矿区自动驾驶系统是怎样炼成的？

图片来源于一份“特定授权”，从鄂尔多斯市东胜区（600295，古坝）驱车近50公里到达位于该市东北部达拉特旗的大唐保利煤矿。与鄂尔多斯其他200多个煤矿不同，保利露天煤矿有四辆配备自动驾驶系统的宽体自卸车。现场工作人员表示：“这四辆车是今年4月惠拓智能的，效果相当不错。“工作人员提到，慧拓智能是一家诞生于2014年10月的自动驾驶公司，在中国科学院自动化研究所青岛智能产业技术研究院孵化。自成立以来，该公司一直专注于挖掘场景，基于ACP并行驾驶理论，打造无人交通解决方案用于矿区的离子。今年9月，惠拓智能已在保利煤矿实现商业落地运营，成为国内首家完成自动驾驶在矿区商业落地运营的企业。当亿欧汽车到达当地时，这四辆三黄一白的无人采矿车正在有条不紊地工作。由于几天前的降雨，采矿作业尚未完全恢复，现场作业车辆也较少。随后，亿欧汽车试驾了其中一辆黄色宽体自卸车，一名安全员和一名程序员分别坐在驾驶员和乘客位置向记者解释，确保车辆随时被接管。在采矿现场，由汇拓智能改装的半自动挖掘机首先进行装载作业。作业完成后，宽体自卸汽车装载了近25吨矿土，开始沿着主干线低速自动行驶至卸货点，途中经过两个直角弯道。

在近15分钟的试驾中，亿欧汽车发现能够及时检测并自动避开地面上的深坑、大石头等情况；

当遇到稍浅的坑时，车辆选择直接行驶通过。因此，亿欧汽车在试驾过程中感觉到轻微的颠簸，并且考虑到矿石是宽体自卸车的主要运输对象，该车的整体性能仍然令人满意。试驾结束后，亿欧汽车与汇拓智能联合创始人兼首席执行官陈龙、研究所所长田斌、副所长高宇就公司现状、商业模式、未来计划以及对当前行业的看法进行了讨论。陈龙从十年前开始涉足无人驾驶领域，为无人矿区提供了三种解决方案。他毕业于武汉大学和新加坡国立大学，是中山大学数据科学与计算机科学学院的副教授和博士生导师。他曾在2010年中国无人驾驶汽车未来挑战赛上获得综合道路测试冠军。多年的学习和研究经验让陈龙相信，矿区不仅是实现自动驾驶最早的场景，也是他最终可以为这项技术买单的地方。要实现无人驾驶在开放道路场景下的商业化，需要整个行业长期努力才能实现。陈龙说：“但矿区不同。国外已经有多个成熟的无人矿区实现了运营盈利，这为国内企业指明了方向。“据他介绍，目前，中国每辆自动驾驶汽车每年可节省近60万元的驾驶员成本，这对矿业企业非常有吸引力。陈龙介绍，该公司已经开发了三种解决方案：无人矿车、半自动挖掘机和智能车队管理和调度系统。前两种解决方案可以节省大量人力成本，提高效率e矿用卡车和挖掘机的工作效率，二是可以实现矿山的整体运营规划和管理。这三个方面构成了慧拓智能目前的智能挖掘框架。以亿欧汽车测试的黄色自动驾驶宽体自卸车为例。从外观上看，这辆通力重工TLI65越野宽体矿车配备了一台32线激光雷达、三台16线激光雷达和三台毫米波雷达。高宇解释道：“这些传感器可以感应周围60米范围内的障碍物

他还表示，这辆车配备了摄像头、GPS定位系统和用于远程控制和信号传输的5G设备。当汽车在行驶过程中遇到一些未解决的问题时，远程控制室的工作人员会接管。陈龙认为远程控制是非常必要的。“人类必须拥有对驾驶的最终控制权。我们需要第三方应急接管系统。在紧急情况下，系统会发出警报，我们可以远程将汽车开到安全区域。”远程控制系统位于距离矿场100多米的控制中心。在这里，还有紧急接管系统和集群调度系统。系统中的挖掘机采用半自动操作模式，可以控制无人车的进出。“由于矿物的地质硬度不同，挖掘机很难独立控制其强度。”田斌说，“与采矿车相比，无人作业的紧迫性没有那么高

集群调度系统可以通过车辆之间以及车辆与中心之间的通信来实现作业任务的分配。传统的任务分配方式是司机每天亲自接管任务，效率特别低，”高宇说，“我们的智能车队调度系统可以实现单人远程分配任务，指定任何无人车或挖掘机按规定操作。此外，该系统还可以实现复杂交通路口的智能调度。车辆通过十字路口的总时间可以减少30%以上，”他补充道，“几天前下雨了，矿区还没有完全恢复运营。通常，大约有一百辆宽体车同时在保利煤矿作业

这也是智能调度系统与传统卡车调度系统的最大区别……

矿区——传统的卡片调度系统只能起到监控的作用。为了实现这种远程控制和智能调度，惠拓智能在保利煤矿最大的十字路口安装了路侧装置，包括一台32线激光雷达、一台摄像机，以及一些路由器和通信终端。“我们将根据具体情况评估建立路边单元的合适地点，”陈龙说，“它们基本上安装在核心路口。“然而，要在采矿场景中实现自动驾驶，还需要解决定位、低温、振动等困难。由于矿区GPS信号覆盖率低，采矿车辆的自我定位相对困难。我们使用组合定位技术来解决问题，包括使用GPS、IMU、LiDAR、高精度地图等。至少到目前为止，我们已经实现了对局部地区的自我定位，”田斌说。低温和振动问题主要是由传感器引起的。“目前，传感器的低温极限通常在零下20摄氏度以内，而鄂尔多斯的低温环境通常在零下30到40摄氏度之间。田斌解释道，“振动和湍流相对较大，这对传感器和自动驾驶系统的稳定性是一个很大的考验。“为此，惠拓智能选择通过加载传感器保温装置和路边单元来解决问题。并行驱动理论下的智能矿山。据陈龙介绍，惠拓智慧最初由公司首席科学家、“ACP并行驱动”创始人王飞跃创立”理论。正是基于这一理论，慧拓智能开发了三种解决方案：无人矿车、半自动挖掘机和智能集群管理与调度系统。2004年，时任中国科学院自动化研究所研究员的王飞跃发表了《并行系统方法与复杂系统”，其中提到“并行系统是由一个自然的实际系统和与其相对应的一个或多个虚拟或理想化的人工系统组成的系统”。具体到自动驾驶场景，并行系统分为四部分：一辆实车和三辆虚拟车。田斌解释说，通过收集大量数据（603138，股票吧）三辆虚拟汽车在驾驶过程中从真实车辆中获得，它们在虚拟世界中建立环境和车辆模型、验证模型准确性、预测车辆位置轨迹以及指导真实车辆的操作方面发挥着作用。简单地说，这意味着能够描述汽车、预测汽车和引导汽车。在无人采矿系统中，并行系统的四个部分具体为：由无人采矿卡和半自主挖掘机组成的真实系统，控制中心的虚拟并行矿山，控制中心中的大数据分析和深度学习功能，以及控制调度和接管平台。基于真实系统返回的数据，后三者共同构成虚拟空间中的并行挖掘系统，可以预测和引导真实车辆的移动，解决调度和管理困难等问题。这是一个相对先进的网络驾驶解决方案，”田斌说。与传统的V2X不同，并行驾驶专门在网络驾驶和自动驾驶的基础上进行并行化工作。“中央智能会更强，而且还涉及一些计算功能。”。“与V2X类似，并行系统也需要路边设备、通信网络和基站的协助。在保利煤矿，通过中国联通建立的5G基站和自建的路边设备，汇拓智能可以实现车辆之间以及车辆与中心之间的通信。在并行驾驶理论的指导下，汇拓智慧2016年与徐工集团合作开发徐工智能系列产品，包括110吨无人矿用卡车、15吨半自动挖掘机和智能调度机群系统。2018年，两者联合发布了一个并行无人采矿系统。2019年，慧拓智能开始尝试商业化落地。今年4月，该公司与保利煤矿和华为矿业签署了三方战略合作协议，开始在矿区试运行无人运输系统。经过5个月的试运行，汇拓智能于9月完成了在宝力煤矿的落地，成为中国第一家完成汽车商业落地运营的企业……

在矿区内的超速行驶。从宝力煤矿开始，惠拓智能也瞄准了更进一步的未来。陈龙向亿欧汽车透露了公司未来的两个计划。一种是在现有技术的基础上，与矿主和运输团队成立三方合资企业，负责技术操作工作；

二是走出矿区，在矿区场景之外发展自动驾驶技术。“我们称之为‘短逆向物流’，这意味着将煤炭从矿山运输到矿山以外的地方，如冶炼厂、洗煤厂、火车站等。”他介绍道。繁忙的采矿自动驾驶行业与之前流行的RoboTaxi不同，后者在采矿场景中很少出现自动驾驶。但在当前资本遇冷、公司缺乏自我生成能力的情况下，矿区自动驾驶有望迎来新的发展机遇。很快，明年将出现多个示范实例，并将能够在次年大规模推出， “陈龙预测。除了慧拓智能，目前还有专注于挖掘场景的自动驾驶公司，如西迪智能驾驶、塔歌智能驾驶、易控智能驾驶和博来科技。上述企业都处于发展的早期阶段，成立于2014年至2018年之间，但自今年年初以来融资方面的好消息也不例外。天眼查显示，泰格智行今年甚至完成了两轮融资，与去年没有获得融资形成鲜明对比。这种场景之所以受到资本的重视，主要是因为它的快速落地和行业需求。从EasyControl Smart Drive在鄂尔多斯开始测试，到Tage Smart Drive与宝钢成功合作开发矿用卡车无人驾驶运输系统，再到西递Smart Drive在内蒙古某矿正式交付远程智能驾驶矿卡项目，以及慧拓智能驱动在宝力煤矿的商业实施和运营。在机器人打车商业化遥遥无期的当下，赛道企业的落地进展引起了业界的关注。在许多行业，人们担心人工智能会取代人类，但煤矿行业的人才稀缺，我们正在帮助该行业发展，“陈龙说。据不完全统计，目前中国卡车司机的短缺人数约为1000万。矿井的工作环境恶劣，空气中有灰尘甚至放射性物质，很少见到年轻司机。工人仍然是同一群体，年轻人无法弥补，”保利煤矿的一名工作人员说。“矿司机私下里谈论最多的话题可能是跳槽，他们都希望换一份环境好、工资高的工作。实现无人矿区尤为紧迫。这里安全事故频发，一旦发生人员伤亡，矿区就面临关闭的风险，造成巨大损失20世纪90年代，美国的卡特彼勒和日本的小松开始在矿区研发自动驾驶。王飞跃与卡特彼勒合作，研究露天铜矿的无人驾驶汽车和自动化技术。目前，上述公司均已实现商业化落地。尽管技术领先，但外国产品很难进入中国市场。一方面，价格高，另一方面，这是一个政策问题。陈龙说：“现在国家非常重视自主知识产权的保护以及核心技术的开发和应用。“业内人士告诉亿欧汽车，大型矿卡的招标和采购大多是国产的，这给了专注于该领域的国内初创公司一定的生存空间。这是一个价值数千亿美元的市场，比大家预期的要大得多。”，每位司机的年薪近20万元。因此，每辆车的人工成本约为5600万元。“汽车运营效率也可以提高至少30%。此外，自动驾驶汽车还可以通过节省油耗和轮胎磨损来降低成本。然而，矿区的自动驾驶在开发过程中遇到了困难。除了技术上的困难，陈龙承认，“现在的关键是产品化的手段。”。“对于慧拓智能目前的阶段来说，更大的困难是推广保利煤矿的无人采矿系统，使其能够快速稳定地移植到不同的矿区。这也是其他……面临的挑战……

赛道的层次-如何在完成区域化测试和着陆后在不同的矿区大规模“扩散”，以及如何将这种自动驾驶系统应用于矿区外更广泛的场景。矿区自动驾驶的玩家们正在探索给他们的商业模式更广阔的发展空间，尤其是在寒冷的冬天，这决定了他们能否获得资本的青睐。他们的目标不仅是建造矿山，还包括在矿区外修建道路。

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