一种基于惯性测量单元的时间数据同步方法及系统与流程

1.本技术涉及数据同步技术领域，具体而言，涉及一种基于惯性测量单元的时间数据同步方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.目前，随着汽车行业越来越智能化，其中车载导航技术发展迅猛，用户对车载的定位精度要求也越来越高。通常车辆通过自身的各类传感器获取车身周围的信息，为了能够满足更高的定位精度需求，这就需要车辆具备信息获取的及时性和准确性。随着我国北斗导航卫星技术的发展，其与glonass、gps、galileo卫星导航系统共同组成了全球卫星导航系统(gnss，global navigation satellite system)，为车载导航技术提供了准确的位置信息。但由于其卫星信号易受干扰，加上现今复杂的城市道路环境，各类建筑、绿荫、地下车库等很容易对gnss信号造成干扰，导致gnss的定位效果不佳。
3.现有技术中，惯性测量单元(imu，inertial measurement unit)用于测量载体的加速度和角速度，同样为车载导航技术提供了车辆的速度和方向信息，且近几年伴随着微机电系统(mems,micro-electro-mechanical system)技术的发展，其低成本、小型化的特点逐渐成为汽车行业导航技术运用的重要因素，使其成为了车载导航技术应用中的不可或缺品。介于卫星导航在车载导航技术易受干扰的局限性，需要结合惯性测量单元以实现在遮挡的环境下持续输出高精度定位结果；gnss数据和imu数据的同步性差，难以保证定位结果的精度。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种基于惯性测量单元的时间数据同步方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质，可以实现将定位模块的时间信息与惯性测量单元的数据进行时间数据同步的技术效果。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种基于惯性测量单元的时间数据同步方法，包括：
6.获取定位模块发送的触发信号；
7.根据所述触发信号中断处理进程并开启计数器计时；
8.获取芯片模块发送的协调世界时数据，所述协调世界时数据与所述触发信号在时间上对齐；
9.在获取所述协调世界时数据后结束所述计数器计时，根据所述计数器计时生成延时数据；
10.根据所述协调世界时数据和所述延时数据生成同步时间数据。
11.在上述实现过程中，该基于惯性测量单元的时间数据同步方法通过定位模块发送的触发信号触发惯性测量单元内部的中断处理进程，通过计数器计时生成延时数据，再根据延时数据累加至协调世界时数据，生成同步时间数据，完成将定位模块和惯性测量单元
的时间数据同步；从而，该方法可以实现将定位模块的时间信息与惯性测量单元的数据进行时间数据同步的技术效果。
12.进一步地，在所述根据所述协调世界时数据和所述延时数据生成同步时间数据的步骤之后，还包括：
13.根据所述同步时间数据输出惯性测量单元数据。
14.进一步地，所述获取定位模块发送的触发信号的步骤，包括：
15.获取定位模块发送的pps触发信号。
16.进一步地，所述在获取所述协调世界时数据后结束所述计数器计时，根据所述计数器计时生成延时数据的步骤，包括：
17.获取所述协调世界时数据后结束计数器计时；
18.计算所述pps触发信号中断触发时刻起的计数器计时，生成所述延时数据。
19.在上述实现过程中，协调世界时数据与pps触发信号在时间上是对齐的，延时数据即惯性测量单元获取pps触发信号的时刻和获取协调世界时数据结束的时刻之间的时间差。
20.进一步地，在所述根据所述协调世界时数据和所述延时数据生成同步时间数据的步骤之前，所述方法还包括：
21.获取输出频率数据；
22.根据所述输出频率数据生成累加时间数据。
23.在上述实现过程中，输出频率数据即惯性测量单元输出信号给芯片模块的频率；在实现惯性测量单元和定位模块的时间数据同步时，将其作为累加时间数据考虑，可提高同步时间数据的精度。
24.进一步地，所述根据所述协调世界时数据和所述延时数据生成同步时间数据的步骤，包括：
25.根据所述协调世界时数据、所述累加时间数据和所述延时数据生成所述同步时间数据。
26.第二方面，本技术实施例提供了一种基于惯性测量单元的时间数据同步系统，包括：
27.触发信号获取模块，用于获取定位模块发送的触发信号；
28.中断处理模块，用于根据所述触发信号中断处理进程并开启计数器计时；
29.协调世界时获取模块，用于获取芯片模块发送的协调世界时数据，所述协调世界时数据与所述触发信号在时间上对齐；
30.延时模块，用于在获取所述协调世界时数据后结束所述计数器计时，根据所述计数器计时生成延时数据；
31.同步模块，用于根据所述协调世界时数据和所述延时数据生成同步时间数据。
32.进一步地，所述基于惯性测量单元的时间数据同步系统还包括：
33.惯性测量数据输出模块，用于根据所述同步时间数据输出惯性测量单元数据。
34.进一步地，所述触发信号获取模块具体用于获取定位模块发送的pps触发信号。
35.进一步地，所述延时模块包括：
36.获取单元，用于获取所述协调世界时数据后结束计数器计时；
37.延时单元，用于计算所述pps触发信号中断触发时刻起的计数器计时，生成所述延时数据。
38.进一步地，所述基于惯性测量单元的时间数据同步系统还包括：
39.输出频率获取模块，用于获取输出频率数据；
40.累加时间模块，用于根据所述输出频率数据生成累加时间数据。
41.进一步地，所述同步模块具体用于根据所述协调世界时数据、所述累加时间数据和所述延时数据生成所述同步时间数据。
42.第三方面，本技术实施例提供的一种电子设备，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面任一项所述的方法的步骤。
43.第四方面，本技术实施例提供的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如第一方面任一项所述的方法。
44.第五方面，本技术实施例提供的一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面任一项所述的方法。
45.本技术公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本技术公开的上述技术即可得知。
46.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
47.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
48.图1为本技术实施例提供的导航系统的结构框图；
49.图2为本技术实施例提供的一种基于惯性测量单元的时间数据同步方法的流程示意图；
50.图3为本技术实施例提供的另一种基于惯性测量单元的时间数据同步方法的流程示意图；
51.图4为本技术实施例提供的基于惯性测量单元的时间数据同步系统的结构框图；
52.图5为本技术实施例提供的一种电子设备的结构框图。
具体实施方式
53.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
54.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
55.本技术实施例提供了一种基于惯性测量单元的时间数据同步方法、系统、电子设
备及计算机可读存储介质，可以应用导航系统的时间数据同步，例如车载导航系统的定位模块和惯性测量单元的时间数据同步；该基于惯性测量单元的时间数据同步方法通过定位模块发送的触发信号触发惯性测量单元内部的中断处理进程，通过计数器计时生成延时数据，再根据延时数据累加至协调世界时数据，生成同步时间数据，完成将定位模块和惯性测量单元的时间数据同步；从而，该方法可以实现将定位模块的时间信息与惯性测量单元的数据进行时间数据同步的技术效果。
56.请参见图1，图1为本技术实施例提供的导航系统的结构框图；该导航系统包括定位模块11、芯片模块12和惯性测量单元13，通讯接口及信号包括uart1、uart2通讯串口、pps触发信号。
57.示例性地，定位模块11为gnss模组(高精度卫星定位模组)，该模组可为提供厘米级的定位信息、时间信息等数据信息，并通过uart1通讯串口完成与芯片模块12之间的数据通讯。同时定位模块11为惯性测量单元13提供pps(pulse per second，秒脉冲)信号，pps信号接入惯性测量单元13的外部中断接口，用于触发惯性测量单元13内部的外部中断处理程序。
58.示例性地，芯片模块12为系统级芯片(soc，system on chip)模块；在一些实施场景如车载导航系统中，芯片模块12为车辆域控制器软件实现端。芯片模块12通过uart1通讯串口接收来自定位模块11的定位信息、时间信息等数据信息，并将解析后的协调世界时(utc，universal time coordinated)时间信息通过uart2通讯串口发送至惯性测量单元13。
59.请参见图2，图2为本技术实施例提供的一种基于惯性测量单元的时间数据同步方法的流程示意图，该基于惯性测量单元的时间数据同步方法包括如下步骤：
60.s100：获取定位模块发送的触发信号。
61.示例性地，定位模块给惯性测量单元发送触发信号，惯性测量单元在接收触发信号后，触发内部的外部中断处理程序。
62.s200：根据触发信号中断处理进程并开启计数器计时。
63.示例性地，在触发中断处理进程(内部的外部中断处理程序)后，内部的计数器开始计时。
64.s300：获取芯片模块发送的协调世界时数据，协调世界时数据与触发信号在时间上对齐。
65.示例性地，协调世界时数据由定位模块发送给芯片模块，再由芯片模块发送给惯性测量单元；惯性测量单元在获得定位模块发送的触发信号、芯片模块发送的协调世界时数据后，将协调世界时数据与触发信号在时间上对齐。
66.s400：在获取协调世界时数据后结束计数器计时，根据计数器计时生成延时数据。
67.s500：根据协调世界时数据和延时数据生成同步时间数据。
68.示例性地，将延时数据和协调世界时数据相加，生成同步时间数据；根据同步时间数据可将同步后的惯性测量单元数据及时间信息输出芯片模块，完成将定位模块和惯性测量单元数据的软件同步。
69.在一些实施场景中，该基于惯性测量单元的时间数据同步方法通过定位模块发送的触发信号触发惯性测量单元内部的中断处理进程，通过计数器计时生成延时数据，再根
据延时数据累加至协调世界时数据，生成同步时间数据，完成将定位模块和惯性测量单元的时间数据同步；从而，该方法可以实现将定位模块的时间信息与惯性测量单元的数据进行时间数据同步的技术效果。
70.请参见图3，图3为本技术实施例提供的另一种基于惯性测量单元的时间数据同步方法的流程示意图。
71.示例性地，在s500：根据协调世界时数据和延时数据生成同步时间数据的步骤之后，还包括：
72.s600：根据同步时间数据输出惯性测量单元数据。
73.示例性地，s100：获取定位模块发送的触发信号的步骤，包括：
74.s110：获取定位模块发送的pps触发信号。
75.示例性地，在s400：获取协调世界时数据后结束计数器计时，根据计数器计时生成延时数据的步骤，包括：
76.s410：获取协调世界时数据后结束计数器计时；
77.s420：计算pps触发信号中断触发时刻起的计数器计时，生成延时数据。
78.示例性地，协调世界时数据与pps触发信号在时间上是对齐的，延时数据即惯性测量单元获取pps触发信号的时刻和获取协调世界时数据结束的时刻之间的时间差。
79.示例性地，在s500根据协调世界时数据和延时数据生成同步时间数据的步骤之前，方法还包括：
80.s501：获取输出频率数据；
81.s502：根据输出频率数据生成累加时间数据。
82.示例性地，输出频率数据即惯性测量单元输出信号给芯片模块的频率；在实现惯性测量单元和定位模块的时间数据同步时，将其作为累加时间数据考虑，可提高同步时间数据的精度。
83.示例性地，s500根据协调世界时数据和延时数据生成同步时间数据的步骤，包括：
84.s503：根据协调世界时数据、累加时间数据和延时数据生成同步时间数据。
85.在一些实施方式中，结合图1至图3，本技术实施例提供的基于惯性测量单元的时间数据同步方法可实现定位模块11和惯性测量单元13数据的软件同步；定位模块11每次发出的pps触发信号触发惯性测量单元13内部的外部中断处理程序，与此同时发出的协调世界时数据在时间上与pps触发信号对齐；
86.协调世界时数据经过芯片模块12解析后通过uart2接口输入惯性测量单元13，惯性测量单元13计算pps触发信号触发时刻起的内部延时，并将内部延时累加至由芯片模块12输入的协调世界时数据上，最后将同步后的数据及时间信息通过uart2输出至芯片模块12，此过程即完成了将定位模块11和惯性测量单元13数据的软件同步。
87.示例性地，可以将定位模块11的时间信息与惯性测量单元13的数据进行数据同步(时间对齐)，并将同步后的惯性测量单元数据与时间信息通过uart2通讯接口输出至芯片模块12。
88.请参见图4，图4为本技术实施例提供的基于惯性测量单元的时间数据同步系统的结构框图，该基于惯性测量单元的时间数据同步系统包括：
89.触发信号获取模块100，用于获取定位模块发送的触发信号；
90.中断处理模块200，用于根据触发信号中断处理进程并开启计数器计时；
91.协调世界时获取模块300，用于获取芯片模块发送的协调世界时数据，协调世界时数据与触发信号在时间上对齐；
92.延时模块400，用于在获取协调世界时数据后结束计数器计时，根据计数器计时生成延时数据；
93.同步模块500，用于根据协调世界时数据和延时数据生成同步时间数据。
94.示例性地，基于惯性测量单元的时间数据同步系统还包括：
95.惯性测量数据输出模块，用于根据同步时间数据输出惯性测量单元数据。
96.示例性地，触发信号获取模块100具体用于获取定位模块发送的pps触发信号。
97.示例性地，延时模块400包括：
98.获取单元，用于获取协调世界时数据后结束计数器计时；
99.延时单元，用于计算pps触发信号中断触发时刻起的计数器计时，生成延时数据。
100.示例性地，基于惯性测量单元的时间数据同步系统还包括：
101.输出频率获取模块，用于获取输出频率数据；
102.累加时间模块，用于根据输出频率数据生成累加时间数据。
103.示例性地，同步模块500具体用于根据协调世界时数据、累加时间数据和延时数据生成同步时间数据。
104.需要注意的是，图4所示的基于惯性测量单元的时间数据同步系统与图1至图3所示的方法实施例相对应，为避免重复，此处不再赘述。
105.本技术还提供一种电子设备，请参见图5，图5为本技术实施例提供的一种电子设备的结构框图。电子设备可以包括处理器510、通信接口520、存储器530和至少一个通信总线540。其中，通信总线540用于实现这些组件直接的连接通信。其中，本技术实施例中电子设备的通信接口520用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。处理器510可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。
106.上述的处理器510可以是通用处理器，包括中央处理器(cpu，central processing unit)、网络处理器(np，network processor)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本技术实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器510也可以是任何常规的处理器等。
107.存储器530可以是，但不限于，随机存取存储器(ram，random access memory)，只读存储器(rom，read only memory)，可编程只读存储器(prom，programmable read-only memory)，可擦除只读存储器(eprom，erasable programmable read-only memory)，电可擦除只读存储器(eeprom，electric erasable programmable read-only memory)等。存储器530中存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器510执行时，电子设备可以执行上述图1至图3方法实施例涉及的各个步骤。
108.可选地，电子设备还可以包括存储控制器、输入输出单元。
109.所述存储器530、存储控制器、处理器510、外设接口、输入输出单元各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通信总线540实现电性连接。所述处理器510用于执行存储器530中存储的可执行模
块，例如电子设备包括的软件功能模块或计算机程序。
110.输入输出单元用于提供给用户创建任务以及为该任务创建启动可选时段或预设执行时间以实现用户与服务器的交互。所述输入输出单元可以是，但不限于，鼠标和键盘等。
111.可以理解，图5所示的结构仅为示意，所述电子设备还可包括比图5中所示更多或者更少的组件，或者具有与图5所示不同的配置。图5中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
112.本技术实施例还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，所述计算机程序被处理器执行时实现方法实施例所述的方法，为避免重复，此处不再赘述。
113.本技术还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行方法实施例所述的方法。
114.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
115.另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
116.所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
117.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
118.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
119.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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。