深度解析華為基于車(chē)路云協(xié)同的露天礦無(wú)人駕駛解決方案

露天礦無(wú)人駕駛是我國(guó)煤礦智能化建設(shè)的關(guān)鍵一步 ? ?

煤炭行業(yè)作為我國(guó)重要的傳統(tǒng)能源行業(yè)，是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，其智能化建設(shè)直接關(guān)系我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)智能化的進(jìn)程。煤礦智能化是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心，對(duì)提升煤礦安全生產(chǎn)水平、改善生產(chǎn)效率、保障穩(wěn)定供應(yīng)等具有重要意義。

華為將人工智能、云計(jì)算、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智能駕駛、高精地圖等技術(shù)，與現(xiàn)代煤炭開(kāi)采深度融合，實(shí)現(xiàn)了露天礦無(wú)人駕駛礦車(chē)采-運(yùn)-排全流程持續(xù)作業(yè)，并實(shí)現(xiàn)了商用部署。這將大幅提升礦山生產(chǎn)作業(yè)安全性、避免人身傷亡事故，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)剛性作業(yè)調(diào)度向智能化靈活調(diào)度轉(zhuǎn)變，同時(shí)有效解決礦車(chē)駕駛員招工難、運(yùn)營(yíng)成本高、生產(chǎn)效率提升難等問(wèn)題。

露天礦無(wú)人駕駛實(shí)現(xiàn)規(guī)?；逃?，

需做足技術(shù)儲(chǔ)備

目前，我國(guó)L4級(jí)露天礦無(wú)人駕駛技術(shù)在多地已經(jīng)進(jìn)入了測(cè)試和試商用階段。

盡管如此，露天礦無(wú)人駕駛從小規(guī)模測(cè)試，向全場(chǎng)景、全流程延伸，走向真正的無(wú)人化（安全員下車(chē)）和7X24可持續(xù)作業(yè)的規(guī)模化商用，依舊面臨諸多挑戰(zhàn)：?

1 持續(xù)作業(yè)需考慮全業(yè)務(wù)流程場(chǎng)景

在采-運(yùn)-排核心流程之外的場(chǎng)景中，如車(chē)輛加油/充電、輔助車(chē)輛混行、全路段避障、避炮等，也要具備無(wú)人駕駛能力。場(chǎng)景復(fù)雜度大幅提升，自動(dòng)駕駛長(zhǎng)尾問(wèn)題愈加顯著，算法高效迭代成為基本需求。

2 不同的工況特點(diǎn)會(huì)對(duì)技術(shù)的可靠性和通用性帶來(lái)顯著挑戰(zhàn)。

相對(duì)于充分整備的測(cè)試環(huán)境道路，無(wú)人駕駛作業(yè)系統(tǒng)和車(chē)輛要能有效應(yīng)對(duì)異形排土場(chǎng)、綜合調(diào)度、陡坡、急彎、狹窄采掘作業(yè)平臺(tái)等“不大理想”的作業(yè)環(huán)境。

3 大規(guī)模生產(chǎn)作業(yè)，對(duì)無(wú)人駕駛作業(yè)系統(tǒng)提出更高要求。

隨作業(yè)車(chē)輛數(shù)量、作業(yè)規(guī)模和效率的提升，采掘作業(yè)面變化速度加快，對(duì)作業(yè)任務(wù)調(diào)度、高精地圖動(dòng)態(tài)更新、作業(yè)點(diǎn)位動(dòng)態(tài)分配、精準(zhǔn)路徑規(guī)劃、防止路徑?jīng)_突等都提出了更高的要求。

4 運(yùn)維運(yùn)營(yíng)在商用階段容易成為技術(shù)短板。

在商用階段，擁有一套支持車(chē)輛狀態(tài)監(jiān)控，故障預(yù)警、且具備故障快速定界定位，以及運(yùn)營(yíng)分析能力的智能運(yùn)維運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，是非常必要的。

基于車(chē)路云協(xié)同，

華為打造露天礦無(wú)人駕駛商用解決方案

實(shí)現(xiàn)露天礦無(wú)人駕駛作業(yè)不僅要解決自動(dòng)駕駛問(wèn)題，還需要打通無(wú)人駕駛車(chē)輛和作業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，形成完整的無(wú)人化生產(chǎn)作業(yè)體系。華為融合智能駕駛和ICT技術(shù)解決方案，聯(lián)合伙伴基于車(chē)、路、云協(xié)同打造了露天礦無(wú)人駕駛商用解決方案：

車(chē)端：

華為和車(chē)輛制造企業(yè)合作完成車(chē)輛（機(jī)械）智能化改裝，并提供智能駕駛計(jì)算平臺(tái)MDC、高性能車(chē)規(guī)級(jí)激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和攝像頭，以及礦車(chē)自動(dòng)駕駛算法。

路側(cè)： 通過(guò)路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施和RTK基站實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)組合定位和V2X超視距感知。 ? 云端：

通過(guò)礦山業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、車(chē)隊(duì)調(diào)度管理系統(tǒng)和高精度動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)地圖服務(wù)實(shí)現(xiàn)多車(chē)、多編組無(wú)人化作業(yè)的統(tǒng)籌調(diào)度；通過(guò)自動(dòng)駕駛監(jiān)管運(yùn)營(yíng)服務(wù)提供智能化車(chē)輛運(yùn)維和運(yùn)營(yíng)分析能力；通過(guò)自動(dòng)駕駛云服務(wù)，可以基于車(chē)輛端傳感器數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛算法的持續(xù)優(yōu)化和迭代。

華為露天礦無(wú)人駕駛解決方案總體架構(gòu)

基于車(chē)路云協(xié)同的露天礦無(wú)人駕駛解決方案將帶來(lái)三大價(jià)值：

01 實(shí)現(xiàn)端到端無(wú)人化高效作業(yè)

打造“云上大腦”，實(shí)現(xiàn)多車(chē)統(tǒng)籌調(diào)度、全場(chǎng)景開(kāi)展無(wú)人化作業(yè)。

02 提供更高的安全性和可靠性

基于“上帝視角”在規(guī)劃層面避免路徑?jīng)_突和多車(chē)死鎖，通過(guò)路側(cè)設(shè)施實(shí)現(xiàn)全局態(tài)勢(shì)感知，改善盲區(qū)障礙物檢測(cè)能力。

03 可快速實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛算法的持續(xù)迭代

隨車(chē)輛持續(xù)運(yùn)行，可基于傳感器采集的數(shù)據(jù)，在云端高效開(kāi)展算法優(yōu)化。

華為露天礦無(wú)人駕駛解決方案的五大亮點(diǎn)

一 ? 提升礦山特有場(chǎng)景的感知能力 在露天礦無(wú)人駕駛作業(yè)過(guò)程中，感知算法面臨諸多挑戰(zhàn)：

1、沙塵環(huán)境下實(shí)現(xiàn)落石等小目標(biāo)的精準(zhǔn)檢測(cè)；

2、礦山擋墻與地面邊界精準(zhǔn)語(yǔ)義分割挑戰(zhàn)較大；

3、目標(biāo)檢測(cè)訓(xùn)練樣本量少，訓(xùn)練、學(xué)習(xí)和模型泛化難。

華為通過(guò)特有的技術(shù)，能在小樣本數(shù)據(jù)量的情況下，完成感知模型的訓(xùn)練，并實(shí)現(xiàn)了很好的泛化。華為的感知算法具有極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，提升了在不同作業(yè)環(huán)境下技術(shù)的可靠性和通用性。這大大降低了數(shù)據(jù)采集的要求和算法訓(xùn)練的難度，提升了沙塵環(huán)境下目標(biāo)精準(zhǔn)檢測(cè)的能力，具備遠(yuǎn)距離人車(chē)識(shí)別、擋墻邊界和高度精準(zhǔn)識(shí)別、地面起伏檢測(cè)、土礫或小石塊（10cm*10cm@20米）檢測(cè)等，提升行駛安全性。 ?

二 ? 提供全工況下精細(xì)化的車(chē)輛規(guī)控能力

華為可在各種工況場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)“一車(chē)一模型”的精細(xì)化的規(guī)劃控制能力，實(shí)現(xiàn)高速巡航、精準(zhǔn)停車(chē)、主動(dòng)避障、安全跟車(chē)、直角彎、重載長(zhǎng)坡等場(chǎng)景。針對(duì)不同車(chē)輛，不同載重狀態(tài)，系統(tǒng)會(huì)開(kāi)展車(chē)輛響應(yīng)的一致性檢測(cè)，以提升規(guī)控算法在不同工況下的魯棒性。

在采裝區(qū)，可以在25米的狹窄采裝位實(shí)現(xiàn)作業(yè)，并基于車(chē)鏟協(xié)同實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對(duì)位停車(chē)。在運(yùn)輸階段，基于車(chē)云協(xié)同，可動(dòng)態(tài)完成礦山道路全路段的平整度檢測(cè)，并引導(dǎo)車(chē)輛在顛簸路面主動(dòng)降速。

此外，車(chē)輛還能自主跨越或躲避坑洼、落石，并實(shí)現(xiàn)車(chē)轍均勻碾壓。在排土區(qū)，能應(yīng)對(duì)不規(guī)則的異形排土場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)排土位科學(xué)規(guī)劃和精準(zhǔn)?？浚送膺€具備排土位殘留渣土和排土擋墻斷裂檢測(cè)預(yù)警能力，車(chē)輛會(huì)主動(dòng)避開(kāi)并上報(bào)云端調(diào)度推土機(jī)完成擋墻修復(fù)。 ?

三 ? 打造云端大腦，實(shí)現(xiàn)多車(chē)作業(yè)智能調(diào)度、提升礦山特有場(chǎng)景的感知能力

為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)全過(guò)程的無(wú)人化，華為打造云端大腦，提供作業(yè)任務(wù)下發(fā)、作業(yè)區(qū)域分配、編組安排、待裝位/排土位規(guī)劃、車(chē)鏟協(xié)同作業(yè)等能力，除了這些基本能力外，還具備以下優(yōu)勢(shì)：

01

云端可基于車(chē)端感知數(shù)據(jù)眾包，

實(shí)現(xiàn)高精度業(yè)務(wù)地圖的分鐘級(jí)快速更新。

礦區(qū)道路高精地圖動(dòng)態(tài)更新

作業(yè)點(diǎn)位以及排土線可以自動(dòng)更新，保障采裝區(qū)和排土區(qū)的精準(zhǔn)對(duì)位。礦區(qū)道路的高精地圖也能跟隨作業(yè)點(diǎn)位的推進(jìn)和變化，在達(dá)到設(shè)定的距離閾值時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)更新。

02 支持均衡排土，也可支持異形排土場(chǎng)

云端可以依據(jù)擋墻邊緣自動(dòng)計(jì)算排土位

（支持均衡排土和異形排土場(chǎng)）

03

通過(guò)長(zhǎng)短路徑精準(zhǔn)規(guī)劃

提升多車(chē)協(xié)同作業(yè)的安全性

長(zhǎng)路徑為車(chē)輛指引完整的作業(yè)路徑，短路徑規(guī)劃則是云端為避免多車(chē)軌跡沖突而提供的動(dòng)態(tài)指引，大幅提升了無(wú)人駕駛的安全性。

04

支持全場(chǎng)景作業(yè)調(diào)度能力，

提升商用運(yùn)營(yíng)階段系統(tǒng)可用性

可支持避炮、加油等作業(yè)場(chǎng)景；同時(shí)支持靈活的手動(dòng)調(diào)度，以快速應(yīng)對(duì)各類(lèi)突發(fā)情況；能應(yīng)對(duì)車(chē)端失去定位信息或通訊斷連等特殊情況的處理。

05

基于車(chē)路云協(xié)同，

可實(shí)現(xiàn)車(chē)輛超視距感知和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

對(duì)于道路上的靜態(tài)物體，車(chē)端會(huì)向云端上報(bào)感知信息，云端匯聚多車(chē)感知信息后會(huì)形成風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，提示其他車(chē)輛進(jìn)行避讓。

四

提供自動(dòng)駕駛監(jiān)管運(yùn)營(yíng)服務(wù)，

為常態(tài)化作業(yè)提供基礎(chǔ)保障

在商用階段，智能化運(yùn)維運(yùn)營(yíng)是保障常態(tài)化作業(yè)的基礎(chǔ)能力。華為在云端構(gòu)建自動(dòng)駕駛監(jiān)管運(yùn)營(yíng)服務(wù)，提供以下能力：

1：提供自動(dòng)駕駛車(chē)輛狀態(tài)監(jiān)管能力。

2：支持車(chē)輛健康自檢、故障告警、故障智能診斷和分析。

3：提供礦山作業(yè)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)智能分析能力。

五 ? 基于車(chē)端數(shù)據(jù)，

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛算法持續(xù)優(yōu)化

為實(shí)現(xiàn)算法的高效迭代，華為自動(dòng)駕駛云服務(wù)提供了一條完整高效的開(kāi)發(fā)、訓(xùn)練和評(píng)測(cè)工具鏈。包括：

1：為模型訓(xùn)練提供自動(dòng)化數(shù)據(jù)流水線服務(wù)能力，覆蓋從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)回放、智能化難例挖掘、智能標(biāo)注、生成增量數(shù)據(jù)集，到模型訓(xùn)練整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程。

2：提供自動(dòng)駕駛規(guī)控算法云仿真平臺(tái)，支持礦車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真，融合了功能安全分析，可加快自駕算法場(chǎng)景遷移，提升礦山場(chǎng)景規(guī)控算法迭代效率。

3：積累了高質(zhì)量的礦山特有場(chǎng)景訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和仿真場(chǎng)景庫(kù)。

4：基于云端海量資源，模型訓(xùn)練和仿真測(cè)試（日行千萬(wàn)公里）非常高效。

從試商用到常態(tài)化運(yùn)營(yíng)，露天礦無(wú)人駕駛系統(tǒng)需要經(jīng)得起嚴(yán)苛環(huán)境和復(fù)雜工況的千錘百煉。在技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用的道路上沒(méi)有一蹴而就，唯有持之以恒才能厚積薄發(fā)，華為砥志研思、銳意進(jìn)取，與煤礦業(yè)主和行業(yè)伙伴共同推動(dòng)無(wú)人駕駛作業(yè)的規(guī)?；?、常態(tài)化商業(yè)應(yīng)用，為打造安全、高效、可靠的智慧礦山奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

編輯：黃飛

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