本发明属于吊舱、ins/gnss导航，具体涉及一种基于gnss的光电吊舱多载荷数据同步装置及方法的设计。
背景技术：
1、光电载荷是指在有人、无人飞行器、车辆或船舰等多种载体上的硬件系统，光电吊舱即为其中重要的部分之一，通常通过惯性导航器件等传感器感知吊舱位置、姿态变化，并通过伺服电机等控制器完成吊舱的稳定和准确定向，可以搭载红外摄像机、可见光摄像机、激光雷达、激光测距仪等多种光电载荷，实现对目标的定位、追踪、拍照、识别等功能，在军事侦察、资源勘探等方面具备广泛应用。
2、光电吊舱多载荷数据同步通常为：光电相机、惯性传感器、激光雷达、激光测距仪等传感器只是通过简单的数据传输，将各自的数据传输至数据处理计算机，然后数据处理计算机根据接收数据的时间来进行数据对齐实现数据同步。但是在实际应用中不同的传感器的测量频率不同，传输数据的速度和延时也不一定，因此就会导致光电吊舱整合信息失真，视频图像与吊舱位姿和距离不匹配，无法满足精准定位的需求。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决传统同步方式存在延时误差，无法实现光电吊舱多载荷数据的精准同步，吊舱定位精度不够高的问题，提出了一种基于gnss的光电吊舱多载荷数据同步装置及方法。
2、本发明的技术方案为：第一方面，一种基于gnss的光电吊舱多载荷数据同步装置，包括： gnss接收机模块、惯性导航模块、数据采集模块和信息处理模块；
3、所述gnss接收机模块和所述惯性导航模块通信连接，所述惯性导航模块和所述数据采集模块通信连接，所述数据采集模块和所述信息处理模块通信连接，所述惯性导航模块和所述信息处理模块通信连接；
4、所述gnss接收机模块用于输出同步脉冲信号和卫星定位信息；
5、所述惯性导航模块用于接收所述同步脉冲信号和所述卫星定位信息，并对所述同步脉冲信号和所述卫星定位信息进行处理，输出同步信号；
6、所述数据采集模块用于接收所述同步信号，并根据所述同步信号对目标进行定位、跟踪、拍照和识别，输出测量信息；
7、所述信息处理模块用于接收所述测量信息，并对所述测量信息进行整合输出。
8、本发明的有益效果是：
9、本发明实现了光电吊舱多载荷数据的精准同步，提高了吊舱定位精度，同时可以提高光电载荷在数据同步上的精度，优化了传统同步方式由于数据传输导致延时误差，解决了在光电吊舱内多个系统由于晶振不同带来的时间误差、错帧、乱帧等问题。
10、作为优选，所述gnss接收机模块包括gnss授时单元。
11、作为优选，所述惯性导航模块包括imu单元、计时器单元、时间更新单元和同步触发单元；
12、所述imu单元与所述数据采集模块通信连接，所述时间更新单元和同步触发单元均与gnss授时单元相连接，所述计时器单元与时间更新单元通信连接；
13、所述imu单元用于测量载体运动信息，并输出载体加速率信息和加速度信息；
14、所述计时器单元用于根据惯性导航模块自身的更新频率进行计时，并输出计时信息；
15、所述时间更新单元用于根据所述计时信息和所述同步脉冲信号，进行系统时间的更新，并输出更新后的时间信息；
16、所述同步触发单元用于接收所述同步脉冲信号，并根据所述同步脉冲信号触发中断进行时间的标校，并输出标校后的时间信息。
17、上述优选方案的有益效果是：
18、本发明增加了惯性导航单元的内部更新时间的校准，根据不同的更新频率，时间分辨率可做到毫秒级别，使得既解决了gnss时间分辨率小的问题，又优化了由于惯性导航单元自身晶振带来的时间误差。
19、作为优选，所述时间更新单元进行系统时间的更新的具体方法为：在未收到同步脉冲信号和卫星定位信息的情况下，惯性导航模块根据自身的更新频率进行时间更新，当utc百分秒累加够1s时，将utc秒加一，并将utc百分秒清零，以此完成utc时间的更新；在接收到同步脉冲信号和卫星定位信息的情况下，第二次接收到同步脉冲信号时，将系统的百分秒置零，令上一次收到的卫星定位信息时间加一秒，完成utc时间的更新。
20、上述优选方案的有益效果是：
21、由于gnss时间信息滞后于秒脉冲信号较长时间，因此使用上一次收到的gnss时间加一秒，来更新时间，优化了由于gnss信息传输带来的时间误差。
22、作为优选，所述数据采集模块包括光学成像单元、激光测距单元和伺服单元；
23、所述光学成像单元、激光测距单元和伺服单元均分别与惯性导航模块和信息处理模块通信连接，所述伺服单元与imu单元通信连接；
24、所述光学成像单元用于根据所述同步信号，进行图像的拍摄或视频的录制，并输出目标的图像信息或视频信息；
25、所述激光测距单元用于根据所述同步信号，测量目标与本机的距离，并输出目标的位置信息；
26、所述伺服单元用于接收所述同步信号、载体加速率信息和加速度信息，并根据所述同步信号、载体加速率信息和加速度信息进行伺服的控制。
27、上述优选方案的有益效果是：
28、通过光学成像单元、激光测距单元和伺服单元进行数据信息的采集和伺服控制，可以提高光电载荷在数据同步上的精度。
29、作为优选，所述光学成像单元设置有可见光摄像机和红外摄像机。
30、上述优选方案的有益效果是：
31、通过可见光摄像机和红外摄像机进行图像的拍摄或视频的录制，有助于实现对目标图像的拍摄或视频的录制，有助于实现对目标的精准定位，提高吊舱定位精度。
32、作为优选，所述激光测距单元设置有激光测距仪。
33、上述优选方案的有益效果是：
34、通过激光测距仪测量目标与本机的距离，有助于实现对目标的精准定位，提高吊舱定位精度。
35、第二方面，一种基于gnss的光电吊舱多载荷数据同步方法，包括以下步骤：
36、s1.使惯性导航模块根据自身更新频率的内部中断接收同步脉冲信号和卫星定位信息；
37、s2.判断是否接收到同步脉冲信号和卫星定位信息，若是，触发惯性导航模块的外部中断，并执行步骤s3，若否，返回步骤s1；
38、s3.设置同步脉冲信号有效标志并将系统百分秒清零，同时对卫星定位信息进行解包并设置卫星定位信息有效标志；
39、s4.在惯性导航模块的内部中断内判断同步脉冲信号是否有效，若是，执行步骤s5，若否，执行步骤s6；
40、s5.判断卫星定位信息是否有效，若是，执行步骤s7，若否，执行步骤s6；
41、s6.使惯性导航模块根据自身的更新频率进行系统utc时间更新；
42、s7.将卫星定位信息的时间加一秒，进行系统utc时间更新，并清除同步脉冲信号有效标志和卫星定位信息有效标志；
43、s8.向光电吊舱的gnss接收机模块、数据采集模块和信息处理模块发送同步信号和更新后的utc时间，实现光电吊舱多载荷的数据同步。
44、本发明的有益效果是：
45、本发明可以实现光电吊舱内各个光电载荷的数据同步与时间同步，优化了传统同步方式延时误差，解决了在光电吊舱内多个系统由于晶振不同带来的时间误差、错帧、乱帧等问题，提高了光电吊舱在实际运行时输出数据的同步性和准确性，同时也保证了在中途丢失gps信息时，时间的正常更新。
1.一种基于gnss的光电吊舱多载荷数据同步装置，其特征在于，包括： gnss接收机模块、惯性导航模块、数据采集模块和信息处理模块；
2.根据权利要求1所述的基于gnss的光电吊舱多载荷数据同步装置，其特征在于，所述gnss接收机模块包括gnss授时单元。
3.根据权利要求2所述的基于gnss的光电吊舱多载荷数据同步装置，其特征在于，所述惯性导航模块包括imu单元、计时器单元、时间更新单元和同步触发单元；
4.根据权利要求3所述的基于gnss的光电吊舱多载荷数据同步装置，其特征在于，所述时间更新单元进行系统时间的更新的具体方法为：在未收到同步脉冲信号和卫星定位信息的情况下，惯性导航模块根据自身的更新频率进行时间更新，当utc百分秒累加够1s时，将utc秒加一，并将utc百分秒清零，以此完成utc时间的更新；在接收到同步脉冲信号和卫星定位信息的情况下，第二次接收到同步脉冲信号时，将系统的百分秒置零，令上一次收到的卫星定位信息时间加一秒，完成utc时间的更新。
5.根据权利要求3所述的基于gnss的光电吊舱多载荷数据同步装置，其特征在于，所述数据采集模块包括光学成像单元、激光测距单元和伺服单元；
6.根据权利要求5所述的基于gnss的光电吊舱多载荷数据同步装置，其特征在于：所述光学成像单元设置有可见光摄像机和红外摄像机。
7.根据权利要求5所述的基于gnss的光电吊舱多载荷数据同步装置，其特征在于：所述激光测距单元设置有激光测距仪。
8.一种基于gnss的光电吊舱多载荷数据同步方法，其特征在于，包括以下步骤：
