Velodyne VLP16时间同步

时间同步需要GPS信号和PPS信号

需求

高电平 3 ~ 15V
低电平 -15 ~ 1.2V
GPS信号 GPRMC：HHMMSS, HHMMSS.s, HHMMSS.ss 以及 HHMMSS.sss 232电平
PPS信号 TTL电平
固件版本 3.0.34.0 (VLP-16)以上

1.介绍

威力登Velodyne公司的VLP16激光雷达使用时间同步功能所需信号以及相关设置的说明，供自己以后参考，也希望能够帮助大家！

2.设置界面

下面两个按钮分别用于PPS信号同步(PPS Qualifier)，GPS信号同步(GPS Qualifier)。其中GPS信号使用美国国家海洋电子协会(NMEA)字段。在传感器网页界面可以进行设置
下面是默认设置

3.背景

激光内部只有一个代表TOH（Top Of Hour）时间的计数器，基于内部晶振器（internal oscillator）。当传感器收到一个有效的PPS信号时，TOH计数在每个PPS上升沿进行调整，使TOH与UTC时间一致。TOH在数据和位置/遥测数据包中以一个四字节的时间戳发送。
TOH时间由两部分组成，一部分是从TOH时间开始的分钟数+秒数，一部分是微秒数。如下面所示，激光只有当前时刻的分钟数+秒数+微秒数，不知道具体的年月日时。

传感器会持续检测PPS脉冲信号并评估，在网页界面和位置数据包中都可以看到。如果PPS信号有效，稳定，可靠，网页界面会显示PPS: Locked，数据包中PPS状态值（0xF4）置为0x02。

传感器使用内部振荡器记录微秒数，但是传感器可以使用PPS信号来调整微秒数，在PPS上升沿对微秒数置零。

如果有NMEA信息，分钟数+秒数通过NMEA数据校正，如果没有，每秒递增。

使用PPS信号校正微秒计数器允许传感器同步到外部PPS源。

4.PPS Qualifier

3个设置按钮，传感器如何使用GPS、PPS校正TOH计数器。
根据GPS接收器的有效/无效状态，这三个设置决定传感器的TOH计数器是否应该进入自由运行模式或使用PPS信号的上升边缘同步微秒计数器。

4.1 Require GPS Receiver Valid

该设置确定传感器利用NMEA语句中提供的GPS接收器的当前状态的方式。

• On 在使用PPS信号的上升边调整内部微秒计数器之前，该传感器要求GPS接收器数据有效。PPS校正之前需要GPS信号有效。

传感器必须接收到有效的NMEA消息，表明GPS接收器正在提供有效的时间戳

• Off 不考虑GPS信号是否有效，使用PPS信号上升沿对微秒计数器同步

4.2 Require PPS Lock

该设置决定了传感器确认PPS信号有效的方式。在多少个Delay之后才使用PPS信号。

• On 该传感器利用延迟计数（Delay）中的值来确定有效性。
• Off 该传感器忽略延迟计数（Delay）中的值，默认经过2个周期之后使用PPS信号。关闭此选项会将延迟值设置为2。

4.3 Delay

该参数是用户设置的传感器验证PPS信号有效性所需的时间，单位是整数秒，可接受的值范围从0到65535。默认值是5秒。当不使用PPS信号时，会使用内部晶振器对计数。

5. GPS Qualifier

设置TOH时间是否跟随GPS信号同步，或者跟随内部晶振器同步

5.1 Require GPS Receiver Valid

• On GPS信号有用时，使用NMEA信息对TOH时间同步。
• Off 不管GPS信号是否有效均使用NMEA信息对TOH时间同步。

6.应用

在默认设置(以及固件的以前版本)中，传感器使用PPS来同步到GPRMC消息中包含的时间，而不考虑GPRMC消息中有效标志的状态。在这种配置下，当GPS定位失效时，一个较大系统中的所有器件(激光雷达、IMU、RGB相机等)将被锁定在同一时间源(GPS接收器的内部时钟)。这允许在后期或实时处理期间对数据进行适当的协调

7.汇总

如果没有提供NMEA语句，分和秒计数器由子秒计数器的翻转来驱动。

8.电平需求

GPRMC报文信息需要232电平，PPS信号需要TTL电平。