[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

说明书

本发明提供的一种基于车载GPS授时系统的多传感器数据同步处理系统及方法，包括ARM+FPGA处理器、GPS授时系统、MIMU、摄像头；GPS授时系统用于获取GPS授时信号，传递GPS秒脉冲信号至ARM+FPGA处理器；ARM+FPGA处理器包括PL模块和PC模块；PL模块内数据帧计数器用于对MIMU数据帧和摄像头数据帧进行计数，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；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。本发明通过数据帧计数和GPS授时的秒脉冲来计算MIMU和摄像头之间的时间误差，完成时间校正反馈，实现多传感器数据的同步采集功能。

技术领域

本发明属于自动驾驶组合导航技术领域，涉及一种基于车载GPS授时系统的多传感器数据同步处理系统及方法。

背景技术

自动驾驶技术是当前控制领域发展的重要分支。无人系统概念的提出，对导航精度提出了更高的要求，虽然目前采用多传感器数据融合技术，大大提高了导航精度，但各传感器(导航系统)信号输出延迟、晶振信号输出存在误差，都是制约自动驾驶汽车实现厘米级甚至毫米级导航的重要因素。

卫星导航系统的授时系统具有高精度的时间信息，通过向外输出脉冲信号，可实现秒脉冲精度达到ns级别。自动驾驶汽车除使用GPS/BD实现绝对定位，也依赖惯性导航系统实现相对定位，惯性导航系统数据更新率较高，一般为几百到一千赫兹，所以在组合导航系统中占据着重要的地位；摄像头、激光雷达、高精度地图精度较高，但其依赖于图像处理技术，使得其存在时间误差。目前数据融合方法多以采样率较低的传感器(导航系统)作为组合导航系统的更新率，从而可消除部分时间误差，但这种方法不适用于自动驾驶汽车在全天候、复杂道路、复杂环境下的正常行驶。

因此，如何提供一种具有高准确性的，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是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明针对针对自动驾驶领域中组合导航系统存在时间误差，导致数据不能对齐的问题，提供了一种基于车载GPS授时系统的多传感器数据同步处理系统及方法，内置高精度的时钟信号，并利用GPS秒妙处校准内部时钟，实现多传感器数据的同步采集功能。利用ZYNQ-7000中的FPGA进行时钟设计和ARM进行数据传输、数据缓存及算法控制，反应速度快。本发明为多传感器数据同步提供了一种新的实现途径。

为了实现上述的发明目的，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，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。

优选的，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。

优选的，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。