虹科分享丨智能駕駛數(shù)據(jù)融合的時(shí)間同步關(guān)鍵技術(shù)

近年來(lái)，隨著汽車(chē)電子系統(tǒng)的升級(jí)，人們對(duì)聯(lián)網(wǎng)智能汽車(chē)的需求不斷增長(zhǎng)，高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動(dòng)駕駛技術(shù)正迅速改變汽車(chē)行業(yè)。然而，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛技術(shù)涉及感知、規(guī)劃和執(zhí)行三個(gè)關(guān)鍵層面，在汽車(chē)行駛于未知、動(dòng)態(tài)環(huán)境中時(shí)，確保各種傳感器數(shù)據(jù)的精確時(shí)間同步變得至關(guān)重要。

一、多傳感器時(shí)間同步方式

在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，各種傳感器，如相機(jī)、激光雷達(dá)（Lidar）、GPS/IMU等，需要高度同步以確保數(shù)據(jù)的精確性。時(shí)間同步可以采用以下幾種方式。

1、統(tǒng)一時(shí)鐘源

一種常見(jiàn)的方法是使用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）時(shí)間作為統(tǒng)一的時(shí)間源。GPS提供了高精度的時(shí)間信息，可以用來(lái)校準(zhǔn)各傳感器的時(shí)鐘。這種方法能夠確保各傳感器的數(shù)據(jù)具有相同的時(shí)間基準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。主要包括基于GPS的“PPS+NMEA”和基于以太網(wǎng)的PTP（IEEE 1588）時(shí)鐘同步協(xié)議。

1）基于GPS的“PPS+NMEA”同步方式

以GPS作為統(tǒng)一時(shí)間源，通過(guò)RS232連接將GPS提供的時(shí)間信息傳遞給各傳感器，以實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。然而，這種方法在多設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)同步較為困難，因此在實(shí)際應(yīng)用中存在一定限制。

2）PTP（Precision Time Protocol）時(shí)鐘同步協(xié)議

PTP是一種基于以太網(wǎng)的高精度時(shí)鐘同步協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)亞微秒級(jí)的時(shí)間同步。該協(xié)議采用硬件時(shí)間戳，從而顯著減少軟件處理時(shí)間，提高時(shí)間同步的精度。不僅如此，PTP可以運(yùn)行在數(shù)據(jù)鏈路層（L2），避免了通過(guò)四層UDP協(xié)議棧的處理，進(jìn)一步提高了時(shí)間同步的準(zhǔn)確性，使其成為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的理想選擇。

2、硬件同步

硬件同步方法通常涉及使用專(zhuān)用硬件來(lái)確保傳感器之間的時(shí)間同步。這種方法可以減少軟件處理時(shí)間，提高同步精度。

3、軟件同步

軟件同步方法通過(guò)協(xié)議棧和網(wǎng)絡(luò)通信來(lái)實(shí)現(xiàn)傳感器之間的時(shí)間同步。雖然軟件同步通常比硬件同步慢一些，但它仍然可以提供足夠的精度，以滿足自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的要求。

二、雅名特自動(dòng)駕駛數(shù)據(jù)采集與測(cè)試解決方案

為了應(yīng)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的巨大量和時(shí)間同步的挑戰(zhàn)，雅名特提供一體化的數(shù)據(jù)采集與測(cè)試解決方案。

在這個(gè)過(guò)程中，XTSS軟件發(fā)揮了關(guān)鍵作用。XTSS是一種高度精確的時(shí)間同步解決方案，可廣泛配置和即插即用。它為每個(gè)數(shù)據(jù)包提供了時(shí)間戳，以確保數(shù)據(jù)的時(shí)間同步。這種系統(tǒng)可以確保整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘都在相同的時(shí)間基準(zhǔn)上運(yùn)行，從而構(gòu)建一個(gè)時(shí)間域。

XTSS提供CTSS（集群時(shí)間同步服務(wù)）和PTSS（平臺(tái)時(shí)間同步服務(wù)）。在CTSS中，通過(guò)以太網(wǎng)提供基于gPTP（IEEE 802.1AS-2020）和PTP（IEEE 1588v2）的同步，以確保不同設(shè)備之間的高精度時(shí)間同步。在PTSS中，各接口的時(shí)鐘通過(guò)硬件機(jī)制同步，從而實(shí)現(xiàn)高度精確的時(shí)間同步。

自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的時(shí)間同步技術(shù)是確保各傳感器數(shù)據(jù)一致性和準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用有助于提高自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的性能和安全性，使智能駕駛成為可能。

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