CN110798449A - 智能网联汽车云控系统测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能网联汽车云控系统测试方法，该云控测试系统包括通信网关模块、数据总线模块、存储与日志模块、融合与决策模块、场景回放模块和日志文件或时间序列数据库；云控系统通过通信网关模块实时接收车载端和路侧端上传来的数据，通过数据总线模块发布该数据；存储与日志模块通过数据总线模块订阅该数据，存储到云端的时间序列数据库或日志文件中；场景回放模块从时间序列数据库或日志文件读取所存储的数据，并通过数据总线模块发布该数据。本发明使得智能网联汽车云控系统具备了测试能力，能够对云控系统的信息融合算法、决策规划算法开展回放测试分析，具有解耦数据于算法、可移植性与可扩展性强、算法测试便捷、开发接口简单等优点。

Description

智能网联汽车云控系统测试方法

技术领域

本发明属于车联网中的智能交通系统和智能网联汽车技术领域，具体涉及智能网联汽车云控系统测试方法。

背景技术

云控平台综合感知、通信、计算、控制等技术，基于标准化通信协议，实现物理空间与信息空间中车、交通、环境等要素相互映射、通过两者之间的标准交互、高效协同、利用云计算大数据能力，解决系统性的资源优化与配置问题，促进人车路运行按需响应、快速迭代、动态优化，最终实现协同式无人驾驶。

云控数据处理平台是支撑智能汽车实际应用实施的数据协同中心、计算中心与资源优化配置中心。云端由于其强大的大数据和云计算能力，可以提供更加丰富的信息处理功能，实现车辆作为客户端的更加丰富的应用。

目前智能网联汽车云控系统存在以下问题：

1.针对智能网联汽车云控应用场景所开发的系统往往不具备测试分析的能力，只能在真实的环境下开展实证测试，不能进行回放分析，测试成本太高

目前市场上的智能网联汽车云控系统没有自带测试分析功能，而针对智能网联汽车云控系统开发的应用都是针对具体的交通场景而言的，如果要观察实际的应用效果只能在真实的道路环境下进行实车测试。但是，在外场开展实验时，由于云控系统没有在外场实验时完整忠实记录测试所需要的数据，进而无法结合实证测试数据在实验室环境下开展进一步地分析，只能在现场环境下观察系统演示效果，反复调试来解决问题，优化系统的性能。由于实证测试涉及公共的道路资源，成本太高，而且延长了开发测试周期，不利于对场景进行重复多次测试。

2.现实中部分测试场景不能重现

现实中有些测试场景，需要在各种条件都满足的情况下才会出现，轻易不容易出现。针对这类测试场景，由于机会难得，如果一次测试没有通过，后面再想重现这种场景，难度非常高，代价非常大，这就是机会成本。

3.应用系统与测试系统是独立的，在实验室测试时无法忠实重现实际的交通场景

市场上针对智能网联汽车云控系统在实验室环境下要么只能完全通过仿真平台进行模拟测试，要么只能针对功能模块进行验证，不能进行系统功能验证，特别是无法结合真实的交通场景下运行的参数，将其导入实际的系统开展系统功能测试，即没有做到忠实采集历史数据，然后重新导入原有的系统进行场景的回放分析。

发明内容

要解决的技术问题：本发明为了克服上述目前智能网联汽车云控应用场景测试过程中存在的问题而设计。通过建立一套智能网联汽车云控系统，在云控应用场景开展的同时能同步记录车载和路侧的状态数据，并存储在日志文件或时间序列数据库中，通过场景回放模块将这些历史数据重新发布，由融合与决策模块订阅所发布的数据实现云控应用场景的回放和测试分析。

技术方案：智能网联汽车云控系统测试方法，包括以下步骤：

1）在云端建立通信网关模块：

负责实时接收车载端、路侧端和第三方平台等数据源上传至云控测试系统的各类消息，并将消息解析成云控系统规定的数据结构，再送入数据总线模块中，是整个云控系统数据的源头，通信网关模块将所接收的数据通过数据总线模块实时发布出去，为了实现该功能，数据总线模块需要为通信网关模块分配对应的通道；

2）在云端建立数据总线模块：

数据总线模块负责将数据从某一模块实时传递到其他若干个模块，是云控系统内部数据流转的通道，也是将云控系统各模块联系在一起的纽带，数据总线模块提供了数据订阅和发布机制，并提供不同的通道供各模块订阅或发布数据，如果某功能模块（如融合与决策模块）对车载终端和路侧终端上传的数据感兴趣，只需要订阅通信网关模块对应的通道就可以实时收到从通信网关模块所发布的数据；数据总线模块也提供了一种松耦合的方式，将数据与信息融合、决策规划算法解耦合，融合与决策模块根据需要可以选择订阅不同的通道从而获取不同的数据源，既可以选择订阅通信网关模块实时上传的车载终端和路侧终端数据，开展实测分析，也可以选择订阅从场景回放模块所发布的历史数据，实现场景的回放分析；

3）在云端建立存储与日志模块：

存储与日志模块首先传输给数据总线模块需要订阅的数据，如车载和路侧上传来的数据，其数据获取是通过数据总线模块的信道订阅监听来实现，在数据存储设计上有两种方案，方式一是利用数据总线实现技术通信库中提供的日志记录接口实现，存储的最终产物是存放在指定目录的日志文件，方式二是将数据存放到时间序列数据库中，存放是利用UDP将按标准生成的字符串发送到指定IP与端口，最终产物是数据库中的数据；

4）在云端实现场景回放模块：

回放的终极目标是保证测试场景在回放时的行为和在实测时完全一致，回放的数据来源为存储在日志文件或时间序列数据库中的数据，这些所存储的数据是车载端和路侧端上传来的历史数据，在存储车载端和路侧端上传来的数据时打上了精确的时间戳，用于场景回放时按此时间戳进行数据回放，如果存储为日志文件，场景回放模块利用数据总线实现技术通信库所提供的日志回放接口读取日志文件中的历史数据；如果存储为时间序列数据库，场景回放模块通过指定的IP端口发送HTTP请求从时间序列数据库中读取历史数据，在读取历史数据之后，场景回放模块通过数据总线模块所分配的通道实时发布所读取的历史数据，如果某功能模块（如融合与决策模块）对该数据感兴趣，可以订阅场景回放模块所对应的通道，从而实时获取其发布的数据；

5）在云端实现融合与决策模块：

数据总线模块能够实现将融合决策算法与数据来源相分离，为回放机制的实现提供了便利性，整个云控测试系统提供两种运行模式：真实模式和回放模式。

进一步的，所述方式一这种存储方式，对应预留的读取接口也是由该通信库提供的日志回放接口改造而得，这种存储方案优势在于可以很方便的存储与回放，同时易于对数据进行拷贝转移操作；所述方式二这种存储方式，对应预留的读取接口是向约定好的IP端口发出HTTP请求，这种存储方案的优势是便于对数据进行大规模的分析处理，在后续的大数据分析建模将起到重要作用。

进一步的，在所述真实模式下，融合与决策模块通过数据总线模块订阅通信网关模块发布的数据，即获取从车载和路侧终端上传来的实时数据。

进一步的，在所述回放模式下，融合与决策模块通过数据总线模块订阅场景回放模块发布的数据，即那些保存在日志文件或时间序列数据库中的数据，这些数据是通过存储与日志系统所记录的历史数据，由于云控测试系统已经使用数据总线模块将融合以及决策算法的部分与数据完全分离，因此回放过程数据来源的变化对算法完全透明，测试时会感受到自己如同就在真的进行实测一样。

有益效果：本发明的智能网联汽车云控系统测试方法，具有以下优势：

（1）通过场景回放可以开展云控智能网联汽车应用场景的测试分析

智能网联汽车云控系统受到越来越多车厂的重视，但是现有的云控系统不具备测试能力，无法提供有效的测试服务。本发明通过在云端忠实记录各种终端上传的数据，不仅能采集和存储各个终端上传来的数据，并提供回放机制导入存储的历史数据，开展回放分析，从而在云端提供了的云控应用场景的测试能力。

（2）解耦算法与数据，很好地支持了云控场景回放

通过数据总线模块发布和订阅机制，真实数据、历史数据与不同通道对应起来，融合和决策算法模块可以根据需要订阅不同的通道实现对不同数据的订阅。在这种机制下，数据可以灵活被替代，对融合决策的算法来说是透明的，并不知道是针对真实的外场实时数据开展测试，还是针对历史的数据进行场景回放分析。

（3）提供了云端数据记录和存储能力

现有的智能网联汽车数据采集都是在车载端完成的，并没有针对云端的采集方案，本系统通过将车载端和路侧端上传到云端的数据实时日志下来，打上精确的时间戳，并存储在日志文件或时间序列数据库中，提供了云端数据记录和存储能力。基于所存储的数据，可以开展大数据分析，比如驾驶异常行为分析，还可以很好地支持了本发明所涉及的场景回放分析。

（4）本发明使得智能网联汽车云控系统具备了测试能力，能够对云控系统的信息融合算法、决策规划算法开展回放测试分析，具有解耦数据于算法、可移植性与可扩展性强、算法测试便捷、开发接口简单等优点。

本发明智能网联汽车的云控系统平台架构设计如下：

智能网联汽车的云控系统测试方法，该方法能够在云端忠实地记录各种终端（包括车载端和路侧端）实时上传来的数据，利用存储与日志模块进行存储，然后利用场景回放模块可以读取存储下来的数据，并给到融合与决策模块进行场景回放分析。可以根据场景需要，利用真实模式或回放模式两种渠道分别获得实时数据或历史数据实现针对云控应用场景的测试，能在真实场景和回放场景之间进行透明切换而不对融合与决策算法产生影响，图1为整个云控测试系统的框架。

为了实现解耦融合决策算法与数据，在云控测试系统内部实现采用了数据总线模块，由该模块负责各个功能模块之间的实时数据交互，如果某个功能模块需要某个来源的数据，只需订阅相应的通道，真实数据和历史数据在不同的通道上发布出来，不同的通道保证了真实模式和回放模式下的数据来源是不一样的，这样确保了算法与具体数据相互分离，其目的在于可以很好地支持场景的回放分析，真实数据与历史数据可以相互替换，这种替换对融合决策算法来说是透明的。

为了实现各种终端（车载端、路侧端，甚至第三方平台）与云控测试系统之间的数据实时交互，需要在云端引入通信网关模块，提供公网IP，并与终端建立网络连接，如图2所示，利用物联网传输协议（如HTTP或MQTT）实现各种终端与云端的数据传输服务，如图3所示，为了在云端开展测试，需要忠实记录所有上传的数据，为此，在云控测试系统中引入一个存储与日志模块，并配置一个日志文件或时间序列数据库，该模块在有数据上传到云端时触发数据记录，将数据写入日志文件或时间序列数据库中。

为了实现场景回放分析，通过场景回放的方式再现外场真实的场景，为此，在云端测试系统中引入一个场景回放模块，该模块能读取日志文件或时间序列数据库中存储的历史数据，并通过数据总线模块实时发布，此外，云控测试系统需要引入一个融合与决策模块，该模块对应有两种模式：真实模式和回放模式。当云控测试系统切换到回放模式时，将不再加载真实上传的数据，即从通信网关模块所发布的数据，而是将其替换为虚拟的历史数据，这些历史数据由场景回放模块从日志文件或时间序列数据库中导出就像产生的真实数据一样。由于融合决策处理算法与数据已经被数据总线模块所隔离，因此数据来源的变化对它们来说完全透明，它们就觉得自己如同拿到真实的外场数据进行实测一样。

附图说明

图1为本发明智能网联汽车云控系统框架。

图2为本发明终端（车载端或路侧端）与云的连接示意图。

图3为本发明车载端、路侧端与云的数据交互示意图。

具体实施方式

智能网联汽车云控系统测试方法，包括以下步骤：

第一步：部署软硬件环境：该系统需要公有云或者私有云，公有云或者私有云需要与车载端和路侧端建立网络连接（如图2所示，车载端通过5G CPE与云建立网络连接，路侧端通过光纤与云建立网络连接），云需要有公网IP，方便终端建立连接。在云上需要部署虚拟机，安装操作系统，如Ubuntu-16.04.6-server；

第二步：通过MQTT或者HTTP协议实现车载数据和路侧数据的上传，如图3所示，对应地，需要在车载端、路侧端和云端分别实现数据的发送和接收，在云端是利用通信网关模式实现数据的发送与接收；

第三步，通信网关模块将车载端、路侧端上传来的数据通过数据总线模块实时发布出去，其所发布的通道事先配置好（如通道10）；

第四步：数据日志与存储模块通过订阅通信网关模块对应的通道（通道10）接收相应的数据，并存储在事先准备好的日志文件或时间序列数据库中；

第五步（可选的）：融合和决策模块通过选择真实模式订阅通信网关模块对应的通道（通道10）接收相应的数据，利用这些真实的数据实现云控应用场景测试；

第六步：场景回放模块读取日志文件或时间序列数据库中存储的数据，并通过数据总线模块事先分配的通道（如通道11）将这些历史数据实时发布出来；

第七步：融合和决策模块通过选择回放模式订阅场景回放模块对应的通道（通道11），从而接收场景回放模块发布的数据，实现云控应用场景的回放测试分析。

Claims (4)

1.智能网联汽车云控系统测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）在云端建立通信网关模块：

负责实时接收车载端、路侧端和第三方平台等数据源上传至云控测试系统的各类消息，并将消息解析成云控系统规定的数据结构，再送入数据总线模块中，通信网关模块将所接收的数据通过数据总线模块实时发布出去，为了实现该功能，数据总线模块需要为通信网关模块分配对应的通道；

2）在云端建立数据总线模块：

数据总线模块负责将数据从某一模块实时传递到其他若干个模块，数据总线模块提供了数据订阅和发布机制，并提供不同的通道供各模块订阅或发布数据；数据总线模块也提供了一种松耦合的方式，将数据与信息融合、决策规划算法解耦合，融合与决策模块根据需要可以选择订阅不同的通道从而获取不同的数据源，既可以选择订阅通信网关模块实时上传的车载终端和路侧终端数据，开展实测分析，也可以选择订阅从场景回放模块所发布的历史数据，实现场景的回放分析；

3）在云端建立存储与日志模块：

存储与日志模块首先传输给数据总线模块需要订阅的数据，其数据获取是通过数据总线模块的信道订阅监听来实现，在数据存储设计上有两种方案，方式一是利用数据总线实现技术通信库中提供的日志记录接口实现，存储的最终产物是存放在指定目录的日志文件，方式二是将数据存放到时间序列数据库中，存放是利用UDP将按标准生成的字符串发送到指定IP与端口，最终产物是数据库中的数据；

4）在云端实现场景回放模块：

回放的终极目标是保证测试场景在回放时的行为和在实测时完全一致，回放的数据来源为存储在日志文件或时间序列数据库中的数据，这些所存储的数据是车载端和路侧端上传来的历史数据，在存储车载端和路侧端上传来的数据时打上了精确的时间戳，用于场景回放时按此时间戳进行数据回放，在读取历史数据之后，场景回放模块通过数据总线模块所分配的通道实时发布所读取的历史数据；

5）在云端实现融合与决策模块：

数据总线模块能够实现将融合决策算法与数据来源相分离，为回放机制的实现提供了便利性，整个云控测试系统提供两种运行模式：真实模式和回放模式。

2.根据权利要求1所述的智能网联汽车云控系统测试方法，其特征在于：所述方式一这种存储方式，对应预留的读取接口也是由该通信库提供的日志回放接口改造而得；所述方式二这种存储方式，对应预留的读取接口是向约定好的IP端口发出HTTP请求。

3.根据权利要求1所述的智能网联汽车云控系统测试方法，其特征在于：在所述真实模式下，融合与决策模块通过数据总线模块订阅通信网关模块发布的数据，即获取从车载和路侧终端上传来的实时数据。

4.根据权利要求1所述的智能网联汽车云控系统测试方法，其特征在于：在所述回放模式下，融合与决策模块通过数据总线模块订阅场景回放模块发布的数据，即那些保存在日志文件或时间序列数据库中的数据，这些数据是通过存储与日志系统所记录的历史数据。

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