智能网联技术在试验场车辆试验安全中的研究

苏占领　游国平　张迪思　陈新海

摘   要：针对试验场在车辆试验安全的管理中采用对讲机呼叫与人工监控方式的弊端，笔者以重庆机动车强检试验场为研究对象，将车路协同、高精地图、高精定位等智能网联技术运用到车辆试验安全的管理中，并开发了安全预警、电子围栏、轨迹复现、动态监测功能，降低了事故预警漏报率和人工劳动强度，进一步保障了车辆进行试验的安全，减少了试验车辆事故的发生。

关键词：试验安全  智能网联  车路协同  试验场

中图分类号：U461                                   文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2019）06（b）-0183-02

从1991年以来，我国汽车产销量保持了28年的稳步增长，2018年虽受到国家政策和世界经济的影响，我国汽车产销量仍旧分别取得了2780.8万辆和2808.2万辆的成绩。随着产销量的增长，车辆的研发测试与准入检测的场地需求量也与日俱增[1]。当前我国建成并投用的试验场有交通部公路交通试验场[2]、海南试验场、定远试验场、农安试验场、襄阳试验场、重庆西部试验场、盐城试验场、安徽广德试验场、重庆机动车强检试验场等。

2017年初某试验场发生两试验车辆相撞，事故造成两人死亡、两人重伤。然而在发生碰撞前两车并未收到任何预警信息，而且事故后也无法复现两车的运动轨迹用于分析与责任划分。大小事故的相继发生使得各试验场进一步对试验安全高度重视[3]。面对大量的测试与检测任务，各试验场基本每年都是满负荷工作，然而在试验场车辆测试安全的管理上，各试验场大都使用人工视频监控，并通过对讲机对车辆的进出和可能发生的危险进行指挥和预警，该方式无疑漏报率高、安全隐患大、工作效率低、劳动强度大，长此以往，重复性与高强度的人工劳动无疑会导致试验管理的疏忽，最终致使试验事故的发生。

1  智能网联技术方案

为全面统计重庆机动车强检试验场在试验安全中对智能网联技术的实际需求，笔者将试验场近一个月的车辆试验安全风险、试验工况及所使用道路进行分析，并以OBU车载终端、北斗卫星定位基站、路侧单元RSU及LTE-V通信为载体，提出一个基于高精地图、高精定位、车路协同等技术的可行的智能网联技术方案。该方案包括以下四个主要功能：安全预警、电子围栏、轨迹复现、动态监测。

1.1 动态监测

動态监测功能采用高精地图、高精定位技术，通过所装载的OBU终端不仅可以记录各试验车辆的车辆类型、试验负责人、入场时间及试验项目等试验相关的静态信息，还可以对车辆的位置、车速、加速度等实时动态信息进行追踪，并使用开源GIG软件将车辆以上信息显示在监控屏幕中，操作人员只需点击要监测的车辆，其所有试验信息都可查阅。

1.2 安全预警

安全预警功能包括车辆预警与道路场景预警。车辆预警通过OBU车载终端对车辆的超速、道路停车进行报警，并通过路侧单元对对向来车、车距过近等碰撞风险进行预警;道路场景预警则通过OBU车载终端与路测单元的通信，对交叉路口、汇流路口、弯道、事故风险点、模拟场景路段及临时施工区域进行预警。

1.3 电子围栏

电子围栏功能主要是针对重庆机动车强检试验场道路存在交叉、不相互独立的实际情况来开发的，电子围栏功能通过高精地图、高精定位技术，首先使用开源GIG软件对试验场存在交叉的试验道路设置“界线”，然后通过OBU车载终端对车辆位置进行定位，若车辆越过所设置的“界线”，则发出预警。

1.4 轨迹复现

轨迹复现功能通过高精地图、高精定位技术，使用开源GIG软件，可将某时间段使用某OBU车载终端的车辆运动轨迹在监控屏幕中进行回放，并可对某时间段内所有试验道路的车辆运动轨迹进行回放。

2  智能网联技术方案关键技术

2.1 车路协同技术

车路协同V2X技术包括V2V（Vehicle to Vehicle）、V2I（Vehicle to Infrastructure）和V2P（Vehicle to Pedestrian），当前车路协同的主要方式有两种——国外提出的802.11p和华为等企业提出的LTE-V[5]。其中，依据工信部所发布的LTE-V的测试结果，LTE-V在高速直道和弯道的静态与动态覆盖范围分别不小于320m与150m，其丢包率小于10%，且其时延小于100ms[3]。综上该方案的车路协同采用LTE-V的方式，根据其性能参数，在试验场地以每320m为半径建立一个路侧单元RSU，可达到信号全覆盖的效果。

试验车辆通过所装载OBU终端可以分别与附近的路侧单元及装载了OBU终端的其他车辆进行实时信息通讯，获取其他车辆的位置、速度、行驶方向及设置的道路场景预警信息（如图1所示），实现动态监测、车辆预警与道路场景预警功能，提前将潜在的安全风险进行预警，从而保障各试验车辆的安全。

2.2 高精地图与高精定位技术

对比目前普遍使用的电子地图，高精地图的绝对坐标精度优势十分明显[6]，故该方案采用高精地图技术。此外，当前日常道路的车辆导航定位精度约为3m左右，该精度无疑不能满足该方案车道级定位精度的要求，故笔者采用差分定位技术，即在试验场设置一个差分基站，根据基站的固定坐标与其距离卫星的“校正值”，对基站坐标进行进一步修正（最高精度可达到2cm），并将最终坐标发送至OBU终端，以此达到高精定位的目的，实现方案电子围栏与轨迹复现的功能。

3  结语

目前智能网联技术方案已经在重庆机动车强检试验场开始实施，以所搭建的OBU车载终端、北斗卫星定位基站、路侧单元RSU及LTE-V通信为载体，依据车路协同、高精地图、高精定位等技术，该方案可以实现试验场车辆试验所需的安全预警、电子围栏、轨迹复现、动态监测功能。但同时该方案的OBU车载终端电源续航能力、通信稳定性等问题还需进一步测试与验证。

参考文献

[1] 张迪思，祖晖，陈新海，等.V2X及高精定位技术在试验场管理中的应用研究[J].科技创新与应用，2018（10）：14-17.

[2] 李赞峰.国内外汽车试验场的现状与发展趋势[J].汽车与配件，2008（51）：64-67.

[3] 赵红星，方红燕.我国冬季汽车试验场能力分析及发展建议[J].汽车工业研究，2017（11）：33-37.

[4] 陈新海，祖晖，张迪思，等.车路协同试验管理原型系统设计与实现[J].工业控制计算机，2018，31（8）：8-9，12.

[5] 曹增良，陈新，陈效华.V2X系统应用中多场景融合及预警优先级浅析[J].北京汽车，2017（6）：30-31，36，44.

[6] 刘天洋，余卓平，熊璐，等.智能网联汽车试验场发展现状与建设建议[J].汽车技术，2017（1）：7-11，32.