一种异构设备时钟同步系统及车辆的制作方法

本发明涉及车辆，具体涉及一种异构设备时钟同步系统及车辆。

背景技术：

1、随着汽车智能化、网联化的快速发展，自动驾驶系统对车载网络的全局时钟同步精度提出了极高要求，通常要求车载网络同步误差小于1微秒，甚至达到纳秒级。

2、现有车载网络主要采用交换式以太网架构实现时钟同步，每个以太网交换机需支持透明时钟或边界时钟功能以校正报文驻留时间。例如：一些现有技术中采用基于车载以太网传输的时间敏感网络（time-sensitive networking，tsn）网络的时钟同步方案，通过整车域控制器作为主时钟，经以太网交换机节点向终端节点发送同步报文并计算传输延迟以完成时钟同步。然而，该方案依赖有源交换机的存储转发机制，多级交换引入了不确定性与累积误差。

3、同时，对于车载摄像头等视觉传感器，业界通常采用串行器/解串器（serializer/deserializer，serdes）技术进行点对点连接，并通过控制器的通用输入/输出（general-purpose input/output，gpio）引脚发送硬件触发信号控制曝光同步。例如：一些现有技术中由中央处理单元内置的分频器模块产生摄像头曝光信号，通过同轴电缆点对点传输至摄像头串行器以控制图像传感器同步曝光。然而，该方案高度依赖中心化处理器的实时调度，一旦中央处理单元负载过高会导致触发信号发送延迟，且以太网设备与serdes设备处于不同时钟域，异构网络同步困难，线束复杂度高。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的至少一个技术问题，本发明采用的技术方案如下：

2、第一方面，本发明提出一种异构设备时钟同步系统，包括：中央计算单元、无源光分路器和多个光网络单元onu节点；

3、中央计算单元，集成光线路终端olt功能，用于获取主时钟源绝对时间并以固定的物理层帧周期发送下行光信号比特流，下行光信号比特流的下行帧中周期性嵌入全局绝对时间戳；

4、无源光分路器，用于将下行光信号比特流广播至多个onu节点；

5、多个onu节点中至少包括onu摄像头节点和onu网关节点；onu节点用于：从下行光信号比特流中提取时钟信号并锁定本地晶振，并从下行帧中提取全局绝对时间戳，基于全局绝对时间戳周期性重置本地时钟以维持与olt的时间同步；onu摄像头节点还用于：在与olt时间同步后，当时间计数值到达预设触发时刻时触发生成脉冲信号至图像传感器，以控制图像传感器开启曝光；onu网关节点还用于：在与olt时间同步后，通过边界时钟功能作为主时钟，向以太网设备发送同步报文。

6、在一些实施例中，onu节点包括：无源光网络芯片和逻辑电路模块；

7、无源光网络芯片，用于从下行光信号比特流中提取时钟信号并锁定本地晶振，并从下行帧中提取全局绝对时间戳；

8、逻辑电路模块，用于基于全局绝对时间戳周期性重置本地时钟以维持与olt的时间同步。

9、在一些实施例中，无源光网络芯片包括：时钟与数据恢复电路cdr和下行帧解析单元；

10、cdr，用于从下行光信号比特流的跳变边沿提取时钟信号并将本地晶振锁定于该时钟频率；

11、下行帧解析单元，用于从下行帧中提取全局绝对时间戳。

12、在一些实施例中，逻辑电路模块包括：时间计数器、硬件比较器和脉冲发生器；

13、时间计数器，用于基于全局绝对时间戳以及预存的延时补偿值计算真实绝对时间并周期性重置本地时钟；

14、硬件比较器，用于监控时间计数器的值，当时间计数器到达预设触发时刻时触发脉冲发生器；

15、脉冲发生器，用于生成脉冲信号。

16、在一些实施例中，onu网关节点的逻辑电路模块内置边界时钟功能模块；

17、边界时钟功能模块，用于在onu网关节点与olt时钟同步后，作为主时钟向以太网设备发送同步报文。

18、在一些实施例中，onu摄像头节点还包括：图像传感器；

19、脉冲发生器，还用于输出脉冲信号至图像传感器的快门控制引脚，以控制图像传感器开启曝光。

20、在一些实施例中，onu摄像头节点的逻辑电路模块还包括：策略指令解析单元和触发控制单元；

21、策略指令解析单元，用于接收并解析中央计算单元通过下行帧下发的全局触发策略指令；其中，全局触发策略指令包括以下至少一项：绝对起始时刻、周期和曝光时长；

22、触发控制单元，用于根据全局触发策略指令控制脉冲发生器在时间计数器到达绝对起始时刻时生成第一帧触发脉冲，并按照预设周期生成后续触发脉冲。

23、在一些实施例中，多个onu节点包括至少两个onu摄像头节点，各onu摄像头节点接收相同的绝对起始时刻。

24、在一些实施例中，全局触发策略指令采用物理层操作管理ploam消息格式封装，其中，ploam消息包括：消息类型字段、onu标识字段、绝对起始时刻字段、周期字段和曝光时长字段。

25、在一些实施例中，以太网设备包括以下一项或多项：

26、激光雷达、毫米波雷达或域控制器。

27、在一些实施例中，异构设备时钟同步系统应用于车辆的电子电气架构。

28、第二方面，本发明还提出一种车辆，车辆的域控制器或中央计算平台为权利要求1至11任一项异构设备时钟同步系统中的中央计算单元，onu摄像头节点和onu网关节点分布于车辆的不同位置。

29、本发明的有益效果：

30、本发明提出的异构设备时钟同步系统包括：集成光线路终端olt功能的中央计算单元、无源光分路器和多个光网络单元onu节点；中央计算单元以固定的帧周期发送下行光信号比特流并嵌入全局时间戳；onu节点从下行光信号比特流中提取时钟信号并锁定本地晶振实现频率锁定，基于全局时间戳周期性重置本地时钟以维持与olt的时间同步；onu摄像头节点还用于在与olt时间同步后，当时间计数值到达预设触发时刻时触发生成脉冲信号至图像传感器，以控制图像传感器开启曝光；onu网关节点还用于：在与olt时间同步后，通过边界时钟功能作为主时钟，向以太网设备发送同步报文，使以太网设备与onu网关节点保持时间同步。实现纳秒级全局同步。

1.一种异构设备时钟同步系统，其特征在于，包括：中央计算单元、无源光分路器和多个光网络单元onu节点；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述onu节点包括：无源光网络芯片和逻辑电路模块；

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述无源光网络芯片包括：时钟与数据恢复电路cdr和下行帧解析单元；

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述逻辑电路模块包括：时间计数器、硬件比较器和脉冲发生器；

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述onu网关节点的逻辑电路模块内置边界时钟功能模块；

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述onu摄像头节点还包括：图像传感器；

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述onu摄像头节点的逻辑电路模块还包括：策略指令解析单元和触发控制单元；

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述多个onu节点包括至少两个onu摄像头节点，各onu摄像头节点接收相同的所述绝对起始时刻。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述全局触发策略指令采用物理层操作管理ploam消息格式封装，其中，所述ploam消息包括：消息类型字段、onu标识字段、绝对起始时刻字段、周期字段和曝光时长字段。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述以太网设备包括以下一项或多项：

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统应用于车辆的电子电气架构。

12.一种车辆，其特征在于，所述车辆的域控制器或中央计算平台为权利要求1至11任一项所述异构设备时钟同步系统中的所述中央计算单元，所述onu摄像头节点和所述onu网关节点分布于所述车辆的不同位置。