V2X车载单元的授时装置、授时方法、车辆V2X设备以及车辆与流程

v2x车载单元的授时装置、授时方法、车辆v2x设备以及车辆
技术领域
1.本公开涉及无人/自动驾驶车辆技术领域，尤其涉及一种v2x车载单元的授时装置、授时方法、车辆v2x设备以及车辆。


背景技术：

2.目前，在车辆领域，车联网通信技术(v2x，vehicle to everything)已广泛应用于车辆的自动/无人驾驶的车联网和车路协同，v2x通常包括车载单元、路侧单元、感知装备和云平台等多种设备，车辆运行过程中各设备通过网络授时的形式往往会有很大延时，会严重影响对车辆所遇到的情况进行采集和处理的速度，一般而言，现有的v2x车载单元通过内部配备的内部授时模组进行授时，由于内部授时精度低且容易导致较大延时，相关技术中采用了在车载单元外部搭载高精度外部授时设备对v2x车载单元进行授时。
3.在实现本公开构思的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下技术问题：
4.通过外部授时设备对v2x车载单元进行授时，需要改造车载单元以接入外部授时设备，因此在主控制器的接口中除了与内部授时模组连接的接口之外，还需要额外预留出一组接口用于改造并接入外部授时设备，造成了主控制器接口资源的浪费，无法使用同一组信号通道兼容并切换内部授时信号和外部设备的授时信号，并且，若通过上述方式实现外部授时往往需要通过更改内部软件程序来和外部授时设备通讯，导致工作量较大，不能灵活、迅速地实现外部授时设备的接入。


技术实现要素：

5.为了至少解决相关技术中无法使用同一组信号通道兼容并切换内部授时信号和外部设备的授时信号以及需要更改内部软件程序才能实现接入外部授时设备的技术问题，本公开的实施例提供了一种v2x车载单元的授时装置、授时方法、车辆v2x设备以及车辆。
6.第一方面，本公开的实施例提供了一种v2x车载单元的授时装置，上述授时装置包括：开关切换芯片，上述开关切换芯片设置在上述v2x车载单元内并连接至上述v2x车载单元的主控制器，用于输出授时信号至上述主控制器；内部授时模块，设置在上述v2x车载单元内并连接至上述开关切换芯片，用于输出内部授时信号；外部授时模块，设置在上述v2x车载单元外并通过线缆连接至上述开关切换芯片，用于输出外部授时信号；其中，当上述开关切换芯片切换至第一状态时，上述开关切换芯片上述内部授时信号作为输出，当上述开关切换芯片切换至第二状态时，上述开关切换芯片将上述外部授时信号作为输出。
7.根据本公开的实施例，上述开关切换芯片包括使能端，上述开关切换芯片包括使能端，上述开关切换芯片根据上述使能端的电平来切换上述内部授时信号和上述外部授时信号作为输出；其中，当上述使能端为高电平时，上述开关切换芯片切换至上述第一状态，上述开关切换芯片用于输出上述内部授时信号至上述主控制器；当上述使能端为低电平时，上述开关切换芯片切换至上述第二状态，上述开关切换芯片用于输出上述外部授时信号至上述主控制器。
8.根据本公开的实施例，上述授时装置还包括：硬件检测电路，上述硬件检测电路设置在上述v2x车载单元内，上述硬件检测电路的一端与上述开关切换芯片的使能端之间设置有下拉电阻，其中，当上述硬件检测电路检测到上述外部授时模块接入上述硬件检测电路时，上述使能端通过上述下拉电阻接地，使得上述使能端为低电平。
9.根据本公开的实施例，在上述开关切换芯片的使能端与上述主控制器的通用输入输出端口之间设置有上拉电阻；其中，当上述硬件检测电路未检测到上述外部授时模块接入上述硬件检测电路时，上述使能端通过上述上拉电阻连接至上述主控制器的通用输入输出端口，使得上述使能端为高电平。
10.根据本公开的实施例，上述开关切换芯片包括第一输入端和第二输入端，上述内部授时模块连接至上述开关切换芯片的第一输入端，上述硬件检测电路连接至上述开关切换芯片的第二输入端；其中，在上述第一状态下，上述内部授时模块输出的内部授时信号传输至上述第一输入端作为上述开关切换芯片的输入，上述开关切换芯片输出上述内部授时信号至上述主控制器；在上述第二状态下，上述外部授时模块输出的外部授时信号经由上述线缆和上述硬件检测电路传输至上述第二输入端作为上述开关切换芯片的输入，上述开关切换芯片输出上述外部授时信号至上述主控制器。
11.根据本公开的实施例，上述硬件检测电路包括信号接口连接器，上述信号接口连接器上设置有金属弹片；其中，在上述金属弹片未连接线缆的情况下，上述金属弹片悬空，使得上述使能端为高电平；在上述外部授时模块经由线缆连接至上述金属弹片的情况下，上述外部授时模块接入上述硬件检测电路，使得上述使能端为低电平。
12.根据本公开的实施例，上述外部授时模块包括姿态数据采集模块，上述姿态数据采集模块用于采集车辆姿态的陀螺仪信息；其中，在上述第二状态下，上述陀螺仪信息通过上述线缆和上述开关切换芯片传输至上述主控制器。
13.第二方面，本公开的实施例提供了一种v2x车载单元的授时方法，上述授时方法包括：通过如上所述的v2x车载单元的授时装置对v2x车载单元进行授时，上述授时装置包括设置在上述v2x车载单元内的内部授时模块、开关切换芯片和设置在上述v2x车载单元外的外部授时模块；其中，在上述外部授时模块未接入上述v2x车载单元的情况下，通过上述内部授时模块对v2x车载单元进行授时；在上述外部授时模块接入上述v2x车载单元的情况下，通过上述外部授时模块对v2x车载单元进行授时。
14.第三方面，本公开的实施例提供了一种车辆v2x设备，包括v2x车载单元，上述v2x车载单元包括如上所述的v2x车载单元的授时装置。
15.第四方面，本公开的实施例提供了一种车辆，上述车辆包括如上所述的v2x车载单元或车辆v2x设备。
16.本公开实施例提供的上述技术方案至少具有如下优点的部分或全部：
17.通过设置开关切换芯片实现了内部授时模式和外部授时模式之间的灵活切换，能够实现使用同一组信号通道兼容并切换内部授时信号和外部设备的授时信号，且无需更改内部软件程序来和外部授时设备通讯，既能够在需要内部授时的场景下实现内部授时，同时又能够在需要高精度外部授时的应用场景下实现内部授时切换为外部授时，大大提高车载单元主控制器的接口资源利用率，能够方便快速地实现接入，提高了灵活度和便捷性。
附图说明
18.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
19.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1示意性地示出了根据本公开一实施例的v2x车载单元的授时装置的结构示意图；以及
21.图2示意性地示出了根据本公开一实施例的v2x车载单元的授时方法的流程图。
具体实施方式
22.目前，以车联网通信技术(v2x，vehicle to everything)为基础的车联网和车路协同是实现自动驾驶的关键，能大幅降低道路交通事故、提高交通效率，而自动驾驶的关键就是设备在车辆运行过程中对遇到的情况进行采集和处理速度，一般而言，现有的v2x车载单元通过内部配备的内部授时模组进行授时，由于内部授时精度低且容易导致较大延时，各种设备(包括各种传感器)通过网络授时的形式往往会有很大延时，这在车辆运行过程中会严重影响对车辆所遇到的情况进行采集和处理的速度。
23.现有技术中的车载单元的授时大多采用内部授时模组通过板端串口信号和1pps信号直连的形式对主控制器直接授时。现有技术中的车载单元的授时大多采用这种内部授时形式，这种方式成本低、精度低，在对时间精度要求比较严格的场景下，这种授时方式会导致很大的延时。
24.因此，为实现较高精度、低延时的授时，相关技术中通常采用高精度授时设备对各个设备(包括车载单元)单独授时，以及对含有时间的数据进行上传等处理。例如，采用高精度的外部授时设备来对车载单元进行授时，即，主控制器通过一组信号通道与信号接口连接器相连，该通道不同于其与内部授时模组连接的通道，额外占用了主控制器的一个接口，信号接口连接器作为接口通过外部线缆与外部高精度授时设备连接，使外部高精度授时设备通过线缆连接到车载单元接口，串口信号和1pps信号间接地传输至主控制器，以对所述车载单元进行授时。
25.由此可见，在通过外部授时设备对v2x车载单元进行授时的方式中，需要改造车载单元以接入外部授时设备，因此在主控制器的接口中除了与内部授时模组连接的接口之外，还需要额外预留出一组接口用于改造并接入外部授时设备，造成了主控制器接口资源的浪费，无法使用同一组信号通道兼容并切换内部授时信号和外部设备的授时信号，并且，若通过上述方式实现外部授时往往需要通过更改内部软件程序来和外部授时设备通讯，导致工作量较大，不能灵活、迅速地实现外部授时设备的接入。
26.有鉴于此，本公开的实施例提供了一种v2x车载单元的授时装置，上述授时装置包括：开关切换芯片，上述开关切换芯片设置在上述v2x车载单元内并连接至上述v2x车载单元的主控制器，用于输出授时信号至上述主控制器；内部授时模块，设置在上述v2x车载单元内并连接至上述开关切换芯片，用于输出内部授时信号；外部授时模块，设置在上述v2x车载单元外并通过线缆连接至上述开关切换芯片，用于输出外部授时信号；其中，当上述开
关切换芯片切换至第一状态时，上述开关切换芯片上述内部授时信号作为输出，当上述开关切换芯片切换至第二状态时，上述开关切换芯片将上述外部授时信号作为输出。
27.本公开的实施例提供的v2x车载单元的授时装置能够实现使用同一组信号通道兼容并切换内部授时信号和外部设备的授时信号，且无需更改内部软件程序来和外部授时设备通讯，既能够在需要内部授时的场景下实现内部授时，同时又能够在需要高精度外部授时的应用场景下实现内部授时切换为外部授时，大大提高车载单元主控制器的接口资源利用率，能够方便快速地实现接入，提高了灵活度和便捷性。
28.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
29.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括上述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
30.本公开的第一个示例性实施例提供了一种v2x车载单元的授时装置。
31.图1示意性地示出了根据本公开一实施例的v2x车载单元的授时装置的结构示意图。
32.参照图1所示，本公开实施例提供的v2x车载单元的授时装置，上述v2x车载单元100包括主控制器，上述授时装置包括：开关切换芯片，上述开关切换芯片设置在上述车载单元内并连接至上述v2x车载单元的主控制器，用于输出授时信号至上述主控制器；内部授时模块，设置在上述v2x车载单元内并连接至上述开关切换芯片，用于输出内部授时信号；外部授时模块，设置在上述v2x车载单元外并通过线缆连接至上述开关切换芯片，用于输出外部授时信号。
33.当上述开关切换芯片切换至第一状态时，上述开关切换芯片上述内部授时信号作为输出，当上述开关切换芯片切换至第二状态时，上述开关切换芯片将上述外部授时信号作为输出。其中，第一状态可以理解为内部授时模式，通过内部授时信号对主控制器进行授时，第二状态可以理解为外部授时模式，通过外部授时信号对主控制器进行授时。
34.具体的，根据本公开实施例的授时装置的内部授时模块可以是内部授时模组。车载单元的主控制器可以通过使用一组串口信号和通用输入输出信号接口与内部授时模组连接，其可以通过一端口与开关切换芯片连接，用于传输串口信号，在第一状态下，可以传输内部串口信号和内部1pps信号，包括内部授时信息(例如，可以是内部授时模组提供的时间信号)，还可以包括定位信息等其他数据，在第二状态下，可以传输外部串口信号和外部1pps信号，包括外部授时信息(例如，可以是外部时钟源信号提供的时间信号)，还可以包括定位信息等其他数据。
35.可选的，上述开关切换芯片包括使能端，上述开关切换芯片根据上述使能端的电
平来切换上述内部授时信号和上述外部授时信号作为输出，当上述使能端为高电平时，上述开关切换芯片切换至上述第一状态，上述开关切换芯片用于输出上述内部授时信号至上述主控制器；当上述使能端为低电平时，上述开关切换芯片切换至上述第二状态，上述开关切换芯片用于输出上述外部授时信号至上述主控制器。
36.具体的，开关切换芯片可以是用于实现状态切换(切换内部授时模式和外部授时模式)的任意形式的元器件，包括多种型号的开关切换芯片，例如可以是ts5a23159型号的芯片，以及其他多种型号的芯片。
37.示例性的，开关切换芯片可以包括使能端，例如使能引脚，在使能引脚为高电平时，芯片的选择模式为内部模组对主控制器进行授时，将上述内部授时模块输出的内部授时信号接入至上述主控制器；而当外部授时模块(例如，外部高精度设备)通过线缆连接到车载单元接口时，芯片的使能引脚被接地拉低，从而切换为第二状态(外部授时模式)，即，将上述外部授时模块输出的外部授时信号接入至上述主控制器。
38.可选的，上述授时装置还包括：硬件检测电路，上述硬件检测电路设置在上述v2x车载单元内，上述硬件检测电路的一端与上述开关切换芯片的使能端之间设置有下拉电阻，其中，当上述硬件检测电路检测到上述外部授时模块接入上述硬件检测电路时，上述使能端通过上述下拉电阻接地，使得上述使能端为低电平。
39.具体的，硬件检测电路用于检测是否有外部授时模块接入上述硬件检测电路，当检测到外部授时模块接入上述硬件检测电路时，使能引脚通过下拉电阻接地，使得上述使能端为低电平，从而切换模式为第二状态，即，将上述外部授时模块输出的外部授时信号接入至上述主控制器。
40.可选的，在上述开关切换芯片的使能端与上述主控制器的通用输入输出端口之间设置有上拉电阻；其中，当上述硬件检测电路未检测到上述外部授时模块接入上述硬件检测电路时，上述使能端通过上述上拉电阻连接至上述主控制器的通用输入输出端口，使得上述使能端为高电平。
41.具体的，芯片的使能引脚可以与通用输入输出端口(gpio端口)经过上拉电阻相连接，主控制器gpio端口默认状态为高电平，那么，在外部授时模块未接入上述硬件检测电路时，即，芯片的使能引脚为高电平，内部授时模组经由所述开关切换芯片连接至所述主控制器，从而提供内部授时信号给主控制器进行授时。
42.可选的，上述开关切换芯片包括第一输入端和第二输入端，上述内部授时模块连接至上述开关切换芯片的第一输入端，上述硬件检测电路连接至上述开关切换芯片的第二输入端；在上述第一状态下，上述内部授时模块输出的内部授时信号传输至上述第一输入端作为上述开关切换芯片的输入，上述开关切换芯片输出上述内部授时信号至上述主控制器；在上述第二状态下，上述外部授时模块输出的外部授时信号经由上述线缆和上述硬件检测电路传输至上述第二输入端作为上述开关切换芯片的输入，上述开关切换芯片输出上述外部授时信号至上述主控制器。
43.具体的，如上述举例说明的开关切换芯片，其可以是用于实现状态切换(切换内部授时模式和外部授时模式)的任意形式的元器件，包括多种型号的开关切换芯片，例如可以是ts5a23159型号的芯片，以及其他多种型号的芯片。上述开关切换芯片至少可以包括使能端、输出端、第一输入端和第二输入端，通过使能端的高低电平的切换，控制该芯片的输出。
44.示例性的，在上述第一状态下，使能端为高电平时，上述内部授时模块输出的内部授时信号传输至上述第一输入端作为上述开关切换芯片的输入，此时开关切换芯片将该第一输入端输入的信号作为输出，即，上述开关切换芯片输出上述内部授时信号至上述主控制器，从而实现利用内部授时模组的授时信号对主控制器进行授时。
45.示例性的，在上述第二状态下，使能端为低电平时，上述外部授时模块输出的外部授时信号传输至上述第二输入端作为上述开关切换芯片的输入，此时开关切换芯片将该第二输入端输入的信号作为输出，即，上述开关切换芯片输出上述外部授时信号至上述主控制器，从而实现利用外部授时模组的授时信号对主控制器进行授时。
46.可选的，上述硬件检测电路包括信号接口连接器，上述信号接口连接器上设置有金属弹片；其中，在上述金属弹片未连接线缆的情况下，上述金属弹片悬空，使得上述使能端为高电平；在上述外部授时模块经由线缆连接至上述金属弹片的情况下，上述外部授时模块接入上述硬件检测电路，使得上述使能端为低电平。
47.具体的，线缆可以是能够传输外部授时信号的任意形式的线缆，例如，可以采用db9型号的线缆连接至金属弹片，从而导通并连接至硬件检测电路，进而使得外部授时模块接入上述硬件检测电路并传输外部授时信号，外部授时信号可以包括串口信号和1pps信号。
48.示例性的，在信号接口连接器位置处设置的金属弹片，当金属弹片未连接传输线db9公头母头时是悬空的，因芯片使能信号是经过上拉电阻和主控制器gpio连接，所以默认由内部模组进行授时，而在通过线缆将外部授时设备连接至金属弹片时，金属弹片连接外部授时设备的外壳相当于接地，开关芯片使能管脚拉低，因此断开内部授时模组连接，切换为第二状态。
49.可选的，上述外部授时模块包括姿态数据采集模块，上述姿态数据采集模块用于采集车辆姿态的陀螺仪信息；其中，在上述第二状态下，上述陀螺仪信息通过上述线缆和上述开关切换芯片传输至上述主控制器。
50.在实际应用场景中，外部授时模块通常采用高精度授时设备，该设备不仅包含高精度的授时信息，还可以提供定位信息、陀螺仪信息，陀螺仪信息可以由姿态数据采集模块提供，上述姿态数据采集模块设置在外部高精度授时设备内，用于采集车辆姿态的陀螺仪信息。
51.例如，在使用过程中，外部授时模块可以通过线缆连接的方式将授时信息、定位信息、陀螺仪信息传输给车载单元，再由车载单元进行数据的上传和处理。
52.由此，在第二状态(外部授时模式)下，可以有效地解决实际应用中因成本限制仅采用内部授时的情况下，由于内部授时模组一般不包含陀螺仪信息，不能采集车辆的姿态信息而导致的精度有限且无法提供姿态信息的问题。
53.基于上述v2x车载单元的授时装置，实现了使用同一组信号通道兼容内部授时信号和外部设备的授时信号，且无需更改内部软件程序来和外部授时设备通讯，既能够在需要内部授时的场景下实现内部授时，同时又能够在需要高精度外部授时的应用场景下实现内部授时切换为外部授时，大大提高车载单元主控制器的接口资源利用率，能够方便快速地实现接入，提高了灵活度和便捷性。同时，还可以实现对内部授时模组和外部高精度授时设备传输的信号在v2x车载单元板内进行兼容，通过硬件检测外部高精度授时设备的接入
来实现内部到外部授时的切换，达到一块硬件电路板可以适配两种应用场景的形态，从而充分提高v2x车载单元主控制器的利用率，方便外部高精度授时设备接入时的工艺。
54.本公开的第二个示例性实施例提供了一种v2x车载单元的授时方法。
55.图2示意性地示出了根据本公开一实施例的v2x车载单元的授时方法的流程图。
56.本公开的实施例提供的一种v2x车载单元的授时方法，包括：通过如上所述的v2x车载单元的授时装置对v2x车载单元进行授时，上述授时装置包括设置在上述v2x车载单元内的内部授时模块、开关切换芯片和设置在上述v2x车载单元外的外部授时模块；其中，在上述外部授时模块未接入上述v2x车载单元的情况下，通过上述内部授时模块对v2x车载单元进行授时；在上述外部授时模块接入上述v2x车载单元的情况下，通过上述外部授时模块对v2x车载单元进行授时。
57.结合图2所示，上述v2x车载单元的授时方法包括操作s401、s402、s403a和s403b：
58.在操作s401，通过如上所述的v2x车载单元的授时装置对v2x车载单元进行授时，上述授时装置包括设置在上述车载单元内的内部授时模块、开关切换芯片和设置在上述车载单元外的外部授时模块；
59.在操作s402，判断外部授时模块是否接入上述车载单元，若是，则执行操作s403a，即，在上述外部授时模块接入上述车载单元的情况下，通过上述外部授时模块对车载单元进行授时；若否，则执行操作s403b，即，在上述外部授时模块未接入上述车载单元的情况下，通过上述内部授时模块对车载单元进行授时。
60.基于上述v2x车载单元的授时方法，实现了使用同一组信号通道兼容内部授时信号和外部设备的授时信号，且无需更改内部软件程序来和外部授时设备通讯，既能够在需要内部授时的场景下实现内部授时，同时又能够在需要高精度外部授时的应用场景下实现内部授时切换为外部授时，大大提高车载单元主控制器的接口资源利用率，能够方便快速地实现接入，提高了灵活度和便捷性，便于通过拆卸和连接线缆来实现在不同场景需求下切换内部和外部授时模式。
61.本公开的第三个示例性实施例提供了一种车辆v2x设备，包括v2x车载单元，上述v2x车载单元包括如上所述的v2x车载单元的授时装置。
62.本公开的第四个示例性实施例提供了一种车辆，上述车辆包括如上所述的v2x车载单元或车辆v2x设备。
63.基于上述v2x车载单元的授时装置和授时方法，上述车辆v2x设备和车辆能够实现使用同一组信号通道兼容并切换内部授时信号和外部设备的授时信号，且无需更改内部软件程序来和外部授时设备通讯，既能够在需要内部授时的场景下实现内部授时，同时又能够在需要高精度外部授时的应用场景下实现内部授时切换为外部授时，大大提高车载单元主控制器的接口资源利用率，能够方便快速地实现接入，提高了灵活度和便捷性。
64.上述车辆可以是无人驾驶车辆或者自动驾驶车辆等。
65.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开的技术构思。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。