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5G远控车辆系统简介
2020-05-20 22:38:21· 来源：ICV联创中心
1、前言随着5G技术的成熟与落地，上海淞泓智能汽车科技有限公司利用5G技术在智能网联汽车的探索与应用方面迈出了重要的一步，实现了5G远程自动驾驶。5G远程驾驶
1、前言
随着5G技术的成熟与落地，上海淞泓智能汽车科技有限公司利用5G技术在智能网联汽车的探索与应用方面迈出了重要的一步，实现了5G远程自动驾驶。
5G远程驾驶与自动驾驶是一套相互补充的系统。车辆可以同时接受远程驾驶控制、自动驾驶控制以及人工驾驶控制三种模式，车载计算单元通过对网络系统、感知系统以及驾驶员的主观判断进行综合分析与权衡选择出最适合车辆的控制模式与方案。
2、功能设计
2.1 远程控制（Remote Control）
驾驶舱处理器从G29套件获取方向盘、油门、刹车以及档位的控制指令，并实时将实时发送控制指令给车载端的计算单元。车载端计算单元通过CAN协议控制车辆实现相应的控制动作。远程控制可实现功能如下：
左转：驾驶舱方向盘向左转向，最大转向角度为540°
右转：驾驶舱方向盘向右转向，最大转向角度为540°
使能按键：在远控系统未激活状态下按下方向盘上的X键将激活远程控制模式。在远控模式激活状态下按下方向盘上的X键表示退出远控驾驶模式。
油门：驾驶舱油门踏板不受力时为0%开度，踩到底是为100%开度。开度为线性插值
刹车：驾驶舱刹车踏板不受力时为0%开度，踩到底是为100%开度。开度为线性插值
换挡：换挡杆可以执行四个档位的换挡动作。向前挂挡表示D档，中间档位表示N档，向后挂挡表示P档，按下向右后挂挡表示R档
表：远程控制指令参数说明
2.2 视频回传系统（Video Monitor System）
视频回传系统的目的是为了远程驾驶舱的驾驶员可以获得和车端驾驶舱一致的视角感受。驾驶员在远程驾驶舱端的显示器上可以看到车端驾驶室的画面以及方向盘的画面，从而帮助驾驶员从这些画面处获得及时的控制效果反馈。通过这些反馈画面，驾驶员可以及时修正转向、加减速等控制指令。视频回传系统主要功能如下：
主视角视频回传：通过三联屏显示从车辆前挡风玻璃处的一个大角度视觉画面。可视角度约为135°
辅助画面：在辅助画面中，摄像头将会监控方向盘转角和中控台。该画面是用以辅助驾驶员清楚的了解到自己的控制效果和当前车辆状态
2.3 安全保护（Function Safety）
安全保护机制里面包含感知系统、紧急避障控制以及安全员保护开关。其中，感知系统与紧急避障控制为主动安全系统。车载计算单元通过对部署在车顶的激光雷达点云数据进行处理后，可以感知到车辆周围的障碍物信息。当驾驶员未发现车辆周围有障碍物或者网络出现波动时，车载计算机的决策系统将会把车辆控制权限转角给车辆主动安全系统。同时，车辆主驾驶座上还部署了由安全员进行控制的进制制动冗余系统。安全员可以通过该系统在车辆的远控系统与主动安全系统均失效的情况下利用硬线开关，将车辆线控执行器断电，并刹停。
2.4 人机交互（Human Machine Interface）
人机交互系统是整体系统与用户进行信息与控制交互的一个窗口。用户可以在该窗口观察到当前驾驶舱及远程车端的关键参数信息。同时，用户下发的一些关键控制指令与控制状态也可以通过人机交互窗口及时得到反馈。本系统中，人机交互系统的功能主要如下：
车速反馈：人机交互界面将实时显示车端的当前时速，单位是km/h
控制模式显示：人机交互界面会从车端工控机接受状态信息，并将当前控制状态显示在人机交互界面上。本系统共有三种控制模式（人工模式/远控模式/安全模式）
档位状态：人机交互界面会从车端工控机接受状态信息，并将当前车辆档位状态显示在人机交互界面上。本系统共有四种控制模式（P档驻车/R档倒车/N档空挡/D档前进）
油门状态：人机交互界面上会显示油门控制量，单位为百分比
刹车状态：人机交互界面上会显示刹车控制量，单位为百分比
3、 系统概述
3.1 硬件系统框架
硬件系统主要分为驾驶舱、网络通道以及车载端三大部分。
硬件系统框图
远程驾驶舱由方向盘、油门踏板、制动踏板、换挡杆、人机交互显示屏、第一人称视角显示屏、驾驶座舱、终端服务器以及3面环视显示器组成；其中方向盘、油门踏板和制动踏板获取驾驶员的操作指令传送至控制终端服务器，中控大屏实时显示远程车辆实时状态信息，3面环视显示器实时显示远程车辆前方行驶画面。
整个网络通道有两台网络交换机、一台5G网络终端组成。驾驶舱端的网络交换机与宽带专线的光电盒子相接，并把数据传输给驾驶舱端的各个处理器。5G网络终端可以接受5G信号，同时5G终端与车端的网络交换机相连接，从而实现驾驶舱端与车端的网络之间的连通。
车载端的硬件功能分为四个部分，分别是视频回传系统、车载计算单元、感知系统以及底盘控制器。视频回传系统在车端总共部署了四只摄像头，分别可以显示车内驾驶室视角。以及车外的第一人称视角。这四路摄像头的数据通过网线与交换机相连，传输给驾驶舱端。感知系统中，在车顶部署了四台激光雷达，用来实时感知车辆周围的环境，用来弥补远程驾驶员的感知盲区以及，同时在远程控制出现问题是及时接管车辆控制权限，进入车辆的安全保护模式。线控底盘控制器是用来控制驾驶机器人的信号处理设备。该控制器会对控制指令进行滤波、限制以及保护，使得执行器可以接收到安全、稳定的控制指令。车载计算单元有两个功能，一个功能是用来搭建一个与驾驶舱服务器之间的点对点数据透传通道，该通道可以绑定驾驶舱端的固定IP地址，从而实现数据透传与传输加速。其次，该计算单元会实时接受、处理以及分析判断激光雷达点云数据、远程控制指令、车身反馈信号以及驾驶机器人反馈信号，从而给车辆下发正确且安全的控制指令。
3.2 软件系统框图
软件系统框架图如下所示。在该系统拓扑图中，左侧为驾驶舱端的软件系统，右侧为车辆端的软件系统。通过中间的基于5G网络的点对点数据透传服务，实现了两端的软件数据互通。图中，黑色线路为控制信号，表示由上而下的控制信号路线。绿色箭头表视频信号，主要传输的数据是驾驶舱视角与方向盘视角的图像数据。橙色的人机交互信号，该信号里包含了车辆状态信息、系统控制信息等人机交互信息。黄色箭头为车辆信息反馈信号，该信号通过CAN报文的形式发送给车载计算单元，车载计算单元接受车身信号，进行相应的决策判断。
软件系统框图
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