CN113759752A - V2x车载终端车路预警功能仿真测试方法 - Google Patents

V2x车载终端车路预警功能仿真测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于智能网联汽车技术领域，特别涉及到了一种V2X车载终端车路预警功能仿真测试方法，包括步骤1：所述PC上运行有仿真软件，在仿真软件中建立V2X车路预警功能测试场景；步骤2：在仿真软件中把本车的信息发送给本车车载终端OBU；在仿真软件中把路侧的信息发送给路侧终端RSU；步骤3：路侧终端RSU把路侧的信息发送给本车车载终端OBU；本车车载终端OBU根据本车车载终端OBU信息和所接收到的路侧终端RSU信息，输出相应的车路实际预警信号；步骤4：本车车载终端OBU将车路实际预警信号输出至PC的仿真软件中，将车路实际预警信号和车路标准预警信号显示在仿真软件的同一界面中，实时对比观测，能够实时直观地观测测试结果。

Description

V2X车载终端车路预警功能仿真测试方法
技术领域
本发明属于智能网联汽车技术领域，特别涉及到了一种V2X车载终端车路预警功能仿真测试方法。
背景技术
现有V2X车载终端车路预警功能仿真测试系统的相关方案，主要是基于CarMaker，Cognata等仿真软件、台式计算机、本车车载终端OBU(On Board Unit)、路测终端RSU(RoadSide Unit)。根据设计的测试用例，在仿真软件中建立相应的车路测试场景，仿真软件运行在台式计算机上，仿真软件把仿真环境中本车的运动状态数据和GPS位置数据发送给本车车载终端OBU，同时仿真软件把仿真环境中路侧信息数据和信息的GPS位置数据发送给路侧终端RSU，车载终端OBU与路侧终端RSU之间通过标准空口PC5通信，本车车载终端OBU根据接收到的路侧终端RSU的消息，结合自身的运动状态和位置信息，通过自身预警算法判断危险情况，然后根据危险情况输出相应的车路实际预警信号，并显示在HMI人机交互界面上。现有技术具有以下缺陷：
1)现有技术方案基于CarMaker，Cognata等仿真软件，所采用的仿真软件不能有效地实现OpenDrive，OpenScenario标准格式场景库的导入、修改和导出，一方面不能充分利用已有的OpenDrive，OpenScenario标准格式场景库，另一方面不能把在仿真软件中建立的车路仿真场景导出为OpenDrive，OpenScenario标准场景库，场景库利用率较低，通用性较差，导致每个企业都需要花费大量的时间和重复性工作来建立各自的场景库；
2)现有技术方案中，仿真软件一般采用透传的通信方式把本车数据发送给本车车载终端OBU，并不是采用标准的BSM消息层数据格式发送数据；仿真软件一般采用透传的方式把路侧数据发送给路侧终端RSU，并不是采用标准的RSI、RSM、SPAT、MAP的消息层数据格式发送数据，导致测试系统接口的通用性较差，不利于测试系统的标准化；
3)现有技术方案中没有车路标准预警信号，不能评价在测试场景中本车车载终端OBU车路预警算法的合理性和有效性；
4)现有技术方案中没有本车车载终端OBU车路实际预警信号与车路标准预警信号的对比显示界面，不能实时直观地观测对比测试结果。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的首要目的在于提供一种V2X车载终端车路预警功能仿真测试方法，该方法将车载终端OBU车路实际预警信号与车路标准预警信号在同一界面进行对比，能够实时直观地观测测试结果；且可以检测本车车载终端OBU的预警算法的合理性和有效性。
本发明的另一个目的在于提供一种V2X车载终端车路预警功能仿真测试方法，该方法利于提高场景库的通用性和利用率，在场景库的应用方面减少大量的重复性和低效率工作。
本发明的再一个目的在于提供一种V2X车载终端车路预警功能仿真测试方法，该方法有利于测试系统接口的标准化，提高接口的通用性。
为了实现上述目的，本发明的技术方案在于。
一种V2X车载终端车路预警功能仿真测试方法，该方法包括有PC、本车车载终端OBU和路侧终端RSU，本车车载终端OBU和路侧终端RSU均与PC连接，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：所述PC上运行有仿真软件，在仿真软件中建立V2X车路预警功能测试场景；在仿真软件中建立V2X车路预警功能测试场景的过程为现有技术。
步骤2：在仿真软件中把本车的信息发送给本车车载终端OBU；在仿真软件中把路侧的信息发送给路侧终端RSU；这里说的本车指的是安装有本车车载终端OBU的车，这里说的路侧指的是安装有路侧终端RSU的位置。
步骤3：路侧终端RSU把路侧的信息发送给本车车载终端OBU；本车车载终端OBU根据本车车载终端OBU信息和所接收到的路侧终端RSU信息，基于自身的预警算法判断危险情况，输出相应的车路实际预警信号；车路预警算法为本车车载终端OBU自带的算法程序，为现有技术，是被测对象。
步骤4：本车车载终端OBU将车路实际预警信号输出至PC的仿真软件中，将车路实际预警信号和车路标准预警信号显示在仿真软件的同一界面中，实时对比观测。
在该方法中，该方法将车载终端OBU实际预警信号与预期预警信号在同一界面进行对比，以实现通过对比本车车载终端OBU的实际预警信号和预期预警信号，来测试本车车载终端OBU预警算法的有效性和合理性，并且能够实时直观地观测测试结果。
进一步的，所述仿真软件为VTD。相比于现有技术方案中的仿真软件，仿真软件VTD能够实现外部OpenDrive、OpenScenario的导入、修改、导出和内部建立场景的OpenDrive、OpenScenario的导出，这有利于提高场景库利用率和通用性，在场景库的应用方面减少大量的重复性和低效率工作。
进一步的，V2X车路预警功能测试场景包括交通流场景和动力学模型。交通流场景和动力学模型的构建为现有技术。
进一步的，在步骤2中，在仿真软件中把本车的信息发送给本车车载终端OBU具体为：在仿真软件VTD中把本车的运动状态信息和GPS信息封装为BSM消息层消息，通过以太网发送给本车车载终端OBU。
进一步的，在步骤2中，路侧的信息包括有弱势交通参与者信息、交通事件信息、交通信号灯信息和道路地图信息。
进一步的，弱势交通参与者信息通过路侧的传感器检测出；交通事件信息包括道路危险状况提醒信息、限速预警信息、前方拥堵提醒信息；交通信号灯信息通过仿真软件VTD内部的RDB通信协议获得，包括交通信号灯的GPS位置信息和灯光状态信息；道路地图信息通过仿真软件VTD的OpenDrive文件的API接口获得。
进一步的，在步骤2中，在仿真软件中把路侧的信息发送给路侧终端RSU具体为：在仿真软件VTD中把路侧的弱势交通参与者信息封装为RSM消息层消息、把路侧的交通事件信息封装为RSI消息层消息、把路侧的交通信号灯信息封装为SPAT消息层消息、把路侧的道路地图信息封装为MAP消息层消息，并将以上封装的RSI、RSM、SPAT、MAP消息层消息通过以太网发送给路侧终端RSU。
进一步的，在步骤2和步骤3之间还具有步骤2.5：本车车载终端OBU把接收到仿真软件VTD的BSM消息层消息转化为标准通信协议的BSM消息集；路侧终端RSU把接收到的RSI、RSM、SPAT、MAP消息层消息分别转化为对应标准通信协议的RSI、RSM、SPAT、MAP消息集。
进一步的，步骤3具体为：路侧终端RSU通过空口(PC5)把自身的标准通信协议的RSI、RSM、SPAT、MAP消息集发送给本车车载终端OBU；本车车载终端OBU根据本车BSM消息集和接收到的路侧终端RSU的RSI、RSM、SPAT、MAP消息集，基于自身的预警算法判断危险情况，输出相应的车路实际预警信号。本方法中，一是把仿真软件VTD中本车的运动状态数据、GPS数据封装成相应的BSM消息层数据，发送给本车车载终端OBU；二是把路侧传感器检测出弱势交通参与者信息封装为RSM消息层消息，把路侧的交通事件信息封装为RSI消息层消息，把路侧的交通信号灯信息封装为SPAT消息层消息，把路侧的道路地图信息封装为MAP消息层消息，然后把以上封装的RSI、RSM、SPAT、MAP消息层消息发送给路侧终端RSU；这都有利于提高测试系统接口的通用性，促进测试系统的标准化，提高接口的通用性。
进一步的，在步骤4中，具体为将车路实际预警信号和车路标准预警信号显示在仿真软件的同一图线界面中。
本发明的有益效果在于，相对于现有技术，在本发明中，该方法将车载终端OBU实际预警信号与预期预警信号在同一界面进行对比，以实现通过对比本车车载终端OBU的实际预警信号和预期预警信号，来测试本车车载终端OBU预警算法的有效性和合理性，并且能够实时直观地观测测试结果。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
图2是仿真软件VTD功能图。
图3是本车车载终端OBU功能图。
图4是路侧终端RSU功能图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种V2X车载终端车路预警功能仿真测试方法，该方法包括有PC、本车车载终端OBU和路侧终端RSU，本车车载终端OBU和路侧终端RSU均与PC连接，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：所述PC上运行有仿真软件VTD，在仿真软件VTD中建立V2X车路预警功能测试场景，PC为Ubuntu系统台式计算机，测试场景主要包括交通流场景和车辆动力学模型等；
步骤2：在仿真软件VTD中把本车的运动状态信息(本车的速度、加速度、航向角、转向灯、方向盘转角等)和GPS信息封装为BSM消息层消息，通过以太网发送给本车车载终端OBU；
在仿真软件VTD中，把路侧的传感器检测出弱势交通参与者信息(弱势交通参与者是指行人、自行车、电动自行车等；弱势交通参与者的划分已在相关标准中做定义；弱势交通参与者信息包括弱势交通参与者的GPS位置、速度、行进方向角等)封装为RSM消息层消息；把路侧的交通事件信息(包括道路危险状况提醒信息、限速预警信息、前方拥堵提醒信息等)封装为RSI消息层消息；把路侧的交通信号灯信息(通过仿真软件VTD内部的RDB通信协议获得，包括交通信号灯的GPS位置信息和灯光状态信息)封装为SPAT消息层消息；把路侧的道路地图信息(通过仿真软件VTD的OpenDrive文件的API接口获得，主要是静态道路地图)封装为MAP消息层消息；以上封装的RSI、RSM、SPAT、MAP(一是根据现有的V2X通信标准，RSI、RSM、SPAT、MAP这几类消息集就是分开的，和标准保持一致；二是消息层和标准保持一致，有利于系统数据传输和接口的标准化)消息层消息通过以太网发送给路侧终端RSU。
步骤2.5：本车车载终端OBU把接收到VTD的BSM消息层消息转化为标准通信协议的BSM消息集；路侧终端RSU把接收到的RSI、RSM、SPAT、MAP消息层消息分别转化为对应标准通信协议的RSI、RSM、SPAT、MAP消息集。
步骤3：路侧终端RSU通过空口PC5的通信方式，把自身的标准通信协议的RSI、RSM、SPAT、MAP消息集发送给本车车载终端OBU；
本车车载终端OBU根据接收到的路侧终端的RSI、RSM、SPAT、MAP消息集和本车的运动状态信息和GPS信息，基于自身的预警算法判断危险情况，输出相应的车路实际预警信号。
步骤4：本车车载终端OBU输出车路实际预警信号至PC的仿真软件VTD中，将其和车路标准预警信号显示在仿真软件VTD的同一界面，实现测试结果的实时对比观测，形成完整的测试过程；
通过对比本车车载终端OBU的车路实际预警信号和车路标准预警信号，来测试本车车载终端OBU预警算法的有效性和合理性；每一个测试用例的车路标准预警信号的触发关键指标，都是根据理论计算和经验值设置，触发关键指标主要包括触发时刻、触发时本车和路侧信息中目标物的相对距离、本车的速度等。
参见图2，一、仿真软件VTD的详细功能描述：
1、根据测试用例，在仿真软件VTD中建立车路仿真测试场景；
2、导入外部OpenDrive，OpenScenario标准格式场景库，并可对其进行修改和导出；现有技术方案中采用CarMaker，Cognata等其他仿真软件，有些仿真软件是可以实现OpenDrive的导入，但是只能查看，不能修改和导出，并且不能实现OpenScenario的导入、修改和导出功能；
3、仿真软件VTD内部建立的仿真场景，可以导出为OpenDrive，OpenScenario标准格式场景库；现有技术方案中采用CarMaker，Cognata等其他仿真软件，有些仿真软件可以实现OpenDrive的导出，但是不能导出OpenScenario；
4、提供与OBU的交互接口：
5、把本车的运动状态信息和GPS信息封装为BSM消息层消息；
6、发送本车BSM消息层数据(本车运动状态数据和GPS数据)给本车车载终端OBU；现有技术方案的仿真软件发送给本车车载终端OBU的数据采用以太网透传的方式；
7、接收本车车载终端OBU发送的车路实际预警信号，车路实际预警信号和车路标准预警信号一起对比显示在VTD的图线界面；现有技术方案中只有车路实际预警信息的HMI人机交互显示界面。
8、提供与RSU的交互接口：
9、把路侧传感器检测出弱势交通参与者信息封装为RSM消息层消息；把路侧的交通事件信息封装为RSI消息层消息；把路侧的交通信号灯信息封装为SPAT消息层消息；把路侧的道路地图信息封装为MAP消息层消息；
10发送RSI、RSM、SPAT、MAP消息层数据给路侧终端RSU；现有技术方案的仿真软件发送给路侧终端RSU的数据采用以太网透传的方式；
相比于现有技术方案中的仿真软件，VTD能够实现外部OpenDrive，OpenScenario的导入、修改、导出和内部建立场景的OpenDrive，OpenScenario的导出，这有利于提高场景库利用率和通用性，在场景库的应用方面减少大量的重复性和低效率工作；
参见图3，二、本车车载终端OBU的详细功能描述：
1、接收来自仿真软件VTD的本车BSM消息层数据；
2、把接收到的仿真软件VTD数据转化为标准通信协议的BSM消息集；
3、通过空口PC5接收来自路侧终端RSU的标准通信协议的RSI、RSM、SPAT、MAP消息集；
4、基于接收到的数据，通过自身预警算法判断出相应的车路实际预警信号，并发送给仿真软件VTD图线显示界面。
参见图4，三、路侧终端RSU的详细功能描述：
1、接收来自仿真软件VTD的路侧RSI、RSM、SPAT、MAP消息层数据；
2、把接收到的仿真软件VTD数据转化为标准通信协议的RSI、RSM、SPAT、MAP消息集；
3、通过空口PC5发送自身的RSI、RSM、SPAT、MAP消息集给本车车载终端OBU。
本发明的有益效果在于，相对于现有技术，在本发明中，该方法将车载终端OBU实际预警信号与预期预警信号在同一界面进行对比，以实现通过对比本车车载终端OBU的实际预警信号和预期预警信号，来测试本车车载终端OBU预警算法的有效性和合理性，并且能够实时直观地观测测试结果。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种V2X车载终端车路预警功能仿真测试方法，该方法包括有PC、本车车载终端OBU和路侧终端RSU，本车车载终端OBU和路侧终端RSU均与PC连接，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：所述PC上运行有仿真软件，在仿真软件中建立V2X车路预警功能测试场景；
步骤2：在仿真软件中把本车的信息发送给本车车载终端OBU；在仿真软件中把路侧的信息发送给路侧终端RSU；
步骤3：路侧终端RSU把路侧的信息发送给本车车载终端OBU；本车车载终端OBU根据本车车载终端OBU信息和所接收到的路侧终端RSU信息，基于自身的预警算法判断危险情况，输出相应的车路实际预警信号；
步骤4：本车车载终端OBU将车路实际预警信号输出至PC的仿真软件中，将车路实际预警信号和车路标准预警信号显示在仿真软件的同一界面中，实时对比观测。
2.根据权利要求1所述的一种V2X车载终端车路预警功能仿真测试方法，其特征在于，所述仿真软件为VTD。
3.根据权利要求1所述的一种V2X车载终端车路预警功能仿真测试方法，其特征在于，V2X车路预警功能测试场景包括交通流场景和动力学模型。
4.根据权利要求2所述的一种V2X车载终端车路预警功能仿真测试方法，其特征在于，在步骤2中，在仿真软件中把本车的信息发送给本车车载终端OBU具体为：在仿真软件VTD中把本车的运动状态信息和GPS信息封装为BSM消息层消息，通过以太网发送给本车车载终端OBU。
5.根据权利要求4所述的一种V2X车载终端车路预警功能仿真测试方法，其特征在于，在步骤2中，路侧的信息包括有弱势交通参与者信息、交通事件信息、交通信号灯信息和道路地图信息。
6.根据权利要求5所述的一种V2X车载终端车路预警功能仿真测试方法，其特征在于，弱势交通参与者信息通过路侧的传感器检测出；交通事件信息包括道路危险状况提醒信息、限速预警信息、前方拥堵提醒信息；交通信号灯信息通过仿真软件VTD内部的RDB通信协议获得，包括交通信号灯的GPS位置信息和灯光状态信息；道路地图信息通过仿真软件VTD的OpenDrive文件的API接口获得。
7.根据权利要求5所述的一种V2X车载终端车路预警功能仿真测试方法，其特征在于，在步骤2中，在仿真软件中把路侧的信息发送给路侧终端RSU具体为：在VTD中把路侧的弱势交通参与者信息封装为RSM消息层消息、把路侧的交通事件信息封装为RSI消息层消息、把路侧的交通信号灯信息封装为SPAT消息层消息、把路侧的道路地图信息封装为MAP消息层消息，并将以上封装的RSI、RSM、SPAT、MAP消息层消息通过以太网发送给路侧终端RSU。
8.根据权利要求7所述的一种V2X车载终端车路预警功能仿真测试方法，其特征在于，在步骤2和步骤3之间还具有步骤2.5：本车车载终端OBU把接收到VTD的BSM消息层消息转化为标准通信协议的BSM消息集；路侧终端RSU把接收到的RSI、RSM、SPAT、MAP消息层消息分别转化为对应标准通信协议的RSI、RSM、SPAT、MAP消息集。
9.根据权利要求8所述的一种V2X车载终端车路预警功能仿真测试方法，其特征在于，步骤3具体为：路侧终端RSU通过空口(PC5)把自身的标准通信协议的RSI、RSM、SPAT、MAP消息集发送给本车车载终端OBU；本车车载终端OBU根据本车BSM消息集和接收到的路侧终端RSU的RSI、RSM、SPAT、MAP消息集，基于自身的预警算法判断危险情况，输出相应的车路实际预警信号。
10.根据权利要求1所述的一种V2X车载终端车路预警功能仿真测试方法，其特征在于，在步骤4中，具体为将车路实际预警信号和车路标准预警信号显示在仿真软件的同一图线界面中。
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CN114374624A (zh) * 2021-12-17 2022-04-19 信通院车联网创新中心(成都)有限公司 V2x路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法

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