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原文传递一种用于无人驾驶获取数据同步的方法及装置

专利名称：	一种用于无人驾驶获取数据同步的方法及装置
摘要：	本发明公开了一种用于无人驾驶获取数据同步的方法及装置，无人驾驶车辆设置有至少一个惯性测量单元(IMU)、激光雷达传感器和摄像头传感器，以及至少一台工业计算机和一块硬件同步电路板，方法包括，硬件同步电路板获取所述至少一个惯性测量单元中采集的数据信息以及该传感器发送的一定频率的脉冲信号，将获得的惯性测量单元发送的脉冲信号降低频率至预设值之后发送给激光雷达传感器等步骤，本发明采用硬件电路对信号进行处理，由于硬件本身采用时钟精度高的控制器，由硬件本身产生的数据间的时间差为微秒级，同步精度高，采用模块化各功能单元，可将各模块集成在比较小的一个空间上，集成度高体积小，易于移植进不同无人驾驶系统。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江大学
发明人：	熊蓉;韩福长;唐立
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910528194.5
公开号：	CN110329273A
代理机构：	杭州中成专利事务所有限公司
代理人：	李亦慈;唐银益
分类号：	B60W50/00(2006.01);B;B60;B60W;B60W50
申请人地址：	310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
主权项：	1.一种用于无人驾驶获取数据同步的方法，其特征在于，所述无人驾驶车辆设置有至少一个惯性测量单元(IMU)、激光雷达传感器和摄像头传感器，以及至少一台工业计算机和一块硬件同步电路板，所述的方法包括：步骤一，硬件同步电路板获取所述至少一个惯性测量单元中的采集的数据信息以及该传感器发送的一定频率的脉冲信号；将获得的惯性测量单元发送的脉冲信号降低频率至预设值之后发送给激光雷达传感器；步骤二，设置摄像头传感器分频数为惯性测量单元采集频率除以摄像头传感器采集频率；步骤三，利用获得的惯性测量单元采集信息得到当前惯性测量单元已发送数据包个数，在其为摄像头传感器分频数整数倍时向摄像头传感器发送触发信号，控制摄像头传感器开始采集图像；步骤四，对已经得到的惯性测量单元发送数据包个数执行以下处理步骤：利用数据包个数得到一个含有UTC时间的NMEA语句，其中UTC为hh:mm:ss格式，hh为小时数，mm为分钟数，ss为秒数，将hh和mm转换成秒数，即分别乘以3600和60，同ss相加得到一个总秒数S，令S等于当前得到的IMU已经发送的数据包个数；激光雷达传感器在收到惯性测量单元降频脉冲信号和NMEA语句时进行时间同步，步骤一先执行，步骤二三四同步执行，不分先后顺序。 2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述的惯性测量单元、激光雷达传感器和摄像头传感器均将各自采集的数据信息发送给工业计算机，且所有数据包均带有时间戳。 3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，激光雷达传感器在收到惯性测量单元降频脉冲信号和NMEA语句时进行时间同步，主要是指在脉冲信号上升沿到达时，用NMEA语句中的UTC时间覆盖激光雷达原先的时间，并根据该时间逆向推算出激光雷达采集该数据时IMU发送的数据包数，结合已经收到的IMU采集信息得到IMU采集该数据包数据时的时间，将该时间作为激光雷达该数据的时间戳。 4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，具体步骤为利用串口通讯在每一次惯性测量单元发送的数据包个数加一的时候给激光雷达发送NMEA语句，此外，给激光雷达发送一个频率为1赫兹的脉冲触发信号，在信号上升沿到来时进行一次时间校正，即用NMEA语句中的UTC时间来覆盖原先的激光雷达数据的时间，利用这个时间推算出总秒数，从而推理得当前时刻IMU所发送的数据包的数值，再通过已经获得的惯性测量单元对应数值的数据包采样时间T1，来赋值给当前的激光雷达数据，同时记录此时的系统时间T2，在下一个脉冲信号的上升沿到来前，每次传来的激光雷达数据的系统时间记为Ta，则将该数据的时间戳记为T1+Ta-T2，每秒钟重复上述操作。 5.根据权利要求1或2或3或4所述方法，其特征在于，为保证惯性测量单元数据时间戳的精准性，避免由于系统时间的误差对整个系统产生影响，对惯性测量单元传回数据的时间戳做如下修改：设置其传回数据的格式，使其传回的数据中含有采集数据时惯性测量单元自身记录的采集时刻，记录系统稳定工作开始时惯性测量单元传回来的第一个数据包的系统时间T3和IMU自身记录的采集时间T4，接下来每此传回来的第i个数据包的系统时间Ti，则第i个数据包的时间戳重新赋值为T4+Ti-T3。 6.根据权利要求1或2或3或4所述方法，其特征在于，所述的摄像头传感器处于被动触发状态，在惯性测量单元触发信号到来前并不主动采集图像，在惯性测量单元触发信号的控制下仅采集单张图像然后等待下一个触发信号到来再继续采集下一张图像。 7.一种用于如权利要求1或2或3或4或6所述的无人驾驶获取数据同步的方法的装置，其特征在于，所述装置包括：电源模块、输入模块、控制模块、转换模块和输出模块，其中：所述电源模块，用于对于输入电源的稳压和电压转换以及对输出电源给传感器供电；所述输入模块，用于接收惯性测量单元采集到的数据信息，以及惯性测量单元发出的一定频率的用于同步的脉冲信号；所述控制模块，用于对从输入模块获取到的信息进行分析处理，同时控制输出模块的信号输出；所述转换模块，用于转换数据信息格式类型以满足不同通信方式的需求；所述输出模块，对除惯性测量单元外的各类传感器输出信息，由控制模块决定其信息内容和输出时间；所述的输入模块分别与控制模块、转换模块和输出模块相连，所述的转换模块分别与输出模块和控制模块相连。 8.根据权利要求7所述装置，其特征在于，所述控制模块对数据模块的信息分析得到惯性测量单元已经发送数据包个数，达到一定值时，通过输出模块触发摄像机传感器进行图像采集。 9.根据权利要求7所述装置，其特征在于，控制模块将惯性测量单元已发送数据包个数转换成NMEA语句发送通过输出模块发送给激光雷达传感器，同时控制模块将惯性测量单元发送脉冲信号降频后发送给激光雷达传感器，在其上升沿时刻发送进行时间同步。 10.根据权利要求7所述装置，其特征在于，所述的控制模块不限于某一型号的单片机，也包括树莓派一类的微型计算机、Arduino一类的微型控制器。
所属类别：	发明专利