[发明专利]高精度时空数据获取的多传感器集成同步控制方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种仪器科学与技术领域的多传感器集成的核心方法，尤其涉及一种高精度时空数据获取的多传感器集成同步控制方法和系统。 

背景技术

传统的高精度时间基准的建立包括两个部分：一是高精度的频率基准，通常采用原子钟等设备；另一是对时(校时)，就是将其与国家标准计量认可的时钟放置一起进行对时。其缺点主要有：常用的原子钟设备昂贵、体积和重量大、维护复杂且费用高、抗环境干扰性差；原子钟虽然频率稳定性高，但随着时间的推移，仍然存在时间的误差累计，不能持续保持高精度的时间基准，使用一段时间后，必须进行对时(校时)；对时复杂且费时费力，必须要将原子钟运输至国家标准计量认可的时钟基准处对时。 

现有的车载多传感器集成同步控制方法将距离传感器与内部时钟结合，用于按空间间隔采样控制传感器的工作，并为传感器的采集数据提供时间戳。其缺点是：没有将车辆行驶的线性参考坐标与采集的数据相关联，对于道路检测、轨道检测这类通常以线性参考坐标为基准的应用，空间定位表达十分不方便。 

现有的车载多传感器集成同步控制方法主要采用主动同步控制方式。其缺点是：只能对具备主动同步控制的传感器，如数字CCD相机等，进行控制，而对其它类型的传感器不能实现同步控制功能。 

“道路测量车多传感器集成同步控制器”(专利号：200620096887.X)提供了一个类似的技术方案，其原理图如图1所示。 

该方案提出了一种道路测量车多传感器集成同步控制器，其特征在于：它包括车轮编码器(旋转编码器)、滤波器、CPLD复杂可编程逻辑器件、GPS模块、微处理器(MCU PIC18F258)、电子开关和晶振，车轮编码器、滤波器和CPLD复杂可编程逻辑器件依次连接，CPLD复杂可编程逻辑器件的同步脉冲连接微处理器，微处理器分别连接电子开关和晶振，GPS模块的PPS脉冲输出 端连接微处理器，GPS模块的NEMA数据端与电子开关相连接，微处理器与电子开关相连接。本装置用GPS数据和车轮记数数据，处理后产生同步控制数据控制道路检测车上的线扫描相机、前方道路图像相机、激光测距机、超声波传感器同步协调工作，同时向中心数据采集计算机输出包含同步时刻时间、空间信息的数据流。 

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高精度时空数据获取的多传感器集成同步控制方法和系统，针对主动、被动同步两类传感器，提出了主动同步控制电路和被动同步控制电路，在时空基准电路提供的时间、空间基准的基础上，针对不同的传感器及控制要求，可以扩展任意多种传感器同步控制实例，具备极强的扩展和柔性功能。 

为了达到上述目的，本发明提供了一种高精度时空数据获取的多传感器集成同步控制方法，包括以下步骤： 

步骤1-1：建立时空基准电路，该时空基准电路提供时间基准和空间基准； 

步骤1-2：通过该时间基准和该空间基准建立线性参考坐标系，并实现线性参考坐标系及其与大地坐标系间的转换； 

步骤1-3：根据预先设定的参数，对主动同步传感器发送模拟控制信号，实现对主动同步传感器的同步控制； 

步骤1-4：接收外部事件脉冲信号，并响应该外部事件脉冲信号产生的中断，实现对被动同步传感器的同步控制。 

实施时，步骤1-1中的时间基准的提供包括以下步骤： 

步骤1-1-1：CPLD对10MHz脉冲分频产生毫秒脉冲和秒脉冲； 

步骤1-1-2：通过对GPS的PPS脉冲信号的滤波及位同步实现GPS时间校准，即将CPLD产生的秒脉冲与GPS的秒脉冲对齐后，驱动内时钟的运行。 

实施时，步骤1-1中的空间基准的提供包括以下步骤：综合GPS、里程信号和微机械陀螺等传感器的输出信号，采用航位推算算法(DR，Dead-Reckoning)，能够在GPS信号收到干扰、遮挡等条件下的仍能够输出正确的位置信息。 

实施时，步骤1-2中的通过该时间基准和该空间基准建立线性参考坐标系步骤包括： 

在时空数据采集系统中的时空基准电路将GPS坐标、GPS时间、车辆行驶距离和外部事件输入信息进行了同步处理，通过时间标记将定位数据和外部事件进行了关联； 

时空基准电路按固定时间间隔输出车辆当前的GPS坐标以及行驶的距离，当有外部事件输入时，立即输出外部事件发生的时刻信息；根据车辆行驶的距离与车辆运行起点的线性参考坐标之和即为当前位置的线性参考坐标。 

实施时，步骤1-2中的实现对主动同步传感器的同步控制步骤包括：