智能網聯封閉試驗區試驗平臺設計與實現

杜宏建 吳慧敏 朱用國 楊慰

摘 ?要：國內智能網聯商用汽車蓬勃發展，為滿足智能網聯商用車的測試與開發的需求，我們從智能網聯試驗平臺的總體架構及道路環境建設、數據管理平臺和調度中心幾方面進行研究與實踐，更好地支撐了智能網聯商用汽車封閉測試區的日常運營管理、測試車輛監控與測試評價。

關鍵詞：智能網聯汽車;封閉試驗場;測試平臺

中圖分類號：U467.5 ? ?文獻標識碼：A ? ?文章編號：1005-2550（2020）05-0048-05

Abstract： With the rapid development of the intelligent connected commercial vehicle （ICCV） in China， intelligent connected closed test area should be built to satisfy the development and test requirement of the ICCV. In this paper， the platform architecture for closed test area， road environment construction， data management platform and dispatching center are proposed and practiced. The proposed intelligent connected closed test area is proved to have a better daily management and better support for the monitoring， experiment and evaluation for the tested commercial vehicle.

Key Words： Intelligent Connected Commercial Vehicle; Closed Test Area; Test Platform

“中國制造2025”制定了重點領域明確的技術路線圖，在2020年要形成以企業為主體的智能網聯汽車自主創新體系[1]，隨著國內智能網聯汽車的蓬勃發展，促進了國內的上海示范區、長沙示范區、吉利汽車等智能網聯封閉試驗平臺的建設。

同時為了滿足智能網聯商用汽車的研發要求，東風商用車技術中心計劃在武漢試驗基地院內，對L型道路進行網聯化改造，完成道路環境建設、數據信息平臺和調度監控中心建設，構建基于GPS和北斗高精度定位系統的智能網聯及自動駕駛道路測試環境，以支撐商用汽車智能網聯相關功能的測試和驗證。

1 ? ?試驗平臺總體架構[5]

本平臺建設的目標是初步具備整車主觀評價試驗及智能網聯汽車短程測試與標定能力，同時可用于競品及開發車型的主觀評價和試乘試駕體驗。

為了實現上述目的，試驗平臺的設計邊界應包含試驗道路建設、道路設備搭建、試驗管理、道路設備控制、專業的試驗評價5個方面。本論文主要論述了試驗平臺的設計與實現，不包含道路建設的內容。

試驗平臺的的設計與實現難點在于由于智能網聯時新興技術，試驗評價方法并未完全確定，在分析梳理現有標準的前提下，分別是《重慶車輛檢測研究院自動駕駛開放道路準入測試方案》、《智能網聯汽車自動駕駛功能測試規程》、《自動駕駛開放道路準入測試方案》、i-VISTA系列測試規程，分析出要實現智能網聯封閉試驗所需要的道路要求、設備要求、系統要求和管理要求，根據這些要求用有效的技術和設備組合起來，形成一個完整的試驗平臺。經過對這些難點的分析與研究，需要采用以下技術手段來達成試驗平臺的建設。

試驗平臺分為道路環境、數據信息平臺和調度監控中心二部分，通過合理設置交通、監控、通訊、控制、管理等系統，構建基于LTE-V和DSRC的智能網聯及自動駕駛道路測試環境，以支撐東風商用車智能聯網功能測試和驗證。其中，道路環境建設主要設施包括：智能交通信號系統、視頻監控系統、LTE-V/DSRC/WIFI通信設備、視頻檢測器、道閘、等路側設備;[2]數據信息平臺和調度監控中心主要包括：計算機硬件、專業軟件、應用軟件、設備控制、試驗管理、運維管理、試驗評價等。

2 ? ?道路環境建設

2.1 ? 智能交通信號系統

該系統可實現監控中心的信號燈控制平臺軟件對道路交通信號燈進行實時運行控制，包括：信號周期方案、相位相序方案、當前執行相位信息等，根據車輛實時定位信息以及當前的交通信號相位狀態，生成實時的信號優先感應策略，自動協調整個控制區域內交通信號燈的配時方案。

2.2 ? 視頻遠程監控系統

在L形測試路上布置一套視頻遠程監控系統，該系統前端攝像機為交通特征視頻監控槍機，統一通過光纖或 5G專網傳輸至監控中心，由監控中心進行存儲和視頻調閱，為測試道路管理監控提供直觀的圖像信息。

2.3 ? 車路協同通信系統

2.3.1 布置路側單元（RSU）

RSU與路側基礎設施相連接，從路側基礎設施獲得道路實時狀態信息，例如信號燈相位、攝像頭信息等等;從控制中心獲得當前路段的管控信息，例如限速信息、道路危險狀況等等。RSU 對獲得的道路狀態信息進行整合后，通過直通鏈路將信息廣播給周邊車輛。

RSU實現紅綠燈協同的車路協同應用。RSU與視頻檢測器集成，實現車輛/行人避撞、提醒等車路協同應用。

2.3.2 布置車載單元（OBU）

OBU提供車輛與車輛、車輛與路側設施之間的通信通路。OBU從RSU和其他OBU獲得周邊道路和狀態信息，并轉發給車載控制器，以供智能駕駛決策參考。OBU從車載控制器獲得車輛狀態信息，并發送給RSU和其他OBU。從而實現車車、車路協同。

每臺OBU需配置流量卡，其設備及狀態信息、事件信息等通過4G或5G網絡回傳數據中心服務器以。

2.3.3 實現以下車路協同（V2X）功能：

基于交通信號燈的車速引導，可由路側通信單元（RSU）廣播信號燈相位信息，實現交通信號燈提醒（當前信號燈狀態及后續信號變化時序）

道路限速提醒（可根據測試需求，設置道路的限速，結合交通標識牌，可實現車內標牌應用）

道路危險狀態提示（適合隧道口，特殊道路等區域）

彎道信息提醒（彎道處）

盲區信息提醒（車車通信的盲區提醒，實現超車輔助，基于車路通信的盲區提醒，通過 RSU 廣播盲區內的行人或車輛存在信息）

2.4 ?智能路燈系統

基于 ZigBee 無線物聯網技術，運用統一的 B/S 軟件監控平臺，結合GIS地理信息系統，遠程控制LED路燈，具備開關、調光、監測、報警等單燈控制、回路控制以及情景照明控制功能。控制系統由三部分組成：數據采集控制終端-單燈控制器、數據管理器-集中管理器，數據處理中心—監控中心。

2.5 ? 智能出入口系統

在L形測試路上布置2處智能出入口，用于管理測試車輛進出，使用遠距離的射頻識別（RFID）技術，固定在試驗車上，結合道閘系統，為車輛配置具有全球唯一性的 RFID 標簽。在車輛出入口安裝遠距離 RFID 讀寫器，可以實現 20 米遠距離識別，RFID 標簽制作工藝要求為易碎防轉移、防撕標簽。

2.6 ? 視頻車輛檢測系統

視頻檢測器用于檢測行人、車輛。通過視頻攝像機作傳感器，在視頻范圍內設置虛擬線圈，即檢測區，車輛/行人進入檢測區時使背景灰度值發生變化，從而得知車輛/行人的存在。視頻車輛檢測系統采用非接觸式（地面上）檢測，采用路側或車道垂直上方安裝方式。系統由視頻采集攝像機和配備視頻檢測軟件的視頻檢測模塊構成。視頻檢測器與RSU集成。

3 ? ?數據管理平臺和調度中心

數據管理平臺和調度中心是信息交匯中心，它主要為 L 型道路的智能網聯和 V2X 技術提供數據采集、傳輸、存儲、計算和展示的平臺。

3.1 ? 智能交通信號管控

測試道路智能交通管控系統可圖形化展現測試道路的交通設施分布、道路通行狀況、交通管制等情況，并對路側智能交通信號燈進行控制。

3.2 ? 視頻監控管理

通過獲取攝像頭的視頻信息，對測試道路的交通狀態和流量信息可進行實時監測和視頻錄制。并可實時、直觀的展示各視頻設備的分布及運行狀態，提供可視化的設備操作功能，如視頻圖像處理、錄像和回放操作功能。

3.3 ? 綜合業務管理

綜合業務管理是對試驗業務、交通設備以及車載設備的管理，包括交通設備新增、刪除、修改、查詢等操作，電子地圖監控管理，包括放大、縮小、定位等應用業務，平臺維護（包含人員信息維護、設備信息維護、設施信息維護、權限管理等）等方面。

3.3.1 測試方案管理

針對各種車輛測試項目內容，科學有效的對人員、設備、場地進行計劃和安排。測試方案管理系統可通過可視化操作方便的對測試項目進行管理，如測試項目的新建、配置、修改、刪除等。測試項目的流程與測試參數采用模塊化分割，并通過可視化工作流進行組合，以實現自定義測試方案的功能。

3.3.2 測試項目查詢

測試項目查詢針對測試車輛的具體測試內容而定，測試項目確定后，需在平臺錄入相關信息，包括測試車輛類型，測試類型，測試工況，測試次數等，測試結束后，可查詢已完成測試項目的相關信息。

3.3.3 測試項目統計一段時間后，統計結果以圖形或表格形式展示。

3.3.4 出入口管理，車輛進出測試區域的權限管理、進出記錄查詢等。

3.4 ? ?運維管理

包含資產管理和系統管理。對智能網聯測試設備故障的發現與警報，記錄日常運維日志，進行服務器故障、軟硬件信息統計等，可直接與數據庫關聯，通過可視化的管理模塊進行操作。

3.4.1 資產管理

設施資源管理：記錄標牌、路燈、桿件等位置、狀態、維修維護狀態等信息

設備資源管理：記錄服務器、路側系統、監控設備等是否損壞、是否可用等詳細信息。

3.4.2 系統管理中心

用戶管理：系統管理員能夠對用戶的名稱、密碼、訪問權限等相關內容進行設置，用戶使用系統，都必須登錄，輸入用戶名和密碼進行驗證。系統管理 員可設置用戶級別，每個角色只允許授予一個訪問級別，同時定義每個用戶級別相應的命令權限。

權限管理：在此功能模塊中，系統管理員可進行兩類權限的管理。第一是對系統功能使用權限的管理和分配，管理員根據每個用戶不同的角色進行權限劃分。第二是對數據權限的劃分，管理員根據每個用戶的角色和功能權限進行數據權限的劃分，在授予的權限范圍內用戶可對數據進行增、刪、改、查的操作。

日志記錄管理：記錄操作員登錄/退出時間、所做的操作命令，記錄系統執行命令、系統控制方式及設備狀態，系統能夠保留最近3年的日志記錄。

基礎數據管理：對系統的擴展數據進行統一管理、維護，用戶可根據需要選擇各種系統參數值。對每個可以獨立運行的系統進行維護，維護信息項包括：系統名稱、系統編號、系統類型、系統指令、圖標路徑等。

設備狀態集中監測。監測交通設備的運行狀況，管理系統自動巡檢中產生的告警以及人工方式上報的告警。

3.5 ? 業務展示

以L測試路為基礎，實時展示設施設備、車輛、道路的運行情況，讓管理人員能夠實時、直觀地掌握整個測試道路的設備設施分布情況和測試車輛的運行情況。在二維高精度地圖中可根據視角觀看局部詳細運行情況，如信號燈。

3.5.1 測試道路實時運行狀態。二維電子地圖、定位視角展示、設備實時分布。

3.5.2 GPS車輛定位。測試車輛定位信息、測試車輛詳細信息、測試場車輛軌跡回放。

3.5.3 測試狀態顯示。測試項目信息、測試過程信息、測試結果信息。

3.5.4 高精度地圖：

道路級別數據（道路區間，道路交叉點）

交通設施數據（路面印刷物和標識，立體交通設施等）

車道形狀數據（車道邊線，中心線，車道面，車道區間等）

車道網絡數據（車道連接線，車道節點數據，車道通行條件屬性）

交通特征屬性數據（車道誘導屬性情報，車道規制屬性情報等）

安全輔助數據（曲率，縱橫坡度信息等）

3.6 ? 測試評價

包括 ADAS、V2X、自動駕駛測試，對車輛測試數據進行實時信息采集和保存，可進行數據回放，結合測試標準和測試工況，對測試結果進行分析和評價，生成詳細測試評價報告。同時測試評價功能支持由平臺發送自動駕駛相關控制指令，實現對自動駕駛車輛的遠程控制，其中，控制指令主要包括：自動駕駛啟動/關閉、自主駕駛使能/禁止、車輛緊急停止、車輛最高車速、自動駕駛目標路線信息（起點、終點）等。

3.6.1 ADAS測試

可以實時獲得由車載終端通過2G/3G/4G上傳的數據。

測試時部分數據不能上傳到系統，只要記錄了 GPS 時間，可以導入數據中心平臺，并與之前上傳的數據同步。

針對每一個測試的車輛，從基本信息到測試完成，形成一個完整的數據庫。

測試數據回放：首先可根據測試系統類型或者車輛信息或時間篩選出做過某項測試的車輛，顯示車輛基本信息及做過測試的相關信息（如測試時間、測試系統等）。其次，選中車輛，顯示該車輛做過的某個系統下各個工況的測試信息（工況名，測試時間、測試人員、測試設備、測試輔助車輛車牌號、是否通過等），然后選中某一工況，彈出的窗口中包含四個方面數據回放：參數顯示，系統相關信息顯示，視頻回放及地圖定位信息顯示，進行時間同步后可同步顯示，即進行視頻回放，同時顯示測試參數、地圖定位信息。

測試評價：可集成現有的測試工況，查看測試結果，結果包含測試項是否通過。

3.6.2 自動駕駛測試

參考《智能網聯汽車自動駕駛功能測試規程》中的測試方法，制定測試項以及通過標準，通過由車載終端上傳數據，判斷測試是否通過，輸出測試結果。

遠程遙控功能，平臺可下發自動駕駛車輛遙控指令，當車輛切換為云端控制模式時，由平臺接管，或者當測試過程中，監控到異常行為，可由平臺強制接管。

3.6.3 V2X測試

在測試道路上運行的自動駕駛車輛、網聯車輛、路側單元的 V2X 信息，可分別通過無線網絡（3G/4G）或路側單元連接的光纖上傳到數據中心，進行實時的監控，并在界面上顯示。根據 V2X 測試指標生成評價報告，包含交通燈信號提醒、道路限速提醒、道路危險狀態提示、彎道信息提醒、盲區信息提醒等。

4 ? ?結論

將東風商用車平臺與上海示范區平臺、長沙示范區平臺、吉利汽車平臺作對比，東風商用車獨具測試評價功能，另外在設備管理、試驗管理上功能更加強大。[3]如表1所示。

通過對東風商用車智能網聯試驗平臺研究與實踐，建立功能全面的國內先進智能網聯主觀評價及測試平臺，滿足東風商用車公司智能駕駛汽車封閉園區測試評價及短程測試的需求。

參考文獻：

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[4]易茂，夏芹，譙杰. 智能網聯汽車測試場建設與測試方法淺析[J]. 汽車實用技術，2018（20）：41-43.

[5]趙鵬超，苑壽同，胡鑫，張慶余. 智能網聯汽車封閉試驗場綜合管理研究[J]. 科學技術創新， 2019（15）：68-70.