[发明专利]多传感器数据同步采集装置及采集方法

权利要求书

1.一种基于ZYNQ的多传感器数据同步采集装置，其特征在于，所述数据同步采集装置包括硬件设备载板(1)和多种硬件设备，硬件设备载板(1)由电路板构成，用于集成多种硬件设备；

所述硬件设备均与硬件设备载板(1)相连，包括：

主控芯片(2)，用于控制多传感器数据同步采集装置工作，主控芯片(2)分为FPGA端(3)与ARM端(4)；

激光雷达(5)，用于采集三维距离数据的传感器；

惯性测量单元(6)，用于采集数据同步采集装置运动过程中角速度和加速度数据的传感器；

GNSS接收机(7)，用于采集数据同步采集装置实时位置数据的传感器，并且用于提供PPS秒脉冲信号；

相机(8)，用于采集图像数据的传感器；

板载差分晶振(9)，用于为数据同步采集装置提供高精度时间信息；

无线数传电台(10)，用于实现数据同步采集装置远程通讯；

本地磁盘(11)，用于储存数据同步采集装置采集到的多传感器数据；

高精度时间基准模块(12)，用于为数据同步采集装置提供高精度时间；

相机授时模块(13)，用于实现相机的数据采集和授时；

激光雷达授时模块(14)，用于实现激光雷达(5)的数据采集和授时；

GNSS接收机授时模块(15)，用于实现GNSS接收机(7)的数据采集和授时；

惯性测量单元授时模块(16)，用于实现惯性测量单元(6)的数据采集和授时；

数据接收与整合模块(17)，用于实现同步完成后多传感器数据的接收和整合；

其中，基于多传感器数据同步采集装置的多传感器数据同步采集方法的过程如下：

S1、高精度时间基准模块(12)启动，接收GNSS接收机(7)发送的PPS秒脉冲信号与$GPRMC报文数据，同时接收板载差分晶振(9)发送的脉冲信号，高精度时间基准模块(12)内部解析$GPRMC报文数据提取UTC时间信息，同时对PPS秒脉冲信号和板载差分晶振(9)发送的脉冲信号进行脉冲计数，将脉冲计数值与UTC时间信息进行整合计算得到数据同步采集装置运行的实时高精度时间；

S2、相机授时模块(13)启动，接收板载差分晶振(9)发送的脉冲信号与高精度时间基准模块(12)计算得到的实时高精度时间，对板载差分晶振(9)发送的脉冲信号进行分频后输出至相机(8)以触发相机(8)采集图像数据，同时相机授时模块(13)内部计算得到触发相机(8)采集数据的时刻作为图像数据对应的时间数据，将图像数据对应的时间数据储存于主控芯片(2)的ARM端(4)；

S3、激光雷达授时模块(14)启动，接收GNSS接收机(7)发送的$GPRMC报文数据与PPS秒脉冲信号，同时将PPS秒脉冲信号转发给激光雷达(5)，在激光雷达授时模块(14)内部对PPS秒脉冲信号进行监测同时缓存$GPRMC报文数据，当激光雷达授时模块(14)监测到PPS秒脉冲上升沿后延时200ms后以9600bps波特率发送$GPRMC报文数据至激光雷达(5)；

S4、GNSS接收机授时模块(15)启动，接收GNSS接收机(7)发送的$GPRMC报文数据，解析报文中UTC时间信息与定位信息，将两者打包后储存于主控芯片(2)的ARM端(4)；

S5、惯性测量单元授时模块(16)启动，接收板载差分晶振(9)发送的脉冲信号与高精度时间基准模块(12)计算得到的实时高精度时间，对板载差分晶振(9)发送的脉冲信号进行分频后输出至惯性测量单元(6)以触发惯性测量单元(6)采集数据，惯性测量单元(6)完成数据采集后，惯性测量单元授时模块(16)内部通过SPI协议读取数据，同时内部计算得到触发惯性测量单元(6)采集数据的时刻作为惯性测量单元数据对应的时间戳，将时间戳与对应惯性测量单元数据储存于主控芯片(2)的ARM端(4)；

S6、数据接收与整合模块(17)启动，接收经过相机授时模块(13)、激光雷达授时模块(14)、GNSS接收机授时模块(15)、惯性测量单元授时模块(16)授时后的传感器数据，对数据进行压缩后储存于本地磁盘(11)中。