AutoR智驾 2021-05-28 16:30
刘靖宇:智能网联汽车的测试挑战和测试设备研究
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预计在2023年,中国的NCAP新车质量报告会引入增加基于C-V2X的汽车评价。基于CXA1中国汽车学会的预测,2025年新车发布有一半50%基于C-V2X的功能。

5月27日,在中国汽车工程学会、国家智能网联汽车创新中心主办的第八届国际智能网联汽车技术年会上,自罗德与施瓦茨(中国)科技有限公司产品经理刘靖宇发表了主题为“智能网联汽车的测试挑战和测试设备研究”的相关报告。


以下内容由智驾网整理自论坛现场速记,未经本人确认。


演讲全文:


大家上午好,我是罗德与施瓦茨的刘靖宇,先介绍一下罗德与施瓦茨公司,它是总部在德国慕尼黑专注于自我测试测量系统与仪表的一家公司,它进入中国已经有将近30年的时间。其实我们主营的业务是传统的蜂窝东西,比如2G、3G、4G,包括现在的5G。

    

汽车是我们一直关注的方面,切入比较多,基于目前的智能网联汽车Topic,基于当年国内的需求、国内的标准,我们也制定推出了我们的一些测试方案,借助这个机会跟大家分享一下。

    

C-V2X这个技术最早是在4G LT的基础上提出来的,大概在2013年左右提出一个标准。


最早面向的场景就是说对于一些没有蜂窝或者没有基站覆盖的边缘地区,比如说郊区,比如说山区,这是靠终端到终端的一些relay实现增加覆盖的场景。其实这个标准在手机通讯上并没有大规模的展开,但是对于汽车这个行业,其实中国很早就抓住了这个契机,也制定了中国基于汽车的一个标准。

    

有一个节点,2018年中国的信通院主导的基于汽车的三个测试,相当于这个项目的落地。在2019以及2020年先后测试在进行中,去年12月份我们在上海参加了汽车城承办的测试。


2021年,我们在一些商用车、乘用车上正式支持了C-V2X智能网联汽车的能力。


预计在2023年,中国的NCAP新车质量报告会引入增加基于C-V2X的汽车评价。基于CXA1中国汽车学会的预测,2025年新车发布有一半50%基于C-V2X的功能。这个前途还是比较乐观的,这就是引入大量的人、大量的物力,基于智能网联汽车加大投入。

    

下面分享一下C-V2X智能网联汽车标准。我这边列了欧洲标准和中国标准,从这两个标准大家可以看,在底层,其实底层接入层基于的标准都是物理层包括层二的标准。中间层包括网络层,还有消息层,其实中国的标准跟欧洲的标准从这一块可以看出来是异曲同工的,以及上层的应用层的标准,主要分为这三大块。

    

先说一下欧洲的标准,欧洲标准实际上制定底层的标准是基于3GPP,它是一个国际全球在无线痛心伤大量使用的标准。对于安全和传输层以及消息层相关的是基于欧洲的国际联盟,应用层基于SAE汽车工程学会相应的标准,这是欧洲的标准制定。它相对来说从功能而言比较清晰,但是可能因为由于政策的原因,其实欧洲的标准在基于C-V2X是远远落后于中国的速度。

    

下面一张图片是中国的C-V2X标准。底层典型的接入层是基于3GPP,基于国内的CCSA航标,对它进行了重新的定义以及特定标准的参数,对它基于中国特定需求的一个专用的标准。对于网络层和消息层,因为对于C-V2X而言,它的网络层是基于行标的标准,中国C-V2X网络层是针对通讯,这个层比较窄,比较大的是消息层,因为在消息层定义了大量的消息级,比如说基本的安全消息、地图消息、红绿灯消息等各种各样的消息。还有一个层跟它并行的就是安全层,因为对于汽车而言安全性是一个主要考虑的因素,比如说车辆是否被黑,车辆的安全是否能有效地得到一个保护,这都很重要。其实这个标准是基于行标,基于CCSA定义的安全技术要求以及相应的测试规范。

    

应用层主要是基于C-SAE定义的不同阶段。2017年定义的A1的标准,以及去年2020年定义的A2的标准。下面我们看一下几个标准具体的内容。

    

对于应用层的标准,它主要是C-SAE汽车功能学会定义的A1的标准,它一共定义包含17个场景,这些场景如果从大的划分可以分为低时延、高频率,以及高时延、低频率两大类型的场景。从通行来看,它分为车车通行,以及车道基础设施之间的通行。从传输的频率和时延两个指标,以及车的定位精度以及消息覆盖范围,在相应规范里面都有一个明确的定义。这个规范因为是2017年发布出来的,其实基于这个规范从行业来说都是经过了大量的测试,这个测试只要是我们OEM厂家对车本身的研发测试和各种场景的测试。

    

这是C-SAE定义的DAY2的标准,这里面有十几个大的场景,已经在定义出来,主要还是基于车车通行,以及车道通行。从它触发的机制和消息类型,是否是安全消息,还是通行效率相关的消息,以及包括辅助的消息,从这个层面都进行了定义。而且这个标准是刚定义的,这是一个场景的标准,其实这个标准定义它也逆向推在消息级基于这个标准进行大量的支撑,所以其实未来在消息层面定义它还要进行大量的扩充,基于当前DAY2的标准。

    

这一页的要求是三大块,对于整车的要求,对于系统车基功能的要求,以及再聚焦的话,车的天线能力都有明确的要求,对整车环境的适用性,车的一些电器的指标,车的稳定性,以及EMC的指标,都有明确的定义。对于车的功能测试,要做OTA升级,数据怎么传输、怎么发送、怎么接收,以及数据的安全一致性,其实都有明确的测试项,也有相应的测试方案和测试方法。

    

对于车天线指标,比如说车的天线发射指标,发射车的信号不能干扰到相邻车的正常接收。以及车的接收指标,在一些比较弱信号情况下,或者干扰相对大的情况下,你是否能有一个比较好的接收指标,这些都是有明确的要求,以及未来车都是有支持GPS、北斗相关的导航功能。车在特定的场景下是否有一个比较精确的指标,比如说30米的定位精度,或者3米的定位精度,这是水平方向的。未来对于垂直方向是否有定位精度的要求,这些对于未来的智能网联汽车其实也需要相应的标准。当然,目前我们已有一些相应方案落地,还会继续研究这些相应的东西和关键的参数。

    

目前为止,汽标委的标准其实还是在征求意见,据我们所知还是在征求意见,可能在今年晚一些时间或者明年会realise出来。

    

这一块是我们罗德与施瓦茨公司在智能网联汽车行业的方向上能做什么,因为罗德与施瓦茨公司是一家做测试测量仪表的公司,基于C-V2X的汽车我们做的东西就是测量,提供给业界比较稳定高效的测试方案。比如说对于接入层,传统点对点通信,或者说我们现在基于PC5接口的一些射频测试,基于层2的协议测试方案,以及基于一些网络层、安全层、消息层,传输这些消息协议一致性的方案,以及基于应用层提供给OEM客户的仿真方案,甚至HiL、ViL等方案,这是我们能提供给大家的一些方案。

    

具体而言对于车的一些射频指标,比如天线的发射指标,其实我们是国际通用的标准,对手机是这么要求的,比如发射机端最小的发射功率,以及频谱的模板,以及一些打散,这些都是需要强制测试的。对于车的接收指标,比如说车的接收灵敏度,比如说输入的最大电瓶,以及它对于车接收的影响,是接收机的杂散的指标,这实际上都是测试。以及一些性能相关的测试,几条相关的测试,这些都是射频测试要测的东西。

    

目前为止,我们跟中汽研退出了(PPT11页)右边的方案,满足国内C-V2X车对射频测试的要求。C-V2X是一个包含从底层接入层到网络层到消息层到应用层的一个全层的方案,目前基于这个测试要求,我们是基于信通院CCSA的标准,以及跟东软(音)公司共同合作开发了基于C-V2X全层的一致性方案。目前这个方案其实已经在信通院做了认证方案。可以看到现在国内已经有一些厂家有认证实验室,可以进行相关C-V2X全层协议站的测试。

    

这个全程协议站的测试包含哪些内容?主要包含三大块:

    

第一块是安全相关的内容,比如说密钥的发布,怎么授权一些客户,这实际上是安全相关的测试。

    

第二块就是消息级测试,比如说Bim消息级,以及红绿灯消息级,对于OBU、RSU都要满足它发这些信源的流程,以及它消息的格式都是一致的。避免如果消息不一致,这一块就会导致OBU发出的东西,另一个OBU收不到。或者RSU发出的东西,OBU收不到,这种我们叫做互联互通测试的堵塞。

    

还有一个测试也是在这个测试中,就是我们还会基于中国四化的要求,其实我们现在也在考虑把一些基础射频相关的测试加入到当中。有一个背景是什么,因为我们在做去年的测试的时候,其实大家来的模组或者OBU、RSU参差不齐,而且大家对于版本的控制,对于参数的设置,对于一些要求的带宽、频点等收发的具体参数,这些都是完全不一致的。对于这一点我们也跟信通院进行了大量的讨论,保证协议功能测试基础上,要先有一个互通测试,ROT测试,保证大家的参数或者大家收发的消息能够一致,所以我们会做一个基础的测试,做协议测试预置的测试。

    

刚才提到C-SAE,它有day1和day2场景测试,实际上day1是有17个场景。


罗德与施瓦茨公司跟VECTOR合作,我们是基于day的场景其实不光开发了17个场景,其实基于这17个场景还延伸出来100多个场景。


我们跟VECTOR合作不光满足了中国的C-V2X,或者说满足中国的要求,其实我们还是满足欧洲的ITS-G5的要求,以及美国的WAVE的要求。还有一些安全的消息例如CAN、LIN、MOST,都是通过这个软件平台仿真实现的,在实验室端就能测试车基或者整车消息层,或者消息传输收发的能力。

    

这一块是我们跟VECTOR的合作,这是一个动态图。


从这个软件界面可以分析出来,这个车辆比如说状态信息,它的消息信息,网络传输的信息等等,就是通过这个工具都可以进行track这样保证它车辆研发阶段消息跟协议标准是高度一致的。

    

同时,因为当前国内的场景国内客户比较多样,其实我们也是基于一家的方案不能够满足各家的需求,可能各家有一些特定的定制场景,这样我们公司相对选择了一个比较灵活的方案。我们提供了通用的C-V2X平台,同时跟国内的一些合作伙伴,包括像北慧,像中汽研,以及一些软件公司,比如说中创等等,我们去基于各个不同用户的特定需求,开发交钥匙的解决方案,这样场景的来源不仅局限于标准层面,其实有很多是远远超过标准的要求。

    

还有其他的一些解决方案,不光智能网联C-V2X是关键的指标,其实除此之外很多车还有3G通信能力、2G通信能力,包括4G的通信能力,未来还有5G的通信能力。车机交互有wifi、蓝牙、导航、GPS、北斗等等各种各样的技术,其实我们能够提供全方位的一个解决方案,这个解决方案不光是局限于车的射频指标,还有车比如说OTA,要做数据收发的一些能力指标。在什么样的高速场景下能达到什么样的能力,你在低速的场景下达到什么样的能力。你在有遮挡、无遮挡能力的要求都是不一样的,以及协议相关的测试。

    

同时,我们还跟行业需求对接,给很多客户定制了一些研发的选件,不光是基于V2X,还有基于4G的,有很多的研发功能。我们可以用客户自己提供界面化的东西,我们叫Carse,用客户自己定义场景,自己选择测试项,自己定义指标,自己来实现仪表侧跟备测件,比如说跟车上某个部件之间的通信,来测试它的射频,有各种各样的指标。

    

同时,我们还跟一些合作伙伴,比如像星云,我们支持车的在环测试,比如硬件在环、整车在环的方案,这都是基于我们的通信仪表跟车机来建立一个完整的链接,通过3D的仿真软件,通过它的转台转毂雷达等等模拟各种各样的场景,在实验室达到一个高效低成本的测试方案。

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