CN114374624A - V2x路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法 - Google Patents

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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V2X路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法，该方法包括有PC、路侧终端RSU和车载终端OBU，车载终端OBU和路侧终端RSU均与PC连接，PC上运行有仿真软件VTD，本仿真测试方法具有以下优势：大幅度降低了在真实测试场地中构建路侧终端功能测试场景而产生的大量人工、设备成本；本仿真测试方法提高了构建路侧终端功能测试场景的效率、可重复性、并且能够有效构建危险场景和极限场景，提高场景构建的全面性；本仿真测试方法提高了测试执行效率，缩短了路侧终端功能验证时间，有利于路侧终端功能的快速迭代；具有路侧终端RSU下发的实际功能性信息和标准功能性信息的对比显示界面，能够实时直观地观测对比测试结果。

Description

V2X路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法
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路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法。
背景技术
现有V2X终端相关的仿真测试方法主要是针对车载终端预警功能的仿真测试方法，还没有切实可行的针对路侧终端功能性信息下发功能的仿真测试方法。目前，对于路侧终端功能性信息下发功能的测试工作主要还是在真实测试场地中完成，然而该种测试方法具有以下缺陷：
1)在真实测试场地中构建路侧终端功能测试场景会产生大量的人工、设备成本；
2)在真实测试场地中构建路侧终端功能测试场景效率较低、可重复性较差、并且不能有效构建危险场景和极限场景，场景构建的全面性较差；
3)对真实测试场地中构建的路侧终端功能测试场景执行测试，测试执行效率较低，导致路侧终端功能验证时间较长，不利于路侧终端功能的快速迭代；
4)在真实测试场地的技术方案中并没有路侧终端RSU下发的实际功能性信息和标准功能性信息的对比显示界面，不能实时直观地观测对比测试结果；
5)在真实测试场地的技术方案中并没有路侧终端RSU下发的标准功能性信息，不能够评价在测试场景中路侧终端RSU功能性信息下发功能的合理性和有效性。
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路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法，该仿真测试方法大幅度降低了人工、设备成本。
本发明的另一个目的在于提供一种V2X路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法，该仿真测试方法提高了构建路侧终端功能测试场景的效率、可重复性，并且能够有效构建危险场景和极限场景，提高场景构建的全面性；且该仿真测试方法提高了测试执行效率，缩短了路侧终端功能验证时间，有利于路侧终端功能的快速迭代。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种V2X路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法，该方法包括有PC、路侧终端RSU和车载终端OBU，车载终端OBU和路侧终端RSU均与PC连接，PC上运行有仿真软件VTD，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：在仿真软件VTD中建立测试场景；
步骤2：在仿真软件VTD中，将功能性信息作为标准功能性信息，并将功能性信息封装为消息层消息后发送给路侧终端RSU；
步骤3：路侧终端RSU把接收到的消息层消息转化为对应标准通信协议的消息集；
步骤4：路侧终端RSU将消息集适时地下发给车载终端OBU；
步骤5：车载终端OBU将路侧终端RSU下发的消息集解析出为功能性信息，然后把解析出来的功能性信息输出到PC，并作为实际功能性信息；将实际功能性信息与标准功能性信息显示在同一界面，实现测试结果的实时对比观测；
步骤6：通过对比路侧终端RSU下发的实际功能性信息和标准功能性信息，测试路侧终端RSU功能性信息下发功能。
相比于现有真实测试场地的技术方案，本仿真测试方法具有以下优势：①大幅度降低了在真实测试场地中构建路侧终端功能测试场景而产生的大量人工、设备成本；②本仿真测试方法提高了构建路侧终端功能测试场景的效率、可重复性、并且能够有效构建危险场景和极限场景，提高场景构建的全面性；本仿真测试方法提高了测试执行效率，缩短了路侧终端功能验证时间，有利于路侧终端功能的快速迭代；③本仿真测试方法具有路侧终端RSU下发的实际功能性信息和标准功能性信息的对比显示界面，能够实时直观地观测对比测试结果；④本仿真测试方法中具有路侧终端RSU下发的标准功能性信息，能够评价在测试场景中路侧终端RSU功能性信息下发功能的合理性和有效性；⑤使用VTD能够实现外部场景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，在步骤1中，测试场景包括但不限于交通流场景和车辆动力学模型。
进一步的，在步骤2中，功能性信息包括有道路地图信息；功能性信息还包括交通信号灯信息、弱势交通参与者信息、交通标牌信息、限速牌信息、道路危险状况信息、交通拥堵信息中任一种或者任意多种。
进一步的，把道路地图信息封装为MAP消息层消息；把交通信号灯信息封装为SPAT消息层消息；把弱势交通参与者信息封装为RSM消息层消息；把交通标牌信息、限速牌信息、道路危险状况信息、交通拥堵信息封装为RSI消息层消息。在VTD中，把道路地图信息封装为MAP消息层消息；把交通信号灯信息封装为SPAT消息层消息；把通过路侧设备摄像头和雷达传感器检测出的弱势交通参与者信息封装为RSM消息层消息；把交通标牌信息、限速牌信息、道路危险状况信息、交通拥堵信息封装为RSI消息层消息；然后把以上封装的MAP，SPAT，RSM，RSI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，促进测试系统的规范化和标准化。
进一步的，在步骤3中，路侧终端RSU把接收到的MAP、SPAT、RSM、RSI消息层消息中的一种或者多种消息层消息分别转化为对应标准通信协议的MAP、SPAT、RSM、RSI消息集中的一种或者多种消息集；在步骤4中，路侧终端RSU通过空口PC5的通信方式，把转化后的标准通信协议的MAP、SPAT、RSM、RSI消息集中的一种或者多种消息集适时地下发给车载终端OBU；在步骤5中，车载终端OBU解析出路侧终端RSU下发的MAP、SPAT、RSM、RSI消息集中的一种或者多种消息集，然后把解析出来的功能性信息输出到PC，并作为实际功能性信息；将实际功能性信息与标准功能性信息显示在同一界面，实现测试结果的实时对比观测。
进一步的，路侧终端RSU根据交通信号灯信息、弱势交通参与者信息、交通标牌信息、限速牌信息、道路危险状况信息、交通拥堵信息不同类型的信息，进行不同频率的下发。
进一步的，在步骤6中，在测试路侧终端RSU功能性信息下发功能时，根据下发的有效时间、下发时的信息内容的正确性和影响范围的合理性判断路侧终端RSU功能性信息下发功能的性能。
进一步的，下发的有效时间为：路侧终端RSU接收到消息层数据后，路侧终端RSU根据内部判断逻辑确定最终下发消息集的标准下发时刻，根据路侧终端RSU的下发的消息集时的标准下发时刻和实际下发时刻的差值，判断实际下发时刻是否处于下发的有效时间。路侧终端RSU的下发的消息集时，还将标准下发时刻和实际下发消息集时间的实际下发时刻也发送至车载终端OBU；车载终端OBU把解析出来的功能性信息输出到PC时，标准下发时刻和实际下发时刻输出至PC上，在PC上进行确认是否满足有效时间。
进一步的，下发时的信息内容正确性为：实际功能性信息与标准功能性信息的信息类型和信息内容是否一致。
进一步的，影响范围的合理性为：路侧终端RSU根据所需要下发的消息集计算得到标准信息影响范围；路侧终端RSU下发信息集时，得到实际下发信息影响范围；对比分析标准信息影响范围和实际下发信息影响范围，以判断实际下发信息影响范围相对于标准信息影响范围是否合理性。
在本发明中，本仿真测试方法具有以下优势：①大幅度降低了在真实测试场地中构建路侧终端功能测试场景而产生的大量人工、设备成本；②本仿真测试方法提高了构建路侧终端功能测试场景的效率、可重复性、并且能够有效构建危险场景和极限场景，提高场景构建的全面性；本仿真测试方法提高了测试执行效率，缩短了路侧终端功能验证时间，有利于路侧终端功能的快速迭代；③本仿真测试方法具有路侧终端RSU下发的实际功能性信息和标准功能性信息的对比显示界面，能够实时直观地观测对比测试结果；④本仿真测试方法中具有路侧终端RSU下发的标准功能性信息，能够评价在测试场景中路侧终端RSU功能性信息下发功能的合理性和有效性；⑤使用VTD能够实现外部场景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；⑥在VTD中，把道路地图信息封装为MAP消息层消息；把交通信号灯信息封装为SPAT消息层消息；把通过路侧设备摄像头和雷达传感器检测出的弱势交通参与者信息封装为RSM消息层消息；把交通标牌信息、限速牌信息、道路危险状况信息、交通拥堵信息封装为RSI消息层消息；然后把以上封装的MAP，SPAT，RSM，RSI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，促进测试系统的规范化和标准化；⑦使用VTD能够实现外部场景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。
附图说明
图1是本发明的系统结构图。
图2是仿真软件VTD功能图。
图3是车载终端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，以下结合附图及实施例，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、V2X路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法具体如下：
1)根据测试用例，在仿真软件VTD中建立V2X路侧终端功能性信息下发功能测试场景，VTD运行在Ubuntu系统台式计算机上，测试场景主要包括交通流场景和车辆动力学模型等；
2)在VTD中，把道路地图信息(通过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；
3)在VTD中，把交通信号灯信息(通过VTD内部的RDB通信协议获得，包括交通信号灯的GPS位置信息、灯色状态信息、当前灯色倒计时信息和各灯色时间周期等信息)封装为SPAT消息层消息；
4)在VTD中，把通过路侧设备摄像头和雷达传感器检测出的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；
5)在VTD中，把交通标牌信息(内容、有效时间、包含标牌GPS位置信息和作用区域半径的指示范围)、限速牌信息(速度限制、包含限速牌GPS位置信息和作用区域半径的限速区域范围)、道路危险状况信息(类型、描述、包含危险GPS位置信息和作用区域半径的区域范围)、交通拥堵信息(拥堵程度、拥堵起止点GPS位置信息)封装为RSI消息层消息；
6)以上封装的MAP、SPAT、RSM、RSI(一是根据现有的V2X通信标准，MAP、SPAT、RSM、RSI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上传给路侧终端RSU；
7)路侧终端RSU把接收到的MAP、SPAT、RSM、RSI消息层消息分别转化为对应标准通信协议的MAP、SPAT、RSM、RSI消息集；
8)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MAP、SPAT、RSM、RSI消息集适时地下发给车载终端OBU；
9)车载终端OBU解析出路侧终端RSU下发的MAP、SPAT、RSM、RSI消息集，然后把路侧终端RSU下发的功能性信息输出到台式计算机，和路侧终端RSU下发的标准功能性信息显示在同一界面，实现测试结果的实时对比观测，形成完整的测试过程；
10)通过对比路侧终端RSU下发的实际功能性信息和标准功能性信息，来测试路侧终端RSU功能性信息下发功能的有效性和合理性；每一个测试用例的路侧终端RSU功能性信息的下发关键指标，都是根据理论计算和经验值设置；通过下发关键指标判断路侧终端RSU功能性信息下发功能的性能；信息下发关键指标主要包括下发的有效时间、下发时的信息内容的正确性和影响范围。
①具体的，上述下发的有效时间、下发时的信息内容的正确性和影响范围具体为：
下发的有效时间：路侧终端RSU根据路侧传感器输出信息、交通信号灯、交通标牌信息、道路危险状况信息、交通拥堵信息等不同类型的信息，会进行不同频率的下发，主要是通过对比VTD中标准下发时刻和接收到的实际下发时刻，分析下发时刻的有效性。
下发时的信息内容的正确性：实际功能性信息与标准功能性信息的信息类型和信息内容是否一致。
影响范围：路侧终端RSU结合路侧传感器输出信息、交通信号灯、交通标牌信息、道路危险状况信息、交通拥堵信息确定这几种不同信息的作用区域(矩形区域)，路侧终端RSU只下发功能性信息到作用区域内，这部分也是对比分析标准信息影响范围(标准作用区域)和实际下发信息影响范围(实际作用区域)，在本方法中车载OBU实际上只是实现RSU数据的接收、解析和转发，充当标准测试仪表使用。
②下发功能的性能判断，对于交通信号灯信息、弱势交通参与者信息和交通拥堵信息这类动态信息，标准下发时刻和实际下发时刻的差值小于等于10ms；对于交通标牌信息这类半静态信息，标准下发时刻和实际下发时刻的差值小于等于50ms；对于限速牌信息和道路危险状况信息这类静态信息，标准下发时刻和实际下发时刻的差值小于等于100ms；实际功能性信息与标准功能性信息的信息类型和信息内容一致；实际下发信息影响范围和标准信息影响范围(两个矩形作用区域)重叠率大于等于90％
二、针对上述V2X路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法，下面提供交通标牌信息场景测试实例：
1)在VTD中建立交通标牌信息测试用例场景；把对应的道路地图信息、交通标牌信息(内容、有效时间、包含标牌GPS位置信息和作用区域半径的指示范围)封装为相应的MAP消息层数据和RSI消息层数据，并通过以太网方式上传给路侧终端RSU；
2)路侧终端RSU接收到MAP消息层数据和RSI消息层数据后，根据内部判断逻辑确定最终下发的交通标牌信息的内容、有效时间和指示范围信息等功能性信息，并把携带功能性信息的MAP消息层数据和RSI消息层数据转化为标准通信协议的MAP消息集和RSI消息集，以一定频率通过PC5空口的方式下发给车载终端OBU(作为标准测试仪表使用)；
3)车载终端OBU接收到MAP消息集和RSI消息集，解析其中的功能性信息，并通过以太网输出给VTD图线界面；
4)对于交通标牌信息测试场景，VTD中会有三个对比显示的图线界面，分别显示信息的下发时刻、下发时的信息内容(信息内容使用数字表示)和信息影响范围(矩形作用区域)，每一个界面都是路侧终端RSU实际下发的实际功能性信息和标准功能性信息的对比显示；
5)其中标准功能性信息设计到VTD中，标准下发频率为2HZ，根据测试开始时间便可计算出每次测试的标准下发时刻；下发时的标准功能性信息即为该测试场景中设计的交通标牌信息内容(如前方施工交通标牌，使用数字表示)；标准的信息影响范围是一个矩形区域，根据交通标牌和路侧终端RSU的GPS位置信息和作用区域半径，通过理论计算和经验值获得矩形区域纵向边(沿道路延伸方向)的两个端点GPS位置数据，根据交通标牌和RSU的作用区域半径，通过理论计算和经验值获得矩形区域的横向边(与纵向边垂直)的长度，从而获得标准信息影响范围矩形区域。
6)对于交通标牌信息，下发功能优秀时，标准下发时刻和实际下发时刻的差值小于等于50ms；实际功能性信息与标准功能性信息的信息类型和信息内容；实际下发信息影响范围和标准信息影响范围(两个矩形作用区域)重叠率大于等于90％
三、在方法中，仿真软件VTD、路侧终端RSU和车载终端OBU功能如下：
1、如图2，仿真软件VTD详细功能描述：
①根据测试用例，在VTD中建立V2X路侧终端功能性信息下发功能仿真测试场景。
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。
③VTD内部建立的仿真场景，可以导出为OpenDrive，OpenScenario标准格式场景库。
④提供与OBU的交互接口：
接收车载终端OBU解析出的路侧终端RSU下发的实际功能性信息；
把路侧终端RSU下发的实际功能性信息和标准功能性信息一起对比显示在VTD的图线界面。
⑤提供与RSU的交互接口：
把道路地图信息封装为MAP消息层消息；
把交通信号灯信息封装为SPAT消息层消息；
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；
把交通标牌信息、限速牌信息、道路危险状况信息、交通拥堵信息封装为RSI消息层消息。
⑥发送MAP，SPAT，RSM，RSI消息层数据给路侧终端RSU。
2、如图3，车载终端OBU详细功能描述：
①通过空口PC5接收来自路侧终端RSU的标准通信协议的MAP，SPAT，RSM，RSI消息集。
②基于接收到的数据，解析出路侧终端RSU消息集中包含的功能性信息，并发送给VTD图线显示界面。
3、如图4，路侧终端RSU详细功能描述：
①接收来自VTD的MAP，SPAT，RSM，RSI消息层数据。
②把接收到的VTD数据转化为标准通信协议的MAP，SPAT，RSM，RSI消息集。
③通过空口PC5发送自身的MAP，SPAT，RSM，RSI消息集给车载终端OBU。
④整个V2X路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法。
⑤采用路侧终端RSU下发的标准功能性信息评价在测试场景中路侧终端RSU功能性信息下发功能的合理性和有效性的这种方法。
⑥路侧终端RSU下发的实际功能性信息和标准功能性信息对比显示的这种方法。
⑦把VTD中，道路地图信息封装为MAP消息层消息；交通信号灯信息封装为SPAT消息层消息；把通过路侧设备摄像头和雷达传感器检测出的弱势交通参与者信息封装为RSM消息层消息；把交通标牌信息、限速牌信息、道路危险状况信息、交通拥堵信息封装为RSI消息层消息；然后把以上封装的MAP，SPAT，RSM，RSI消息层消息再发送给路侧终端RSU的这种方法。
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路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法，该方法包括有PC、路侧终端RSU和车载终端OBU，车载终端OBU和路侧终端RSU均与PC连接，PC上运行有仿真软件VTD，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：在仿真软件VTD中建立测试场景；
步骤2：在仿真软件VTD中，将功能性信息作为标准功能性信息，并将功能性信息封装为消息层消息后发送给路侧终端RSU；
步骤3：路侧终端RSU把接收到的消息层消息转化为对应标准通信协议的消息集；
步骤4：路侧终端RSU将消息集地下发给车载终端OBU；
步骤5：车载终端OBU将路侧终端RSU下发的消息集解析出为功能性信息，然后把解析出来的功能性信息输出到PC，并作为实际功能性信息；将实际功能性信息与标准功能性信息显示在同一界面，实现测试结果的实时对比观测；
步骤6：通过对比路侧终端RSU下发的实际功能性信息和标准功能性信息，测试路侧终端RSU功能性信息下发功能。
2.根据权利要求1所述的一种V2X路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法，其特征在于，在步骤1中，测试场景包括但不限于交通流场景和车辆动力学模型。
3.根据权利要求1所述的一种V2X路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法，其特征在于，在步骤2中，功能性信息包括有道路地图信息；功能性信息还包括交通信号灯信息、弱势交通参与者信息、交通标牌信息、限速牌信息、道路危险状况信息、交通拥堵信息中任一种或者任意多种。
4.根据权利要求3所述的一种V2X路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法，其特征在于，把道路地图信息封装为MAP消息层消息；把交通信号灯信息封装为SPAT消息层消息；把弱势交通参与者信息封装为RSM消息层消息；把交通标牌信息、限速牌信息、道路危险状况信息、交通拥堵信息封装为RSI消息层消息。
5.根据权利要求4所述的一种V2X路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法，其特征在于，在步骤3中，路侧终端RSU把接收到的MAP、SPAT、RSM、RSI消息层消息中的一种或者多种消息层消息分别转化为对应标准通信协议的MAP、SPAT、RSM、RSI消息集中的一种或者多种消息集；在步骤4中，路侧终端RSU通过空口PC5的通信方式，把转化后的标准通信协议的MAP、SPAT、RSM、RSI消息集中的一种或者多种消息集下发给车载终端OBU；在步骤5中，车载终端OBU解析出路侧终端RSU下发的MAP、SPAT、RSM、RSI消息集中的一种或者多种消息集，然后把解析出来的功能性信息输出到PC，并作为实际功能性信息；将实际功能性信息与标准功能性信息显示在同一界面，实现测试结果的实时对比观测。
6.根据权利要求5所述的一种V2X路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法，其特征在于，路侧终端RSU根据交通信号灯信息、弱势交通参与者信息、交通标牌信息、限速牌信息、道路危险状况信息、交通拥堵信息不同类型的信息，进行不同频率的下发。
7.根据权利要求1所述的一种V2X路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法，其特征在于，在步骤6中，在测试路侧终端RSU功能性信息下发功能时，根据下发的有效时间、下发时的信息内容的正确性和影响范围的合理性判断路侧终端RSU功能性信息下发功能的性能。
8.根据权利要求7所述的一种V2X路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法，其特征在于，下发的有效时间为：路侧终端RSU接收到消息层数据后，路侧终端RSU根据内部判断逻辑确定最终下发消息集的标准下发时刻，根据路侧终端RSU的下发的消息集时的标准下发时刻和实际下发时刻的差值，判断实际下发时刻是否处于下发的有效时间。
9.根据权利要求7所述的一种V2X路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法，其特征在于，下发时的信息内容正确性为：实际功能性信息与标准功能性信息的信息类型和信息内容是否一致。
10.根据权利要求7所述的一种V2X路侧终端功能性信息下发功能仿真测试方法，其特征在于，影响范围的合理性为：路侧终端RSU根据所需要下发的消息集计算得到标准信息影响范围；路侧终端RSU下发信息集时，得到实际下发信息影响范围；对比分析标准信息影响范围和实际下发信息影响范围，以判断实际下发信息影响范围相对于标准信息影响范围是否合理性。
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