智能網(wǎng)聯(lián)汽車教學仿真實驗平臺技術規(guī)范

1智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真教學實驗平臺技術規(guī)范本文件界定了智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真教學實驗平臺技術涉及的術語和定義，規(guī)定了平臺架構、性能與網(wǎng)聯(lián)環(huán)境要求、教學實驗場景、仿真實驗車輛、仿真實驗系統(tǒng)、實驗管理系統(tǒng)、資源庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心與教學中心、教學實驗等要求。本文件適用于高校與中職院校相關專業(yè)開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真教學實驗，企業(yè)開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真實驗可參照執(zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T33697公路交通氣象監(jiān)測設施技術要求GB50174數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范GB/T51224鄉(xiāng)村道路工程技術規(guī)范JTGB01公路工程技術標準JT/T794道路運輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)車載終端技術要求JT/T808道路運輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)終端通訊協(xié)議及數(shù)據(jù)格式JT/T905.1出租汽車服務管理信息系統(tǒng)第1部分：總體技術要求JT/T1076道路運輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)車載視頻終端技術要求JT/T1078道路運輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)視頻通訊協(xié)議3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車intelligentconnectedvehicle搭載先進的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)車與X(車、路、人、云等)智能信息交換、共享，具備復雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能，可實現(xiàn)“安全、高效、舒適、節(jié)能”行駛，并最終可實現(xiàn)替代人來操作的新一代汽車。3.2仿真實驗simulationexperiment通過測試場實景模型仿真，或者使用虛擬仿真軟件或平臺模擬真實應用場景進行實驗，用以從事某種活動或進行某種操作來檢驗某種假設或科學理論。3.3智能網(wǎng)聯(lián)汽車教學仿真實驗平臺Intelligentconnectedvehiclesimulationteachingexperimentplatform為實現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車教學仿真實驗，由場景、道路、路側、網(wǎng)聯(lián)、系統(tǒng)組成的運行環(huán)境，運行環(huán)境分為實景仿真實驗環(huán)境（Realisticexperimentsimulationenvironment虛擬仿真實驗環(huán)境（Virtualexperimentalsimulationenvironment）。3.4教學實驗場景teachingexperimentsscenario車輛教學實驗過程中所處的地理環(huán)境、道路、交通狀態(tài)及車輛狀態(tài)和時間等要素的車輛行駛情景集合。24平臺架構平臺由數(shù)據(jù)采集層、通信層、控制和執(zhí)行層、智能應用服務層組成：a)數(shù)據(jù)采集層：可采用攝像頭、RFID、雷達等物聯(lián)網(wǎng)設備采集智能網(wǎng)聯(lián)汽車的運行和維護數(shù)據(jù)；b)通信層：可使用WIFI、ZigBee、2G/3G/4G/5G、藍牙、NB-IoT等方式進行數(shù)據(jù)傳輸和通信；c)控制和執(zhí)行層：可對數(shù)據(jù)進行分析、管理、備份維護等；d)智能應用服務層：包括仿真實驗系統(tǒng)、實驗管理系統(tǒng)、資源庫管理系統(tǒng)等，可提供智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真實驗實施所需的車輛監(jiān)管、數(shù)據(jù)共享、交通管控、運維監(jiān)控等方面的應用服務，以及仿真實驗教學所需的教學記錄、教學監(jiān)控、教學評價等應用服務。5性能與網(wǎng)聯(lián)環(huán)境要求5.1整體性能要求5.1.1平臺應能在Windows7及以上的系統(tǒng)運行。5.1.2平臺最小數(shù)據(jù)刷新周期應為50ms。5.1.3平臺平均無故障間隔時間最低應為3000h。5.1.4平臺應支持協(xié)同開發(fā)，支持多人在網(wǎng)絡環(huán)境下的智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真實驗程序協(xié)同開發(fā)，包括程序編輯、編譯、連接到運行、調(diào)試等全過程的支持。5.2網(wǎng)聯(lián)環(huán)境要求5.2.1通信設備要求5.2.1.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試場宜部署C—V2X網(wǎng)聯(lián)通信方式，且部署的C—V2X網(wǎng)聯(lián)通信設備應支持蜂窩通信（Uu）和直連通信（PC5）兩種工作模式。5.2.1.2C—V2X通信系統(tǒng)建設包括C—V2X基站部署和基于路側單元（RSU）通信環(huán)境的搭建，應符合YD/T3400、YD/T3340的要求。5.2.1.3發(fā)射功率限值：對于路側單元（RSU），EIRP≤29dBm。5.2.1.4移動速度：C—V2X通信系統(tǒng)應能夠支持最高相對速度為500km/h的車輛間發(fā)送消息，以及最高絕對速度為250km/h的車輛與車輛、車輛與路側單元和行人發(fā)送消息。5.2.1.5通信時延：a)對于支持車車和車人通信的終端，無論直接發(fā)送還是由路側單元轉(zhuǎn)發(fā)，C—V2X通信系統(tǒng)應保證最大空口通信時延不超過100ms；b)對于車路通信，車與路邊單元的最大空口通信時延不超過100ms；c)對于經(jīng)過C—V2X通信系統(tǒng)網(wǎng)絡實體的車與應用服務器之間的V2N通信，最大端到端時延不超d)僅對于特殊用例（如碰撞感知），車與車之間、車與路側單元之間發(fā)送消息的最大空口通信時延宜不超過20ms。5.2.1.6傳輸可靠性：C—V2X通信網(wǎng)絡應不依賴應用層重傳即可提供高可靠傳輸。5.2.1.7覆蓋要求：V2X業(yè)務在有運營商網(wǎng)絡和無運營商網(wǎng)絡覆蓋的情況下均應支持。5.2.1.8消息發(fā)送頻率：對于周期性消息，C—V2X通信網(wǎng)絡應能夠支持路側單元和車輛最大10Hz的消息發(fā)送頻率。5.2.1.9消息大小要求：不包括安全相關的消息單元，周期性消息的大小在50byte～300byte之間，事件觸發(fā)的消息最大為1200byte。5.2.2定位設備要求智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試場應能夠提供高精度定位差分信號，差分信號應符合下列要求：a)北斗和GPS等多種制式多頻點差分增強信號；b)支持RTD和RTK差分信息。實時RTK定位精度：水平優(yōu)于3cm；事后靜態(tài)解算精度：水平優(yōu)于5mm；實時網(wǎng)絡RTD定位精度：優(yōu)于1m。兼容性要求：能夠接入國內(nèi)外主流廠家生產(chǎn)的移動終端。36教學實驗場景6.1場景分類6.1.1教學實驗場景應包含但不限于車速保持、車道保持、并道行駛、超車、駛入/駛出匝道、交叉路口通行、環(huán)形路口通行、交通信號燈通行、施工區(qū)域通行、前方車輛變道識別與避讓、道路弱勢群體避讓通行、障礙物避讓通行、N型掉頭、U型掉頭、靠邊停車、避讓對方來車、網(wǎng)聯(lián)通信、自動泊車。6.1.2教學實驗場景設置可根據(jù)實驗車尺寸及教學需要等比例縮小實驗場地，也可采用真實道路場地場景。6.2仿真實驗道路6.2.1仿真實驗道路分為高速道路、城市道路、鄉(xiāng)村道路、山區(qū)道路。6.2.2仿真實驗道路設置應符合標準GB/T51224與JTGB01的相關規(guī)定。6.3路側設施6.3.1一般規(guī)定應分別或聯(lián)合完成交通流監(jiān)測、車輛狀態(tài)監(jiān)測、交通事件監(jiān)測、交通氣象監(jiān)測和地質(zhì)災害與重要構造物監(jiān)測。通用功能如下：a)應支持數(shù)據(jù)存儲及導出；b)應支持數(shù)據(jù)上傳，上傳時間間隔可按系統(tǒng)需求調(diào)整；c)應支持時鐘同步；d)宜支持遠程配置、狀態(tài)監(jiān)測、版本升級等。6.3.2交通流監(jiān)測設施宜支持斷面內(nèi)單車道的交通流量、平均車速和時間占有率等監(jiān)測。布設要求如下：a)宜全程布設交通監(jiān)測測設施；b)互通立交區(qū)域、服務區(qū)和停車區(qū)應布設交通流監(jiān)測設施；c)超限檢測站、收費站前應布設交通流監(jiān)測設施。6.3.3交通氣象監(jiān)測設施應符合GB/T33697的要求，支持能見度、風速、風向、路面（0cm～10cm）溫度、路面狀況（干燥、潮濕、積水、結冰、積雪）等信息監(jiān)測，以及濕滑路面附著系數(shù)檢測。布設要求如下：a)宜全程布設交通氣象監(jiān)測設施；b)以大霧為主要惡劣氣象條件處，應能采集能見度參數(shù)；c)以結冰、雨雪為主要惡劣氣象條件處，應能采集路面潮濕、結冰等路面狀況參數(shù)；d)以大風為主要惡劣氣象條件處，應能采集風速和風向參數(shù)；e)以高溫為主要惡劣氣象條件處，應能采集路面（0cm～10cm）溫度參數(shù)；f)存在多種惡劣氣象條件處，應能同時監(jiān)測相應環(huán)境參數(shù)。6.3.4車輛狀態(tài)監(jiān)測設施宜支持單車位置、速度和車型等信息監(jiān)測。布設要求如下：a)宜全程布設車輛狀態(tài)監(jiān)測設施；b)互通立交區(qū)域、服務區(qū)和停車區(qū)應布設車輛狀態(tài)監(jiān)測設施；c)超限檢測站、收費站前應布設車輛狀態(tài)監(jiān)測設施。6.3.5交通事件監(jiān)測設施6.3.5.1功能要求如下：a)宜支持車輛停止、逆行、行人、擁堵、機動車駛離等事件監(jiān)測；b)宜支持自動識別交通事件位置、事件發(fā)生車道等信息；c)應具備交通事件報警和事件過程記錄功能。46.3.5.2布設要求如下：a)宜全程布設交通事件監(jiān)測設施；b)互通立交區(qū)域、服務區(qū)和停車區(qū)應布設交通事件監(jiān)測設施；c)超限檢測站、收費站前應布設交通事件監(jiān)測設施；d)易擁堵、易發(fā)生交通事件處應布設交通事件監(jiān)測設施；e)惡劣氣象頻發(fā)、地質(zhì)災害易發(fā)處應布設交通事件監(jiān)測設施；f)避險車道應布設交通事件監(jiān)測設施。7仿真實驗車輛7.1功能要求實景場實驗的智能網(wǎng)聯(lián)仿真汽車宜具備以下功能：a)交通標志和標線的識別及響應；b)交通信號燈識別及響應；c)前方車輛行駛狀態(tài)識別及響應；d)障礙物識別及響應；e)行人和非機動車識別及避讓；f)跟車行駛；g)靠路邊行車；h)超車；j)交叉路口通行；k)環(huán)形路口通行；l)自動緊急制動；m)人工操作接管；n)聯(lián)網(wǎng)通訊。7.2性能要求用作實景測試場實驗的智能網(wǎng)聯(lián)車輛宜具備以下性能：a)充滿燃油或完成充電后，續(xù)航能力應支持仿真車輛完成至少15min的常規(guī)道路運行；b)仿真車輛應具備真實智能網(wǎng)聯(lián)車輛按場地比例的運行速度，加速度以及剎車性能。7.3車載終端實景仿真實驗的智能網(wǎng)聯(lián)汽車車載終端宜具備以下功能：a)產(chǎn)品功能：休眠、告警、終端管理、電召、監(jiān)聽、通話、人機交互、信息服務、多中心接入、故障遠程診斷等；b)北斗/GPS雙模精準定位，數(shù)據(jù)有效顯示、存儲；c)行駛記錄和車輛、駕駛員、音視頻等數(shù)據(jù)信息采集；d)良好的電源保護和車輛故障自檢功能；e)防塵、防水、電磁兼容性設計，在高/低溫、高干擾、濕熱、振動、沖擊等復雜環(huán)境下穩(wěn)定運f)車載終端還應支持或滿足JT/T794、JT/T808、JT/T905.1、JT/T1076、JT/T1078的要求。8仿真實驗系統(tǒng)8.1仿真模型可包含但不限于下列仿真模型：a)車輛動力學仿真模型；b)自動駕駛車輛行駛交通仿真模型；5c)車載環(huán)境多傳感仿真模型；d)人車共駕仿真模型；e)感知與決策仿真模型；f)決策與運動規(guī)劃仿真模型。8.2實景仿真實驗模塊可包含但不限于下列功能：a)接入實景實驗環(huán)境中的設施設備采集的實時實驗數(shù)據(jù)；b)接入實景實驗環(huán)境現(xiàn)場視頻監(jiān)控畫面，包括車輛、路側設備等視角的監(jiān)控畫面；c)汽車行為決策與決策仲裁；d)汽車路徑規(guī)劃與運動控制；e)分析實驗數(shù)據(jù)并自動給出實驗結果；f)實驗效果分析。8.3虛擬仿真實驗模塊可包含但不限于下列功能：a)對路網(wǎng)整體交通需求按比例方法或?qū)蝹€場景按比例/數(shù)值修改虛擬仿真場景需求，對不同實驗課程、不同班級提供獨立的仿真場景；b)對仿真時間、仿真路段、仿真車輛、路側設備等參數(shù)的設置；c)對仿真過程錄屏；d)分析實驗數(shù)據(jù)并自動給出實驗結果；e)實驗效果分析。9實驗管理系統(tǒng)9.1常規(guī)實驗管理可包含但不限于下列功能：a)實驗室管理：可包括臺賬管理、視頻監(jiān)控、設備監(jiān)控等；b)實驗預約：支持線上實驗預約；c)實驗信息管理：可包括通知發(fā)布、實驗排課、實驗課表、實驗考勤、實驗成績統(tǒng)計與發(fā)布等；d)實驗監(jiān)控：可對實踐教學過程進行監(jiān)控；e)實驗數(shù)據(jù)存儲：自動存儲實驗過程數(shù)據(jù)。9.2實驗設備管理應包含但不限于下列功能：a)對接學校的資產(chǎn)管理系統(tǒng)，獲取實驗設備基礎數(shù)據(jù)；b)管理實驗設備的使用、變更、維修等業(yè)務；c)統(tǒng)計實驗設備的使用率。9.3實驗耗材管理應包含但不限于下列功能：a)實驗耗材需求申報；b)實驗耗材采購審核；c)實驗耗材入庫；d)實驗耗材庫存管理；e)實驗耗材領用與回收。9.4實驗人員管理應包含但不限于下列功能：a)角色管理：包括教學與管理人員、實驗室/實驗場管理員、學員等角色；6b)基本信息管理：包括人員編號、角色、部門、姓名、性別、聯(lián)系方式等；c)權限管理：1)教學與管理人員：應包括制定教學計劃、完成實驗準備、組織開展實驗、實驗過程管控、實驗評價、教學資源管理等；2)實驗室/實驗場管理員：應包括實驗設備管理、實驗室開放與預約等；3)學員：應包括簽到、實驗報告提交、查看實驗評價等。10資源庫系統(tǒng)10.1資源類別資源庫系統(tǒng)支持的資源類別可包括但不限于：a)智能網(wǎng)聯(lián)汽車政策制度；b)仿真實驗教學動態(tài)；c)仿真實驗教學成果；d)仿真實驗科研成果；e)實驗標準與技術標準；f)仿真實驗指導書；g)仿真實驗試題集；h)項目資源。10.2資源形式資源庫系統(tǒng)支持的資源形式可包括但不限于：a)數(shù)字文獻；b)視頻；c)動畫；10.3資源管理宜包括但不限于如下功能：a)模糊搜索；b)多種格式文檔上傳管理；c)按權限隨時更改上傳文檔；d)文檔的單一下載和打包下載；e)實驗單元收藏與快速訪問；f)控制實驗教學視頻進度；g)按標準格式導出教學資源。11數(shù)據(jù)中心與教學中心11.1數(shù)據(jù)中心11.1.1存儲要求數(shù)據(jù)中心是測試場運營產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的存儲、管理和應用的中心，應包括場地測試數(shù)據(jù)、虛擬仿真數(shù)據(jù)、網(wǎng)聯(lián)通信數(shù)據(jù)等。應符合以下要求：a)數(shù)據(jù)中心應符合相關的數(shù)據(jù)保密要求，切實保護數(shù)據(jù)所有者的相關權益；b)數(shù)據(jù)格式應符合通用性相關要求；c)相關數(shù)據(jù)應至少存儲90d；d)應滿足GB50174中的B級要求。711.1.2數(shù)據(jù)項要求數(shù)據(jù)項應符合相關標準中的要求。11.2教學中心11.2.1多媒體教室11.2.1.1多媒體教室的生均使用面積、采光、照明、衛(wèi)生等應能滿足開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真實驗教學的需求。11.2.1.2應具備支撐智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真實驗理論教學的基礎設施設備，可包括計算機、交互顯示大屏、平板電腦、投影儀、教學網(wǎng)絡專線、課桌椅、其他特定設備等。11.2.1.3教室內(nèi)應避免甲醛、苯、氡等有害氣體和放射性污染。11.2.2實驗室11.2.2.1基本要求實驗室應具備以下基本要求：a)應具備獨立區(qū)域；b)應配備完善的水、電設施；c)應配備消防設備；d)應配備應急照明設備、空調(diào)和通風設施。11.2.2.2設施要求實驗室設施應具備以下要求：a)實驗室內(nèi)區(qū)域應從外部可視；b)應具備能支撐智能網(wǎng)聯(lián)汽車仿真實驗教學的基礎設施設備，可包括計算機、交互顯示大屏、平板電腦、投影儀、教學網(wǎng)絡專線、課桌椅、實驗沙盤、儀器、其他特定設備等。11.2.3展示場所教學中心宜配備展示場所，用于實驗員或參觀人員對實驗過程或結果進行觀摩、展示實驗成果。12教學實驗要求12.1實驗對象應為智能網(wǎng)聯(lián)汽車在仿真實驗場景下進行的自動駕駛活動。12.2實驗條件12.2.1仿真實驗的實驗車輛、實驗場所設計和建設、實驗輔助設施與設備應符合自動駕駛