浅析基于边缘计算的移动AR实现（中）

0 前言

移动AR本文以业务为基础，根据业务特点设计移动AR实现架构。移动AR业务属于计算密集型，涉及大量数据处理，加上AR终端设备通常是便携可穿戴的产品形式，设备小巧轻便，需要将业务部分卸载到边缘或云处理。基于上述原则，我们将实现框架分为三层，即AR移动边缘端和云端的终端。根据计算能力能力、能耗，分别处理不同的业务，各层相互配合完成整个功能。详细的模块设计如下图所示。

1 AR终端模块

AR终端是AR业务载体主要完成环境数据和用户位置的收集、传输和最终信息叠加。在上图中，该层包括与设备状态、安全和网络相关的设备连接、传感器、执行器和模块。以下是每个模块的主要功能描述和设计中的挑战。

• 主要实现设备连接AR在设计终端入网和通信功能时，需要考虑低功耗、高带宽和低延迟。
• 传感器主要收集环境信息和用户交互信息，需要高精度和实时性。采集数据的质量将直接影响后续的数据分析。
• 执行器主要将识别的数据信息或生成的三维场景信息无缝叠加到真实的环境中，就像真实的存在一样，这需要高清显示、准确的位置定位和真实的三维场景渲染AR因此，在这种架构下，终端很难借助自身资源完成上述功能，AR终端只负责完成显示。
• 设备状态报告主要围绕设备状态报告AR与大多数物联网设备一样，终端设备的可维护性发展，AR终端设备进入网络后，需要向云或边缘端报告自己设备的状态信息，以帮助自己升级或解决一些常见的故障信息。
• 主要针对设备安全AR终端设备安全入网，授权认证。AR终端将识别用户的位置，感知用户的意图和偏好，因此需要授权此类数据。
• 边缘节点主要是指AR实现点对点的直接通信和交互。

2 AR实现终端系统

如下图所示AR实现终端设备所需的基本设备。围绕AR终端需要使用各种传感器来收集环境信息和用户的位置。如摄像头，红外，陀螺仪，GPS，麦克风、耳机、触摸芯片等。这些传感器集成到一副眼镜或车载AR HUD收集真实的环境信息、深度信息、用户姿势、手势、眼睛、语音等，获取用户的真实意图，与用户互动。

当用户在某个环境中时，摄像头会收集环境图像，通常需要两个摄像头和红外传感器来获取三维场景的数据信息。摄像头的另一侧是面向用户的，主要收集用户关注的焦点信息、面部表情信息，并提供数据分析用户关注的焦点。陀螺仪和GPS主要用于生成用户的位置信息、头部运动信息和角度，提前预测用户感兴趣的东西。计算模型也可以根据用户的位置信息提前卸载到相应的边缘设备，详细介绍在下一篇文章中。麦克风和耳机主要是采集用户的语音交互信息，某些控制指令的下达，可以通过语音的方式交互，使识别更加准确。理想的显示模式是透明显示交互屏幕，在AR HUD投影光束通常用于设备上。无论如何，虚拟信息都应无缝叠加到真实场景的适当位置，如自然显示导航信息到车道视角。目前已有AR从设备上看，在车载终端上AR HUD与资源相比，最有可能快速发展。AR眼镜要丰富得多，能承担更多的计算任务。AR眼镜，也没有轻量化的需求。

由于通信技术涉及到上图最外围的通信技术，AR终端本身是低能耗的，因此在对收集到的信息进行简单的格式化处理后，需要将所有信息卸载到移动边缘设备进行数据处理。即使是车载场景也需要考虑能耗优化。

3 AR终端通信

在数据传输方面，如果是AR从能耗的角度来看，目前只有蓝牙可供传输，但可供传输的数据很少，无法满足需求。如果手机用作边缘设备，可以通过wifi将部分数据卸载到手机上，可以解决带宽问题，目前，这种通信方式是最好的选择。未来随着5G芯片的演变和通信能耗的降低可以直接通过5G方式连接可以完全满足AR数据的高带宽要求，但这就要求芯片在大小和能耗上做得足够小，短时间内难以实现。未来随着5G芯片的演变和通信能耗的降低可以直接通过5G方式连接可以完全满足AR数据的高带宽要求，但这要求芯片在尺寸和能耗方面足够小，短时间内难以实现。目前的车载AR HUD由于空间丰富，不受轻量化影响，可以选择LTE/5G这种蜂窝技术被用作通信手段。如果将AR眼镜作为车载显示终端，车载系统作为边缘计算设备，将AR与车载WIFI可实现连接AR数据的入网。

通信技术的选择应综合考虑带宽和延迟问题AR终端设备，根据当时的网络质量和用户数量决定是否卸载。如果网络质量差，卸载会增加延迟。此时，应考虑在当地完成计算。

4 小结

本文从AR审视终端的视角AR实现业务和边缘计算。下一篇文章将重点关注边缘设备和云AR请期待实现相关设计。