[发明专利]基于ZYNQ的组合导航多源异构数据时间同步方法

说明书

本发明公开一种基于ZYNQ的组合导航多源异构数据时间同步方法，包括以下步骤：(10)传感器数据采集：基于ZYNQ平台，采集传感器发送的原始数据；(20)时钟基准建立：构建微秒级时钟计数器，获得时间戳数据，根据数据传输停止时的计数值得到本次采集的数据时间戳；(30)数据类型识别：识别接收到的不同传感器数据或相同传感器的不同类型数据，建立相应的处理线程；(40)相同结构数据帧组建：将各传感器有效数据与采集的数据时间戳结合，构成相同结构的新组建数据帧，并添加数据类型ID；(50)数据帧传输：将新组建数据帧传输到上位机。本发明的数据时间同步方法，同步精度稳定性好、时间准确性高，便于对数据进行后续处理。

技术领域

本发明属于导航数据预处理技术领域，特别是一种基于ZYNQ的组合导航多源异构数据时间同步方法。

背景技术

导航技术是无人驾驶安全的基础，是无人驾驶系统的关键组成部分。由于对导航技术的要求不断提高，采用单一传感器数据进行导航定位的方式变得不再可靠，组合导航系统成为更好的选择。组合导航系统本质是对各导航设备测量的导航信息进行综合处理的系统。

目前组合导航系统根据不同应用需求，配置不同传感器，具有不同的特定功能，其工作原理大致相同。系统需要对载体安装的GPS、IMU等传感器原始数据进行采集，数据类型分类，时间同步等预处理后传输至处理中心进行融合处理。导航系统对多源数据进行融合处理时需要知晓数据的类型和含义，并考虑如何使多种传感器向中央处理器提供的导航信息是同一时刻的。

由于这些数据来源于不同传感器或不同的系统，各传感器和系统遵循的数据采集与传输的标准也不统一，同时，各传感器执行的任务不同、自身性能优劣有所差异，所处环境也不相同等多方面原因，使得各传感器的量测数据时间上不同步。增加了数据融合的难度，致使导航系统多源异构数据融合效果差。

目前,多传感器数据采集时间同步的方法如文献“SINS/GPS组合导航系统时序同步技术研究”(作者，黄凤钊等，中国惯性技术学报，2001，9)所述，包括SINS/GPS时序接收机同步启动；SINS和GPS接收机任务时序保持同步。即通过GPS接收机输出的1PPS脉冲信号作为INS采样控制电路时序启动的触发脉冲，实现SINS和GPS接收机同步启动。通过动态调节SINS基本时序发生器的分频率值实现SINS和GPS接收机任务时序保持同步。

上述方法针对GPS和SINS脉冲信号采样频率不同的问题，以GPS的脉冲信号作为输出的基准信号对SINS的脉冲信号进行校正，实现SINS和GPS的数据同步。然而，由于各传感器都以GPS接收机的1PPS脉冲信号为基准对自身时序进行修正，当GPS接收机失锁时，其1PPS信号精度随着时间推移越来越差，从而使各传感器之间的时间同步精度越来越差。

同时，由于各传感器子系统完成测量数据更新后，要通过通信总线传输给数据融合中心，融合中心接收到数据后还需进行如平滑去噪或积分等预处理操作，而数据传输和预处理也需要时间，因此，也存在融合中心对数据进行同步时对应的是数据融合的时刻而非各传感器数据更新的时刻，从而导致时间准确性不够高。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于ZYNQ的组合导航多源异构数据时间同步方法，同步精度稳定性好、时间准确性高，便于对数据进行后续处理。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于ZYNQ的组合导航多源异构数据时间同步方法，包括以下步骤：

(10)传感器数据采集：根据传感器通信总线及传输协议，基于ZYNQ平台，采集传感器发送的原始数据；

(20)时钟基准建立：利用全局时钟构建微秒级时钟计数器，获得微秒级时间戳数据，根据数据传输停止时的计数值得到本次采集的数据时间戳；