一种智能网联V2X场景验证系统和方法

本发明属于城市智能交通，特别是涉及一种智能网联v2x场景验证系统和方法。

背景技术：

1、v2x（vehicle-to-everything）是一种车联网技术，用于实现车辆与交通基础设施、其他车辆以及行人之间的无线通信与互连。v2x技术通过将车辆与周围环境进行连接，可以提供多种功能和服务，包括道路安全、交通效率、智能驾驶以及交通管理等方面的应用。

2、v2x技术主要通过两种通信方式来实现，分别是车辆间通信（v2v）和车辆与基础设施之间的通信（v2i）。v2v通信允许车辆之间直接进行通信，可以用于共享交通信息、协同驾驶、车队管理等方面。而v2i通信则是指车辆与交通基础设施之间的通信，包括与交通信号灯、路边传感器等进行数据交互，以实现交通流量优化、交通态势感知、远程诊断等功能。

3、车辆利用装载在车辆上的各类传感器(如激光雷达，毫米波雷达等)、摄像头获取车辆行驶情况、系统运行状态(可以通过can总线反馈，如刹车状态，转向灯状态等)及周边道路环境信息(路侧系统可以广播静态或动态信息，车辆也可以内置高精度地图等)，同时借助gps或其他定位手段(如蜂窝网定位，视觉定位，惯性导航等技术)融合定位获得车辆准确位置信息，并通过短距通信和蜂窝网通信等技术将这些信息进行端对端的传输，继而实现在整个车联网系统中信息的共享。

4、目前业界对车联网架构的理解和认识如图1所示。车与车之间可以通过pc5接口通信，车辆还可以通过uu接口跟v2x服务器通信；智能道路设施(如红绿灯信号机，电子指示牌等)、行人、电单车等设备也可以接入v2x服务器，实现v2x的通信。

5、目前对v2x设备进行的验证集测试主要有如下方式：

6、1、采用封闭试验场规模化测试，主要是在封闭测试场地部署批量化的v2x车载终端和路侧单元，构建真实道路环境下的大规模车辆密集通信场景，实现包含物理层、网络层、消息层、安全层全系中国c-v2x标准协议，并在此压力环境下对被测设备的c-v2x实车通信性能和应用功能进行测试。这种测试方式存在部署场景成本高、测试周期长、升级版本反馈慢等问题。

7、2、采用实验室仿真的方式，通过实验室内车联网(v2x)仿真设计网联车辆在实际复杂电磁环境中车辆相关性能和功能，是否可靠、安全、高效的重要评价手段，该方法在设计研发过程中能对系统进行一些优化，但在产品交付后，产品实际工况与实验室仿真环境存在很大的差异。只是网联车辆在实现完全的道路性能及功能验证过程中的一个摸底期与过渡期。

8、有鉴于此，本发明旨在提出一种在现有产品的基础上开发一套实时的验证系统和方法，以解决现有的仿真设计方法、试验场测试方法效率较低、成本高、与实际工况不一致、外界环境影响较大、验证不可靠等问题。

技术实现思路

1、针对以上技术问题，本发明提供一种智能网联v2x场景验证系统和方法。

2、本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

3、一种智能网联v2x场景验证系统，包括车载v2x场景协调及分析系统、pc端分析验证系统和移动端显示系统，

4、车载v2x场景协调及分析系统用于接收场景原始信息，对场景原始信息进行整合、分析和协调得到整合后的数据，根据整合后的数据对车载v2x场景进行判断，实现当前v2x场景判别和输出，得到预警信息，将场景原始信息发送至pc端分析验证系统，将预警信息发送至移动端显示系统；还用于从pc端分析验证系统中调用对应的用于回放分析的场景原始信息再次对车载v2x场景进行判断得到当下的预警信息；

5、pc端分析验证系统用于接收场景原始信息进行存储、分析和验证，实现场景原始信息的验证功能；以及在接收到车载v2x场景协调及分析系统的调用指令时，将对应的用于回放分析的场景原始信息发送至车载v2x场景协调及分析系统；

6、移动端显示系统用于实时接收预警信息，接收obu设备传输的实时v2x数据，实现预警提示和设备调试功能。

7、优选地，所述车载v2x场景协调及分析系统包括应用服务层和应用层，

8、应用服务层用于对场景原始信息进行整合得到整合后的数据，整合后的数据包括用于分类的v2x数据，将整合后的数据中用于分类的v2x数据发送至应用层，并接收应用层发送的预警信息和待存储的场景数据，将待存储的场景数据进行存储，将预警信息发至移动端显示系统，将场景原始信息发送至pc端分析验证系统；

9、应用层用于接收应用服务层发送的用于分类的v2x数据，对v2x场景进行判断，实现当前v2x场景判别和输出，输出预警信息和待存储的场景数据至应用服务层。

10、优选地，应用服务层包括主控模块、数据存储模块和数据网关，

11、主控模块包括数据处理模块和数据启停控制模块，数据处理模块用于对协议栈软件发送的场景原始信息进行接收和整合，数据启停控制模块用于对协议栈软件进行启停控制，其中，协议栈软件发送的场景原始信息包括车辆数据和路侧单元rsu数据，并支持同时为其余obu及rsu设备提供完整的v2x数据；

12、数据存储模块用于将待存储的场景数据存储在obu本地，其中，待存储的场景数据为整合后关键日志；

13、数据网关包括数据发送模块和调试接口模块，数据发送模块用于负责与云控平台、移动端以及pc端分析验证系统实现信息交互，其中，交互信息包括mqtt参数配置信息、客户端证书信息、车辆总线数据采集参数配置，数据发送模块还用于车辆总线数据上传、车辆感知数据上传以及云控平台消息适配；数据发送模块同时负责将来自场景判断后经危险仲裁后的预警信息发送至移动端进行展示，以及将场景原始信息发送至pc端分析验证系统；调试接口模块用于接收应用层与pc端分析验证系统的调试指令，向数据启停控制模块发送启停指令。

14、优选地，应用层包括目标分类模块、场景判断模块和危险仲裁模块，

15、目标分类模块接收用于分类的v2x数据并进行预处理，对数据项进行分类得到处理后的消息项数据并发送至场景判断模块，同时为场景判断多个进程提供多个v2x消息提供的数据消息；

16、场景判断模块包括多个v2x场景子模块，根据场景判断模块的要求对处理后的消息项数据进行分发，判别当前的场景，并输出场景预警信息；

17、危险仲裁模块用于接收所有应用场景输出的预警信息，并按照预设的预警优先级高低规则对预警信息进行调度、仲裁，确定最紧急的预警信息，输出至数据网关。

18、优选地，多个v2x场景包括子模块包括紧急制动预警模块、紧急车辆预警模块、异常车辆预警模块、前向碰撞预警模块和变道辅助预警模块。

19、优选地，pc端分析验证系统包含数据收集层、数据处理层和场景验证层，

20、数据收集层用于负责软件与外部设备的通信功能及在线数据和离线数据中的场景原始信息的收集存储，实现obu和rsu设备的数据收集和存储；接收到车载v2x场景协调及分析系统的调用指令时，将对应的用于回放分析的场景原始信息发送至车载v2x场景协调及分析系统；

21、数据处理层用于负责场景原始信息的分析统计，负责场景原始信息的数据处理，同时对场景原始信息进行分类与统计，对场景进行回放；

22、场景验证层用于负责场景原始信息的分析验证功能，实现场景的验证。

23、优选地，数据收集层包括场景消息服务模块和场景消息存储服务模块；数据处理层包括数据分析统计模块、场景数据处理模块和场景回放模块；场景验证层包括场景数据分析模块和场景数据验证模块。

24、场景消息服务模块用于收集obu数据，将场景原始信息发送至场景消息存储服务模块和场景数据处理模块，场景消息存储服务用于获取离线数据中的场景原始信息和场景消息服务模块发送的场景原始信息并存储；以及接收到车载v2x场景协调及分析系统的调用指令时，将对应的用于回放分析的场景原始信息发送至车载v2x场景协调及分析系统；

25、场景数据处理模块接收场景消息服务模块发送的场景原始信息并进行解析得到场景解析信息并展示，将场景解析信息发送至数据分析统计模块和场景数据分析模块，数据分析模块根据接收的场景解析信息进行数据分析得到数据分析结果并展示，场景回放模块用于获取离线数据中的场景原始信息，生成场景回放信息并发送至场景消息服务模块；

26、场景数据分析模块对接收的场景解析信息进行场景分析及数据可视化处理并生成分析报告，将对应的场景指标信息发送至场景数据验证模块，场景数据验证模块根据接收的场景指标信息进行场景数据验证，并生成场景验证报告发送至网络接口。

27、优选地，场景分析具体包括：场景指标确认与场景指标分解、在线场景数据分析和整理、离线场景数据分析和整理；场景数据验证具体包括：验证数据整理、验证数据校验和确认以及生成场景验证报告。

28、优选地，移动端显示系统包括数据解析模块、设备调试模块和展示模块，

29、数据解析模块用于负责对obu设备传输的实时数据进行解析，获取到车端数据和场景数据，对于非标准的v2x数据进行存储；其中，实时数据包括v2x数据；

30、设备调试模块用于负责移动端对obu设备发送调试信息；

31、展示模块用于对获取的实时数据以及接收的预警信息进行展示。

32、一种智能网联v2x场景验证方法，所述方法包括以下步骤：

33、车载v2x场景协调及分析系统用于接收场景原始信息，对场景原始信息进行整合、分析和协调得到整合后的数据，根据整合后的数据对车载v2x场景进行判断，实现当前v2x场景判别和输出，得到预警信息，将场景原始信息发送至pc端分析验证系统，将预警信息发送至移动端显示系统；还用于从pc端分析验证系统中调用对应的用于回放分析的场景原始信息再次对车载v2x场景进行判断得到当下的预警信息；

34、pc端分析验证系统用于接收场景原始信息进行存储、分析和验证，实现场景原始信息的验证功能；在接收到车载v2x场景协调及分析系统的调用指令时，将对应的用于回放分析的场景原始信息发送至车载v2x场景协调及分析系统；

35、移动端显示系统用于实时接收预警信息，接收obu设备传输的实时v2x数据，实现预警提示和设备调试功能。

36、本发明设计一种智能网联v2x场景的验证系统和方法，基于成熟车载obu的基础进行数据采集、存储和处理，同时采用分散计算的处理方式，减轻车载计算单元的压力，另外车载与外部算力及服务协调结合方式完成系统应用，达到了充分利用车载资源，同时又合理借用外部算力完成验证的应用，对现有的智能网联设备和环境进行充分合理的使用，产生了经济价值。