以礦山為代表的工業(yè)場景正在成為無人駕駛技術(shù)實(shí)踐的先行者,礦山無人駕駛的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一在于礦用車輛的無人化設(shè)計(jì)。目前行業(yè)內(nèi)的無人寬體車大多是在有人車輛基礎(chǔ)上進(jìn)行改造,而有人駕駛的車輛安全、功能是基于人和設(shè)備閉環(huán)來設(shè)計(jì)。這也是為什么很多無人礦車仍需配備一名安全員來輔助行車。然而,北京路凱智行科技有限公司(下稱路凱智行)已經(jīng)在礦山實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)營場景下實(shí)現(xiàn)了寬體車安全員下車,即將實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用。
為了實(shí)現(xiàn)真正意義上的無人駕駛,讓礦山信息交互在設(shè)備與設(shè)備之間來完成時(shí)也像和人交互時(shí)一樣安全高效,路凱智行推出了兩款車輛智能硬件產(chǎn)品:RAGIS-D100-安全域控制器(下稱D100)、RAGIS-QM100-有人車定位終端(下稱QM100)。前者能幫助礦山實(shí)現(xiàn)真正意義的無人駕駛,后者則在有人礦車、無人礦車混合場景下更具現(xiàn)實(shí)意義。
01
RAGIS-D100:全方位解決無人駕駛車輛功能安全底層問題
路凱智行成立于2020年5月,核心創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)具有清華系背景,專注于自主研發(fā)、設(shè)計(jì)礦區(qū)無人駕駛場景解決方案及車隊(duì)運(yùn)營管理服務(wù)?,F(xiàn)任路凱智行首席質(zhì)量官的劉志勇,擁有20余年整車電子電器架構(gòu)及無人駕駛開發(fā)、工程落地經(jīng)驗(yàn)。
他指出:“目前露天礦使用的線控寬體車采用設(shè)備與駕駛員閉環(huán)的方式進(jìn)行安全冗余,即車輛線控系統(tǒng)出現(xiàn)問題后由駕駛員操作機(jī)械裝置對車輛進(jìn)行控制,同時(shí)車輛本身線控總成均為單一的獨(dú)立總成。在現(xiàn)有寬體車線控方案基礎(chǔ)上,無人駕駛系統(tǒng)通過整車VCU從功能角度實(shí)現(xiàn)了車輛控制,當(dāng)VCU失效、線控控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),車輛將會失控?!?/p>
因此劉志勇認(rèn)為,設(shè)備的智能化程度還遠(yuǎn)達(dá)不到人的水平,從正向的功能安全分析,需要研發(fā)出D100這類智能化產(chǎn)品,來補(bǔ)充車輛的安全性和連續(xù)運(yùn)行的可操作性,進(jìn)而提升礦區(qū)無人駕駛工作效率和質(zhì)量。D100安全域控制器集成了冗余定位、車規(guī)級交換機(jī)、冗余線控功能,從整車角度監(jiān)控各系統(tǒng)的工作及底層交互指令,發(fā)現(xiàn)異常經(jīng)算法判斷后如有必要直接做出應(yīng)急動(dòng)作,從控制信號鏈路上D100可直接越過VCU進(jìn)行制動(dòng)、轉(zhuǎn)向控制,冗余了VCU功能,邏輯上在獨(dú)立系統(tǒng)故障后可協(xié)調(diào)相關(guān)部件執(zhí)行故障模式或應(yīng)急模式。結(jié)合路凱執(zhí)行自己的線控底盤系統(tǒng),D100可直接對線控執(zhí)行部件進(jìn)行控制,真正做到全方位解決車輛功能安全問題。
劉志勇告訴泰伯網(wǎng),D100是基于路凱智行無人駕駛技術(shù)特點(diǎn),結(jié)合現(xiàn)有車輛線控底盤、第三方域控技術(shù)特征,為路凱智行無人駕駛系統(tǒng)量身打造的一款適應(yīng)自己的安全控制器,應(yīng)用于無人駕駛寬體礦車,構(gòu)成具有安全屬性和功能的路凱智行安全車載架構(gòu)系統(tǒng)。從產(chǎn)品自身供電到獲取RTK定位信息,全部硬件模塊和功能都設(shè)計(jì)了安全措施。以定位為例,在投入項(xiàng)目使用時(shí),可根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況來選擇不同的定位方式,從而保證無人駕駛系統(tǒng)定位的重要信息不間斷、不丟失,獲取可靠準(zhǔn)確的信息。
D100主機(jī)
先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念也讓D100這款產(chǎn)品從根本上解決了礦區(qū)無人駕駛的底層問題:
1、市場暫無具有異構(gòu)通訊安全屬性的高精度定位產(chǎn)品,D100解決了定位功能單點(diǎn)失效造成的無人駕駛功能喪失問題;
2、采用集成方案性價(jià)比、可靠性優(yōu)于業(yè)界采用多個(gè)獨(dú)立定位設(shè)備的方案;
3、市場無車規(guī)以太網(wǎng)交換機(jī)產(chǎn)品,D100性能指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于商業(yè)級或者工業(yè)級交換機(jī)產(chǎn)品;
4、配合多CAN通道資源,可與原車形成具有數(shù)據(jù)隔離、數(shù)據(jù)防護(hù)功能的安全通信域或功能域,符合高級別無人駕駛的車載通訊要求;
5、具備多路CAN/FD接口,多路以太網(wǎng)接口,采用ASIL D等級車規(guī)多核異構(gòu)主控MCU,可解決礦山智能化需求下,不斷增加車輛各類信息采集、車輛控制應(yīng)用時(shí)車載控制器基礎(chǔ)通信接口數(shù)、量種類和計(jì)算資源不足的問題。結(jié)合對礦車無人化的理解,增加了若干IO功能,如開關(guān)量/模擬量采集,高低邊驅(qū)動(dòng),解決了車輛全無人運(yùn)營過程控制、控制反饋采集、車外交互等環(huán)節(jié)對控制器硬件資源的需求;
6、主控MCU具備A/B鏡像功能,且控制器內(nèi)置大容量eMMC 存儲,結(jié)合遠(yuǎn)程OTA功能解決了礦山無人駕駛系統(tǒng)開發(fā)、運(yùn)營過程中算法、場景控制策略升級、完善、部署等各環(huán)節(jié)的安全性、經(jīng)濟(jì)性問題;
7、D100按照ISO26262 ASIL D的等級產(chǎn)品要求進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā),從產(chǎn)品電源輸入,內(nèi)部電路、外部輸入、輸出,到與D100有連接關(guān)系的對端控制器、執(zhí)行器都進(jìn)行了硬件或軟件邏輯上的測量和監(jiān)控。特別是對通信數(shù)據(jù)可采用國密硬件進(jìn)行加密、解密實(shí)現(xiàn)信息安全功能,支持未來信息安全的應(yīng)用和法規(guī)需求;
02
QM100:厘米級定位精度,滿足智慧礦山有人-無人車輛混合運(yùn)輸使用場景
實(shí)現(xiàn)真正的礦區(qū)無人駕駛不是一蹴而就的,伴隨著技術(shù)循序漸進(jìn)發(fā)展,需要經(jīng)歷從輔助駕駛到半自動(dòng)駕駛再到全自動(dòng)駕駛的一整個(gè)階段?;谕墑e產(chǎn)品定位精度低且無法滿足智慧礦山有人車、無人車混合運(yùn)輸場景下的使用,QM100應(yīng)運(yùn)而生。
劉志勇稱,在三到五年的過渡期里,路凱智行自研的QM100能實(shí)現(xiàn)有人車與無人車在整體的無人駕駛環(huán)境里協(xié)同配合、有序工作,通過精準(zhǔn)傳輸數(shù)據(jù)與云端產(chǎn)生交互,在礦山運(yùn)輸?shù)膱鼍袄锔踩B續(xù)地運(yùn)行。
QM100是針對有人駕駛來設(shè)計(jì)研發(fā)的一款高精度定位智能終端產(chǎn)品,主要應(yīng)用于礦區(qū)的有人車輛和設(shè)備上,例如有人駕駛車輛的定位監(jiān)控管理,需要高精定位的工程機(jī)械和設(shè)備,如挖機(jī),吊車,推土車等,其可實(shí)現(xiàn)智慧礦山項(xiàng)目全礦智能化有人車輛和設(shè)備定位信息采集。
QM100主機(jī)
目前,QM100具有標(biāo)準(zhǔn)的車載CAN總線,可結(jié)合云端管控測量對車輛進(jìn)行直接控制,技術(shù)上自主可控,成本更低。
03
智慧礦山無人駕駛加速落地
讓安全員下車并不是終點(diǎn)。以D100、QM100等產(chǎn)品基礎(chǔ),路凱智行基于礦山生產(chǎn)的真正需求,打造符合場景的標(biāo)準(zhǔn)化的路凱智行推出了智慧礦山無人駕駛整體解決方案。一方面按照場景定義來進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā),另一方面也在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)場景應(yīng)用反饋對礦區(qū)進(jìn)行相應(yīng)的變革、改造,讓礦區(qū)無人駕駛能夠真正實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?;涞亍?/p>
方案包括:礦山無人駕駛系統(tǒng)、數(shù)字孿生仿生系統(tǒng)、無人駕駛高精度地圖、生產(chǎn)調(diào)度健康系統(tǒng)、設(shè)備健康管理系統(tǒng)、礦山安全保障系統(tǒng)以及運(yùn)營統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng);具有基于泛化RSS模型的自動(dòng)駕駛整車安全技術(shù)、礦山數(shù)字孿生建模和仿真技術(shù)、端邊云多模異構(gòu)計(jì)算技術(shù)、DASM技術(shù)、深度融合的組合導(dǎo)航定位技術(shù)在內(nèi)的5大核心技術(shù)。方案針對性地的解決了礦山高危場景,全事故頻發(fā)、成本高昂,濟(jì)效益低下、勞動(dòng)力緊缺、數(shù)字化不足,效率遭遇瓶頸等問題。
相對封閉的特定場景,規(guī)?;漠a(chǎn)品量產(chǎn),清晰的商業(yè)模式,使得當(dāng)前資本對于礦區(qū)自動(dòng)駕駛這一賽道頗為看好。目前,路凱智行已獲得金善基金、順為資本、中關(guān)村資本前沿基金、達(dá)泰資本的投資支持,并與多個(gè)工程機(jī)械巨頭、國家級礦企合作。未來路凱智行將在產(chǎn)品、技術(shù)研發(fā)和車輛打造上繼續(xù)突破,加速推動(dòng)礦區(qū)無人駕駛規(guī)?;逃?。
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