Performance Evaluation of ROS2-DDS middleware implementations facilitating Cooperative Driving in Autonomous Vehicle

要約

自動運転車および自動運転パラダイムでは、無線通信を介した車両間での協調認識またはセンサー情報の交換により、新たな次元が追加されました。
一般に、自律走行車は、機能安全のためにリアルタイムで信頼性の高いセンサー入力を必要とする特殊なタイプのロボットです。
自動運転車には、運転を決定し、周囲の他の車両と共有するために必要なさまざまなセンサー データを提供するために、かなりの数のセンサーが装備されています。
ROS2 には通信ミドルウェアとしてデータ配布サービス (DDS) が組み込まれており、信頼性の高いリアルタイム分散システムとしての潜在的な能力が証明されています。
DDS には、ドメインと呼ばれるスコープ設定メカニズムが付属しています。
ROS2 プロセスが開始されるたびに、DDS 参加者が作成されます。
単一ドメインで許可される参加者の数には制限があることに注意することが重要です。
多数の車載センサーとそのメッセージを効率的に処理するには、1 台の車両で複数の ROS2 ノードを使用する必要があります。
さらに、協調知覚パラダイムでは、車両が単一の ROS2 ノードとして機能する場合、かなりの数の ROS2 ノードが必要になる可能性があります。
DDS 参加者の制限により、これらの ROS2 ノードを単一ドメインの一部にすることはできません。
したがって、異なるドメインの通信は避けられません。
さらに、DDS にはさまざまなベンダー固有の実装があり、各ベンダーには独自の構成があり、これが ROS2 ノード間の避けられない通信触媒となります。
車両、ロボット、または ROS2 ノード間の通信は、ベンダー固有の構成、データ タイプ、データ サイズ、およびミドルウェアとして使用される DDS 実装に直接依存します。
私たちの調査では、さまざまなセンサー データ タイプに対するさまざまなベンダー固有の DDS 実装におけるさまざまなドメイン通信の制限、機能、および見通しを評価および調査しています。

要約(オリジナル)

In the autonomous vehicle and self-driving paradigm, cooperative perception or exchanging sensor information among vehicles over wireless communication has added a new dimension. Generally, an autonomous vehicle is a special type of robot that requires real-time, highly reliable sensor inputs due to functional safety. Autonomous vehicles are equipped with a considerable number of sensors to provide different required sensor data to make the driving decision and share with other surrounding vehicles. The inclusion of Data Distribution Service(DDS) as a communication middleware in ROS2 has proved its potential capability to be a reliable real-time distributed system. DDS comes with a scoping mechanism known as domain. Whenever a ROS2 process is initiated, it creates a DDS participant. It is important to note that there is a limit to the number of participants allowed in a single domain. The efficient handling of numerous in-vehicle sensors and their messages demands the use of multiple ROS2 nodes in a single vehicle. Additionally, in the cooperative perception paradigm, a significant number of ROS2 nodes can be required when a vehicle functions as a single ROS2 node. These ROS2 nodes cannot be part of a single domain due to DDS participant limitation; thus, different domain communication is unavoidable. Moreover, there are different vendor-specific implementations of DDS, and each vendor has their configurations, which is an inevitable communication catalyst between the ROS2 nodes. The communication between vehicles or robots or ROS2 nodes depends directly on the vendor-specific configuration, data type, data size, and the DDS implementation used as middleware; in our study, we evaluate and investigate the limitations, capabilities, and prospects of the different domain communication for various vendor-specific DDS implementations for diverse sensor data type.

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