前言:
伴随着智能网联汽车的发展,全球智能网联汽车开启了新时代。目前,我国已经在关键技术的研发和自主产品的市场化,以及产业链的布局和测试示范等方面取得了积极突破。
在政策文件密集出台的同时,工信部还积极推进车联网示范区建设工作,与北京、重庆、杭州、长春、武汉地方政府签署了《基于宽带移动互联网的智能汽车、智慧交通应用示范合作框架协议》,与公安部、江苏省人民政府签署《国家智能交通综合测试基地共建合作协议》,并通过智能制造试点示范项目支持上海市建设智能网联驾驶示范区,初步形成了「5+2」车联网示范区格局 [1-4]。除工信部合作推进的一批智能网联或自动驾驶示范区外,陆续有部分省市通过与机构合作,资本合作等形式,打造基于自身产业需求的智能网联汽车应用示范区。
通过建立示范区,使相应的测试技术和应用场景得以进行示范和验证,示范区的有效运营促进了智能网联汽车产业更快发展。为满足示范区测试服务和运营管理的需要,示范区管理平台的建设显得尤为重要,为了提高示范区的运营管理水平,进行示范区管理平台的研究也十分必要。
一、管理平台总体架构
国家5+2示范区中的北方示范区运营管理平台是面向智能网联汽车应用示范区业务管理领域的统一开放云平台,支持各种传感器、终端的海量数据采集;管理端采用微服务架构,具有无限扩展的高并发、高可用能力;基于多年对海量数据处理经验,提供的可靠、安全、易用的大数据处理、分析能力;与行业内先进的三方系统实现集成,提供领先一步的用户体验;应用服务全面SaaS化,可以按需为用户提供不同层次的服务。
1)数据采集层(Caas)
以基于云化的IoT联接管理平台为核心,同时支持公有云和私有云部署。支持无线、有线等多种网络连接方式接入,可以同时接入固定,移动(2G/3G/4G/NB IoT);丰富的协议适配能力,支持海量多样化终端设备接入。在车联网领域,遵循了JT/T 808等标准规范。
2)基础设施层(Iaas)
可以通过弹性计算,快速增加或删减云服务器数量,满足快速变化的业务需求。稳定的网络架构,采用成熟的网络虚拟化技术和网卡绑定技术,在 T3级以上数据中心中运行,保证网络高可用性。具备木马检测、暴力破解防护、漏洞扫描等基础防护功能,针对Syn Flood、ICMP Flood 等各种大流量攻击提供 DDoS 防护。
3)平台服务层(Paas)
基于spring cloud框架进行微服务开发,采用docker方式部署,通过kubernetes对docker进行管理。实现了系统的高并发、高可用以及系统版本的快速迭代。系统具有弹性伸缩、应用配置推送、限流降级、限流管理、熔断管理、鹰眼链路追踪、通知报警、服务监控等能力。
4)数据服务层(Daas)
对外提供的可靠、安全、易用的大数据处理平台。按需部署大数据处理服务实现数据处理需求,例如报表展示,数据提取、分析,客户画像等大数据应用。通过实时流式场景下的大数据处理、分析的应用,实现对实时业务的风险监控与告警。支持物联网的海量传感器数据处理、工业生产线的实时故障预警、实时交通流量分析。基于Hadoop体系的MapReduce、HIVE、PIG、SPARK技术提供强大的数据离线批处理能力,实现对数据进行抽取、转换、加载等离线数据处理加工。通过离线数据处理引擎,对企业所积累的数据进行ETL处理,快速发掘海量历史数据的商业价值和社会价值。具备强大的数据分析与探索挖掘能力,对PB级规模下的大数据进行可视化的数据分析探索,在纷繁复杂的商业数据中快速获取数据洞察力。具备强大机器学习能力,对数据进行深度挖掘,进一步发掘海量数据中蕴藏的无限价值。
5)应用服务层(Saas)
可以按需为用户提供不同层次的服务,并且通过对MetaData(元数据)的配置满足不同客户的需求,不需要为每个客户进行特定定制,大大降低定制开发的成本和系统实施成本,对于新增功能具有快速扩展及二次开发的能力。
二、系统建设内容
1)系统管理
角色管理:该功能增加、修改及删除角色信息,是对系统权限管理;
用户管理:该功能是用户定义并分配相应的权限;
组织结构管理:该功能用于维护单位组织结构,并以此组织结构关系分配用户及角色系统权限,设定系统流程;
地图管理:该功能用于地图服务发布管理;
2)测试管理
该功能维护园区测试所用到的场景信息及场景匹配相关设备信息;可以维护园区内测试方案和测试项目。可以对测试标准进行管理,支持测试工作依据测试标准评价测试车辆功能;同时展示对园区内当前正在测试的车辆内外信息、场景信息,辅助用户制定其他测试计划,提供测试资源调配,避免使用冲突。
3)设备设施管理
该功能维护园区内包含所有设备类型,支持设备管理各项功能的应用以及对其基于分类的查看、检索、管理;对园区内包含设备及场地信息进行管理,提供对设备巡检信息及日常信息维护功能;展示设备明细及辅助设备库存及场地信息。
4)业务管理
预约管理:该功能用于客户预约管理,包括测试时间、测试内容、测试单位相关信息、驾驶员信息等;该功能还用于预约信息内部审核及客户对预约信息确认;
计划管理:该功能对预约管理审核通过的预约单进行计划工作,工作人员制定计划及按计划进行测试过程管理,包括测试记录表打印,测试结果维护及打印,测试结项;
测试费用报告:该功能用于测试过程中涉及到的所有费用详细信息的维护及打印;
5)可视化管理
通过该功能的实现,可以分别按设备分类、场地分类、场景分类等展示地图及其分布的情况,并且通过可视化的地图导航对它们进行查看和管理。
6)故障管理
该功能用于园区内设备、场地等发生故障时,维护故障信息,启动故障处理流程;能实现故障处理分工管理工作,将故障信息发送给指定维修人员进行维修;并对相应的故障维修进行详细记载及进行故障的历史追溯。
7)智慧交通管理系统
交通信号控制:该功能用于对信号等实时控制,在平台可设置信号灯灯态;
视频监控管理:该功能用于对园区内监控设备的管理,可以实时查看监控设备状态、查看实时视频及历史视频回放。
8)测试监控中心
通过测试监控中心的功能可以查看正在测试中的测试车辆列表,展示当前测试车辆的基本信息,包括测试主体、测试内容、用到的场地及设备情况等,同时进行相应的数据统计。同时还可以实时展示车辆行驶时车内外的监控视频、车辆运行数据及在地图上显示车辆正在运行的轨迹。
9)数据分析中心
数据分析中心包括测试数量统计分析、测试车型统计分析、测试类型数据统计分析、测试里程统计以及设备场景等统计功能。
10)V2X测评系统
通信性能分析:对v2x通信过程中的若干重要的参数进行测量和比对,以此进行通信性能分析,包括通信过程中时延、平均时延、正向抖动、负向抖动、丢包数量、丢包率以及通信系统总的吞吐量。
预警功能分析:对v2x测试中预警功能在若干场景中的应用进行开发,得到重要的参数和安全等级,以此进行预警功能分析,包括:前向碰撞预警、十字路口碰撞预警、EBL刹车灯预警以及电子警示牌提醒。
11)数据采集可视化系统
行车路线采集:该功能是对测试车辆行进过程中测试路线数据的采集;
行车数据采集:该功能是测试过程中车辆监控数据的采集,包括车辆位置(经度、纬度)、车辆速度、航向角、加速度、时间;
行车视频采集:该功能是测试过程中车内驾驶情况、车外路况,场景视频的采集;
结语:
通过对智能网联汽车应用示范区管理平台的研究和实践,我们采用了先进的云架构,实现了对示范区日常运营业务的管理,实现了对车辆运行数据的监控,实现了对相应测试数据的统计和分析。利用示范区管理平台建立了流程化、规范化、标准化的管理方法,实现了示范区测试管理业务的目视化,为专业化、精细化、科学化的管理提供了依据,促进了示范区运营服务体系的高效运转,增进了示范区整体业务管理水平。
本文作者:巴勇 王梦阳 赵立彬