车路协同试验场设计建设:历史、现状和展望
2022-06-11徐高鹏孙佳优姚丹亚
周 锐,徐高鹏,金 涛,孙佳优,李 力,姚丹亚
(1.青岛慧拓智能机器有限公司,山东 青岛 266000;2.中汽研汽车工业工程(天津)有限公司,天津 300300;3.深圳慧拓无限科技有限公司,广东 深圳 518000;4.清华大学,北京 100084)
致谢:
清华大学姚丹亚教授对论文的思路观点、现状分析、技术路线和结论方面给予指导,并在审阅时提出了宝贵修改意见,在此致以衷心感谢!
0 引言
车路协同采用先进的无线通信和新一代互联网等技术,全方位实施车车、车路动态实时信息交互,并在全时空动态交通信息采集与融合的基础上,开展车辆主动安全控制和道路协同管理,充分实现人、车、路的有效协同,保证交通安全,提高通行效率,从而形成安全、高效和环保的道路交通系统[1]。然而作为当前智慧交通领域最热门的研究方向与商业化目标,开发成熟可靠的车路协同系统尚需细致和大量的测试。不仅要求要在ETC、车位地磁检测等传统车路协同功能测试之外,对车辆与网联设备的协同适应功能进行测试,还应当重点测试智能路侧设备对车辆赋能的交通环境感知应对能力、复杂交通场景的决策规划能力。由此带来新智能交通场景测试试验需求是传统测试场所不能满足的,因为需要设计与建设具备车路协同与智能网联测试能力的新型汽车试验场。
1 国内外车路协同系统的发展历史
与新能源汽车一样,车路协同并不是21世纪的新产物,广义的车路协同概念是通过各种路侧设施设备向车端驾驶员传递信息,为其做出合理适当的驾驶行为提供参考。早在古代社会道碑、里程碑就已经能够起到此种作用,而后随着技术进步,红绿灯、广角镜、道路标志、指示牌等利用物理光学原理与ETC、地磁检测等利用电子通信原理进行道路信息传递的设施得以广泛应用,形成现代交通中重要的组成部分。而现今互联网技术发展所带来的科技跃迁,势必会向交通领域引入新的技术与手段来保障安全与畅通。
世界上第一套车路协同系统出现在20世纪50年代,由通用汽车在新泽西州一条高速公路上部署大量通信设备,其也被认为是现代车路协同系统的雏形;随后1992年由休斯公司提出的DSRC标准被ASTM提交讨论并于1998年通过。与此同时,日本在20世纪90年代将智能交通系统确立为国家项目,并于2007年完成了位于东京场区公路的“Smartway”试验,2011年实现1 600台ITS Spot System路侧设备的安装,其中城际高速路上安装间距10~15 km,城市快速路上安装间距4 km,可以为过往车辆提供自适应巡航、盲区监测、电子付费等服务支持。欧洲车路协同研究与美日基本同期,但是由于其国家众多且大多国土面积较小,基本由欧盟统一推进且十分注重协议与标准,于2006年主导开启了车路合作系统项目——CVIS(Cooperative Vehicle-Infrastructure System),主要在法国、德国、意大利、荷兰、比利时和英国等国家针对城市车路协同、城际车路协同、海运和航运协同以及协同监测等技术集成应用开展测试与示范。
我国的车路协同系统研究起步较晚,最早可追溯到2007年的863计划中“交通对象协同式安全控制技术”,随后由清华、同济、华南理工等高校率先在各地开展车路协同研究与试验,形成了包括地磁诱导系统、车道保持、不停车收费系统等成果[2]。于2011年正式在863计划中设立“智能车路协同关键技术研究”,随后在“十二五”“十三五”与“十四五”计划中均被列为重大专项得以推进。
图1 国内外车路协同发展图
2 国内外车路协同试验场的建设思路
随着车路协同系统由物理化、电子化向智能化与网联化的发展,尤其是集成5G、LTE-V和DSRC等多模通信技术,融合点云、图像等多源传感器数据的智能路侧设备出现,加上引入有边缘计算单元与云控平台,未来的车路协同系统势必在复杂性、多样性、可靠性与安全性上快速发展,与之对应的是同样快速增长的测试需求。而传统测试方案与手段不能满足要求,必须寻找新的测试方案。
当前国内外车路协同试验场建设主要有两个思路。一种是从真实交通角度出发,基于公开道路改建开放测试路段,建设成本低、周期短、公里数长但针对性较弱且拓展受限。较为典型的是美国弗吉亚Northern Virginia Test Bed,其是由29号、50号、66号与495号州际高速公路的部分区段改建而来,在弗吉亚州前25个严重拥堵路端部署有49台RSU,旨在通过真实交通数据检验DSRC设备对于道路交通信息的感知和分发能力,是美国北部唯一一条具有自动驾驶、智能网联与智慧交通测试能力的道路。与之相似的还有日本的Smartway,欧盟的Safe Spot等。
另一种思路是从车辆测试角度出发,基于传统试车场改建或新建封闭测试场,针对性强、可塑性高、适应度广但建设成本高、周期长且难以短期内盈利。与上述Northern Virginia Test Bed相邻的Smart Roads Test Bed便是如此,其不以交通行为的真实性为首要目标,反而寻求极限的测试边界性质和多变的定制场景,因而仅部署10台RSU。与之相似的还有英国的Mira City Circuit测试场,韩国的K-City等。本文主要介绍封闭测试场的部分,开放道路测试的部分将在其他论文中单独进行阐述。
我国基于近10年来在车路协同领域的布局与发展,目前已经在C-V2X、5G等新一代车路协同通信标准制定中发挥越来越重要的作用,相应车路协同试验场建设也后发先至。开放测试路段包括上海临港智能网联汽车封闭测试区、国家智能汽车与智慧交通(京冀)示范区与江苏(无锡)、天津(西青)、湖南(长沙)、重庆(两江新区)等4个国家级车联网先导区。封闭测试场也有国家智能汽车与智慧交通(京冀)示范区顺义基地、武汉智能网联汽车测试场、中汽中心(盐城)汽车试验场与江西上饶新能源智能化汽车综合试验场等陆续建设与投入使用。
3 智能网联汽车试验场设计
3.1 设计流程
由于上述问题的存在,亟需一套系统科学、标准统一的智能网联试验场设计基准。基于对国内外已建智能网联试验场的对标分析与智能网联试验场的基本特点与测试需求系统梳理,研究者逐步整理出一套行之有效的设计纲领,系统性地提出具有普适系统性智能网联试验场的规划设计方法论,旨在满足涵盖《SAE J3016驾驶自动化分级》所定义的L1~L5全阶段的智能网联基本测试和拓展测试的试验场规划设计需求[3],解决了上述建设标准缺失、建设协同性差等问题。以下,本文将以慧拓智能机器有限公司的设计纲领为例来分别介绍智能网联汽车试验场的设计和建造,从前期项目策划、立项可行性分析到项目工艺工程设计,最终至施工图落地,具体的规划设计流程如图2所示。
图2 智能网联汽车试验场规划设计流程图
功能需求为测试场设计的核心,同时功能需求又需要受到投资规模以及场地规模的约束。确定了相应的需求之后需要进行初步的工艺设计形成规划总图,并基于此进行详细的工程设计形成场地施工总图,以下将对设计步骤进行详细说明。
3.1.1 试验场功能需求
为了解决智能网联试验场功能需求确定困难,容易出现需求考虑不全面,或者测试对象考虑不完整的问题,本章节系统地提出了试验场功能需求的确定方法及逻辑依据。智能网联试验场的规划设计需要先确定试验场的测试功能内容和整体服务定位,以此作为规划设计的基础设计根据。
该阶段主要在项目前期和项目可行性研究阶段完成,但主要决定了试验场的规划设计方案和内容,是规划设计的核心。解决了试验场设计之初如何确定定位、如何确定测试对象与功能以及如何出具规划设计方案的问题。
3.1.1.1 外部资源环境产业结合与定位
该部分解决的是试验场如何定位的问题,需要结合建设单位性质、地区行业特点来确定。智能网联试验场的建设一般由政府、企业、高校或研究机构主导,政府为了带动智能网联产业或者某个价值链发展建设智能网联试验场作为公共示范区或先导区;企业为了满足自身产品的测试验证和开发建设专属试验场;高校或研究机构为了某项技术的测试验证或行业发展而建设特定试验场[4]。
因此规划建设智能网联试验场时首先需要分析建设目的与服务的产品或产业,从产品、产业链角度调查梳理试验场的服务能力与建设方内外部资源和需求的匹配,以此确定试验场的整体定位,确定智能网联等级L1~L5的层次定位,也作为将来运营投资回报和营收的主要计算依据。
3.1.1.2 测试对象、车型确定
该部分解决测试对象如何确定的问题,需要根据整体定位、测试的产品和技术项目,确定测试对象与车型,以此确定设计中需要满足的关键测试物理空间尺寸。
3.1.1.3 功能确定
该部分解决的是试验场要满足哪些功能的问题,需要确定路试测试功能和配套服务功能。
根据测试定位与测试对象,路试测试功能根据现行国家部委以及中国汽车工业协会(CAAM)、中国汽车工程学会(CSAE)、中国公路学会(CHTS)等社会团体、地方标准等梳理出之前定位对应的测试等级(L1~L5)的测试项目,主要明确是研发测试还是强制性测试以及对应的第几等级以下的测试功能和项目。
配套服务功能需要确定试验场的试验准备和生活服务功能,主要需要根据定位确定试验场的服务能力、容量、人员数量和设备种类,从而确定试验准备车间、公用设施厂房、试验监控设施、试验管理设施、办公、生活设施等数量内容。
3.1.1.4 建设内容规划
该部分解决的是如何合理规划建设内容的问题,根据确定的功能,对应每项测试项目,明确建设的主要道路种类、规模、尺寸要求;确定拟建建筑的建筑面积和规模体量。
3.1.2 投资规模确定
为了解决智能网联试验场投入产出难以测算,容易出现因前期测算失误而导致项目中期不能顺利推进,或者投资方认定预期内难以回本,投资信心不足的问题,本章节系统地提出了试验场投资规模的确定方法及逻辑依据。该阶段主要在前期和项目可行性研究阶段完成,决定了规划方案内容的取舍和规模。回答了如何出具项目经济可行性报告的问题。
图3 试验场功能定位
图4 试验场投资规模确定
基于建设内容,参照附近类似基建项目和相应工程定额,对拟建设内容和项目造价及税费做初步估算,提出投资规模,明确资金来源与使用计划,并根据资金计划决定建设分期和时序。
资金的良好保障是智能网联试验场建设的先决条件。对应分别由政府、企业、高校或者研究机构主导建设的智能网联试验场,费用来源一般分为政府投资、拨款、政策扶持资金或者企业自筹、贷款等形式。
项目的营收情况是项目建设和持续顺利运行的根本保证,也是项目是否立项建设的根本决定因素。通过市场和产业链分析,参照类似项目的运营情况、业绩以及服务能力,确定项目的营收情况,计算投资回报周期,从经济角度做项目的可行性分析,确定项目经济收益和项目的顺利落地情况。
3.1.3 场地可行性分析及项目选址
为了解决现实情况下土地资源紧张以及未来拓展考量,新建智能网联试验场难以合适选址的问题,本章节系统地提出了试验场选址方案的确定方法及逻辑依据。依据确定的建设内容提出用地的场地边界尺寸要求申请用地,落实可使用的用地范围。回答了如何对试验场进行可行性选址的问题。
智能网联试验场同传统试验场一样,宜尽量选择场地平整、竖向落差小的地块,宜在平原开阔地区建设,同时基于试验需求场地某一方向的长度应不少于1~2 km。但现实中往往与此矛盾,平整地块开发早、利用条件好、土地价值高,一般很难申请到大片平整土地用于试验场建设,即使有这样的场地,也由于高昂的地价而影响项目经济性,反而多是申请丘陵、山地、多沟渠的滩涂地块作为试验场选址。
因此需要结合场地竖向和地质情况进行选址工程适宜性、场地适宜性及经济比选,并考虑试验场未来拓展和发展因素,宜预留拓展与留白场地,重点考虑的因素按照重要程度应有:
a)场地四界几何尺寸条件 场地宜有至少一个方向的长度不小于1.5 km,且宽度方向宜不小于500 m。
b)场地竖向情况 场地整体高差宜不超过5 m,且相对平整。
c)工程适宜性评价 重点考查场地地质、地表、水文、气候、风速等因素,主要从地基处理难度和地基稳定性的建设费用,气候、风速对测试的影响等角度进行比选[5]。
d)场地周边市政设施情况 主要考虑公用设施如:给水、排水、供电、5G网络、弱电光纤等的条件。
e)场地整体外部交通情况 宜选择到达重要港口、车站、机场方便的用地,如此能够方便客户使用、吸引更多测试需求以及提高场地交流使用程度。
3.1.4 工艺技术设计
为了解决智能网联试验场工艺技术设计复杂,容易出现测试内容或测试流线规划不合理,或者设备规划不完整而导致场地利用率不高的问题,本章节系统地提出了试验场工艺技术设计的方法及逻辑依据。工艺技术设计是整个智能网联试验场规划设计的核心。根据功能定位,通过外部资源环境背景分析、国内外智能网联试验场对标分析、政策法规标准分析、特殊个性化需求梳理,综合进行工艺技术规划设计,回答了如何对测试场进行工艺技术设计的问题,具体可按如下阶段步骤展开。
3.1.4.1 测试内容规划
测试内容规划根据整体定位和路试测试功能确定,按照测试车型和产品所对应的L0~L5各阶段测试内容,一般划分为基础测试、一般测试和研发测试。
基础测试和一般测试依据中国汽车工程学会的团体标准T/CSAE 125—2020《智能网联汽车测试场设计技术要求》的测试内容进行规划;研发测试重点面向L3以上智能网联功能,需要根据产品要求和个性化测试需求进行特殊设计。
3.1.4.2 测试场景、设备规划设计
测试场景规划设计根据测试内容,结合场地几何尺寸条件进行测试内容提炼、合并,从测试场地使用的角度对场地空间做出合理的整合,形成测试分区与场景固定,重点可以从高速测试区、城市测试区、乡镇测试区、特殊场景测试区、泊车测试区、模拟设施测试区等大类进行划分设计。
3.1.4.3 测试流线规划
智能网联试验场不仅需要考虑单项场景与内容的测试,更需要从整体试验场的运行和使用角度做整体测试流线规划,需要从测试路线和测试运行管理的角度尽可能地提高测试容量和测试效率,从联络路的设计与各场景的布置关系考虑,提高场地的利用率和不同场景间的有效衔接,达到整体最优。
图6 试验场工艺技术设计
3.1.4.4 运行管理系统设计
智能网联试验场的良好、安全运行是试验场生产经营的根本。
运营管理系统需要在各测试分区、各场景、各试验道路安装道闸和远程调度系统,及时有效地监控场地和试验过程,掌握测试人员的实时状态,对测试过程和测试计划做出科学管理。
3.1.4.5 场地总图规划
场地总图规划需要整体考虑场地的功能定位、测试分区、场景组合、测试流线、配套设施分布、场地有效利用、场地预留发展、柔性化设计场景的安排等多方面因素,根据场地条件和竖向分布进行场地规划设计,需要重点做好测试规划和工程规划的有效衔接,并要满足工程地质和工程设计规范的要求,从工程经济性和测试效率两方面对规划方案进行不断优化设计,以达到最终使用的高效安全作为规划设计评价的第一准绳。
3.1.5 工程设计
为了明确智能网联试验场工程设计的流程,保障场地施工总图的准确性与合理性,本章节系统地提出了试验场工程设计的详细步骤。工程设计是试验场设计的落地阶段,需要贯彻“安全、耐久、节约、和谐”的设计理念,应遵循因地制宜、就地取材的原则;结合项目的经济、技术条件,吸取国内外智能网联试验场规划和建设的先进经验,积极采用新技术、新材料、新设备、新工艺;节约用地,重视环境保护,注意与邻近建设工程的协调,使设计的智能网联试验场工程建设项目取得经济、社会和环境的综合效益。
图7 试验场工程设计
智能网联试验场建设项目一般采用两阶段工程设计,即初步设计和施工图设计。但对于技术简单、方案明确的小型试验场建设项目,可采用一阶段设计,即一阶段施工图设计。参照《公路工程基本建设项目设计文件编制办法(2015)》做出适用于智能网联测试场的工程设计如下。
3.1.5.1 初步设计
初步设计应根据批复的可行性研究报告、测设合同和初测、初勘资料编制。
若为采用一阶段施工图设计则应根据批复的可行性研究报告、测设合同和定测、详勘资料编制,并编制施工图预算[6]。
a)目的与要求 初步设计阶段的目的是基本确定设计方案。必须根据批复的可行性研究报告、测设合同的要求,拟定修建原则,选定设计方案、拟定施工方案,计算工程数量及主要材料数量,编制设计概算,提供文字说明及图表资料。经审查批复后的初步设计文件,则为订购主要材料、机具、设备,安排科研试验项目,联系征用土地、拆迁,进行施工准备,编制施工图设计文件和控制建设项目投资等的依据。
b)组成与内容 工程设计初步设计内容及步骤参考见《公路工程基本建设项目设计文件编制办法(2015)》第3.1.3条。设计概算应按交通部现行《公路基本建设工程概、预算编制办法》和《公路工程概算定额》及其他相关的规定编制。
3.1.5.2 施工图设计
施工图设计应根据批复的初步设计、测设合同和定测、详勘(含补充定测、详勘)资料编制。
a)目的与要求 施工图设计阶段应根据初步设计(或技术设计)批复意见、测设合同,进一步对所审定的修建原则、设计方案、技术决定加以具体和深化,最终确定各项工程数量,提出文字说明和适应施工需要的图表资料以及施工组织计划,并编制施工图预算。
一阶段施工图设计应根据可行性研究报告批复意见、测设合同的要求,拟定修建原则,确定设计方案和工程数量,提出文字说明和图表资料以及施工组织计划,编制施工图预算,满足审批的要求,适应施工的需要。
b)组成与内容 施工图设计内容及步骤参考见《公路工程基本建设项目设计文件编制办法(2015)》第5.1.3条。施工图预算应按交通部现行《公路基本建设工程概算、预算编制办法》和《公路工程预算定额》及其他相关规定编制。
4 智能网联汽车试验场建设
为了解决智能网联试验场建设过程中各部分相对独立又互相关联,容易出现建设内容不能有效联动,或者建设不到位的问题,本章节系统地提出了试验场整体建设与各部分详细建设的内容与方法。回答了如何在设计总图基础上建设好各部分内容的问题。
4.1 整体建设
根据以上整体方案设计,结合国内智能网联汽车试验场发展建设经验,可将智能网联汽车试验场建设拆分为车端、路端、云端、数据终端与通信侧建设,其中车、路、数据终端分开建设,云端统一整合,通信侧全面保障,最终引入平行测试理念在数字孪生平台仿真再造云端测试场。
图8 智能网联汽车试验场整体建设
整体建设思路为,通过试验场内设备设施建设以场内场景来模拟实际交通场景,通过数字孪生技术以仿真场景模拟物理世界真实场景,继而达到多层次、全方位的智能网联测试目的。
4.2 车端建设
图9 车端建设
车端建设主要包括测试车辆侧建设、目标车辆侧建设以及示范车辆侧建设。目的是尽可能真实地模拟测试场景所要求的动静态辅助车辆目标、尽可能充分地采集测试车辆行为与动作信息,配合车载与路侧通信设备将测试数据反馈于云端平台,实现数据闭环。
该部分主要涉及种类有负责模拟辅助车辆的模拟目标车辆(气泡车与摩托车)、智驾机器人、自主驱动平台,负责采集车辆数据的OBU、T-BOX、数采设备、车载监控摄像头等,以及支持智能网联应用的CPE、GPS、域控制器与传感器等[7]。
4.3 路端建设
路端建设通过对路侧交通设施设备进行智能化系统部署及基础设施改造,实现对道路及交通信息的感知、处理等功能,并且通过相关的协议完成与车端、云端的信息交换。
该部分主要涉及智能网联路侧设备部分、网络传输层的C-V2X部分、DSRC部分、光纤/Wifi部分,构建了以C-V2X为核心的网联化通信与边缘计算环境,与道路环境感知系统、自动驾驶地图、高精度定位系统有机结合,为路侧信息与车云协同提供详细准确可靠的信息和网络保障。
包含原有交通设施设备的智能化改造如智能信号灯、可变交通标志标识、视频监控、交通诱导屏、智能车道控制、违章拍照等;V2X设备如路侧单元、边缘计算单元、事件检测相机、微波雷达、激光雷达、移动红绿灯等;以及交通模拟/辅助设备如雨雾模拟装置、气象监测仪、模拟路障、道闸系统、流量监测、车位监测等。
路端建设的重点内容即需要按照功能需求将测试区域划分城市、乡村、高速测试区,针对区域特点及匹配场景选取路侧设备类型[8];再按照路口类型部署路侧设备位置。目前智能网联测试场景一般按照《合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准》中所规定的29大类选取,图10即为在交叉路口测试V2V/V2I场景交叉路口碰撞预警,按照测试需求需要车辆行驶数据、信号灯数据、路网数据,因而部署信号机、V2X通信单元、感知单元与边缘计算单元。
图10 路端建设
4.4 云端建设
云端是智能网联试验场的“大脑”,当前智能网联车辆功能实现与测试验证需要引进大量分布式仪器设备,包含路侧感知设备、车载单元、边缘计算单元等等,这些散布四周的设备需要云端聚合已完成测试数据的统一分析与管理;同时依靠云的存在,使得海量的测试数据能够得以云端存储,方便使用者访问;最终云端算力能够解决平行测试的计算压力,使得数字孪生能够在智能网联试验场内实现。如在2017年中国智能车未来挑战赛中应用的平行测试打分系统就是类似应用[9]。
云端建设是实现平行测试中物理世界与平行世界的桥梁[10],通过虚拟化或者数字孪生的方式重构出各类真实交通环境,并在仿真平台中加入所需测试用例,真实再现自动驾驶汽车所遇道路及交通状况,满足大规模不同场景增强学习训练需求。基于数字孪生构建真实的复杂交通状况(多车、大交通流量)的测试环境,有助于解决测试资源受限、危险场景难以构建等实际问题,能够实现在有限资源条件下的自动驾驶决策控制算法测试验证。
云端包括机房建设以保障平台运行基础;数据管理平台建设以完成对路端、车端的数据收集及实时处理分析,并且将分析结果实时下发至路端、车端,进行测试业务管理维护;平行数字孪生系统建设以搭建仿真测试场,有效利用累积智能网联大数据进行深度挖掘,进行仿真测试与评价[11-14]。
机房建设需要遵循安全性、可靠性、标准性原则,依据GB 50174—2017《数据中心设计规范》完成基建、装修、动力系统安装、综合布线、防雷接地、消防通风、防灾备份、环境监控等方面。根据试验场网络架构设计、测试业务计算、存储需求与UPS电力保障方案进行设备选型,为开展测试业务提供运行保障支持。
数据管理平台分为云控系统、测试业务系统与运营系统三大系统,其中云控系统又分为V2X运行子系统、智能交通控制子系统、设备运行监控子系统、实时指挥调度子系统与数据展示子系统;测试业务系统分为数据监控子系统、测试评价子系统、仿真测试子系统与测试安全管理子系统;运营系统则包括运维保养子系统、运营分析子系统、测试资源管理子系统与出入场管理子系统。三大系统协同配合,共同支撑试验场内测试业务正常开展。
平行数字孪生系统则是数字孪生平台基础上搭建仿真测试场景库,通过虚实结合的平行测试理念进行软件在环、硬件在环以及整车在环测试[15]。其中数字孪生平台建设包括数据接入系统、数据交换共享系统、数据质量管控系统以及数据备份管理系统;仿真测试场景库建设则包括数据采集系统、数据标注系统、场景生成系统与场景库管理系统。
4.5 数据终端建设
图12 数据终端建设
数据终端是向测试管理员、操作员提供的作为测试业务管理、记录与查看的信息化工具,是云端数据中心在移动用户侧的数据应用载体,可以提供设备状态监管、场内地图管理、测试打分评价、测试场景管理等测试业务管理功能,测试车辆绑定、车辆状态查看、配合远程遥控驾驶系统实现远程遥控功能。
4.6 通信侧建设
通信侧建设一般采用层次化、模块化的设计思路,按照接入层、传输层、核心层和出口层进行网络设备设计部署,满足试验场内车路、车车、路路、车云、路云以及平台开放接口低时延、高可用的组网通信需求。
图13 通信侧建设
为保证不同设备间高覆盖度,需要按照星型网络组网方式对固定式视频监控设备和智能网联设备进行光纤组网,对移动式设备采用Wifi或4G/5G的方式连接,对车路协同设备通过LTE-V或DSRC方式实现V2I、V2V、V2P的V2X车路协同组网。
为保证整体网络的高可靠性,交换机设备和链路建设需要进行冗余备份,不仅能够增强网络可靠性、还能降低组网复杂度,向虚拟化、扁平化方向发展。
为保证智能网联设备通信的低延时,需要对RSU节点、路侧感知节点、边缘计算节点、智能网联车辆进行独立组网,建设试验场内独用基站,实现低时延、高可用的智能网联专网。
5 国内智能网联测试场的应用案例
国家智能汽车与智慧交通(京冀)示范区顺义基地主要建设内容为“虚实结合,场景浓缩”。
着力打造“封闭场地+模拟仿真”的双赛道模式,搭建有智能网联汽车模拟仿真测试平台,集静态场景编辑、动态场景还原、传感器仿真、车辆动力学仿真、关键场景提取、人工智能对抗样本生成等功能于一体,可针对不同企业的需求实施定制化整体解决方案。
同时在城镇道路、高速公路、乡村道路、特种道路、坡道模拟以及工程配套六大功能分区建有模拟加油站、隧道、换道、铁路等十余种附属设置,场内部署有RSU、视频监控系统、智能交通信号灯系统、雨雾模拟系统、道闸管理系统与5G网络基站。
图14 国家智能汽车与智慧交通(京冀)示范区顺义基地
江西上饶汽车试验场主要建设内容为“一平台三前端三系统”,即为数据支撑平台,智能交通前端、智能网联测试前端、汽车智能化测试前端与云控系统、测试业务系统、运营系统。
图15 江西上饶汽车试验场
其中数据支撑平台包括数据中心和其上的数字孪生平台,是测试场计算和数据存储的中心与测试场内数字化的支撑平台。
智能交通前端包括场地中各类智能化交通设施,智能网联测试前端包括固定的和可移动的智能网联路侧设备,汽车智能化测试前端包括环境模拟、仿真对象、移动平台和对应的操作平台。
云控系统负责测试场各类前端设备的控制、状态监控和展示功能,支撑测试场景实现;测试业务系统用于实现各类测试业务、测试评价和仿真测试,同时具备测试安全管理的功能;运营系统用于测试场日常运营管理、业务预定、资源调度、运维保养。
6 结语
随着车路协同规模的不断壮大,其测试与试验需求势必愈来愈强烈,如何建设新增试验场以及如何评估与改进现有试验场车路协同测试能力就成为影响我国车路协同发展的重要问题,研究者希望能够通过既往经验的思考与设计建设方法的总结助力行业探索出新的发展道路,不仅可以解决当前试验场建设标准不一、盈利困难、测试协同性差的问题,也希望能够推进相关标准的制定与实施,最终实现中国的车路协同汽车在中国的车路协同试验场中安全可靠地驶出,驶在中国的道路上。