【技術(shù)分享】車(chē)路協(xié)同系統(tǒng)時(shí)間同步那些事兒

大家好，我是星創(chuàng)易聯(lián)的林工，從事物聯(lián)網(wǎng)通信這一行也有些年頭了。最近在做車(chē)路協(xié)同項(xiàng)目，遇到不少關(guān)于時(shí)間同步的問(wèn)題，今天跟大家分享一下實(shí)際項(xiàng)目中是怎么處理的。

先說(shuō)個(gè)簡(jiǎn)單的例子吧。大家看電影的時(shí)候經(jīng)常聽(tīng)到"5點(diǎn)40準(zhǔn)時(shí)行動(dòng)，現(xiàn)在對(duì)表，5點(diǎn)30分"這種臺(tái)詞對(duì)吧？為啥要對(duì)表？道理很簡(jiǎn)單：

• 你的表快了1小時(shí)，我準(zhǔn)時(shí)到了，你早就撤了

• 大家都得聽(tīng)一個(gè)人的，不然信息傳遞就亂套了

車(chē)路協(xié)同也是這個(gè)道理。路口的RSU要跟車(chē)上的OBU通信，邊緣計(jì)算設(shè)備要處理傳感器數(shù)據(jù)，如果時(shí)間不同步，那數(shù)據(jù)就對(duì)不上了。想象一下，車(chē)輛位置信息說(shuō)是10點(diǎn)30分01秒的，但是紅綠燈狀態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)間戳是10點(diǎn)30分03秒，這2秒的誤差在高速行駛的場(chǎng)景下可能就是幾十米的距離差！

核心設(shè)備：靠GPS就夠了

RSU、OBU這些核心設(shè)備基本都自帶GPS授時(shí)模塊，精度能達(dá)到微秒級(jí)別。我們用的星創(chuàng)易聯(lián)的SL8561系列模塊就集成了高精度GPS授時(shí)功能，開(kāi)機(jī)后自動(dòng)校時(shí)，基本不用擔(dān)心。

路側(cè)設(shè)備：PTP時(shí)間服務(wù)器是關(guān)鍵

這里就是重頭戲了。路口那些攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)，還有邊緣計(jì)算盒子，它們通常不直接聯(lián)網(wǎng)，怎么同步時(shí)間？我們的做法是在每個(gè)路口機(jī)柜里放一臺(tái)PTP時(shí)間服務(wù)器。這臺(tái)服務(wù)器：

• 通過(guò)GPS獲取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間

• 作為整個(gè)路口設(shè)備的時(shí)間基準(zhǔn)

• 其他設(shè)備通過(guò)以太網(wǎng)連接到這臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行時(shí)間同步

具體配置：

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌篏PS天線(xiàn) -> PTP服務(wù)器 -> 交換機(jī) -> 各類(lèi)傳感器設(shè)備同步精度：通常能達(dá)到亞微秒級(jí)別更新頻率：每秒校時(shí)一次

實(shí)際部署中遇到的坑

坑1：隧道里沒(méi)GPS信號(hào)

問(wèn)題： 隧道、地下車(chē)庫(kù)這些地方GPS信號(hào)弱或者沒(méi)信號(hào)解決方案：

• 用光纖傳輸GPS信號(hào)到隧道內(nèi)

• 或者用高精度的晶振時(shí)鐘，定期與隧道外的GPS時(shí)間服務(wù)器同步

坑2：設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間不一致

有次調(diào)試發(fā)現(xiàn)，明明都配置了同一個(gè)時(shí)間服務(wù)器，但是有些設(shè)備時(shí)間就是對(duì)不上。后來(lái)發(fā)現(xiàn)是設(shè)備啟動(dòng)順序問(wèn)題：

• PTP服務(wù)器要最先啟動(dòng)并穩(wěn)定

• 其他設(shè)備啟動(dòng)后需要等待一定時(shí)間才能完成時(shí)間同步

• 建議預(yù)留至少30秒的同步時(shí)間

坑3：網(wǎng)絡(luò)延時(shí)影響同步精度

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：

• 盡量用有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，WiFi的延時(shí)抖動(dòng)太大

• 交換機(jī)要支持PTP透?jìng)鞴δ?/p>

• 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載高的時(shí)候時(shí)間同步精度會(huì)下降

根據(jù)我們實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)：PTP時(shí)間服務(wù)器： 推薦用工業(yè)級(jí)的，帶雙GPS天線(xiàn)的型號(hào)，冗余設(shè)計(jì)更可靠交換機(jī)： 必須支持IEEE 1588v2協(xié)議，推薦用支持硬件時(shí)間戳的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)GPS天線(xiàn)： 選擇高增益、全向的，安裝位置要避開(kāi)金屬遮擋

時(shí)間同步看起來(lái)是個(gè)小問(wèn)題，但在車(chē)路協(xié)同這種對(duì)實(shí)時(shí)性要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景下，任何一個(gè)微小的時(shí)間誤差都可能導(dǎo)致系統(tǒng)異常。我們?cè)趯?shí)際項(xiàng)目中，通過(guò)GPS+PTP的組合方案，基本能保證整個(gè)路段設(shè)備的時(shí)間同步精度在100納秒以?xún)?nèi)，完全滿(mǎn)足車(chē)路協(xié)同的應(yīng)用需求。有類(lèi)似項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的朋友歡迎交流，遇到具體技術(shù)問(wèn)題也可以私信討論。