[发明专利]基于车载GPS授时系统的多传感器数据同步处理系统及方法

权利要求书

1.一种基于车载GPS授时系统的多传感器数据同步处理系统，其特征在于，包括ARM+FPGA处理器，以及与所述ARM+FPGA处理器连接的GPS授时系统、MIMU、摄像头；

所述GPS授时系统用于获取GPS授时信号，并用秒脉冲进行校准，传递GPS秒脉冲信号至所述ARM+FPGA处理器；

所述MIMU以数据帧的方式发送数据至所述ARM+FPGA处理器；

所述摄像头以数据帧的方式发送数据至所述ARM+FPGA处理器；

所述ARM+FPGA处理器包括PL模块和PC模块；所述PL模块内设置有数据帧计数器和秒脉冲计数器；其中所述数据帧计数器用于对MIMU数据帧和摄像头数据帧进行计数，所述秒脉冲计数器用于对GPS秒脉冲信号进行计数，以秒脉冲计数器的值为基准，作为MIMU和/或摄像头校准后的更新频率；所述PC模块用于计算出每次MIMU和/或摄像头一秒钟的输出数据帧的时间误差，并反馈到PL模块，实现对MIMU和/或摄像头的时间校正。

2.根据权利要求1所述的一种基于车载GPS授时系统的多传感器数据同步处理系统，其特征在于，所述摄像头设有图像处理模块，用于将摄像头采集到的数据先进行图像处理，再将处理后的数据通过通信接口与ARM+FPGA处理器接口端连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于车载GPS授时系统的多传感器数据同步处理系统，其特征在于，所述PC端还用于完成MIMU和摄像头的数据融合处理过程，并输出处理后的数据；同时完成MIMU和摄像头的数据缓存。

4.根据权利要求1所述的一种基于车载GPS授时系统的多传感器数据同步处理系统，其特征在于，所述GPS授时系统通过RS422接口与所述ARM+FPGA处理器和所述摄像头实现通信。

5.根据权利要求1所述的一种基于车载GPS授时系统的多传感器数据同步处理系统，其特征在于，所述MIMU通过SPI协议与所述ARM+FPGA处理器实现通信。

6.根据权利要求1所述的一种基于车载GPS授时系统的多传感器数据同步处理系统，其特征在于，所述数据帧计数器和秒脉冲计数器均由晶体振荡器提供时钟基准信号。

7.根据权利要求1所述的一种基于车载GPS授时系统的多传感器数据同步处理系统，其特征在于，所述ARM+FPGA处理器采用ZYNQ-7000芯片。

8.一种根据权利要求1-7所述的基于车载GPS授时系统的多传感器数据同步处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、利用数据帧计数器的计时方法实时获取MIMU和摄像头的数据更新周期T₁、T₂，利用秒脉冲计数器获取GPS的秒脉冲为1PPS，秒脉冲的秒点与UTC秒点对齐；

S2、在GPS的秒脉冲中断到来时，启动数据帧计数器，MIMU和摄像头数据更新脉冲中断，MIMU和摄像头数据更新中断到来时读出计数值，获得MIMU和摄像头数据帧计数值与秒脉冲信号的实时误差Δt₁、Δt₂；

S3、GPS的秒脉冲作为GPS同步时间点，在GPS同步时间点上，MIMU和摄像头更新点分别对应T₁+Δt₁,T₂+Δt₂，得到每个秒脉冲到来时的更新频率；

S4、将更新频率作为MIMU和摄像头的参考周期，应用到下一次秒脉冲的同步。

9.根据权利要求8所述的一种基于车载GPS授时系统的多传感器数据同步处理系统，其特征在于，在GPS秒脉冲采集开始时，先关闭GPS秒脉冲的中断，并将秒脉冲计数器清零；在设置好秒脉冲计数器中断向量后，允许MIMU和摄像头的数据更新中断，同时打开GPS秒脉冲的中断，最后返回中断服务程序开始阶段等待下一个中断指令的到来。

10.根据权利要求8所述的一种基于车载GPS授时系统的多传感器数据同步处理系统，其特征在于，在MIMU和摄像头的数据采集开始时，先关闭中断，读取此时数据帧计数器的值，计算Δt₁、Δt₂，然后恢复数据帧计数器缺省中断向量，并且禁止MIMU和摄像头的数据更新中断，对同步标志进行清理处理，同时设置数据融合标志，对MIMU和摄像头数据进行数据融合处理；之后打开中断，再返回中断服务程序开始阶段等待下一个中断指令的到来；MIMU和摄像头数据更新中断只在GPS秒脉冲到来后再开启。