2017北京车联网与智能驾驶论坛于9月6-7日在北京昌平小汤山佐智自动驾驶园召开。会上,重庆大学汽车协同创新中心车联网实验室主任韩庆文做了题为《V2X测试需求》的演讲。
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韩庆文:感谢能给我们这样一个机会。我今天是来吐槽的,在过去的一段时间,2016年年底到今年的7月份左右,我在做V2X的测试,但是做完了以后,我自己内心的感觉是崩溃的,我更加坚定了之前的看法,即V2X的推进过程,是一个跨领域的合作过程,其推进的速度全然取决于不同领域业界,研究者们的相互理解程度与包容程度。
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目前的V2X框架是很清楚的,V2X参与者包括车载的OBU、路边的RSU、基站BS和手机,对于车辆制造业而言,V2X信息能够为车内的自动驾驶、辅助驾驶判决提供判据,即V2X信息充当的是数据源功能,与车内传感器相类,对于云端而言,则可利用这些信息开发服务,V2X信息的传输性能将直接决定车内控制水平和云端服务水平。
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尽管V2X的架构是清楚的,但测试问题却是含混的,我们到底要测什么?有两个方向,一个是汽车厂商说,我要测车,然后通信厂商的说我要测通信。前面做交通的张总提到了救援标准问题,其实V2X的测试问题跟救援标准很相似,张总提到,对于交通部门而言救援完成了才叫成功,但是对于通信运营商而言,救援电话接通了就表示通信成功;V2X也一样,对于车辆而言,应用响应了叫成功,但是对于V2X通信而言,信息按时正确送达就是成功,所以应用与通信的测试的评价标准是不同的,因为应用的响应与否不仅仅取决于是否收到了正确信息,还取决于车机判决策略的设计,也就是判决算法问题,判决是谁设计的呢?做控制的,也就是自动化领域的,对于控制领域专家而言,通信只是一个管道,V2X的主体是控制,但是做通信的就会想,应用没有响应到底是因为传输问题还是因为控制策略问题,控制领域对这个问题并不在意,但是做通信的在意,做通信的希望能有一个明确的界定方法。
今年上半年测的V2X盒子都是测应用,因为通信无法测,这些盒子发出的数据包没有时间戳,原因是自带的GPS精度不高,无法给出精确的时间戳,于是索性不给了,没有时间戳又如何测通信时延呢?实际上SAE对BSM的包格式有明确说明,必须有时间戳,只是国内的盒子没有罢了,于是我们测了3个月的应用,而无法对应用是否合格建立一个合理的评价标准,随着测试的进行,我越来越体验到行业间的理解隔阂,我感觉车辆领域与控制领域的行业理解还不错,毕竟他们合作时间较长,但是他们与通信领域存在明显的行业理解困难,做通信的有自己的顽固,但会努力向前走,做车辆的则不然,他们存在一种习惯性向后的倾向,当V2X测试出现困难时,他们会很容易放弃,退守ADAS,这就是我测V2X的感受,测到后面,感觉是在测ADAS,这种效果给人感觉就是很崩溃的。这是我的第一个问题,到底测什么。
第二个怎么测。汽车有自己的测试规程,有国家的检测机构,每辆汽车都有它的测试流程,通信也有自己的测试流程。对于车辆而言V2X Box就是一个零部件,这个零部件的测试应该遵循通信的测试标准,而整车级的测试是按照汽车的标准来进行的,汽车的标准和零部件标准是否存在冲突,现在都是不可知的,加入V2X Box会带来信的频率点,整车的电磁兼容问题,骚扰问题,OTA问题,都难以预测,因此需要研究一种新的整车级测试方法,这种方法车厂是不是愿意做,这又是另外一个问题。
再来说说测试场地,先说美国,ACM场地还在建,M-City是支持商用的;我国近年也建设了许多测试场,但是否支持商用还有待商榷。现在的各种Box都有独特的数据结构,在这种情况下所有的RSU都没有用,无论采用RSU还是NB-IoT,都需要统一包格式,目前Box的包格式五花八门,无法通过RSU或NB-IoT建立中继,从而导致严重的应用测试困难。
对于应用而言,前撞(FCW)是比较好做的,问题是,没有RSU或NB-IoT的中继,十字路口场景会出现测试困难,有建筑物道路的十字路口需要中继,没有中继能力,十字路口测试就没有意义,一种方法是造一个没有遮挡的十字路口,这显然不符合实际情况。还有一种方法是在路边放一个中继盒子,但这种测法显然没有推广价值,十字路口的应用测试就已经出现测试困难了,还怎么商用?另一个问题是RSU的问题,目前RSU是很尴尬的,V2I的标准归属现在也扯不清,RSU自然没人管,做通信的对RSU是很关切的,但也处境尴尬,今年3月份的时候,XXX委员会开会,出现了一个非常戏剧性的场景,有一位女士说你们到底哪一个工作组管我们RSU?一个全会没有一个工作组管。现在,OBU有车厂管,其实大家都愿意管,但RSU是基础设施,谁管?包括现在提出的NB-IoT也一样,RSU的缺失导致基础场景测试能力缺失,有测试规程也测不了。
另一个技术问题是场景再现困难问题,做测试的时,重复性测试是需要在同等条件下进行的,外场测试其实是不满足这个条件的,因为外场的电磁环境变化特别大,各种的现象存在不可再现性。要重复测试,则必须在实验室内再现场景,场景的再现需要根据外场测试结果产生,外场的参数如何采集?采集后的参数如何建模?如果保证实验室内场景重现的可靠性,都是需要解决的,另一个问题是,就算将外场参数采集回来,也完成了场景建模,测试实验室的建设经费也是十分昂贵的,投资巨大,有谁愿意投资建设,车厂还是检测部门,目前依旧不得而知,这也是整车级测试面临的困难。
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现在来看测试框架,分为四步,第一个是室内软仿真,第二个在环测试,测试依旧是两个方面的,一个是应用测试,另一个通信性能测试。第三个是平台的测试,在这里更加偏重通信性能测试,也包括电磁兼容测试;最后一个是外场测试,也包括应用测试和通信性能测试,最后是实验室的平行测试,即重复测试,比如测一百次有多少次成功了,有多少次不成功,这里又引出另一个非常头疼的问题——到底要测多少次?SAE给了一个V2X测试次数的计算方法,但是非常含糊,其计算结果与通信的成功率直接相关,而通信成功率指标目前也并无定论,没有人敢说,原因很简单,道路上的问题,不成功便成仁,一次通信失败,接下来后果就不堪设想了,所以谁也不敢随便说通信成功率到底该达到一个什么样的水平算合格。我们测试的时候只能看TTC,目前TTC是唯一能衡量的标准。
V2X在安全方面最基本的要求是防撞,至于通信质量,总是说高可靠低时延,这个口号可以喊,但实际两者无法兼顾,这两个指标本身就是相互矛盾的,因此只能在某种前提条件下尽可能的做到高可靠低时延,对应的在TTC上怎么表示,这个是通信与汽车应用测试中面临的一个非常麻烦的事情。
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下面看看前撞预警应用的时间需求,第一,要有足够的刹车时间,第二,要在刹车时间之前多少秒收到数据包,只有在这种条件满足的时候,才不可能发生碰撞。问题就在于TTC到底是多少?现在做的各种测试,都是双车的,前头有一个车,后面有一个车,跟着走然后再刹住,这个就叫成功吗?这个不叫成功,因为两个车是独享一个信道,如果在多用户的条件下,假如路上有一百个车,会出现什么样的情况?你能在一百个车的条件下满足时延要求吗?所以测试仅仅从应用出发是完全不够的。
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应用的测试框架上,在目前的状态下,OBU跟车载的接口依旧是一个非常重要的问题,另外到底采用什么样的GPS定位信息?实际上现在OBU的定位非常不准,因为现在的Box携带的基本都是低成本GPS,但是我们可以考虑另外一种情况,就是做前装到了车上以后,可以用车载GPS,精度就会比Box精度高。测试的时候你会想到底是做部件级测试还是整车级测试,部件级测试仅仅代表后装表现,前装用户用了另一个GPS,具体表现可能完全不同,这就无形上增加了测试难度。
这个是SAE给出的V2X典型应用标准,大家可以看到各个厂商给出的场景多的不得了,实际标准给出的就这六个。这六个标准中,第一个十字路口的场景没有RSU条件难以完成测试。第二个,刚才说的评价困难,SAE测试次数和评价标准只能根据通信的测试标准来做推算,另外就是测试环境的不可再现的问题。第三个,低精度GPS数据是否具备测试价值。这是我前面一段时间做应用测试面临的三个非常严峻的问题。
通信测试关键在于信道的模拟器,软仿真要支持对应前面外场数据采集的问题,怎么采集外场数据,建立信道的模型?另外,MIMO-OTA是一种可行的室内测试方案——在暗室做的的OTA的测试,当然目前的MIMO-OTA的测试对象是手机,要做整车级的测试需要投资建设大暗室,初步估算投资大概在五千万左右,这个东西到底有没有人愿意去建,目前还是一个问号,至少我没有发觉有人愿意建。
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SAE给出了标准包格式,包括V2V和V2I,从通信的角度来说,V2X的评价是基于传输时延、成功率、丢包率以及吞吐量等指标的,影响这些指标的因素就两个,一个是车辆密度,一个是信道条件,说起来简单难。SAE给出了DSRC的V2X通信典型测试,包括V2I链路测试、V2V链路测试、动态测试、V2I干扰测试、仰角测试、V2V干扰测试,只有完成以上测试,才能获得通信的可靠依据,但是目前为止国内没有一个场地可以做这个测试。还有一个问题,抓包怎么抓,每个Box的包都不一样,无法用统一的抓包器。
V2X通信测试是我最想做的,但目前没找到测试场地支持,这也是最令我失望的。
现在总结以上前面提出的问题,第一,帧格式测试困难,第二,测试次数的要求模糊,这是SAE给出的测试重复次数的计算公式。这里面有一个严峻的问题,就是参数的选择问题,到底要选择什么样的参数做这样一个测试?这个里面所有的参数都是人为设定的,没有具体的设定依据;第三,DSRC的通信表现和车辆的智能模块、判决算法的功能界定的问题,即如何界定责任,汽车只要看应用,通信要撇清关系,这个问题大家沟通起来非常困难,行业都有自己的一套固定思维,所以我在这里呼吁融合,只有打破行业壁垒,互相理解,才能携手同行,共同开创属于V2X的新时代,我在此热切希望在座的厂商为我们提供新的支持,支持我们去继续深入走下去。
提问:刚才讲的测试DSRC是指什么?
韩庆文:前段时间经常说上海测试场发布了V2X盒子等等,还有清华的盒子,有很多做盒子的企业,车厂偏向想做DSRC,所以他们才会做这个东西,这种盒子做出来以后非常好。
提问:国家智能交通标委会里面有CITS,你刚才说的标准没有人管,实际上按照我们标委会的分工标准,就是负责这个方向的标准,而且标委会是有一个室就是专门做CITS的,我们也有智能交通产业联盟专门在做这块的标准。
韩庆文:我这边涉及通信的标准化委员会,确实没有人管的一块,当然如果交通部那边有人管,我们也是很愿意的。有机会也可以多介入一些。
提问:现在有三个标委会对这块的分工有交叉,也有争议。实际上工信部有两个标委会,就是汽车标委会和通信标委会,交通部这边就是智能交通标委会。通信标委会和智能交通标委会一直有协作的,标准都是两边同时参与讨论和协调的。你说的通信标委会那边应该是大唐和华为还有信通院做的,智能交通标委会也是他们在做,刚才说的延时问题我们都有讨论。
韩庆文:延时的指标是确定的,算法界定和通信的延时问题,因为通信有一定的延时,和智能算法的延迟,主要是这个界定问题。
提问:2016年12月到今年1月份,我们统计的国内大概有14个城市宣布自己有示范场。重庆的测试场跟上海测试场,据我所知至少8家企业拿了设备测试,但是上海还把同济大学的分校也纳入他们的测试场。因为同济大学给很多车厂做过测试,在校区搭建测试环境,他们自己做了70种场景下的测试。
韩庆文:他们做的都是搭载测试,都没有做到整车级测试,这个是最麻烦的一件事,因为搭载测试是好做的,真正到了整车级的时候,面临着各种电磁兼容的问题,还有互扰和骚扰的问题。