Ouster激光雷达使用PTP时间同步

IEEE1588(the Precision Time Protocol 简称为 PTP ）全称是“网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准”，可以使用ubuntu中的网卡作为时间的master也可以外接一个精准的时钟，来实现传感器的时间同步。

Ouster官方参考链接
激光雷达与系统PTP时间同步

+-------------------------------------+
| Ubuntu 18.04 System                 |
| * 2x Intel i210 Ethernet Interfaces |
| * Linux PTP service                 |
|                                     |
|      eno1                 eno2      |
+-------+---------------------+-------+
        |                     |
+-------+-------+    +--------+------+
| Trimble GM100 |    |               + +
|  GPS -> PTP   |    |  Ouster OS1   | |
|  grandmaster  |    |               | |
|  (optional)   |    |               | |
+---------------+    +---------------- |
                      +--------------- +

本篇博客主要介绍单独使用一个NUC连接Ouster OS1-128激光雷达来实现PTP时间同步。

准备工作

安装linuxptp，chrony，ethtool等工具

sudo apt update

sudo apt install linuxptp chrony ethtool

确保以太网接口支持PTP功能

# 查看网络接口
ifconfig

# 查看是否有PTP功能
sudo ethtool -T YOUR_INTERFACE

出现类似如下结果，则证明支持PTP功能（PTP Hardware Clock: 0）

Time stamping parameters for eno1:
Capabilities:
        hardware-transmit     (SOF_TIMESTAMPING_TX_HARDWARE)
        software-transmit     (SOF_TIMESTAMPING_TX_SOFTWARE)
        hardware-receive      (SOF_TIMESTAMPING_RX_HARDWARE)
        software-receive      (SOF_TIMESTAMPING_RX_SOFTWARE)
        software-system-clock (SOF_TIMESTAMPING_SOFTWARE)
        hardware-raw-clock    (SOF_TIMESTAMPING_RAW_HARDWARE)
PTP Hardware Clock: 0
Hardware Transmit Timestamp Modes:
        off                   (HWTSTAMP_TX_OFF)
        on                    (HWTSTAMP_TX_ON)
Hardware Receive Filter Modes:
        none                  (HWTSTAMP_FILTER_NONE)
        all                   (HWTSTAMP_FILTER_ALL)

出现下述结果，则证明不支持：（PTP Hardware Clock: none）

Time stamping parameters for enxf8e43bb4ab3d:
Capabilities:
	software-transmit     (SOF_TIMESTAMPING_TX_SOFTWARE)
	software-receive      (SOF_TIMESTAMPING_RX_SOFTWARE)
	software-system-clock (SOF_TIMESTAMPING_SOFTWARE)
PTP Hardware Clock: none
Hardware Transmit Timestamp Modes: none
Hardware Receive Filter Modes: none

若支持PTP功能，则继续下述操作，否则需要外接一个外部的钟。

PTP4l

• 修改/etc/linuxptp/ptp4l.conf 文件中内容。

clockClass 128
boundary_clock_jbod 1
[YOUR_INTERFACE] <- （这个放到文档中的最后，如我的为[enp86s0]）

• 创建一个文件夹

sudo mkdir -p /etc/systemd/system/ptp4l.service.d

• 在文件夹中新建下述文件，并添加内容

sudo touch /etc/systemd/system/ptp4l.service.d/override.conf
sudo gedit /etc/systemd/system/ptp4l.service.d/override.conf

[Service]
ExecStart=
ExecStart=/usr/sbin/ptp4l -f /etc/linuxptp/ptp4l.conf

phc2sys

• 创建一个文件夹

sudo mkdir -p /etc/systemd/system/phc2sys.service.d

• 在文件夹中新建下述文件，并添加内容

sudo touch  /etc/systemd/system/phc2sys.service.d/override.conf

sudo gedit /etc/systemd/system/phc2sys.service.d/override.conf

[Service]
ExecStart=
ExecStart=/usr/sbin/phc2sys -w -s CLOCK_REALTIME -c YOUR_INTERFACE（你的以太网接口名字）

修改此 /etc/systemd/system/phc2shm.service文件中的内容：

[Unit]
Description=Synchronize PTP hardware clock (PHC) to NTP SHM
Documentation=man:phc2sys
After=ntpdate.service
Requires=ptp4l.service
After=ptp4l.service
[Service]
Type=simple
ExecStart=/usr/sbin/phc2sys -s YOUR_INTERFACE -E ntpshm -w 
[Install]
WantedBy=multi-user.target

注：YOUR_INTERFACE为你的以太网接口名字

启动各项服务

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart ptp4l
sudo systemctl restart phc2sys
sudo systemctl restart phc2shm

启动ouster驱动

修改ouster驱动中的Launch文件中内容timestamp_mode (string) - Method used to timestamp measurements [TIME_FROM_INTERNAL_OSC, TIME_FROM_SYNC_PULSE_IN, TIME_FROM_PTP_1588]为TIME_FROM_PTP_1588。

• 启动ouster

source devel/setup.bash
roslaunch ouster_ros ouster_XXX.launch

接受对应的topic 并查看时间戳

Ouster_IMU: 1769 1683895566.722931
Ouster_Lidar: 177 1683895566.733269
Ouster_IMU: 1770 1683895566.737509
Ouster_IMU: 1771 1683895566.742845
Ouster_IMU: 1772 1683895566.752959
Ouster_IMU: 1773 1683895566.763221
Ouster_IMU: 1774 1683895566.772937
Ouster_IMU: 1775 1683895566.783624

注：需要读者自己写一个小程序