时间同步 - GPSD

wynn1123

已于 2025-01-23 14:52:56 修改

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分类专栏：时间同步文章标签：自动驾驶

于 2025-01-23 11:46:50 首次发布

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一、基础方案介绍：

Linux和传感器同步的时间源是统一的，最终来自RTK。该方案省去了TimeMachine2000a及其布线。

线束将RTK PPS+GPRMC连接到域控主板上的DB9。
DB9串行端口在Linux中应显示为/dev/ttyS0。如果没有，请检查BIOS设置以确保其已启用。
稍后，在我们安装了gpsd之后，PPS信号将在Linux中显示为/dev/pps0。如果没有，请检查Linux内核是否启用PPS内核模块。

二、使用GPSD将Linux与GNSS（PPS+GPRMC）同步

1.安装GPSD(3.23版本，避免未知错误）

gpsd代码构建参考链接：build.adoc · release-3.22 · gpsd / gpsd · GitLab

# sudo apt install gpsd gpsd-client # version 3.15 is old. We want 3.23 or above
cd /tmp/
curl -sS -L --retry 3 -O http://download-mirror.savannah.gnu.org/releases/gpsd/gpsd-3.23.zip
unzip gpsd-3.23.zip
cd gpsd-3.23
# prerequisites: pps-tools for improved timing. ncurses for cgps and gpsmon utility. see https://gitlab.com/gpsd/gpsd/-/blob/release-3.22/build.adoc#user-content-optional-build-components
sudo apt install scons pps-tools libncurses5-dev libncursesw5-dev
sudo scons && sudo scons check && sudo scons udev-install
gpsd --version
cgps --version
gpsmon --version

2.使用sudo vi /etc/default/gpsd 更新gpsd配置文件

 START_DAEMON="true"
 USBAUTO="true"
 DEVICES="/dev/ttyS0 /dev/pps0"
 GPSD_OPTIONS="-n --debug 2"

3.启用GPSD

sudo systemctl enable gpsd
sudo systemctl start gpsd
sudo systemctl status gpsd

4.安装chrony

sudo apt install linuxptp chrony

5.重新配置chrony以适配gpsd，参考链接：GPSD Time Service HOWTO

1）最好是，将/etc/chrony/chrony.conf配置文件中的所有“maxpoll 10” 更新为“maxpoll 5” ，以优化轮询机制

sudo sed -i 's/maxpoll 10/maxpoll 5/g' /etc/chrony/chrony.conf  # servers poll every 32s

2）将/etc/chrony/chrony.conf配置文件中的所有云服务器注释掉，以防止chrony偶发的在不同的时间源间切换，

sudo sed -i 's/^server /#server /g' /etc/chrony/chrony.conf  # comment out servers
sudo sed -i 's/^pool /#server /g' /etc/chrony/chrony.conf  # comment out pools

3）在/etc/chrony/chrony.conf配置文件中增加以下配置

allow
# set larger delay to allow the NMEA source to overlap with
# the other sources and avoid the falseticker status
# refclock SHM 0 refid NMEA precision 1e-1 offset 0.9999 delay 0.2
# offset 0.11 comes from test with Bynav RTK. https://gpsd.gitlab.io/gpsd/gpsd-time-service-howto.html#_chrony_performance_tuning
refclock SHM 0 refid NMEA precision 1e-1 offset 0.11 delay 0.2
refclock SHM 1 refid PPS precision 1e-7

4）重启chrony服务

sudo systemctl restart chrony

6.室外检查GPSD和chrony状态

sudo ppscheck /dev/ttyS0 # check is PPS signal can be received
gpsmon # check if GPRMC and PPS signal can be received
cgps # to check satellite signal
sudo ntpshmmon # outputs time with NTP0 and NTP1 if GPS receiver has good 3D lock
watch chronyc sources -v # if PPS is selected as time source, * will show up in front of PPS.
watch chronyc tracking

当GNSS天线在空旷地带时，下述截图显示了3D信息

使用“chronyc sources -v ”检查pps前是否带有“*”

参数参考：https://jfearn.fedorapeople.org/fdocs/en-US/Fedora_Draft_Documentation/0.1/html/System_Administrators_Guide/sect-Checking_if_chrony_is_synchronized.html

LastRx：表示在多久以前从该时间源收到了最后一个好的时间数据。默认时间为秒，还可以是年月日等。

last sample：由三部分组成，方括号中的代表measured offset（即代表实际测得的offset），方框左侧为adjusted offset（也就是调整校正后最终采用的offset），最后面的是erro。

stratum：NTP表示层级；

poll：表示轮序频率，PPS的poll为4，代表每隔2^4=16秒，对该时间进行轮询；

Reach：表示接收到了多少，即可到达性，默认是8进制数，每次从时间源收到或丢包都会更新该值。377表示都接收到了。

Last offset：代表上一个最好的时间偏移量；大概是-15.9微秒；

RMS offset：则代表offset的长期均方根值；

Frequency：代表如果不矫正，系统时间出错率，单位是ppm（百万分之一）

Residual freq：参考时间源测量到的频率与当前使用的频率之间的差，单位ppm；

skew：频率上的估计误差范围

root delay：表示stratum-1（也就是源）网络路径延迟总和

update interval：最后两次更新的式中间隔；

三、通过PTP给其他传感器作时间同步

1.设置传感器PTP同步方法，如lidar，需要在lidar网页配置里修改为PTP方式同步

2.开启ptp4l，将linux时间作为时间源同步给lidar

将以下信息复制到/etc/systemd/system/路径下

# /etc/systemd/system/ptp.service
[Unit]
Description=Lidar PTP synchronization using PTP
After = network.target network-online.target dbus.service
Wants = network-online.target
Requires = dbus.service

[Service]
Type=simple
User=root
Group=root
Restart=noExecStart=/usr/sbin/ptp4l -i 网口1 -i 网口2 -i 网口3 -SAm

[Install]
WantedBy=multi-user.target

sudo gedit /etc/systemd/system/ptp.service # check ethernet interface connecting sensors
sudo systemctl enable ptp.service
sudo systemctl start ptp.service

ptp4l参考：时间同步 - PTP-优快云博客