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走进矿区无人化运输的「千亿级」市场,探索5G如何助力无人矿区驾驶

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2020这个看似艰难的开年,事实上成为了数字化生活的加速助推器。

 

5G已经是人们眼前可见的未来,更美好的数字化场景触手可及。在无论多艰难的环境里,我们希望从身边每一个看似平凡的创新者身上,依然能看见光,依然能勇敢的去做一个追光者。


5G作为全面“重造连接”的基石,所引发变革的广度和深度,都将远超4G。在新的变革时代,改变世界,并不是大企业的专属,它同样属于那些遍布不同行业的创新者。

5G时代的序幕已经拉开,腾讯5G生态计划首批45个行业应用已接入。我们将与创新者同行,为追光者助力,实现“所见即未来”

2020年2月,「追光者-5G引领数字化」第一季启动,我们邀请10个领域的5G创新者,讲述他们的探索、行动、思考和预测,开启5G引领下的数字化变革畅想。


随着汽车产业与人工智能、物联网、高性能计算等新一代信息技术深度融合,自动驾驶产业正驶入快车道并逐步商业化,但眼前的落地和盈利模式仍需探索。如果我们把视线从车水马龙的城市开放道路转移到人烟稀少的矿区,就会发现,矿区其实是自动驾驶落地最快的场景之一。

本期「追光者-5G引领数字化」栏目,我们邀请到踏歌智行创始人兼首席科学家余贵珍,走进矿区无人化运输的「千亿级」市场,探索5G如何助力无人矿区驾驶,实现矿区无人运输。


余贵珍——踏歌智行创始人兼首席科学家


5G与无人驾驶解决了矿区作业的哪些痛点?

我国幅员辽阔,矿产资源丰富,已探明的大中型露天矿区超过1000处。矿物质作为国民经济重要的原材料支撑,95%的能源、80%的生活原材料和70%的农资都来源于此,矿物质运输成为物资的第一道运输。

然而,矿区运输仍存在着三大痛点,阻碍着行业未来的发展。首先,矿区运输工作环境恶劣,司机老龄化严重,年轻司机从业意愿低,“招工难”、“管理难”问题越来越突出。其次,每辆运输车一般配备3-4个司机,同时因司机操作不当造成的车辆维修问题时有发生,人力成本持续提升。最后,矿车车型大,盲区多,晚上作业驾驶容易疲劳,导致伤亡事故频频发生

由于露天矿区相对封闭,路线可管控,运输速度低至每小时30公里以内,基本上是点对点运输,所以我们总结得出,落地、有痛点、高频次,矿区是无人驾驶最好的落地场景。


放眼世界,矿区无人化的解决方案已相对完善,国外的矿区早在20多年前就开始进行自动化改造,在7-8年前开始商业化落地。美国的卡特彼勒(Caterpillar)和日本的小松 (Komatsu)早就把自己的自动驾驶矿用车投放在澳大利亚和智利等地拉矿盈利。与传统的人工驾驶相比,总成本降低了15%,每辆矿卡每年多工作500多小时。

但与国外的矿山应用相比,我国矿区工艺和环境更复杂,因此需要开发自主可控的适应中国特色的矿山无人运输系统。
 

5G如何赋能无人驾驶?

1990年,恰值2G语音低速数据开始起步,卡特彼勒研发出无人驾驶矿车并实验。2010年,小松等无人矿卡大批量在澳洲各大矿区运行,正值4G移动宽带迅速发展和布局。近两年来,5G移动互联网及物联网的发展加速了无人驾驶的落地,我国矿山无人驾驶实现编组运行。总而言之,通信技术的快速发展推动了系统智能的应用,特别是5G的发展,对无人驾驶是一个巨大的促进。


更可靠的交互,提升无人驾驶系统交互量:不同于传统纯文字的交互形式,新型的无人驾驶在声音、视频、激光点云等信息的传输更加成熟。在5G环境下,通过端边云的交互更快,手段更全,方式更安全。5G的到来使通讯可靠性更高、传输速率更快,更适应无人驾驶,5G赋能融合感知、高精度地图、融合控制和实时调度等方面,支撑无人驾驶。


更敏捷的计算,从车载计算上升至端边云多平台协同计算:以前大家眼中的无人驾驶更多是车端计算单元,比如说很多公司在开发GPU高并发的计算车载单元,但5G的发展还可以将一部分计算上升至端边云多平台。在计算资源方面,除了车载端之外,路侧边缘计算和云端核心计算都可以通过5G协同起来。在计算能力方面,特别车端AI到多边AI的协同,使算力分配更加灵活快捷。因此5G能够协同整合车载单元、边缘计算和云计算,赋能无人驾驶。


更精确的感知,提升车端感知能力:举个例子,5G的高宽带、低延时实现了路车感知融合。一般的车端在50米开外,感知能力和精度就会降低,但如果通过路车融合感知,提高远端感知的精度,能够拓展单车的感知范围,可以感知更多弯道的信息。



所以,5G并不是单个能力的提升,而是让感知、控制、计算等多种能力都有所提升。

5G无人矿区的核心技术及落地方案

矿区无人运输需要的核心技术总结起来有五个方面。一是非结构化道路路面检测与融合感知技术。二是特种车无人驾驶轨迹跟踪与精准停靠控制技术。三是基于V2X的车路协同控制技术。四是无人运输协同作业智能调度技术。五是基于大数据的无人运输能耗与效率优化技术。


但如何保障无人矿区的可靠通信呢?单个的通信是不够的,我们采用的是多模式通信。第一是C-V2X,是中国模式的标准,用于车与车之间,车与路之间,会车、装载、卸载,以及车路感知的协同。在调度方面,我们运用云端平台调度,客户可以远程干预驾驶。通过这种多模式的方式,提高通讯的可靠性。随着5G的成熟,必将把4G替换掉,实现全5G+C-V2X的高可靠矿区通讯模式。目前通信运营商已经把这两个模组集成起来,已经开始测试集成化的两个通讯方式,为矿区无人运输大批量布置打下基础。


5G是无人运输的催化剂,基于5G的无人驾驶运输系统正稳步发展。2018年9月以来,我们与包钢等集团正式签订5G网络环境下的合作协议,推进世界最大的稀土露天矿(白云鄂博矿)矿区无人驾驶项目。基于5G网络,依托自研核心平台提出的分级决策自动驾驶解决方案,融合GPS与感知等技术,利用车载传感器、路测传感器的多层面数据,构建多维时空模型,确保车辆的环境感知。不断强化5G边缘计算能力与核心云计算能力,打造自动驾驶分级决策“大脑”,进而满足自动驾驶对高性能计算的需求。

同时,通过构建露天矿卡无人驾驶作业集群,最大程度减少工程现场作业人员数量,有效确保人员安全。搭建远程智能调度监控平台,建设车车-车路-车网通信系统,最终实现矿山生产运营自动化管理。项目实施后,白云鄂博矿区将成为一座集安全、绿色、智慧、人文及科学于一体的智慧矿区。在智能化管理下,矿区综合效益将提升10%以上,整体能耗下降5%以上,节能环保水平将得到明显提升。





关于腾讯5G生态计划
依托腾讯AI Lab、Robotics X、多媒体实验室、未来网络实验室、网络平台部、云架构平台部、腾讯START云游戏平台的产品、技术和网络能力,联合运营商、终端品牌、设备厂商等合作伙伴的强大资源,背靠腾讯丰富的多媒体内容和应用场景,通过技术能力、用户流量、渠道资源、品牌资本等,携手运营商、5G应用开发者,探索新应用、新内容和新场景,协同腾讯5G城市计划,共创5G新生态。