基于高精定位的汽车道路试验作业管理应用研究

岳承翰　刘东俭　邹慧珍　刘爽

摘 要：随着试验场内驾驶辅助功能及智能网联汽车测试业务的不断增长，管理员、试验工程师对试验车辆试验过程的监管及试验数据追溯的需求愈发强烈。本文基于5G技术、北斗高精度定位技术及关于汽车道路试验管理信息化、智能化的建设要求，通过将北斗高精度定位终端部署在道路试验车辆上实时获取其高精度位置信息，研究了北斗高精度定位技术在道路试验高精度定位跟踪、试验计划、进度跟踪、统计考核的应用。通过实践证明了该技术在道路试验的应用实效，研究成果将作为一种道路试验的创新運营服务模式推动生产经营和管理模式的变化。

关键词：5G 高精定位 试验过程的监管 技术应用研究

Research on Application of Automobile Road Test Operation Management Based on High-precision Positioning

Yue Chenghan，Liu Dongjian，Zou Huizhen，Liu Shuang

Abstract：With the continuous growth of driving assistance functions and intelligent connected vehicle testing services in the proving ground， administrators and test engineers have increasingly strong demands for the supervision of the test vehicle test process and the traceability of test data. Based on 5G technology， Beidou high-precision positioning technology， and the construction requirements of informatization and intelligentization of automobile road test management， this paper studies the application of Beidou high-precision positioning terminal in high-precision positioning tracking， test planning， progress tracking， and statistical assessment of road tests by deploying Beidou high-precision positioning terminal on road test vehicles to obtain its high-precision position information in real time. The practical efficiency of the application of this technology in road trials has been proved by practice， and the research results will be used as an innovative operation service model for road trials to promote changes in production， operation and management models.

Key words：5G high-precision positioning， supervision of test process， technology application research

1 业务需求背景分析

随着汽车工业飞速发展，汽车试验场的信息化、智能化建设也进入了一个全新的时代。为满足各类试验客户对试验作业过程的监管、试验数据采集及记录等方面提出更高的要求，实现对生产过程的精细化管理，汽车试验场作为向汽车企业提供测试道路与测试服务的第三方技术服务平台，也在汽车测试服务能力建设和试验场信息化管理方面的要求不断提高。该系统基于汽车试验场对车辆作业过程进行精细化监控和管理的需求，构建一套“云管端”一体化汽车试验作业管理解决方案。

系统针对目前我国存在的汽车试验场的道路信息、运行状态、试验过程进行一个有效的管理，着重满足开展性能试验，可靠性、耐久性试验车辆作业监控及试验场地内其他车辆的运行管理[1]。通过车辆作业监控、试验作业监控数据统计、试验作业管理、试验规范管理和综合管理等功能，实现对试验作业过程可靠性、耐久性信息化管理。系统主要需要满足以下几个要求：

（1）实时监控车辆的作业过程：能够实时展示车辆的作业状态、作业信息、作业完成进度和累计里程数等信息。

（2）作业过程回放：对于基础测试场的作业，支持轨迹回放，对于可靠性、耐久性测试场的作业，支持测试过程回放。

（3）作业规范告警：对于不规范的作业，系统进行告警提示。支持试验车辆作业规则配置，对不符合作业规则监控条件的车辆进行系统告警;支持可靠性、耐久性试验的作业车辆试验计划和规范配置，对不符合规范的测试记为无效试验，试验计划可地图预览，并可对每个试验计划的完成情况和有效性进行统计分析。

（4）系统对接：根据业务需求定义本项目系统中的数据接口和通信协议，保证该项目系统能够和业主已有业务系统实现部分信息互通。

（5）高精度地图的对接：为了提高试验作业管理精度，系统采用高精度地图，满足与高精度地图对接。

2 汽车道路试验业务逻辑分析

通过对行业中汽车试验场业务监管现状的分析，将汽车试验场的业务分为三个阶段：试验前，试验中和试验后。并根据调研经验对每个阶段在业务监控信息化之前的风险作出预估，并对应提出具体信息化建议，见表1。

以国内某试车场为例，该试验场业务主要分为场地试验技术服务和全委托测试服务，场地试验服务业务中包含直线性能路、高速环道、综合耐久路等13种可试验道路，全委托测试服务包含轮胎测试、汽车可靠性、耐久性测试[2]和智能网联汽车测试。本系统可服务于通用的场地试验技术服务过程以及汽车性能、可靠性、耐久性耐久测试。本系统的架构设计和业务流程也可为全委托测试中的智能网联汽车测试过程提供监控管理能力，因为主要需求不涉及，本期暂不考虑，后续可根据延伸需求基于系統基础能力继续扩展业务应用范围。

3 系统总体方案设计

5G 和北斗卫星导航系统同为“大国重器”，5G具有的泛在连接、超低时延的特性[3]，可提供毫秒级的传输服务，因而可以承载各种精密的指令和信息[4];北斗为全球用户提供位置服务的国家重要空间基础设施，提供实时导航、快速定位、精确授时和位置报告等功能。中国移动从2019年底开始，全面开启了高精度定位基准站的建设工程，在全国31个省份里，全面建设4400个基准站，辅以差分解算技术（如RTK实时动态载波相位差分）剔除设备的误差影响，并计算出电离层和对流层的误差修正模型，从而提升终端的定位精度至亚米级、厘米级。

结合实际业务需求、适当的系统先进性和可维护性，综合考虑系统拓扑如图1。

针对汽车试验场内高精度定位车辆运行监控系统项目特点制定了符合试验场业务需求及未来发展的基础架构方案，本系统采用BS架构，采取前后端分离技术来实现。结合业务需求，汽车道路试验管理系统总体架构如图2。

汽车道路试验管理系统从客户现有的业务系统中获取订单、司机、测试规范等基础数据，从高精地图中获取场地、道路、路面等信息，通过车载终端采集的车辆试验位置信息对车辆作业进行管理。

车载终端：车载终端选用支持交通部标准JT808协议的普通GPS终端和高精度终端，分别用于性能试验车辆和可靠性、耐久性试验车辆。

系统对接：车辆作业管理系统提供http接口和现有业务系统对接。

地图数据对接：地图对接有两部分，web门户页面和后台，web调用地图的http接口，后台由于需要频繁调用地图数据，本方案采取websocket长连接的方式，保证数据读取高效。

通讯方式：为提高数据回传的实时性以及车辆位置的准确性，高精度定位终端采样率设置50Hz，通过RTK差分数据解算实现厘米级定位，实时数据信息通过5G网络回传服务器。

作业违规分析：车辆作业时，通过车辆位置信息与试验场地道路的经纬度进行分析，判断车辆所在道路，通过道路id获取道路的测试规范，如果车辆速度超过规范的速度或者低于规范的速度记为违规;通过车辆位置和道路的经纬度计算道路上的车辆数量，如果超过道路规范的车辆数量也记为违规，如有违规，则本次试验记为不合格。

试验进度计算：试验计划添加试验特征路面（道路），将试验计划里的特征路面（道路）的里程之和作为计划一次循环的里程，计划循环次数乘以一次循环里程作为试验计划总里程。试验车辆每经过一个计划内的特征路面（道路），将该特征路面（道路）的里程作为计划的已试验里程，累加到计划已试验总里程中，通过已完成的试验里程除以计划总里程算出该计划试验进度。

无效试验分析：针对可靠性、耐久性可靠性、耐久性道路试验，如果车辆在路面的平均速度不符合该特征路面（道路）规定车速范围，视为无效试验，试验里程也记为无效里程。

额外试验里程：如果车辆试验进行进度达到100%，但是存在无效试验路面，则可增加额外的试验里程，作业进度达到100%后的试验里程记录在试验计划额外试验里程中。

4 系统功能设计

4.1 车辆作业监控模块

试验场内开展的道路试验类型按照结算方式可以分为两大类：性能试验（按照场地使用时间结算）;可靠性、耐久试验（按试验场内的行驶里程）。根据试验类型将管理权限分成三类：系统管理员;性能试验管理员;可靠性、系统管理员。

作为功能预留选项配置管员的自定义模式，系统管理员可根据试验开展的具体情况主动设置管理员的权限。

系统管理员功能：

拥有对试验车辆作业管理的最高权限，具备监控管理，试验制定，权限配置等全部权限。

性能试验性能试验管理员的功能主要有：

监控车辆作业位置。

查看车辆进出场地信息。

查看性能试验车辆违规列表。

可靠性、耐久性试验管理员的主要功能有：

监控车辆作业位置。

查看进度总体完成情况列表。

查看实验进度今日统计情况。

查看今日车辆试验里程top5列表。

查看无效试验记录。

4.2 作业管理模块

作业管理主要是对车辆作业信息以及过程的管理。

性能试验管理员主要功能有：

数据总览：车辆数量统计、违规试验数量统计、待试验计划数量、今日总试验里程、实际试验里程，车辆进出场地/道路/路面列表、车辆违规告警列表等。

可靠性、耐久性场地管理员主要功能有：

数据总览：车辆数量统计、违规试验数量统计、待试验计划数量、今日总试验里程、实际试验里程，车辆进出场地/道路/路面列表、可靠性、耐久性试验总体完成情况统计报表、今日车辆试验里程统计报表、可靠性、耐久性试验无效记录列表。

试验计划管理：新增试验计划，可选择已有试验模板，可新增，新增后可选择”同时保存为试验模板“。生成唯一名称/ID， 录入品牌、车型、路面、次数等。查询已创建的试验计划清单，提供预览字段（预计作业量包括里程等）、以及单个计划详情。修改已创建的实验计划名称及详情，可修改未执行过的循环和路面编排。删除未进行的试验计划。

试验过程管理：查看计划每天试验过程，包括路面名称、驶入时间、驶出时间、平均速度、速度偏离值、是否有效里程、是否额外里程等信息。过程回放，在高精地图上回放车辆的轨迹以及在每个路面的试验情况，包括当时的位置、里程、进度等信息。

可靠性、耐久性试验模板管理：试验模板为一系列路面组合，支持模板增、删、改、查。

4.3 试验规范

试验规范管理主要是针对通用试验场地的试验规范，主要功能如下。

增加试验规范，支持手动录入、支持EXCEL形式导入，道路、试验类型为划分，包括限速、时间、同时车辆数等监控事项。

查询试验规范清单，支持调取试验规范详细信息。

修改已创建的试验规范名称及详情，可选择保存（ID不变）和另存为（ID改变）。

删除试验规范。

4.4 综合管理

综合管理主要是对系统的基础数据录入以及排版管理，主要功能如下：

设备管理：车载终端的增、删、改、查。

车辆绑定：从信息化系统获取订单信息和车辆信息，可绑定设备。

排班管理：测试计划（车贴号）和司机，针对每天上下午排班绑定，支持修改当天来的司机名称（或者没来的支持删除排班），支持调用司机历史排班信息和试验计划匹配信息。

司机管理：司机信息的增、删、改、查，司机累计作业量、有效作业量统计，司机跑过的车辆数和行驶时长、测试计划完成效率等信息统计。

4.5 系统管理

系统管理主要是对系统的基础信息的管理，主要包括：

用戶管理：用户信息的增、删、改、查，用户所属角色设置。

角色管理：角色信息的增、删、改、查，角色权限的设置。

日志维护：系统操作日志的查看。

5 结语

自2009年以来中国汽车产销量已经连续12年位居世界第一，新能源汽车产销量连续6年位居全球第一，累计推广了超过550万辆。汽车试验场作为汽车测试领域重资产试验资源是汽车工作发展的关键一环，起安全、高效的运营能够为汽车的研发、测试道路试验的开展提供有力的保障。除传统试验外，随着试验场内驾驶辅助功能及智能网联汽车测试业务的不断增长，管理员、试验工程师对试验车辆试验过程的监管及试验数据追溯的需求愈发强烈。本文基于5G技术、北斗高精度定位技术及关于汽车道路试验管理信息化、智能化的建设要求，通过将北斗高精度定位终端部署在道路试验车辆上实时获取其高精度位置信息，研究了北斗高精度定位技术在道路试验高精度定位跟踪、试验计划、进度跟踪、统计考核的应用。通过实践证明了该技术在道路试验的应用实效，研究成果将作为一种道路试验的创新运营服务模式推动生产经营和管理模式的变化。

基金项目：国家重点研发计划项目-测试示范区协同创新的环境构建、运行组织与管理技术研究（2018YFB0105201）。

参考文献：

[1]唐邦晏，刘能，闫冬，曾敬.汽车试验场道路运行安全规范建立探讨.

[2]邓青青，陈黎君，周钰川.整车道路耐久性试验自动化排程研究与应用[J].汽车实用技术，2018，000（023）：141-143.

[3]赵建霞，赵龙.面向5G移动通信网高精度定位技术研究[J].信息记录材料，2020（7）.

[4]陈豫蓉.5G与北斗高精度定位融合发展趋势分析[J].电信工程技术与标准化，2020（4）：1-6.

[5]李旭伟，蒋荟，王华伟，崔中伟，刘宗洋.北斗高精度定位技术的铁路物流园区应用研究[C]//第十五届中国智能交通年会.2020.