CN116489418A - 一种平行驾驶系统的视频低延时点到点传输方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无人驾驶汽车技术领域,尤其涉及一种平行驾驶系统的视频低延时点到点传输方法及系统,通过车端平行驾驶控制器使用http接口与MQTT云服务端建立通信,通过MQTT云服务端获取台架端的公网ip和端口信息,再使用SRT协议发送接口,按照台架端的公网ip和端口信息通过以太网将编码后的视频数据传输到MQTT云服务端,台架主机从MQTT云服务端使用SRT协议接收编码后的视频数据,再进行解码,从而在公网环境下使用平行驾驶系统时,保证了车端到台架端视频点到点传输的低延时,可靠传输。

Description

一种平行驾驶系统的视频低延时点到点传输方法及系统
技术领域
本发明涉及无人驾驶汽车技术领域,尤其涉及一种平行驾驶系统的视频低延时点到点传输方法及系统。
背景技术
平行驾驶最初想法形成于20世纪90年代中期,2005年正式提出了平行驾驶的概念,将人工系统与实际系统虚实互动的思想被应用于驾驶领域,形成了当下平行驾驶理论的雏形。
目前平行驾驶系统功能的实现都是基于4G/5G专网模式,客户在园区和特定开放道路进行平行驾驶控车时,需要在园区和特定开发道路建立4G/5G专网,从而拉长项目的开发周期以及要投入较高的专网建设费用。如果采用公网传输既能缩短项目开发周期,又能减少网络建设费用,然而公共互联网中普遍存在着不同程度的丢包、抖动、延时和带宽波动,同时平行驾驶对车端发送到驾驶舱的视频图像时延要求小于200ms,这就需要一种可靠的传输协议来保证传输链路的可靠性。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提出一种平行驾驶系统的视频低延时点到点传输方法及系统,以解决现有平行驾驶视频图像书传输网络不可靠、延时的问题。
基于上述目的,本发明提供了一种平行驾驶系统的视频低延时点到点传输系统,包括车端、网端和台架端,其特征在于,所述网端包括MQTT云服务端;
所述车端包括环境感知模块和平行驾驶控制器,所述环境感知模块用于采集车辆环境视频数据,所述平行驾驶控制器包括视频处理模组和无线传输模组,所述无线传输模组用于使用http接口与所述MQTT云服务端建立通信,并通过所述MQTT云服务端获取台架端的公网ip和端口信息;
所述视频处理模组用于对车辆环境视频数据进行编码,将编码后的视频数据使用SRT协议发送接口按照台架端的公网ip和端口信息通过以太网传输到所述MQTT云服务端;
所述台架端使用对应的SRT协议接收接口从MQTT云服务端接收编码后的视频数据,对数据进行解码后予以显示。
优选地,网端还包括5G/4G基站,所述车端与所述MQTT云服务端之间,所述MQTT云服务端与所述台架端之间均通过所述5G/4G基站进行通信。
优选地,环境感知模块包括鱼眼摄像头,鱼眼摄像头的数量设置为5个。
优选地,台架端包括台架主机和显示器;
所述台架主机用于使用对应的SRT协议接收接口接收编码后的视频数据,并对视频数据进行解码,发送给所述显示器进行显示。
优选地,台架端还包括六自由度驾驶舱和控制信号采集仪;
控制信号采集仪用于将操作员的驾驶操作进行串口采集,形成车辆控制指令,并转换成以太网信号传送给台架主机;
六自由度驾驶舱用于模拟当前行驶状态信息,还用于输入车辆控制指令。
优选地,对车辆环境视频数据进行编码和解码采用H264/H265编码格式。
本说明书还提供一种平行驾驶系统的视频低延时点到点传输方法,应用于上述的视频低延时点到点传输系统,包括以下步骤:
车端平行驾驶控制器使用http接口与MQTT云服务端建立通信;
通过MQTT云服务端获取台架端的公网ip和端口信息;
读取采集的车辆环境视频数据并进行编码,放入缓存队列;
使用SRT协议发送接口读取缓存队列,按照台架端的公网ip和端口信息通过以太网将编码后的视频数据传输到MQTT云服务端;
MQTT云服务端将编码后的视频数据传输到台架主机;
台架主机使用SRT协议接收编码后的视频数据,放入缓存队列;
从缓存队列读取视频数据并进行解码;
发送给显示器进行显示。
优选地,通过以太网将编码后的视频数据传输到MQTT云服务端,MQTT云服务端将编码后的视频数据传输到台架主机包括:
通过以太网将编码后的视频数据传输到MQTT云服务端的5G/4G基站;
网端的5G/4G基站将编码后的视频数据无线传输给台架端对应的5G/4G基站,台架端对应5G/4G基站通过光纤传输到台架主机。
优选地,车端平行驾驶控制器使用http接口与网端建立通信包括:
车端使用http接口向MQTT云服务端发送心跳注册信息表明自己已经上线;
MQTT云服务端收到注册心跳信息后刷新车端列表信息。
优选地,对车辆环境视频数据进行编码和解码采用H264/H265编码格式。
本发明的有益效果:本说明书提供的平行驾驶系统的视频低延时点到点传输方法及系统,通过车端平行驾驶控制器使用http接口与网端建立通信,通过网端获取台架端的公网ip和端口信息,再使用SRT协议发送接口,按照台架端的公网ip和端口信息通过以太网将编码后的视频数据传输到云服务端,台架主机从云服务端使用SRT协议接收编码后的视频数据,再进行解码,从而在公网环境下使用平行驾驶系统时,保证了车端到台架端视频点到点传输的低延时,可靠传输。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的视频低延时点到点传输系统数据流向示意图;
图2为本发明实施例的平行驾驶功能视频传输实现步骤示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本发明进一步详细说明。
如图1、图2所示,在复杂的公网条件部署平行驾驶系统,为了最大限度降低视频传输时延,本说明书实施例提供一种平行驾驶系统的视频低延时点到点传输系统。
实施例1
本系统包括车端、网端和台架端,网端包括MQTT云服务端和5G/4G基站,车端包括环境感知模块和平行驾驶控制器。
视频传输端到端时延由三部分组成:1. 视频压缩&缓存&上报(TD);2. 基于4G/5G移动网络的数据传递(TN);3. 视频解码&播放(TS);总延时T= TD+ TN+ TS
本系统中,环境感知模块用于采集车辆环境视频数据,平行驾驶控制器包括视频处理模组和无线传输模组,无线传输模组用于使用http接口与网端建立通信,并通过网端获取台架端的公网ip和端口信息;
视频处理模组用于对车辆环境视频数据进行编码,将编码后的视频数据使用SRT协议发送接口按照台架端的公网ip和端口信息通过以太网传输到网端的5G/4G基站;
台架端使用对应的SRT协议接收接口接收编码后的视频数据,对数据进行解码后予以显示。
本发明基于平行驾驶系统技术方案,在公网环境下通过采用SRT协议传输视频流数据降低TN来达到低时延传输的目的。SRT(Secure Reliable Transport)协议即安全可靠传输协议,是一种新兴的视音频传输协议,能够在不可预测的复杂的公共互联网环境下实现高质量、低延时、安全、可靠的的实时音视频传输。目前广泛应用在流媒体传输领域。理论上SRT可以传输任意类型的数据,但由于其特别针对实时音视频传输做了优化,目前的主要应用场景是跨越公共互联网点对点传输实时音视频数据。由于其低延时,固定时延,可靠传输,不同于TCP协议累计时延的特性,把它应用于平行驾驶系统中的视频传输中,并基于此传输协议设计了平行驾驶视频传输的低延时可靠传输方案,从而在公网环境下使用平行驾驶系统时,保证了车端到台架端视频点到点传输的低延时,可靠传输。
作为一种实施方式,环境感知模块包括鱼眼摄像头,鱼眼摄像头的数量设置为5个,鱼眼摄像机是可以独立实现大范围无死角监控的全景摄像机,能够比常规的摄像机提供更宽的视野,可以使用更少的摄像机来实现更大场景的覆盖。
作为一种实施方式,台架端包括台架主机和显示器;
台架主机用于使用对应的SRT协议接收接口接收编码后的视频数据,并对视频数据进行解码,发送给显示器进行显示。
进一步的,台架端还包括六自由度(包括:方向盘、档位、油门、刹车、座椅)驾驶舱和控制信号采集仪;
控制信号采集仪用于将操作员的驾驶操作进行串口采集,形成车辆控制指令,然后转换成以太网信号传送给台架主机;
六自由度驾驶舱用于模拟当前行驶状态信息,还用于输入车辆控制指令,具体来说,六自由度驾驶舱包括模拟方向盘、档位、油门、刹车、座椅以及六自由度运动情况的机械结构。
操作员可以根据显示器显示的截面,在六自由度驾驶舱进行挂档、拉电子手刹、踩油门、踩刹车、转方向盘等操作。
作为一种实施方式,对车辆环境视频数据进行编码和解码采用H264/H265编码格式,H264/H265编码能够在保持高画面质量的基础上高性能压缩视频数据,减少网络资源占用量,提高传输速度。
实施例2
在实施例1的基础上,网端中不全部使用5G/4G基站实现车端与MQTT云服务端、MQTT云服务端与台架端之间的通信,而是在开阔无遮挡区域采用Li-Fi通信,Li-Fi通信具有较好的传输速度和安全性,且Li-Fi通信具有更好的抗干扰性,能有效减少其他无线电波的干扰。
本说明书实施例还提供一种平行驾驶系统的视频低延时点到点传输方法,应用于上述的视频低延时点到点传输系统,包括以下步骤:
车端平行驾驶控制器使用http接口与云服务端建立通信;
通过云服务端获取台架端的公网ip和端口信息;
读取采集的车辆环境视频数据并进行编码,放入缓存队列;
使用SRT协议发送接口读取缓存队列,按照台架端的公网ip和端口信息通过以太网将编码后的视频数据传输到云服务端;
云服务端将编码后的视频数据无线传输给台架端,这其中可以采用多种传输方式,如使用5G/4G基站将编码后的视频数据无线传输给台架端对应的5G/4G基站,台架端对应5G/4G基站再通过光纤传输到台架主机,也可以在开阔无遮挡区域采用Li-Fi通信作为5G/4G通信的替代。
台架主机使用SRT协议接收编码后的视频数据后,放入缓存队列;
从缓存队列读取视频数据并进行解码,并发送给显示器进行显示,具体来说,是显示在显示器的UI界面上,将五个鱼眼摄像头采集的视频画面进行拼接,形成360°环形视野。
上述方法保证了平行驾驶系统在公网环境下使用时,车端到台架端视频点到点传输的低延时,可靠传输。
作为一种实施方式,使用http接口与网端建立通信包括:
使用http接口向MQTT云服务端发送心跳注册信息表明自己已经上线,心跳注册信息(Heartbeat RegistrationInformation)是指在通信网络中,为了检测网络设备或节点的在线状态而定期发送的一种信号,以便告知它们自己的在线状态。
之后MQTT云服务端收到注册心跳信息后刷新车端列表信息,从而建立与一台或多台车端的通信,由于心跳注册信息可以包含一些关于节点的信息,例如节点的IP地址、主机名、操作系统类型、硬件配置等,MQTT云服务端能够很好地区分多台车端。
所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本发明的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。
本发明旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种平行驾驶系统的视频低延时点到点传输系统,包括车端、网端和台架端,其特征在于,所述网端包括MQTT云服务端;
所述车端包括环境感知模块和平行驾驶控制器,所述环境感知模块用于采集车辆环境视频数据,所述平行驾驶控制器包括视频处理模组和无线传输模组,所述无线传输模组用于使用http接口与所述MQTT云服务端建立通信,并通过所述MQTT云服务端获取台架端的公网ip和端口信息;
所述视频处理模组用于对车辆环境视频数据进行编码,将编码后的视频数据使用SRT协议发送接口按照台架端的公网ip和端口信息通过以太网传输到所述MQTT云服务端;
所述台架端使用对应的SRT协议接收接口从MQTT云服务端接收编码后的视频数据,对数据进行解码后予以显示。
2.根据权利要求1所述的平行驾驶系统的视频低延时点到点传输系统,其特征在于,所述网端还包括5G/4G基站,所述车端与所述MQTT云服务端之间,所述MQTT云服务端与所述台架端之间均通过所述5G/4G基站进行通信。
3.根据权利要求1所述的平行驾驶系统的视频低延时点到点传输系统,其特征在于,所述环境感知模块包括鱼眼摄像头,鱼眼摄像头的数量设置为5个。
4.根据权利要求1所述的平行驾驶系统的视频低延时点到点传输系统,其特征在于,所述台架端包括台架主机和显示器;
所述台架主机用于使用对应的SRT协议接收接口接收编码后的视频数据,并对视频数据进行解码,发送给所述显示器进行显示。
5.根据权利要求4所述的平行驾驶系统的视频低延时点到点传输系统,其特征在于,所述台架端还包括六自由度驾驶舱和控制信号采集仪;
控制信号采集仪用于将操作员的驾驶操作进行串口采集,形成车辆控制指令,并转换成以太网信号传送给台架主机;
六自由度驾驶舱用于模拟当前行驶状态信息,还用于输入车辆控制指令。
6.根据权利要求1所述的平行驾驶系统的视频低延时点到点传输系统,其特征在于,对车辆环境视频数据进行编码和解码采用H264/H265编码格式。
7.一种平行驾驶系统的视频低延时点到点传输方法,应用于如权利要求1-6任意一项所述的视频低延时点到点传输系统,其特征在于,包括以下步骤:
车端平行驾驶控制器使用http接口与MQTT云服务端建立通信;
通过MQTT云服务端获取台架端的公网ip和端口信息;
读取采集的车辆环境视频数据并进行编码,放入缓存队列;
使用SRT协议发送接口读取缓存队列,按照台架端的公网ip和端口信息通过以太网将编码后的视频数据传输到MQTT云服务端;
MQTT云服务端将编码后的视频数据传输到台架主机;
台架主机使用SRT协议接收编码后的视频数据,放入缓存队列;
从缓存队列读取视频数据并进行解码;
发送给显示器进行显示。
8.根据权利要求7所述的平行驾驶系统的视频低延时点到点传输方法,其特征在于,通过以太网将编码后的视频数据传输到MQTT云服务端,MQTT云服务端将编码后的视频数据传输到台架主机包括:
通过以太网将编码后的视频数据传输到MQTT云服务端的5G/4G基站;
网端的5G/4G基站将编码后的视频数据无线传输给台架端对应的5G/4G基站,台架端对应5G/4G基站通过光纤传输到台架主机。
9.根据权利要求7所述的平行驾驶系统的视频低延时点到点传输方法,其特征在于,所述车端平行驾驶控制器使用http接口与网端建立通信包括:
车端使用http接口向MQTT云服务端发送心跳注册信息表明自己已经上线;
MQTT云服务端收到注册心跳信息后刷新车端列表信息。
10.根据权利要求7所述的平行驾驶系统的视频低延时点到点传输方法,其特征在于,对车辆环境视频数据进行编码和解码采用H264/H265编码格式。
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