蔡杰 夏云鹏

摘要：本发明提供了基于5G技术的远程诊断系统，属于故障诊断领域.包括识别单元，写入单元，只读存储单元，显示单元和5G无线通讯收发模块，收发模块包括编码单元，高频发射单元，调制单元和解调模块;还包括远程集合诊断单元，诊断单元包括微控制单元，云服务器和数据分析服务器，微控制单元包括筛选单元，诊断单元，筛选单元将接收到的车内模块信息筛选，留下新故障代码，通过诊断单元诊断，诊断结果进入数据分析服务器，数据分析服务器进行校对，编辑用户可读格式，将最终诊断数据写入微控制单元，由云服务器将最终诊断数据发至5G无线通讯收发模块.本系统解决了现有车辆诊断系统结构复杂，维护成本和难度大等问题。

关键词：5g技术;远程诊断，装备。

0引言

5G通信技术指的是第五代移动通信技术。5G通信技术数据传输速率高，是4G时代传输速度的几十倍;5G通信技术在提高数据传输速率的同时还能够大幅降低能耗，通信功耗问题的解决将极大推动智能化设备的广泛运用;5G通信技术支持广域大容量的高速移动终端;此外，5G通信技术还具有低延时，可实现对海量数据的超高速处理。由于5G通信技术具有上述优点，使得其具有无限广阔的应用领域和前景。

1 5G在军事领域的应用

首先，5G通信技术将可能使军队拥有专用频率。5G通信技术充分利用了现有的通信资源，还在向毫米波通信资源扩展，从而使军队拥有专门频率成为可能。这将有效解决当前存在的军用移动通信系统与民用移动通信系统频段重叠共用、互相干扰的问题。

其次，5G通信技术将推动战场全域武器平台互联。5G通信技术能够使更多的用户利用同一频率资源进行通信，从而在不增加基站密度的情况下大幅提高频率应用效率。以此为基础，战场上的各类部队不但能够实现战场信息终端的互联互通，还能够实现无障碍通信。

最后，5G通信技术将实现战场信息网络深度融合。5G通信技术能够将应用于战场的各种异构信息通信网络进行深度融合，形成一张相互兼容的高速信息网络，以实现更高效的作战行动。因此，5G通信技术将为军队提供一种广域覆盖、高速传输、强兼容性的空地一体化信息通信网络，从而极大提升战场的信息支援保障能力。

5G通信技术将从两个方面对未来智能化战争产生重要的推动作用。

一方面，5G通信技术的通信特性使各国能够在未来战场上更加有效地指挥控制各种无人系统。特别是高速率、低延时的特性将使得对战场各类无人系统的操控更加精准、各类作战系统的自主操控能力将得到极大提升。

另一个方面，5G通信技术将进一步与人工智能技术相融合，从而能够提升战场智能化程度。总而言之，谁掌握了5G通信技术的主动权，谁就能在未来的智能化战争中掌握主动权。

5G技术在装备保障中也有着广泛的应用。

5G还可应用在部队装备维修及远程服务领域。利用5G网络的智能生态系统，“老师傅”能为“新手”提供智能化、可视化的远程指导、验收和运维工具，大幅提高了装备维护效率效益，也有利于部队装备维修人才的新老传承。

2 基于5G技术的装备远程诊断维修系统设计

舰船装备量大、维修保障任务繁多是维保工作所面临的普遍问题，一方面，在灵活性及人力資源上无法满足当前实际的需要，特别是当舰船在远洋执行任务时，无法派遣技术人员到现场进行维修排故;另一方面，当设备出现故障时，有时需要将故障点快速的定位并给出专业的解决方案，这个过程一般需要借助相关专家的帮助才能顺利完成，但装备的使用者一般只能解决简单、常见的故障问题，无法及时处理疑难故障，因此，及时性不能满足当前的装备维修保障的需求。

为了解决以上问题，鉴于目前5G的技术优势以及发展潜力，基于商用5G网络和现有5G技术体系，研制基于5G技术的装备远程诊断系统，实现武器装备信息的远程获取、传输、诊断等功能，将会大大提高装备的维保效能，解决人员调动以及故障解决不及时的问题，特别对实战化应急保障具有非常大的现实意义。

2.1 项目定位

本项目的应用对象主要是停靠在码头上需要维保的舰船或者其他陆上装备。根据信息的不同属性，有不同的传输方式和要求。在做好了软硬件三重加密和私有加密算法等数据保密措施的基础上，主要实现由公网来传输非密维保信息、协同远程诊断等功能。在5G基础建设逐渐成熟以及5G军用相关保密标准明确的情况下，逐步实现信息由5G专网传输、数据用军用加密算法加密以及系统上其他功能的扩展。

2.2 系统组成及功能

基于5G技术的装备远程诊断系统由5G终端、5G网络和控制协作中心三部分组成，系统总体组成如图1所示。

5G远程终端，即远程现场诊断装置，其主要功能是采集终端音频/视频，经压缩编码加密后传向控制协作中心，并在控制协作中心完成终端信息接收和显示。远程现场诊断装置采用4K高清摄像头，并配备白光灯和激光指示灯作为辅助照明和激光定位，白光灯在晚上或光线不足的情况下自动开启，为远程诊断装置提供充足的光照支持，保证传回的4K实时高清视频的亮度和品质。另外，激光指示灯作为故障点的定位指示器，其主要功能是为实时视频取景和故障点的具体位置提供指示参考。

控制协作中心的硬件设备包含5G终端设备、国产品牌服务器、网络交换机以及4K显示装置等硬件设备。作为5G远程诊断系统的管理应用平台，也是整个5G远程诊断系统的指挥和控制中心，其主要功能是接收从现场诊断装置远程传来的4K实时高清音视频，在控制协作中心一端的专家以第一视角实时查看现场传输过来的视频，指挥现场人员开展对设备的检测、排查以及更换零配件等工作。另外，通过本系统，可以对装备故障信息进行收集、整理、汇总和分析，进而汇集成装备故障库，当装备出现故障时，现场人员可首先通过访问专家故障库系统进行故障查询，通过模糊/精准匹配等方法确定故障范围并针对当前故障信息提供具有参考价值的解决方案。如若现场人员通过访问专家故障库无法解决当前问题时，再尝试采用远程请求专家连线的方式来解决装备的维保问题。

头盔的作用主要采集回传现场视频和音频到远程控制协作中心，便于专家跟随现场维护人员以第一视角实时查看现场传输过来的视频，指挥现场人员开展对设备的检测、排查以及更换零配件等工作来完成维修保障任务。

音频通过麦克风采集后输入核心处理器进行压缩编码，视频通过摄像头采集输入核心处理器进行压缩编码，然后核心处理器对音视频数据进行加密，再推流给5G模组进行加密，之后上传到云服务器进行转发，远程控制协作中心对视频流拉流、解密和播放，从而完成音视频的远程传输。

在5G信号无法覆盖的区域或者保密性要求比较高的场所，无法通过建立5G小基站来保证网络畅通的情况，可对现场装备的信息进行采集、编码压缩后存储下来，通过对信息进行脱密处理后，到5G信号良好的地方（比如甲板上）再向外进行远程传输。

2.3 系统设计

考虑到整个系统设计的可靠性、安全性，基于5G技术的装备远程诊断系统的5G终端及控制协作中心的硬件设计选型，选用国产一线工业品类的高端芯片、元器件、配件和设备，数据安全方面的硬件选型也使用符合国密安全标准的模块来实现。

通过对项目的调研和论证，确定了5G终端的通信模块、主控处理器以及国密安全模块的选型，分别选择具有国内自主知识产权且技术相对成熟的HUAWEIMH5000-315G工业模组、HisiliconHi3559AV100芯片、国产芯片TF32A09。分别设计了5G通讯电路和主控电路，并进行了软件設计。如图2

2.4 系统验证

经过系统调试，并进行了验证和测试，5G+4K视频远程传输系统的视频播放比较流畅清晰，传输时延依据网络情况在2秒左右，时延问题有望在后期5G独立组网覆盖的情况下大幅度下降，测试现场如图3所示。

3 总结

通过以上系统设计和调试、测试和试验验证，基于5G技术的装备远程诊断系统在技术上是可行的，经验证 5G+4K视频远程传输系统的视频播放比较流畅清晰，传输时延依据网络情况在2左右，时延问题有望在后期5G独立组网覆盖的情况下大幅度下降。在网络安全上，在后期可通过5G网络切片技术切割出来的“逻辑专网”来降低视频传输在5G网络的安全风险;另外，随着对项目的软硬件加密算法进行深入的优化，实现硬件SM4对称加密、三重加密算法以及私有加密算法，保证基本功能实现的同时，也保证了网络中的数据安全。

针对码头或舱体完全没有5G信号覆盖的情形，可通过增加5G小基站的方式来扩大网络覆盖区域，来满足对维保信息传输的需求，即采用5G“宏站+小站”的解决方案，以小基站（small cell）为基本单位，使用5G移动小基站以多跳中继组网的形式进行覆盖。小基站可以有针对性的补充宏基站信号弱覆盖区域、覆盖盲点，保证信号质量，其覆盖范围在10-200米，可以在更小的范围内实行频率复用，提升容量，帮助宏基站分流。小基站的特征主要有：小型化、低发射功率、可控性好、智能化和组网灵活。华为5G小基站如图4。

综上，此套系统在装备故障远程诊断方面的研究意义重大，在专家人员无法及时到达现场的情况下，能够提高装备的维保效率，提高了装备的应急保障能力，保证了装备的战备完好性。

参考文献

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