[发明专利]传感器同步方法和与之有关的传感器测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器同步方法，并且涉及一种传感器测量系统。

背景技术

在包括多个传感器的测量系统中，常常期望同时从所有传感器收集传感器值以便产生连接数据记录。举例来说，如果点对象的位置将在特定时间被完全确定，则必须同时收集三个对应的坐标。

为此目的的一个选项是同时地将触发信号发射到所牵涉的所有传感器，所述触发信号触发相应传感器的测量值收集。然而，其中的问题是，一般而言，由于不同类型的时间延迟，并非所有测量值都是在单个时间处被收集到。举例来说，由于触发信号和测量信号的不同的信号运行时间或者由于变化的传感器启动时间和传感器等待时间而显现延迟，其时长此外可以取决于过程或环境而变化。根据现有技术，能够在一些情况下依靠不同时地，而是在适于相应延迟时间的时间偏移下将这样的同步信号发射到所有传感器来解决该问题。然而，这意味着附加的费用并且依赖于对延迟时间的了解，这可能并不是在所有情况下都能被建立。

在连续测量的情况下，即在分别具有来自各种传感器的一个值的值元组的连续产生期间存在另外的问题。尤其由于不同的传感器死时间，单独的传感器通常被不同地时钟控制，以便即使第一测量被同时地触发了，后续测量也将不再是同时的，或者有必要等待直到相应的时钟再次启用公共测量时间为止，从而得到了单独的传感器的空闲时间。近似解由仅凑合着用单独的传感器值的近似同步性并且考虑其时间间隔是最低的或者不超过如作为连接数据记录的时间最大间隔的那些传感器值构成。

另一近似解依靠在期望的公共时间方面根据收集到的传感器测量值对近似的传感器值进行外推或内插而显现。

在这里，术语“传感器测量值”或“测量值”应被理解成表示收集到的传感器值，即通过传感器的测量直接地可用的值。测量值的收集时间是该测量值被实际测量到的时间。等待时间是从这个时间起直到这个测量值是可用的所处于的时间为止经过的时间间隔。

外推的或内插的传感器值与测量值是相对的。它指的是根据测量值计算出的值。计算是在用于待预先确定的时间变量的值的外推规则的基础上产生的。术语“外推时间”表示这种预先确定的时间值。

术语“传感器值”被理解成意指包罗万象的术语，如果不存在对两个选项中的一个的限制的需要则该术语被使用。因此，术语“记录时间”包括收集时间和外推时间两者。

对于预先确定的时间值使用外推或内插，有可能通过适当的时钟给传感器值提供恒定的时间间隔，而不是给传感器值提供等距间隔。

举例来说，当检测表面时这样的等距传感器值是期望的。为此目的，使用常常由依次扫描诸如例如建筑物之类的结构的地形并且在过程中进行记录的方法组成，作为其结果3D点云被产生。常规方法在于借助于激光扫描器进行扫描。后者由通常作为两个角度传感器开发以用于连续地对准激光测距仪或通过绕两个轴旋转产生的激光光束、并且检测两个方向角度的激光测距仪和装置构成。因此，一般地依靠首先相对于两个旋转轴来测量两个对准角度，其次借助于激光光束来测量到观测表面点的距离，而以球面坐标形式来确定表面点的位置。

在这里，上面已经提到的时间延迟造成了困难，尤其是由角度传感器的等待时间所引起的问题，所述等待时间在现有技术的角度传感器的情况下可以是例如600ns。仅能够以偏差了至少这个时间间隔的时间来触发在特定角度下的距离测量；然而，这时候，对准已经改变了，即不再对应于所确定的角度。作为这个的结果，距离和角度不涉及正好相同的表面点。距离值与匹配对准时间的可能的下游内插与缺点有联系，因为可能存在不能够在由不规则的表面分布所引起的两个距离值之间估计的突变点。

因此，为了产生规则的点扫描图案，在现有技术的扫描器中对于距离来说重要的是，针对两个方向角度以等距角度在记录期间已经被注册了。一般地，绕两个旋转轴的旋转速度不是相同的，但在一个方向上的角速度比在另一个方向上显著地大得多使得逐行扫描是可能的。

因为根据现有技术，角度传感器值的等距测量在不变的角速度的情况下试图经由恒定测量频率来实现，所以对绕快旋转轴的旋转的均匀性的挑战是相对大的。确保这样的精确时钟控制对对应的角度传感器的系统准确性提出了很高的要求。