基于V2X技术的FCWS测试方法研究

作者: 张D＆S，回族，陈新海，王伯思

单位: 重庆市汽车检验研究院

简介

当前，车辆的环境感知技术分为两个方向. 一种是通过自主感知，即通过自己的传感器对周围环境的检测类似于“人眼”. 第二个是通过专用的短距离通信（即V2X车路协作技术）进行感知，并通过“听”和“说”来发送和接收信息. 两种方法都有其优点和缺点. 自主感知通过传感器（例如照相机，微波雷达和激光雷达）对可见范围内的物体具有强大的识别能力. 通信延迟和数据包丢失都没有问题. 决策机构可以迅速，及时地获取数据； V2X模式具有强大的车道通信功能. 您可以通过路边设备RSU实时获取交通信号灯相位和道路拥堵等信息；信号覆盖约500米，您可以提前了解非视线范围内的道路信息，为车辆决策提供更丰富的环境数据，从而可以完全弥补自动感知的不足. 然而，由于目前V2X设备的安装容量不足，以及尚未推出的大量道路设施，当前自动驾驶技术行业的主要重点仍然是自动感知技术的应用. 《营运乘用车安全技术条件JT / T 2016-1094》，《 GB / T 26773智能交通系统车道偏离预警系统性能要求和测试方法》，《 JT / T 883预警系统技术要求和测试方法》 《操作车辆行驶危险》，欧盟《 ECE R131》等法规均对FCW，AEBS，LDWS等测试方法进行了详细介绍，但测试范围主要基于视线. 本文将参考基于自主传感技术的FCWS测试方法来实现基于V2X技术的FCW测试方法，并比较这两种方法的测试结果.

1个基于自主传感器的FCWS实现

FCWS，向前碰撞预警系统，是一种正面碰撞预警系统. 该系统可以在发生碰撞之前发出紧急碰撞警告，帮助驾驶员提前采取制动措施，从而可以有效降低追尾事故发生的机率或减轻碰撞的强度. 学位. 目前，FCWS主要通过摄像机和微波雷达作为感知层获取周围信息，然后将数据提交给决策系统. 决策系统将对数据执行一系列处理，包括过滤无用的信息，判断车道和判断障碍. 姿势和姿势，判断障碍物的威胁程度，最后通过HMI声光警报或触觉警告驾驶员. 特别是在驾驶员过度疲劳和注意力不集中的情况下，FCWS可以大大降低发生事故的可能性.

2种基于自主传感器的FCWS测试方法

目前，FCWS主要采用预警事件的TTC测试方法，即FCWS系统是否通过“碰撞时间”碰撞时间在合理的时间范围内给出了警告信息. 以“运营车辆预警系统技术要求和测试方法”（JT / T 883-2014）为例，测试条件分为三种: 前排车辆的静态CCR，前排车辆的CCRm，和前车制动器的CCRb，如下表所示.

表1三种测试条件

根据标准要求，每个测试条件都要测试七次测试方法研究，并且满足TTC警报要求被视为成功. 小组工作条件测试. 典型的测试场景如图1所示.

图1 JT / T 883-2014标准的典型FCWS测试场景

根据数据，自治FCWS系统（尤其是基于的产品）通常会遭受TTC警报时间不稳定和标准偏差过大的困扰. 图2显示了一组产品的CCR测试结果，其中P1，P2，P3是家用相机产品，P4和P5是毫米波雷达产品.

图2一组产品的CCRm测试结果

3使用V2X技术实现FCWS测试方法

这次使用的测试设备是: V2X车辆终端包含通信模块，控制器，HMI（用户界面，例如平板电脑等）和电池. 其中，通信模块负责车辆之间的通信；控制器负责判断和处理数据；最后，HMI通过声音和灯光通知驾驶员. 目前，国内的V2X车载终端制造商主要包括星云互连，金逸，万机等，联合制定的联盟标准《协作ITS车辆通信系统应用层与应用数据交互标准》已经准备好上升到全国. 标准为各种制造商之间的互连提供基本支持. 各个制造商开发的应用程序涵盖了许多应用程序，例如前向碰撞警告，交叉路口警告，超速警告和交通信号灯监视，并且一些制造商还提供了开放的接口供用户进行二次开发并允许修改参数. 更精确的调试和匹配消除了技术障碍.

3.1直接测试

由于该测试具有一定的危险性测试方法研究，并且对通信环境有很高的要求，因此您应该选择具有测试资格的测试站点，最好在直线路段（如性能道路）上进行测试. 为了确保安全性和测试效果，测试部分的长度应大于2公里，并有一个缓冲区域.

图3两车相同路径测试

测试条件如下表所示:

表2同一条道路上两辆汽车的工作条件表

测试过程如下:

（1）确保测试车辆与背景车辆V2X系统之间的通信正常；确保高精度定位数据正常.

（2）测试车辆沿道路中心线以72km / h的速度行驶，背景车辆以每种操作条件所需的速度行驶.

（3）后台汽车需要执行所需的操作.

（4）记录测试车辆的FCWS系统的警报时间，并记录两车协调系统显示的TTC.

（5）当TTC小于2s时，测试车辆采用制动或转向以避免碰撞.

（6）测试结束了.

3.2角落测试

＆lt; p＆gt;除了测试地点与直接测试不同之内，以达到测试NLOS方案的目的. 根据LTE-V频率验证项目的测试报告，当两辆车在弯道上相距150米时，丢包率仍可保持在10％以下，时延小于100ms，可以充分保证FCWS在曲线中的性能.

图4曲线测试图

3.3虚警测试

虚假警报测试主要检查测试车辆的FCWS是否过滤目标物体的过滤能力和误判率，以及它是否可以过滤非威胁性物体（例如在对面行驶的车辆）. 如果FCWS的误判率过高，频繁向驾驶员发出错误警告，不仅会导致驾驶员厌恶警报，甚至可能使驾驶员烧毁警报声，即使存在真正的危险也无法消除. 及时采取应对措施. 如果这种FCWS后来发展到AEBS系统，并直接在车辆控制器上执行错误的操作，后果将更加难以想象.

误报警测试的测试如下. 试验车辆和背景车辆在不同的车道上行驶，并观察试验车辆FCWS在各种工作条件下的响应.

图5虚假警报测试图

测试条件如表3所示:

表3虚警测试条件

错误警报测试的过程如下:

（1）确保测试车辆与背景车辆V2X系统之间的通信正常；确保高精度定位数据正常.

（2）测试车辆沿道路中心线以72km / h的速度行驶，背景车辆以每种操作条件所需的速度行驶.

（3）后台汽车需要执行所需的操作.

（4）观察FCWS是否正在报警. 如果是这样，则测试失败.

（5）测试结束了.

3.4测试结果

我们在4个工作条件下对基于V2X技术的FCWS产品进行了总共28套测试，并将其与其他两种产品的测试结果进行了比较. 结果表明，采用V2X方案的FCWS具有性能和稳定性. 已达到使用毫米波雷达解决方案的FCWS产品水平，远远优于采用解决方案的产品. 由于自主FCWS产品尚未在转弯条件下进行测试，因此没有可比较的数据. 但是，从技术实施的角度来看，V2X的最大优势应该是在这种非视线场景中进行预警.

图6 CCR测试结果比较

图7 CCRm测试结果比较

图8 CCRb测试结果比较

4个结论

（1）与自主感应方法相比，V2X受天气和其他环境的影响较小. 确定性能和稳定性的关键是通信覆盖范围，延迟，丢包率，相对位置和相对距离算法.

（2）高精度定位技术是V2X技术的左臂和右臂. 如果定位的精度不足以反映车辆的实际位置，则其性能肯定会大大降低.

（3）V2X需要足够的组装效率才能发挥作用，但是V2X设备的普及还有很长的路要走，需要政府，企业，科研机构和其他各方的共同推动.

（4）自主感应和V2X模式都各有优缺点，并且两个传感器没有竞争力，融合是未来的主要趋势. 自主传感器感测到的信息可以通过V2X广播，这将大大扩展车辆的感知范围.

与自治FCW系统相比，V2X系统需要更准确的感知并为决策系统提供更准确和可靠的数据，因此其性能和可靠性更高. 尤其是在车辆环境复杂的道路上，当自主感知系统被障碍物阻挡时，V2X的优势就更加明显.

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