CN110177374B - 一种基于车路协同的v2x功能应用测试方法、装置及系统 - Google Patents

一种基于车路协同的v2x功能应用测试方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及车联网技术领域，具体公开了一种基于车路协同的V2X功能应用测试方法，其中，包括：获取场景设置信息；接收被测车辆的运动状态信息；根据辅助测试车辆的当前采样时刻的运动状态信息、辅助测试车辆的模型参数和被测车辆的运动状态信息计算辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态；根据V2X通信协议将辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态信息进行成帧操作；将完成成帧操作的辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态信息发送至被测车辆，并接收被测车辆的V2X功能测试信息。本发明还公开了一种基于车路协同的V2X功能应用测试装置及系统。本发明提供的基于车路协同的V2X功能应用测试方法提高了测试用例实施准确性与测试数据有效性。

Description

一种基于车路协同的V2X功能应用测试方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及车联网技术领域，尤其涉及一种基于车路协同的V2X功能应用测试方法、基于车路协同的V2X功能应用测试装置及包括该基于车路协同的V2X功能应用测试装置的基于车路协同的V2X功能应用测试系统。
背景技术
V2X功能应用测试一般采用实际道路测试方法，其优点为真实道路、车辆和驾驶员参与测试，测试数据结果可信程度高。但由于如前向碰撞预警、侧向碰撞预警、转弯辅助等V2X功能应用测试过程中辅助测试车辆有与被测车辆发生碰撞的风险，因此在实际测试活动中很多场景测试用例被排除在测试范围之外，而在测试范围内的测试用例也被严格限定(如限制车辆行驶速度、驾驶路线等条件以避免安全事故)，由此造成测试数据难以获得或测试难以达到预期效果。另一方面，由于驾驶员操作在多次测试过程中难以保持一致，因此测试数据有效性收到影响。
为弥补实际道路测试方法的不足，还会采用软件测试方法和硬件在环测试方法加以补充。其中，软件测试方法一般会构建包括网络通信模型、道路模型、车辆运动模型、驾驶人模型在内的测试场景模型，通过调整模型参数，可满足多种V2X功能应用测试需求，测试用例的覆盖范围也更加全面。但是，由于该方法构建测试场景模型的真实性易受模型准确性影响，因此难以准确再现真实道路交通场景。
硬件在环测试方法可将V2X功能应用中难于准确建模的关键部件或系统纳入测试环路中，其余测试场景要素仍采用软件建模方法加以实现，相较于软件测试方法，硬件在环测试结果的准确性有显著提高，但是由于难以将车辆、驾驶员等真实要素同时纳入测试回路，硬件在环测试方法更适用于应对特定部件或系统的测试。
综上所述，如能在现有实际道路测试中避免辅助测试车辆与被测车辆碰撞的发生，则可减少对测试用例的限定，在保证安全性的前提下，进一步扩展测试用例的覆盖范围，因此如何提升实际测试道路测试的安全性成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种基于车路协同的V2X功能应用测试方法、基于车路协同的V2X功能应用测试装置及包括该基于车路协同的V2X功能应用测试装置的基于车路协同的V2X功能应用测试系统，以解决现有技术中的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种基于车路协同的V2X功能应用测试方法，其中，所述基于车路协同的V2X功能应用测试方法包括：
获取场景设置信息，其中所述场景设置信息包括辅助测试车辆的当前采样时刻的运动状态信息和辅助测试车辆的模型参数；
接收被测车辆的运动状态信息；
根据所述辅助测试车辆的当前采样时刻的运动状态信息、辅助测试车辆的模型参数和所述被测车辆的运动状态信息计算辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态；
根据V2X通信协议将所述辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态信息进行成帧操作；
将完成成帧操作的所述辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态信息在下一网络接入时段发送至被测车辆，并接收所述被测车辆的V2X功能测试信息。
优选地，所述辅助测试车辆的当前采样时刻的运动状态信息包括：所述辅助测试车辆的当前采样时刻相对被测车辆的位置、速度、加速度、姿态角和姿态角速度。
优选地，所述辅助测试车辆的模型参数包括辅助测试车辆的长度、宽度、高度、质量、三轴转动惯量、轴距、轮距以及发动机最大功率与最大转矩信息。
优选地，所述被测车辆的运动状态信息包括采样时刻的被测车辆的位置、速度、加速度、姿态角和姿态角速度。
优选地，所述场景设置信息还包括V2X功能应用测试场景设计数据。
作为本发明的第二个方面，提供一种基于车路协同的V2X功能应用测试装置，其中，所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置包括：
第一通信模块，所述第一通信模块用于获取场景设置信息，其中所述场景设置信息包括辅助测试车辆的当前采样时刻的运动状态信息和辅助测试车辆的模型参数；
运动跟踪模块，所述运动跟踪模块用于接收被测车辆的运动状态信息；
计算模块，所述计算模块用于根据所述辅助测试车辆的当前采样时刻的运动状态信息、辅助测试车辆的模型参数和所述被测车辆的运动状态信息计算辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态；
成帧操作模块，所述成帧操作模块用于根据V2X通信协议将所述辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态信息进行成帧操作
第二通信模块，所述第二通信模块用于将完成成帧操作的所述辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态信息在下一网络接入时段发送至被测车辆，并接收所述被测车辆的V2X功能测试信息。
优选地，所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置包括：
V2X路侧设备，所述V2X路侧设备与所述第二通信模块无线通信连接，所述V2X路侧设备用于实现与被测车辆的通信。
作为本发明的第三个方面，提供一种基于车路协同的V2X功能应用测试系统，其中，所述基于车路协同的V2X功能应用测试系统包括：场景生成模块、车载模块和前文所述的基于车路协同的V2X功能应用测试装置，所述场景生成模块和车载模块均与所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置通信连接；
所述场景生成模块用于生成场景设置信息；
所述车载模块用于采集被测车辆的运动状态信息；
所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置用于根据场景设置信息和被测车辆的运动状态信息得到辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态信息，并发送至所述车载模块实现对被测车辆的V2X功能应用测试。
优选地，所述场景生成模块包括：第三通信模块、场景生成计算模块和第一显示模块，所述第三通信模块和所述显示模块均与所述场景生成计算模块有线通信连接；
所述场景生成计算模块用于生成场景设置信息；
所述第三通信模块用于实现所述场景生成模块与所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置之间的通信；
所述显示模块用于显示基于车路协同的V2X功能应用测试装置的场景测试过程。
优选地，所述车载模块包括：V2X车载设备、第四通信模块、车载控制计算模块和第二显示模块，所述第二显示模块和所述第四通信模块均与所述车载控制计算模块通信连接，所述V2X车载设备与所述第四通信模块有线通信连接；
所述车载控制计算模块用于采集被测车辆的运动状态信息，并通过所述第四通信模块发送至V2X车载设备，所述V2X车载设备用于将所述被测车辆的运动状态信息发送至所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置，所述V2X车载设备还能够接收所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置发送的辅助测试车辆的运动状态信息，并通过所述第四通信模块发送至所述车载控制计算模块，所述车载控制计算模块还能够根据辅助测试车辆的运动状态信息进行分析并得到预警信息，所述第二显示模块用于显示所述预警信息。
本发明提供的基于车路协同的V2X功能应用测试方法，将实际道路测试中的辅助测试车辆利用车路协同技术虚拟实现，从而避免了在测试过程中与被测车辆发生碰撞，提高了测试安全性；将特定测试场景量化为相对位置、速度等具体参数与车辆模型参数的测试用例，通过车路协同技术模拟辅助测试车辆运动加以实施，避免了因车辆驾驶员操作引入的不确定性，也提高了测试用例实施准确性与测试数据有效性。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的基于车路协同的V2X功能应用测试方法的流程图。
图2为本发明提供的基于车路协同的V2X功能应用测试系统的结构框图。
图3为本发明提供的交互式多模型算法流程图。
图4为本发明提供的基于车路协同的V2X功能应用测试装置的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的第一个方面，提供一种基于车路协同的V2X功能应用测试方法，其中，如图1所示，所述基于车路协同的V2X功能应用测试方法包括：
S110、获取场景设置信息，其中所述场景设置信息包括辅助测试车辆的当前采样时刻的运动状态信息和辅助测试车辆的模型参数；
S120、接收被测车辆的运动状态信息；
S130、根据所述辅助测试车辆的当前采样时刻的运动状态信息、辅助测试车辆的模型参数和所述被测车辆的运动状态信息计算辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态；
S140、根据V2X通信协议将所述辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态信息进行成帧操作；
S150、将完成成帧操作的所述辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态信息在下一网络接入时段发送至被测车辆，并接收所述被测车辆的V2X功能测试信息。
应当理解的是，V2X通信协议中划分出多个网络接入时段，在当前网络接入时段计算出辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态信息，在下一网络接入时段发送下一采样时刻的运动状态信息至被测车辆。
本发明提供的基于车路协同的V2X功能应用测试方法，将实际道路测试中的辅助测试车辆利用车路协同技术虚拟实现，从而避免了在测试过程中与被测车辆发生碰撞，提高了测试安全性；将特定测试场景量化为相对位置、速度等具体参数与车辆模型参数的测试用例，通过车路协同技术模拟辅助测试车辆运动加以实施，避免了因车辆驾驶员操作引入的不确定性，也提高了测试用例实施准确性与测试数据有效性。
以前向碰撞预警场景测试为例，通常选择相对平整的直线路段作为测试路段，以辅助测试车辆模拟前车，以被测车辆模拟后车，测试目的是判断被测车辆车载控制计算模块能否基于V2X通信信息及时判断出两车碰撞风险，向驾驶员发出预警信息，并记录V2X信息发送、接收时间用于后续功能应用效能分析。
具体地，所述辅助测试车辆的当前采样时刻的运动状态信息包括：所述辅助测试车辆的当前采样时刻相对被测车辆的位置、速度、加速度、姿态角和姿态角速度。
具体地，所述辅助测试车辆的模型参数包括辅助测试车辆的长度、宽度、高度、质量、三轴转动惯量、轴距、轮距以及发动机最大功率与最大转矩信息。
具体地，所述被测车辆的运动状态信息包括采样时刻的被测车辆的位置、速度、加速度、姿态角和姿态角速度。
具体地，所述场景设置信息还包括V2X功能应用测试场景设计数据。
应当理解的是，本发明提供的基于车路协同的V2X功能应用测试方法是集成在路侧场景控制模块中实现的，即路侧场景控制模块来执行上述基于车路协同的V2X功能应用测试方法，路侧场景控制模块分别与场景生成模块和车载模块通信连接，下面结合图2对本发明提供的基于车路协同的V2X功能应用测试方法的具体实施过程进行详细描述。
测试初始阶段，场景控制模块中存储有前向碰撞预警测试场景的不同测试用例，具体量化为辅助测试车辆相对运动参数与辅助测试车辆模型参数。其中，辅助测试车辆相对运动参数包括相对位置、速度、加速度、姿态角、姿态角速度信息；辅助测试车辆模型参数包括车辆的长度、宽度、高度、质量、三轴转动惯量、轴距、轮距、发动机最大功率与最大转矩信息。
在数据检查无误后，场景控制模块将辅助测试车辆相对运动参数与辅助测试车辆模型参数发送给路侧场景控制模块。同时将场景控制模块的高精度定位信息存储入车载模块，具体包括场景控制模块的经度、纬度和高程信息。其后，驾驶人启动被测车辆驶入测试道路，同时其V2X车载模块按照10Hz频率发送的车辆运动状态信息，具体包括位置、速度、加速度、姿态角、姿态角速度信息。
待被测车辆驶入有效通信范围后，路侧场景控制模块中的运动跟踪模块基于V2X路侧通信模块接收到的被测车辆发运动状态信息跟踪估计其运动状态。由于路侧场景控制模块与被测车辆距离相对较小，故可忽略地球曲率影响，以路侧场景控制模块所在位置为原点建立当地地理坐标系，即东北天坐标系。考虑到测试路段相对平整且辅助测试车辆与被测车辆相对距离较尽，忽略天向坐标，选取被测车辆运动状态向量为[xe yn ve vu]T，其中，xe和yn分别表示被测车辆在当地自理坐标系中的东向和北向位置坐标；ve和vn分别表示被测车辆在当地自理坐标系中的东向和北向速度。将被测车辆发送的运动状态信息作为量测信息，例如采用位置、速度信息组成观测向量
Figure BDA0002088744130000051
其中，
Figure BDA0002088744130000052
和
Figure BDA0002088744130000053
分别表示被测车辆发送运动状态信息在以路侧场景控制模块为原点的当地自理坐标系中的东向和北向位置坐标；
Figure BDA0002088744130000054
和
Figure BDA0002088744130000055
分别表示被测车辆发送运动状态信息在以路侧场景控制模块为原点的当地自理坐标系中的东向和北向位置坐标。
可以采用多种统计滤波技术估计被测车辆运动状态，例如采用交互式多模型方法建立多个描述被测车辆匀速运动与匀速转弯运动的状态方程，其中，匀速运动模型将加速度看做是随机扰动(状态噪声)，则相应的状态转移矩阵、干扰传播矩阵和观测矩阵分别为：
Figure BDA0002088744130000056
匀速转弯运动模型假设航向角速度已知。则相应的状态转移矩阵，干扰传播矩阵和观测矩阵分别为：
Figure BDA0002088744130000057
Figure BDA0002088744130000061
根据路侧场景控制模块计算成立建立N个滤波器组合Mi(k)，i＝1...N。
按照交互式多模型方法，在每一采样时刻每个滤波器分别独立估计，并根据个模型综合估计得出去除量测噪声的被测车辆运动状态的估计
Figure BDA0002088744130000062
具体算法流程如图3所示。
图3中各个参数的定义如下：
(1)
Figure BDA0002088744130000063
k时刻的模型j的状态估计，是某个模型滤波器的预测输出；
(2)
Figure BDA0002088744130000064
k-1时刻的模型j的状态估计，是某个模型滤波器的预测输出；
(3)
Figure BDA0002088744130000065
交互作用器估计的结果第j个模型的相互作用状态估计；
(4)u(k)：k时刻的概率向量；
(5)Λ(k)：k时刻的可能向量；
(6)
Figure BDA0002088744130000066
k时刻的模型j的状态估计，是某个模型滤波器的预测输出；
(7)
Figure BDA0002088744130000067
k时刻由N个模型综合估计得出的状态估计；
(8)Z(k)：k时刻的测量值；
(9)Mi(k)：滤波器i。
虚拟车辆相对运动计算模块根据辅助测试车辆相对运动参数在被测车辆运动状态估计基础上计算下一采样时刻辅助测试车辆的运动状态，包含在前述当地地理坐标系中的位置、速度、航向信息
Figure BDA0002088744130000068
其中，
Figure BDA0002088744130000069
和
Figure BDA00020887441300000610
分别表示辅助测试车辆在当地地理坐标系中的东向和北向位置；vC表示辅助测试车辆在前述当地地理坐标系的速度；ψC表示辅助测试车辆在前述当地地理坐标系中的航向角。
控制信息成帧模块将下一采样时刻辅助测试车辆的运动状态按照V2X通信协议完成成帧操作，在信号发送控制模块的控制下，在下一采样时刻通过V2X通信模块发送给车载模块的V2X车载通信模块，从而在虚拟辅助测试车辆的运动。
车载模块的V2X通信模块在接收到虚拟辅助测试车辆运动信息后，通过车载控制计算模块分析判断两车距离，检测潜在碰撞事件，按照其预警逻辑向被测车辆驾驶员要预警信息。
测试过程中，场景控制模块的场景控制计算模块通过以太网通信模块获取被测车辆与虚拟辅助车辆的采样时刻运动状态，并在显示器中三维展示测试场景。测试工作人员观察显示器监视场景测试状态，通过场景控制计算模块终止、重置场景测试，
测试过程中，场景控制模块的场景控制计算模块记录测试过程中的车辆运动状态信息、V2X通信信息；车载模块中的车载控制计算模块分别记录测试过程中的被测车辆运动状态信息、V2X通信信息和预警信息。测试工作人员根据上述记录信息分析测试过程评价V2X功能应用效能。
作为本发明的第二个方面，提供一种基于车路协同的V2X功能应用测试装置，其中，如图4所示，所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置100包括：
第一通信模块110，所述第一通信模块110用于获取场景设置信息，其中所述场景设置信息包括辅助测试车辆的当前采样时刻的运动状态信息和辅助测试车辆的模型参数；
运动跟踪模块120，所述运动跟踪模块120用于接收被测车辆的运动状态信息；
计算模块130，所述计算模块130用于根据所述辅助测试车辆的当前采样时刻的运动状态信息、辅助测试车辆的模型参数和所述被测车辆的运动状态信息计算辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态；
成帧操作模块140，所述成帧操作模块140用于根据V2X通信协议将所述辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态信息进行成帧操作
第二通信模块150，所述第二通信模块150用于将完成成帧操作的所述辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态信息在下一网络接入时段发送至被测车辆，并接收所述被测车辆的V2X功能测试信息。
本发明提供的基于车路协同的V2X功能应用测试装置，将实际道路测试中的辅助测试车辆利用车路协同技术虚拟实现，从而避免了在测试过程中与被测车辆发生碰撞，提高了测试安全性；将特定测试场景量化为相对位置、速度等具体参数与车辆模型参数的测试用例，通过车路协同技术模拟辅助测试车辆运动加以实施，避免了因车辆驾驶员操作引入的不确定性，也提高了测试用例实施准确性与测试数据有效性。
具体地，所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置100包括：
V2X路侧设备160，所述V2X路侧设备160与所述第二通信模块150无线通信连接，所述V2X路侧设备160用于实现与被测车辆的通信。
应当理解的是，本发明提供的基于车路协同的V2X功能应用测试装置中的第一通信模块和第二通信模块均指的是图2中的以太网通信模块，所述运动跟踪模块即为运动目标跟踪模块，所述计算模块即为图2中的虚拟车辆相对运动计算模块，所述成帧操作模块即为图2中的控制信息成帧模块。
关于本发明提供的基于车路协同的V2X功能应用测试装置的工作原理可以参照前文的基于车路协同的V2X功能应用测试方法的描述，此处不再赘述。
作为本发明的第三个方面，提供一种基于车路协同的V2X功能应用测试系统，其中，如图2所示，所述基于车路协同的V2X功能应用测试系统包括：场景生成模块、车载模块和前文所述的基于车路协同的V2X功能应用测试装置，所述场景生成模块和车载模块均与所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置通信连接；
所述场景生成模块用于生成场景设置信息；
所述车载模块用于采集被测车辆的运动状态信息；
所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置用于根据场景设置信息和被测车辆的运动状态信息得到辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态信息，并发送至所述车载模块实现对被测车辆的V2X功能应用测试。
本发明提供的基于车路协同的V2X功能应用测试系统，采用前文的基于车路协同的V2X功能应用测试装置，将实际道路测试中的辅助测试车辆利用车路协同技术虚拟实现，从而避免了在测试过程中与被测车辆发生碰撞，提高了测试安全性；将特定测试场景量化为相对位置、速度等具体参数与车辆模型参数的测试用例，通过车路协同技术模拟辅助测试车辆运动加以实施，避免了因车辆驾驶员操作引入的不确定性，也提高了测试用例实施准确性与测试数据有效性，为V2X功能应用实路测试评价提供了安全、高效的测试平台。
具体地，所述场景生成模块包括：第三通信模块、场景生成计算模块和第一显示模块，所述第三通信模块和所述显示模块均与所述场景生成计算模块有线通信连接；
所述场景生成计算模块用于生成场景设置信息；
所述第三通信模块用于实现所述场景生成模块与所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置之间的通信；
所述显示模块用于显示基于车路协同的V2X功能应用测试装置的场景测试过程。
应当理解的是，此处所述第三通信模块为图2中的以太网通信模块，场景生成计算模块为图2中的场景生成计算机，第一显示模块具体为图2中的显示器。
具体地，所述场景控制模块中存储有车联网功能应用测试用例数据，其会输出辅助测试车辆与被测车辆的相对运动参数信息，包括相对位置、速度、加速度、姿态角、姿态角速度信息，还有虚拟辅助测试车辆模型参数包括车辆的长度、宽度、高度、质量、三轴转动惯量、轴距、轮距、发动机最大功率与最大转矩信息。此外，场景控制模块还将辅助测试车辆与被测车辆的运行状态显示在在虚拟三维视景中，并显示车辆的速度、位置、航向信息。
应当理解的是，此处所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置具体可以为图2中的路侧场景控制模块。所述路侧场景控制模块用于接收V2X车载模块发送的被测车辆运动信息，控制发送虚拟辅助测试车辆的运动状态信息，包括采样时刻虚拟辅助测试车辆的位置、速度、加速度、姿态角、姿态角速度信息。路侧场景控制模块根据被测车辆运动信息与虚拟辅助测试车辆模型参数，跟踪估计被测车辆运动状态，计算采样时刻虚拟辅助测试车辆运动状态，并按照V2X通信协议完成成帧操作与信息发送。
具体地，所述车载模块包括：V2X车载设备、第四通信模块、车载控制计算模块和第二显示模块，所述第二显示模块和所述第四通信模块均与所述车载控制计算模块通信连接，所述V2X车载设备与所述第四通信模块有线通信连接；
所述车载控制计算模块用于采集被测车辆的运动状态信息，并通过所述第四通信模块发送至V2X车载设备，所述V2X车载设备用于将所述被测车辆的运动状态信息发送至所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置，所述V2X车载设备还能够接收所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置发送的辅助测试车辆的运动状态信息，并通过所述第四通信模块发送至所述车载控制计算模块，所述车载控制计算模块还能够根据辅助测试车辆的运动状态信息进行分析并得到预警信息，所述第二显示模块用于显示所述预警信息。
应当理解的是，此处所述第四通信模块为图2中的以太网通信模块，车载控制计算模块为图2中的车载控制计算机，所述第二显示模块为图2中所示的显示器。
具体地，所述车载模块用于接收路侧场景控制模块发送的虚拟辅助测试车辆运动状态信息，发送被测车辆运动状态信息，包括车辆位置、速度、加速度、姿态角、姿态角速度信息。被测功能应用根据采样时刻辅助测试车辆和被测车辆运动状态对进行判断，并通过车载控制计算机向驾驶员发送预警信息。
本发明提供的基于车路协同的V2X功能应用测试系统，利用场景控制模块、路侧场景控制模块和车载模块构成测试系统，将高风险测试场景中辅助测试车辆行驶需求转化为量化的相对运动参数测试用例，根据被测车辆实时运动状态，通过路侧场景控制模块计算并发送辅助测试车辆运动信息，与被测车辆进行信息交互，从而虚拟辅助测试车辆运动，在有真实驾驶员与被测车辆参与的条件下完成V2X功能应用测试，为功能应用评价提供量化测试数据，提升实路测试效能。
关于本发明提供的基于车路协同的V2X功能应用测试系统的具体工作过程还可以参照前文的基于车路协同的V2X功能应用测试方法的描述，此处不再赘述。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于车路协同的V2X功能应用测试方法，其特征在于，所述基于车路协同的V2X功能应用测试方法包括：
获取场景设置信息，其中所述场景设置信息包括辅助测试车辆的当前采样时刻的运动状态信息和辅助测试车辆的模型参数；
接收被测车辆的运动状态信息；
根据所述辅助测试车辆的当前采样时刻的运动状态信息、辅助测试车辆的模型参数和所述被测车辆的运动状态信息计算辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态；
根据V2X通信协议将所述辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态信息进行成帧操作；
将完成成帧操作的所述辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态信息在下一网络接入时段发送至被测车辆，并接收所述被测车辆的V2X功能测试信息；
其中，根据所述辅助测试车辆的当前采样时刻的运动状态信息、辅助测试车辆的模型参数和所述被测车辆的运动状态信息计算辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态，包括：
根据辅助测试车辆相对运动参数在被测车辆运动状态估计的基础上计算下一采样时刻辅助测试车辆的运动状态，包含在当地地理坐标系中的位置、速度、航向信息
Figure FDA0003623363030000011
其中，
Figure FDA0003623363030000012
和
Figure FDA0003623363030000013
分别表示辅助测试车辆在当地地理坐标系中的东向和北向位置，vC表示辅助测试车辆在所述当地地理坐标系的速度；ψC表示辅助测试车辆在所述当地地理坐标系中的航向角；
其中，获取所述被测车辆的运动状态包括待被测车辆驶入有效通信范围后，根据接收到的被测车辆的运动状态信息跟踪并估计被测车辆的运动状态：
建立当地地理坐标系，选取被测车辆的运动状态向量为[xe yn ve vu]T，其中，xe和yn分别表示被测车辆在当地地理坐标系中的东向和北向位置坐标，ve和vn分别表示被测车辆在当地地理坐标系中的东向和北向速度；
将被测车辆的运动状态信息作为量测信息，采用位置、速度信息组成观测向量
Figure FDA0003623363030000014
其中，
Figure FDA0003623363030000015
和
Figure FDA0003623363030000016
分别表示被测车辆的运动状态信息在当地地理坐标系中的东向和北向位置坐标，
Figure FDA0003623363030000017
和
Figure FDA0003623363030000018
分别表示被测车辆的运动状态信息在当地地理坐标系中的东向和北向位置坐标；
采用交互式多模型建立被测车辆匀速运动与匀速转弯运动的状态方程，其中，匀速运动模型将加速度看做是随机扰动，则相应的状态转移矩阵、干扰传播矩阵和观测矩阵分别为：
Figure FDA0003623363030000019
匀速转弯运动模型假设航向角速度ω已知，则相应的状态转移矩阵，干扰传播矩阵和观测矩阵分别为：
Figure FDA0003623363030000021
Figure FDA0003623363030000022
建立N个滤波器组合Mi(k)，i＝1...N；
按照交互式多模型方法，在每一采样时刻每个滤波器分别独立估计，并根据N个模型综合估计得出去除量测噪声的被测车辆的运动状态的估计
Figure FDA0003623363030000023
2.根据权利要求1所述的基于车路协同的V2X功能应用测试方法，其特征在于，所述辅助测试车辆的当前采样时刻的运动状态信息包括：所述辅助测试车辆的当前采样时刻相对被测车辆的位置、速度、加速度、姿态角和姿态角速度。
3.根据权利要求1所述的基于车路协同的V2X功能应用测试方法，其特征在于，所述辅助测试车辆的模型参数包括辅助测试车辆的长度、宽度、高度、质量、三轴转动惯量、轴距、轮距以及发动机最大功率与最大转矩信息。
4.根据权利要求1所述的基于车路协同的V2X功能应用测试方法，其特征在于，所述被测车辆的运动状态信息包括采样时刻的被测车辆的位置、速度、加速度、姿态角和姿态角速度。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的基于车路协同的V2X功能应用测试方法，其特征在于，所述场景设置信息还包括V2X功能应用测试场景设计数据。
6.一种基于车路协同的V2X功能应用测试装置，用于实现权利要求1至5中任意一项所述的基于车路协同的V2X功能应用测试方法，其特征在于，所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置包括：
第一通信模块，所述第一通信模块用于获取场景设置信息，其中所述场景设置信息包括辅助测试车辆的当前采样时刻的运动状态信息和辅助测试车辆的模型参数；
运动跟踪模块，所述运动跟踪模块用于接收被测车辆的运动状态信息；
计算模块，所述计算模块用于根据所述辅助测试车辆的当前采样时刻的运动状态信息、辅助测试车辆的模型参数和所述被测车辆的运动状态信息计算辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态；
成帧操作模块，所述成帧操作模块用于根据V2X通信协议将所述辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态信息进行成帧操作
第二通信模块，所述第二通信模块用于将完成成帧操作的所述辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态信息在下一网络接入时段发送至被测车辆，并接收所述被测车辆的V2X功能测试信息。
7.根据权利要求6所述的V2X功能应用测试装置，其特征在于，所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置包括：
V2X路侧设备，所述V2X路侧设备与所述第二通信模块无线通信连接，所述V2X路侧设备用于实现与被测车辆的通信。
8.一种基于车路协同的V2X功能应用测试系统，其特征在于，所述基于车路协同的V2X功能应用测试系统包括：场景生成模块、车载模块和权利要求6或7所述的基于车路协同的V2X功能应用测试装置，所述场景生成模块和车载模块均与所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置通信连接；
所述场景生成模块用于生成场景设置信息；
所述车载模块用于采集被测车辆的运动状态信息；
所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置用于根据场景设置信息和被测车辆的运动状态信息得到辅助测试车辆的下一采样时刻的运动状态信息，并发送至所述车载模块实现对被测车辆的V2X功能应用测试。
9.根据权利要求8所述的基于车路协同的V2X功能应用测试系统，其特征在于，所述场景生成模块包括：第三通信模块、场景生成计算模块和第一显示模块，所述第三通信模块和所述显示模块均与所述场景生成计算模块有线通信连接；
所述场景生成计算模块用于生成场景设置信息；
所述第三通信模块用于实现所述场景生成模块与所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置之间的通信；
所述显示模块用于显示基于车路协同的V2X功能应用测试装置的场景测试过程。
10.根据权利要求8所述的基于车路协同的V2X功能应用测试系统，其特征在于，所述车载模块包括：V2X车载设备、第四通信模块、车载控制计算模块和第二显示模块，所述第二显示模块和所述第四通信模块均与所述车载控制计算模块通信连接，所述V2X车载设备与所述第四通信模块有线通信连接；
所述车载控制计算模块用于采集被测车辆的运动状态信息，并通过所述第四通信模块发送至V2X车载设备，所述V2X车载设备用于将所述被测车辆的运动状态信息发送至所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置，所述V2X车载设备还能够接收所述基于车路协同的V2X功能应用测试装置发送的辅助测试车辆的运动状态信息，并通过所述第四通信模块发送至所述车载控制计算模块，所述车载控制计算模块还能够根据辅助测试车辆的运动状态信息进行分析并得到预警信息，所述第二显示模块用于显示所述预警信息。
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