肖星星，周正，張顯淳，孫元霞，王慶濤

摘? 要：車路協(xié)同技術作為智能交通系統(tǒng)的關鍵技術，由于其多行業(yè)技術融合的背景，導致測試內容復雜、影響元素眾多。本文全面分析V2I系統(tǒng)測試標準發(fā)展現(xiàn)狀，從V2I系統(tǒng)實現(xiàn)出發(fā)，將系統(tǒng)按照功能組成劃分為：感知、定位、通信、算法應用四個模塊，整理各模塊應用層現(xiàn)有標準，包括技術要求、測試標準，分析其存在的不足之處，探究標準發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。

關鍵詞：車聯(lián)網；V2I；測試

中圖分類號：U461.9? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1005-2550（2023）03-0016-07

Status Analysis of V2I System Test Standards System

XIAO Xing-xing， ZHOU Zheng， ZHANG Xian-chun， SUN Yuan-xia， WANG Qing-tao

（National Automobile Quality Inspection and Test Center （Xiangyang），

Xiangyang 441004， China ）

Abstract： As a key technology of intelligent transportation system， Intelligent Vehicle Infrastructure Cooperative technology leads to complex test content and numerous influencing elements due to its multi-industry technology integration background. Development present situation， this article analyze the V2I system test standard from V2I system， could be divided into： system according to the function of perception， positioning， communications， algorithm four modules， each module application layer existing standards， including the technical requirements， test standard， analyze its existing shortcomings， to explore the present situation and trend of development of the standard.

Key Words： Intelligent Vehicle Infrastructure Cooperative; V2I; Testing

1? ? 引言

近年來，汽車產業(yè)朝著“新四化”目標不斷發(fā)展，而V2X技術是實現(xiàn)智能化、網聯(lián)化、共享化的重要途徑。目前，各地政府、三部委與企業(yè)聯(lián)合建立智能網聯(lián)先導區(qū)、示范區(qū)，實現(xiàn)智能網聯(lián)產業(yè)落地，加快了智能網聯(lián)技術研究發(fā)展及積累，因此完善V2X技術要求及測試標準迫在眉睫。

隨著智能網聯(lián)汽車產業(yè)的發(fā)展，測試評價技術也在持續(xù)演進。中國汽車工業(yè)學會、中國人民共和國工業(yè)與信息化部、中國智能交通協(xié)會均發(fā)布V2X相關標準。但由于V2X包括的類型及涉及行業(yè)眾多，各團體對V2X標準研究各有側重且不夠全面。

本文以V2X類型中應用最為廣泛的V2I場景類型為例，分析系統(tǒng)組成，將系統(tǒng)按照功能組成劃分為：感知、定位、通信、算法四個模塊，對各模塊技術要求及測試相關國標、團標、行標、地方標準進行梳理，發(fā)現(xiàn)V2I測試標準體系不夠完善。現(xiàn)階段V2I系統(tǒng)的相關測試集中在車端通信，而整車測試方法的相關標準仍需完善。路側定位、通性協(xié)議一致性雖有相關要求但具體測試標準仍然缺失，感知相關技術要求尚不全面。

2? ? V2I系統(tǒng)組成

本文根據(jù)團標T∕CSAE 53-2020場景定義，將V2I系統(tǒng)功能組成分為四個模塊：感知、定位、通信以及場景算法運用，并對各模塊具體功能的實現(xiàn)過程進行分析。

2.1? ?V2I感知

中國信通院在《2021年車聯(lián)網白皮書》中提出，場景感知性能指標需進行量化約束[1]。V2I場景的感知是通過在路側安裝各類傳感器設備如雷達、低時延相機進行路側交通情況感知，部分復雜場景需通過MEC進行融合計算，以實現(xiàn)對路側交通參與者的低時延、高準確的識別。

2.2? ?V2I定位

V2X對車輛定位精度的要求較高，“新四跨”引入高精定位和高精地圖技術，是解決V2X車輛定位問題、服務于自動駕駛的重要技術。V2X高精定位主要是通過GNSS與RTK技術結合實現(xiàn)，在路側安裝定位基準站，在車端安裝定位移動站。車輛位于差分基準站覆蓋范圍即可實現(xiàn)高精定位。

2.3? ?V2I通信

國內采用的V2X通信技術為C-V2X，其中根據(jù)網絡的不同分為LTE-V2X和5G NR-V2X兩種。現(xiàn)階段5G NR-V2X現(xiàn)處于研發(fā)階段，主要以LTE-V2X通信為主，其中基于LTE的車聯(lián)網無線通信架構可分為接入層、網絡層、應用層?，F(xiàn)階段車輛測試行業(yè)主要關注于應用層方面。

2.4? ?V2I算法

目前V2X第一階段場景的預警均是由車端完成，主要是基于車內V2X預警算法實現(xiàn)，場景預警算法的實現(xiàn)包括數(shù)據(jù)要求定義、場景觸發(fā)前置條件、場景觸發(fā)判斷條件及場景觸發(fā)解除條件等。OBU將智能路側單元RSU傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與車輛自身的行駛數(shù)據(jù)相結合，然后基于V2X預警算法判斷所在V2X場景是否需要進行相應預警。

3? ? V2I系統(tǒng)測試

通過對V2I系統(tǒng)組成模塊具體實現(xiàn)方式進行分析，可知感知功能由路側實現(xiàn)、定位及通信功能由車端和路端實現(xiàn)、V2I算法應用功能由車端實現(xiàn)。對V2I系統(tǒng)測試內容進行梳理，得到測試內容包括：感知測試、路側端定位測試、車端定位測試、路側端通信測試、車端通信測試、算法應用測試六部分，如圖1所示。

基于上述V2I系統(tǒng)測試架構，對現(xiàn)有標準進行整理，得到V2I系統(tǒng)技術要求及測試標準清單，具體如下表1所示。整理發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段對于V2I感知、定位、通信、算法的相關標準多為團標、行標，暫無針性國標。其中感知相關標準均針對單一設備，車路協(xié)同路側感知要求相關標準暫無，目前行業(yè)對路側感知范圍、時延、精度已開展了相關測試研究；路側環(huán)境的定位要求已在相關團標中進行了規(guī)范，但測試標準暫無；車端定位測試各相關方已有較成熟的測試方法，但當前標準是針對重型車排放遠程監(jiān)控系統(tǒng)車載終端，而車路協(xié)同的測試標準仍未發(fā)表。通信方面技術要求及測試標準已較成熟，在“四跨”、“新四跨”開展了大量RSU、OBU的通信性能相關測試，分析在大規(guī)模通信情況下各廠商的RSU與OBU的通信性能，其中各廠家設備均需滿足協(xié)議一致性標準要求；車路協(xié)同應用場景定義及預警測試方法標準均已發(fā)表，各RSU、OBU廠家已依據(jù)現(xiàn)有應用場景定義制定場景算法邏輯，具體指標也已有相關標準進行規(guī)范。綜上可知，現(xiàn)階段相關標準已有一定落地成果，但仍需不斷補充及完善，下文將對相關標準進行具體分析。

3.1? ?感知測試標準

常見的車聯(lián)網路側感知設備包括攝像頭、毫米波雷達、激光雷達等，針對各感知設備相關技術要求及測試標準已有很多。國標GB/T 24726-2009規(guī)范了視頻車輛檢測器技術要求及測試方法；中國智能交通產業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的團標T/ITS 0173-2021規(guī)范路側激光雷達接口相關技術要求；中國智能交通協(xié)會發(fā)布的團標T/CITSA 12-2021、T/CITSA 13-2021規(guī)范了微波交通事件檢測器和微波車輛感應檢測器技術要求及測試方法；中國通信標準化協(xié)會針對路側感知技術，立項了《車路協(xié)同路側感知技術要求及測試方法》行業(yè)標準，目前處于研究階段。如表2所示為其中團標T/CITSA 13-2021對交通信息采集微波車輛感應檢測器各性能參數(shù)要求[2]，通過在測試路端安裝被測檢測器、關電開關、視頻設備構建測試系統(tǒng)，組織一定的交通流來模擬交通事件（如停止事件、逆行事件、擁堵事件、超高速事件、低速事件等），對比實際交通事件參數(shù)與被測檢測器檢測交通事件分析交通事件檢測器性能是否滿足標準要求。如圖2所示，1-10區(qū)域為模擬交通事件發(fā)生區(qū)域。

目前行業(yè)開展的V2X路側感知相關研究，已有一定成果，但標準體系并不完善，現(xiàn)有標準均為單一傳感器的感知技術要求及測試標準，對于當前已存在的結合雷達和攝像頭功能的融合感知設備的感知效果及相關指標暫未規(guī)范。且針對各V2X場景感知性能要求及測試方法，暫無相關標準，由此無法保證路端傳輸給車端數(shù)據(jù)的可信度。感知相關標準仍需不斷完善。

3.2? ?定位測試標準

V2I定位測試分為路側定位和車端定位。其中路側定位系統(tǒng)是輔助定位裝置，其可為在車輛提供高精度定位服務。車端定位主要是通過車載高精度組合導航系統(tǒng)實現(xiàn)單車定位。當前主流的路側定位裝置為差分基準站，來保證其覆蓋范圍內的定位精度均滿足V2X場景要求，目前對于路端定位技術要求已有行業(yè)及地方相關標準。車端定位相關技術要求及測試標準已有相關國標及團標。

3.2.1 路側定位標準

在武漢市標準DB 4201/T 654-2022中指出：智能網聯(lián)道路需提供全天候持續(xù)穩(wěn)定的高精度定位服務。其中對靜態(tài)定位、動態(tài)實時定位精度進行要求，具體要求為：水平優(yōu)于10cm，垂直優(yōu)于20cm[3]。

在團標T/CSAE 125-2020中，對測試場基站定位精度的要求更高，具體如表3所示。

針對不同V2X場地，路側定位精度要求有所差異，各智能網聯(lián)場地需根據(jù)場地定位精度要求建立合適的高精度定位系統(tǒng)。當前雖已有各場地定位精度的技術要求，但無具體的測試標準，無法測試各場地是否符合相關標準要求。需針對不同定位方法對應的定位要求建立相關測試標準，對差分基準站覆蓋范圍的定位性能進行測試。

3.2.2 車端定位標準

T∕CSAE 53-2020、T∕CSAE 157-2020對V2X一階段、二階段場景定位性能進行規(guī)范，以支持各應用場景實現(xiàn)。其中一階段場景除汽車近場支付外，各場景定位誤差均需≤1.5m，第二階段部分場景定位精度需≤0.5m。在GB 17691-2018中對重型柴油車車載定位功能中水平定位精度、最小位置更新率、冷啟動定位時間、熱啟動定位時間進行要求。可參照其確定定位性能測試內容。

在編行標《營運車輛車路/車車通信（V2X）終端性能要求和檢測方法》針對車輛定位性能測試，提出了測試方法及具體評價指標。通過進行靜態(tài)定位精度測試、動態(tài)定位精度測試、首次定位時間測試、重新捕獲時間測試、靈敏度測試評價車輛定位性能，各測試內容對應的相關指標如表4所示，但該標準定義的水平、高程定位誤差均不足以滿足V2X場景要求。

對于V2I車輛定位性能技術要求已經明確，各場景定位性能均在標準中進行規(guī)范，目前關于定位相關測試方法已較全面，但暫無與V2X場景定位性能要求相匹配的測試標準，相關測試標準仍需進一步完善。

3.3? ?通信測試標準

當前，路側端應用層通信重點關注通信性能及應用層一致性。應用層通信性能需保證V2X通信質量主要關注數(shù)據(jù)的時延和丟包率；應用層一致性需保證通信雙方可實現(xiàn)互聯(lián)互通且發(fā)送數(shù)據(jù)的正確性。其中通信性能技術要求已在現(xiàn)有團標中進行規(guī)范。協(xié)議一致性技術要求及測試方法已有相應團標。

3.3.1 通信性能測試標準

在T∕CSAE 53-2020對各場景時延和丟包率進行要求，端到端時延≤100ms，丟包率≤10%[5]。為保證車路交互時的通信性能滿足要求，通信性能的測試多采用對整個系統(tǒng)進行測試。V2X通信性能測試相關測試目前處于研究階段，還未有具體標準。

在編行標《營運車輛車路/車車通信（V2X）終端性能要求和檢測方法》針對V2X通信性能要求提出了測試方法：首先配置路側RSU和車載OBU發(fā)送接收模式，并固定發(fā)送端的發(fā)送功率、周期、包大小，后駕駛待測車輛在制定的測試路線行駛，計算各測試項目的時延及丟包率，但標準對如何獲取端到端時延的具體方法未進行說明。

3.3.2 應用層一致性測試標準

應用層一致性包括應用層協(xié)議一致性和應用層數(shù)據(jù)一致性。協(xié)議一致性是對路側RSU、車端OBU發(fā)送的消息集的一致性進行測試，在行標YD/T 3709-2020對V2X第一階段消息層數(shù)據(jù)進行定義，主要由1個消息幀格式，5個基本的消息體及相應的數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)元素組成，其中可由路側發(fā)送的消息體包括MAP、SPAT、RSM、RSI、BSM，由車輛發(fā)送的消息體為BSM。在標準YD/T 3710-2020規(guī)范了消息層的測試參數(shù)與指標、測試方法、測試用例，如下表所示為RSU、OUB協(xié)議一致性測試內容[6]，其中對于測試RSU、OBU接收的消息體的測試內容包括：被測系統(tǒng)是否能接收到測試系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)元素、被測系統(tǒng)接收到消息體是否與測試系統(tǒng)發(fā)送的一致；對于測試RSU、OBU發(fā)送的消息體的測試內容包括：數(shù)據(jù)元素是否可被測試系統(tǒng)接收到、消息體編碼方式是否為UPER、發(fā)送的數(shù)據(jù)元素值是否與測試系統(tǒng)配置值一致等。該測試標準集中于通信行業(yè)，當前相關方對于該標準的測試環(huán)境多為實驗室環(huán)境，各廠家在不斷開發(fā)基于整車道路測試環(huán)境的測試方法及設備，通過整車測試的相關標準也仍需要完善。見表5所示。

應用層數(shù)據(jù)一致性測試暫無已發(fā)布標準，在編標準《基于LTE-V2X直連通信的車載信息交互系統(tǒng)技術要求》將對車端應用層數(shù)據(jù)一致性（車輛發(fā)送的BSM消息體一致性）相關技術要求進行規(guī)范，并對BSM消息體數(shù)據(jù)一致性給出了試驗方法及試驗參數(shù)，但目前標準還未發(fā)布，相關技術要求仍在更新完善。

3.4? ?算法測試標準

T/CSAE 53-2020、T/CSAE 157-2020對于一階段、二階段場景進行定義，并規(guī)范場景了各場景的適用范圍、典型場景。對于V2I應用場景測試，CSAE/T 246-2022給出V2I第一階段的9個場景對應的測試用例、測試方法，通過性條件。該標準中將測試過程分為：調整階段和性能評價階段。如圖3所示為前向碰撞預警測試場景圖。車輛需在S1將速度調整至目標車速，在S2保持目標車速穩(wěn)定行駛，在S3完成性能評價測試[7]。該標準給出V2I各場景的測試參數(shù)及對應的通過性條件，如表6所示為V2I各場景性能指標，對于碰撞類場景采用最晚預警距離及最早預警距離進行評價，對于道路事件類場景采用車輛到達道路事件影響區(qū)域至V2X應用發(fā)出預警延時進行評價。上述指標均為對預警開始時機的要求，對預警結束時機并未要求。

該規(guī)程雖給出各場景測試用例、測試方法，通過性條件，但其測試場景不全未能覆蓋T/CSAE53-2020，缺失綠波車速引導場景測試方法。同時規(guī)程缺失場景定義邊界的誤報、漏報測試，如在道路危險狀態(tài)提示測試中可增加相鄰車道前方有道路危險情況場景，測試車輛在相鄰車道是否會發(fā)生誤報，可設置同車道不同偏移率場景，測試車輛沿車道邊緣行駛漏觸發(fā)情況。同時對于場景結束時機并未進行要求及測試，測試內容不夠完善?？紤]到V2I場景的多樣性，各場景對于參數(shù)指標及測試條件存在差異，仍需不斷進行完善。

4? ? 總結

本文通過分析V2I系統(tǒng)實現(xiàn)過程、明確V2I系統(tǒng)相關測試內容、結合現(xiàn)有標準及測試方法，發(fā)現(xiàn)當前V2I應用層測試整體還處于初級階段，其中感知方面相關技術要求及測試標準均處于研究階段；定位方面技術要求有明確規(guī)定，但相關測試標準及方法仍不明確；通信方面整體較為全面，集中于通信行業(yè)；V2X算法應用方面，各企業(yè)V2X算法不同，目前主要集中在功能測試方面，各場景測試標準仍需完善。由此，為使V2X行業(yè)快速、健全的發(fā)展，首先需完善路側感知技術要求及測試標準，為體系提供有效數(shù)據(jù)支撐；然后行業(yè)及各企業(yè)也需根據(jù)路端與車端定位技術要求，加快測試方法及標準的完善；最后還需根據(jù)各場景定義及技術要求完善相應的測試方法及標準，對V2X車輛場景應用功能及性能進行測試評價。

參考文獻：

[1]中國信息通訊研究院.車聯(lián)網白皮書[R/OL]. http：//www.199it.com/archives/1366556.html， 2021.12/2022.02.20.

[2]T/CITSA 13-2021.交通事件檢測微波交通事件檢測器技術規(guī)范[S].

[3]DB 4201/T 654-2022.智能網聯(lián)道路智能化建設規(guī)范（總則）[S].

[4]T/CSAE 125-2020.智能網聯(lián)汽車測試場設計技術要求[S].

[5]T∕CSAE 53-2020.合作式智能運輸系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)應用層及應用數(shù)據(jù)交互標準（第一階段）[S].

[6]YD/T 3710-2020.基于LTE的車聯(lián)網無線通信技術消息層測試方法[S].

[7]T/CSAE 246-2022.智能網聯(lián)汽車V2X系統(tǒng)預警應用功能測試與評價方法[S].

肖星星

畢業(yè)于長安大學，碩士研究生學歷，現(xiàn)就職于國家汽車質量檢驗檢測中心（襄陽），主要研究方向：車聯(lián)網試驗技術。

專家推薦語

趙? 軒

長安大學汽車學院

教授? 副院長

車聯(lián)網是智能汽車發(fā)展過程中的一項重要技術。本文分析了V2I系統(tǒng)測試標準，對比了不同標準中感知系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、通信系統(tǒng)的測試內容，對推進國內車聯(lián)網系統(tǒng)的標準化、規(guī)范化具有一定積極意義。