齊利敏 徐靜

5G網(wǎng)絡(luò)的低時延、大帶寬是實現(xiàn)遠(yuǎn)程高精度控制和高可靠性駕駛的重要保障，遠(yuǎn)程駕駛可以應(yīng)用在一些特殊場景，還可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程精準(zhǔn)作業(yè)

目前，我國5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正在穩(wěn)定地、快速地向前發(fā)展。2019年6月，網(wǎng)絡(luò)運營商中國電信、中國聯(lián)通和中國移動分別取得了工信部發(fā)放的5G商用牌照。到2020年，通過5G+邊緣計算，自動駕駛面臨實現(xiàn)的可能性大大增加。未來幾年，伴隨人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的綜合應(yīng)用，汽車智能程度得到提升，5G網(wǎng)絡(luò)逐步普及車路協(xié)同設(shè)備技術(shù)進一步成熟，遠(yuǎn)程駕駛、自動駕駛等也將逐步走向成熟。未來，汽車的發(fā)展方向必然向著無人駕駛，或者輔助駕駛系統(tǒng)的方向發(fā)展。

5G遠(yuǎn)程駕駛技術(shù)的目標(biāo)及意義

基于5G通信技術(shù)的遠(yuǎn)程駕駛技術(shù)是通過模擬駕駛艙對數(shù)十甚至上百公里外的自動駕駛汽車進行遠(yuǎn)程操控。坐在駕駛艙的真實駕駛員，在操作方向盤、剎車、油門時，數(shù)據(jù)信號便會被實時傳遞到被操控車上，并完成直行、轉(zhuǎn)彎、掉頭以及定點靠邊停車等操作。目前，市場上的一些5G遠(yuǎn)程駕駛網(wǎng)關(guān)已經(jīng)能夠為汽車駕駛提供網(wǎng)絡(luò)、采集環(huán)境畫面、控車等方面的功能體驗，進一步實現(xiàn)遠(yuǎn)程駕駛的各項技術(shù)需求。

所以，5G遠(yuǎn)程駕駛也是自動駕駛實現(xiàn)商業(yè)化運營的模式之一，可在礦山或者港口等艱苦場景、搶險救災(zāi)等危險場景、共享出行車輛調(diào)度管理等應(yīng)用場景中發(fā)揮巨大作用。

5G遠(yuǎn)程駕駛中的部分關(guān)鍵技術(shù)

市場上常見的5G遠(yuǎn)程駕駛網(wǎng)關(guān)主要業(yè)務(wù)較多，主要包括提供網(wǎng)絡(luò)、采集環(huán)境畫面、控車等。為完成這些業(yè)務(wù)，需要提供的技術(shù)點主要有軟件的初始化程序、5G模塊、網(wǎng)絡(luò)共享、攝像頭初始化、視頻采集編碼、疊加軌跡線、流媒體傳輸、控車及臺架交互等。

首先，遠(yuǎn)程駕駛依賴5G網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)5G模塊被識別后，會自動進行撥號聯(lián)網(wǎng)，5G模塊正常聯(lián)網(wǎng)后就可以啟動網(wǎng)絡(luò)共享程序。當(dāng)然，流媒體要想傳輸成功，必須依靠網(wǎng)絡(luò)進行圖像數(shù)據(jù)的傳輸，所以在開機時就可以執(zhí)行攝像頭初始化、視頻采集編碼;當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通路建立后，可以直接進行流媒體數(shù)據(jù)的傳輸。其次，由于控制指令是通過遠(yuǎn)程臺架下發(fā)的，控車程序也需要在網(wǎng)絡(luò)通路建立后啟動。

多路視頻圖像采集。多路攝像頭可以同時采集視頻圖像，并進行H.265編碼輸出。其中，VI模塊的存在是為了獲取原始圖像，并對原始圖像的加工后，輸出多路不同分辨率的圖像。VPSS模塊是在接收到上個VI模塊發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)后，進行一系列的處理，例如加強、銳化等，處理后輸出多路不同分辨率的圖像用于拍照、查看預(yù)覽等。VENC模塊在接收到VI模塊和VPSS模塊處理后的圖像數(shù)據(jù)之后，按不同的協(xié)議進行編碼，并輸出相應(yīng)編碼后的碼流數(shù)據(jù)。

流媒體傳輸服務(wù)。車載端需實現(xiàn)RTSP（實時流傳輸協(xié)議）和H.265 RTP（實時傳輸協(xié)議）并作為服務(wù)器來接受臺架端的連接然后進行流媒體傳輸。另一種拉流方式是臺架端私有協(xié)議，車載端也是作為服務(wù)器來接受臺架端連接，通過TCP協(xié)議直接傳輸H.265裸流到臺架端。以幀為單位來解碼H.265媒體數(shù)據(jù)，每一幀又包含多個包，流媒體數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時需要解析成NALU（Network Abstract Layer Unit）作為單位來進行傳輸。因此，一次數(shù)據(jù)的發(fā)送需要對原始數(shù)據(jù)進行三次解析和封裝。其中，Nalu解析是在視頻數(shù)據(jù)流中找到前綴碼并根據(jù)NALU的語法元素進行FU分包處理，加上第一層nalu header;RTP封裝是指將NALU單元封裝為RTP包;TCP/UDP封裝是指可現(xiàn)實協(xié)議的中拉流方式并進行傳輸。

控車模塊。該模塊通過接收遠(yuǎn)程控車指令，將指令轉(zhuǎn)換成可以控制車輛行為的CAN信號發(fā)送給汽車，將實時獲取車輛信息發(fā)送到遠(yuǎn)程駕駛平臺，實現(xiàn)遠(yuǎn)程駕駛功能。該模塊能實現(xiàn)車輛臺架之間的交互協(xié)議，完成控車協(xié)議和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器協(xié)議，總體流程圖如圖2所示。其中，臺架交互協(xié)議定義了5G模塊與臺架之間通信的數(shù)據(jù)格式和傳輸方式。通過實現(xiàn)臺架交互協(xié)議，5G模塊可以接收臺架控車指令，臺架也可以實時獲取汽車信息。根據(jù)協(xié)議制定好數(shù)據(jù)格式和發(fā)送方式，通過實現(xiàn)CAN協(xié)議，可以將臺架發(fā)送過來的控車指令轉(zhuǎn)換成正確的CAN控車信號，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控車。MQTT是物聯(lián)網(wǎng)傳輸協(xié)議，通過發(fā)布和訂閱的方式，實現(xiàn)臺架與5G網(wǎng)關(guān)之間的數(shù)據(jù)傳輸。

5G遠(yuǎn)程駕駛技術(shù)的應(yīng)用場景

5G遠(yuǎn)程駕駛技術(shù)的應(yīng)用場景有很多種，尤其是5G網(wǎng)絡(luò)普及以后，各種商用的遠(yuǎn)程駕駛技術(shù)將會持續(xù)不斷出現(xiàn)和發(fā)展壯大。目前，市場上常見的應(yīng)用場景有以下三種。

園區(qū)觀光車。隨著現(xiàn)代人的對精神層面生活質(zhì)量要求提升，催生出了旅游業(yè)的大熱，人們已不再滿足于游覽自然人文景區(qū)的體驗感，于是各地開始紛紛打造特色游樂園，尤其是在缺乏自然資源的城市，多個旅游資源區(qū)協(xié)同發(fā)展，形成大的主題游樂園，在此之下分為各大園區(qū)，如何做到各個園區(qū)之間的緊密連接，園區(qū)觀光車就成為必不可少的工具。另外，隨著工業(yè)化進程的發(fā)展越來越快，現(xiàn)代化的工業(yè)園區(qū)也越來越大，園區(qū)的參觀或者園區(qū)之間的工作協(xié)助都需要用到一些園區(qū)的觀光車。傳統(tǒng)的觀光車，一輛車對應(yīng)一個駕駛員，當(dāng)車輛分開停放時，駕駛員要么一直守在車上，比較浪費人力，或者停車距離比較遠(yuǎn)，浪費時間。無人駕駛的園區(qū)觀光車的出現(xiàn)可以解決園區(qū)以上的困擾。在園區(qū)使用遠(yuǎn)程無人駕駛觀光車有以下優(yōu)勢：一是無人駕駛可以減少人力物力，節(jié)約園區(qū)的人力資源;二是遠(yuǎn)程駕駛可以讓園區(qū)的車輛隨時隨地到位，只在中控臺操作就可以遠(yuǎn)距離調(diào)度車輛，就近使用車輛，尤其是在惡劣的天氣情況下，既省時又省力，降低了時間成本，提高了工作效率;三是可以彰顯園區(qū)的科技實力，無人駕駛技術(shù)屬于當(dāng)前比較前沿的科技技術(shù)，一旦應(yīng)用到園區(qū)，能迅速提升整個園區(qū)形象，是園區(qū)科技硬實力的代表。

港口碼頭集裝箱大卡。改革開放以來，港口的貿(mào)易呈現(xiàn)了快速持續(xù)的增長。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2017年我國貨物貿(mào)易進出口總值27.79萬億元人民幣，比2016年增長14.2%，扭轉(zhuǎn)了此前連續(xù)兩年下降的局面。其中，出口15.33萬億元，增長10.8%;進口12.46萬億元，增長18.7%;貿(mào)易順差2.87萬億元。這些數(shù)據(jù)表明，集裝箱運輸已經(jīng)成為國際貨物運輸?shù)闹饕绞街?。而今年上半年在商用車制造業(yè)最為火熱的話題便是自動駕駛，而且很多適用背景都是集裝箱運輸中的港口運輸。在港口碼頭的集裝箱運輸中使用無人駕駛技術(shù)，可以突破傳統(tǒng)的駕駛操控模式，普通大卡，轉(zhuǎn)彎、掉頭等都比較不易操控，而且駕駛員視線盲區(qū)的存在，還有安全隱患。遠(yuǎn)程無人駕駛，加入了一些特殊駕駛操作模式，如原地掉頭、斜行、大角度轉(zhuǎn)彎、擺頭、擺尾等，都可以在遠(yuǎn)程臺架上看著車外環(huán)視視角，既減少了安全隱患，又能快速完成準(zhǔn)確完成運輸業(yè)務(wù)。

礦區(qū)作業(yè)車。我們國家幅員遼闊，礦業(yè)資源豐富，經(jīng)過多年的開采和挖掘，我國許多礦山逐步由淺層開采轉(zhuǎn)向深部開采。但是，地下礦山資源的開采有著很多難以解決的難題，比如礦產(chǎn)資源的動態(tài)性和不確定性、工作場所的分散性、礦業(yè)從業(yè)人員的流動性、開采場地的危險性、開采裝備的老化等，都會導(dǎo)致礦山開采的效率低下，發(fā)生很多危險事故。在這種狀態(tài)下，采用新技術(shù)的智能開采應(yīng)用就顯得非常的重要。尤其是多風(fēng)、嚴(yán)寒、危險，惡劣的礦區(qū)環(huán)境，不僅嚴(yán)重摧殘著礦區(qū)在職司機，也使年輕人望而卻步。但隨著自動駕駛技術(shù)的發(fā)展，礦區(qū)運輸走到了一個拐點——其車輛駕駛主體即將由人類變?yōu)闄C器，這將節(jié)省大量人力資源，提高運輸效率，減少安全事故。伴隨著“無人運輸”的到來，司機的雙手雙腳即被解放，礦區(qū)運輸將迎來新出路。

總之，隨著5G網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，5G遠(yuǎn)程駕駛將成為無人自動駕駛實現(xiàn)商業(yè)化運營的模式之一，不但可在旅游景區(qū)，工業(yè)園區(qū)、礦山、港口等寬闊地帶，特殊調(diào)度、艱苦場景、搶險救災(zāi)等場景加深應(yīng)用，還可以在諸如共享出行車輛、警用地鐵巡邏車、特用拖拉機、嚴(yán)寒地區(qū)除冰車、清潔掃地車、物流行業(yè)多功能快遞車等方面發(fā)揮巨大的作用。無人駕駛技術(shù)一直是人類的一個美好愿景，如今在5G網(wǎng)絡(luò)的推動下，這項技術(shù)離我們越來越近，無疑這項技術(shù)將會是汽車行業(yè)的一項劃時代革新技術(shù)，針對這項技術(shù)的發(fā)展，我們將拭目以待。

（作者單位：寧波集聯(lián)軟件科技有限公司）