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V2X协议栈

2022-09-07 15:16:55   3  举报

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AI智能生成

V2X协议栈应用于开发

车路协同

V2X

V2X协议栈

协议栈

智能网联车

作者其他创作

大纲/内容

协议定义

定义：

V2X应用协议栈，简称V2X协议栈，是指软件侧实现V2X技术功能的总称；

V2X协议栈将原始数据经应用层接收，获取V2X消息数据，依据V2X消息数据中的关键字段设置每个功能层级的配置信息，根据配置信息选择需要使用的功能层级，逐层调用向下传递后广播V2X消息；V2X协议栈接收V2X消息，根据配置信息选择需要使用的功能层级，逐层向上传递处理后传回至应用层。

目前V2X协议栈用到的是DSMP协议去解析；
网络层由数据子层和管理子层两部分构成。

管理子层主要完成系统配置及维护，为所有的数据子层实体提供管理接口等功能。

数据子层主要包括适配层(Adaptation Layer)、IP和UDP/TCP以及合作式智能运输系统DSMP。
数据子层利用管理子层提供好的接口传输应用层间的数据流。
应用层自己要解析出来得出的BSM ,SPAT ,MAP ,RSI ,RSM五大消息集，实现相关场景算法。

功能：V2X应用协议栈的主要功能包括但不限于以下几项：

V2X协议栈共分四个层级，分别为接入层，网络层，消息层与应用层。

从V2X分层结构来说

在接入层与网络层实现V2X消息的收发；

在消息层实现V2X消息的编解码、数据融合与处理；

在应用层实现V2X场景的逻辑运算、自动驾驶联合控制、预警播报以及人机交互等；

从V2X实际应用分类来说：

车车互联实现V2V类应用的安全预警

车路协同实现V2I类应用的智慧调度与安全高效出行

弱势交通参与者协同实现V2P/V2M类应用的安全保护

人车路云一体实现V2N类应用的智慧交通体系构建等

协议栈的重要性与必要性

从技术角度分析：V2X应用协议栈是V2X领域的核心技术、核心竞争力

所有V2X场景应用都需要依靠V2X协议栈进行实现，所有V2X相关硬件的性能优势都需要依靠V2X协议栈来体现。

协议框架

协议框图

模块说明

Message Set Encode/Decode

V2X 消息集编解码模块层级。网络层解封装后的消息集数据帧进入本模块后可进行数据解码并将数据进行字段划分填充至国标中ASN.1语法规定的数据结构体中，此时可进行消息集的区分。同时本车BSM消息完成填充时，也需进入此模块，将BSM消息集进行编码并准备向底层发送。

V2X Message Analysis Library

依据消息层标准，对V2X数据进行进一步的解析处理，以提供应用层用户可直接使用的计算数据。

PH Algorithm & BSM Sender

完成对本车BSM数据的收集、计算、过滤、填充、发送功能。PH计算逻辑单元可对本车GPS数据进行有效筛选，以最少的历史路径点描绘出满足本车要求的近似历史路径。

V2X Infrastructure

包含了许多V2X基础模块，包含测试日志打印，程序管理者单元，程序配置模块，面向底层接口的GNSS数据接收以及处理模块，面向底层接口的CAN数据接收以及处理模块，V2X消息安全验证模块等。

V2X Application Distribution

V2X应用分发模块。为V2X应用的前置计算模块，主要利用下层V2X数据以及各类本车数据，进行应用场景前置逻辑的输出。

TC模块

面向V2V应用的关键模块，可输出任一远车相对于本车的位置，区域，方向，以及其他所需信息。从而提供应用选择路径，触发不同的V2V应用计算。

MP模块

面向V2I应用的关键模块，可输出本车实时在MAP消息地图中的Link级定位或者Lane级定位。从而提供应用选择路径，结合其他V2I消息触发不同的V2I应用计算。

V2X Application

V2X具体应用场景模块。为V2X应用场景的逻辑计算模块，依据TC，MP模块输出的应用选择路径，触发本模块中具体的应用场景计算逻辑，并输出应用场景的计算结果。

Threat Arbitration

威胁仲裁模块。为V2X应用计算结果的仲裁输出模块。当触发多个V2X应用时，应依据本模块的仲裁策略，进行应用场景仲裁并将最终的仲裁结果向HMI输出。

HMI

面向V2X的人机交互。

华砺智行V2X SDK

V2X SDK通用架构

V2X SDK通用能力

HMI交互

人机交互服务，用于将各类场景和其他数据上报到智能移动终端或者数据中心

车辆数据交互

和车辆交互数据，例如解析CAN数据；并支持对接其他智能驾驶系统

路侧数据交互

与路侧设备或传感器进行交互，例如摄像头，信号灯激光雷达，微波雷达等

GNSS模块

解析位置数据

时间管理模块

时间管理，时间同步

算法引擎

处理和分析各类数据，并评估各类V2X应用场景状态

支撑V2X应用场景，和其他智能辅助驾驶系统，自动驾驶系统

数据安全服务

支持数据加解密和通信认证，可集成SCMS

V2X应用服务

风险感知：感知各类风险，输出相应的提醒和预警

预警管理：管理各类预警，评估预警优先级等

决策建议：给司机或者智能驾驶系统提供驾驶决策建议

V2X SDK数据集

美国的SAEJ2735-2016（15个）

核心消息集

BSM(Basic Safety Message)

MAP

SPAT(Signal Phase and Timing Message)

RSA(Road Side Alert)

TIM(Traveler Information Message)

SRM(Signal Request Message)

SSM(Signal Status Message)

高级消息集

CSR (Common Safety Request Message)

EVA(Emergency Vehicle Alert)

ICA(Intersection Collision Avoidance)

NMEA(NMEA Corrections Message)

PSM(Personal Safety Message)

PDM(Probe Data Management Message)

PVD(Probe Vehicle Message)

RTCM(RTCM Corrections Message)

中国的T/CSAE53-2017(中国汽车工程协会)
合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准
数量：5个

核心消息集

BSM(Basic Safety Message)

MAP

SPAT(Signal Phase and Timing Message)

RSI(Road Side Information)

RSM(Roadside Safety Message)

基于V2X SDK的应用开发流程

数据交互---->数据处理----->场景应用

数据交互

数据格式

国标/美标定义的消息集

用户自定义消息

数据发送

接入多种感知设备数据

依据不同应用场景的需求调整数据发送频率

数据接收

SDK已支持接收所有的标准消息集

SDK用户可以在应用逻辑中获取所有数据，进行定制化处理

数据处理

数据来源

数据交互服务将标准消息集转换为自定义数据格式

数据格式

SDK定义的数据格式（可自定义）

处理逻辑

V2X算法：依据不同应用需求，对数据进行分析处理

√车车间相对关系分析

√车路状态分析

√路侧传感器状态分析

场景应用

数据来源

V2X算法模块处理之后的结果

应用逻辑

应用：依据不同应用需求，对算法输出的结果进行整合，来分析应用场景是否触发。并将结果上报显示终端或者数据中心。

前向碰撞预警

车内标牌提示

基于红绿灯的特种车辆优先通行

基于V2X SDK的应用开发流程-数据发送

数据接入----->数据填充----->数据发送
数据发送--------------------->数据接入

数据接入

GPS数据

CAN数据

信号机数据

摄像头数据

数据填充

将各类数据按照标准消息集（或自定义格式）需求，填入对应字段

数据发送

根据标准定义的默认频率或者实际需求修改后的频率，通过SDK提供的API将数据广播发送

Intmde_v2x_send_bsm(v2x_msg_bsmt*user_bsm)

基于V2X SDK的应用开发流程-数据接收

数据接收---->数据分发

数据接收

注册接收接口（部分）

int mde v2x register bsm (void(*bsm_recv_cb)(v2x_msg_bsm_t*user_bsm))

int mde_v2x_register_map(void(*map_recv_cb)(v2x_msg_map_t*user_map))

数据分发

将标准定义的数据帧转换为SDK定义数据格式

将数据分发到其他模块

基于V2X SDK的应用开发流程-数据分析

数据缓存---->算法分析

数据缓存

缓存目的

为什么要缓存？避免在收包流程进行算法运算和场景逻辑，而降低收包时效

存储形式

内存

HASH表，链表

算法分析

V2V算法

两车相对态势算法。例如距离，车道关系靠近还是远离，行驶方向

碰撞检测算法。例如碰撞可能性，碰撞时间

V2I算法

地图匹配算法

区域范围检测算法

信号机控制算法

基于V2X SDK的应用开发流程-场景应用

场景应用