前言

V2X（Vehicle-to-Everything）通過現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)車與外界的信息交換共享，從而幫助汽車實現(xiàn)安全、舒適、節(jié)能、高效行駛。

其中V代表車輛（Vehicle），X代表車輛（Vehicle）、路側(cè)設(shè)施（Infrastructure）、人（Pedestrian）、網(wǎng)絡(luò)（Network）等任何可與車輛進(jìn)行信息交互的對象。所以就有了車與車（V2V）、車與路側(cè)設(shè)施（V2I）、車與人（V2P）、車與網(wǎng)絡(luò)（V2N）的信息交互。

V2X既然應(yīng)用于車輛，那CANoe這種常規(guī)專業(yè)工具是否支持V2X的開發(fā)、分析、仿真和測試呢？

答案是肯定的，CANoe.Car2x就是為V2X設(shè)計的。

現(xiàn)在的CANoe Option.Car2x不僅完美支持歐洲標(biāo)準(zhǔn)、美國標(biāo)準(zhǔn)，更在不斷更新以支持不斷完善的中國標(biāo)準(zhǔn)，如《GBT 31024.3-2019合作式智能運輸系統(tǒng) 專用短程通信 第3部分：網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用》。

基于國標(biāo)V2X通信協(xié)議之上，汽車工程學(xué)會在《合作式智能運輸系統(tǒng) 車用通信系統(tǒng)應(yīng)用層及應(yīng)用數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn) T_CSAE 53-2017》中，定義了17個V2X一期應(yīng)用場景。下面，我們用CANoe搭建“道路危險狀況提示”V2I應(yīng)用場景，用以介紹如何使用CANoe進(jìn)行V2X的場景仿真。

HLW場景需求和場景設(shè)計

需求來源

需求來源于《T_CSAE 53-2017》對“道路危險狀況提示”HLW的定義和HLW場景圖。

道路危險狀況提示（HLW: Hazardous Location Warning）是指，主車（HV）行駛到潛在危險狀況（如橋下存在較深積水、路面有深坑、道路濕滑、前方急轉(zhuǎn)彎等）路段，存在發(fā)生事故風(fēng)險時，HLW應(yīng)用對HV駕駛員進(jìn)行預(yù)警。

本應(yīng)用適合于城市道路、郊區(qū)道路和高速公路等容易發(fā)生危險狀況的路段或者臨時性存在道路危險狀況的路段。

HLW應(yīng)用將道路危險狀況及時通知周圍車輛，便于駕駛員提前進(jìn)行處置，提高車輛對危險路況的感知能力，降低駛?cè)朐撐ｋU區(qū)域的車輛發(fā)生事故的風(fēng)險。

HLW場景構(gòu)成

通過需求分析，可以得到HLW場景由以下五點構(gòu)成：

l 道路有一危險路段

l 危險路段上有交通參與者RSU（RoadSideUnit）和HV（HostVehicle）

l RSU廣播該危險路段的信息

l HV能與RSU進(jìn)行短程無線通信

l HV有自己的應(yīng)用策略，HV根據(jù)自己的位置信息，在接收到RSU危險信息后經(jīng) 過計算做出判斷，是否發(fā)出HLW預(yù)警

HLW場景內(nèi)容

我們按照構(gòu)成，設(shè)計具體場景，場景內(nèi)容如下：

l 在北京回龍觀西大街主干道上，有一積水危險路段，路段長為200m，路段半徑為1m

l 交通參與者RSU位于回龍觀西大街主干道旁；HV以108km/h的速度，由西向東行駛，并通過前方200m處的積水危險路段

l RSU以1秒的周期循環(huán)對外廣播消息

l HV接收RSU廣播的危險路段消息，且解析該消息

l HV的HLW應(yīng)用策略：當(dāng)HV距離危險路段小于150m時，HLW應(yīng)用發(fā)出預(yù)警，HV的HMI顯示預(yù)警信息；當(dāng)HV駛離危險路段后，HLW應(yīng)用結(jié)束預(yù)警

CANoe搭建V2I應(yīng)用工程

建立V2I應(yīng)用工程

使用Sample Configurations的Car2x-CN工程模板建立V2I應(yīng)用工程。

建立RSU和HV仿真節(jié)點

CANoe建立RSU和HV仿真節(jié)點，設(shè)置RSU以1s的周期發(fā)送RSI（Road Side Information）消息，設(shè)置HV以100ms的周期發(fā)送BSM（Basic Safety Message）消息。

CANoe初始界面

CANoe 打開工程后，初始界面如下圖5：

建立仿真節(jié)點

在Simulation Setup窗口中新建2個節(jié)點，分別仿真HV和RSU。

V2I數(shù)據(jù)庫新建節(jié)點和設(shè)置節(jié)點發(fā)送的消息集

打開Car2x Network Explorer后，在數(shù)據(jù)庫里新建RSU和HV兩個節(jié)點，并設(shè)置RSU發(fā)送RSI消息，HV發(fā)送BSM消息。

完善HV發(fā)送的BSM消息內(nèi)容

l BSM消息內(nèi)容的完善通過編輯HV的仿真場景來完成

l HV的場景編輯包括HV行駛路線和HV行駛狀態(tài)的編輯

l HV的仿真場景通過Car2x Scenario Editor工具編輯，通過Scenario Manager工具加載到CANoe

Car2x Scenario Editor工具

Car2x Scenario Editor工具在CANoe的Tools功能頁簽下。

Car2x Scenario Editor默認(rèn)界面

Car2x Scenario Editor打開后，默認(rèn)界面如下圖

編輯HV行駛路線

點擊Routes功能欄內(nèi)的Edit圖標(biāo)，修改路線名稱，在Ma地圖中拖拽道路到北京回龍觀西大街，這樣簡單的HV行駛路線就編輯完了。

新建Station

點擊Stations功能欄內(nèi)New圖標(biāo)，新建仿真車輛，車輛初始名稱為Station1。

加載HV場景

在CANoe加載Car2x Scenario Editor編輯的HV場景。HV場景通過CANoe Environment功能頁簽下的Scenario Manager工具進(jìn)行加載。

完善RSU發(fā)送的RSI消息內(nèi)容

通過編輯與仿真節(jié)點RSU相關(guān)聯(lián)的CAPL腳本，可以完善RSI消息。

如下圖13所示的CAPL腳本，在OnPreTxRoadSideInformation函數(shù)體內(nèi)添加相關(guān)數(shù)據(jù)元素的代碼。

仿真場景示例及CANoe功能簡介

下面視頻所示是北匯信息搭建的一個HLW仿真測試場景。

在仿真場景中：

l 添加了HV HMI面板用于顯示HLW的預(yù)警信息

l 添加了Control RSU面板用于更改RSU發(fā)送的危險路段信息

C-V2X仿真測試之2D虛擬場景CANoe.Car2x開啟奇妙之旅-HLW應(yīng)用

CANoe的仿真功能

通過CANoe搭建V2I應(yīng)用工程后，相信大家已經(jīng)對CANoe的仿真功能有了更多的了解：

l CANoe能夠仿真Vehicle、Infrastructure等通信設(shè)備發(fā)送和接收V2I消息

l 通過CANoe自帶的場景制作工具Scenario Editor，在時間軸上配置行為，以設(shè)計現(xiàn)實的駕駛場景

l CANoe還可以聯(lián)合CarMaker、DYNA4等3D場景制作軟件一起仿真

CANoe的分析功能

Trace窗口

CANoe將接收到的BSM消息和RSI消息按照《GBT 31024.3-2019》 定義的格式進(jìn)行解析。

如果CANoe接收到的消息格式與定義的不一樣，CANoe就會報出解析錯誤和警告指示。

Trace窗口顯示內(nèi)容包括包屬性顯示、協(xié)議解釋、應(yīng)用消息解碼、簽名檢查、協(xié)議分析等。

Map Window窗口

在地圖上顯示HV、RSU和危險路段。更復(fù)雜的交通情況，如十字路口的線路信號狀態(tài)、傳輸交叉拓?fù)湟材茱@示。這是CANoe可視化的一個特征。

CANoe的測試功能

CANoe的測試功能主要體現(xiàn)在對真實OBU（On Board Unit ）和RSU（Road Side Unit）等通訊設(shè)備的測試，用CANoe制作測試面板可以使測試更方便。

Control RSU面板

用于修改危險路段的危險類型、危險路段半徑、危險路段的經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)，修改的數(shù)據(jù)將通過RSI消息發(fā)送出去。此面板可用于仿真RSU測試OBU。

HV HMI面板

用于顯示HV的預(yù)警信息，顯示的內(nèi)容包括危險類型的圖片和文字顯示，距離危險路段距離的文字和柱狀圖顯示。此面板可用于仿真OBU測試RSU。

小結(jié)

看完這篇文章，您是不是對V2X場景仿真有了更多的了解？而針對V2X測試，您或許還有更多的疑問：V2X的射頻性能測試如何進(jìn)行？接入層一致性如何進(jìn)行？網(wǎng)絡(luò)層/消息層一致性測試如何進(jìn)行？V2X端到端的硬件在環(huán)仿真如何進(jìn)行？V2X算法仿真測試如何進(jìn)行？V2X場地仿真測試如何進(jìn)行？

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注：部分圖片信息來源于Vector

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參考文獻(xiàn)

[1]《合作式智能運輸系統(tǒng) 車用通信系統(tǒng)應(yīng)用層及應(yīng)用數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)》（TCSAE 53-2017）

[2]《GBT 31024.3-2019 合作式智能運輸系統(tǒng) 專用短程通信 第3部分：網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用》

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