露天礦山運輸無人駕駛技術(shù)相關(guān)研究

連鵬凱

北京踏歌智行科技有限公司，中國·北京 100088

1 引言

露天礦山運輸無人駕駛技術(shù)涉及多個領(lǐng)域以及學(xué)科知識，其在一定程度上保證了工作實效和安全，對于提高運輸效率具有較大幫助[1]。露天礦山作業(yè)的環(huán)境較為閉塞，借助無人駕駛技術(shù)可以在短時間內(nèi)完成操作，還能保護工作人員的生命安全，提升了作業(yè)效率及質(zhì)量，具有一定的推廣價值。

2 露天礦山運輸無人駕駛系統(tǒng)

礦山運輸無人駕駛系統(tǒng)中涉及兩種作業(yè)方式：一種是正常作業(yè)方式，也就是在未出現(xiàn)任何故障時提供的完整服務(wù)，這種作業(yè)方式可以滿足露天礦山運輸工作需求；另一種是降級作業(yè)方式，其多是在故障或者是異常情況出現(xiàn)時的作業(yè)方式，無人駕駛系統(tǒng)通常需要在人員參與下及時恢復(fù)故障。

3 露天礦山運輸無人駕駛技術(shù)標準

3.1 SAE 汽車自駕技術(shù)標準

美國汽車工程師學(xué)會結(jié)合自動駕駛技術(shù)標準程度進行了等級劃分，通常將其劃分出6 級，對相關(guān)系統(tǒng)的發(fā)展方向進行了計劃，使得相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展擁有了理想條件[2]。相關(guān)等級的劃分對露天礦山運輸具有一定的參考價值，也讓無人駕駛技術(shù)的改進獲取了參考依據(jù)，促使實際工作更具標準性。

3.2 礦山運輸標準

露天礦山運輸中并未構(gòu)建起相對完整的無人駕駛技術(shù)體系，同時也沒有設(shè)置出對應(yīng)的無人駕駛技術(shù)標準，相關(guān)制度性亟待完善和優(yōu)化。近些年，國家礦山運輸行業(yè)具備了相對精確的礦山運輸通用標準，同時也有礦山機械設(shè)備運輸標準和煤礦產(chǎn)業(yè)標準等，這些標準可以實現(xiàn)對礦山道路、礦山運輸技術(shù)等的研究和分析，確保國家礦山運輸無人駕駛技術(shù)擁有一定的研究條件。目前，露天礦山運輸無人駕駛技術(shù)的發(fā)展需要結(jié)合礦山運輸情況加以判斷，跟隨國家礦山運輸行業(yè)的發(fā)展軌跡建立符合實際的標準體系[3]。

4 露天礦山運輸無人駕駛技術(shù)內(nèi)容

現(xiàn)階段，無人駕駛技術(shù)運用至露天礦山運輸中，這在一定程度上抵御了惡劣環(huán)境對工作人員和運輸工作的影響，如倒車管理、承重裝載、主動規(guī)避障礙等屬于較為常見的場景。相較城市汽車無人駕駛技術(shù)，露天礦山無人駕駛技術(shù)多是圍繞著多個領(lǐng)域存在的復(fù)雜系統(tǒng)，其涉及多種學(xué)科知識。

4.1 外界環(huán)境感知技術(shù)

現(xiàn)階段，礦山運輸無人駕駛技術(shù)的外界環(huán)境感知技術(shù)受到關(guān)注，其重點是運用了毫米波雷達和專業(yè)攝像機等極具技術(shù)性的傳感器實現(xiàn)對環(huán)境的分析，通過對多種事物的跟蹤和檢測，判斷礦山運輸實際情況，將檢測到的資源傳送至相關(guān)系統(tǒng)內(nèi)。事物目標檢測技術(shù)則是使用了傳感儀器等設(shè)備將礦山運輸?shù)恼麄€空間加以識別，由此讓信息精準度更高。環(huán)境預(yù)測技術(shù)的利用，也讓露天礦山無人駕駛技術(shù)在相對惡劣的情況下具備較好的感知效果，科學(xué)地分析運輸環(huán)境，促使決策擁有可靠參考依據(jù)。露天礦山運輸工作開展的階段，常常伴有沙塵天氣，若是按照以往的操作方案落實工作，將會影響到工作實效，還會威脅人身安全。無人駕駛技術(shù)的運用中，環(huán)境感應(yīng)系統(tǒng)能夠受到沙塵天氣的直接影響，對于檢測功能和精準度十分不利。為了更好地應(yīng)對此類問題，需要運用多源異構(gòu)傳感儀器技術(shù)進行完善，該儀器對于沙塵的實際感知度不高，同時也需要連接毫米波雷達信息，由此才能適當?shù)膹娀到y(tǒng)精準度和安全性。礦山運輸?shù)缆凡粔蚱秸?，若是運行過程中反映出劇烈振動狀態(tài)，將會影響到基本的工作成果，還需重視不平整運輸?shù)缆返膽?yīng)對方案?？梢赃\用無人駕駛技術(shù)的實時檢測實施指令，通過對道路信息以及振動強度的具體判斷，保證無人駕駛技術(shù)環(huán)境感知抗干擾能力得到強化。

4.2 行為決策技術(shù)及運行規(guī)劃技術(shù)

露天礦山運輸無人駕駛系統(tǒng)中的行為決策技術(shù)可以讓相關(guān)系統(tǒng)接收的信息實現(xiàn)合理整合，借助智能化分析全面了解外部工作環(huán)境，通過系統(tǒng)運行做好必要決策。目前，整體性技術(shù)重點是結(jié)合層次進行分析，運行規(guī)劃可以將整體路徑規(guī)劃和部分路徑規(guī)劃反映出來，由此提取對應(yīng)的信息資源，保證選擇出合理的安全運行路徑，確保運輸時效更加理想[4]。部分路徑規(guī)劃則是依照系統(tǒng)中的決策信息加以判斷，從最大程度上迎合運動學(xué)條件，確保露天礦區(qū)運輸無人駕駛技術(shù)的安全性得以保障，由此制定出科學(xué)合理的運行軌跡路線。20世紀，曾有人對無人駕駛系統(tǒng)的行為決策技術(shù)進行細致研究，借助相應(yīng)的決策規(guī)則作出了判斷，提供了系統(tǒng)智能性決策。21 世紀的今天，也有相關(guān)的學(xué)者展開細致研究，誕生出的模型決策方法和技術(shù)使得車輛運行有效性得到強化。在具體的運行規(guī)劃中，可以結(jié)合圖搜查規(guī)劃方法，同時也能做好空間擬合與優(yōu)化規(guī)劃方案。隨機取樣規(guī)劃方式可以結(jié)合系統(tǒng)特性及時選擇運行路徑，所以這種方式被迅速地運用至相關(guān)運輸空間。相較城市無人駕駛技術(shù)，露天礦山運輸無人駕駛系統(tǒng)則需要配置專業(yè)人才，同時還要有嚴格的管理制度和工具。應(yīng)該結(jié)合實際的需求準備妥當，如多種車輛安裝定位儀器和通信設(shè)備，確保位置信息的傳輸更加理想。人員不可隨意進入礦山危險區(qū)域，借助中心式控制器可以實現(xiàn)對礦山無人駕駛載具的適當優(yōu)化。目前，露天礦山無人駕駛運輸技術(shù)應(yīng)該進行深度研究，在整體上實現(xiàn)對露天礦山載具的規(guī)劃和管理，還要適當?shù)墓?jié)省計算資源，確保運行載具更加安全，由此強化運輸效率。

4.3 執(zhí)行及控制技術(shù)

執(zhí)行和控制技術(shù)可以讓運輸車輛在特定情況下強化抗干擾能力，同時也表現(xiàn)出十足的適應(yīng)成效。最為基礎(chǔ)的控制部分就是縱向以及橫向控制技術(shù)，縱向?qū)用婺軌驅(qū)崿F(xiàn)對車輛運行速度的控制，橫向?qū)用鎰t是將車輛的輪轉(zhuǎn)問題加以把控。礦山運輸載體一般是借助電力驅(qū)動，但是某些零件處于短缺狀態(tài)，想要對其進行改進難度較大。露天礦山運輸車輛運用了精度相對理想的動力專業(yè)，借助安裝機器人的方式使得控制得當，保證自身抗干擾能力更加可靠。

4.4 高精度地圖繪制技術(shù)

普通地圖的精度在5cm，除了呈現(xiàn)出道路形態(tài)外，未能將其細節(jié)加以反映，高精度地圖則可以呈現(xiàn)出10cm 的范圍，使得道路真實情況更加清楚，也讓坐標信息反映及時，保證模擬出運輸中的道路軌跡和具體方向等。露天礦山中，礦山環(huán)境十分單一，變化程度不明顯，因此可以自行建設(shè)精準度地圖，礦山中的道路則需要及時修護[5]。運輸階段，相關(guān)收集載具必須符合標準，同時還要運用科學(xué)方式處理信息。

4.5 礦山作業(yè)的場景分析

礦山運輸?shù)碾A段，無人駕駛技術(shù)應(yīng)該將多種場景信息合理收集，當做技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)內(nèi)容，聯(lián)合基本的運用狀態(tài)呈現(xiàn)出功能效果，實現(xiàn)對多種信息的概括與總結(jié)，打造出更為完整且符合預(yù)期的設(shè)計方案。正常運輸場景中應(yīng)該不存在任何故障，無人駕駛系統(tǒng)也需要處于穩(wěn)定運行狀態(tài)中，以此才能提高作業(yè)效率。

5 結(jié)語

在露天礦山運輸中，需要認可先進技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，通過適宜的方式規(guī)范相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用過程，強化技術(shù)效力，保證露天礦山運輸工作有條不紊地開展。通過論文的概述，旨在提供參考和借鑒，明確露天運輸?shù)V山運輸中無人駕駛技術(shù)的運用要點。