CN111797012A - 一种路侧单元功能应用的测试方法、装置及系统 - Google Patents

一种路侧单元功能应用的测试方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及车联网技术领域，具体公开了一种车路协同系统中路侧单元功能应用的测试方法，其中，包括：根据控制设备的测试控制指令调用测试用例数据，其中所述测试用例数据包括辅助测试车辆运动轨迹参数、车辆动力学模型参数和车联网功能应用信息；将所述测试用例数据发送至被测路侧单元功能应用平台；接收所述被测路侧单元功能应用平台根据所述测试用例数据得到的反馈信息；对所述反馈信息进行分析处理，得到分析结果；将所述分析结果发送至控制设备。本发明还公开了一种车路协同系统中路侧单元功能应用的测试装置及系统。本发明提供的车路协同系统中路侧单元功能应用的测试方法测试数据真实，且安全高效。

Description

一种路侧单元功能应用的测试方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及车联网技术领域，尤其涉及一种车路协同系统中路侧单元功能应用的测试方法、车路协同系统中路侧单元功能应用的测试装置及车路协同系统中路侧单元功能应用的测试系统。
背景技术
车路协同是当前车联网技术落地实用的发展方向，车路协同系统的硬件核心形态由安装于车上的车载单元(OBU)和布设于路侧的路侧单元(RSU)构成，其中路侧单元上运行各种车路协同功能应用，对通信范围内车辆提供包括道路状态提示、安全预警等在内的信息服务。伴随着车路协同系统路侧单元的建设发展，各种功能应用将不断更新，为保证安全预警等关键信息服务效能必须在更新前对功能应用进行测试。目前主要采用软件测试和测试道路测试两种方法，其优劣对比如下：
软件测试主要是依托各种交通仿真软件、网络通信仿真软件或其组合，利用计算机还原实际道路交通环境，利用虚拟的数字信息或历史记录数据作为被测功能应用的输入，在数据驱动下完成测试。其优点是测试安全性好，测试用例可重复性好；缺点是软件建模往往难以准确复现真实道路条件下的无线通信网络背景、无线通信信道特点等关键因素，历史记录数据收集困难并难以保证覆盖全面。
因此往往还会采用测试道路测试方法，即在测试道路环境采用真实车辆、真实驾驶人按照路侧单元功能应用设计各种测试用例，其优点是人、车、路均可采用真实元素重现，测试结果真实性好；其缺点是出于安全考虑部分高危风险测试用例难以实施，且驾驶人难以保证测试用例实施的可复现性。再者受测试工作成本限制，真实车群网联通信背景、车辆运动等条件、实际布设道路场景等因素也难以在测试道路环境中完全复现。
因此，如何解决现有技术中的车路协同系统路侧单元功能应用测试的不足成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种车路协同系统中路侧单元功能应用的测试方法、车路协同系统中路侧单元功能应用的测试装置及车路协同系统中路侧单元功能应用的测试系统，解决相关技术中存在的对车路协同系统路侧单元功能应用测试难以复现真实场景的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种车路协同系统中路侧单元功能应用的测试方法，其中，包括：
根据控制设备的测试控制指令调用测试用例数据，其中所述测试用例数据包括辅助测试车辆运动轨迹参数、车辆动力学模型参数和车联网功能应用信息；
将所述测试用例数据发送至被测路侧单元功能应用平台；
接收所述被测路侧单元功能应用平台根据所述测试用例数据得到的反馈信息；
对所述反馈信息进行分析处理，得到分析结果；
将所述分析结果发送至控制设备。
进一步地，所述将所述测试用例数据发送至被测路侧单元功能应用平台，包括：
将所述辅助测试车辆运动轨迹参数通过导航卫星信号模拟器生成实时导航卫星信号并将所述实时导航卫星信号通过V2X通信模块发送至所述被测路侧单元功能应用平台；
将所述车辆动力学模型参数输入车辆动力学模型，得到辅助测试车辆运动状态；
将所述辅助测试车辆运动状态形成BSM信息，并将所述BSM信息和所述车联网功能应用信息通过V2X通信模块发送至所述被测量路侧单元功能应用平台。
进一步地，所述辅助测试车辆运动轨迹参数包括车辆中心点运动10Hz轨迹采样点坐标。
进一步地，所述车辆动力学模型参数包括车辆的宽度、长度、转动惯量、质量、传动系数和发送机模型参数。
作为本发明的另一个方面，提供一种车路协同系统中路侧单元功能应用的测试装置，其中，包括：
调用模块，用于根据控制设备的测试控制指令调用测试用例数据，其中所述测试用例数据包括辅助测试车辆运动轨迹参数、车辆动力学模型参数和车联网功能应用信息；
第一发送模块，用于将所述测试用例数据发送至被测路侧单元功能应用平台；
接收模块，用于接收所述被测路侧单元功能应用平台根据所述测试用例数据得到的反馈信息；
分析处理模块，用于对所述反馈信息进行分析处理，得到分析结果；
第二发送模块，用于将所述分析结果发送至控制设备。
作为本发明的另一个方面，提供一种车路协同系统中路侧单元功能应用的测试系统，其中，包括：控制设备、车载子系统和被测路侧单元功能应用平台，所述控制设备与所述车载子系统通信连接，所述车载子系统与所述被测路侧单元功能应用平台通信连接，所述车载子系统包括前文所述的车路协同系统中路侧单元功能应用的测试装置，
所述控制设备用于向所述车载子系统发送测试控制指令；
所述车载子系统用于根据所述测试控制指令调用测试用例数据，将测试用例数据发送至被测路侧单元功能应用平台进行测试，并能够对被测路侧单元功能应用平台的反馈信息进行分析处理，得到分析结果；
所述被测路侧功能应用平台用于根据所述测试用例数据实现路侧单元功能应用，并得到反馈信息。
进一步地，所述车载子系统还包括：测试用例数据库和通信模块，所述测试用例数据库和所述通信模块均与所述车路协同系统中路侧单元功能应用的测试装置通信连接，所述测试用例数据库用于存储测试用例数据，所述通信模块用于实现所述车载子系统分别与所述控制设备和所述被测路侧单元功能应用平台的通信连接。
进一步地，所述通信模块包括：WIFI收发模块、导航接收模块、导航卫星信号模拟器和V2X通信模块，所述WIFI收发模块用于实现所述车载子系统与所述控制设备的通信连接，所述导航接收模块、导航卫星信号模拟器和V2X通信模块用于实现所述车载子系统与所述被测路侧单元功能应用平台的通信连接。
进一步地，所述控制设备包括手持控制设备。
本发明提供的车路协同系统中路侧单元功能应用的测试方法，利用既有路侧单元布设道路环境和网络通信环境条件，根据控制设备的测试控制指令，将测试用例中辅助测试车辆运动及其车联网功能应用信息发送给路侧单元，用于功能应用的测试输入，从而减少了测试活动对道路、车辆、网络通信等环境的复现工作，加快了功能应用的测试工作进程，并避免了实际道路侧测试的安全风险问题，拓展了测试用例的覆盖范围，且该车路协同系统中路侧单元功能应用的测试方法具有安全、高效的优势。
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。
图1为本发明提供的车路协同系统中路侧单元功能应用的测试方法的流程图。
图2为本发明提供的车路协同系统中路侧单元功能应用的测试系统的结构示意图。
图3为本发明提供的交叉路口碰撞预警功能应用测试场景示例图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本实施例中提供了一种车路协同系统中路侧单元功能应用的测试方法，图1是根据本发明实施例提供的车路协同系统中路侧单元功能应用的测试方法的流程图，如图1所示，包括：
S110、根据控制设备的测试控制指令调用测试用例数据，其中所述测试用例数据包括辅助测试车辆运动轨迹参数、车辆动力学模型参数和车联网功能应用信息；
S120、将所述测试用例数据发送至被测路侧单元功能应用平台；
S130、接收所述被测路侧单元功能应用平台根据所述测试用例数据得到的反馈信息；
S140、对所述反馈信息进行分析处理，得到分析结果；
S150、将所述分析结果发送至控制设备。
本发明实施例提供的车路协同系统中路侧单元功能应用的测试方法，利用既有路侧单元布设道路环境和网络通信环境条件，根据控制设备的测试控制指令，将测试用例中辅助测试车辆运动及其车联网功能应用信息发送给路侧单元，用于功能应用的测试输入，从而减少了测试活动对道路、车辆、网络通信等环境的复现工作，加快了功能应用的测试工作进程，并避免了实际道路侧测试的安全风险问题，拓展了测试用例的覆盖范围，且该车路协同系统中路侧单元功能应用的测试方法具有安全、高效的优势。
具体地，所述将所述测试用例数据发送至被测路侧单元功能应用平台，包括：
将所述辅助测试车辆运动轨迹参数通过导航卫星信号模拟器生成实时导航卫星信号并将所述实时导航卫星信号通过V2X通信模块发送至所述被测路侧单元功能应用平台；
将所述车辆动力学模型参数输入车辆动力学模型，得到辅助测试车辆运动状态；
将所述辅助测试车辆运动状态形成BSM(basic safety message，基本安全信息)信息，并将所述BSM信息和所述车联网功能应用信息通过V2X通信模块发送至所述被测量路侧单元功能应用平台。
具体地，所述辅助测试车辆运动轨迹参数包括车辆中心点运动10Hz轨迹采样点坐标。
具体地，所述车辆动力学模型参数包括车辆的宽度、长度、转动惯量、质量、传动系数和发送机模型参数。
需要说明的是，所述车联网功能应用信息具体包括T/CSAE53-2017《合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准》所规定的车联网功能应用信息。
作为本发明的另一实施例，提供一种车路协同系统中路侧单元功能应用的测试装置，其中，包括：
调用模块，用于根据控制设备的测试控制指令调用测试用例数据，其中所述测试用例数据包括辅助测试车辆运动轨迹参数、车辆动力学模型参数和车联网功能应用信息；
第一发送模块，用于将所述测试用例数据发送至被测路侧单元功能应用平台；
接收模块，用于接收所述被测路侧单元功能应用平台根据所述测试用例数据得到的反馈信息；
分析处理模块，用于对所述反馈信息进行分析处理，得到分析结果；
第二发送模块，用于将所述分析结果发送至控制设备。
本发明实施例提供的车路协同系统中路侧单元功能应用的测试装置，利用既有路侧单元布设道路环境和网络通信环境条件，根据控制设备的测试控制指令，将测试用例中辅助测试车辆运动及其车联网功能应用信息发送给路侧单元，用于功能应用的测试输入，从而减少了测试活动对道路、车辆、网络通信等环境的复现工作，加快了功能应用的测试工作进程，并避免了实际道路侧测试的安全风险问题，拓展了测试用例的覆盖范围，且该车路协同系统中路侧单元功能应用的测试装置具有安全、高效的优势。
作为本发明的另一实施例，提供一种车路协同系统中路侧单元功能应用的测试系统，其中，如图2所示，包括：控制设备、车载子系统和被测路侧单元功能应用平台，所述控制设备与所述车载子系统通信连接，所述车载子系统与所述被测路侧单元功能应用平台通信连接，所述车载子系统包括前文所述的车路协同系统中路侧单元功能应用的测试装置，
所述控制设备用于向所述车载子系统发送测试控制指令；
所述车载子系统用于根据所述测试控制指令调用测试用例数据，将测试用例数据发送至被测路侧单元功能应用平台进行测试，并能够对被测路侧单元功能应用平台的反馈信息进行分析处理，得到分析结果；
所述被测路侧功能应用平台用于根据所述测试用例数据实现路侧单元功能应用，并得到反馈信息。
本发明实施例提供的车路协同系统中路侧单元功能应用的测试系统，采用了前文的车路协同系统中路侧单元功能应用的测试装置，利用既有路侧单元布设道路环境和网络通信环境条件，根据控制设备的测试控制指令，将测试用例中辅助测试车辆运动及其车联网功能应用信息发送给路侧单元，用于功能应用的测试输入，从而减少了测试活动对道路、车辆、网络通信等环境的复现工作，加快了功能应用的测试工作进程，并避免了实际道路侧测试的安全风险问题，拓展了测试用例的覆盖范围，且该车路协同系统中路侧单元功能应用的测试系统具有安全、高效的优势。
具体地，所述车载子系统还包括：测试用例数据库和通信模块，所述测试用例数据库和所述通信模块均与所述车路协同系统中路侧单元功能应用的测试装置通信连接，所述测试用例数据库用于存储测试用例数据，所述通信模块用于实现所述车载子系统分别与所述控制设备和所述被测路侧单元功能应用平台的通信连接。
进一步具体地，所述通信模块包括：WIFI收发模块、导航接收模块、导航卫星信号模拟器和V2X通信模块，所述WIFI收发模块用于实现所述车载子系统与所述控制设备的通信连接，所述导航接收模块、导航卫星信号模拟器和V2X通信模块用于实现所述车载子系统与所述被测路侧单元功能应用平台的通信连接。
应当理解的是，所述车载子系统的测试用例数据库中存储有测试用例数据，会根据控制设备发送的测试用例调用指令输出既定测试用例相关的包含辅助测试车辆运动轨迹参数(包括车辆中心点运动10Hz轨迹采样点坐标)、车辆动力学模型参数(包括车辆宽度、长度、转动惯量、质量、传动系数、发动机模型参数)、车联网功能应用信息(包括T/CSAE53-2017《合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准》所规定的车联网功能应用信息)。所述车载子系统会通过接收导航卫星星座信号获取星历信息，结合辅助测试车辆运动轨迹参数控制导航卫星信号模拟器模拟辅助测试车辆射频导航卫星信号，与车辆动力学模型参数及车联网功能应用信息一同通过V2X通信模块形成标准BSM信息与路侧单元信息交互，还会根据接收的被测路侧功能应用平台BSM信息对测试情况进行分析，并将测试结果发送给手持控制设备显示，并在本地存储测试结果。
优选地，所述控制设备包括手持控制设备。
具体地，所述手持控制设备运行有测试控制软件，可供测试人选取测试用例，控制测试的实施、暂停和终止，还可接收车载子系统发出的测试状态与测试分析结果。
具体地，所述被测路侧功能应用平台采用设备控制控制计算机运行被测功能应用，并为被测功能应用相关的硬件传感器(如摄像头、激光雷达、毫米波雷达等)提供数据接入条件；通过导航接收模块接收导航卫星星座信号实现被测路侧功能应用平台的空间定位和时间同步；此外通过V2X通信模块接收车载子系统发送的BSM信息，并将被测功能应用发送的信息发送给车载子系统实现信息交互回路。
下面结合图2和图3对本发明实施例提供的车路协同系统中路侧单元功能应用的测试系统的工作过程进行详细描述。
本发明实施例以最为典型的车路协同系统路侧单元功能应用——交叉路口碰撞预警功能应用为例说明本发明的实施过程。
1)测试场景说明与测试准备阶段
如图3所示，假设某一车路协同系统路侧单元被已被布设于三枝交叉路口，现计划在其上承载交叉路口碰撞预警功能，即按照我国现行交通法向右转的车辆及时提供碰撞预警信息使其主动避让直行车辆。
为此，在测试准备阶段基于既有路侧单元(RSU)以测试模式将交叉路口碰撞预警功能应用部署于设备控制计算机上，并以将被测功能应用所需的硬件传感器(如摄像头、激光雷达、毫米波雷达等)信号接入，所谓测试模式是指此类测试预警信息被附加特殊标志位，故仅能被车载子系统解析，而不会对真实道路车辆触发预警，避免在测试阶段对真实道路交通造成影响。车载子系统被布设于该路口附近且与既有路侧单元保持视距信道(LOS信道)。手持控制设备随测试人在与车载子系统WiFi通信的有效通信范围内就位。
2)坐标系定义
规定以初始时刻虚拟辅助测试车辆中心点为坐标原点，建立惯性坐标系(i系，OiXiYiZi)，其坐标轴指向与初始时刻导航坐标系重合，根据测试用例轨迹数据已获知初始时刻坐标系原点的经度和纬度数据。
规定以虚拟辅助测试车辆中心点建立导航坐标系，(n系，OnXnYnZn)，其中OnXn坐标轴指向当地水平东向，OnYn坐标轴指向当地水平北向，OnZn坐标轴垂直指向天向，即“东北天”坐标系。
以平均有效碰撞预警时间
Figure BDA0002557228820000071
作为做为评价功能应用的指标，一次实验有效碰撞预警时间tew的计算方式定义为(1)式：
Figure BDA0002557228820000072
其中，lw为车载子系统预警信息接收时刻虚拟辅助测试车辆与真实车辆之间的相对距离，
Figure BDA0002557228820000073
为虚拟辅助测试车辆速度在导航坐标系中的投影矢量，
Figure BDA0002557228820000074
为真实道路车辆速度在导航坐标系中的投影矢量。
3)测试初始化阶段
测试人通过操作手持控制设备设定辅助测试车辆宽度、长度、转动惯量、质量、传动系数、发动机模型参数，选取测试用例即设定辅助测试车辆的车辆中心点运动10Hz轨迹采样点坐标。选取完成后，等待车载子系统完成空间定位和时间同步，且已从导航卫星星座信号中成功获取星历信息。待就绪信号显示于手持控制设备上后，由测试人控制启动测试。
4)测试执行阶段
测试启动后，车载子系统跟据测试用例选取控制虚拟辅助测试车辆反复执行用例运动，并伴随车辆运动将车联网功能应用信息与运动信息一起处理成BSM信息与被测路侧功能应用平台信息交互。
被测路侧功能应用平台将所接收到的真实直行车辆BSM信息与车载子系统模拟BSM信息发送给运行于设备控制计算机上的被测功能应用，车载子系统记录真实直行车辆的BSM信息和被测路侧功能应用平台发出的预警信息。当被测路侧功能应用平台发出预警信息时刻，通过解析BSM信息记录真实直行车辆与虚拟辅助测试车辆该时刻的位置(包括经度、纬度和高程)。
5)评价指标计算与分析阶段
首先将BSM信息中由经度、纬度和高程表示的位置信息转化为i系中位置坐标矢量
Figure BDA0002557228820000075
和
Figure BDA0002557228820000076
按照(2)式计算相对距离lw。
Figure BDA0002557228820000077
再将BSM信息中由航向和速度表示的速度信息转化为i系中速度矢量
Figure BDA0002557228820000081
和
Figure BDA0002557228820000082
由此按照(1)式计算有效碰撞预警时间tew。每完成一次有效测试，车载子系统通过WiFi。
假设在全部测试工作时间内一共完成了N次有效测试，则可按照(3)式计算平均有效碰撞预警时间
Figure BDA0002557228820000083
Figure BDA0002557228820000084
此外还对真实直行车辆速度信息进行统计，与指标计算结果一同发送手持控制设备显示，供测试人检察。
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 (9)

1.一种车路协同系统中路侧单元功能应用的测试方法，其特征在于，包括：
根据控制设备的测试控制指令调用测试用例数据，其中所述测试用例数据包括辅助测试车辆运动轨迹参数、车辆动力学模型参数和车联网功能应用信息；
将所述测试用例数据发送至被测路侧单元功能应用平台；
接收所述被测路侧单元功能应用平台根据所述测试用例数据得到的反馈信息；
对所述反馈信息进行分析处理，得到分析结果；
将所述分析结果发送至控制设备。
2.根据权利要求1所述的车路协同系统中路侧单元功能应用的测试方法，其特征在于，所述将所述测试用例数据发送至被测路侧单元功能应用平台，包括：
将所述辅助测试车辆运动轨迹参数通过导航卫星信号模拟器生成实时导航卫星信号并将所述实时导航卫星信号通过V2X通信模块发送至所述被测路侧单元功能应用平台；
将所述车辆动力学模型参数输入车辆动力学模型，得到辅助测试车辆运动状态；
将所述辅助测试车辆运动状态形成BSM信息，并将所述BSM信息和所述车联网功能应用信息通过V2X通信模块发送至所述被测量路侧单元功能应用平台。
3.根据权利要求1所述的车路协同系统中路侧单元功能应用的测试方法，其特征在于，所述辅助测试车辆运动轨迹参数包括车辆中心点运动10Hz轨迹采样点坐标。
4.根据权利要求1所述的车路协同系统中路侧单元功能应用的测试方法，其特征在于，所述车辆动力学模型参数包括车辆的宽度、长度、转动惯量、质量、传动系数和发送机模型参数。
5.一种车路协同系统中路侧单元功能应用的测试装置，其特征在于，包括：
调用模块，用于根据控制设备的测试控制指令调用测试用例数据，其中所述测试用例数据包括辅助测试车辆运动轨迹参数、车辆动力学模型参数和车联网功能应用信息；
第一发送模块，用于将所述测试用例数据发送至被测路侧单元功能应用平台；
接收模块，用于接收所述被测路侧单元功能应用平台根据所述测试用例数据得到的反馈信息；
分析处理模块，用于对所述反馈信息进行分析处理，得到分析结果；
第二发送模块，用于将所述分析结果发送至控制设备。
6.一种车路协同系统中路侧单元功能应用的测试系统，其特征在于，包括：控制设备、车载子系统和被测路侧单元功能应用平台，所述控制设备与所述车载子系统通信连接，所述车载子系统与所述被测路侧单元功能应用平台通信连接，所述车载子系统包括权利要求5所述的车路协同系统中路侧单元功能应用的测试装置，
所述控制设备用于向所述车载子系统发送测试控制指令；
所述车载子系统用于根据所述测试控制指令调用测试用例数据，将测试用例数据发送至被测路侧单元功能应用平台进行测试，并能够对被测路侧单元功能应用平台的反馈信息进行分析处理，得到分析结果；
所述被测路侧功能应用平台用于根据所述测试用例数据实现路侧单元功能应用，并得到反馈信息。
7.根据权利要求6所述的车路协同系统中路侧单元功能应用的测试系统，其特征在于，所述车载子系统还包括：测试用例数据库和通信模块，所述测试用例数据库和所述通信模块均与所述车路协同系统中路侧单元功能应用的测试装置通信连接，所述测试用例数据库用于存储测试用例数据，所述通信模块用于实现所述车载子系统分别与所述控制设备和所述被测路侧单元功能应用平台的通信连接。
8.根据权利要求7所述的车路协同系统中路侧单元功能应用的测试系统，其特征在于，所述通信模块包括：WIFI收发模块、导航接收模块、导航卫星信号模拟器和V2X通信模块，所述WIFI收发模块用于实现所述车载子系统与所述控制设备的通信连接，所述导航接收模块、导航卫星信号模拟器和V2X通信模块用于实现所述车载子系统与所述被测路侧单元功能应用平台的通信连接。
9.根据权利要求6所述的车路协同系统中路侧单元功能应用的测试系统，其特征在于，所述控制设备包括手持控制设备。
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