PPSで計測時刻をそろえる
複数センサを組み合わせるには、データ到着時刻ではなく計測時刻をそろえる必要があります。PPSとGNSS時刻情報の役割を分けて扱います。
このページでわかること
- PPSは秒境界のタイミング基準
- GNSS時刻で絶対時刻へ対応
- 通信到着時刻と計測時刻を分ける
通信速度と時刻同期は別
通信が高速でも、OSやドライバ、バッファリングでPC到着時刻は変動します。マルチセンサ統合では、通信遅延と計測時刻を分けて扱います。
GQ7でPPSと時刻状態を扱う
現行3DM-GQ7では、外部PPS入力、PPS出力、Time Sync Status／ Lock、GPS Timestamp等を利用できます。
時刻同期の4要素
秒境界のタイミング基準を共有します。
時刻情報
GNSS時刻で絶対時刻へ対応付けます。
計測データ
各サンプルを計測時刻へ結び付けます。
PC到着時刻
転送後の到着時刻で、計測時刻とは別です。
時刻同期の比較ポイント
比較するポイント
PPS入出力、絶対タイムスタンプ、同期ロック状態、計測時刻の位置を見ます。
MicroStrainの特長
3DM-GQ7ではPPS入出力、同期状態、GPS Timestamp等を利用できます。
実運用での意味
異なるレートのIMU・LiDAR・カメラを共通の計測時刻へ配置しやすくなります。
条件：有効なGNSS航法解を持つ条件で示される1σ 30 ns／3σ 60 nsはPPSエッジのタイミング仕様で、エンドツーエンド通信遅延ではありません。
時刻同期をマルチセンサ統合へ使う
PPSは秒境界、タイムスタンプは「何時か」を対応付ける
PPSは機器間でタイミング基準を共有するための信号です。一方、GNSSタイムスタンプはそのサンプルが絶対時刻のどこに位置するかを表します。両者の役割を分けて理解すると、IMUとLiDAR、カメラなどを同じ時間軸へ配置しやすくなります。
PCへ届いた時刻を計測時刻として使わない
USBやEthernet、シリアル通信では、OS、バッファ、通信処理によって到着時刻が変動します。センサフュージョンや点群補正では、この変動と実際のサンプル取得時刻を分離する必要があります。各データがどの段階でタイムスタンプされるかを確認します。
同期状態を監視できることも運用上重要
起動直後、GNSS遮蔽、ケーブル抜けなどで時刻同期状態が変わる可能性があります。対応するMicroStrain製品ではPPSや時刻状態を利用できるため、データ収録時に同期が成立していたかを確認する構成を検討できます。
実装・選定の確認手順
- 共通時刻基準を決める
- ・トリガ・タイムスタンプの役割を機器ごとに確認する
- PC到着時刻と計測時刻を分離する
- 同期ロックと欠損時の扱いをログへ残す
この手順で整理すると、PPS精度だけでなく、各センサがどの時点で時刻付けされ、同期状態を記録できるかまで含めて、マルチセンサ統合の成立性を比較できます。
選定前の確認事項
- 共通時刻基準
- ・トリガの入出力
- 各機器のタイムスタンプ位置
- 起動・再同期・欠損時の挙動
同期要件から構成を決める
必要時刻精度、接続センサ、・トリガ条件を整理します。