车路协同系统装调与测试 课件 任务 4.2：弱势交通参与者碰撞预警场景搭建及测试（安全类 V2I）

主讲老师：李茂沛项目四：应用场景搭建与测试任务4.2《车联网技术与应用》弱势交通参与者碰撞预警场景搭建及测试目录任务导入Assignment

INTRO学习目标Learning

ObjectivesCONTENTS0102知识准备Background

knowledge03任务实施Assignment

implement04课堂总结Summary05PART01任务导入Assignment

INTRO任务导入本车在前车的遮挡下，难以观察到前车前方的道路信息。假设行人（P）突然从侧前方出现，主车的驾驶员不能及时发现，很容易造成交通事故。假设你是某家车联网通信产品公司的测试工程师，现在需要你完成弱势交通参与者碰撞预警场景搭建及测试，让车辆提前获取到不在自身视野范围内的弱势交通参与者信息？主车驾驶员的视觉盲区中的行人PART02学习目标Learning

Objectives学习目标素质目标能力目标能正确搭建弱势交通参与者碰撞预警场景[A34]；能分析RSU广播的RSM消息[A35]；能完成弱势交通参与者碰撞预警场景的测试[A36]。知识目标能阐述弱势交通参与者碰撞预警场景的应用定义与预期效果[K53]；能说明弱势交通参与者碰撞预警场景的基本原理和触发条件[K54]；能画出RSM消息体的数据结构[K55]。激发学生对智能化的研究兴趣；引导学生形成科学的思维方式和积极的求知态度；培养学生的逻辑思维能力。PART03知识准备Background

knowledge一、弱势交通参与者碰撞预警场景弱势交通参与者碰撞预警（VRUCW:VulnerableRoadUserCollisionWarning）是指，HV在行驶中，与周边行人（P，Pedestrian）存在碰撞危险时，VRUCW应用将对车辆驾驶员进行预警，也可对行人进行预警。弱势交通参与者碰撞预警1.应用定义和预期效果含义拓展为广义上的弱势交通参与者，包括行人、自行车、电动自行车等，以下描述以行人为例一、弱势交通参与者碰撞预警场景①HV行进时行人（P）从侧前方出现HV在行进时，P从侧前方出现，HV的视线可能被出现在路边的RV所遮挡；HV和P需具备短程无线通信能力；HV接近P时，如果检测到可能发生碰撞的危险，VRUCW应用对HV驾驶员发出预警，同时也可对P发出预警，提醒驾驶员与侧向P存在碰撞危险；预警时机需确保HV驾驶员收到预警后，能有足够时间采取措施，避免与P发生碰撞。VRUCW：HV行进时P从侧前方出现2.主要场景一、弱势交通参与者碰撞预警场景②HV倒车预警HV在倒车时，P

从HV侧后方出现，HV的视线可能被两侧车辆遮挡，也可能由于是盲区等原因，使得HV的驾驶员不能及时发现；HV和P需具备短程无线通信能力；HV接近P时，如果检测到可能存在碰撞的危险，VRUCW应用对HV驾驶员发出预警，也可以同时对P发出预警，提醒驾驶员这一危险；预警时机需确保HV驾驶员收到预警后，能有足够时间采取措施，避免与P发生碰撞。VRUCW：HV倒车预警2.主要场景一、弱势交通参与者碰撞预警场景③通过路侧设备（I）检测行人并对车辆预警：在场景①、②的基础上，如果P不具备通信能力，路侧设备（I）可通过摄像头、微波雷达等传感器检测周边行人（P），并广播行人（P）的相关信息，VRUCW应用对可能发生碰撞的车辆驾驶员发出预警。VRUCW：HV行进时P从侧前方出现（P不具备通信能力）2.主要场景一、弱势交通参与者碰撞预警场景HV分析接收到的行人（P）消息，筛选出与车辆行驶方向上可能发生冲突的行人；进一步筛选处于一定距离或者时间范围内的行人作为潜在威胁行人；计算与每一个（或者成组）行人的碰撞时间TTC（time-to-collision），筛选出存在碰撞威胁的行人；若存在多个威胁行人（或行人组），则筛选出最紧急的威胁行人（或行人组）；系统对HV驾驶员进行相应的碰撞预警。基本原理3.系统基本原理一、弱势交通参与者碰撞预警场景（1）HV和P需具备短程无线通信能力，车辆信息通过短程无线通信在HV和P之间传递（V2P）；（2）利用路侧感知系统对行人信息进行感知，通过路侧设备发给车辆（V2I）。VRUCW通信方式4.通信方式V2IV2P一、弱势交通参与者碰撞预警场景5.基本性能要求主车车速范围（0～70）km/h通信距离≥150m信号更新频率典型值5Hz系统延迟≤100ms定位精度≤1.5m一、弱势交通参与者碰撞预警场景6.数据交互需求数据单位备注时刻ms—位置（经纬度）deg—位置（海拔）m—车头方向角deg—车体尺寸（长、宽）m—速度m/s—纵向加速度m/s2—横摆角速度deg/s—驾驶行为类型—ENUM重量kg—车辆类型—ENUM历史路径—SEQUENCE路径预测—SEQUENCE事件类型—INTEGERVRUCW数据交互需求（车辆数据）一、弱势交通参与者碰撞预警场景6.数据交互需求数据单位备注时刻ms—行人位置（经纬度）deg—行人位置（海拔）m—行进方向角deg—速度m/s—基本类型—ENUM。行人、自行车、道路工作者、动物……位置精确度——四轴加速度——历史路径—SEQUENCE路径预测—SEQUENCE动力—STRING。人力、动物、电动……使用状态—STRING。打字、听音乐、打电话、阅读……数据单位备注人群—STRING人群半径m—职业类型—ENUM。拖车人员、救火人员、急救人员……道路工作人员类型—STRING。道路施工、指挥交通、设置标志……指挥交通工作类型—STRING行人被辅助类型—STRING。视力、听力、行动、认知……通过街道请求—BOOLEAN通过街道状态—BOOLEAN用户身材—STRING其他个人信息：比如健康状况等—集合注：V2P场景，数据信息由P主动发出VRUCW数据交互需求（行人数据）VRUCW数据交互需求（行人数据）一、弱势交通参与者碰撞预警场景6.数据交互需求VRUCW数据交互需求（路侧数据）数据单位备注时刻ms—行人位置（经纬度）deg—行人位置（海拔）m—行人方向角deg—行人速度m/s—基本类型—ENUM消息总数—INTEGER位置精确度—N/A行人四轴加速度—N/A历史路径—SEQUENCE路径预测—SEQUENCE动力—STRING人力、动物、电动……人群—STRING人群半径m—通过街道请求—BOOLEAN通过街道状态—BOOLEAN行人身材—STRING注：I2V场景，数据信息由路侧设备I检测并发出二、触发条件本节任务主要介绍弱势交通参与者中的行人，部署及测试的场景：HV行进时，行人（P）从侧前方出现，由于行人是不具备通信能力，因此采用I2V场景，数据信息由路侧设备I检测并广播给周围具备通信能力的车辆。弱势交通参与者碰撞预警场景触发条件路侧设备可通过摄像头、雷达等传感器检测周边行人（P），并广播行人（P）的相关信息主车的速度在【被测车辆速度阈值】范围内——10km/h～70km/h行人速度在【VRU速度阈值】范围内——5km/h～15km/h被测车辆与VRU到达碰撞点的时间差值小于【交汇时间差值阈值】三、RSM消息体路侧安全消息。路侧单元通过路侧本身拥有的相应检测手段，得到的其周边交通参与者的实时状态信息（这里交通参与者包括路侧单元本身、周围车辆、非机动车、行人等）。并将这些信息整理成本消息体所定义的格式，作为这些交通参与者的基本安全状态信息（类似于Msg_BSM），广播给周边车辆，支持这些车辆的相关应用。路侧本身拥有的相应检测手段1.定义三、RSM消息体RSM消息的结构类型为有序成员固定结构（SEQUENCE）其中数据帧（DF:DataFrame）是消息体的组成部分数据帧由其他数据元素（DE:DataElement）或数据类型组合而成，具有特定的实际意义BSM消息中为可选项的数据帧或数据元素以虚线方框表示RSM数据结构（上半部分）2.

RSM消息结构三、RSM消息体RSM数据结构（下半部分）2.

RSM消息结构三、RSM消息体RSU的三维坐标3.

RSM消息体中涉及的重要数据帧Position3D描述了RSU的三维坐标位置，包括纬度、经度和海拔高程。DF_Position3DPosition3D::=SEQUENCE{ latLatitude, longLongitude, elevationElevationOPTIONAL}三、RSM消息体3.

RSM消息体中涉及的重要数据帧定义交通参与者的基本安全信息，包括RSU自身以及RSU依靠感知手段获取的机动车、非机动车等交通参与者。该参与者数据帧相当于OBU车辆自身广播的BSM

消息，它由RSU感知并发送给周边网联车辆。DF_ParticipantDataRSU感知系统检测的交通参与者三、RSM消息体3.

RSM消息体中涉及的重要数据帧DF_ParticipantDataParticipantData::=SEQUENCE{ptcTypeParticipantType,ptcIdINTEGER(0..65535),sourceSourceType,idOCTETSTRING(SIZE(8))OPTIONAL,secMarkDSecond,posPositionOffsetLLV,speedSpeed,headingHeading,sizeVehicleSize,vehicleClassVehicleClassificationOPTIONAL,...}当该参与者信息来源于

RSU收到的BSM

消息时，其中的id字段必须与BSM中的车辆id字段一致。三、RSM消息体3.

RSM消息体中涉及的重要数据帧VehicleSize定义车辆尺寸大小。由车辆长宽高三个维度来定义尺寸，其中高度数值为可选项。DF_VehicleSizeVehicleSize::=SEQUENCE{ widthVehicleWidth, lengthVehicleLength, heightVehicleHeightOPTIONAL}车辆尺寸大小三、RSM消息体3.

RSM消息体中涉及的重要数据帧VehicleClassification定义车辆的分类，从多个维度对车辆类型进行定义，包含车辆基本类型，以及燃料动力类型。DF_VehicleClassificationVehicleClassification::=SEQUENCE{ classificationBasicVehicleClass, fuelTypeFuelTypeOPTIONAL, ...}车辆类型三、RSM消息体MsgCount定义当发送方为自己时，发送的同类消息的消息编号。数据类型为整型（INTEGER），编号数值为0~127，循环使用。该数据字段用于接收方对来自同一发送方的同一类消息，进行连续收包的监控和丢包的统计。DE_MsgCountMsgCount::=INTEGER(0..127)4.

RSM消息体中涉及的重要数据元素Latitude定义纬度数值。数据分辨率为1e-7º（1/10微度），有效范围是-90~+90º，北纬为正，南纬为负。DE_LatitudeLatitude::=INTEGER(-900000000..900000001)三、RSM消息体Longitude定义经度数值。数据分辨率为1e-7º（1/10微度），有效范围是-180~+180º，东经为正，西经为负。DE_LongitudeLongitude::=INTEGER(-1799999999..1800000001)4.

RSM消息体中涉及的重要数据元素Elevation定义车辆海拔高程。数据分辨率为0.1m，有效范围是-409.5~+6143.9，数值-4096表示无效数值。DE_ElevationElevation::=INTEGER(-4096..61439)三、RSM消息体路侧单元检测到的交通参与者类型。DE_ParticipantTypeParticipantType::=ENUMERATED{unknown(0),--Unknownmotor(1),--motornon-motor(2),--non-motorpedestrian(3),--pedestrianrsu(4),--rsu...}4.

RSM消息体中涉及的重要数据元素路侧单元检测到的交通参与者三、RSM消息体定义交通参与者数据的来源。DE_SourceTypeSourceType::=ENUMERATED{unknown(0),selfinfo(1),v2x(2),video(3),microwaveRadar(4),loop(5),lidar(6),integrated(7),...}4.

RSM消息体中涉及的重要数据元素unknown：未知数据源类型；selfinfo：RSU自身信息；v2x：来源于参与者自身的v2x广播消息；video：来源于视频传感器；microwaveRadar：来源于微波雷达传感器；loop：来源于地磁线圈传感器；lidar：来源于激光雷达传感器；integrated：2类或以上感知数据的融合结果。三、RSM消息体DSecond定义1分钟内的毫秒级时刻。数据分辨率为1ms，有效范围是0~59999。数值60000及以上表示未知或无效数值。DE_DSecondDSecond::=INTEGER(0..65535)4.

RSM消息体中涉及的重要数据元素Speed描述交通参与者的速度大小。数据分辨率为0.02m/s。数值8191表示无效数值。DE_SpeedSpeed::=INTEGER(0..8191)速度三、RSM消息体Heading描述了交通参与者的航向角，定义为运动方向与正北方向的顺时针夹角。数据分辨率为0.0125°。有效范围是0~359.9875°。DE_HeadingHeading::=INTEGER(0..28800)4.

RSM消息体中涉及的重要数据元素北东运动方向航向角三、RSM消息体VehicleWidth定义车辆车身宽度。分辨率为1cm，数值0为无效数据。DE_VehicleWidthVehicleWidth::=INTEGER(0..1023)VehicleLength定义车辆车身长度。分辨率为1cm，数值0为无效数据。DE_VehicleLengthVehicleLength::=INTEGER(0..4095)4.

RSM消息体中涉及的重要数据元素VehicleHeight定义车辆车身高度。分辨率为5cm。数值0表示无效数据。DE_VehicleHeightVehicleHeight::=INTEGER(0..127)三、RSM消息体定义车辆基本类型。DE_BasicVehicleClass4.

RSM消息体中涉及的重要数据元素数值含义数值含义0未知类型或不可用52快速公交（BRT）1特殊类型车辆53快递运输货车10通用类型的乘用车54公交巴士11其他类型的乘用车55校车20通用类型的轻型货车56有轨列车21其他类型的轻型货车57辅助公交25通用类型的卡车58辅助救援车辆26其他类型的卡车60通用类型的紧急车辆27单机组2轴6轮卡车61其他类型的紧急车辆28单机组3轴卡车62消防轻型车辆29单机组4轴（或多余4轴）卡车63消防重型车辆304轴（或少于4轴）单挂拖车64消防辅助救护车辆315轴（或少于5轴）单挂拖车65消防救护车326轴（或多于6轴）单挂拖车66警用轻型车辆335轴（或少于5轴）多挂拖车67警用重型车辆车辆基本类型三、RSM消息体定义车辆基本类型。DE_BasicVehicleClass4.

RSM消息体中涉及的重要数据元素数值含义数值含义346轴多挂拖车68其他紧急情况响应车辆357轴（或多于7轴）多挂拖车69其他紧急情况救护车40通用类型的摩托车80未知交通参与者41其他类型的摩托车81其他交通参与者42标准巡航车82行人43无涂层运动摩托车83视力障碍人士44运动旅行摩托车84身体残障人士45超级运动摩托车85自行车46旅行摩托车86道路施工人员47三轮摩托车90未知类型的基础设施48载客摩托车91固定的基础设施50通用类型的客车92可移动的基础设施51其他类型的客车93配备货物拖车车辆基本类型（续表）思政专栏智能网联汽车道路测试管理规范近年来，世界经济格局剧烈变革，深度影着全球汽车产业走向。作为决胜关键，智能化、网联化正在重塑行业发展新格局，智能驾驶已成为中国展现国家技术实力、创新能力和产业配套水平的新名片之一，呈现出蓬勃向上的新格局。据零壹智库不完全统计，截至2022年11月22日，国家层面(国务院及其直属机构)及18个省级(含直辖市，下同)单位合计发布79项自动驾驶产业相关政策，其中，国务院及其直属机构发布的自动驾驶产业相关政策有46条，18个省级行政单位发布33条。思政专栏智能车辆是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。近几年全球智能汽车市场规模呈现增长的态势，中国智能汽车市场也迎来快速发展。根据中研产业研究院数据显示，全球智能汽车市场销量约为1亿辆，自动汽车驾驶市场渗透率率为10%，每辆智能汽车均价为16万元，则智能汽车市场规模约为1万亿。汽车智能化发展五环节思政专栏伴随国家政策的不断推动、车企竞相加入市场促进了产品丰富性以及消费者对纯电车型、智能车型的认知加深等多种因素，智能电动汽车逐渐成为了汽车市场的生力军，拥有了更多样化的竞争环境，各种全新车型纷纷上市，为消费者提供了更丰富多元的选择。据不完全统计，2023年1月底至2月中下旬，共上市/新增搭载L2级智能驾驶功能的新能源车10款，全部都标配车联网和OTA功能，比亚迪、恒大、雪铁龙、长安、岚图、问界等十二个品牌对旗下新能源车型进行了OTA升级。由此可以看出，智能化在汽车行业已经成为不可或缺的一部分。智能汽车销量占比课堂小测不定项选择题1、广义上的弱势交通参与者包括（

）。行人自行车电动自行车大货车2、VRUCW数据交互内容包括（

）。车辆数据行人数据红绿灯数据路侧数据ABCABD课堂小测不定项选择题3、VRUCW场景中必须具备短程无线通信能力的是（

）。HVRVP路杆设备4、VRUCW场景中所需的交通参与者状态信息可来源于（

）。路端的感知系统车端的感知系统驾驶员的眼睛交通参与者自身的广播消息ADAD课堂小测不定项选择题5、RSM消息体中，用于描述交通参与者数据的来源的数据帧是（

）。DE_SourceTypeDE_ParticipantTypeDE_ResponseTypeDE_BasicVehicleClassBPART04任务实施Assignmentimplement设备清单1.设备工具准备一、弱势交通参与者碰撞预警场景搭建分类名称数量图例规格要求实训设备路杆设备1套

/OBU（含全套线束）1套/测试车辆1辆/低速无人小车或乘用车笔记本电脑（含鼠标和充电线）1套Windows7以上系统平板电脑1套安装GoXLinkApp分类名称数量图例规格要求工具移动电源1套12V输出，配DC5521接口转接线防护用品工作服1套/安全帽1个/工作手套1双/辅助材料无纺布1张/设备清单1.设备工具准备一、弱势交通参与者碰撞预警场景搭建2.部署车辆及路杆设备一、弱势交通参与者碰撞预警场景搭建VRUCW场景部署实例穿戴工作服、工作手套，佩戴安全帽。将测试车辆行驶到测试道路上。将OBU部署到车辆上，利用车载电源或移动电源给OBU供电。将路杆设备移动到标定点上（注意：请确保路杆设备的位置和朝向是正确的）。3.调试OBU和RSU一、弱势交通参与者碰撞预警场景搭建无线远程连接OBU笔记本电脑连接OBU的Wi-Fi。连接OBU的Wi-Fi以下是调试OBU的步骤。RSU同样需要按以下步骤进行调试，需要注意：RSU的WiFi名称为ZLITS-7900E1-RSUWiFi密码为1234567890IP地址为192.168.2.1。一、弱势交通参与者碰撞预警场景搭建无线远程连接OBU打开MobaXterm软件，单击“Session”按钮创建会话，单击“SSH”按钮使用SSH工具，在“Remotehost”栏输入无线SSH连接OBU的IP地址：192.168.225.2。单击“BookmarkSetting”标签页，在“Sessionname”栏为当前会话重命名，单击“OK”确认创建SSH会话3.调试OBU和RSU一、弱势交通参与者碰撞预警场景搭建无线远程连接OBU输入账号：root，成功登录OBU远程登录OBU3.调试OBU和RSU一、弱势交通参与者碰撞预警场景搭建测试OBU定位功能在OBU会话窗口执行以下命令测试定位功能，如果有坐标信息，并且坐标信息正常，则说明OBU定位功能正常有坐标信息kinematics-sample-client-a3.调试OBU和RSU一、弱势交通参与者碰撞预警场景搭建测试PC5模组功能在OBU会话窗口执行以下命令测试PC5模组状态。V2X接收和发送状态必须为1才是正常状态：V2Xrx_status=1,tx_status=1其他值（0/2）都属于异常PC5模组状态正常cv2x-config--get-v2x-status3.调试OBU和RSU在OBU会话窗口中执行以下命令开启RSM打印模块执行以下命令打印日志4.确认感知系统是否正常检测交通参与者一、弱势交通参与者碰撞预警场景搭建开启RSM打印模块/tmp/obu-pal-debug3journalctl-f-uobu-app打印日志查看OBU接收到的RSM消息，找到其中名为“participants”的交通参与者列表数据帧。确认其中名为“ptcType”的交通参与者类型数据元素的数值是否与现场实际的交通参与者类型一致。在OBU会话窗口执行命令关闭RSM打印模块。最后执行“exit”命令，退出设备文件系统。关闭MobaXterm软件。4.确认感知系统是否正常检测交通参与者一、弱势交通参与者碰