C-V2X聯(lián)合RTK技術的場景仿真方案

《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和 2035年遠景目標綱要》提出:

積極穩(wěn)妥發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和車聯(lián)網(wǎng)”。車聯(lián)網(wǎng)與智能網(wǎng)聯(lián)汽車、智慧交通、智慧城市建設緊密相關。如今，伴隨蜂窩車聯(lián)網(wǎng)(CellularV2X，C-V2X)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進入新階段，規(guī)模應用與商業(yè)部署將成為行業(yè)主旋律，賦能我國汽車產(chǎn)業(yè)從新能源汽車的上半場轉(zhuǎn)移到智能網(wǎng)聯(lián)汽車的下半場，并從全球競爭中勝出。

伴隨著我們車輛網(wǎng)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，C-V2X場景測試也在如火如荼的進行中，但是我相信做過c-V2X場景測試的小伙伴一定遇到過一個很頭痛的問題:傳統(tǒng)的GNSS定位精度無法滿足C-V2X場景中厘米級導航定位的需求，因為傳統(tǒng)的GNSS 定位誤差在實際生活中可能要超過半米，甚至是1米，這樣導致的最直接的結果就是在場景里因為定位誤差太大導致算法無法驗證，無法進一步后續(xù)的測試，行業(yè)迫切需要引入高精定位技術。

那么問題來了?

在C-V2X的場景仿真測試中，我們?nèi)绾蝸硪敫呔ㄎ患夹g呢?首先我們先來了解一下高精定位技術RIK。

什么是RTK?

RTK（Real?Time?Kinematic）實時動態(tài)測量技術，是以載波相位觀測為根據(jù)的實時差分GPS（RTDGPS）技術，它是測量技術發(fā)展里程中的一個突破，它由基準站接收機、數(shù)據(jù)鏈、流動站接收機三部分組成。在基準站上安置1臺接收機為參考站，對衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)和測站信息，通過無線電傳輸設備，實時地發(fā)送給流動站，流動站GPS接收機在接收GPS衛(wèi)星信號的同時，通過無線接收設備，接收基準站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位的原理，實時解算出流動站的三維坐標及其精度（即基準站和流動站坐標差△X、△Y、△H，加上基準坐標得到的每個點的WGS－84坐標，通過坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)得出流動站每個點的平面坐標X、Y和海拔高H）。

從RTK 的工作原理介紹，我們可以看到RTK 定位是需要無線通訊技術參與進來的，通過LTE/5G 或Wifi 執(zhí)行從基站到流動站的數(shù)據(jù)傳輸。一種常用的方法是“通過Internet協(xié)議的RTCM 網(wǎng)絡傳輸”（NTRIP）。因此，基站通過NTRIP服務器將其數(shù)據(jù)提供給所謂的NTRIP Caster。流動站獲取RTK GNSS 定位所需的數(shù)據(jù)是通過NTRIP 客戶端從NTRIP Caster 收集的。

在RTK作業(yè)模式下，基準站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理，同時給出厘米級定位結果，歷時不足一秒鐘。流動站可處于靜止狀態(tài)，也可處于運動狀態(tài)；可在固定點上先進行初始化后再進入動態(tài)作業(yè)，也可在動態(tài)條件下直接開機，并在動態(tài)環(huán)境下完成整周模糊度的搜索求解。

既然RTK是這么強大的一種定位技術，那我們何不把它融入到C-V2X 場景仿真測試中呢？羅德與施瓦茨公司就是世界上兼具蜂窩網(wǎng)絡仿真和衛(wèi)星定位仿真能力為一體的少數(shù)幾家公司之一，接下來小伙伴跟隨我一起看看羅德與施瓦茨是如何把這兩大武功派系融為一體的吧。

RTK如向助力V2X?

眾所周知，羅德與施瓦茨在蜂窩通訊仿真領域一直是行業(yè)翹楚，在衛(wèi)星仿真測試產(chǎn)品上也處于業(yè)界領先地位，自家兩大拳頭產(chǎn)品 C-V2X 加持 RTK 高精定位方案正是羅德與施瓦茨產(chǎn)品強強聯(lián)合的優(yōu)秀結晶，也預示這該解決方案可以完美解決行業(yè)痛點問題，同時也是作為行業(yè)頭部企業(yè)一種責無旁貸的義務。

首先我們來看一下該方案的邏輯示意圖， 讓各位小伙伴先有一個大概的印象。

▲仿真系統(tǒng)拓撲圖

系統(tǒng)組成

從上圖可以看出， 整個仿真系統(tǒng)需要用到兩臺綜測儀CMW500，一臺衛(wèi)星信號仿真器SMBV100B 以及C-V2X場景測試需要的軟件。因此羅德與施瓦茨的V2X聯(lián)合RTK仿真有三臺儀表組成, 這三臺儀表的分工如下：一臺CMW500 或者CMX500仿真4G 或者5G 基站， 另外一臺CMW500仿真 C-V2X信號， SMBV100B仿真衛(wèi)星信號和RTK仿真。所有這些儀表和場景軟件PC都通過網(wǎng)線連接到同一個路由器上， 所有設備的IP 地址均在同一個網(wǎng)段。

系統(tǒng)工作原理如下：

SMBV100B產(chǎn)生 GNSS 信號和RTK仿真，提供NTRIP 數(shù)據(jù)仿真。

被測設備首先通過GNSS天線和SMBV100B進行時間同步。之后被測設備開始進入到PC5 工作模式。

被測設備通過UU口接入到CMW500 或者CMX500， 同時獲取CMW500或者CMX500分配的IP地址，被測設備通過這個IP 地址去訪問SMBV100B產(chǎn)生的RTCM3.3 差分數(shù)據(jù)，進行RTK 定位。

場景軟件開始運行， 控制CMW500 C-V2X 產(chǎn)生PC5 信號， 與被測件進行PC5消息通訊。

運行相關的需要車道級導航或者高精定位的場景，驗證場景的算法和決策可以進行厘米級的定位測試需求。

測試界面：

下圖是SMBV100B仿真的NTRIP server 和差分數(shù)據(jù)：

▲NTRIP 服務器仿真示意圖

下圖是CMW500 的DAU 功能給TBOX 提供的可以進行網(wǎng)絡連接的IP 地址。

▲基站仿真示意圖

下圖表示 TBOX 通過這個IP 地址連接到SMBV100B仿真的NTRIP server獲取差分數(shù)據(jù)，成功進行RTK高精定位。

▲RTK定位成功示意圖

下圖表示TBOX 已經(jīng)和一輛由第二臺CMW500 仿真的支持V2X 功能的車輛進行通訊成功！

▲場景仿真示意圖

這個方案，首先利用了羅德與施瓦茨綜測儀的單臺儀表可以全覆蓋的能力，不僅僅可以覆蓋GSM, WCDMA, LTE,還可以覆蓋 C-C2X技術。

其次， 充分利用了內(nèi)置數(shù)據(jù)處理單元的優(yōu)勢，通過被測件注冊到CMW500從而獲取可以接入到SMBV100B的IP地址， 進而獲取RTCM差分數(shù)據(jù)，實現(xiàn)RTK 高精定位。

各位小伙伴看到這里，是不是有種似曾相識的感覺？對，其實這一步是仿真了目前國內(nèi)的千尋的工作模式，我們的技術無時無刻不在?。?/strong>