基于5G网络的的超视距操控系统

摘 要：随着人们对于工程机械、港口设备作业过程中的便捷性、高效性以及安全性有了更高的追求，基于5G网络信道的超视距平行操控技术应运而生，它利用5G网络的高速度、低延迟特性，该技术实现了远程精准控制，使得操作人员能够在安全距离外对设备进行操控，从而避免了直接暴露于危险环境中的风险。这种技术的应用，不仅体现了以人为本的工作理念，更为现代工业、交通、医疗等领域的发展带来了革命性的变革。

关键词：低延时图像传输、超视距驾驶、远程驾驶

0引言

使用远程控制通过调用远端摄像头等设备拍摄、采集现场信息，并实时回传到中控台显示，再同步将中控台操作或控制指令发送回远端控制设备，实现“所见即所得”和“操控即响应”，本文基于这一构想，开发了一款集成低延时音视频传输与控制指令传输的基于5G网络的的超视距平行操控系统（以下简称操控系统）。

1整体介绍

操控系统整体由5G路由器供网，主要包括操控端（含驾驶舱，带鱼屏显示器，主机电脑，游戏方向盘等）和设备端（包括小车本体，驱控一体控制器，嵌入式电脑，动力电机，舵机转向以及5G无线CPE路由器等）。由操控端通过TCP/IP协议向服务器发送发送油门、转向信号，并广播给设备端，实现即时响应对应加减速和转向响应；由设备端向图传服务器推流，操控端拉流并在窗体上渲染显示。如图1所示，为其示意图。

1.1 操作端软件

操作端软件实现了方向盘油门数据以及低延时图传的可观察，以及操作端服务器通联与断联以及方向盘回转力度和刚度的可控制。使用C#语言开发，图2介绍了其软件界面。

设备端软件实现了接收服务器数据，并向电机控制系统发送数传数据，整体由python语言开发。

2方案部署说明

将操作端软件与设备端软件通过服务器做隔离，两者通过TCP/IP协议实现松耦合，前者最好在网络条件良好的地方使用（最好用网线供网），后者最好使用省内5G流量卡（5G黄金速率：下行峰值500Mbps，理论下载速度62.5Mbps。）给5G无线路由器供网。在这些前提保证下，系统是能够比较稳定运行的。

3图传性能优化

3.1图传方面

采用“网络视频总线压缩”，可有效降低视频编解码时延，为网络传输预留更大的时间余量，结合硬切片专线传输技术，可实现更远距离和更大区域的覆盖[1]。

3.2辅助硬件方面

在设备端移动范围内搭建专用通讯基站信号放大器，或在设备端直接搭载手机信号放大器，或者两者兼顾，达到防止网络卡顿，图传画质不佳的效果。

3.3使用场景方面

必须严格遵守交通法规，禁止在公路及机动车道上进行驾驶或测试活动。为确保公共安全，所有基于5G网络的超视距操控系统测试和应用活动应在封闭场地或特定区域内进行，如工业园区、测试跑道或模拟城市环境。在这些受控环境中，可以安全地评估和优化系统的性能，同时减少对正常交通的影响。此外，应设置明显的警示标志和隔离措施，以防止未经授权的人员进入测试区域，确保测试活动的顺利进行和人员的安全。

4总结

文章介绍了基于5G网络的的超视距操控系统方案，经过实际使用，操控系统在较理想的测试环境中获得比较好的测试效果，但同时也存在与在车内驾驶的不适应感觉，特别是通过狭窄区域时，由于不能实现多视角的切换，往往会碰到障碍物。后续可替换360全景影像系统或者鱼眼相机作为图像采集端再者，目前实现的是软硬件产品的工程模型，需要更进一步地做好硬件设计、安全冗余以及产品外观设等产品化流程以及商业化推广。系统的产品化设计以及商业化推广是后续的研究方向。

作者简介：张炎，1991年6月，男，汉族，湖南岳阳人，全日制本科学历，中级工程师/讲师，现从事高等职业教育教师工作，以及研发工作。研究方向是工业机器视觉与运动控制。擅长工程应用与实物制作，利用第二课堂时间，指导学生制作了“膳食大师”，“植物病状分析机器人”，“AI双语课堂”，“SANYGO人机对弈系统”等项目。