一种车载数据一致性验证方法及同步采集装置与流程

本发明属于汽车数据监控，特别涉及一种车载数据一致性验证方法及同步采集装置。

背景技术：

1、车辆在上公告前需要对样车进行远程数据接入和校验的检测，以验证t-box上传数据的真实性和实时性。

2、随着新能源车辆电子电气架构的复杂化，单纯的总线数据校验已无法满足深度一致性判定的需求。为精准评估车辆能耗真实性、动力系统状态及轨迹行为，需要将整车can/can fd总线数据（毫秒级帧间隔）、高精度功率数据（200khz采样率）以及惯性导航/rtk定位数据（200hz数据流）进行同步采集与融合比对。

3、然而，现有车载数据检测系统存在跨域时间同步精度不足的问题。现有平台对不同数据源（总线、功率、定位）的采集通常依赖各自独立的时钟单元或软件对时（如ntp协议），ntp精度通常在毫秒级（局域网优化条件下约数百微秒），且受网络波动影响较大，远不能满足微秒级数据对齐的需求。当系统仅依赖gnss秒脉冲时，又无法有效补偿两次脉冲之间本地晶振的随机漂移，在隧道、高架等gnss信号拒止场景下，会直接导致时间同步失效。由于多源异构数据缺乏统一的高精度时钟基准，不同数据源对同一物理事件的采样时刻存在不可忽略的时间偏差，导致后续时域对齐误差大、一致性验证结果不可靠，难以满足公告检测中对t-box上传数据真实性和实时性的高精度验证需求。并且，传统方案中功率分析仪、总线采集设备和惯导系统为三个独立设备，存在占用空间大、接线复杂、无法从物理层统一时间戳等固有问题，进一步加剧了时间同步的困难。

技术实现思路

1、针对背景技术中的问题，本发明提出一种车载数据一致性验证方法及同步采集装置。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提出一种车载数据一致性验证方法，包括如下步骤：

4、获取车载数据，并捕获硬件时钟计数器当前值作为所述车载数据的接收时间戳；

5、对所述车载数据执行数据筛选与报文校验；

6、对通过数据筛选与报文校验的车载数据进行时域对齐；

7、对时域对齐后的车载数据执行一致性验证，得到一致性验证结果。

8、优选的，在所述获取车载数据之前，所述方法还包括：

9、判断pps信号是否有效；

10、若所述pps信号有效，则进入驯服模式，对ocxo进行频率驯服，生成统一时钟基准；

11、若所述pps信号无效，则进入保持模式，激活lstm时序预测模型，以信号丢失前的ocxo频率、温度和运行时长为输入，预测所述ocxo的频率漂移补偿量，将所述频率漂移补偿量叠加到所述硬件时钟计数器的偏差修正项，维持统一时钟基准；

12、当所述pps信号从无效恢复为有效时，从所述保持模式切入所述驯服模式。

13、优选的，所述对ocxo进行频率驯服，生成统一时钟基准，具体包括：

14、测量pps信号沿与本地时钟计数之间的相位差；

15、根据相位误差以及所述相位误差的累积值计算ocxo的频率调整量；

16、将所述频率调整量转换为模拟控制信号，控制所述ocxo的振荡频率；

17、闭环控制使频率锁定至卫星时钟基准，完成时钟初始化，生成统一时钟基准。

18、优选的，所述数据筛选与报文校验包括依次执行的数据完整性校验、数据增强校验、vin一致性校验和命令标识匹配校验。

19、优选的，所述对通过所述数据筛选与报文校验的车载数据进行时域对齐，具体包括：

20、判断所述车载数据是否携带自身时间戳；

21、若是，则计算接收时间戳和自身时间戳之间的时间偏差估计值，采用滑动窗口均值滤波对多次所述时间偏差估计值进行平滑，采用最小二乘法对平滑后的偏差序列进行线性拟合得到钟差漂移率和初始固定偏差，根据所述钟差漂移率和所述初始固定偏差修正所述自身时间戳。

22、优选的，所述一致性验证包括机制性校验、数据合理性校验、数据准确性校验、数据质量校验和数据差异性分析；

23、所述机制性校验用于验证数据报文是否符合预设工况的时序逻辑和状态流程；

24、所述数据合理性校验用于判断数据是否符合物理规律；

25、所述数据准确性校验用于对数据字段数值进行阈值分析和离群检测；

26、所述数据质量校验用于计算数据字段的空值率、零值率、异常值率和无效值率并进行量化评分。

27、第二方面，本发明还提出一种车载数据同步采集装置，用于实现第一方面的车载数据一致性验证方法，包括车载数据获取模块、fpga处理单元、统一时钟单元和上位机处理模块；其中：

28、所述车载数据获取模块，用于获取车载数据；

29、所述fpga处理单元内并行设置有至少两路can fd控制器和至少两路adc采样触发逻辑，所述fpga处理单元用于捕获所述统一时钟单元的硬件时钟计数器当前值作为对应数据的时间戳；

30、所述统一时钟单元包括gnss接收机、dpll和ocxo，所述统一时钟单元用于在所述gnss接收机输出的pps信号有效时，通过所述dpll对所述ocxo进行频率驯服；

31、所述上位机处理模块用于对所述车载数据依次执行报文筛选与完整性校验、时域对齐和一致性验证。

32、优选的，所述fpga处理单元还包括dma引擎，所述dma引擎被配置为采用连续环形缓冲与乒乓双缓冲相结合的模式常开运行，用于排空硬件fifo缓冲器；

33、和/或，

34、所述fpga处理单元内还设置有协议适配接口，所述协议适配接口用于将车载数据转换为统一帧格式。

35、优选的，所述fpga处理单元还包括硬件帧边界识别状态机；所述硬件帧边界识别状态机包括帧定界状态机和粘包消除逻辑；

36、所述帧定界状态机用于识别sof标志和eof标志；

37、所述粘包消除逻辑被配置为预读报文头部的长度字段以锁定当前报文的字节边界，用于将超出当前报文边界的数据字节暂存于滑动窗口缓冲区待下一报文拼接，并给拼接完整的报文后打时间戳，再经所述dma引擎传输至所述上位机处理模块；

38、所述滑动窗口缓冲区用于暂存粘包剩余数据字节。

39、优选的，所述装置还包括npu，所述npu与所述fpga处理单元连接；

40、所述npu用于部署lstm时序预测模型；

41、当所述gnss接收机输出的pps信号丢失时，所述lstm时序预测模型被激活，用于以信号丢失前的ocxo频率、温度和运行时长特征序列为输入，预测未来时段内ocxo的频率漂移补偿量并叠加到所述硬件时钟计数器的偏差修正项；

42、当所述gnss接收机输出的pps信号恢复时，所述统一时钟单元被配置为重新切入频率驯服模式。

43、本发明的有益效果：

44、1、本发明通过并行设置有至少两路can fd控制器和至少两路adc采样触发逻辑，fpga处理单元捕获统一时钟单元的硬件时钟计数器当前值作为对应数据的时间戳，所有数据均直接从驯服后的统一时钟单元获取时间戳，从物理层保证了多源车载数据时间戳的绝对一致性，解决了现有技术中总线、功率、定位等不同数据源依赖各自独立时钟导致时间戳无法统一的问题。

45、2、本发明通过在gnss接收机输出的pps信号有效时，通过dpll 对 ocxo进行频率驯服，将本地硬件时钟的频率长期稳定性锁定至卫星原子钟量级，生成纳秒级时钟源，相比现有技术依赖ntp软件对时，提升了精度。

46、3、本发明通过将车载数据获取模块、fpga 处理单元、统一时钟单元和上位机处理模块集成于同一装置，解决了传统方案中功率分析仪、总线采集设备和惯导系统三个独立设备占用空间大、接线复杂、无法从物理层统一时间戳的固有问题，实现了端侧异构数据的统一同步采集。

47、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。