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科普,一文详解V2X HIL测试

• 什么是V2X?

• 什么是HIL测试?

• 为什么需要C-V2X HIL测试?

• C-V2X HIL测试系统长什么样子?

• C-V2X HIL测试系统如何工作?

什么是V2X?

学一门学问要从概念开始,V2X的概念相信大家都不陌生,这里简单说一下,V2X是Vehicle to Everything的缩写,直译过来的意思是车联万物,具体指的是V2V,V2I,V2P和V2N,这几项可以在下方找到对应的解释。

V2I:指的是车辆与道路设施之间进行通信,例如,当汽车接近交叉路口时,信号灯可以告诉汽车交通信号会在什么时候切换。

V2N:指的是车辆与蜂窝网络交换数据,可以提供实时交通信息,比如施工区警告,通过 V2N 还可以提供 SOS 服务以及远程诊断和维修。

V2P:指的是车辆与行人和非机动车之间进行通信,以便在驾驶员视线受到妨碍时也能保障这些人的安全。

V2V:指的是车辆与车辆之间的通信,主要是车辆之间的短时延通信,避免车辆碰撞等安全性问题。

传感器本身都是有视野范围的局限性,那些它们看不到的死角,或者是道路上有遮挡物又该怎么办呢?这时就该V2X发挥作用了,通过V2X技术,车辆得以发送和接收到其他车辆、道路等参照物的通信信号,得知那些视野范围外的路况信息,从而通知车辆本身,避免事故的发生。

 

什么是HIL?

说完了V2X,我们再来说说HIL,HIL全程Hardware-in-the-loop,中文翻译过来叫硬件在环。还有几个和它名字很像的“兄弟”,MIL,SIL和PIL,相信搞工程的同学们对此都不陌生,所以这里不详细解释每个词的含义,简单来讲,MIL和SIL只是在软件层面(模型和代码)进行测试,PIL在前两者的基础上引入了更贴近现实的编译环境,而HIL测试则是在前面的基础上引入真实的待测物进行测试。

那么为什么需要HIL测试呢?由于汽车本身的零部件繁杂,很多系统硬件和软件也是在并行开发,HIL测试可以有效地对单个系统进行测试,避免集成后出现严重的bug,同时对于一些危险性比较高或者是极端的情况,也可以使用HIL来进行测试。在后续的文章中,我们也会为大家以V2X HIL系统为例,让大家了解HIL测试系统的架构。

为什么需要C-V2X HIL测试?

前面我们说过V2X的本质在于通信,在V2X测试中,测试的对象往往是OBU/RSU(车载单元/路侧单元),负责收发信号,怎样测试它是否符合标准呢?

当然是车上带着它在测试路段走一圈,针对不同场景来看看数据,但这说起来简单,实际上非常费时费力,搭建真实场景不仅费时费力,重复测试和极端情况测试也很难,安全性无法保证,测试周期长,效率也很低。所以在真正的路测之前,先进行HIL测试,安全,准确可重复地对OBU/RSU测试就很有必要。下面我们就来看一下,如何来进行V2X HIL测试吧

C-V2X HIL测试系统长什么样子?

首先我们来看一下整个测试系统的架构。下图是由是德和怿星共同搭建的C-V2X HIL测试系统的方案架构,我们以此图为例,让大家来看看V2X HIL测试包含哪些部分,该方案的DUT为OBU,所以在下方的文案中,我们也从OBU的角度进行解释

红色部分:红色部分是场景仿真软件,前面我们讲过,在路测之前,无法把OBU/RSU带到真实的环境中进行测试,所以为了解决这一难题,通常使用场景仿真软件来代替真实场景进行测试,常用的场景仿真平台如图中的PreScan,VTD和CarMaker等等。

典型的场景包括FCW(前向碰撞预警场景),DNPW(逆向超车提醒场景),LTA/ICW(左转和交叉路口盲区提醒场景)等等,还有一些典型场景可以参考中国汽车工程学会发布的T/CSAE 53-2017标准,当然有时也有用户自定义的一些场景,图中所示的这套系统也可以进行支持。

 

从场景中获取的数据有三类:

 

RV/RSU数据:远车,路侧单元数据

 

HV CAN/ETH数据:主车运动消息

 

HV GNSS数据:GNSS定位和授时信号

 

下面就这三类数据各自的部分进行架构的讲解:

 

RV/RSU数据传输包括:

RV Simulator/RSU simulator:此部分主要是ITS协议栈,它会负责接收场景中的RV(Remote Vehicle即场景中仿真的远车)以及RSU出数据,然后转换成报文的形式,为传递给物理层做准备,常见的报文包括BSM,SPAT,MAP,RSI等等。

Keysight C-V2X软件和Keysight E7515B硬件:即是德科技的C-V2X测试平台,在此系统中用于射频信号测试,支持物理层的测试,E7515B单表是可以支持4G,5G信号的测试,在此系统中主要用于V2X的测试,在接收来自ITS协议栈的报文后,会通过PC5将信号传输到DUT。

 

HV CAN/ETH数据传输包括:

CAN卡/以太网卡:接收来自仿真场景中的车身运动信息,完成数据处理之后,发送给OBU。

 

HV GNSS数据传输包括:

GNSS模拟器平台:在此系统中使用的是GSG设备,负责接收来自场景中的仿真的GNSS信号作为自身的动态输入,在HIL系统中需要它来实现动态更新,GNSS模拟器在实际测试过程中与E7515B进行物理连接,完成时间的同步,然后发送射频信号给OBU,再完成与OBU的时间同步。

 

了解了图上的系统架构以及基本概念之后,让我们来看一下实际的测试系统长什么样子?

简要概括一下这套C-V2X HIL测试系统的特点:

 

整套系统由是德科技无线综测仪,GNSS模拟器和V2X场景仿真平台以及协议栈组成。

从物理层来讲,是德科技的UXM支持4G,5G和C-V2X的测试,在该系统中充当射频和接入层测试的主要设备,硬件计算资源强大,对于上层复杂场景如拥塞,多目标等都能轻松支持;接口开放,支持市面上成熟的C-V2X协议栈,满足协议一致性测试需求。

 

从上层来讲,整套系统支持各类成熟的商用仿真平台,同时可以仿真CSAE标准场景和自定义场景;协议栈方面,支持国标各类报文,以及集成了可支持安全策略的扩展接口。

 

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