用于自动驾驶的激光雷达时钟同步


激光雷达时钟同步常见有两种方式。

一种是 PTP(以太网IEEE 1588)时钟同步协议。

另一种是基于GPS的“PPS+NMEA"。前者同步时间精度在亚微秒级(us),后者同步精度却只在ms级。

作用:通过GPS和互联网产生的同步时钟要比设备自激振荡产生的脉冲精准且高频。

  1.   GPS的“PPS+NMEA”  PPS是GPS单元输出的精准同步时钟, NMEA是GPS单元输出的具有年月日时分秒信息的指令。
  2.   PTP全称为Precise Time protocol 精准时间协议。PTP协议分主从设备,主从设备时间误差不超过1ms。

主设备:发送同步时钟的设备

从设备:接受主设备发出的同步时钟的设备

原理:在通信的过程中,主设备周期性发送同步时钟和同步信息,从设备接受主设备的时间戳,系统会自动校验主从设备的延时或时间差,利用时间差来调整从设备的本地时间。达到主从设备的时间同步。

 

GPS

时间同步概念的PPS:Pulse per second 秒脉冲 i.e. 和路由器的pps无关
PPS时钟同步过程:时钟模块上的GPS接收器接收GPS天线传输的射频信号,然后进行变频解调等信号处理,向基站提供1PPS信号,进行同步。
PPS时钟同步时钟溯源:GPS使用原子钟(原子钟,一种利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时装置,
其释放的电磁波频率特别稳定,精度可以达到每2000万年才误差1秒,是世界上最精准的时钟工具。)
GPS时钟分类:两类,一类时GPS授时仪,主要输出时标信号,包括1PPS及TOD信息;
另一类是GPS同步时钟,后者输出利用原子钟释放的电磁波获得的高稳定频率信息,以及本地恢复更平稳的时标信号。
GPS同步时钟授时精度:10ns纳秒和1us微秒之间
北斗授时精度:10ns

1PPS信号特征 占空比50% 信号精度<50ns 时间同步节点:上升沿节点 节点时长<5ns,第一帧串口报文信息与1PPS信号同步精度约为36ms。
1PPS信号提供精确的时钟同步信号,脉冲宽度为200-300ms,采用上升沿为准时点,上升时间△T不超过10ns。
TOD时间数据信息包含了当前1PPS上升沿所 对应的时刻信息,并可用于传送北斗双模系统相关的状 态、配置信息;
TOD在1PPS上升沿之后1ms开始传送,并在500ms内传完。


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