本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)傳輸延時測試，具體涉及一種遠(yuǎn)控駕駛系統(tǒng)的全鏈路圖像傳輸延時測試方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著遠(yuǎn)程駕駛技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性成為影響駕駛安全和操作響應(yīng)速度的關(guān)鍵因素。在遠(yuǎn)程駕駛系統(tǒng)中，圖像數(shù)據(jù)必須從車輛端實時傳輸?shù)竭h(yuǎn)程駕駛艙端，并快速顯示給駕駛員。任何傳輸延遲都可能影響駕駛員的決策和操作效率，進(jìn)而影響車輛的行駛安全，精確測量和評估圖像數(shù)據(jù)的傳輸延時至關(guān)重要。目前，針對遠(yuǎn)程駕駛圖像傳輸延時的測試技術(shù)存在片段化的情況，即僅覆蓋了傳輸鏈路的部分環(huán)節(jié)，而缺乏對整個傳輸鏈路的全面測試方法。這種不完整的測試覆蓋可能導(dǎo)致對于系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性的評估存在盲區(qū)，需要進(jìn)一步研究和開發(fā)全鏈路測試方法，以確保遠(yuǎn)程駕駛系統(tǒng)在各種環(huán)境和情景下的可靠性和安全性。

2、現(xiàn)有的圖像傳輸延時測試技術(shù)主要集中在遠(yuǎn)程駕駛艙、云服務(wù)器、車輛三者之間傳輸?shù)难訒r測試，通過記錄和比較數(shù)據(jù)包的傳輸時間來評估延時情況。然而，這些方法往往只能覆蓋部分傳輸鏈路，無法全面反映圖像數(shù)據(jù)從生成到顯示的全過程延時。此外，現(xiàn)有的時間同步方法在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中精度不足，導(dǎo)致延時測量結(jié)果不夠準(zhǔn)確。針對這些問題，遠(yuǎn)程駕駛系統(tǒng)需要一種覆蓋整個傳輸鏈路的高精度延時測試方法，以確保系統(tǒng)的實時性和可靠性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種遠(yuǎn)控駕駛系統(tǒng)的全鏈路圖像傳輸延時測試方法和系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的遠(yuǎn)程駕駛系統(tǒng)中時間同步方法在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中精度不足，導(dǎo)致延時測量結(jié)果不夠準(zhǔn)確的問題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明的一種遠(yuǎn)控駕駛系統(tǒng)的全鏈路圖像傳輸延時測試方法，應(yīng)用于車輛的遠(yuǎn)程駕駛場景中，場景包括車輛、云服務(wù)器、遠(yuǎn)程駕駛艙、顯示屏及計算機(jī)，所述云服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)分別與車輛、遠(yuǎn)程駕駛艙數(shù)據(jù)連接，遠(yuǎn)程駕駛艙與顯示屏通過數(shù)據(jù)線連接，顯示屏的正前方位置設(shè)有智能相機(jī)，用于拍攝顯示屏畫面，智能相機(jī)數(shù)據(jù)連接計算機(jī)；方法步驟如下：

4、1）將車輛和遠(yuǎn)程駕駛艙的時間基準(zhǔn)進(jìn)行同步，并獲取車輛和遠(yuǎn)程駕駛艙的圖像像素時間戳數(shù)據(jù)讀取延時；

5、2）生成車輛攝像頭環(huán)境感知仿真數(shù)據(jù)，在仿真數(shù)據(jù)的圖像上和像素數(shù)據(jù)中分別注入第一時間戳后發(fā)送圖像數(shù)據(jù)至車輛數(shù)據(jù)接收接口；

6、3）車輛數(shù)據(jù)接收接口接收帶有第一時間戳的圖像數(shù)據(jù)，車輛接收圖像數(shù)據(jù)時創(chuàng)建tcp報文，將tcp報文中注入第一時間戳、矯正第二時間戳；

7、4）將帶有第一時間戳、矯正第二時間戳的tcp報文和圖像數(shù)據(jù)傳輸至車輛數(shù)據(jù)發(fā)送接口，車輛數(shù)據(jù)發(fā)送接口接收到圖像數(shù)據(jù)時在tcp報文中注入矯正第三時間戳；

8、5）將帶有第一時間戳、矯正第二時間戳、矯正第三時間戳的tcp報文和圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至云服務(wù)器；

9、6）云服務(wù)器將帶有第一時間戳、矯正第二時間戳、矯正第三時間戳的tcp報文和圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程駕駛艙，遠(yuǎn)程駕駛艙接收到圖像數(shù)據(jù)時在tcp報文中注入矯正第四時間戳；

10、7）遠(yuǎn)程駕駛艙將帶有第一時間戳、矯正第二時間戳、矯正第三時間戳、矯正第四時間戳的tcp報文發(fā)送給智能相機(jī)，并在發(fā)送時刻將tcp報文中注入矯正第五時間戳，將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示屏進(jìn)行顯示；

11、8）將智能相機(jī)與顯示屏進(jìn)行頻率同步，智能相機(jī)接收tcp報文，拍攝顯示屏圖像并在拍攝時記錄當(dāng)前時刻第六時間戳，識別圖像中的第一時間戳并將第六時間戳注入至對應(yīng)的tcp報文后發(fā)送至計算機(jī)；

12、9）計算機(jī)計算第一時間戳、矯正第二時間戳、矯正第三時間戳、矯正第四時間戳、矯正第五時間戳、第六時間戳之間的差值得到各部分延時，以及計算第一時間戳和第六時間戳之間的差值得到總延時值。

13、進(jìn)一步地，所述步驟1）具體包括：

14、11）遠(yuǎn)程駕駛艙gps授時設(shè)備的配置；

15、遠(yuǎn)程駕駛艙上安裝的gps授時設(shè)備通過接收gps信號獲取時間信息，通過以太網(wǎng)接口以gptp的方式將時間信息同步到遠(yuǎn)程駕駛艙，使遠(yuǎn)程駕駛艙中的所有設(shè)備引用統(tǒng)一的時間標(biāo)準(zhǔn)；

16、12）車輛gps授時設(shè)備的配置；

17、車輛上安裝的gps授時設(shè)備將接收到的gps信號轉(zhuǎn)換為車輛系統(tǒng)的主時鐘信號，從而在整個車輛系統(tǒng)中實現(xiàn)時間同步；

18、13）獲取圖像讀取延時；

19、在車輛和遠(yuǎn)程駕駛艙分別存儲一個與視頻注入設(shè)備的輸出圖像格式和大小相同的圖像，測試開始前車輛和遠(yuǎn)程駕駛艙分別讀取存儲圖像，讀取開始時刻獲取時間戳a，讀取完成時刻獲取時間戳b，通過時間戳b減去時間戳a得到讀取圖像總時長，再通過圖像大小計算出讀取圖像數(shù)據(jù)64個比特位的時間，車輛讀取圖像數(shù)據(jù)64個比特位的時間記為t64，遠(yuǎn)程駕駛艙讀取圖像數(shù)據(jù)64個比特位的時間記為t’64，讀取圖像數(shù)據(jù)64個比特位的時間=讀取圖像總時長×64/全部圖像數(shù)據(jù)比特位數(shù)量。

20、進(jìn)一步地，所述步驟2）具體包括：

21、21）環(huán)境感知仿真數(shù)據(jù)的生成；

22、在場景仿真軟件中通過模擬實際場景中的光照、物體反射的特征，生成與實際攝像頭捕捉到的圖像高度相似的環(huán)境感知仿真數(shù)據(jù)；

23、22）環(huán)境感知仿真數(shù)據(jù)的傳輸與處理；

24、將生成的環(huán)境感知仿真數(shù)據(jù)通過pcie總線傳輸至視頻注入設(shè)備，視頻注入設(shè)備獲取車輛gps授時設(shè)備的時間信息，解碼接收到的環(huán)境感知仿真數(shù)據(jù)，根據(jù)車輛接收的數(shù)據(jù)格式編碼，對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，編碼完成時向圖像像素中嵌入當(dāng)前時刻第一時間戳t1（將圖像數(shù)據(jù)前8個字節(jié)的像素值替換為第一時間戳t1的值，按照十六進(jìn)制寫入對應(yīng)位置），同時將第一時間戳t1以字符串圖像的形式疊加在原圖像上，發(fā)送至車輛數(shù)據(jù)接收接口。

25、進(jìn)一步地，所述第一時間戳t1為視頻注入設(shè)備生成全部圖像數(shù)據(jù)時刻。

26、進(jìn)一步地，所述步驟3）具體包括：

27、車輛數(shù)據(jù)接收接口接收到帶有第一時間戳t1的圖像數(shù)據(jù)，讀取圖像數(shù)據(jù)前8個字節(jié)像素值得到第一時間戳t1，讀取到第一時間戳t1后記錄當(dāng)前時刻第二時間戳t2，并計算矯正第二時間戳t2=t2-t64，創(chuàng)建tcp報文，tcp報文包括標(biāo)識位、校驗位及數(shù)據(jù)位，后續(xù)tcp報文格式與之保持一致；標(biāo)識位采用第一時間戳t1值做為標(biāo)識，將第一時間戳t1和矯正第二時間戳t2依次寫入tcp報文數(shù)據(jù)位中，將t2-t1得到的值做為校驗數(shù)據(jù)存入校驗位。

28、進(jìn)一步地，所述第二時間戳t2為車輛數(shù)據(jù)接收接口讀取第一時間戳t1完成時刻。

29、進(jìn)一步地，所述矯正第二時間戳t2為車輛數(shù)據(jù)接收接口接收圖像數(shù)據(jù)時刻。

30、進(jìn)一步地，所述步驟4）具體包括：

31、車輛數(shù)據(jù)發(fā)送接口接收帶有第一時間戳、矯正第二時間戳的tcp報文和圖像數(shù)據(jù)，接收圖像數(shù)據(jù)時讀取圖像像素中的第一時間戳t1，并與tcp報文標(biāo)識位進(jìn)行對比，在讀取結(jié)束時記錄當(dāng)前時刻第三時間戳t3，并計算矯正第三時間戳t3=t3-t64，如果第一時間戳t1與tcp報文標(biāo)識位一致，則在tcp報文中將矯正第三時間戳t3添加到第一時間戳t1和矯正第二時間戳t2后，校驗位的值加矯正第三時間戳t3。

32、進(jìn)一步地，所述第三時間戳t3為車輛數(shù)據(jù)發(fā)送接口讀取第一時間戳t1完成時刻。

33、進(jìn)一步地，所述矯正第三時間戳t3為車輛數(shù)據(jù)發(fā)送接口接收圖像數(shù)據(jù)時刻。

34、進(jìn)一步地，所述步驟6）具體包括：

35、遠(yuǎn)程駕駛艙數(shù)據(jù)接收接口接收帶有第一時間戳、矯正第二時間戳、矯正第三時間戳的tcp報文和圖像數(shù)據(jù)，接收圖像數(shù)據(jù)時讀取圖像像素中的第一時間戳t1，并與tcp報文標(biāo)識位進(jìn)行對比，同時在讀取結(jié)束后記錄當(dāng)前時刻第四時間戳t4，并計算矯正第四時間戳t4=t4-t’64，如果第一時間戳t1與tcp報文標(biāo)識位一致，則在tcp報文中將矯正第四時間戳t4添加到矯正第三時間戳t3后，校驗位的值減矯正第四時間戳t4。

36、進(jìn)一步地，所述第四時間戳t4為遠(yuǎn)程駕駛艙數(shù)據(jù)接收接口讀取第一時間戳t1完成時刻。

37、進(jìn)一步地，所述矯正第四時間戳t4為遠(yuǎn)程駕駛艙數(shù)據(jù)接收接口接收圖像數(shù)據(jù)時刻。

38、進(jìn)一步地，所述步驟7）具體包括：

39、遠(yuǎn)程駕駛艙數(shù)據(jù)發(fā)送接口接收帶有第一時間戳、矯正第二時間戳、矯正第三時間戳、矯正第四時間戳的tcp報文和接收圖像數(shù)據(jù)，并發(fā)送至顯示屏，接收圖像數(shù)據(jù)時讀取圖像像素中的第一時間戳t1，并與tcp報文標(biāo)識位進(jìn)行對比，在讀取結(jié)束后記錄當(dāng)前時刻第五時間戳t5，并計算矯正第五時間戳t5=t5-t’64，如果第一時間戳t1與tcp報文標(biāo)識位一致，則在tcp報文中將矯正第五時間戳t5添加到矯正第四時間戳t4后，校驗位的值加矯正第五時間戳t5，將tcp報文發(fā)送至智能相機(jī)。

40、進(jìn)一步地，所述第五時間戳t5為遠(yuǎn)程駕駛艙數(shù)據(jù)發(fā)送接口讀取第一時間戳t1完成時刻。

41、進(jìn)一步地，所述矯正第五時間戳t5為遠(yuǎn)程駕駛艙數(shù)據(jù)發(fā)送接口接收圖像數(shù)據(jù)時刻。

42、進(jìn)一步地，所述步驟8）具體包括：

43、81）調(diào)整智能相機(jī)的采樣頻率與顯示屏的刷新頻率同步；

44、82）智能相機(jī)接收帶有第一時間戳、矯正第二時間戳、矯正第三時間戳、矯正第四時間戳、矯正第五時間戳的tcp報文，并拍攝顯示屏上的圖像，通過圖像識別獲取以字符串圖像打印在圖像上的第一時間戳t1，并在拍攝時刻生成第六時間戳t6，將第六時間戳t6添加到帶有第一時間戳t1的tcp報文中的矯正第五時間戳t5后，校驗位的值減第六時間戳t6；

45、83）將帶有第一時間戳、矯正第二時間戳、矯正第三時間戳、矯正第四時間戳、矯正第五時間戳、第六時間戳的tcp報文輸出至計算機(jī)。

46、進(jìn)一步地，所述步驟9）具體包括：

47、計算機(jī)提取智能相機(jī)輸出的tcp報文的數(shù)據(jù)位和校驗位，計算t1-t2+t3-t4+t5-t6的值并與校驗位值對比，若一致，則表示數(shù)據(jù)有效可進(jìn)行延時計算，使用矩陣乘法計算各部分延時，計算公式為：

48、r=m*x

49、式中，x為列向量，m為變換矩陣，r為延時計算結(jié)果數(shù)組；

50、

51、

52、r[1]=-1×t1+1×t2=t2-t1

53、r[2]=-1×t2+1×t3=t3-t2

54、r[3]=-1×t3+1×t4=t4-t3

55、r[4]=-1×t4+1×t5=t5-t4

56、r[5]=-1×t5+1×t6=t6-t5

57、r[6]=1×t1+0×t2+0×t3+0×t4+0×t5-1×t6=t6-t1

58、其中，r[1]表示圖像數(shù)據(jù)從視頻注入設(shè)備傳輸?shù)杰囕v數(shù)據(jù)接收接口的延時，r[2]表示車輛進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)處理的延時，r[3]表示圖像數(shù)據(jù)從車輛發(fā)出經(jīng)過云服務(wù)器到遠(yuǎn)程駕駛艙接收的延時，r[4]表示遠(yuǎn)程駕駛艙進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)處理的延時，r[5]表示圖像數(shù)據(jù)通過顯示屏顯示延時，r[6]表示全鏈路總延時。

59、本發(fā)明的一種遠(yuǎn)控駕駛系統(tǒng)的全鏈路圖像傳輸延時測試系統(tǒng)，包括：

60、時間基準(zhǔn)同步模塊，用于將車輛和遠(yuǎn)程駕駛艙的時間基準(zhǔn)進(jìn)行同步；

61、延時讀取模塊，用于獲取車輛和遠(yuǎn)程駕駛艙的圖像像素時間戳數(shù)據(jù)讀取延時；

62、仿真數(shù)據(jù)生成模塊，用于生成車輛攝像頭環(huán)境感知仿真數(shù)據(jù)，在圖像上和像素數(shù)據(jù)中分別注入第一時間戳后發(fā)送圖像數(shù)據(jù)至車輛數(shù)據(jù)接收接口；

63、tcp報文創(chuàng)建模塊，用于在車輛接收帶有第一時間戳的圖像數(shù)據(jù)時創(chuàng)建tcp報文，將tcp報文中注入第一時間戳、矯正第二時間戳；

64、第一時間戳注入模塊，用于在車輛數(shù)據(jù)發(fā)送接口接收到帶有第一時間戳、矯正第二時間戳的圖像數(shù)據(jù)時在tcp報文中注入矯正第三時間戳；

65、第二時間戳注入模塊，用于在遠(yuǎn)程駕駛艙接收到第一時間戳、矯正第二時間戳、矯正第三時間戳的圖像數(shù)據(jù)時在tcp報文中注入矯正第四時間戳；

66、第三時間戳注入模塊，用于在遠(yuǎn)程駕駛艙將帶有第一時間戳、矯正第二時間戳、矯正第三時間戳、矯正第四時間戳的tcp報文發(fā)送給智能相機(jī)時將tcp報文中注入矯正第五時間戳；

67、頻率同步模塊，用于將智能相機(jī)與顯示屏進(jìn)行頻率同步；

68、第四時間戳注入模塊，用于識別智能相機(jī)拍攝顯示屏圖像中的第一時間戳，并將拍攝時刻第六時間戳注入至對應(yīng)的tcp報文；

69、延時計算模塊，用于計算第一時間戳、矯正第二時間戳、矯正第三時間戳、矯正第四時間戳、矯正第五時間戳、第六時間戳之間的差值得到各部分延時，以及計算第一時間戳和第六時間戳之間的差值得到總延時值。

70、本發(fā)明的有益效果：

71、1、本發(fā)明利用視頻注入技術(shù)在生成圖像數(shù)據(jù)時注入生成時刻的像素時間戳和字符串時間戳，可測量攝像頭輸出圖像時刻到車輛數(shù)據(jù)接收接口接收時刻間的時延。

72、2、本發(fā)明采用tcp同步傳輸時間戳機(jī)制，讀取圖像時間戳后在tcp報文中進(jìn)行寫入時間戳操作，避免在圖像數(shù)據(jù)中寫時間戳導(dǎo)致圖像數(shù)據(jù)傳輸延時增大。

73、3、本發(fā)明通過提前讀取圖像數(shù)據(jù)計算時間戳讀取時間，并在后續(xù)全鏈路時延測試中將時間戳讀取時間加入計算，減小測試結(jié)果誤差。

74、4、本發(fā)明運(yùn)用智能相機(jī)與顯示屏同頻技術(shù)，獲取顯示屏顯示時刻時間戳，確保了遠(yuǎn)程駕駛圖像數(shù)據(jù)傳輸全鏈路時間延遲得到有效驗證，得出人眼獲取圖像時間。

75、5、本發(fā)明中的tcp報文延時傳輸具有標(biāo)識位、校驗位，保障數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，可對數(shù)據(jù)傳輸過程中的位錯誤進(jìn)行識別，避免無效數(shù)據(jù)參與計算。

76、6、本發(fā)明采用矩陣相乘計算方法，一次性計算出所有所需延時數(shù)據(jù)，減少分析步驟。