时钟同步的方法、装置、设备和存储介质与流程

本公开的实施例主要涉及通信领域，并且更具体地，涉及时钟同步的方法、装置、设备和计算机可读存储介质。

背景技术：

各种类型的感测设备如今已经成为人类生活中重要的一部分。例如，相机、激光雷达、毫米波雷达等传感器被广泛地应用于智能交通领域以提供感知周围环境的能力。

在由多个感测设备构成的感测设备网络中，不同传感器设备中的包含的晶振可能存在差异并且可能受到不同环境的影响，因此，不同感测设备中的时钟信号之间可能会存在偏移，从而造成在在对来自不同感测设备的数据进行融合时带来误差。

技术实现要素：

根据本公开的示例实施例，提供了一种时钟同步的方案。

在本公开的第一方面中，提供了一种时钟同步的方法。该方法包括：在第一感测设备处从多个感测设备接收相应的第一同步信号；响应于第一感测设备是非基准时钟设备，从多个感测设备中确定第二感测设备，第二感测设备与第一感测设备的距离小于预定的阈值；以及基于从第二感测设备接收的第一同步信号，调整第一感测设备的时钟系统以与第二感测设备同步。

在本公开的第二方面中，提供了一种用于时钟同步的装置。该装置包括：接收模块，被配置为在第一感测设备处从多个感测设备接收相应的第一同步信号；确定模块，被配置为响应于第一感测设备是非基准时钟设备，从多个感测设备中确定第二感测设备，第二感测设备与第一感测设备的距离小于预定的阈值；以及调整模块，被配置为基于从第二感测设备接收的第一同步信号，调整第一感测设备的时钟系统以与第二感测设备同步。

在本公开的第三方面中，提供了一种设备，包括一个或多个处理器；以及存储装置，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现根据本公开的第一方面的方法。

在本公开的第四方面中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现根据本公开的第一方面的方法。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标注表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了本公开的多个实施例能够在其中实现的示例环境的示意图；

图2示出了根据本公开的实施例的时钟同步的过程的流程图；

图3示出了根据本公开的实施例的确定第二感测设备的过程的流程图；

图4示出了根据本公开的实施例的调整时钟系统的过程的流程图；

图5示出了根据本公开的实施例的用于时钟同步的装置的示意框图；以及

图6示出了能够实施本公开的多个实施例的计算设备的框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

在本公开的实施例的描述中，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

如以上所讨论的，不同感测设备之间的时钟系统可能存在偏移。在一些传统的时钟同步方案可以利用ntp(网络时间协议)授时技术来实现不同感测设备之间的时钟同步。然而，这样的时钟同步技术往往是基于以太网进行同步信号的传播，这样的延迟例如可能到20ms的级别，这在某些对于时钟精度要求较高的场景(例如，智能交通场景)中往往是难以接受的。

根据本公开的实施例，提出了一种用于时钟同步的方案。在该方案中，在第一感测设备处从多个感测设备接收相应的第一同步信号；响应于第一感测设备是非基准时钟设备，从多个感测设备中确定第二感测设备，第二感测设备与第一感测设备的距离小于预定的阈值；以及基于从第二感测设备接收的第一同步信号，调整第一感测设备的时钟系统以与第二感测设备同步。通过使得每个感测设备优先与邻近的感测设备实现时钟同步，根据本公开的实施例的方案可以快速且准确地实现多个感测设备之间的同步。

以下将参照附图来具体描述本公开的实施例。图1示出了本公开的多个实施例能够在其中实现的示例环境100的示意图。

图1示出了本公开的多个实施例能够在其中实现的示例环境100的示意图。示例环境100以智能交通作为示例示出了多个感测设备之间时钟同步的情形。在该示例环境100中示意性示出了一些典型物体，包括道路102、一个或多个感测设备110-1、110-2、110-3和110-4以及车辆105。应当理解，这些示出的设施和物体仅是示例，根据实际情况，不同交通环境中存在可能出现的物体将会变化。本公开的范围在此方面不受限制。

在图1的示例中，车辆105正在道路102上行驶。车辆105可以是可以承载人和/或物并且通过发动机等动力系统移动的任何类型的车辆，包括但不限于轿车、卡车、巴士、电动车、摩托车、房车、火车等等。环境100中的一个或多个车辆105可以是具有一定自动驾驶能力的车辆，这样的车辆也被称为无人驾驶车辆。当然，环境100中的另外一个或一些车辆105还可以是不具有自动驾驶能力的车辆。

在一些实施例中，环境100中感测设备110可以是独立于车辆105的路侧设备，用于监测环境100的状况，以获得与环境100相关的感知信息。在一些实施例中，感测设备110(例如，感测设备110-1和110-3)可以被布置在道路102的上方。在一些实施例中，感测设备110(例如，感测设备110-2和110-4)还可以被布置在道路102的两侧。在一些实施例中，感测设备110也可以是安装在车辆105上的感测装置。在本公开的实施例中，感测设备110例如可以包括以下中的至少一项：图像传感器，激光雷达和毫米波雷达等。

在车辆105的驾驶过程中，车辆105可以接收例如位于道路上方的感测设备(例如，感测设备110-1和110-3)以及道路两侧的感测设备(例如，感测设备110-2和110-4)的数据，对所接收的数据进行融合，以实现车辆105更为精确的感知或定位。这样的技术也被称为数据融合。在数据融合的过程中，要求来自不同感测设备的数据具有相同的时钟系统。然而，如上文所描述的，不同的感测设备的时钟系统之间可能存在一定程度的偏移，进而会造成数据融合产生一定的误差，进而影响车辆的感知过程或者决策过程。

根据本公开的实施例，以感测设备110-1、感测设备110-2、感测设备110-3和感测设备110-4作为示例，感测设备110可以根据所接收的同步信号来实现多个感测设备110的时钟同步。

以下将结合图2至图4描述根据本公开实施例的时钟同步的过程。图2示出了根据本公开实施例的感测设备之间时钟同步的过程200的流程图。为了方便描述，以下将参考图1来描述过程200。

如图2所示，在202，感测设备110-1(为了方便描述，称为第一感测设备)从多个感测设备接收相应的第一同步信号。例如，如图2所示，第一感测设备110-2例如可以从感测设备110-1、感测设备110-3和感测设备110-4接收相应的第一同步信号。

在一些实施例中，多个感测设备(例如，感测设备110-1、感测设备110-3和感测设备110-4)可以利用任何适当的无线通信技术以向第一感测设备110-2发送第一同步信号。例如，可以构建第一感测设备110-2和多个感测设备之间的点对点连接，以实现第一同步信号的点对点发送。在一些实施例中，多个感测设备(例如，感测设备110-2、感测设备110-3和感测设备110-4)还可以周期性向周围的其他感测设备周期性地广播第一同步信号，而无需构建第一感测设备110-2和第二感测设备110-2的点对点连接。

在一些实施例中，多个感测设备可以包括相耦合的超宽带(uwb)通信设备，并且将所需要发送的第一同步信号调制为uwb脉冲信号，以发送至第一感测设备110-2。鉴于uwb通信的频谱宽度较大，该脉冲信号在时域内可以体现为微妙甚至纳秒级别的窄脉冲，因而能够提高感测设备之间时钟同步的准确性。

在一些实施例中，第一同步信号至少指示第一感测设备110-2接收前一第二同步信号的第一接收时刻(为了方便描述，记为tr1)、多个感测设备发送前一同步信号第一发送时刻(为了方便描述，记为ts1)和第一感测设备110-2发送第二同步信号的第二发送时刻(为了方便描述，记为ts2)。其中第一发送时刻ts1是由多个感测设备所记录的在多个感测设备的时钟系统内发送第一同步信号的时刻，第一接收时刻tr1和第二发送时刻ts2是由第一感测设备110-2记录的在第一感测设备110-2的时钟系统内的时刻。

在204，第一感测设备110-2确定第一感测设备110-2是否是非基准时钟设备，其中非基准时钟设备是指需要与感测设备中的基准时钟设备进行时钟同步的感测设备。例如，在图1的示例中，感测设备110-1可以被设置为基准时钟设备。响应于在204确定第一感测110-2是非基准时钟设备，方法200可以进行到206，其中第一感测设备从多个感测设备中确定第二感测设备，其中第二感测设备与第一感测设备110-2的距离小于预定的阈值。

在一些实施例中，多个感测设备110可以被固定地安装，因此其彼此之间的距离也是预先知晓的。在这种情况中，例如可以为每个感测设备110指定将始终同步至的另一感测设备。例如，在图1的示例中，可以预先为第一感测设备110-2指定将与之进行同步的感测设备为与第一感测设备110-1距离最小第二感测设备110-1。

在一些实施例中，还可以基于多个感测设备110的标识来确定第一感测设备110-2件将与之进行同步的第二感测设备110-1。以下将结合图3来描述206的详细过程，图3示出了根据本公开实施例的确定第二感测设备的过程的流程图。

如图3所示，在302，第一感测设备110-2可以从相应的第一同步信号确定多个感测设备的标识(为了方便描述，称为第二标识)，其中标识至少指示多个感测设备的空间分布。在一些实施例中，如上文所描述的，第一同步信号可以指示发送该信号的感测设备的标识。例如，在图1的示例中，可以为多个感测设备110设置不同的感测设备标识，以使得设备标识的临近可以体现感测设备空间分布的邻近性。例如，可以为感测设备110-1至110-4分别设置对应的标识(id1、id2、id3和id4)，其中相邻的两个标识所对应的感测设备之间的距离小于预定的阈值。应当理解，标识可以采用数字、字符串等适当的方式来标识，以上所列举的标识的具体示例不旨在限定本公开的范围。

在304，第一感测设备110-2可以基于第二标识和第一感测设备110-1的标识(为了方便描述，称为第一标识)，从多个感测设备中选择第二感测设备。在一些实施例中，第一感测设备110-2可以维护一个标识列表，其中记录了第一感测设备110-2从其接收到第一同步信号的感测设备的标识。例如，第一感测设备110-2可以维护标识列表{id1、id3和id4}。在一些实施例中，第一感测设备110-2例如可以从标识列表中小于第一标识id2且与第一标识id2的差异小于预定阈值的标识。在一些示例中，差异可以通过计算两个标识的值的差来标识，例如，不同数值之间的差值。在另一示例中，差异也可以表示两个字符串所对应的ascii的差值。在其他示例中，差异也可以表示两个字符串的长度的差值。应当理解，可以采用适当的方式来标识两个标识之间的差异，只要标识按照一定顺序排列，且相邻的标识所对应的感测设备之间的距离小于预定的阈值。例如，在图1的示例中，第一感测设备110-2可以从多个感测设备中确定第二感测设备为标识id1所对应的感测设备110-1。

在一些实施例中，为了保证同步信号的时间有效性，第一感测设备110-2可以仅维护预定时间段内(例如，1分钟)从其接收到第一同步信号的感测设备的标识，以使得从第二感测设备接收第一同步信号的第二接收时刻晚于预定的阈值时刻。例如，在图1的示例中，第一感测设备110-2从感测设备110-4接收到第一同步信号的时间例如是5分钟前，在这种情况下，第一感测设备110-2可以仅维护标识列表{id1、id3}，而响应于1分钟内未从感测设备110-4接收到新的同步信号而将对应的标识id4从标识列表中移除。

继续参考图2，在208，第一感测设备110-2基于从第二感测设备110-1接收的第一同步信号，调整第一感测设备110-2的时钟系统以与第二感测设备110-1同步。在一些实施例中，第一感测设备110-2可以基于第一同步信号中包含的信号发送时刻信息以实现第一感测设备110-2和第二感测设备110-1的时钟同步。以下将结合图4描述208的具体过程，图4示出了调整第一感测设备的时钟系统的过程的流程图。

如图4所示，在402，第一感测设备110-2可以从第一同步信号获取第一感测设备发送前一第二同步信号的第一发送时刻、第二感测设备接收前一第二同步信号的第一接收时刻和第二感测设备发送第一同步信号的第二发送时刻。如上文所描述的，第一同步信号至少指示第一感测设备110-2从第二感测设备110-1接收前一第二同步信号的第一接收时刻tr1、第二感测设备110-1发送前一同步信号第一发送时刻ts1和第一感测设备110-2发送第二同步信号的第二发送时刻ts2。

在404，第一感测设备110-2可以基于第一发送时刻、第一接收时刻、第二发送时刻和第一感测设备接收所述第一同步信号的第二接收时刻，调整第一感测设备的时钟系统。

具体地，第一感测设备110-2可以基于第一发送时刻ts1、第一接收时刻tr1、第二发送时刻ts2和第二接收时刻tr2来确定第一感测设备110-2与第二感测设备110-1的时钟差。具体地，考虑到第一感测设备110-2和第二感测设备110-1之间的通信时间固定的，因此第一感测设备110-2与第二感测设备110-1的时钟差δt可以被确定为δt＝(ts1+tr2–tr1–ts2)/2。

进一步地，第一感测设备110-2可以根据时钟差调整第一感测设备110-2的时钟系统以与第二感测设备110-2同步。例如，第一感测设备110-2的时钟可以被调整以时钟差δt。

基于这样的方式，第一感测设备110-2的时钟系统可以被调整以与第二感测设备110-1同步。在一些实施例中，第一感测设备110-2还可以周期性地广播第二同步信号，以使得多个感测设备至少基于第二同步信号来执行时钟系统的同步。具体地，对于多个感测设备中的其他感测设备，可以与参考第一感测设备110-1所描述的过程类似方式来确定与其进行时钟同步的感测设备，例如，感测设备110-3可以与感测设备110-2进行时钟同步，而感测设备110-4可以与感测设备110-3进行时钟同步。因此，在若干周期之后，可以实现多个感测设备所构成的感测系统的时钟同步。

在一些实施例中，接收所述多个感测设备周期性地广播的所述第一同步信号。

在一些实施例中，当采用周期性广播以实现多个感测设备的时钟同步的情形中，多个感测设备可以以相同的广播周期来广播同步信号。例如，每个感测设备的广播周期例如可以被设置为1秒。此外，如上文所描述的，两个感测设备的时钟系统之间的时间差可以被确定为δt＝(ts1+tr2–tr1–ts2)/2，因此当ts1与tr2的时间间隔越长是，由于感测设备的时钟系统造成的误差可能越大。因此，为了减少由于时钟系统带来的误差，本公开的实施例还可以调整各个感测设备广播同步信号的时刻，以使得尽可能快地完成第一感测设备110-2和第二感测设备110-1之间的往返通信。

在一些实施例中，继续图1的示例，响应于完成调整第一感测设备110-2的时钟系统，调整第一感测设备110-2发送下一第二同步信号的第一发送时刻，以使得：第一发送时刻晚于预期接收到由第二感测设备110-1发送的下一第一同步信号的预期接收时刻；并且第一发送时刻与预期接收时刻的时间差小于预定的阈值。在一些实施例中，为了确定预期接收时刻，第一感测设备110-2可以确定第一感测设备从第二感测设备接收第一同步信号的第二接收时刻；以及基于第二接收时刻和预定第二同步信号的广播周期确定预期接收时刻。

例如，在通过超宽带通信进行时钟同步的情形中，当两个感测设备同时广播同步信号时，由于电磁波干扰，可能彼此均无法接收到信号，因此，可以使得不同感测设备的广播时刻至少相差一个最小时间单元(例如，1毫秒)。例如，第一感测设备110-2可以记录从第二感测设备110-1接收到第一同步信号的时刻为一个周期中的第1毫秒，而第一感测设备110-2原定周期性广播第二同步信号的时间为一个周期中的第10毫秒。在该示例中，第一感测设备110-2可以调整下一次广播第二同步信号的第一发送时刻，以使得在下一个周期中的第2毫秒广播第二同步信号，从而在既避免了在同一时刻广播多个同步信号的冲突，又能够缩短两个需要时钟同步的感测设备的往返通信所需的时间，从而提高了时钟同步的准确率。

此外，对于多个感测设备中的其他感测设备，也可以执行广播时间的调整，从而使得多个感测设备的广播时刻能够按需且相邻的分布，进而提高了由多个感测设备构成的感测系统的整体时间同步的准确率。

图5示出了根据本公开实施例的用于时钟同步的装置500的示意性框图。装置500可以被包括在图1的第一感测设备110-2中或者被实现为第一感测设备110-2。如图5所示，装置500包括接收模块，被配置为在第一感测设备处从多个感测设备接收相应的第一同步信号。装置500还包括确定模块504，被配置为响应于第一感测设备是非基准时钟设备，从多个感测设备中确定第二感测设备，第二感测设备与第一感测设备的距离小于预定的阈值。此外，装置500还包括调整模块506，被配置为基于从第二感测设备接收的第一同步信号，调整第一感测设备的时钟系统以与第二感测设备同步。

在一些实施例中，接收模块502包括：第一同步信号接收模块，被配置为接收多个感测设备周期性地广播的第一同步信号。

在一些实施例中，装置500还包括：

广播模块，被配置为由第一感测设备周期性地广播第二同步信号，以使得多个感测设备至少基于第二同步信号来执行时钟系统的同步。

在一些实施例中，其中广播模块包括：发送时刻调整模块，被配置为响应于完成调整第一感测设备的时钟系统，调整第一感测设备发送下一第二同步信号的第一发送时刻，以使得：

第一发送时刻晚于预期接收到由第二感测设备发送的下一第一同步信号的预期接收时刻；并且第一发送时刻与预期接收时刻的时间差小于预定的阈值。

在一些实施例中，装置500还包括：第二接收时刻确定模块，被配置为确定第一感测设备从第二感测设备接收第一同步信号的第二接收时刻；以及预期接收时刻确定模块，被配置为基于第二接收时刻和预定第二同步信号的广播周期确定预期接收时刻。

在一些实施例中，确定模块504包括：标识确定模块，被配置为从相应的第一同步信号确定多个感测设备的标识，标识至少指示多个感测设备的空间分布；以及选择模块，被配置为基于第二标识和第一感测设备的第一标识，从多个感测设备中选择第二感测设备。

在一些实施例中，其中从第二感测设备接收第一同步信号的第二接收时刻晚于预定的阈值时刻。

在一些实施例中，其中调整模块506包括：获取模块，被配置为从第一同步信号获取第一感测设备发送前一第二同步信号的第一发送时刻、第二感测设备接收前一第二同步信号的第一接收时刻和第二感测设备发送第一同步信号的第二发送时刻；以及时钟调整模块，被配置为基于第一发送时刻、第一接收时刻、第二发送时刻和第一感测设备接收第一同步信号的第二接收时刻，调整第一感测设备的时钟系统。

在一些实施例中，调整模块506包括：时钟差确定模块，被配置为基于第一发送时刻、第一接收时刻、第二发送时刻和第二接收时刻，确定第一感测设备与第二感测设备的时钟差；以及同步模块，被配置为根据时钟差来调整第一感测设备的时钟系统以与第二感测设备同步。

图6示出了可以用来实施本公开的实施例的示例设备600的示意性框图。设备600可以用于实现图1的感测设备110。如图所示，设备600包括中央处理单元(cpu)601，其可以根据存储在只读存储器(rom)602中的计算机程序指令或者从存储单元608加载到随机访问存储器(ram)603中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在ram603中，还可存储设备600操作所需的各种程序和数据。cpu601、rom602以及ram603通过总线604彼此相连。输入/输出(i/o)接口605也连接至总线604。

设备600中的多个部件连接至i/o接口605，包括：输入单元606，例如键盘、鼠标等；输出单元607，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元608，例如磁盘、光盘等；以及通信单元609，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元609允许设备600通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理单元601执行上文所描述的各个方法和处理，例如过程200。例如，在一些实施例中，过程200可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元608。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom602和/或通信单元609而被载入和/或安装到设备600上。当计算机程序加载到ram603并由cpu601执行时，可以执行上文描述的过程200的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，cpu601可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行过程200。

本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、芯片上系统的系统(soc)、负载可编程逻辑设备(cpld)等等。

用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这应当理解为要求这样操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行，或者要求所有图示的操作应被执行以取得期望的结果。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。