車百智能網(wǎng)聯(lián)研究院（武漢）有限公司 徐 紅 王勇剛 衛(wèi) 楊

國(guó)家智能網(wǎng)聯(lián)汽車與智慧交通（武漢）示范區(qū)項(xiàng)目的指揮調(diào)度中心大屏上，接入了智能網(wǎng)聯(lián)車輛位置數(shù)據(jù)，但大屏上出現(xiàn)車輛不在車道上行駛，車輛來回掉頭、車輛無故停止在馬路中間等異常現(xiàn)象。而車輛位置數(shù)據(jù)從車端輸出到大屏展示，經(jīng)歷了很長(zhǎng)的傳輸鏈路及多次處理，為了解決車輛軌跡顯示異常這個(gè)系統(tǒng)問題，本文基于車輛位置數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)了多層次的測(cè)試方案，可以為其他示范區(qū)解決車輛軌跡展示問題提供測(cè)試和研發(fā)參考。

1 研究背景

為滿足智能網(wǎng)聯(lián)汽車開放道路測(cè)試和示范應(yīng)用需求，探索車路協(xié)同與智慧交通場(chǎng)景應(yīng)用，武漢智能網(wǎng)聯(lián)汽車與智慧交通應(yīng)用示范區(qū)二期項(xiàng)目基于“新四跨”開放標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)了“四網(wǎng)一平臺(tái)一中心”，即由路側(cè)通信設(shè)施、5G專網(wǎng)通信基站等組成的通信網(wǎng)，由電子標(biāo)識(shí)標(biāo)牌、路側(cè)立桿等道路網(wǎng)，由視頻相機(jī)、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、氣象環(huán)境檢測(cè)器等智能感知設(shè)施組成的感知網(wǎng)，由高精度定位、高精度地圖、三維城市建模等組成的數(shù)據(jù)空間網(wǎng)，以及CA認(rèn)證安全平臺(tái)和車城融合的數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)駕駛、車路協(xié)同以及智慧交通等相關(guān)場(chǎng)景應(yīng)用和展示。

但是智能網(wǎng)聯(lián)公交車在可視化平臺(tái)上顯示時(shí)存在不按車道行駛、駛出道路、異常掉頭、無故停車等問題，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到可視化平臺(tái)的展示要求。本文針對(duì)出現(xiàn)的車輛位置顯示異常的問題，根據(jù)車輛軌跡數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的架構(gòu)，給出了相應(yīng)的測(cè)試方案。

2 車輛高精度定位軌跡數(shù)據(jù)可視化顯示架構(gòu)（見圖1）

圖1 車輛位置傳輸架構(gòu)圖

車輛高精度定位軌跡三維可視化展示主要涉及四個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：武漢市北斗RTK定位服務(wù)、車載定位終端、云控平臺(tái)、三維可視化平臺(tái)。北斗定位服務(wù)為車載定位終端提供RTK差分信息；車載OBU定位終端利用RTK差分信息及定位算法解算出高精度位姿，并打包到BSM報(bào)文中，以10Hz的頻率輸出；云控平臺(tái)通過UU空口實(shí)時(shí)接收車輛上傳的BSM報(bào)文；三維可視化平臺(tái)則訂閱云控平臺(tái)側(cè)發(fā)布的BSM數(shù)據(jù)，提取經(jīng)緯度等信息并經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、插值、擬合等處理將車輛軌跡顯示到三維可視化平臺(tái)上。

3 測(cè)試方案設(shè)計(jì)

針對(duì)車輛位置數(shù)據(jù)的復(fù)雜傳輸鏈路，為減少測(cè)試變量，設(shè)計(jì)了如圖2所示的測(cè)試方案。

圖2 總體測(cè)試方案

可視化平臺(tái)要準(zhǔn)確還原車輛真實(shí)的行駛軌跡，就需要保證車輛定位精度、車輛位置數(shù)據(jù)的傳輸準(zhǔn)確無誤且穩(wěn)定有序、三維模型等的精度等等。其中影響車輛定位精度的有兩方面因素：RTK差分源質(zhì)量和車輛自身定位精度。而車輛位置數(shù)據(jù)傳輸及質(zhì)量主要依賴于BSM消息集；同時(shí)對(duì)車輛位置數(shù)據(jù)的處理及底圖數(shù)據(jù)的精度也會(huì)影響車輛位置展示的效果。

因此測(cè)試方案分為5個(gè)部分：（1）武漢市RTK定位服務(wù)測(cè)試；（2）基于車載OBU終端的高精定位測(cè)試；（3）BSM數(shù)據(jù)收發(fā)頻率和時(shí)序測(cè)試；（4）三維模型和高精度地圖精度測(cè)試；（5）三維可視化平臺(tái)軌跡測(cè)試。

4 測(cè)試內(nèi)容

4.1 武漢市北斗RTK定位服務(wù)

示范區(qū)聯(lián)合武漢大學(xué)建設(shè)了由10個(gè)北斗地基增強(qiáng)基準(zhǔn)站組成的CORS系統(tǒng)，利用核心定位算法解算實(shí)時(shí)衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，形成多基準(zhǔn)站差分定位用戶數(shù)據(jù)，向包括自動(dòng)駕駛汽車、北斗車聯(lián)網(wǎng)公交車等在內(nèi)的車聯(lián)網(wǎng)用戶持續(xù)提供動(dòng)態(tài)、連續(xù)、快速、高精度、高可靠性米級(jí)、分米級(jí)、厘米級(jí)等多層級(jí)高精度位置服務(wù)并能提供參考?xì)v元為2000的CGCS2000坐標(biāo)系及參考?xì)v元為2005的WGS84兩種坐標(biāo)系的位置服務(wù)。

為了評(píng)估差分服務(wù)的質(zhì)量及差異，測(cè)試方案設(shè)計(jì)了RTK定位服務(wù)系統(tǒng)的差分?jǐn)?shù)據(jù)完整率、與千尋網(wǎng)的定位差異、坐標(biāo)系差異及部署在不同服務(wù)器上的差分定位差異等多維度的測(cè)試。

4.2 車載OBU定位終端

車載OBU終端的定位精度直接決定車輛在大屏上顯示的位置精度。本次研究的北斗車聯(lián)網(wǎng)車輛主要安裝了大唐OBU定位終端和華勵(lì)OBU定位終端。大唐車載OBU采用GNSS-IMU組合導(dǎo)航形式進(jìn)行定位，在GNSS的信號(hào)屏蔽或失鎖時(shí),組合導(dǎo)航系統(tǒng)仍可通過IMU繼續(xù)進(jìn)行導(dǎo)航,但會(huì)因IMU的累積誤差而使系統(tǒng)的精度降低；其定位精度由GNSS定位精度、標(biāo)定精度、融合算法和慣導(dǎo)性能等多因素決定。

4.3 基于車聯(lián)網(wǎng)云控平臺(tái)的BSM報(bào)文測(cè)試

BSM為車輛基本安全消息包含了車輛位置、速度、航向角等信息，用來在車輛之間、車輛與平臺(tái)之間交換自身安全狀態(tài)數(shù)據(jù)。BSM消息是車輛位置傳輸?shù)妮d體，BSM消息傳輸?shù)念l率、時(shí)序、質(zhì)量對(duì)車輛位置顯示起著至關(guān)重要的作用。因此BSM消息是整個(gè)測(cè)試研究中最重要的對(duì)象之一。

該部分測(cè)試主要包含以下內(nèi)容：

（1）BSM軌跡一致性進(jìn)行分析，主要是基于高精度地圖，將OBU發(fā)送給平臺(tái)的BSM數(shù)據(jù)和平臺(tái)adaptor接收到BSM數(shù)據(jù)進(jìn)行軌跡還原及疊加，排查平臺(tái)端因性能原因或數(shù)據(jù)處理導(dǎo)致軌跡點(diǎn)遺漏或點(diǎn)位順序錯(cuò)亂等問題帶來的位置偏移。

（2）TWIN處理機(jī)制測(cè)試。BSM數(shù)據(jù)從Adaptor傳輸至Twin后，TWIN會(huì)對(duì)BSM數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以降低BSM頻率、保證BSM數(shù)據(jù)推送質(zhì)量等。因此在這一環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)了TWIN接收到發(fā)布BSM數(shù)據(jù)的時(shí)序一致性測(cè)試。

（3）BSM數(shù)據(jù)發(fā)送頻率測(cè)試。當(dāng)BSM數(shù)據(jù)發(fā)送頻率不穩(wěn)定時(shí)，可視化展示平臺(tái)上會(huì)出現(xiàn)車輛行駛速度不平滑，甚至無故停在路中央的現(xiàn)象。因此設(shè)計(jì)了從OBU端到大屏端的BSM數(shù)據(jù)頻率時(shí)序測(cè)試，以驗(yàn)證數(shù)據(jù)在每個(gè)環(huán)節(jié)的發(fā)送和接收頻率都基本一致。

5 應(yīng)用測(cè)試及結(jié)論

武漢示范區(qū)項(xiàng)目按照以上測(cè)試方案對(duì)RTK定位服務(wù)、OBU、車聯(lián)網(wǎng)云控平臺(tái)等先后進(jìn)行測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，高精度的車輛定位及軌跡展示主要與以下因素有關(guān)：

（1）RTK服務(wù)：武漢市北斗定位服務(wù)網(wǎng)的穩(wěn)定性，包括基站在線率、通訊穩(wěn)定性、定位網(wǎng)覆蓋范圍等。

（2）車載終端：定位算法、IMU標(biāo)定、BSM數(shù)據(jù)質(zhì)量、所處環(huán)境的GNSS信號(hào)強(qiáng)弱等。

（3）云控平臺(tái)：服務(wù)器處理性能、BSM數(shù)據(jù)處理機(jī)制、BSM數(shù)據(jù)推送頻率等。

根據(jù)測(cè)試問題經(jīng)優(yōu)化后，車輛軌跡展示有了改善。但是這種改善并未持續(xù)，之后不斷有新的問題爆發(fā)。因?yàn)楸倍范ㄎ环?wù)（武漢市）、三維可視化平臺(tái)等都是復(fù)雜的系統(tǒng)，還需要從平臺(tái)架構(gòu)、武漢市北斗定位網(wǎng)差分算法優(yōu)化、車輛在復(fù)雜環(huán)境下的定位精度、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)等方面著手，才能在三維可視化平臺(tái)真正實(shí)現(xiàn)車輛實(shí)時(shí)、真實(shí)的軌跡還原。