CN116095638A - 一种基于lte-v高精度定位的v2x设备空口测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于智能交通技术领域，具体涉及一种基于LTE‑V高精度定位的V2X设备空口测试方法，包括如下步骤：步骤1，主车和测试车搭载车用无线通信技术设备和实时动态高精度定位技术，主车和测试车同时接受来自卫星的GPS信号，进行定位和授时；步骤2，测试车实时按照10HZ发送自身位置信息、速度信息、发包时间戳、包序号数据；步骤3，主车接收到测试车发送的实时数据，记录接收包时间戳，按照与上位机通信格式组包上报至上位机；步骤4，上位机实时解析数据包，并根据记录的相对距离、丢包率、瞬时时延生成距离‑丢包率、距离‑时延散点图，解决了V2X设备在不同环境下稳定性和实用性不高的问题。

Description

一种基于LTE-V高精度定位的V2X设备空口测试方法
技术领域
本发明属于智能交通技术领域，具体涉及一种基于LTE-V高精度定位的V2X设备空口测试方法。
背景技术
智能路测RSU(Road Side Unit)和智能车载OBU(On-Board Unit)等V2X设备陆续出现，检验基于LTE-V(Long Term Evolution)通信的丢包率和时延方法成为突出问题，着重突出在V2X设备需要明确在一定通信丢包率情况下，有效的通信距离以及对应的时延。V2X空口通信，指的是设备之间利用LTE-V通信技术进行信息交互过程。空口通信与相对距离、现场环境、传输字节数有较大关系。基于高精度定位的空口通信可更加准确测算出在不同环境、不同通信包大小下距离-丢包率、距离-时延之间的关系，为V2X设备提供更加准确的设计和调试方法。目前国内一些先导区进行大规模测试，主要测试单台设备对于大批量数据的处理能力，且测试环境较为理想，不利于在实际道路环境中测试。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种基于LTE-V高精度定位的V2X设备空口测试方法，解决了V2X设备在不同环境下稳定性和实用性不高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于LTE-V高精度定位的V2X设备空口测试方法，包括如下步骤：
步骤1，主车和测试车搭载车用无线通信技术设备和实时动态高精度定位技术，主车和测试车同时接受来自卫星的GPS信号，进行定位和授时；
步骤2，测试车实时按照10HZ的频率发送自身位置信息、速度信息、发包时间戳、包序号数据；
步骤3，主车接收到测试车发送的实时数据，记录接收包时间戳，并实时计算发送包时间戳、瞬时时延、平均时延、相对距离、相对速度、丢包率、主车速度和测试车速度，按照与上位机通信格式组包上报至上位机；
步骤4，上位机实时解析数据包，并在上位机显示界面上显示原始报文、相对距离、主车速度、测试车速度、丢包率、瞬时时延、平均时延，并根据记录的相对距离、丢包率、瞬时时延生成距离-丢包率、距离-时延散点图。
进一步地，步骤1中，主车获取GPS信号，主车进入厘米级定位状态，并获取实时位置、时间、速度和航向角信息。
进一步地，步骤1中高精度定位技术流程包括如下步骤：
步骤1.1，测试车定位模组接收卫星的原始GPS数据并传输至GPS处理模块；
步骤1.2，GPS处理模块将原始GGA数据通过4G或5G发送至RTK服务器，经过内部算法进行收敛后将带RTCM的GGA数据通过公网返回给GPS处理模块，且GPS处理模块将数据回传至定位模组；
步骤1.3，持续收敛一段时间后，定位模组向GPS处理模块输出高精度GGA数据；
步骤1.4，GPS模块按照协议解析处理后，向应用程序输出高精度定位信息。
进一步地，步骤4中，所述上位机通信硬件采用WiFi或网线直连方式，通信协议采用UDP通信。
进一步地，步骤4中上位机工作流程包括如下步骤：
步骤4.1，上位机根据测试设备与上位机通信协议，分别读取初始化心跳包和上报数据UDP通信，心跳包同时读取测试设备ID，并组包循环下发开始测试命令；
步骤4.2，上报数据进程收到开始测试命令后，解析上报数据并开启两个线程，一个线程用于本地文件I/O关键数据格式化存储，另一线程用于界面实时显示数据；
步骤4.3，测试结束后，根据本地记录的数据，生成距离-丢包率和距离-时延散点图。
与现有技术相比，本发明提供的一种基于LTE-V高精度定位的V2X设备空口测试方法有益效果如下：
目前国内一些先导区进行大规模测试，主要测试单台设备对于大批量数据的处理能力，且测试环境较为理想，不利于在实际道路环境中测试。本发明提供了V2X设备在不同环境使用和调试以及产品性能改进的测试方法，从而大大增加企业研发V2X产品的稳定性和实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种基于LTE-V高精度定位的V2X设备空口测试方法流程图；
图2为本实施例提供一种基于LTE-V高精度定位的V2X设备空口测试方法的高精度定位流程图；
图3为本实施例提供一种基于LTE-V高精度定位的V2X设备空口测试方法的上位机工作流程图；
图4为本实施例提供一种基于LTE-V高精度定位的V2X设备空口测试方法的流程图。
具体实施方式
下面将通过具体实施方式对本发明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的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本申请实施例提供的一种基于LTE-V高精度定位的V2X设备空口测试方法，包括如下步骤：
步骤1，主车和测试车搭载车用无线通信技术设备和实时动态高精度定位技术，主车和测试车同时接受来自卫星的GPS信号，进行定位和授时；
步骤2，测试车实时按照10HZ发送自身位置信息、速度信息、发包时间戳、包序号数据；
步骤3，主车接收到测试车发送的实时数据，记录接收包时间戳，并实时计算发送包时间戳、瞬时时延、平均时延、相对距离、相对速度、丢包率、主车速度和测试车速度，按照与上位机通信格式组包上报至上位机；
步骤4，上位机实时解析数据包，并在上位机显示界面上显示原始报文、相对距离、主车速度、测试车速度、丢包率、瞬时时延、平均时延，并根据记录的相对距离、丢包率、瞬时时延生成距离-丢包率、距离-时延散点图，以此来分析该设备在当前环境或当前设计下的合理性和稳定性；
步骤1中，主车获取GPS信号，并通过搭载RTK技术，使主车进入厘米级定位状态，并获取实时位置、时间、速度和航向角信息，通过空口实时获取测试车辆数据，测算发送包时间戳、相对距离、主车速度、测试车速度、丢包率、瞬时时延、平均时延、本车速度、他车速度等信息，并按照协议组包发送至上位机显示；
如图4所示，本测试方法中两台设备互为主设备和测试设备，方便双向验证。测试设备获取卫星GPS信号，并通过搭载RTK技术，使测试设备进入厘米级定位状态。测试设备主要开启三个进程分别处理上位机心跳包、测算计划收包数、接收处理空口数据，并组包上报上位机功能，与上位机心跳包作为通信连接保证机制，同时携带测试开始与结束命令和测试设备ID信息等信息，其中测试命令和设备ID信息共享与其他两个进程。
测算计划收包数进程用于测算在测试时间内计划收到测试设备包数，根据t＝T1/(△t+dt)*T2，计算丢包率。其中t为丢包率，T1为收到有效包数，△t为已测试时间，具体为当前时间与开始测试时间秒差值，是一个持续增加值，dt为补偿误差，需现场实际测试填写，主要补偿收包进程和测算包进程因为程序执行先后造成的误差，本项目测算结果为0.05s。T2为一秒内计划收包数，根据协议频率自行变化，比如协议频率10HZ，为1秒10条。
接收处理空口数据进程用于接收测试设备发送的数据，并根据St＝t2–t1，计算瞬时时延，其中St为瞬时时延，t2为收到有效数据的时间戳，t1为测试设备数据中心发送时间戳。根据△St＝(Pt*(T1+St))/T1计算平均时延，△St为平均时延，Pt为上一次的平均时延，初始值为0，是一个持续变化值，St为当前瞬时时延，T1为收到的有效包数。根据以上数据和与上位机通信协议，组包JSON数据发送至平台显示。主设备和测试设备数据如表1所示：
表1
如图2所示，步骤1中高精度定位技术流程包括如下步骤：
步骤1.1，测试车定位模组接收卫星的原始GPS数据并传输至GPS处理模块；
步骤1.2，GPS处理模块将原始GGA数据通过4G或5G发送至RTK服务器，经过内部算法进行收敛后将带RTCM的GGA数据通过公网返回给GPS处理模块，且GPS处理模块将数据回传至定位模组；
步骤1.3，持续收敛一段时间后，定位模组向GPS处理模块输出高精度GGA数据；
步骤1.4，GPS模块按照协议解析处理后，向应用程序输出高精度定位信息。
如图3所示，步骤4中上位机工作流程包括如下步骤：
步骤4.1，上位机根据测试设备与上位机通信协议，分别读取初始化心跳包和上报数据UDP通信，心跳包同时读取测试设备ID，并组包循环下发开始测试命令；上位机通信硬件采用WiFi或网线直连方式，通信协议采用UDP通信；
步骤4.2，上报数据进程进程收到开始测试命令后，解析上报数据并开启两个线程，一个线程用于本地文件I/O关键数据格式化存储，另一线程用于界面实时显示数据；
步骤4.3，测试结束后，根据本地记录的数据，生成距离-丢包率和距离-时延散点图，用于查看在当前环境下的设备的实际调试效果。
上位机与测试设备数据交互如表2所示：
表2
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于LTE-V高精度定位的V2X设备空口测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，主车和测试车搭载车用无线通信技术V2X设备和实时动态RTK高精度定位技术，主车和测试车同时接受来自卫星的GPS信号，进行定位和授时；
步骤2，测试车实时按照10HZ的频率发送自身位置信息、速度信息、发包时间戳、包序号数据；
步骤3，主车接收到测试车发送的实时数据，记录接收包时间戳，并实时计算发送包时间戳、瞬时时延、平均时延、相对距离、相对速度、丢包率、主车速度和测试车速度，按照与上位机通信格式组包上报至上位机；
步骤4，上位机实时解析数据包，并在上位机显示界面上显示原始报文、相对距离、主车速度、测试车速度、丢包率、瞬时时延、平均时延，并根据记录的相对距离、丢包率、瞬时时延生成距离-丢包率、距离-时延散点图。
2.根据权利要求1所述的一种基于LTE-V高精度定位的V2X设备空口测试方法，其特征在于：步骤1中，主车获取GPS信号，主车进入厘米级定位状态，并获取实时位置、时间、速度和航向角信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于LTE-V高精度定位的V2X设备空口测试方法，其特征在于：步骤1中高精度定位技术流程包括如下步骤：
步骤1.1，测试车定位模组接收卫星的原始GPS数据并传输至GPS处理模块；
步骤1.2，GPS处理模块将原始GGA数据通过4G或5G发送至RTK服务器，经过内部算法进行收敛后将带RTCM的GGA数据通过公网返回给GPS处理模块，且GPS处理模块将数据回传至定位模组；
步骤1.3，持续收敛一段时间后，定位模组向GPS处理模块输出高精度GGA数据；
步骤1.4，GPS模块按照协议解析处理后，向应用程序输出高精度定位信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于LTE-V高精度定位的V2X设备空口测试方法，其特征在于：步骤4中，所述上位机通信硬件采用WiFi或网线直连方式，通信协议采用UDP通信。
5.根据权利要求1所述的一种基于LTE-V高精度定位的V2X设备空口测试方法，其特征在于：步骤4中上位机工作流程包括如下步骤：
步骤4.1，上位机根据测试设备与上位机通信协议，分别读取初始化心跳包和上报数据UDP通信，心跳包同时读取测试设备ID，并组包循环下发开始测试命令；
步骤4.2，上报数据进程收到开始测试命令后，解析上报数据并开启两个线程，一个线程用于本地文件I/O关键数据格式化存储，另一线程用于界面实时显示数据；
步骤4.3，测试结束后，根据本地记录的数据，生成距离-丢包率和距离-时延散点图。
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