/ 導(dǎo)讀 /

當(dāng)前，無人駕駛是全球資本匯聚的焦點。在干線物流、港口和礦山這些場景下，高等級自動駕駛擁有比較重要的戰(zhàn)略意義。在這些場景下部署高等級自動駕駛，能夠有效減少人員工作量，甚至完全不需要作業(yè)人員，經(jīng)濟效益比較明顯。尤其是對于礦山這類工作場景，雖然是低速工作場景，但是對安全作業(yè)要求比較高，因此更加適合也更加需求高等級無人駕駛系統(tǒng)。

在金隅集團陽泉冀東水泥有限責(zé)任公司的礦山上，慧拓作為國內(nèi)領(lǐng)先的智慧礦山無人化企業(yè)，使用自主研發(fā)的“愚公YUGONG”平行礦山操作系統(tǒng)指揮著純電動無人駕駛寬體礦車高效和穩(wěn)定地進行工作，成為中國在全球無人礦山領(lǐng)域的代表案例。

本項目屬于人工智能、控制理論與技術(shù)、系統(tǒng)工程理論與技術(shù)領(lǐng)域，主要針對復(fù)雜特定場景協(xié)同作業(yè)難、無人運輸作業(yè)運行速度不合理、高動態(tài)變化環(huán)境的精準(zhǔn)感知難、作業(yè)環(huán)境安全性差等難題。平行智能解決了復(fù)雜特定場景中目標(biāo)物理信息精準(zhǔn)感知、物理信息和突發(fā)事件的預(yù)警、高精度地圖快速構(gòu)建和更新、無人礦車運輸智能配速等關(guān)鍵技術(shù)問題，構(gòu)建了國內(nèi)水泥行業(yè)首個全礦“電動化+無人化”編組運行項目。其中尤其值得一提的自主創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)成果就是：面向復(fù)雜工況特定場景的融合感知和智能協(xié)同卸料關(guān)鍵技術(shù)研究。

融合感知成為汽車智能感知一大趨勢

對于無人駕駛技術(shù)來說，汽車智能感知的一大趨勢是傳感器感知融合。所謂融合，就是發(fā)揮現(xiàn)有的各個傳感器自身的優(yōu)勢，打破“信息孤島”，實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合互通，以此來獲得對于周邊態(tài)勢的高精度感知或者地理位置的高精度定位。通過融合感知，一方面可以降低對某一傳感器性能的過分依賴，降低系統(tǒng)整體的成本；另外一方面，也可以為行車安全提供雙保險，即當(dāng)某一個傳感器失效時，可以由其他的傳感器提供相近的功能，避免安全事故的出現(xiàn)。

和傳統(tǒng)的城市或者高速公路工況不同，對于專注在礦山這樣比較特殊工程場景無人駕駛的慧拓來說，其所面臨的環(huán)境更加惡劣。這就對“愚公YUGONG”平行礦山操作系統(tǒng)的感知融合提出了更新、更高的要求，如何最大程度發(fā)揮不同傳感器的特點，并對收集到的數(shù)據(jù)進行整合處理，為后臺系統(tǒng)決策提供可靠的依據(jù)，并不是一件容易做到的事情。

水泥礦山的車輛工作特點

水泥礦山一個非常突出的特點是卸料時有破碎站，無人駕駛礦車在進入破碎站后，GNSS信號會因卸料棚的遮擋而減弱或消失，車輛單獨依靠GNSS信號無法進行精準(zhǔn)導(dǎo)航定位。而自動駕駛是對高精度定位有著非常高的需求，保障實時定位精準(zhǔn)，對于車輛自動完成排隊等候、入站卸料及出站，不受環(huán)境和通信延遲影響起著重要的作用。

為此，慧拓首創(chuàng)GNSS/IMU/ SLAM/輪速里程計多源協(xié)同定位技術(shù)，直指無/弱GNSS信號環(huán)境下精確導(dǎo)航定位難題。例如，在水泥礦破碎站時，慧拓為無人駕駛車輛設(shè)計在入站、出站時GNSS/SLAM定位切換機制，使得車輛在入站、出站時能夠及時都能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的定位；當(dāng)?shù)V車在卸料過程中會因為卸料棚對衛(wèi)星信號產(chǎn)生屏蔽，此時，慧拓的無人駕駛車輛進入卸料棚之前至進入卸料棚后采取SLAM定位方式，在卸料完成后駛離卸料棚再恢復(fù)差分定位方式，兩種定位形成車輛在卸載區(qū)域無縫銜接。

極致銜接背后的秘密自主決策能力

“愚公YUGONG”平行礦山操作系統(tǒng)還可基于慧拓GNSS/IMU/SLAM/輪速里程計多源協(xié)同定位技術(shù)，以及隨車搭載的多種傳感器，對包括天氣情況、破碎站內(nèi)車輛情況、拋灑物等情況，破碎站外規(guī)劃路徑上交通情況、路面狀況、障礙物、異物入侵、突發(fā)事件等情況進行整合，基于AI計算以及5G技術(shù)，將相關(guān)的融合感知結(jié)果上傳到調(diào)度平臺。

當(dāng)調(diào)度平臺得到相關(guān)的信息后，就可以根據(jù)之前制定的各種規(guī)則以及相關(guān)的算法，將車輛自動入站、緊急停車、自動出站等決策及時下發(fā)到車上，使得人駕駛礦車擁有超視距感知能力和突發(fā)情況的預(yù)警能力，從而保障車輛在復(fù)雜環(huán)境下行駛和生產(chǎn)作業(yè)的安全。在這種情況下，車輛本身不需要搭載一個具備高算力的平臺，相關(guān)的計算都可以由后臺來完成，并通過5G信號及時以及精準(zhǔn)地將信號下發(fā)。

陽泉冀東水泥5G+智慧礦山項目是國內(nèi)水泥行業(yè)首個純電動、數(shù)字化綠色智慧礦山項目。在項目實施過程中，慧拓對諸如挖機礦車精準(zhǔn)協(xié)同、復(fù)雜地形高精地圖及無人礦車智能配速管理、破碎站無/弱GNSS環(huán)境下精確導(dǎo)航定位等水泥行業(yè)智慧礦山建設(shè)痛點問題進行科研攻關(guān)，經(jīng)濟效益和社會效益顯著，為國內(nèi)今后推動綠色智慧礦山建設(shè)提供了具有參考意義的標(biāo)志性工程。

從更長遠的角度來看，隨著諸如慧拓“愚公YUGONG”平行礦山操作系統(tǒng)應(yīng)用的不斷成熟并被持續(xù)優(yōu)化，國內(nèi)無人礦山整體解決方案還有望走出國門，成為全球范圍內(nèi)和高鐵一樣的，一張更加閃亮的中國“智造”的名片。

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