[论文解读] 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 4

一句话总结

本文介绍了V2AIX，这是一个公开的多模态数据集，包含从德国公共道路交通中超过1,800辆车辆和路边单元（RSU）收集的真实世界ETSI ITS V2X消息。该数据集包含超过230,000条消息，作者提供了一个开源的ROS/ROS 2软件包，用于将标准化的V2X消息集成到自动驾驶研究中，从而支持合作式智能交通系统中的分析与应用开发。

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.

研究动机与目标

• 为自动驾驶研究中ETSI ITS V2X消息缺乏大规模真实世界数据集的问题提供解决方案。
• 收集并发布一个包含公共道路交通中移动与固定测量的多模态真实世界V2X通信数据集。
• 使研究人员能够分析真实世界V2X消息行为、标准符合性以及车辆市场渗透率。
• 通过一个开源软件包，促进标准化ETSI ITS消息在基于ROS的自动驾驶系统中的集成。

提出的方法

• 在德国的城市和高速公路环境中开展移动测量驾驶，并部署固定路边单元（RSU）以捕获ETSI ITS V2X消息。
• 从超过1,800个独立的ITS站点收集了超过230,000条V2X消息，主要为协同感知消息（CAMs）。
• 实现了一个名为`etsi_its_messages`的ROS/ROS 2软件包，用于将ASN.1编码的V2X有效载荷转换为ROS兼容的消息格式。
• 使用ROS节点在原始V2X消息流与ROS消息类型之间建立桥梁，实现实时处理与集成。
• 对消息内容、定位精度和标准符合性进行了定性和定量分析。
• 在非商业许可下发布完整数据集和软件包，供公众访问与再利用。

实验结果

研究问题

• RQ1 V2X能力车辆在城市、乡村和高速公路环境中出现的频率如何？
• RQ2 在真实世界的城市和高速公路条件下，ITS-G5的实际通信范围是多少？
• RQ3 与基于激光雷达上下文的真值数据相比，V2X发送车辆的定位精度如何？
• RQ4 在消息结构和发布频率方面，现实世界V2X消息在多大程度上符合ETSI ITS标准？
• RQ5 现实世界消息在多大程度上利用了标准化消息字段的完整范围，包括可选字段？

主要发现

• 该数据集包含从超过1,800个独立ITS站点（包括车辆和路边单元）收集的230,000多条V2X消息。
• 大众ID.3和高尔夫8是观测到最频繁的V2X能力车辆，分别检测到1,164辆和344辆独立车辆。
• 所有核心CAM消息字段（如位置、速度和航向）在传输消息中均一致存在，表明标准符合性良好。
• CAM数据的定位精度显示出轨迹沿车道中心线聚集，但存在明显偏差，表明精度中等。
• 如车辆长度和宽度等可选消息字段经常缺失，表明实际应用中对完整标准的实现不充分。
• 开源的`etsi_its_messages` ROS软件包成功实现了ASN.1编码V2X有效载荷与ROS消息类型之间的双向转换，显著降低了在自动驾驶系统中集成的门槛。