Hardware-triggered Time Synchronization of Roadside Multi-lidar, Multi-camera Measurement System for Accurate Data Alignment
作者: Shiva Agrawal, Savankumar Bhanderi, Zhiran Yan, Gordon Elger
分类: cs.CV
发布日期: 2026-07-20
💡 一句话要点
提出硬件触发的时间同步电路以解决多传感器数据对齐问题
🎯 匹配领域: 支柱八：物理动画 (Physics-based Animation)
关键词: 时间同步 多传感器系统 激光雷达 摄像头 城市交通 环境感知 开源设计
📋 核心要点
- 现有的多传感器系统在时间对齐方面存在挑战，尤其是在复杂的城市交通环境中，导致数据融合精度不足。
- 本文提出了一种新型的硬件触发时间同步电路，利用激光雷达的同步脉冲为多个摄像头生成可编程的延迟触发脉冲。
- 实验结果显示，该电路在三摄像头系统中实现了优异的空间-时间对齐，且在扩展到七摄像头的车辆平台上也表现出色。
📝 摘要（中文）
在密集城市交通环境中，异构传感器的准确时间对齐对于可靠的环境感知至关重要。本文提出了一种开源、简单、模块化且可配置的硬件触发时间同步电路，用于实现激光雷达与多个摄像头之间的时间同步。该电路使用激光雷达同步脉冲作为参考输入，为每个摄像头生成独立可编程的时间延迟触发脉冲，灵活适应不同的传感器配置和安装几何形状。通过在一个包含激光雷达和三台摄像头的路边感知系统上进行实验，系统评估了触发延迟对空间-时间对齐的影响，并量化了不同道路使用者类别下激光雷达点云测量与摄像头测量之间的重叠，以识别最大化跨传感器一致性的延迟配置。实验结果表明，该电路实现了稳健且可重复的同步，且易于部署、重新配置和扩展。
🔬 方法详解
问题定义：本文旨在解决路边多激光雷达和多摄像头系统中传感器之间的时间对齐问题。现有方法在复杂环境中难以实现高精度的时间同步，影响数据融合的可靠性。
核心思路：提出了一种基于硬件触发的时间同步电路，利用激光雷达的同步脉冲作为参考，为每个摄像头生成独立的时间延迟触发脉冲，以实现灵活的时间对齐。
技术框架：该系统包括激光雷达、多个摄像头和时间同步电路。激光雷达提供同步脉冲，电路根据预设的延迟生成触发信号，确保各传感器数据的时间一致性。
关键创新：该电路的创新在于其开源和模块化设计，使得用户能够根据不同的传感器配置灵活调整触发延迟，显著提高了系统的适应性和可扩展性。
关键设计：电路设计中，关键参数包括触发延迟的可编程性和模块化结构，确保在不同的安装几何形状下仍能实现高效的时间同步。
🖼️ 关键图片
📊 实验亮点
实验结果表明，在三摄像头系统中，所提电路实现了优异的空间-时间对齐，最大化了激光雷达与摄像头数据的重叠度。扩展到七摄像头的车辆平台后，依然保持了高效的同步性能，显示出良好的可扩展性和适应性。
🎯 应用场景
该研究的潜在应用领域包括智能交通系统、自动驾驶车辆以及城市环境监测等。通过实现高精度的多传感器数据对齐，能够显著提升环境感知的可靠性和准确性，推动智能交通技术的发展。
📄 摘要（原文）
Accurate temporal alignment of heterogeneous sensors is necessary for reliable environment perception in roadside multi-lidar, multi-camera systems, particularly in dense urban traffic. For this purpose, an open-source, simple, modular, and configurable hardware-triggered time-synchronization circuit is presented in this work to perform temporal alignment or accurate time synchronization between a lidar and multiple cameras. In the designed circuit, a lidar synchronization pulse is used as a reference input, and independently programmable, time-delayed trigger pulses are generated for each camera, allowing flexible adaptation to varying sensor setups and mounting geometries. A series of experiments is conducted on a roadside-mounted perception system comprised of lidar and three cameras, in which the trigger delay is systematically varied, and its impact on spatial-temporal alignment is evaluated. For different classes of road users, the overlap between lidar point cloud measurements and camera measurements is quantified to identify delay configurations that maximize cross-sensor consistency. The proposed circuit is shown to achieve robust and repeatable synchronization while remaining straightforward to deploy, reconfigure, and extend due to its simple and open-source design. Following validation on a three-camera roadside system, the circuit is extended to a vehicle platform with seven cameras and a lidar, providing a low-cost, extensible solution for multi-sensor synchronization across infrastructure and vehicle setups. All hardware circuit design files and source codes are available atthis https URL.