基于车联网的信号同步方法、装置、设备以及存储介质

技术领域

本申请涉及车联网技术领域，特别是涉及一种基于车联网的信号同步方法、装置、设备以及存储介质。

背景技术

在车联网技术领域中，路侧单元(Road Side Unit，RSU)通过V2X无线通讯技术向车载单元(On board Unit，OBU)发送路侧消息以实现车路协同等功能。

目前，RSU主要依赖于全球导航卫星系统(Global Navigation SatelliteSystem，GNSS)向目标车辆提供卫星信号，但当目标车辆处于如车库、隧道等弱信号环境中时，RSU很难通过卫星信号进行卫星定位，进而导致RSU和V2X模块无法完成信号同步，无法将数据及时准确地发送至OBU。

发明内容

本申请至少提供一种基于车联网的信号同步方法、装置、设备以及计算机可读存储介质。

本申请第一方面提供了一种基于车联网的信号同步方法，包括：若获取到的卫星信号的信号延迟信息大于或等于预设的延迟阈值，则将卫星信号传输线路切换至目标信号传输线路，所述目标信号包括移动通信信号；将从所述目标信号传输线路获取到的目标信号进行格式转换，得到同步信号；根据所述同步信号进行信号同步处理。

在一实施例中，所述将从所述目标信号传输线路获取到的目标信号进行格式转换，得到同步信号的步骤，包括：监听所述目标信号传输线路，确定所述目标信号传输线路中所述目标信号的起始帧；根据所述起始帧和所述目标信号的信号持续时间确定所述目标信号的信号数据；基于预设通信协议和所述信号数据对所述目标信号进行格式转换处理，得到所述同步信号。

在一实施例中，所述监听所述目标信号传输线路，确定所述目标信号传输线路中所述目标信号的起始帧的步骤，包括：对所述目标信号传输线路中的引脚设置边沿触发；监听所述目标信号传输线路中的边沿触发信息；根据所述边沿触发信息确定所述目标信号传输线路中所述目标信号的起始帧。

在一实施例中，所述基于预设通信协议和所述信号数据对所述目标信号进行格式转换处理，得到所述同步信号的步骤，包括：根据所述起始帧和所述目标信号的信号持续时间确定所述目标信号的信号数据，所述信号数据包括码元；根据所述预设通信协议对所述码元依次进行解析，得到与所述信号数据对应的解析数据；将所述解析数据进行封装，得到所述同步信号。

在一实施例中，所述根据所述预设通信协议对所述码元依次进行解析，得到与所述信号数据对应的解析数据；将所述解析数据进行封装，得到所述同步信号的步骤，包括：根据所述预设通信协议对所述信号数据中的码元依次进行解析，得到所述解析数据，所述解析数据包括所述信号数据对应的时钟信息；根据所述时钟信息对协调世界时进行更新，得到更新后的协调世界时；将所述更新后的协调世界时进行封装，得到所述同步信号。

在一实施例中，所述将卫星信号传输线路切换至目标信号传输线路的步骤，包括：将控制信号传输的线路开关由卫星信号侧调整至目标信号侧，所述卫星信号侧用于控制所述卫星信号传输线路传输所述卫星信号，所述目标信号侧用于控制所述目标信号传输线路传输所述目标信号和所述同步信号。

在一实施例中，所述方法还包括：将所述信号延迟信息和所述延迟阈值进行对比；若所述信号延迟信息小于所述延迟阈值，则将所述目标信号传输线路切换至所述卫星信号传输线路。

本申请第二方面提供了一种基于车联网的信号同步装置，包括：线路切换模块，用于若获取到的卫星信号的信号延迟信息大于或等于预设的延迟阈值，则将卫星信号传输线路切换至目标信号传输线路，所述目标信号包括移动通信信号；格式转换模块，用于将从所述目标信号传输线路获取到的目标信号进行格式转换，得到同步信号；同步模块，用于根据所述同步信号进行信号同步处理。

本申请第三方面提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，处理器用于执行存储器中存储的程序指令，以实现上述基于车联网的信号同步方法。

本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，程序指令被处理器执行时实现上述基于车联网的信号同步方法。

上述方案，通过检测卫星信号的信号延迟信息是否大于或等于预设的延迟阈值进而判断是否需要将卫星信号的传输线路切换为目标信号的传输线路来接收目标信号，再将目标信号进行格式转换得到同步信号以保证信号格式的一致性，由此能够实现根据同步信号对基于车联网通信的设备进行信号同步。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于说明本申请的技术方案。

图1是本申请的基于车联网的信号同步方法的一示例性的应用场景图；

图2是本申请的基于车联网的信号同步方法的一示例性实施例的流程示意图；

图3是图2示出的基于车联网的信号同步方法中步骤S220的一示例性实施例的流程示意图；

图4是B码的码元脉宽示意图；

图5是本申请中示例性示出的B码波形的示意图；

图6是本申请中示例性示出的PPS信号波形的示意图；

图7是本申请中示例性示出的B码转GNSS UART信号的流程示意图；

图8是本申请中示例性示出的B码转PPS信号的流程示意图；

图9是本申请的一示例性实施例示出的基于车联网的信号同步装置的框图；

图10是本申请电子设备一实施例的结构示意图；

图11是本申请计算机可读存储介质一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本申请实施例的方案进行详细说明。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。此外，本文中的“多”表示两个或者多于两个。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。

请参阅图1，图1是本申请的基于车联网的信号同步方法的一示例性的应用场景图，本申请所提供的基于车联网的信号同步方法可应用于应用场景中的RSU，为便于说明，本申请后文以第五代移动通信技术(5th Generation Mobile CommunicationTechnology)中的5G移动通信信号为例阐述基于车联网的信号同步。

请参阅图2，图2是本申请的基于车联网的信号同步方法的一示例性实施例的流程示意图。具体而言，可以包括如下步骤：

步骤S210，若获取到的卫星信号的信号延迟信息大于或等于预设的延迟阈值，则将卫星信号传输线路切换至目标信号传输线路，目标信号包括移动通信信号。

信号延迟信息可以根据RSU每次在接收到卫星信号时进行延迟计时得到，若相邻两帧卫星信号之间的延迟计时过长或在接收到某一帧卫星信号并进行延迟计时后长时间未接收到下一帧卫星信号都可能被认定为通信超时。

延迟阈值是用于判断是否通信超时的预设的时间阈值，若信号延迟信息大于或等于延迟阈值，则说明产生了通信超时的问题。

卫星信号传输线路用于接收和传输卫星信号，卫星信号包括GNSS信号，RSU中的GNSS模组在接收到GNSS信号后会基于GNSS信号生成秒脉冲(Pulse Per Second，PPS)信号以及通过GNSS UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)串口通信的UART信号，其中UART信号又包括如GNRMC、GNGGA等信号。PPS信号和UART信号中都包含例如世界协调时(Universal Time Coordinated，UTC)一类的时钟信息以保证通信设备的信号同步、时序同步。

目标信号传输线路用于接收和传输目标信号，目标信号包括但不限于如4G、5G等移动通信信号或是其它可适用于本应用场景的无线通信信号。

具体地，若获取到的卫星信号的信号延迟信息大于或等于预设的延迟阈值，则说明当前基于卫星信号的通信环境较差，产生了通信超时等情况，将卫星信号传输线路切换至目标信号传输线路，以至于从获取卫星信号转变为获取目标信号，避免RSU中的V2X模组获取不到准确的时钟信息，导致参与该车联网通信中的各设备的信号无法同步，更使得OBU无法准确及时地接收到RSU通过V2X模组发出的信号，其中，PPS可作为V2X模组的时钟源。

步骤S220，将从目标信号传输线路获取到的目标信号进行格式转换，得到同步信号。

格式转换指的是将RSU通过目标信号传输线路获取到的目标信号的格式转换为如PPS、GNRMC、GNGGA等格式的信号。

需要说明的是，目标信号和卫星信号的通信协议不同，两者的信号格式也不相同，为了保证通信过程中的信号一致性，也避免在信号发出后需要额外的信号处理过程降低信号的时效性，则由RSU中的信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)将接收到的目标信号转换成和卫星信号匹配的格式，得到同步信号。

具体地，可基于如B码协议等预设的通信协议将获取到的目标信号进行格式转换，B码协议指的是IRIG-B码协议(Inter-Range Instrumentation Group-B)，是国际通用的时间码方面的标准码型，RSU中的5G模组会将接收到5G信号通过5G模组中的某引脚基于B码协议进行输出到DSP，DSP则可以根据B码协议将5G信号中的数据解析再转换成PPS和UART信号的格式。

步骤S230，根据同步信号进行信号同步处理。

具体地，同步信号中包含用于时序同步的时钟信息，将同步信号进行传输，则可以根据同步信号使参与车联网通信的设备进行信号同步，同步信号的格式包括PPS、GNRMC、GNGGA等格式。

可以看出，本申请通过检测卫星信号的信号延迟信息是否大于或等于预设的延迟阈值进而判断是否需要将卫星信号的传输线路切换为目标信号的传输线路来接收目标信号，再将目标信号进行格式转换得到同步信号以保证信号格式的一致性，由此能够实现根据同步信号对基于车联网通信的设备进行信号同步。

在上述实施例的基础上，本申请实施例采用图3所示的流程图详细阐述将从目标信号传输线路获取到的目标信号进行格式转换，得到同步信号的步骤，请参阅图3，图3是图2示出的基于车联网的信号同步方法中步骤S220的一示例性实施例的流程示意图。具体而言，本实施例方法包括以下步骤：

步骤S310，监听目标信号传输线路，确定目标信号传输线路中目标信号的起始帧。

对目标信号传输线路进行监听，确定目标信号传输线路中目标信号的起始帧，保证目标信号的完整性。

具体地，可以通过设置如边沿触发、电平触发和脉宽触发等触发方式对目标信号进行监听，确定目标信号的起始帧。

需要说明的是，基于B码协议而言，B码的时帧速率为1帧/s，1帧B码包含0号至99号共100个脉冲(码元)，码元周期为10ms，每个码元序号可由索引计数确定，索引计数由准时点起开始计数，码元脉宽目前分为2ms、5ms和8ms，可参考图4为B码码元脉宽示意图，2ms脉宽表征了二进制中的“0”，5ms脉宽表征了二进制中的“1”，8ms脉宽表征了位置识别标志“P”，即P码，P码是位置码元，可参考图5以P0和P1两帧B码的波形图为例所示，每计数10个码元就有一个位置识别标志，即第10个码元就是P码，而连续两个P码表明整秒的开始，其中第二个P码的前沿就是准时点，定义为“Pr”，相当于一个B码的起始帧。

步骤S320，根据起始帧和目标信号的信号持续时间确定目标信号的信号数据。

示例性地，继续参阅图5，根据目标信号的起始帧和信号持续时间获得信号持续时间内的信号数据，即信号持续时间内各码元脉宽所表征的数据。

步骤S330，基于预设通信协议和信号数据对目标信号进行格式转换处理，得到同步信号。

示例性地，结合本实施例的前述步骤，基于B码协议和目标信号的信号数据生成同步信号，完成了由目标信号到同步信号的格式转换处理，其中，同步信号的信号数据和目标信号的信号数据所表征的内容相同。

可以看出，本实施例通过B码协议解析接收到的5G信号中的信号数据，再根据信号数据生成同步信号，实现了将5G信号转换成了同步信号的格式，保证了车联网通信过程中的信号一致性。

在上述实施例的基础上，本申请对监听目标信号传输线路，确定目标信号传输线路中目标信号的起始帧的步骤进行说明。具体而言，本实施例包括以下步骤：

对目标信号传输线路中的引脚设置边沿触发；监听目标信号传输线路中的边沿触发信息；根据边沿触发信息确定目标信号传输线路中目标信号的起始帧。

示例性地，将5G模组的B码授时引脚连接在DSP的某一个GPIO引脚，将该GPIO引脚设置为输入方向、中断类型设为边沿触发，若DSP接收到5G模组输入的B码，则能根据B码的码元波形获取码元信息，可继续参阅图5，其中两个上升沿之间的距离固定为10ms，因此可知例如第51个上升沿、第101个上升沿、151个上升沿之间的上升沿相隔500ms，令上升沿个数为count，X＝(count-1)％50，第X位置则表征了500ms的整数倍，相当于第51个上升沿、第101个上升沿、151个上升沿等，因为B码的时帧速率为1帧/s，即1帧B码对应的时间为1s＝1000ms，也就是1帧B码中会存在一个第X位置和第X+1位置，例如第51个上升沿和第101个上升沿，即可以在监听到第X个位置时DSP控制虚拟PPS引脚输出指定电平，在监听到第X+1个位置时同理输出反向的低电平，则可以整合得到如图6所示的PPS的电平信号，一帧B码转换为1PPS信号。

在上述实施例的基础上，本申请对基于预设通信协议和信号数据对目标信号进行格式转换处理，得到同步信号的步骤进行说明。具体而言，本实施例包括以下步骤：

根据起始帧和目标信号的信号持续时间确定目标信号的信号数据，信号数据包括码元；根据预设通信协议对码元依次进行解析，得到与信号数据对应的解析数据；将解析数据进行封装，得到同步信号。

结合上述实施例进行说明，上述实施例中说明了由5G模组接收5G信号通过B码协议转换成PPS信号的方法，同理可知，基于目标信号的起始帧和信号持续时间可以确定目标信号的信号数据，相当于基于各码元的脉宽确定目标信号中包含的二进制“0”和“1”的信息，同上述实施例中的方法通过监听中断触发情况来获取各目标信号和目标信号的信号数据，其中DSP内置精度高于1ms的高精度定时器，再根据B码协议中预设的解析规则，对B码中的码元进行解析，获取到B码对应的时钟信息，即解析数据，将时钟信息按照GNRMC、GNGGA等格式进行封装得到同步信号，将同步信号发送至GNSS UART串口。

在上述实施例的基础上，本申请对根据预设通信协议对码元依次进行解析，得到与信号数据对应的解析数据；将解析数据进行封装，得到同步信号的步骤进行说明。具体而言，本实施例包括以下步骤：

根据预设通信协议对信号数据中的码元依次进行解析，得到解析数据，解析数据包括信号数据对应的时钟信息；根据时钟信息对协调世界时进行更新，得到更新后的协调世界时；将更新后的协调世界时进行封装，得到同步信号。

结合上述实施例进行说明，B码的时间格式为“秒-分-时-天”，B，码的时间解析规则是码元所占信息位为秒7位、分7位、时6位、天10位,其位置在P0至P5之间。若从“Pr”开始对码元进行编号,分别定义为第0,1,2,…,99码元，则“秒”信息位于第1,2,3,4,6,7,8码元，“分”信息位于第10,11,12,13,15,16,17码元，“时”信息位于第20,21,22,23,25,26码元，“天”信息位于第30,31,32,33,35,36,37,38,40,41码元。根据解析出来的时钟信息，将系统中的UTC时间进行更新，根据码元帧率相当于每秒可以更新依次UTC时间，将UTC时间以GNRMC、GNGGA格式进行封装，得到同步信号。

在上述实施例的基础上，进一步地说明，本申请除了通过上述实施例所提供的可实施方式利用B码协议的授时规则对B码进行解析，以更新最小单位为秒的UTC时间外，还可以根据B码波形进行更细粒度的时间更新和同步，可参考如图7所示的B码转GNSS UART的流程图，设备上电启动后将之前的缓存信息清零；通过检测码元是否为P0判断是否为当前信号的起始位置；若是，则根据起始帧位置开始对码元进行分析；若否，则等待至起始帧位置；根据监听到的中断次数C，通过(C-1)％2是否等于0判断是否达到更新UTC的时间；如果未达到UTC更新时间则继续对B码进行解析；如果达到了UTC更新时间则判断UTC时间是否更新；若UTC时间未更新，则将UTC时间累加10ms，用以补偿未更新的UTC时间；之后将更新后的UTC时间进行封装，得到UART信号。本流程提供的实时方式通过中断触发次数计算出10ms间隔时间并在UTC时间未更新时进行UTC时间进行补偿更新，更新后同理以GNRMC、GNGGA格式封装，再传输至GNSS UART串口。同理也可参考如图8所示的B码转PPS的流程图，结合上述实施例和图6可知，例如对上升沿触发进行计数得到count，对于第50个上升沿和第101个上升沿，则(count-1)％50＝0，即DSP分别控制虚拟PPS引脚输出正向电平和反向电平。

还需说明的是，RSU设备上电启动后，会先进行GNSS模组、5G模组等模组的初始化，然后通过5G网络在MEC边缘计算平台进行注册，以获取来自MEC的车联网信息，将车联网信息进行广播发送；RSU设备缓存的UTC信息也会清零。

在上述实施例的基础上，本申请对将卫星信号传输线路切换至目标信号传输线路的步骤进行说明。具体而言，本实施例包括以下步骤：

将控制信号传输的线路开关由卫星信号侧调整至目标信号侧，卫星信号侧用于控制卫星信号传输线路传输卫星信号，目标信号侧用于控制目标信号传输线路传输目标信号和同步信号。

可参考图1，图1的RSU中设有PPS开关和GNSS UART开关，分别控制PPS信号的传输和UART信号的传输，其中PPS开关和GNSS UART开关都和DSP、GNSS模组分别电性连接，将控制信号传输的线路开关由卫星信号侧调整至目标信号侧，即将PPS开关和GNSS UART开关从GNSS模组侧调整至DSP侧，以使V2X模组能够接收DSP输出的同步信号。

在上述实施例的基础上，本申请还包括以下步骤：

将信号延迟信息和延迟阈值进行对比；若信号延迟信息小于延迟阈值，则将目标信号传输线路切换至卫星信号传输线路。

可以理解的是，若信号延迟信息小于延迟阈值，则表征当前的通信环境能够支持RSU基于卫星信号正常进行通信，为了减少数据过程，提升通信效率，因此可以从5G信号切换成卫星信号。

进一步需要说明的是，基于车联网的信号同步方法的执行主体可以是基于车联网的信号同步装置，例如，基于车联网的信号同步方法可以由终端设备或服务器或其它处理设备执行，其中，终端设备可以为用户设备(User Equipment，UE)、电脑、移动设备、用户终端、终端、蜂窝电话、无绳电话、个人数字处理(Personal Digital Assistant，PDA)、手持设备、计算设备、车载设备、可穿戴设备等。在一些可能的实现方式中，该基于车联网的信号同步方法可以通过处理器调用存储器中存储的计算机可读指令的方式来实现。

图9是本申请的一示例性实施例示出的基于车联网的信号同步装置的框图。如图9所示，该示例性的基于车联网的信号同步装置900包括：线路切换模块910、格式转换模块920和同步模块930。具体地：

线路切换模块910，用于若获取到的卫星信号的信号延迟信息大于或等于预设的延迟阈值，则将卫星信号传输线路切换至目标信号传输线路，目标信号包括移动通信信号；

格式转换模块920，用于将从目标信号传输线路获取到的目标信号进行格式转换，得到同步信号；

同步模块930，用于根据同步信号进行信号同步处理。

在该示例性的基于车联网的信号同步装置中，通过检测卫星信号的信号延迟信息是否大于或等于预设的延迟阈值进而判断是否需要将卫星信号的传输线路切换为目标信号的传输线路来接收目标信号，再将目标信号进行格式转换得到同步信号以保证信号格式的一致性，由此能够实现根据同步信号对基于车联网通信的设备进行信号同步。

其中，各个模块的功能可参见基于车联网的信号同步方法实施例，此处不再赘述。

请参阅图10，图10是本申请电子设备一实施例的结构示意图。电子设备100包括存储器101和处理器102，处理器102用于执行存储器101中存储的程序指令，以实现上述任一基于车联网的信号同步方法实施例中的步骤。在一个具体的实施场景中，电子设备100可以包括但不限于：微型计算机、服务器，此外，电子设备100还可以包括笔记本电脑、平板电脑等移动设备，在此不做限定。

具体而言，处理器102用于控制其自身以及存储器101以实现上述任一基于车联网的信号同步方法实施例中的步骤。处理器102还可以称为CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。处理器102可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器102还可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。另外，处理器102可以由集成电路芯片共同实现。

上述方案，通过检测卫星信号的信号延迟信息是否大于或等于预设的延迟阈值进而判断是否需要将卫星信号的传输线路切换为目标信号的传输线路来接收目标信号，再将目标信号进行格式转换得到同步信号以保证信号格式的一致性，由此能够实现根据同步信号对基于车联网通信的设备进行信号同步。

请参阅图11，图11是本申请计算机可读存储介质一实施例的结构示意图。计算机可读存储介质110存储有能够被处理器运行的程序指令111，程序指令111用于实现上述任一基于车联网的信号同步方法实施例中的步骤。

上述方案，通过检测卫星信号的信号延迟信息是否大于或等于预设的延迟阈值进而判断是否需要将卫星信号的传输线路切换为目标信号的传输线路来接收目标信号，再将目标信号进行格式转换得到同步信号以保证信号格式的一致性，由此能够实现根据同步信号对基于车联网通信的设备进行信号同步。

在一些实施例中，本公开实施例提供的装置具有的功能或包含的模块可以用于执行上文方法实施例描述的方法，其具体实现可以参照上文方法实施例的描述，为了简洁，这里不再赘述。

上文对各个实施例的描述倾向于强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以互相参考，为了简洁，本文不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性、机械或其它的形式。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。