一种授时时钟同步误差的测量方法、装置和系统与流程

本技术涉及测量，具体而言，涉及一种授时时钟同步误差的测量方法、装置和系统。

背景技术：

1、目前，集成导航定位定向系统(pos)的激光雷达被广泛使用，其中，航空测绘领域常常使用这种激光雷达进行测绘。这种激光雷达在使用时，通常是通过全球导航卫星系统(gnss)获取位置数据作为初始值,并使用惯导系统(imu)获取姿态变化增量，以用于解算同步采集的激光雷达点云数据。

2、在航空测绘领域，对激光雷达点云数据采集的时间精度要求极高，激光雷达与gnss授时时钟同步误差需要控制在一个极低的范围，以保证激光雷达点云数据的可靠性。因此，测量激光雷达与gnss授时时钟同步误差对点云数据能否保证解算后的数据精度有着重大意义。目前，对测量激光雷达与gnss授时时钟同步误差的测量通常是在设备出厂前，由厂家通过专用设备进行测量的，在出厂后，用户难以自行进行测量，因此，对于出厂后的激光雷达与gnss授时时钟同步误差是否有变化以及具体的变化情况，用户通常难以知晓。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种授时时钟同步误差的测量方法、装置和系统，能够简单便捷地测得光雷达与gnss授时时钟同步误差。

2、第一方面，本技术提供了一种授时时钟同步误差的测量方法，应用于上位机，所述上位机与一激光雷达和一光电脉冲计时器电性连接，所述激光雷达与被测gnss接收机电性连接，所述光电脉冲计时器与一对照gnss接收机电性连接，所述激光雷达前方设置有一反光标记，所述反光标记的中心设置有一个透光孔，所述光电脉冲计时器的光电传感器设置在所述反光标记背向所述激光雷达的一侧并正对所述透光孔，所述激光雷达设置在一转动平台上，所述转动平台用于驱动所述激光雷达绕一轴线往复摆动，以使所述激光雷达的光束能够扫过所述透光孔；

3、所述授时时钟同步误差的测量方法包括步骤：

4、a1.在所述激光雷达往复摆动过程中，获取所述激光雷达采集到的点云数据，并记录所述光电传感器每次被所述激光雷达照射时，所述对照gnss接收机的授时时间数据，得到第一时间序列；

5、a2.在所述点云数据中确定对应所述透光孔的目标云点，以获取所述目标云点的采集时间数据，形成第二时间序列；所述目标云点的采集时间数据由所述激光雷达根据所述被测gnss接收机的授时时间数据计算得到；

6、a3.根据所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差计算所述激光雷达与所述被测gnss接收机之间的授时时钟同步误差。

7、通过引入光电脉冲计时器和对照gnss接收机以采集激光雷达扫过反光标记中心时的对照gnss接收机的时间作为参考时间，用于与激光雷达根据被测gnss接收机的授时时间数据计算得到的激光雷达扫过反光标记中心的采集时间作比较，由于对照gnss接收机和被测gnss接收机本身的时间精度是非常高的，可以把对照gnss接收机和被测gnss接收机之间的时间误差视为零，因此，该参考时间与采集时间之间的误差即为激光雷达与被测gnss接收机之间的授时时钟同步误差；通过上述过程测量激光雷达与被测gnss接收机之间的授时时钟同步误差，简单便捷，且测量结果准确性好。

8、优选地，步骤a2包括：

9、对比所述点云数据中各云点的坐标与所述透光孔的已知坐标，以确定对应所述透光孔的目标云点；

10、提取各所述目标云点的采集时间数据，并按时间先后对所述采集时间数据进行升序排序，得到第二时间序列。

11、优选地，步骤a3包括：

12、a301.计算所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差；

13、a302.计算所述时间差的平均值，作为所述激光雷达与所述被测gnss接收机之间的授时时钟同步误差。

14、通过计算多个时间差的平均值作为授时时钟同步误差，有利于提高测量结果的准确性。

15、优选地，步骤a301之后和步骤a302之前，还包括：

16、a303.剔除异常时间差。

17、通过剔除异常时间差，可避免异常时间差的存在引起较大的测量误差，从而进一步提高测量结果的准确性。

18、优选地，执行步骤a1-a3多次，以计算得到多个所述授时时钟同步误差；

19、所述授时时钟同步误差的测量方法还包括步骤：

20、a4.计算所述授时时钟同步误差的平均值，作为最终的授时时钟同步误差。

21、第二方面，本技术提供了一种授时时钟同步误差的测量装置，应用于上位机，所述上位机与一激光雷达和一光电脉冲计时器电性连接，所述激光雷达与被测gnss接收机电性连接，所述光电脉冲计时器与一对照gnss接收机电性连接，所述激光雷达前方设置有一反光标记，所述反光标记的中心设置有一个透光孔，所述光电脉冲计时器的光电传感器设置在所述反光标记背向所述激光雷达的一侧并正对所述透光孔，所述激光雷达设置在一转动平台上，所述转动平台用于驱动所述激光雷达绕一轴线往复摆动，以使所述激光雷达的光束能够扫过所述透光孔；

22、所述授时时钟同步误差的测量装置包括：

23、第一获取模块，用于在所述激光雷达往复摆动过程中，获取所述激光雷达采集到的点云数据，并记录所述光电传感器每次被所述激光雷达照射时，所述对照gnss接收机的授时时间数据，得到第一时间序列；

24、第二获取模块，用于在所述点云数据中确定对应所述透光孔的目标云点，以获取所述目标云点的采集时间数据，形成第二时间序列；所述目标云点的采集时间数据由所述激光雷达根据所述被测gnss接收机的授时时间数据计算得到；

25、第一计算模块，用于根据所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差计算所述激光雷达与所述被测gnss接收机之间的授时时钟同步误差。

26、通过上述过程测量激光雷达与被测gnss接收机之间的授时时钟同步误差，简单便捷，且测量结果准确性好。

27、优选地，所述第二获取模块在所述点云数据中确定对应所述透光孔的目标云点，以获取所述目标云点的采集时间数据，形成第二时间序列的时候，执行：

28、对比所述点云数据中各云点的坐标与所述透光孔的已知坐标，以确定对应所述透光孔的目标云点；

29、提取各所述目标云点的采集时间数据，并按时间先后对所述采集时间数据进行升序排序，得到第二时间序列。

30、优选地，所述第一计算模块在根据所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差计算所述激光雷达与所述被测gnss接收机之间的授时时钟同步误差的时候，执行：

31、计算所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差；

32、计算所述时间差的平均值，作为所述激光雷达与所述被测gnss接收机之间的授时时钟同步误差。

33、优选地，所述第一计算模块在计算所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差之后，且在计算所述时间差的平均值，作为所述激光雷达与所述被测gnss接收机之间的授时时钟同步误差之前，执行：

34、剔除异常时间差。

35、第三方面，本技术提供了一种授时时钟同步误差的测量系统，包括上位机、激光雷达、光电脉冲计时器、被测gnss接收机、对照gnss接收机、反光标记和转动平台，所述激光雷达、所述光电脉冲计时器和所述转动平台均与所述上位机电性连接，所述被测gnss接收机与所述激光雷达电性连接，所述对照gnss接收机与所述光电脉冲计时器电性连接；所述反光标记设置在所述激光雷达前方，且所述反光标记中心设置有一个透光孔，所述光电脉冲计时器的光电传感器设置在所述反光标记背向所述激光雷达的一侧并正对所述透光孔；所述激光雷达设置在所述转动平台上，所述转动平台用于驱动所述激光雷达绕一轴线往复摆动，以使所述激光雷达的光束能够扫过所述透光孔；

36、所述上位机用于执行：

37、a1.在所述激光雷达往复摆动过程中，获取所述激光雷达采集到的点云数据，并记录所述光电传感器每次被所述激光雷达照射时，所述对照gnss接收机的授时时间数据，得到第一时间序列；

38、a2.在所述点云数据中确定对应所述透光孔的目标云点，以获取所述目标云点的采集时间数据，形成第二时间序列；所述目标云点的采集时间数据由所述激光雷达根据所述被测gnss接收机的授时时间数据计算得到；

39、a3.根据所述第一时间序列和所述第二时间序列的各时间数据之间的时间差计算所述激光雷达与所述被测gnss接收机之间的授时时钟同步误差。

40、有益效果：

41、本技术提供的授时时钟同步误差的测量方法、装置和系统，通过引入光电脉冲计时器和对照gnss接收机以采集激光雷达扫过反光标记中心时的对照gnss接收机的时间作为参考时间，用于与激光雷达根据被测gnss接收机的授时时间数据计算得到的激光雷达扫过反光标记中心的采集时间作比较，由于对照gnss接收机和被测gnss接收机本身的时间精度是非常高的，可以把对照gnss接收机和被测gnss接收机之间的时间误差视为零，因此，该参考时间与采集时间之间的误差即为激光雷达与被测gnss接收机之间的授时时钟同步误差；通过上述过程测量激光雷达与被测gnss接收机之间的授时时钟同步误差，简单便捷，且测量结果准确性好。