本發(fā)明屬于汽車電子領(lǐng)域，具體涉及一種基于fpga的車載傳感器數(shù)據(jù)回注時(shí)間同步方法。

背景技術(shù)：

1、在實(shí)現(xiàn)智能駕駛之前，進(jìn)行全面的車輛安全測(cè)試和仿真至關(guān)重要。其中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是利用車載傳感器回注設(shè)備對(duì)車輛進(jìn)行測(cè)試和仿真。這些設(shè)備能夠捕捉車輛運(yùn)行時(shí)的各種數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳輸回測(cè)試中心或服務(wù)器進(jìn)行分析和評(píng)估。因此，研發(fā)一種高效可靠的汽車數(shù)據(jù)回注系統(tǒng)變得至關(guān)重要。

2、在數(shù)據(jù)采集過程中，無論是路采離線數(shù)據(jù)還是硬件在環(huán)(hil)仿真數(shù)據(jù)，都是通過不同傳感器或模擬算法生成的，導(dǎo)致數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的時(shí)間異構(gòu)性。攝像頭視頻數(shù)據(jù)、超聲波雷達(dá)、激光雷達(dá)等數(shù)據(jù)，往往基于不同的時(shí)鐘源進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這種時(shí)間異構(gòu)性在進(jìn)行汽車安全行駛測(cè)試和智能駕駛仿真時(shí)，給數(shù)據(jù)的時(shí)間同步帶來了極大的挑戰(zhàn)。

3、為了在測(cè)試和仿真過程中獲得準(zhǔn)確的結(jié)果，需要對(duì)不同傳感器的數(shù)據(jù)流進(jìn)行時(shí)間同步。時(shí)間同步精度直接決定了回注時(shí)的測(cè)試和仿真性能。如果時(shí)間同步不準(zhǔn)確，可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致，從而影響測(cè)試結(jié)果的可靠性。因此，如何提取各通道數(shù)據(jù)流的時(shí)間戳并進(jìn)行高精度的時(shí)間同步至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出了一種基于fpga的車載傳感器數(shù)據(jù)回注時(shí)間同步方法，該方法包括：構(gòu)建車載傳感器回注系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括fpga子卡和fpga主卡；fpga子卡實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)接收、定時(shí)時(shí)間計(jì)算、傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)定時(shí)發(fā)送功能；fpga主卡完成系統(tǒng)初始時(shí)間確定、維護(hù)全局基準(zhǔn)時(shí)鐘、子卡時(shí)間校準(zhǔn)功能；

2、系統(tǒng)運(yùn)行，各fpga子卡將接收到的第一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)間戳發(fā)送給fpga主卡，主卡匯總各個(gè)子卡時(shí)間戳，并采用各子卡中最早的時(shí)間戳作為初始發(fā)送時(shí)間返回給各個(gè)子卡；

3、通過時(shí)鐘比較法確定子卡時(shí)鐘的實(shí)際頻率，并調(diào)整子卡定時(shí)器定時(shí)長度；

4、子卡接收固定幀格式的傳感器數(shù)據(jù)包，計(jì)算相鄰數(shù)據(jù)包之間的時(shí)間戳差值，判斷時(shí)間戳差異是否有誤，若時(shí)間戳差異有誤，則數(shù)據(jù)包順序混亂，并對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行剔除；若時(shí)間戳差異無誤，則將數(shù)據(jù)包定時(shí)發(fā)送給主卡；

5、主卡與子卡之間采用多級(jí)校準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的校準(zhǔn)。

6、本發(fā)明的有益效果：

7、本發(fā)明利用fpga的并行處理能力和高精度時(shí)鐘同步機(jī)制，確保了多傳感器數(shù)據(jù)的高精度時(shí)間同步，提高了數(shù)據(jù)回注系統(tǒng)的性能和可靠性。該方法特別適用于智能駕駛測(cè)試和仿真環(huán)境，能夠有效提高系統(tǒng)的整體效能。

技術(shù)特征：

1.一種基于fpga的車載傳感器數(shù)據(jù)回注時(shí)間同步方法，其特征在于，包括：構(gòu)建車載傳感器回注系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括fpga子卡和fpga主卡；fpga子卡實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)接收、定時(shí)時(shí)間計(jì)算、傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)定時(shí)發(fā)送功能；fpga主卡完成系統(tǒng)初始時(shí)間確定、維護(hù)全局基準(zhǔn)時(shí)鐘、子卡時(shí)間校準(zhǔn)功能；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于fpga的車載傳感器數(shù)據(jù)回注時(shí)間同步方法，其特征在于，通過時(shí)鐘比較法確定子卡時(shí)鐘的實(shí)際頻率包括：獲取主卡的時(shí)鐘頻率fa，在固定的時(shí)間間隔t內(nèi)獲取主卡的時(shí)鐘計(jì)數(shù)na和子卡的時(shí)鐘計(jì)數(shù)為nb；根據(jù)主卡時(shí)鐘頻率、主卡時(shí)鐘計(jì)數(shù)以及子卡時(shí)鐘計(jì)數(shù)計(jì)算子卡時(shí)鐘的實(shí)際頻率。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于fpga的車載傳感器數(shù)據(jù)回注時(shí)間同步方法，其特征在于，傳感器數(shù)據(jù)包中的時(shí)間戳信息包括：檢測(cè)傳感器數(shù)據(jù)包的幀頭和幀尾標(biāo)識(shí)符，根據(jù)幀結(jié)構(gòu)提取并緩存數(shù)據(jù)包中的傳感器類型、傳感器配置信息、數(shù)據(jù)包時(shí)間戳信息t_send、通道號(hào)n_id。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于fpga的車載傳感器數(shù)據(jù)回注時(shí)間同步方法，其特征在于，判斷時(shí)間戳差異是否有誤包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于fpga的車載傳感器數(shù)據(jù)回注時(shí)間同步方法，其特征在于，對(duì)異常數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于fpga的車載傳感器數(shù)據(jù)回注時(shí)間同步方法，其特征在于，子卡的各個(gè)傳感器通道使用fpga的bram資源對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)包進(jìn)行緩存，并采用fifo的機(jī)制發(fā)送數(shù)據(jù)包。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于fpga的車載傳感器數(shù)據(jù)回注時(shí)間同步方法，其特征在于，多級(jí)校準(zhǔn)包括：全局校準(zhǔn)、周期校準(zhǔn)以及局部校準(zhǔn)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于fpga的車載傳感器數(shù)據(jù)回注時(shí)間同步方法，其特征在于，進(jìn)行多級(jí)校準(zhǔn)的具體步驟為：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于fpga的車載傳感器數(shù)據(jù)回注時(shí)間同步方法，其特征在于，進(jìn)行周期性校準(zhǔn)的周期為：判斷傳感器的時(shí)間精度，當(dāng)傳感器的時(shí)間精度高時(shí)，設(shè)置校準(zhǔn)周期為t1，當(dāng)傳感器的時(shí)間精度低時(shí)，設(shè)置校準(zhǔn)周期為t2，且t1<t2。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于汽車電子領(lǐng)域，涉及一種基于FPGA的車載傳感器數(shù)據(jù)回注時(shí)間同步方法，包括FPGA主卡和子卡協(xié)同工作，系統(tǒng)初始運(yùn)行時(shí)，各子卡將第一個(gè)數(shù)據(jù)包的時(shí)間戳發(fā)送至主卡，主卡匯總時(shí)間戳信息并采用最早的時(shí)間戳作為各子卡的開始發(fā)送時(shí)間；主卡確定子卡的實(shí)際時(shí)鐘頻率并調(diào)整定時(shí)器的定時(shí)長度；主卡與子卡通過多級(jí)校準(zhǔn)和定期周期校準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步校準(zhǔn)；該方法利用FPGA的并行處理和精確校準(zhǔn)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了多傳感器數(shù)據(jù)的高精度時(shí)間同步，適用于時(shí)間精度要求較高的車載傳感器系統(tǒng)，顯著提升了數(shù)據(jù)回注系統(tǒng)的性能和可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：黃沛昱,賈洋凡,王晗,張強(qiáng),王紅鋼
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶郵電大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6