国内首台无人驾驶矿车:靠传感和雷达技术实现无死角感知

2019-02-19
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摘要 矿区往往扬尘较多,常规摄像头难以发挥作用,该车采用车载传感器,依靠激光雷达与毫米波雷达形成双重保障,实现360°无死角感知。待测试完成并改进完善后,车辆准确行驶与精准停靠横向误差和航向误差,将限制在厘米级别。

  2019年1月24日,中国兵器工业集团内蒙古北方重工业集团北方股份公司研制的国内首台无人驾驶电动轮矿车成功下线,进入调试阶段,标志着我国成为继美国、日本之后,世界第三个涉足矿用车无人驾驶技术的国家。


110吨NTE120AT无人驾驶电动轮矿车

  据介绍,刚刚下线的110吨NTE120AT无人驾驶电动轮矿车,是国内首台无人驾驶矿车,车长10m、宽5.5m、高5.7m,载重110吨,采用车辆线控技术,可在矿山现场流畅、精准、平稳地完成倒车入位、停靠、自动倾卸、轨迹运行、自主避障等各个环节,预计2019年上半年进入矿山试运行。

  据介绍,矿区往往扬尘较多,常规摄像头难以发挥作用,该车采用车载传感器,依靠激光雷达与毫米波雷达形成双重保障,实现360°无死角感知。待测试完成并改进完善后,车辆准确行驶与精准停靠横向误差和航向误差,将限制在厘米级别。


矿车配置有多种智能感知系统

  同时,随着国内数字化智慧矿山建设的不断推进,通过为矿车配置环境感知系统、行为控制和决策系统、定位系统及高精度地图,实现自动按照矿山调度指令在无人操作的情况下装载、运输和卸载的循环作业。最终,结合车辆协同运作平台,可实现无人驾驶车队协同运转,一车感知、数据共享、全局可知,达到矿区作业高效、安全的目标。

  研究数据显示,在合理考虑相关因素的理论状态下,7台无人驾驶矿车可替代至少9台同型号车的工作量,燃油成本降低6%,轮胎磨损减少7.5%以上,含节省人工成本在内的收益率提高49%。

  专家表示,在大型露天矿山开采中,随着开采深度下探,坡度大、弯道多的现象逐渐增多,矿山生产难度不断增加,矿区无人化运营是实现安全生产、降低人工和整车使用成本、提升运行效率的有效途径。


矿用车无人驾驶技术和车辆的要求更为严苛

  近年来,在一众科技公司和汽车厂商的努力下,无人驾驶汽车技术取得了很大进步。无人驾驶汽车,涵盖自动控制、人工智能和视觉计算等多种技术。对它的研究最早起源于上世纪七十年代的英美等国,中国在上世纪八十年代开始涉及。相比之下,无人驾驶矿用车的研究落后很多,因为矿山操作现场的工况更加复杂多变,矿用车块头更大、载荷也更为沉重,对技术和车辆的要求也更严苛。

  露天矿上需要用到的自卸车,与普通汽车相似度最高,除了装料与卸料,不需要对物料进行其他的操作,主要工作是延固定路线行驶。因此,该类型矿车更容易应用无人驾驶技术。

  无人驾驶运输在安全和车辆损耗等方面具有优势。通过规划布局和消除行驶误差,可提高矿区生产效率,避免事故的发生,且能减少驾驶员的人工成本,以及车辆本身的磨损与消耗。行业内最早实现矿用车无人驾驶的是美国和日本。日本品牌小松最早于2008年起,在澳大利亚的力拓铁矿区运营无人驾驶的矿用自卸车,至今已有十一年历史。

  近几年,包括中车、徐工在内的国内厂商也开始了这方面的研究工作。

  相关知识

  车辆线控技术

  车辆线控技术是指将驾驶员的操纵动作经过传感器变成电信号,通过电缆直接传输到执行机构的技术。目前的线控技术包括线控换档系统、线控制动系统、线控举升系统、线控油门系统及线控转向系统等。随着线控技术的成熟和成本的降低及追求自动驾驶的影响,线控技术将会越来越多地应用于各种车辆中。

  载波相位差分技术

  载波相位差分技术是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分定位方法。在使用中,通过将基准站采集的载波相位发给用户接收机,然后进行求差解算坐标。载波相位差分技术是一种能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法,大量应用于动态需要高精度位置的领域。

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