智慧交通V2X远程驾驶实训系统关键技术分析与解决方案

智慧交通V2X远程驾驶实训系统关键技
术分析与解决方案
作者简介：王天生，广西交通职业技术学院高级工程师，研究方向智能网
联汽车技术。

韦相福，广西交通职业技术学院助教，研究方向智能网联汽车技术。

本文系“2021年度广西交通职业技术学院科学研究一般项目——基于 C-V2X 技术的智慧交通应用研究（JZY2021KAY05）”、“2021年度广西交通职业技术学
院科学研究一般项目——基于智能汽车激光雷达的封装工艺研究
（ZY2021KAQ02）”和“2022年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目——基于 C-V2X 技术的车路通讯装置在智能交通站场的应用研究（2022KY1126）”的阶段性研究成果。

摘要：在开放场景中，当前的自动驾驶技术并不能实现100%的全无人驾驶，
V2X远程驾驶模式可以为落地运营的自动驾驶车辆的安全行驶提供冗余保障。

本
文主要是对v2x远程驾驶实训系统的关键技术展开分析，并对远程驾驶系统实训
业务的组成进行探讨，并依此构建满足实训业务需求的远程驾驶实训系统设备，
希望可以给予同行一些帮助和借鉴。

关键词：智慧交通；V2X；远程驾驶实训
引言
随着汽车技术、电子技术及人工智能技术的大力发展，智能化、网
联化、电动化使车辆专业这一汽车行业的主要供给专业的知识内涵和结构发生了
深刻变化，呈现多领域跨专业的深度融合特征，行业需要跨学科背景的复合型人才，这都远远超出了原有机械类的知识结构和范畴。

然而，自动驾驶是汽车行业
发展至今的必然趋势，它包含通信技术、自动控制、人工智能、感知融合等高新
技术于一体，在如今的科技创新蓬勃发展的时代快速进化，但完全自动驾驶的实
现还尚需时日，在一些场景中，需要远程遥控驾驶系统，在车辆无法处理时人工
介入，因此，对V2X远程驾驶实训系统的研究与应用，对助推自动驾驶商业化落
地运营具有重要意义。

一、V2X远程驾驶实训系统概述
V2X远程驾驶实训系统是基于V2X（Vehicle-to-Everything）通信技术的远
程驾驶培训和实践系统。

该系统旨在提供学员通过虚拟环境进行实时的远程驾驶
操作和培训，以增强他们的驾驶技能和经验。

从广义上讲，远程驾驶包括实时监控、远程协助及远程接管等多个环节[1]。

V2X远程驾驶实训系统主要实现的是由
远程端直接对车辆实现控制，切换为人工接管模式，由人类远端驾驶员及时解决
自动驾驶的遇到的无法处理故障，恢复系统运行。

二、V2X远程驾驶实训系统关键技术
2.1 5G通信技术
V2X远程驾驶需要高速、低延迟的数据传输，以实现车辆与其他车辆、基础
设施和云端之间的实时通信。

车路协同系统的构建技术和应用技术需要进行分离，对两者进行有效区分，技术的服务功能和应用功能需要得到重视[2]，5G通信技
术提供了高带宽和低延迟的网络连接，使车辆能够快速交换信息并接收远程指令。

该模块包括车载通讯设备和5G网联两部分。

车载通讯设备将车载摄像头的实况
视频和车辆行驶状态数据通过无线传输方式发送到模拟驾驶座舱；同时接收模拟
驾驶座舱的驾驶员控车指令再转发给车载控制单元。

车辆端装载5G终端，与附
近5G基站进行无线通信，车辆数据与音视频数据无线上传到基站，通过5G核心
网跳转到后台服务器或边缘服务器MEC，最终由服务器中部署的平台软件将信息
美观地呈现；驾驶舱控制数据上传到服务器，经由5G核心网分发到车辆附近5G
基站，无线传输到5G终端并最终下发至车载远程控制单元完成数据闭环。

通信
组网整体架构如图1所示：
图1 远程驾驶实训系统通讯架构
2.2车载传感器技术
V2X远程驾驶系统依赖于车载传感器，如雷达、激光雷达、摄像头和超声波
传感器等，用于实时感知车辆周围的环境和障碍物。

这些传感器提供车辆位置、
道路状况、障碍物检测等关键信息，支持远程驾驶决策和控制。

远程驾驶实训系统，搭建智能网联汽车虚拟仿真实训教室三维模型，对智能网联汽车教学实训环
境1:1还原，实现仿真实训环境，通过精确的建模技术还原智能网联汽车实训操
作环境，将理论讲解融入到实训作业环境下，加深对理论知识的理解和认知，深
化实训教学效果。

本文以激光雷达为例探讨传感器技术在远程驾驶实训系统的应用。

2.2.1激光雷达的分类与重要参数：三维视频动画展示激光雷达按扫描模块、按测距原理、按发射模块（激光器）、按接收模块（探测器）的分类方式，在研
发自动驾驶汽车选配激光雷达时需要考虑的重要参数概念，基于深度学习的激光
雷达环境感知技术，可实现高精度的LiDAR点云物体分类，提高平均分类准确率[3]。

2.2.2 激光雷达的测距工作原理：三维视频动画展示基于脉冲、干涉、相位
测距法的工作原理、多普勒频移测速的工作原理
图2 呈现激光雷达飞行时间测距法的工作原理
2.2.3 激光雷达的通信方式与接线仿真：对激光雷达及其系统零部件进行3D
建模，进行激光雷达与电源、GPS模块、适配器、电脑主机、接线盒等零部件3D
模型之间的接线仿真。

2.3高精度地图与定位技术
高精度地图与定位为远程驾驶系统提供了重要的基础数据和参考信息，帮助
远程操作员更好地理解车辆位置、道路环境和行驶路径。

这些数据和信息对于实
现安全、高效的远程驾驶操作至关重要。

2.3.1 高精地图精确定位
远程驾驶系统需要实时获取车辆的准确位置信息，以便远程操作员能够精确
掌握车辆的位置和状态。

高精度定位技术，如全球卫星导航系统（GNSS）接收机、惯性测量单元（IMU）等，可提供高精度的车辆定位。

2.3.2 地图匹配与路径规划
远程驾驶系统利用高精度地图进行地图匹配和路径规划。

智能汽车决策与规
划可分为路径规划、轨迹规划和行为决策这三大功能模块[4],通过将车辆的位置
与地图进行匹配，系统可以更好地理解车辆所处的道路网络，并为远程操作员提
供准确的位置参考。

同时，基于高精度地图的路径规划可帮助远程操作员制定最
优的行驶路径。

2.3.3 地图更新与实时数据
远程驾驶系统需要及时获取最新的地图数据以应对道路网络的变化和环境的
动态变化。

高精度地图可以通过实时数据更新机制，将道路状况、交通信息等动
态信息传输到远程驾驶系统，使操作员能够实时掌握当前道路状况，并做出相应
的决策。

三、V2X远程驾驶实训系统业务功能构成
远程遥控驾驶为特定场景和需求提供了更灵活、安全和可控的驾驶解决方案。

它可以降低无人驾驶车队的运营成本、减少驾驶员风险、提高出行便利性。

3.1 驾驶权切换控制
5G远程遥控驾驶系统有两种控车状态：现场控制、远程遥控。

“现场控制”是指遥控驾驶车辆由现场学生直接操控；“远程遥控”是指遥
控驾驶车辆由远端模拟驾驶座舱内的驾驶员操控，远端模拟驾驶座舱驾驶员拥有
车辆驾驶权。

3.2 “一控多”功能
5G远程模拟驾驶系统留有多车控制接口，支持一个模拟驾驶座舱分时控制2
辆遥控驾驶车辆。

模拟驾驶座舱对不同车辆的控制切换总耗时小于500ms。

为确保安全，要求被控车辆切换时的最高限速可由讲师配置，出厂默认值设
定为0km/h，切换过程的所有交互指令需要有详细日志记录，可由讲师提取分析。

3.3操作维护与安全告警功能
远程遥控驾驶系统需要具有用户权限管理功能，对管理人员、驾驶人员、运
维人员等不同类别的用户组分配不同的使用权限，对用户组可以进行增加、删除
和修改等操作；
远程遥控驾驶系统需要具有数据安全管理功能，对涉及驾驶安全或个人隐私
的关键或敏感数据进行加解密、读写控制等特殊处理；系统要具有完善的自检和
告警功能，在上电初始化阶段自动检查各软硬件单元的准备情况，在运行阶段实时监控各软硬件单元的工作状态，发现异常时及时告警并记录；
远程遥控驾驶系统要具有完善的日志管理功能，可对关键的驾驶员操作、重要的信息数据等进行日志记录、存储和查阅；
远程遥控驾驶系统要具有方便的软件版本管理功能，提供升级、回退等版本操作工具软件。

四、V2X远程驾驶实训系统组成
5G远程驾驶系统分为三大板块：车载控制系统、座舱控制系统、通信组网系统。

系统架构如图3所示：
图3 5G远程驾驶实训系统的组成
4.1 系统模块功能
车端控制系统：车辆装载了多路高清车载摄像头及毫米波雷达等交通感知设备，用于驾驶环境信息的感知与采集；车端控制器用于接收及解析远端控制系统的控制指令、收发线控底盘反馈的车辆状态，并将控制指令发送给线控底盘控制车辆,非稳态跟车行为的滚动时域控制方法，能够有效控制自车速度和加速度，快速收敛至指定车距实现稳态跟车[5]；
远端控制系统：远端驾驶员利用实时回传的环境视频信息与车辆状态信息对驾驶模拟舱进行操控，控制信号通过远端控制器解析过滤后经通讯组网系统发送到车辆控制终端；
通信组网：远程驾驶中所有数据通信的通道。

利用5G网络高带宽低时延的
通信优势，为远程驾驶所必需的高实时性提供保障。

4.2 远程实训系统硬件组成
远程实训驾驶舱包括主驾曲面屏、模拟驾驶台、座舱控制单元（包括音视频
解码器、遥控驾驶控制器）、座舱交换机等，模拟座舱系统架构图，如图4所示：
图4 远程实训驾驶舱硬件组成
4.2.1 主驾曲面屏：为模拟驾驶台内的驾驶员提供远程车辆的行驶实况视频
和车辆状态信息（包括车速、挡位、转向灯、网络状态等），以车前、车左、车
右的视角画面为主，合理兼顾车后、车内的视角画面和车辆状态及网络信息。

4.2.2 模拟驾驶台：包括方向盘、油门踏板、刹车踏板、离合踏板（可选）、换挡、驻车（可选）、遥控车辆选择、现场/远程控车切换、转向灯控制等控制
执行机构以及耳麦（用于模拟驾驶座舱内驾驶员与遥控驾驶车辆内驾驶员之间进
行语音通讯）等，其中转向精度1°，油门踏板与刹车踏板精度1%。

模拟驾驶台
示意如图5所示：
图5 远程驾驶实训系统模拟驾驶台
4.2.3 座舱控制单元：包括音视频解码和遥控驾驶控制两个功能模块，音视
频解码功能将回传的信号处理并实时播放，为远程驾驶员提供视野和音频；遥控
驾驶功能可将模拟驾驶台的控制指令进行处理并发送至5G网络中。

上述两功能
可集成在一套系统中，设备供电电源为直流12V，功耗小于100W，尺寸小于
25cm×25cm×8cm。

4.2.4 座舱交换机：模拟驾驶座舱对外的数据通讯网络接口设备。

结束语
自动驾驶作为智慧交通领域的前沿技术，目前自动驾驶商业化落地项目不断
增多。

远程驾驶的使用可以为自动驾驶公司降低运营成本，远程驾驶实训系统建
设可为行业人才输出提供保障。

本文通过对V2X远程驾驶实训系统的关键技术进
行分析，基于系统的培训业务功能需求，提出V2X远程驾驶实训系统的构建方法，实现了使用该V2X远程驾驶实训系统培训云端驾驶员，具有良好的应用前景。

参考文献：
[1]葛雨明,廖臻,康陈,等. 自动驾驶出租车远程遥控驾驶研究[J]. 移动通信, 2022,46(4): 50-54.
[2]金绍晨.车路协同技术在城市交通中的应用研究[J].城市道桥与
洪,2022(07):160-163+172+21-22.
[3] 张凌峰. 基于深度学习的激光点云环境感知[D].北方工业大学,2021.
[4] 采国顺,刘昊吉,冯吉伟,徐利伟,殷国栋.智能汽车的运动规划与控制研
究综述[J].汽车安全与节能学报,2021,12(03):279-297.
[5] 朱向雷,王英资,侯珏.智能汽车非稳态纵向跟车行为滚动时域控制[J].
中国测试,2021,47(05):118-122.。