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GNSS/IMU 时间同步？

• GNSS-IMU 时间同步有两层含义：

  • IMU 的时间戳准确，表示 IMU 采样时刻的 GPS 时间，如果把数据发给上位机再赋值时间，会存在这传播时延，时间戳就不准确。
  • IMU 的时间戳与 GNSS 对齐，有 GNSS 数据的同时一定有一个 IMU 数据，且各 IMU 数据的时间间隔保持一致。

• 少部分 IMU 支持外部 GNSS 时间同步，就是把 PPS 接入对应引脚，就能以所需的频率输出等间隔且与 GPS 时间齐的 IMU 数据。

• 大部分 IMU 可以设置成外部触发模式，即每当对应的引脚收到一个脉冲信号就输出一个 IMU 数据。想要获取 200Hz 的 IMU 数据，就需要给 IMU 发送与 GPS 时间对齐的 200 Hz 脉冲。

• GNSS 接收机可以输出 PPS 信号，即每秒输出一个脉冲。PPS 脉冲相当的稳定，因为它由卫星上的原子钟维持；但是由于它每秒只输出一次，不能直接连 IMU 外部触发引脚，需要将 1Hz 的 PPS 脉冲转为 200Hz 的 IMU 触发脉冲信号。

• STM32 的定时器由计数器、预分频器、和自动重载寄存器组成，

  • STM32 的通用定时器连 IMU 外部触发引脚，用于产生 200 Hz 的 IMU 触发脉冲。
  • STM32 的中断连 PPS 引脚，收到 PPS 秒脉冲信号就重置通用定时器的重装载计时器。
  • 如果只是这样，还存在一个问题：以 200Hz 采样为例，PPS 信号来的时间与通用定时器的第 201 次脉冲正好重合，通用定时器如果偏快当前秒就采样了 201 次；所以需要处理一下：记录当前秒的采样数，采样满 200，就不继续采样，等待 PPS 信号。

• STM32 还负责给 IMU 数据加时间戳，时间戳可以分为整秒和秒内两部分：

  • 第一个整秒时间取 GNSS 接收机传来的 GPRMC 语句提供的时间（只需要发一次），有了第一个 GPS 整秒之后，之后每收到一次 PPS 就加一。
  • 秒内的小数部分从 0 开始递增，200 Hz 采样就是每次递增 5ms。

• 需要考虑电平匹配（TTL or CMOS）。GNSS 输出的 PPS 应该在 STM32 可接收的电平范围内，STM32 输出的 IMU 触发脉冲应该在 IMU 可接受的电平范围内，如果不匹配应当进行转换。

• 如何评估是否需要时间同步？

• 如何验证时间同步的有效性？

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