[論文レビュー] V2AIX: A Multi-Modal Real-World Dataset of ETSI ITS V2X Messages in Public Road Traffic

Guido Kueppers, Jean-Pierre Busch+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 15, 2024

Traffic Prediction and Management Techniques被引用数 4

ひとこと要約

本論文では、ドイツの公共道路交通において1,800台以上の車両およびレーンサイドユニット（RSU）から収集された、実世界のETSI ITS V2Xメッセージを含む、公開可能なマルチモーダルデータセットV2AIXを紹介する。このデータセットには230,000件を超えるメッセージが含まれており、研究者が協調的知能輸送システムにおける分析やアプリケーション開発を可能にするために、標準化されたV2Xメッセージを自動運転研究に統合するためのオープンソースのROS/ROS 2パッケージも提供されている。

ABSTRACT

Connectivity is a main driver for the ongoing megatrend of automated mobility: future Cooperative Intelligent Transport Systems (C-ITS) will connect road vehicles, traffic signals, roadside infrastructure, and even vulnerable road users, sharing data and compute for safer, more efficient, and more comfortable mobility. In terms of communication technology for realizing such vehicle-to-everything (V2X) communication, the WLAN-based peer-to-peer approach (IEEE 802.11p, ITS-G5 in Europe) competes with C-V2X based on cellular technologies (4G and beyond). Irrespective of the underlying communication standard, common message interfaces are crucial for a common understanding between vehicles, especially from different manufacturers. Targeting this issue, the European Telecommunications Standards Institute (ETSI) has been standardizing V2X message formats such as the Cooperative Awareness Message (CAM). In this work, we present V2AIX, a multi-modal real-world dataset of ETSI ITS messages gathered in public road traffic, the first of its kind. Collected in measurement drives and with stationary infrastructure, we have recorded more than 285 000 V2X messages from more than 2380 vehicles and roadside units in public road traffic. Alongside a first analysis of the dataset, we present a way of integrating ETSI ITS V2X messages into the Robot Operating System (ROS). This enables researchers to not only thoroughly analyze real-world V2X data, but to also study and implement standardized V2X messages in ROS-based automated driving applications. The full dataset is publicly available for non-commercial use at v2aix.ika.rwth-aachen.de.

研究の動機と目的

• 自動運転研究におけるETSI ITS V2Xメッセージのための大規模で実世界のデータセットの不足に対処すること。
• 都市部および高速道路環境における公共道路交通における、移動および固定の両方の測定を含む、実世界のV2X通信のマルチモーダルデータセットを収集・公開すること。
• 研究者が実世界のV2Xメッセージ動作、標準適合性、および車両市場浸透率を分析できるようにすること。
• オープンソースパッケージを通じて、ROSベースの自動運転システムへの標準化されたETSI ITSメッセージの統合を容易にすること。

提案手法

• ドイツの都市部および高速道路環境において、移動測定ドライブを実施し、固定型レーンサイドユニット（RSU）を展開してETSI ITS V2Xメッセージを収集した。
• 1,800以上の独自のITSステーションから、主に協調認識メッセージ（CAM）を含む230,000件を超えるV2Xメッセージを収集した。
• ASN.1エンコードされたV2XペイロードをROS互換のメッセージ形式に変換するためのROS/ROS 2パッケージ「etsi_its_messages」を実装した。
• ROSノードを用いて、生のV2XメッセージストリームとROSメッセージ型の間をブリッジし、リアルタイム処理と統合を可能にした。
• メッセージ内容、位置情報の正確性、および標準適合性について、定性的および定量的分析を実施した。
• 非営利ライセンスの下で、全データセットおよびソフトウェアパッケージを公開し、一般のアクセスと再利用を可能にした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 都市部、地方部、高速道路環境において、V2X対応車両はどの程度の頻度で出現するか？
• RQ2 実世界の都市部および高速道路条件下におけるITS-G5の実際の通信範囲はどの程度か？
• RQ3 LiDARの文脈からの真値データと比較して、V2X送信車両の位置情報の正確性はどの程度か？
• RQ4 実世界のV2Xメッセージが、メッセージ構造および送信頻度の観点からETSI ITS標準にどの程度準拠しているか？
• RQ5 実世界のメッセージが、必須でないフィールドを含む、標準化されたメッセージフィールドの全範囲をどの程度網羅的に活用しているか？

主な発見

• 230,000件を超えるV2Xメッセージが、車両およびレーンサイドユニットを含む1,800以上の独自のITSステーションから収集された。
• Volkswagen ID.3とGolf 8が、それぞれ1,164台および344台の独自のV2X対応車両として最も頻繁に観測された。
• 位置、速度、進行方向などのコアCAMメッセージフィールドが、送信メッセージに一貫して存在しており、標準適合性が強いことが示された。
• CAMデータからの位置情報の正確性は、レーン中央線に沿った軌道クラスタリングを示したが、顕著なばらつきを示しており、中程度の精度であることが示唆された。
• 車両長や車両幅などのオプションフィールドが頻繁に欠落しており、実際の運用では標準の全範囲の実装が不完全であることが示された。
• オープンソースの「etsi_its_messages」ROSパッケージは、ASN.1エンコードされたV2XペイロードとROSメッセージ型との間で双方向変換を成功裏に実現し、自動運転システムへの統合の障壁を低減した。