智能網(wǎng)聯(lián)技術在試驗場車輛試驗安全中的研究

蘇占領　游國平　張迪思　陳新海

摘 ? 要：針對試驗場在車輛試驗安全的管理中采用對講機呼叫與人工監(jiān)控方式的弊端，筆者以重慶機動車強檢試驗場為研究對象，將車路協(xié)同、高精地圖、高精定位等智能網(wǎng)聯(lián)技術運用到車輛試驗安全的管理中，并開發(fā)了安全預警、電子圍欄、軌跡復現(xiàn)、動態(tài)監(jiān)測功能，降低了事故預警漏報率和人工勞動強度，進一步保障了車輛進行試驗的安全，減少了試驗車輛事故的發(fā)生。

關鍵詞：試驗安全 ?智能網(wǎng)聯(lián) ?車路協(xié)同 ?試驗場

中圖分類號：U461 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（b）-0183-02

從1991年以來，我國汽車產(chǎn)銷量保持了28年的穩(wěn)步增長，2018年雖受到國家政策和世界經(jīng)濟的影響，我國汽車產(chǎn)銷量仍舊分別取得了2780.8萬輛和2808.2萬輛的成績。隨著產(chǎn)銷量的增長，車輛的研發(fā)測試與準入檢測的場地需求量也與日俱增[1]。當前我國建成并投用的試驗場有交通部公路交通試驗場[2]、海南試驗場、定遠試驗場、農(nóng)安試驗場、襄陽試驗場、重慶西部試驗場、鹽城試驗場、安徽廣德試驗場、重慶機動車強檢試驗場等。

2017年初某試驗場發(fā)生兩試驗車輛相撞，事故造成兩人死亡、兩人重傷。然而在發(fā)生碰撞前兩車并未收到任何預警信息，而且事故后也無法復現(xiàn)兩車的運動軌跡用于分析與責任劃分。大小事故的相繼發(fā)生使得各試驗場進一步對試驗安全高度重視[3]。面對大量的測試與檢測任務，各試驗場基本每年都是滿負荷工作，然而在試驗場車輛測試安全的管理上，各試驗場大都使用人工視頻監(jiān)控，并通過對講機對車輛的進出和可能發(fā)生的危險進行指揮和預警，該方式無疑漏報率高、安全隱患大、工作效率低、勞動強度大，長此以往，重復性與高強度的人工勞動無疑會導致試驗管理的疏忽，最終致使試驗事故的發(fā)生。

1 ?智能網(wǎng)聯(lián)技術方案

為全面統(tǒng)計重慶機動車強檢試驗場在試驗安全中對智能網(wǎng)聯(lián)技術的實際需求，筆者將試驗場近一個月的車輛試驗安全風險、試驗工況及所使用道路進行分析，并以OBU車載終端、北斗衛(wèi)星定位基站、路側單元RSU及LTE-V通信為載體，提出一個基于高精地圖、高精定位、車路協(xié)同等技術的可行的智能網(wǎng)聯(lián)技術方案。該方案包括以下四個主要功能：安全預警、電子圍欄、軌跡復現(xiàn)、動態(tài)監(jiān)測。

1.1 動態(tài)監(jiān)測

動態(tài)監(jiān)測功能采用高精地圖、高精定位技術，通過所裝載的OBU終端不僅可以記錄各試驗車輛的車輛類型、試驗負責人、入場時間及試驗項目等試驗相關的靜態(tài)信息，還可以對車輛的位置、車速、加速度等實時動態(tài)信息進行追蹤，并使用開源GIG軟件將車輛以上信息顯示在監(jiān)控屏幕中，操作人員只需點擊要監(jiān)測的車輛，其所有試驗信息都可查閱。

1.2 安全預警

安全預警功能包括車輛預警與道路場景預警。車輛預警通過OBU車載終端對車輛的超速、道路停車進行報警，并通過路側單元對對向來車、車距過近等碰撞風險進行預警;道路場景預警則通過OBU車載終端與路測單元的通信，對交叉路口、匯流路口、彎道、事故風險點、模擬場景路段及臨時施工區(qū)域進行預警。

1.3 電子圍欄

電子圍欄功能主要是針對重慶機動車強檢試驗場道路存在交叉、不相互獨立的實際情況來開發(fā)的，電子圍欄功能通過高精地圖、高精定位技術，首先使用開源GIG軟件對試驗場存在交叉的試驗道路設置“界線”，然后通過OBU車載終端對車輛位置進行定位，若車輛越過所設置的“界線”，則發(fā)出預警。

1.4 軌跡復現(xiàn)

軌跡復現(xiàn)功能通過高精地圖、高精定位技術，使用開源GIG軟件，可將某時間段使用某OBU車載終端的車輛運動軌跡在監(jiān)控屏幕中進行回放，并可對某時間段內(nèi)所有試驗道路的車輛運動軌跡進行回放。

2 ?智能網(wǎng)聯(lián)技術方案關鍵技術

2.1 車路協(xié)同技術

車路協(xié)同V2X技術包括V2V（Vehicle to Vehicle）、V2I（Vehicle to Infrastructure）和V2P（Vehicle to Pedestrian），當前車路協(xié)同的主要方式有兩種——國外提出的802.11p和華為等企業(yè)提出的LTE-V[5]。其中，依據(jù)工信部所發(fā)布的LTE-V的測試結果，LTE-V在高速直道和彎道的靜態(tài)與動態(tài)覆蓋范圍分別不小于320m與150m，其丟包率小于10%，且其時延小于100ms[3]。綜上該方案的車路協(xié)同采用LTE-V的方式，根據(jù)其性能參數(shù)，在試驗場地以每320m為半徑建立一個路側單元RSU，可達到信號全覆蓋的效果。

試驗車輛通過所裝載OBU終端可以分別與附近的路側單元及裝載了OBU終端的其他車輛進行實時信息通訊，獲取其他車輛的位置、速度、行駛方向及設置的道路場景預警信息（如圖1所示），實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測、車輛預警與道路場景預警功能，提前將潛在的安全風險進行預警，從而保障各試驗車輛的安全。

2.2 高精地圖與高精定位技術

對比目前普遍使用的電子地圖，高精地圖的絕對坐標精度優(yōu)勢十分明顯[6]，故該方案采用高精地圖技術。此外，當前日常道路的車輛導航定位精度約為3m左右，該精度無疑不能滿足該方案車道級定位精度的要求，故筆者采用差分定位技術，即在試驗場設置一個差分基站，根據(jù)基站的固定坐標與其距離衛(wèi)星的“校正值”，對基站坐標進行進一步修正（最高精度可達到2cm），并將最終坐標發(fā)送至OBU終端，以此達到高精定位的目的，實現(xiàn)方案電子圍欄與軌跡復現(xiàn)的功能。

3 ?結語

目前智能網(wǎng)聯(lián)技術方案已經(jīng)在重慶機動車強檢試驗場開始實施，以所搭建的OBU車載終端、北斗衛(wèi)星定位基站、路側單元RSU及LTE-V通信為載體，依據(jù)車路協(xié)同、高精地圖、高精定位等技術，該方案可以實現(xiàn)試驗場車輛試驗所需的安全預警、電子圍欄、軌跡復現(xiàn)、動態(tài)監(jiān)測功能。但同時該方案的OBU車載終端電源續(xù)航能力、通信穩(wěn)定性等問題還需進一步測試與驗證。

參考文獻

[1] 張迪思，祖暉，陳新海，等.V2X及高精定位技術在試驗場管理中的應用研究[J].科技創(chuàng)新與應用，2018（10）：14-17.

[2] 李贊峰.國內(nèi)外汽車試驗場的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].汽車與配件，2008（51）：64-67.

[3] 趙紅星，方紅燕.我國冬季汽車試驗場能力分析及發(fā)展建議[J].汽車工業(yè)研究，2017（11）：33-37.

[4] 陳新海，祖暉，張迪思，等.車路協(xié)同試驗管理原型系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].工業(yè)控制計算機，2018，31（8）：8-9，12.

[5] 曹增良，陳新，陳效華.V2X系統(tǒng)應用中多場景融合及預警優(yōu)先級淺析[J].北京汽車，2017（6）：30-31，36，44.

[6] 劉天洋，余卓平，熊璐，等.智能網(wǎng)聯(lián)汽車試驗場發(fā)展現(xiàn)狀與建設建議[J].汽車技術，2017（1）：7-11，32.