MTi系列产品时间同步选项@Xsens

MTi 的最佳功能之一是可以与其他设备和传感器系统同步。 借助 6 个功能（SendLatest、TriggerIndication、SyncOut、ClockSync、StartSampling 和 GNSS 1 PPS 输出），总有一种方法可以使其他传感器系统与 MTi 保持一致。 这些功能中的大部分也可以组合起来以实现更加通用的功能。

并非所有功能都适用于所有 MTi 设备。 有关每个设备可用同步选项的概述，请参阅下表。

如果在测量期间使用多个系统，那么系统之间同步测量数据很重要。 处理同步过的数据要容易得多，因为无需重新采样数据以补偿时钟漂移和时钟偏差等时序误差。 将多个系统同步涉及两个重要问题：同时开始测量和采样实例的固定时间关系。 本节将解释在使用多个测量系统时必须如何设置 MTi。

外部设备触发 MTi：SendLatest

当外部设备触发 MTi 时使用 SendLatest。

在下图中，显示了一种可能的配置，其中MTi传感器和设备 A 同步。 在此示例中，时钟发生器触发设备 A 和 MTi，确保这两个设备彼此同步。

时钟发生器的输出可以直接连接到 MTi。

注意：始终检查 SyncIn 参数是否与触发信号匹配。

一旦接收到 SyncIn 信号或 ReqData 消息，MTi 将输出最新的可用数据。可以设置延迟发送数据，也可选择是否需要在上升沿或下降沿触发 SyncIn 信号等。MTi的内部时钟决定数据何时可用。仅当在 SyncIn引脚上检测到触发或轮询（ReqData 软件触发）时才会传输此数据。这意味着触发器实例与数据的可用性不一定同时发生。因为使用了两个不同的时钟，所以在测量期间触发实例和最后一个采样实例之间的时间差可能会发生变化，其差值的最大值与所使用的采样周期相等。

SendLatest 不适用于 AccelerationHR 和 RateOfTurnHR 数据输出。如果是 PVT 数据，SendLatest 将只发送最后接收到的 PVT 数据一次。在新的 PVT 数据可用之前，后续触发不会输出任何 PVT 数据。使用 CAN 接口时，SendLatest 功能不可用。

MT Data中的标记：TriggerIndication

MTi除了向计算机发送数据，还可以在 MTData2 数据包（StatusWord状态字）中加入触发指示。 数据不会受到触发指示的影响； 触发脉冲将会在数据状态字上做标记。 对于 MTi 600 系列设备，用户可以配置 MTi 以通过配置MtData2 数据流输出单独的TriggerIndication 消息(在MT Manager的Device Data View中使用SetOutputConfiguration或MT SDK C++中的XsOutputConfiguration(XDI_TriggerIn2,100)进行配置)。 优点是该消息带有触发时刻的时间戳，因此它比仅使用StatusWord状态字具有更好的准确性。

示例：通过MT Manager的Device Data View使用SetOutputConfiguration配置MT-680所有输出选项，包括TriggerIn2(注意: 此处需要与Device Settings>Synchronization Options中的Trigger Indication(In)的Line口一致。

示例：在MTData2数据包中收到TriggerIn2数据，其中Timestamp是MTi收到SyncIn时刻的时间戳x100

此外，使用 CAN 接口时，TriggerIndication 功能不可用。

MTi 触发外部设备：SyncOut

SyncOut（称为间隔转换测量(Interval Transition Measurement)，因为 SyncOut 是在捷联积分算法( SDI) 的两个 400 Hz 间隔之间的转换时生成）用于触发其他设备。

如果 MTi 的时钟规格对于测量来说足够准确，则 MTi 可以提供基于其内部时钟以 400 Hz 频率（2.5ms）生成的同步脉冲，而不管实际选择的输出数据的频率如何。 例如，当 Interval Transition Measurement （间隔转换测量）设置为跳跃因子(Skip Factor)为 3 且脉冲宽度(Pulse Width) 为 1000 µs 时，将输出以下内容：1 ms 同步脉冲、9 ms 无同步脉冲、1 ms 同步脉冲、9 ms 无同步脉冲 等等。 每个脉冲后将跳过三个脉冲，从而产生 100 Hz 的输出信号。 数据输出（例如姿态）以及设置的数据更新率与间隔转换测量的功能实现无关。

上图显示了使用1ms脉冲宽度，跳跃因子为3的示意

SyncOut 标记在数据流中输出，显示 SyncOut 脉冲传输的准确时间。 信号可以设置为脉冲或滚动模式，在脉冲模式的情况下，极性可以设置为负或正。 低级通信协议（Xsens MTi 文档）描述了不同的设置。

要将 SyncOut 信号连接到外部设备，您可以直接从 MTi/MTi-OEM 制作一根定制电缆来连接 SyncOut 引脚（有关引脚配置，请参阅具体型号的Xsens MTi 参数表或用户手册），或者如果您使用多用途 电缆，您可以直接连接到终端接头的相应引脚。

始终检查输入电压电平和外部设备的输入阻抗是否符合 SyncOut 规格。

1 PPS 直接从 GNSS 接收器输出

SyncOut 线上的另一种可能性是 1 PPS 信号，它是直接来自 GNSS 接收器。 这个 1 PPS 脉冲的持续时间为 100 us，并以 30 ns 的精度精确输出整数秒（1.00000、2.00000 等）。 此功能仅适用于支持 GNSS 的 MTi 设备。 MTi-680(G) 不支持上述真正的 1 PPS 信号，但它可以使用间隔转换测量功能生成自己的 1 PPS 脉冲。 该脉冲随后与内部 GNSS 接收器的 1 PPS 脉冲同步，但它不会准确出现在整数秒处。

同步两个时钟：ClockSync

MTi 具有时钟同步功能：可以使用频率已知的外部时钟来调整 MTi 内部时钟的偏差。 请注意，调整后的偏差也用于校准惯性传感器，因此不会引入额外的误差。 当错过一个脉冲时，例如 因为它没有发送或丢失在输入线上，这不会对性能产生不良影响。 脉冲可能不存在的最长时间为 30 秒。

时钟同步可用于两个不同的用例：

• 当精确的外部时钟可用（例如 GPS 时间脉冲）时，可以将此频率发送到 MTi 以确保 MTi 的时间遵循 UTC 时间。
• 当外部设备的时间常数与 MTi 不同时，传感器读数在某些时刻将不再相互对齐。 如果外部设备接受同步脉冲，则可以使用SyncOut； 如果外部设备可以以与 MTi 所需输出频率相同的频率发送同步脉冲，则可以使用 SyncIn。 如果这两个选项都不可能，则时钟同步是一种替代方法。

一旦 ClockSync 被激活，它在 MTi 的StatusWord状态字输出中的相应位将被升高。 有关更多详细信息，请参阅 MT 低级通信协议文档(MT Low-Level Communication Protocol Document)。

MTi-7、MTi-8、MTi-670(G)、MTi-680(G) 和 MTi-G-710 使用时钟偏差估计功能将 MTi 与 GPS 时间 (1 ppm) 同步。 默认情况下会设置此同步，尽管不推荐，但可以禁用此同步设置。

*请注意，并非所有参考时钟频率都受 ClockSync 功能支持。这是因为参考时钟周期需要以整数毫秒为单位进行配置。例如，支持 100 Hz（周期 = 10 ms）的参考时钟频率，但不支持 60 Hz（周期 ~ 16.67 ms）。 ClockSync 功能可以处理配置的参考时钟周期与实际参考时钟周期之间的小偏差 (-0.5%)，但是当配置 17 ms 的时钟周期 (f ~ 58.8 Hz) 时，60 Hz 的参考时钟信号将超过此值。
*请注意，与 MTi 10/100 系列相比，ClockSync 实际上不会调整 MTi-7/8或MTi-600 系列的内部采样时钟的速率。相反，MTi-7/8或MTi-600系列将使用 ClockSync 将输出数据流与提供的 ClockSync 信号对齐。每个数据包的时间戳仍将根据 MTi-7/8或MTi-600 系列的（未调整的）内部采样时钟定义。如果启用，MTi 600 系列的 SyncOut 信号也将与提供的 ClockSync 信号对齐。StartSampling

MTi 的高级计时功能之一是 StartSampling 同步功能。 StartSampling 将触发 MTi 开始处理数据，从而可以选择采样的开始时间。 当数据的时序需要以优于 2.5 ms 的精度与外部传感器或传感器系统对齐时，这非常有用。 时序规范如下：

注意：此表中的规格仅适用于 MTi 10/100 系列。

可以设置延迟“接收到的第一个样本”以及整个数据输出，最长可达 0.65536 秒。 例如，设置 6810 us (6.81 ms) 的延迟将在接收到外部脉冲后 10 ms 时输出数据。


结合多种同步功能

可以在 MTi 上配置多个同步功能。 如果您需要同步多个设备，这会很有用，例如 一个 GPS 设备（提供1PPS脉冲）、一个 MTi-300 和一个需要0.2 秒来拍摄照片的外部相机。

在本例中，您可以使用 GPS 脉冲将 MTi 的时钟与 GPS 时钟同步（使用 Clock Bias Estimation），但您还需要知道 GPS 和 MTi 之间的时间差（可以设置Trigger Indication：1 PPS 触发的时间戳将在 MT Data2 数据包内显示）。 如果您需要的姿态数据的更新率与相机图像的速率不同，您可以通过设置跳跃因子(SkipFactor) 和偏移量(offset)来配置间隔转换测量 (SyncOut)输出，以便让相机有时间制作图片。

可能的同步组合列表如下所示。 还有更多用例，Xsens 可以在这方面为您提供建议。

同步设备的共同接地

就像通信接口一样，需要有一个共同接地点。 这意味着 MTi 的地必须连接到串行接口（USB 或串行）、电源（USB 或外部）和同步/时钟设备的地。 如果忽略这个共同接地，同步接口可能会受到不可修复的损坏或通信，或可能无法启动。 请参阅下面的示意图。