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专利号: 2024109411845
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于机载激光雷达系统时延设计的时间同步方法,其特征在于,具体包括如下步骤:S1,对全球导航卫星系统GNSS和惯性导航系统INS进行时间同步;

S2,以PPS为时间基准,使用FPGA产生机载激光雷达系统所需的多种不同频率信号;

S3,机载激光雷达系统在飞行探测过程中接收地面计算机远程发送的命令,控制激光器、扫描镜和摄像头的开启和关闭;

S4,根据延迟时间构建机载激光雷达系统中各个组件的时间延时误差模型,组件包括:激光器、扫描镜和摄像头;

S5,由时间延时误差模型修正激光回波强度数据、扫描镜角度数据和图像像素数据,确保各数据源起始时刻时间戳与数据对齐;

步骤S1具体包括如下步骤:

S1.1,在收到PPS信号后,机载激光雷达系统记录当下系统时间戳;

S1.2,将记录的PPS时间戳与解析的GPRMC时间信息进行比对,计算两者之间的时间差;

S1.3,使用步骤S1.2得到的时间差,对INS的时间进行校准,根据时间差调整INS的系统时间,使INS的系统时间与GNSS的系统时间保持时间同步;

步骤S4具体包括:

S4.1,将GNSS的时钟作为基准时钟 ,各组件数据采集起始时刻 表示为:;

其中, 为机载激光雷达系统各组件,如扫描镜、激光器或摄像头;

S4.2, 为某组件的延迟时间,表示为:

其中,为机载激光雷达系统接收到远程激光开启命令的时刻, 为地面接收机发出开启命令后PPS信号的第一个上升沿时刻, 为信号最长周期的机载激光雷达系统组件在开启命令后的信号第二个上升沿时刻, 为随机不确定性时延, 为根据实际情况人为指定的整数倍数;

步骤S5具体为:

其中,表示某一时刻的激光回波强度数据, 表示某一时刻的扫描镜角度数据; 表示某一时刻的图像像素数据; 、 、 分别为激光回波强度数据、扫描镜角度数据和图像像素数据的各自时间戳;激光回波强度数据 、扫描镜角度数据 和图像像素数据三者均为从 时刻至各数据源停止采集时刻采集的数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于机载激光雷达系统时延设计的时间同步方法,其特征在于,步骤S2具体为:以PPS上升沿为触发,机载激光雷达系统时钟频率为百兆赫兹级,利用上升沿触发和计数器原理进行FPGA的程序设计,每秒更新一次,与PPS同步输出一定频率的激光信号、扫描镜信号和摄像头信号。

3.根据权利要求2所述的一种基于机载激光雷达系统时延设计的时间同步方法,其特征在于,步骤S3具体为:S3.1,机载激光雷达系统接收到远程激光开启命令,经FPGA信号延迟设计,机载激光雷达系统等待扫描镜信号的上升沿并计数,延迟规定时间为Δt,同时启动摄像头、激光器和扫描镜,即产生摄像头开启信号、扫描镜启动信号和激光发射信号;

S3.2,机载激光雷达系统接收到远程激光关闭命令,则同时机载激光雷达系统各部分信号输出,关闭各部分数据采集。