基于高精定位的汽車道路試驗(yàn)作業(yè)管理應(yīng)用研究

岳承翰　劉東儉　鄒慧珍　劉爽

摘 要：隨著試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)駕駛輔助功能及智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試業(yè)務(wù)的不斷增長(zhǎng)，管理員、試驗(yàn)工程師對(duì)試驗(yàn)車輛試驗(yàn)過程的監(jiān)管及試驗(yàn)數(shù)據(jù)追溯的需求愈發(fā)強(qiáng)烈。本文基于5G技術(shù)、北斗高精度定位技術(shù)及關(guān)于汽車道路試驗(yàn)管理信息化、智能化的建設(shè)要求，通過將北斗高精度定位終端部署在道路試驗(yàn)車輛上實(shí)時(shí)獲取其高精度位置信息，研究了北斗高精度定位技術(shù)在道路試驗(yàn)高精度定位跟蹤、試驗(yàn)計(jì)劃、進(jìn)度跟蹤、統(tǒng)計(jì)考核的應(yīng)用。通過實(shí)踐證明了該技術(shù)在道路試驗(yàn)的應(yīng)用實(shí)效，研究成果將作為一種道路試驗(yàn)的創(chuàng)新運(yùn)營(yíng)服務(wù)模式推動(dòng)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和管理模式的變化。

關(guān)鍵詞：5G 高精定位 試驗(yàn)過程的監(jiān)管 技術(shù)應(yīng)用研究

Research on Application of Automobile Road Test Operation Management Based on High-precision Positioning

Yue Chenghan，Liu Dongjian，Zou Huizhen，Liu Shuang

Abstract：With the continuous growth of driving assistance functions and intelligent connected vehicle testing services in the proving ground， administrators and test engineers have increasingly strong demands for the supervision of the test vehicle test process and the traceability of test data. Based on 5G technology， Beidou high-precision positioning technology， and the construction requirements of informatization and intelligentization of automobile road test management， this paper studies the application of Beidou high-precision positioning terminal in high-precision positioning tracking， test planning， progress tracking， and statistical assessment of road tests by deploying Beidou high-precision positioning terminal on road test vehicles to obtain its high-precision position information in real time. The practical efficiency of the application of this technology in road trials has been proved by practice， and the research results will be used as an innovative operation service model for road trials to promote changes in production， operation and management models.

Key words：5G high-precision positioning， supervision of test process， technology application research

1 業(yè)務(wù)需求背景分析

隨著汽車工業(yè)飛速發(fā)展，汽車試驗(yàn)場(chǎng)的信息化、智能化建設(shè)也進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)代。為滿足各類試驗(yàn)客戶對(duì)試驗(yàn)作業(yè)過程的監(jiān)管、試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集及記錄等方面提出更高的要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的精細(xì)化管理，汽車試驗(yàn)場(chǎng)作為向汽車企業(yè)提供測(cè)試道路與測(cè)試服務(wù)的第三方技術(shù)服務(wù)平臺(tái)，也在汽車測(cè)試服務(wù)能力建設(shè)和試驗(yàn)場(chǎng)信息化管理方面的要求不斷提高。該系統(tǒng)基于汽車試驗(yàn)場(chǎng)對(duì)車輛作業(yè)過程進(jìn)行精細(xì)化監(jiān)控和管理的需求，構(gòu)建一套“云管端”一體化汽車試驗(yàn)作業(yè)管理解決方案。

系統(tǒng)針對(duì)目前我國(guó)存在的汽車試驗(yàn)場(chǎng)的道路信息、運(yùn)行狀態(tài)、試驗(yàn)過程進(jìn)行一個(gè)有效的管理，著重滿足開展性能試驗(yàn)，可靠性、耐久性試驗(yàn)車輛作業(yè)監(jiān)控及試驗(yàn)場(chǎng)地內(nèi)其他車輛的運(yùn)行管理[1]。通過車輛作業(yè)監(jiān)控、試驗(yàn)作業(yè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、試驗(yàn)作業(yè)管理、試驗(yàn)規(guī)范管理和綜合管理等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)作業(yè)過程可靠性、耐久性信息化管理。系統(tǒng)主要需要滿足以下幾個(gè)要求：

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛的作業(yè)過程：能夠?qū)崟r(shí)展示車輛的作業(yè)狀態(tài)、作業(yè)信息、作業(yè)完成進(jìn)度和累計(jì)里程數(shù)等信息。

（2）作業(yè)過程回放：對(duì)于基礎(chǔ)測(cè)試場(chǎng)的作業(yè)，支持軌跡回放，對(duì)于可靠性、耐久性測(cè)試場(chǎng)的作業(yè)，支持測(cè)試過程回放。

（3）作業(yè)規(guī)范告警：對(duì)于不規(guī)范的作業(yè)，系統(tǒng)進(jìn)行告警提示。支持試驗(yàn)車輛作業(yè)規(guī)則配置，對(duì)不符合作業(yè)規(guī)則監(jiān)控條件的車輛進(jìn)行系統(tǒng)告警;支持可靠性、耐久性試驗(yàn)的作業(yè)車輛試驗(yàn)計(jì)劃和規(guī)范配置，對(duì)不符合規(guī)范的測(cè)試記為無效試驗(yàn)，試驗(yàn)計(jì)劃可地圖預(yù)覽，并可對(duì)每個(gè)試驗(yàn)計(jì)劃的完成情況和有效性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

（4）系統(tǒng)對(duì)接：根據(jù)業(yè)務(wù)需求定義本項(xiàng)目系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)接口和通信協(xié)議，保證該項(xiàng)目系統(tǒng)能夠和業(yè)主已有業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)部分信息互通。

（5）高精度地圖的對(duì)接：為了提高試驗(yàn)作業(yè)管理精度，系統(tǒng)采用高精度地圖，滿足與高精度地圖對(duì)接。

2 汽車道路試驗(yàn)業(yè)務(wù)邏輯分析

通過對(duì)行業(yè)中汽車試驗(yàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)監(jiān)管現(xiàn)狀的分析，將汽車試驗(yàn)場(chǎng)的業(yè)務(wù)分為三個(gè)階段：試驗(yàn)前，試驗(yàn)中和試驗(yàn)后。并根據(jù)調(diào)研經(jīng)驗(yàn)對(duì)每個(gè)階段在業(yè)務(wù)監(jiān)控信息化之前的風(fēng)險(xiǎn)作出預(yù)估，并對(duì)應(yīng)提出具體信息化建議，見表1。

以國(guó)內(nèi)某試車場(chǎng)為例，該試驗(yàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)主要分為場(chǎng)地試驗(yàn)技術(shù)服務(wù)和全委托測(cè)試服務(wù)，場(chǎng)地試驗(yàn)服務(wù)業(yè)務(wù)中包含直線性能路、高速環(huán)道、綜合耐久路等13種可試驗(yàn)道路，全委托測(cè)試服務(wù)包含輪胎測(cè)試、汽車可靠性、耐久性測(cè)試[2]和智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試。本系統(tǒng)可服務(wù)于通用的場(chǎng)地試驗(yàn)技術(shù)服務(wù)過程以及汽車性能、可靠性、耐久性耐久測(cè)試。本系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)和業(yè)務(wù)流程也可為全委托測(cè)試中的智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試過程提供監(jiān)控管理能力，因?yàn)橹饕枨蟛簧婕?，本期暫不考慮，后續(xù)可根據(jù)延伸需求基于系統(tǒng)基礎(chǔ)能力繼續(xù)擴(kuò)展業(yè)務(wù)應(yīng)用范圍。

3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

5G 和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)同為“大國(guó)重器”，5G具有的泛在連接、超低時(shí)延的特性[3]，可提供毫秒級(jí)的傳輸服務(wù)，因而可以承載各種精密的指令和信息[4];北斗為全球用戶提供位置服務(wù)的國(guó)家重要空間基礎(chǔ)設(shè)施，提供實(shí)時(shí)導(dǎo)航、快速定位、精確授時(shí)和位置報(bào)告等功能。中國(guó)移動(dòng)從2019年底開始，全面開啟了高精度定位基準(zhǔn)站的建設(shè)工程，在全國(guó)31個(gè)省份里，全面建設(shè)4400個(gè)基準(zhǔn)站，輔以差分解算技術(shù)（如RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分）剔除設(shè)備的誤差影響，并計(jì)算出電離層和對(duì)流層的誤差修正模型，從而提升終端的定位精度至亞米級(jí)、厘米級(jí)。

結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)需求、適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)先進(jìn)性和可維護(hù)性，綜合考慮系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D1。

針對(duì)汽車試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)高精度定位車輛運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目特點(diǎn)制定了符合試驗(yàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)需求及未來發(fā)展的基礎(chǔ)架構(gòu)方案，本系統(tǒng)采用BS架構(gòu)，采取前后端分離技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。結(jié)合業(yè)務(wù)需求，汽車道路試驗(yàn)管理系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2。

汽車道路試驗(yàn)管理系統(tǒng)從客戶現(xiàn)有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)中獲取訂單、司機(jī)、測(cè)試規(guī)范等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從高精地圖中獲取場(chǎng)地、道路、路面等信息，通過車載終端采集的車輛試驗(yàn)位置信息對(duì)車輛作業(yè)進(jìn)行管理。

車載終端：車載終端選用支持交通部標(biāo)準(zhǔn)JT808協(xié)議的普通GPS終端和高精度終端，分別用于性能試驗(yàn)車輛和可靠性、耐久性試驗(yàn)車輛。

系統(tǒng)對(duì)接：車輛作業(yè)管理系統(tǒng)提供http接口和現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)接。

地圖數(shù)據(jù)對(duì)接：地圖對(duì)接有兩部分，web門戶頁(yè)面和后臺(tái)，web調(diào)用地圖的http接口，后臺(tái)由于需要頻繁調(diào)用地圖數(shù)據(jù)，本方案采取websocket長(zhǎng)連接的方式，保證數(shù)據(jù)讀取高效。

通訊方式：為提高數(shù)據(jù)回傳的實(shí)時(shí)性以及車輛位置的準(zhǔn)確性，高精度定位終端采樣率設(shè)置50Hz，通過RTK差分?jǐn)?shù)據(jù)解算實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)定位，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息通過5G網(wǎng)絡(luò)回傳服務(wù)器。

作業(yè)違規(guī)分析：車輛作業(yè)時(shí)，通過車輛位置信息與試驗(yàn)場(chǎng)地道路的經(jīng)緯度進(jìn)行分析，判斷車輛所在道路，通過道路id獲取道路的測(cè)試規(guī)范，如果車輛速度超過規(guī)范的速度或者低于規(guī)范的速度記為違規(guī);通過車輛位置和道路的經(jīng)緯度計(jì)算道路上的車輛數(shù)量，如果超過道路規(guī)范的車輛數(shù)量也記為違規(guī)，如有違規(guī)，則本次試驗(yàn)記為不合格。

試驗(yàn)進(jìn)度計(jì)算：試驗(yàn)計(jì)劃添加試驗(yàn)特征路面（道路），將試驗(yàn)計(jì)劃里的特征路面（道路）的里程之和作為計(jì)劃一次循環(huán)的里程，計(jì)劃循環(huán)次數(shù)乘以一次循環(huán)里程作為試驗(yàn)計(jì)劃總里程。試驗(yàn)車輛每經(jīng)過一個(gè)計(jì)劃內(nèi)的特征路面（道路），將該特征路面（道路）的里程作為計(jì)劃的已試驗(yàn)里程，累加到計(jì)劃已試驗(yàn)總里程中，通過已完成的試驗(yàn)里程除以計(jì)劃總里程算出該計(jì)劃試驗(yàn)進(jìn)度。

無效試驗(yàn)分析：針對(duì)可靠性、耐久性可靠性、耐久性道路試驗(yàn)，如果車輛在路面的平均速度不符合該特征路面（道路）規(guī)定車速范圍，視為無效試驗(yàn)，試驗(yàn)里程也記為無效里程。

額外試驗(yàn)里程：如果車輛試驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)度達(dá)到100%，但是存在無效試驗(yàn)路面，則可增加額外的試驗(yàn)里程，作業(yè)進(jìn)度達(dá)到100%后的試驗(yàn)里程記錄在試驗(yàn)計(jì)劃額外試驗(yàn)里程中。

4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

4.1 車輛作業(yè)監(jiān)控模塊

試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)開展的道路試驗(yàn)類型按照結(jié)算方式可以分為兩大類：性能試驗(yàn)（按照?qǐng)龅厥褂脮r(shí)間結(jié)算）;可靠性、耐久試驗(yàn)（按試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)的行駛里程）。根據(jù)試驗(yàn)類型將管理權(quán)限分成三類：系統(tǒng)管理員;性能試驗(yàn)管理員;可靠性、系統(tǒng)管理員。

作為功能預(yù)留選項(xiàng)配置管員的自定義模式，系統(tǒng)管理員可根據(jù)試驗(yàn)開展的具體情況主動(dòng)設(shè)置管理員的權(quán)限。

系統(tǒng)管理員功能：

擁有對(duì)試驗(yàn)車輛作業(yè)管理的最高權(quán)限，具備監(jiān)控管理，試驗(yàn)制定，權(quán)限配置等全部權(quán)限。

性能試驗(yàn)性能試驗(yàn)管理員的功能主要有：

監(jiān)控車輛作業(yè)位置。

查看車輛進(jìn)出場(chǎng)地信息。

查看性能試驗(yàn)車輛違規(guī)列表。

可靠性、耐久性試驗(yàn)管理員的主要功能有：

監(jiān)控車輛作業(yè)位置。

查看進(jìn)度總體完成情況列表。

查看實(shí)驗(yàn)進(jìn)度今日統(tǒng)計(jì)情況。

查看今日車輛試驗(yàn)里程top5列表。

查看無效試驗(yàn)記錄。

4.2 作業(yè)管理模塊

作業(yè)管理主要是對(duì)車輛作業(yè)信息以及過程的管理。

性能試驗(yàn)管理員主要功能有：

數(shù)據(jù)總覽：車輛數(shù)量統(tǒng)計(jì)、違規(guī)試驗(yàn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)、待試驗(yàn)計(jì)劃數(shù)量、今日總試驗(yàn)里程、實(shí)際試驗(yàn)里程，車輛進(jìn)出場(chǎng)地/道路/路面列表、車輛違規(guī)告警列表等。

可靠性、耐久性場(chǎng)地管理員主要功能有：

數(shù)據(jù)總覽：車輛數(shù)量統(tǒng)計(jì)、違規(guī)試驗(yàn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)、待試驗(yàn)計(jì)劃數(shù)量、今日總試驗(yàn)里程、實(shí)際試驗(yàn)里程，車輛進(jìn)出場(chǎng)地/道路/路面列表、可靠性、耐久性試驗(yàn)總體完成情況統(tǒng)計(jì)報(bào)表、今日車輛試驗(yàn)里程統(tǒng)計(jì)報(bào)表、可靠性、耐久性試驗(yàn)無效記錄列表。

試驗(yàn)計(jì)劃管理：新增試驗(yàn)計(jì)劃，可選擇已有試驗(yàn)?zāi)０?，可新增，新增后可選擇”同時(shí)保存為試驗(yàn)?zāi)０濉啊Ｉ晌ㄒ幻Q/ID， 錄入品牌、車型、路面、次數(shù)等。查詢已創(chuàng)建的試驗(yàn)計(jì)劃清單，提供預(yù)覽字段（預(yù)計(jì)作業(yè)量包括里程等）、以及單個(gè)計(jì)劃詳情。修改已創(chuàng)建的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃名稱及詳情，可修改未執(zhí)行過的循環(huán)和路面編排。刪除未進(jìn)行的試驗(yàn)計(jì)劃。

試驗(yàn)過程管理：查看計(jì)劃每天試驗(yàn)過程，包括路面名稱、駛?cè)霑r(shí)間、駛出時(shí)間、平均速度、速度偏離值、是否有效里程、是否額外里程等信息。過程回放，在高精地圖上回放車輛的軌跡以及在每個(gè)路面的試驗(yàn)情況，包括當(dāng)時(shí)的位置、里程、進(jìn)度等信息。

可靠性、耐久性試驗(yàn)?zāi)０骞芾恚涸囼?yàn)?zāi)０鍨橐幌盗新访娼M合，支持模板增、刪、改、查。

4.3 試驗(yàn)規(guī)范

試驗(yàn)規(guī)范管理主要是針對(duì)通用試驗(yàn)場(chǎng)地的試驗(yàn)規(guī)范，主要功能如下。

增加試驗(yàn)規(guī)范，支持手動(dòng)錄入、支持EXCEL形式導(dǎo)入，道路、試驗(yàn)類型為劃分，包括限速、時(shí)間、同時(shí)車輛數(shù)等監(jiān)控事項(xiàng)。

查詢?cè)囼?yàn)規(guī)范清單，支持調(diào)取試驗(yàn)規(guī)范詳細(xì)信息。

修改已創(chuàng)建的試驗(yàn)規(guī)范名稱及詳情，可選擇保存（ID不變）和另存為（ID改變）。

刪除試驗(yàn)規(guī)范。

4.4 綜合管理

綜合管理主要是對(duì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入以及排版管理，主要功能如下：

設(shè)備管理：車載終端的增、刪、改、查。

車輛綁定：從信息化系統(tǒng)獲取訂單信息和車輛信息，可綁定設(shè)備。

排班管理：測(cè)試計(jì)劃（車貼號(hào)）和司機(jī)，針對(duì)每天上下午排班綁定，支持修改當(dāng)天來的司機(jī)名稱（或者沒來的支持刪除排班），支持調(diào)用司機(jī)歷史排班信息和試驗(yàn)計(jì)劃匹配信息。

司機(jī)管理：司機(jī)信息的增、刪、改、查，司機(jī)累計(jì)作業(yè)量、有效作業(yè)量統(tǒng)計(jì)，司機(jī)跑過的車輛數(shù)和行駛時(shí)長(zhǎng)、測(cè)試計(jì)劃完成效率等信息統(tǒng)計(jì)。

4.5 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理主要是對(duì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息的管理，主要包括：

用戶管理：用戶信息的增、刪、改、查，用戶所屬角色設(shè)置。

角色管理：角色信息的增、刪、改、查，角色權(quán)限的設(shè)置。

日志維護(hù)：系統(tǒng)操作日志的查看。

5 結(jié)語(yǔ)

自2009年以來中國(guó)汽車產(chǎn)銷量已經(jīng)連續(xù)12年位居世界第一，新能源汽車產(chǎn)銷量連續(xù)6年位居全球第一，累計(jì)推廣了超過550萬(wàn)輛。汽車試驗(yàn)場(chǎng)作為汽車測(cè)試領(lǐng)域重資產(chǎn)試驗(yàn)資源是汽車工作發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)，起安全、高效的運(yùn)營(yíng)能夠?yàn)槠嚨难邪l(fā)、測(cè)試道路試驗(yàn)的開展提供有力的保障。除傳統(tǒng)試驗(yàn)外，隨著試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)駕駛輔助功能及智能網(wǎng)聯(lián)汽車測(cè)試業(yè)務(wù)的不斷增長(zhǎng)，管理員、試驗(yàn)工程師對(duì)試驗(yàn)車輛試驗(yàn)過程的監(jiān)管及試驗(yàn)數(shù)據(jù)追溯的需求愈發(fā)強(qiáng)烈。本文基于5G技術(shù)、北斗高精度定位技術(shù)及關(guān)于汽車道路試驗(yàn)管理信息化、智能化的建設(shè)要求，通過將北斗高精度定位終端部署在道路試驗(yàn)車輛上實(shí)時(shí)獲取其高精度位置信息，研究了北斗高精度定位技術(shù)在道路試驗(yàn)高精度定位跟蹤、試驗(yàn)計(jì)劃、進(jìn)度跟蹤、統(tǒng)計(jì)考核的應(yīng)用。通過實(shí)踐證明了該技術(shù)在道路試驗(yàn)的應(yīng)用實(shí)效，研究成果將作為一種道路試驗(yàn)的創(chuàng)新運(yùn)營(yíng)服務(wù)模式推動(dòng)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和管理模式的變化。

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目-測(cè)試示范區(qū)協(xié)同創(chuàng)新的環(huán)境構(gòu)建、運(yùn)行組織與管理技術(shù)研究（2018YFB0105201）。

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