网站开发小结,网站怎么添加假备案号,织梦搞笑图片网站源码,视觉设计案例众所周知#xff0c;在自动驾驶中#xff0c;主要涵盖感知、规划、控制三个关键的技术层面。在感知层面#xff0c;单一传感器采集外界信息#xff0c;各有优劣#xff0c;比如摄像头采集信息分辨率高#xff0c;但是受外界条件影响较大#xff0c;一般缺少深度信息在自动驾驶中主要涵盖感知、规划、控制三个关键的技术层面。在感知层面单一传感器采集外界信息各有优劣比如摄像头采集信息分辨率高但是受外界条件影响较大一般缺少深度信息激光雷达有一个较大的感知范围和精度但是分辨率上不如相机。因此市面上普遍采用多传感器的方案进行车辆感知。而做传感器融合时需要先进行运动补偿、时间同步和传感器标定。
要实现多传感器的时间同步首先我们需要选择一个统一的时钟源为整个系统提供时间基准通过”PPSGPRMC”形式完成主设备授时。此外在系统中包含多个不同类型的传感器一般采用基于以太网的时间同步协议实现主设备与传感器的高精度时间同步。这一整体流程确保了多传感器数据能在统一时间框架内准确分析处理。 一、时钟源
1、GNSS
在自动驾驶系统时间同步中多数情况下会配备高精度GNSS车载接收机如图1所示。GNSS接收机会解算导航卫星信号从而实现定位和授时功能。具体来说解算获得导航卫星中高精度原子时钟与本系统时间的钟差从而校准系统时间完成GNSS的授时功能。 图1GNSS接收机 二、PPSGPRMC 随后GNSS接收机会发送PPS脉冲GPRMC报文信号如图2所示。 图2PPS与GPRMC 1、PPS PPSPulse Per Second秒脉冲基于 UTC协调世界时产生时间周期为1s的同步脉冲信号脉冲宽度通常在5ms-100ms之间。
2、GPRMC
GPRMCGlobal Positioning System Recommended Minimum data全球定位系统推荐最小数据集是NMEA 0183报文之一包含经纬度、日期年、月、日和UTC时间精确到秒等信息通过标准串口进行输出。
3、时间同步原理
通过PPSGPRMC进行时间同步原理如下
当设备比如域控制器、工控机接收到PPS秒脉冲后会将内部以晶振为时钟源的系统时间进行清零毫秒及以下部分并由此开始计算毫秒时间。设备收到GPRMC数据后提取报文中的UTC时间时、分、秒、年、月、日。收到秒脉冲到解析出GPRMC中UTC时间所用时间为txtx时间与UTC整秒时间相加同步给设备系统进而完成一次时间同步。
每秒钟会精确校准一次系统时间以确保时间的准确性。
4、可操作性
在智能驾驶的方案中一般都采用多传感器进行数据采集和存储。此时如果我们在域控制器与各类传感器之前都采用”PPSGPRMC”用两根线来连接这两个物理接口技术上是可行的但是实际上十分难以操作。
PPS是低功率脉冲电平信号一次性带十几个设备是十分困难的并且容易出现信号干扰。GPRMC通过RS232串口发送同步报文RS232是一种1对1的全双工通信形式也可以通过主从形式实现1对几数据传输但对十几非常少见。
因此基于单纯的PPS和GPRMC实现整个自动驾驶系统的时间同步具有理论可行性但并不具有实际可操作性。 三、高精度时间同步协议
1、PTP
PTPPrecision Time Protocol精确时间协议是一种IEEE 1588标准定义用于在以太网中实现高精度的时间同步网络协议。它能够为网络中的所有设备提供一个统一的时间参考从而确保数据的时效性和一致性。采用硬件时间戳可以大幅减少软件处理时间同步精度可以达到亚微秒级。此外PTP可以运行在L2层MAC层和L4层UDP层在L2层网络运行时可以在MAC层中直接进行报文解析避免在UDP层处理减少协议栈中驻留时间进一步提高时间同步精度十分适用于自动驾驶系统。
PTP网络由一个主时钟Master Clock和多个从时钟Slave Clock组成。主时钟通常连接到一个高精度的时间源如GPS而从时钟则分布在网络中的各个设备上如各类传感器。同时定义了三种时钟节点包括普通时钟边界时钟和透明时钟。
普通时钟Ordinary Clock, OC基本的从时钟只有一个PTP通信端口只同步时间。边界时钟Boundary Clock, BC有多个PTP通信端口的时钟可以接收一个时间信号并转发到另一个网络段如交换机或路由器。透明时钟Transparent Clock, TC通过它的报文不需要进行任何处理直接转发。
2、时间同步过程 PTP通过在主从设备之间交互同步报文并记录下报文发送时间从而计算网络传输延迟和主从设备间时钟的偏差。同步报文包括Sync、Follow_Up、Delay_Req和Delay_Resp时间同步过程如下如图3所示 图3PTP时间同步过程 ① 主时钟周期性的发送 Sync 报文 (预计时间) → 从时钟接收 Sync 报文 (时间 t2)
② 主时钟发送 Follow_Up 报文 (实际发送时间 t1) → 从时钟接收 Follow_Up 报文
③ 从时钟发送 Delay_Req 报文 (发送时间 t3) → 主时钟接收 Delay_Req 报文 (接收时间 t4)
④ 主时钟发送 Delay_Resp 报文 (包含时间 t4) → 从时钟接收 Delay_Resp 报文
⑤ 从时钟根据网络往返延时和时钟偏差的测量结果调整其本地时钟。
值得注意的是t1和t4时间由主时钟记录t2和t3时间由从时钟记录。这样我们就可以计算网络延时和时间偏差。其中网络延时是Sync报文和Delay_Resp报文在网络中往返传输的时间D[(t2-t1)(t4-t3)]/2。时间偏差是从时钟与主时钟之间的时间差Δ(t2−t1)−D。
具体来说从设备会根据网络延迟调整其接收到的同步报文的时间戳以消除网络传输带来的延迟影响。同时从设备还会根据时钟偏差的测量结果调整其本地时钟的频率或相位使其与主设备的时钟保持一致。
3、gPTP
此外除了PTP时间同步协议我们也会在自动驾驶领域时常看见gPTPGeneralized Precision Time Protocol协议。gPTP和PTP都是基于IEEE标准的时间同步协议其中PTP遵循IEEE 1588标准而gPTP是IEEE 802.1AS标准。
PTP最初设计用于以太网主要关注局域网LAN内的时间同步。而gPTP设计用于更广泛的网络环境包括局域网和广域网WAN以及跨越不同网络技术的场景。gPTP在PTP的基础上增加了一些额外的功能和机制以支持更广泛的网络环境和应用场景比如边界时钟Boundary Clock的概念用于处理网络中的复杂路径。但它们的最终目的都是为网络中的设备提供高精度的时间同步。 四、时间同步方案
1、康谋数据采集方案
针对智驾域控制器测试和数据采集我们康谋带来了一整套的数据采集方案。基于BRICK/ATX4系列工控机和时间同步XTSS软件如图4所示。 图4BRICK/AXT4工控机与XTSS软件 在时间同步方面GNSS作为绝佳的时钟源又可与智驾域控制器直接连接或内置。因此可以采用智驾域控制器成为主时钟节点。方案架构如图5所示配置BRICK/ATX4设备处于边界时钟节点其他各类传感器通过车载以太网PTP/gPTP连接进行时间同步对于相机我们可以采用外触发方式在主控中记录此时系统时间或者通过转换器进行打时间戳进行记录。 图5数采方案时间同步架构 总的来说在BRICK/ATX4系列工控机中集成了GNSS接收机可以简便快捷的采集GPS信号进行授时获取精确的时间信息。配备了多个以太网接口支持时间同步PTP/gPTP配置与各类转换器一起采集各种传感器的数据满足自动驾驶各类场景下的数据采集任务。
通过XTSS软件可以进行灵活的时间同步配置包括gPTP和PTPUDP – P2P, UDP – E2E, 1588 Ethernet – E2E。因此通过XTSS软件可以在BRICK/AXT4工控机上支持硬件时间戳的以太网接口捕获精确的硬件时间戳。 五、应用案例
1、数采系统
通过BRICK/ATX4系列工控机和XTSS软件我们可以方便快捷的搭载数采系统并配置时间同步服务。此次我们联合友思特搭载了以Blickfeld LiDARBRICK plusXTSS软件的数采采集系统如图6所示。 图6数采系统 在搭载好整个系统后就可以对XTSS软件配置PTP时间同步服务以确保BRICKplus端口支持PTP同步随后在LiDAR的GUI界面中配置同样的PTP我们就可以完成激光雷达的时间同步配置。如图7所示我们可以看到激光雷达时间同步配置服务成功与主时钟的误差在us级别。 图7时间同步配置 这里我们也附上了激光雷达与XTSS配置的视频欢迎各位点击观看了解更多详情。 激光雷达时间同步 如您对上述产品和解决方案感兴趣
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