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    面向智能网联汽车试验场的管理监控平台应用

    2018-07-12 09:25:45 来源:www.its114.com 作者:王倩 评论:
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    引言

    智能网联汽车是利用车联网技术,搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置,并融合现代通信与网络技术,实现车与X(人、车、路、后台等)智能信息交换共享,具备复杂的环境感知、智能决策、协同控制和执行等功能,可实现安全、舒适、节能、高效行驶,并最终实现汽车的自动驾驶。在智能网联汽车的发展中,完善的试验场是作为测试体系中的重要设施,是支撑智能网联汽车进行测试开发的必备条件。

    而试验场的管理监控平台,集成了智能网联汽车测试过程中各种信息的汇集、分析、展示等重要功能,对智能网联汽车技术研究、模块开发、性能验证起到关键作用,是智能网联汽车试验场实现智能化管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的重要组成部分,其相应的架构和软件开发也得到产业界和学术界越来越多的重视。

    国内智能网联汽车试验场建设情况

    从2015年起,智能网联汽车试验场(示范区)便开始在国内落地发芽,至今已有包括北京、上海、杭州、重庆、武汉等在内的多处试验场。目前我国智能网联汽车与智慧交通应用产业的版图雏形已基本形成。几个典型的智能网联汽车试验场建设情况如下:

    国内典型智能网联汽车试验场(示范区)建设情况汇总表

    城市

    建设时间

    建设位置

    场地规模

    试验场建设内容

    特色

    上海

    2016年6月开园

    上海嘉定区

    5平方公里

    典型城市综合示范区,规划100个场景,分为三期完成。其中一期完成无人驾驶、自动驾驶和V2X网联汽车等30个场景。基本形成上海市进行智能网联汽车相关技术测试、验证、展示、示范以及产业创新的基地。

    国内首个

    北京

    2017年完成一期建设

    亦庄开发区

    规划1371亩

    整体规划打造成全国一流的智能驾驶测试平台,含公交专用道、潮汐车道、主辅路等复杂交通环境。一期测试场包括高速公路与快速道路测试区、含有复杂环岛、平面立交桥的城市道路测试区以及乡村测试区,与城市智能交通基础设施充分结合。

    首条潮汐试验道路服务

    重庆

    2016年11月开园

    两江新区

    403亩

    规划分三期建成涵盖西部地区90%以上特殊路况、全国85%以上交通状况并具有浓郁地域特色的国家第三方公共服务平台和智能联网大数据中心,200个场景和50个应用子系统。一期开展基于4G/5G宽带移动互联网的模拟城市道路、多车道以及高速环道的封闭、半封闭场景的ADAS、V2X等测试评价及试验示范工程。

    山水城市道路特色

    杭州

    2015年签订建设协议

    嘉兴桐乡乌镇、杭州西湖区云栖小镇

    2500平方米和1300余平方米

    主要包括交通大数据平台及交通出行信息服务模型构建、以视频为核心的智能车载终端、智能路网设施、全自动的智能停车系统、新能源汽车的技术与产品示范等。杭州示范区将建成集宽带移动互联网、智能汽车、智慧交通于一体的试验验证示范区。

    专注5G功能测试

    武汉

    2016年11月签订建设协议

    经济开发区智慧生态城

    10平方公里

    一期2平方公里,搭建通信网、物联网、智慧路网等基础设施,进行智能网联小汽车客车的自动驾驶测试。

    开放式自动驾驶区域

    长春

    2017年8月开工

    长春净月启明软件园


    第一阶段建设可以同时支持 100 辆车进行测试服务,安装基于 LTE-V 技术的 V2X 通信设备和北斗高精度定位设备,实现信息提示、安全预警等智能网联化应用。

    首家寒区测试体验基地

    无锡

    2017年8月签订协议

    无锡市滨湖区

    规划总面积为208亩

    包括不少于150个由多种类型道路、隔离设施、减速设施、车道线、临时障碍物、交通信号、交通标志等组成的实际道路测试案例。构建自动驾驶汽车运行安全技术条件相关的实际道路测试场景和管理平台,包括多种测试场景。

    智能车特色小镇

    此外,还有深圳、长沙、厦门等智能网联汽车试验场在建设中。从汇总表可以看出,大部分试验场都以打造智能网联汽车标准化测试平台为主要建设目标。平台所完成的基础功能是针对不同的交通基础设施、道路环境场景、车辆技术功能等进行测试,以此支撑技术研发创新。所以在智能网联汽车试验场管理监控平台设计中,主要考虑从以上方面进行信息集成展示和综合信息服务。

    智能网联汽车试验场集成需求

    结合国内已建和在建的智能网联汽车试验场建设内容,同时根据智能网联汽车试验场的运行环境和管理需求,管理监控平台需要集成测试范围内包括交通基础设备、道路环境场景、配套系统等方面信息,具体如下:

    智能网联汽车试验场管理监控平台集成信息统计表

    序号

    集成信息分类

    详细描述

    1

    交通基础设备信息

    封闭测试区内布设的常规道路配套智能化设备信息,包括交通信号控制设备、道路视频监控设备、交通事件检测设备、交通诱导设备等。

    2

    道路环境场景信息

    封闭测试区模拟道路障碍、模拟加油站、模拟隧道、模拟停车场,模拟光线变化,以及各种标志物。

    测试场景信息,包括行人横穿马路预警,道路湿滑预警,道路施工预警,前方拥堵预警,智能停车引导等。

    3

    配套通信系统信息

    满足人、车、路、环境的实时信息交互所搭建的各类通信系统,包括DSRC通信、LTE-V系统、WIFI系统等。

    4

    其他配套建设

    相应的配套系统信息,包括交安工程以及施工现场安全防范系统等。

    5

    监控中心管理需求

    管理监控中心对测试厂家车辆入测试区管理流程,对测试过程中系统设备运行状态监控需求。为管理人员对智能网联汽车测试区的管理和运维提供智能化服务。

    以上为智能网联汽车试验场需集成的基本信息,从发展趋势上看,随着试验场的完善扩容和智能网联汽车功能的增加,需要集成的信息还应包括增加的测试场景或设备状态信息、每个场景的测试汽车相应的测试数据,如车辆能耗、延误、驾驶行为等数据,为平台后续的数据分析和应用开发提供数据支持。

    智能网联汽车试验场管理监控平台架构

    3.1平台总体架构

    智能网联汽车管理监控平台需要集成上文分析的各类交通智能和模拟测试系统数据,在平台进行汇聚展示分析。这些交通智能系统主要包括交通信号控制、违法检测、信息发布、模拟驾驶测试、定位、安全防范等系统。试验场综合利用多种网络,除光纤通信外,还包括DSRC、WIFI、LTE-V等,通过车联网通信技术,集成测试区各子系统数据,满足对区内人、车、路的综合监控和管理功能。总体架构在设计上包括一个管理监控中心、多个外场子系统建设。具体如下:

    图片7.png

    总体架构图

    其中,交通信号控制系统、交通违法检测系统、交通信息发布系统等都是目前城市道路交通管理中已有的智能化信息系统,为方便日后试验场向全市甚至全国范围推广,试验场内这些系统建设标准要参照城市交通的建设标准。其余子系统可根据不同试验场的测试场景进行调整。

    3.2系统通信架构

    相对于传统的道路交通管理监控平台来说,由于智能网联汽车试验场封闭区内的特殊性和通信种类的多样性,基于车联网架构,通信的要素点包含人、车、路、环境、中心各个方面。其管理监控平台对通信的可靠性要求更高,对系统运行的安全性要求更高,对各路信息集成和每一环节管理要求更加全面和精细。

    360桌面截图20180712092652.jpg

    通信架构图

    试验场通信系统建设充分考虑包括车( 核心部件是车载终端)、路边单元( 道路基础设施等)、管理监控平台、本地局域网络( 包括交通信息等)、互联网等在内的车与车、车与人、车与路边单元、车与互联网之间进行信息通讯所采用的各种通信技术,特别是广域和短程无线通信技术的测试评价及试验示范。如为道路出行者提供出行建议、实时导航、周围环境信息查询、车辆信息诊断、车辆状况提醒等服务所需要的远距离蜂窝通信(WWAN),为识别潜在冲突、车辆预警、辅助及自动驾驶控制等所采取的蓝牙、WiFi、雷达、短程通信(DSRC)、4G LTE-V、5G先进移动宽带通信等车-车、车-路、车-人等近距离直连通信。

    上海智能网联汽车测试基地管理监控平台应用

    4.1建设范围及内容

    上海智能网联汽车测试基地位于上海赛车场以南,分三期建设。一期的封闭示范区面积有5平方公里,道路里程20公里,测试基地一期建成后需要能完成30个应用场景的演示和测试,实现50辆以上的测试规模。

    图片9.png

    试验场道路范围

    作为国内首个智能网联汽车测试基地,主要建设内容为:

    1、通过道路、车辆、环境等全面信息的采集和发布,实现智能网络汽车测试基地的运行管理和监控管理,并为运行管理提供决策依据。

    2、立足服务测试和演示智能汽车、网联通讯两大类关键技术,通过道路智能化系统建设和测试环境的搭建,保障测试道路网络可靠运行,营造良好的测试环境。完善道路智能化和车路一体化,实现更深入的感知、更泛在的互联、更智慧的处理。

    建设内容包括一个管理监控中心,多个子系统。具体为:

    (1)1个管理监控中心:智能网联汽车测试基地管理监控中心。包括中心的集成展示大厅、机房、中心软件和硬件配套设施等。

    (2)9个子系统:

    包括交通信号控制系统、视频监控系统、交通信息发布系统 、交通违法检测系统、通信系统、定位系统、出入口控制系统、配套系统、施工现场安全防范系统。

    4.2监控中心集成展示软件架构设计

    基于上文中智能网联汽车试验场管理监控平台架构,结合道路交通中集成平台功能设计,上海智能网联汽车测试基地一期工程中,平台既要满足试验场监控管理的需要,也要具有开放性为后续测试基地扩充做准备。主要软件架构如下图。

    图片10.png

    软件架构图

    4.3集成展示软件功能设计

    上海智能网联汽车测试基地一期项目的管理监控平台在基本架构的基础上细化了软件功能。主要要完成数据汇集和存储、场地运行监控与综合展示、视频接入和控制、交通信息发布、设施设备运维和管理、数据查询和展示、系统管理等功能。

    软件功能描述表

    软件功能名称

    软件功能描述

    数据汇集和存储功能

    将外场设备数据的获取、分析、处置等流程融入到各管理业务专用地理图层上显示和操作,汇聚和存储各系统的相关静态信息和动态信息,并在图层上关联视频监控、调度等系统,为管理人员提供多样化的管理手段。

    场地运行监控与综合展示功能

    1、车辆位置跟踪与通信场景可视化

    通过场内各种通信系统建设包括短程DSRC、WIFI、LTE-V等建设和GPS建设,完成基于GIS的车辆位置动态跟踪及展示,通过软件界面设置,完成通信场景的可视化管理。

    2、场地出入管理

    对园区预约测试车辆进行进出口控制。通过RFID和视频号牌信息双检测,实时记录和查询进出车辆。

    3、交通设施显示

    能显示试验场区域内各交通设施位置及状态,能区分不同的设施,可按分系统、环路、主干道等分组方式显示、统计;按照不同属性增减、修改和调整交通设施。

    4、交通状况显示

    实时、直观的展现试验场道路的交通状况,主要实现包括路况显示和分析管理两类功能。

    5、人员及车辆定位

    利用GPS系统及无线对讲系统,实时、直观的展现试验场内人员分布情况和测试车辆分布情况,同时可通过此可视界面实现人力编组、语音通讯、短信传输等功能,实现对人员和车辆的指挥调度。

    6、事件检测

    1)基本显示功能:显示现有检测设备布点情况,能区别显示设备的不同状态,包括正常、损坏等情形,可根据需要进行状况统计;

    2)调度控制功能:可查看详细事件信息,调阅现场视频对事件确认;

    能对处理后的反馈结果进行显示,并可根据需要统计。

    7、安防监控

    通过平台统一界面对电子围栏进行统一管理。当出现外界人员翻阅围栏或对围栏进行破坏时,系统自动进行报警提示,并弹出相应视频画面。管理工作人员根据提示信息和定位对周界报警事件进行及时处理。

    视频接入和控制功能

    实时、直观的展现试验场内视频监控设备的分布及状态,提供可视化的操作控制前端设备及调阅实时视频图像。

    在GIS集成软件上,提供浏览控制外场摄像机功能。也可提供视频巡检功能。可遥控摄像机云台上下左右旋转,缩放,遥控镜头自动光圈、变焦、预置位设置等控制功能。

    交通信息发布功能

    用于对试验场范围内的交通诱导屏发布信息,发布信息分为自动发布和人工发布,人工可以对自动发布的信息进行人工干预修改,预突发事件可及时通过诱导屏通知测试车辆和人员。

    设施设备运维管理功能

    1、运行状态监控功能

    外场设备运行状态自动监控功能

    各类设备的实时和历史统计报表。

    2、故障自动报警功能

    (1)故障报警内容:设备设施故障信息、设备设施故障恢复信息

    (2)实时报警功能:实时分发,重要信息同时向用户界面报警,主动向运维人员进行故障报警。

    (3)按危害程度确定故障等级功能

    3、故障维修流程管理功能

    按照故障处理流程对所需要填写的流程表单、显示当前任务处理的设备信息进行管理操作。

    数据查询和展示功能

    对平台汇聚的各种信息按照时间、空间或设备等进行查询和展示。对测试车辆进行流程追踪。

    系统管理

    系统管理可以方便的在系统中实现系统用户、权限、角色、查询配置、基础数据、系统日志等数据的维护。


    结语

    从整个智能网联汽车产业的发展来看,需要一个标准的试验场管理监控平台,可以实现互联互通的测试,安全可靠的测试,还有产品研发的验证等。以上海智能网联汽车测试基地为载体,这是国内第一个基于宽带移动互联网,智能汽车应用的综合性,开放式的验证平台,其践行了集中管理和开放合作的运行理念,充分利用政府机构,企事业单位等现有资源,开放的为产业发展提供服务,且此平台顺应了互联网思维,包括跨界合作、开放、用户参与、多方共赢等。在管理监控平台助力下,未来智能网联汽车将取得更大的发展。

    参考文献

    [1]中华人民共和国中央人民政府 国务院关于印发《中国制造2025》的通知[EB/OL](2015-05-19)[2015-12-11]

    [2]中华人民共和国工业和信息化部 《中国制造2025》规划系列解读之推动节能与新能源汽车发展[EB/OL](2015-05-19)[2015-12-11]

    [3]殷媛媛 国内外智能网联汽车发展趋势研究 竞争情报10.2017

    [4]陈荆花  黄晓彬 面向智能网联汽车的V2X通信技术探讨 物联网研究与应用05.2016

    [5]刘天洋 余卓平 熊璐 智能网联汽车试验场发展现状与建设建议 汽车技术9.2016

    作者简介

    王倩:上海电科智能系统股份有限公司


  • 关键字: 智能网联汽车 试验场 监控平台
  •    责任编辑:梁兰春
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