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NTP/ptp服务器【GPS北斗同步时钟】在自动驾驶当中的应用案例

2023-02-27 11:01:59 zhanghonglei

GPS北斗标准同步时钟服务器

  一辆具备L4/L5自动驾驶功能的车辆,如果多部激光雷达之间的时间不准确?传感器感知数据通过以太网传输到wise驱动域控制器的延时会怎样?智联域控制器的规划决策决策结果不是通过以太网传输底层磁盘域控制器的延时来控制的怎么办?驾驶舱领域变化的决策决策与扬声器的声音不同步怎么办?那仍将只是一个适合演示或测试的无情机器,一个没有“灵魂”的躯壳。


  自动驾驶功能的可靠性和实时性要求远超汽车以往的任何功能,承载域架构/中央计算架构下数据传输的数据传输的汽车,必须具备当前CAN/Lin网络下数据传输的当前数据传输确认性和实时性能力。作为一种基于车载以太网提供确定性和实时数据传输的新型网络技术,TSN开始进入自动驾驶行业上下游的视野。


  TSN的确认和实时优势是基于精确的时间同步。用来实现精确时间同步的协议是IEEE 802.1AS,业内通常称为GPTP。在《时间同步,自动驾驶里的花好月圆》这篇文章中,作者介绍了PPS PTP全球架构下的时间同步系统方案,可以认为是TSN行业在此背景下的最佳选择。随着TSN上下游产业的成熟和自动驾驶量产的推进,PPS GPTP一定会满足架构/中央计算架构下的自动驾驶功能需求。


  自动驾驶圈第九期以GPTP为起点,推出TSN下一步更精确的时间同步方法。同时引入了更好的适合自动驾驶量产的时间同步架构。


  TSN之前的恋爱回顾


  TSN(时间敏感网络,Time-Sensitive Networking)技术的前身是AVB(Audio/Video bridging,音视频桥)技术。在以太网音视频传输领域,如果音视频信息没有严格的定时规则,没有可预测的延迟,就会出现声音和画面不一致的情况。高清音视频数据传输的带宽需求很大,实时性要求很高。如何在高带宽下保证实时同步传输成为以太网音视频传输领域的一个难题。


  2006年,IEEE 802.1工作组成立了AVB任务组来关注上述问题。经过几年的研究,人们成功地发现了高带宽视频数据在以太网中的实时同步传输,并制定了一系列标准。AVB已经开始吸引工业和汽车领域的产学研人士的注意。(3)频率同步


  上述传输延迟测量是基于端口和主端口的时钟振荡频率获得的。现在我们考虑如果主撕钟时钟振荡频率不一致会发生什么灵性事件。假设端口的时钟振荡频率为25MHz,则时钟振荡周期为40ns。主端口的时钟振荡频率为100MHz,时钟的时钟振荡周期为10NS。


  假设在传输延迟测量期间,在T6和T3时刻从端口记录的波动周期差是200个振荡周期。因为主端口的时钟频率是从端口的4倍,所以从端口接收的T5和T4时间之间的振荡周期差约为800。如果根据端口的40ns振荡周期计算,传输延迟为-24 s ([200x40-800x40]/2)。不仅传输没有延迟,我还提前知道了,从端口上来说无疑。


  除了中流砥柱时钟振荡频率的先天不一致,温度和老化也会导致晶振频率的不稳定。为了解决频率不同步的问题,GPTP使用频率同步来实现端口到主端口的时钟振荡频率同步。


  Pedlay_resp和pdelay_resp_follow_up包的频率传输延迟测量过程。利用两组答案,最后可以得到T5,T6,T9,T10的值,从端口可以得到下面公式的频率比。


  在主端口频率同步的情况下,频率比等于1。如果大于1,说明主端口走得快,如果小于1,说明主端口走得慢。根据频率比的值,调整自己的时间以获得正确的时间戳。


  第三,GPTP和PTP的区别


  (1)传输延迟测量方法


  GPTP仅支持P2P传输延迟测量方法。除了支持上面提到的P2P方法,PTP还支持E2E(端到端)方法。在E2E方法中,测量网络中两个支持PTP的设备之间的传输延迟,并且可以通过PTP分组的设备可以在两个设备之间传输。这导致了P2P和E2E方法在以下方面的差异。


  (A)测量精度:在P2P方式中,可以测量数据包在网桥设备中的停留时间,它会随着延迟时间发送到后一链路上的设备,因此测量精度可控且足够高。在E2E方法中,消息在总开关中的停止时间是随机的和不可获得的,导致测量精度不可控和波动范围大。


  (B)架构灵活:P2P方式中,测量包不跨设备传输,主时钟变化或从时钟新增加,只影响物理相邻的设备,有利于网络扩展。时钟的变化仍然是从时钟的变化。他们需要重新测量整个网络的传输延迟。网络比较复杂的时候,网络开销会比较大,所以网络扩展性差。


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