封闭测试场条件下基于DSRC的车联网通信性能测试

专用短程通信(Dedicated Short Range Communication,DSRC)是车联网的主要技术之一,针对DSRC测试评价的需求,在封闭测试场环境下构建了多个典型车联网应用场景。制定了详细的测试方案,以丢包率(PacketLoss Rate,PLR)和时延(Delay,DE)为评价指标,测试分析了速度、距离、遮蔽物等因素对DSRC通信性能的影响。测试结果表明,通信距离和遮蔽物是造成DSRC通信性能下降的主要因素。     

基于V2X应用场景的专用短程通信性能道路测试研究

基于试车场道路测试,研究了不同V2X应用场景下专用短程通信(DSRC)的时延和丢包率,重点分析了通信距离、车辆运动状态、障碍物类型等3方面因素对"车-车""车-路"通信性能的影响。同时,基于路径损耗理论和遮蔽效应理论,建模分析并阐释了试验结果的内在机理。研究结果表明,DSRC丢包率随着通信距离的增加而提高,时延和丢包率在建筑物等遮蔽环境下显著提高。     

基于PC5/Uu模式的LTE-V2X测试

作为车路协同功能实现的关键技术,V2X通信能够为驾驶员提供交通状态信息和危险预警信息,因此对V2X通信的及时性、准确性提出了较高要求。随着LTE-V2X相关标准的制定,以及基于LTE-V2X通信的路侧单元和车载单元产品的发展,现在亟需进行基于设备的实车测试,对相关产品和标准进行测试和验证。由此总结了车路协同路侧端所实现的功能,并进行了分类,其中包括12个交通诱导类功能、4个道路感知类功能。然后针对路侧单元和车载单元相关产品对这些功能进行实车测试,主要包括两方面测试内容：一是功能性测试,根据设计的功能,进行场地和设备部署,并对不同的行驶速度和预警距离,测试功能预警能否有效实现;二是通信性能测试,主要测试设备的通信延时和丢包率是否满足功能需求。经过测试,在不同的行驶速度和预警距离下,所设计的功能均能有效实现预警;PC5和Uu模式通信性能受通信距离和车速的影响不大,在有效的通信范围内,保持正常车速行驶,PC5模式能满足车路协同路侧端所涉及的功能需求,而Uu模式由于丢包率和通信延时性能均稍大,不能单独满足功能需要,只能与PC5模式同时使用以增大通信数据的准确性;在相同的速度和距离条件下,PC5...     

面向车路协同关键通信技术的研究

车路协同系统的应用已是新一代智能交通系统的发展方向,是缓解交通拥堵、减少交通事故的重要手段。本文研究了车路协同通信技术的特点,分析并对比了DSRC、LTE-V2X两种主要面向车路协同关键通信技术,并介绍了在车路协同应用领域极具潜力的5G技术。最后对各种通信方式在不同场景下的通信性能进行实际测试和分析,对智慧公路车路协同系统的发展起到了重大作用。     

浅析无线信道环境对LTE-V2X通信性能的影响

由于智能网联汽车LTE-V2X功能对安全预警、自动驾驶的重要作用,如何定量准确评估汽车无线通信能力是智能网联汽车测评领域的关注点。其中,汽车通信能力除了受自身芯片能力及天线系统增益的制约外,还受到外界无线信道环境的影响。本文针对前期LTE-V2X功能实际道路测试中发现的通信中断问题,选取了3个典型道路场景,对LTE-V2X终端的通信距离、丢包率等数据进行采集与分析。下一步将对采集到的无线信道环境进行信道建模与试验室复现,为智能网联汽车通信可靠奠定基础。     

车联网中的ZigBee通信网络传输的影响因素分析

以特殊车辆在交叉路口的信号灯优先控制为应用场景,研究影响短距离ZigBee车路协同通信的因素。搭建1个基于CC2530芯片的短距离车路通信简易模拟平台,通过对实测数据的分析,研究车速、多普勒频移、天线高度等因素对有效传输距离和掉包率等性能的影响,并建议通过自适应调制和功率控制来应对传输环境的变化。实验结果表明:车速小于40km/h、接收天线5.5m,传输距离20m时,通信传输掉包率保持在5%以下。因此,基于ZigBee的车路通信系统适合于车速较低的城市公交车辆在交叉路口的信号灯优先控制场景。     

基于车路协同的高速公路车辆碰撞预警模型

为了预防和减少高速公路碰撞事故的发生,及时向高速公路一定范围内的相关车辆提供事故预警信息,提出了一种基于车路协同的高速公路车辆碰撞事故预警模型。首先,基于4G和DSRC通信网络构建了高速公路通信场景与事故预警框架。其次,建立了高速公路环境下双车道两车相撞的事故场景,分析了车辆在高速行驶时发生碰撞的动机以及可能发生的碰撞事故类型。最后,分析了追尾碰撞与侧向碰撞发生之前两车在横向和纵向两个方向接近的全过程,探索两种碰撞事故发生的内在规律,建立潜在碰撞事故判定规则,并基于车路协同技术建立了以时间、位置、速度、车间距以及制动距离为参数的车辆追尾碰撞预警模型与车辆侧向碰撞预警模型。针对实车场地试验对碰撞事故测试成本高难度大等问题,基于Veins仿真平台搭建了具备4G和DSRC异构通信网络环境的高速公路车联网仿真场景,对两种事故预警模型的性能进行测试。测试结果表明,在车速低于120 km/h的情况下,通过潜在碰撞事故判定得到预警结果,并给相关车辆发送事故预警消息广播,能有效避免追尾碰撞和侧向碰撞的发生。     

通信时延与丢包下智能网联汽车控制性能分析

网联协同控制是智能网联汽车的重要应用场景，而车联网的通信时延与丢包可能导致控制性能下降，甚至影响行车安全。为了分析时延与丢包对网联车辆控制的稳态与瞬态性能的影响，设计了网联控制器，并开展了仿真与实车试验。基于车辆动力学特性，将通信时延与丢包下的网联车辆控制分解为纵向控制与横向控制，进行了统一建模，并设计了控制器进行试验分析；搭建了网联自动驾驶的CarSim-Simulink联合仿真平台，及集成可模拟时延与丢包的LTE-V原理样机的智能网联汽车试验平台；开展了不同时延与丢包率下网联跟车控制与网联路径跟踪控制的仿真试验与实车试验。试验结果显示：时延与丢包对控制误差的影响形态有相似性；时延或丢包率取系统及工况参数有关的小值时，如试验中时延小于200 ms或丢包率小于20%，工况随机因素对控制误差的影响可能超过时延与丢包的影响；在更大的时延或丢包率下，时延与丢包的出现方式（如出现时机等）对控制误差影响更大。研究结果表明：能实现针对网联车辆控制系统通信特性的控制器优化设计，使得当时延与丢包在工况相关阈值内时，系统控制误差有界。所揭露的规律一方面可用于对造成危险控制误差的时延与丢包工况进行预警，另一方面也可用于基于给定的稳态或瞬态控制误差边界，判定对应工况允许的时延与丢包率边界。     

全球车载通信DSRC标准发展及应用

研究了新一代车车、车路之间通信标准协议,即专用短程通信(Dedicated Short Range Communications,DSRC)和车载环境下的无线接入协议。调研了欧洲、日本、美国和中国车载通信标准的最新发展情况,阐述了DSRC系统架构、技术原理以及通信标准,重点分析了DSRC物理层和MAC层关键技术,比较了IEEE 802.11和IEEE 802.11p异同点,最后展望了DSRC技术在汽车工业、汽车通信上的发展前景。本文全面深入讲述DSRC技术特点,为下一步我国制定车载通信发展战略提供参考依据。     

基于仿真的IEEE802.11p在车路协同中的适应性研究

基于NCTUns对IEEE 802.11p在车路协同系统中车路通信的适应性进行了仿真,分别构建了一个通用城市平面交叉口和一段快速路仿真环境,研究了车辆数与时延、车辆数与吞吐量、车速与时延、车速与吞吐量之间的关系。得出了在仿真环境下,IEEE 802.11p在车辆数较大,特别是40辆以上时,其时延和吞吐量性能急剧变坏,而车速对时延和吞吐量影响很小的结论。     

车载通信DSRC技术和通信机制研究

DSRC(Dedicated Short Range Communications)技术是国际上专门开发的适用于智能交通系统(ITS)领域的车车之间、车路之间的通信技术。文章从DSRC的特点入手,介绍了DSRC标准的发展过程,重点讲了DSRC的系统架构和通信机制以及DSRC的MAC层关键技术研究,最后展望了DSRC技术在汽车上的应用。     

基于真实事故案例的自动紧急制动系统两轮车测试场景研究

两轮车事故是我国道路一种重要的交通事故类型,但我国在自动紧急制动(AEB)系统研究中还缺乏合适的两轮车测试场景。据此,本文中参考国际上已有的研究成果,建立适用于我国道路交通环境的AEB系统两轮车测试场景。首先,对419起汽车与两轮车碰撞事故案例进行了聚类分析,获得了11类典型的汽车与两轮车碰撞事故场景;接着,根据11类场景在不同参数特征下的事故伤亡程度和事故样本数,准确地获得了各类场景中两轮车运动状态、汽车车速和两轮车车速的详细参数特征;最后,设计了汽车在照明良好的情况下直行通过路口的主要测试场景,通过改变主要测试场景得到了其它5类次要测试场景,且因而最终获得汽车与3种不同两轮车类型(电动两轮车、摩托车和自行车)碰撞下6类AEB系统两轮车测试场景的具体参数特征。本研究结果可为研究我国AEB系统两轮车测试提供参考依据。     

车速引导系统可靠性测试模型与方法

现有车路协同系统的研究大多在系统功能研发和优化,而对于系统可靠性测试研究较少.面向车路协同系统典型应用——车速引导系统,首先考虑车辆在信号交叉口的排队消散过程,推导出车速引导一般模型;其次,提出车速引导系统可靠性定义,并从基本可靠性和运行可靠性2个层面开展影响要素和变量分析,建立了系统可靠性模型;然后,针对可靠性测试存在的样本量巨大、随机因素众多、功能应用条件暴露不足等问题,提出了蒙特卡罗方法和针对性测试方法相结合的通用测试方法.最后,以典型十字信号交叉口为案例,通过数值仿真试验对所提出的模型和方法进行验证.结果表明,单车场景下车速引导系统的可靠性为0.9600;在车速引导有效率为95%的多车场景下,系统能满足要求的概率为0.9509.此外,车辆GPS定位误差、排队长度误差、驾驶员反应时间和车辆加速度等变量的不确定性均对系统可靠性有显著影响.      

面向车联网多点协作联合传输的安全认证与密钥更新方法

未来基于车联网的车路协同和自动驾驶场景要求车-车/车-路等网络通信在保证数据安全的前提下，具备低时延、高可靠的特性，从而保证车辆的行驶安全以及车/人的信息安全。LTE-V2X作为车联网通信方案之一，LTE的多点协作联合传输（Coordinated Multiple Points-Joint Transmission，CoMP-JT）技术不仅可以减少车辆在高速行驶过程中进行基站（Evolved Node B，eNB）切换时的通信中断，还能通过多个基站的协同传输来辅助提高网络的数据传输性能。然而当前LTE标准中的安全密钥管理方案无法满足多点协作联合传输过程中的密钥管理场景。针对该问题，提出一种可用于LTE-V2X车联网通信中多点协作传输切换的安全密钥生成与更新算法。该算法由车辆生成基站切换请求并使用随机数、共享密钥、目标基站公钥对切换请求进行加密、广播；基于密码学特性，目标基站不仅可基于私钥从密文请求中计算出共享密钥，还可以计算得到后续的会话密钥；车辆则可以基于目标基站位置信息、生成请求时的随机数计算出会话密钥，从而实现在只需要1次密钥传输的前提下，达成车辆与基站之间的密钥共享和密钥更新，并从密码学角度针对该密钥生成与更新算法进行验证分析。研究结果表明：在LTE-V2X多点协作传输时的基站切换过程中，该算法能够确保车辆与基站进行后向/前向密钥分离的安全认证以及会话密钥建立；与传统方案相比，所提方法可减少26.4%的基站切换过程中引入的通信时延，基站信道负载均仅为传统方案的1/2，并且随基站小区范围内车辆数目增加，基站的信道负载也仅线性增加，提升了该算法在LTE-V2X车联网场景中的适用性。     

基于IEEE 802.11p的自适应主次窗口退避机制及验证EI北大核心CSCD

在交通密集场景下,考虑到现有的DSRC和C-V2X两种技术都不能保证数据高效传输。本文首先介绍了所采用的车联网网络架构。其次,提出基于自适应主次窗口划分的IEEE 802.11p机制的设计,旨在降低车辆节点的冲突率进而增加数据传输率。再次,通过建立二维Markov模型获得传输时延等性能指标的解析式。最后,对改进机制进行了数值验证。仿真结果表明,与经典机制相比,不管是交通稀疏还是密集场景,改进机制都能获得更好的网络性能。同时,建立时延最小和可靠性最高的多目标优化模型,对提出机制进行优化,以获得均衡的系统性能。     

自动紧急转向系统测试场景及试验设计研究

针对目前纵向避障技术在相对速度较高、路面附着条件差、与障碍物重叠率低等特定场景下制动距离过长的缺点，对纵向距离更小，避碰效能更高的车辆横向避碰典型测试场景及道路试验展开研究。通过分析梳理我国最大规模事故场景驾驶注意预测（DADA）数据集，并结合欧盟ECE-R79自动转向标准要求，得到自动紧急转向（AES）系统的典型测试场景，同时对道路试验进行设计，提出软硬件测试设计方案，可实现对典型测试场景下不同车速条件下的紧急转向试验监控，从而对AES系统进行有效测试评估。     

考虑通信时延的智能网联汽车协同定位方法

为了满足网联环境下自动驾驶车辆安全行驶的需求，必须实现车辆全时空高精度定位。针对单车定位(Single Vehicle Localization, SVL)方法的不足，提出了一种基于双层滤波结构的智能网联汽车协同定位框架。首先，基于卡尔曼滤波对各车辆状态进行修正；然后设计基于联邦卡尔曼滤波的协同定位估计方法，通过构建一个主滤波器和多个局部滤波器，将本车状态与修正后的邻车状态进行融合；使用多种数据拟合方法，基于真实数据构建传输时延概率模型，基于高斯分布构建处理时延概率模型；此外，提出一种通信时延误差补偿方法，并融入协同定位框架；最后，设计了5组仿真试验，评估SVL、未进行通信时延误差补偿的协同定位方法(CLWC)和基于通信时延误差补偿的协同定位方法(CLC)的定位性能，并深入分析了速度和行驶方向对定位结果的影响。研究结果表明：在城市道路环境下，CLWC相较于SVL,精度提高了15%～23%;在空旷道路环境下，通信时延较小情况时，CLWC优于SVL,CLC在CLWC基础上将精度进一步提高了5%～13%。在长直道、弯道、隧道等场景，CLC能够保证定位轨迹平滑，精度明显高于SVL,同时进一步验...     

电动汽车电机主动加热技术应用与测试

基于某款电动汽车开发了电机主动加热功能及整车热管理控制系统,并分别通过低温快充、空调采暖试验对电机主动加热功能进行性能测试。测试结果表明,电机在停车、行驶状态下均可作为热源为电池和空调供热,停车状态电机可输出热量约2 kW,加热效率（冷却液吸收热量÷电机损耗功率）仅约70%;低速行车时（32km/h）,虽然电机加热能力提升至2.4 kW,但受壳体散热影响,加热效率降至64%;车速提升至80 km/h,平均加热功率约3 kW,加热效率受传动损耗等因素影响导致计算结果失真。由于电机主动加热的真实效率较低,整车控制系统需限制该功能的应用场景和开启时间,在满足少数、极低温工况下快速升温需求的前提下,防止系统能耗过高。     

基于DSRC性能仿真方法的车道设施配置设计

在采用DSRC通信协议的ETC收费方式中,车道设备的不同配置会影响ETC的整体通信性能和通信可靠性.采用建模和计算机仿真的方法对系统性能进行估算,分析各种参数对ETC系统性能的影响,从而优化参数选择和ETC车道设施的配置,提出了一种ETC车道设施配置优化设计的方法.     

视觉失效条件下车道保持辅助控制策略研究

为保证车道保持辅助系统在视觉失效情况下能够顺利移交车辆控制权,利用目标车方位信息间接估算道路曲率,在纯追踪(Pure Pursuit)算法的基础上,参考车速和道路曲率,利用模糊控制器进行转向修正,并提出了车道保持指数用以评价车道保持性能。构建了硬件在环(HIL)仿真测试平台,利用快速控制原型和某视觉感知系统分别对3种控制策略进行了4种测试场景下的硬件在环测试。测试结果表明,使用改进型Pure Pursuit策略的自车能够有效避免驶出车道,4种测试场景下平均车道保持指数为65.1%,较Pure Pursuit策略和转向盘保持策略分别提高73.9%和135.2%。