉冲输出频率的功能，将其输出脉冲接入到相机的外触发引脚。通过面向软件的多传感器软同步，项目围绕各个传感器不同频率特性，将高频传感器的测量值融合成虚拟测量值与低频传感器测量值在某整数时刻进行同步统一来完成时间配准。开发基于最小二乘准则和基于内插外推准则的时间配准算法，量化不同算法下的时间同步精度和其对应的时效性。围绕内插外推法在不同运动模型下的适应性，项目将依据传感器不同运动模型重新推导内插外推法，对时间配准算法进行优化。

此外，本实施例中，在校正完成后，各个传感器的物理采集时间基准实现统一，并且，由于惯导具有设置脉冲输出频率的功能，还可将其输出脉冲接入到相机的外触发引脚，从而能够通过多传感器联合外参标定算法进行硬同步，该多传感器联合外参标定算法包括如下子步骤：

步骤2-1，获取所述多传感器在在自身量测坐标系下的感知数据；

步骤2-2，将所述感知数据无误差地转换到融合坐标系中，得到融合数据；

步骤2-3，采用in-house标定与on-board标定对所述融合数据进行处理，从而完成所述多传感器之间的标定以及一体化联合标定，得到硬件同步的所述多传感器。

其中，步骤2-3中，通过in-house标定得到camera/imu外参标定、lidar/camera外参标定，通过on-board标定得到lidar/gnss/imu的外参估计。

本实施例中，步骤2中进行软同步具体包括如下子步骤：

获取各个传感器频率的测量值，将高频传感器的测量值融合成虚拟测量值，而后将该虚拟测量值与低频传感器的测量值在设定的某个整数时刻进行同步统一，从而完成时间配准。

实施例的作用与效果

本实施例所涉及的多传感器时间同步方法，为了解决对不同硬件的时间戳定义差异、采集频率不一致、硬件自身时钟晶振偏差等因素导致的传感器间时间不同步问题，通过研究基于北斗/激光/视觉/惯性导航的多源传感器时间同步方法与联合标定技术，来提升传感器在环境感知过程中的时空一致性。此外，本实施例的多传感器时间同步方法为了解决多种传感器集成过程中的坐标基准差异以及安装误差导致的空间不一致问题，而采用了多传感器联合标定技术，从而能够对多源传感器中因各传感器时钟精度不同形成的时间偏差进行研究，并从硬件和软件两方面对时间误差进行补偿，将时间同步到统一基准时标下，进而实现了基于多源传感器的硬同步和软同步。

进一步地，本实施例的多传感器时间同步方法中，对于面向硬件的多源传感器硬同步，通过全局时间同步和本地时间同步两种方式进行研究，并采用北斗时间作为整个系统的全局时间基准源，而后将pps脉冲输出引脚分别接入到惯导、激光雷达中，以用于校正惯导和激光雷达内部的硬件时钟，在校正完成后，多个传感器的物理采集时间基准实现统一，同时，由于惯导具有设置脉冲输出频率的功能，通过将其输出脉冲接入到相机的外触发引脚，进而使得相机和惯导的物理采集时间也实现了统一。

更进一步地，本实施例的多传感器时间同步方法中，通过in-house标定得到camera/imu外参标定、lidar/camera外参标定，所以能够实现多传感器的时间同步性能；另外，还通过on-board标定得到lidar/gnss/imu的外参估计，所以能够多传感器高精度时间同步测量。

综上，本实施例的多传感器时间同步方法通过对因各传感器时钟精度不同形成的时间偏差进行研究，从硬件和软件两方面对时间误差进行补偿，将时间同步到统一基准时标下，实现了基于多源传感器的硬同步和软同步。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。