新基建之首：5G可以解放矿工？

工地跑腿

随着汽车产业与人工智能、物联网、高性能计算等新一代信息技术深度融合，自动驾驶产业正驶入快车道并逐步商业化，但眼前的落地和盈利模式仍需探索。如果我们把视线从车水马龙的城市开放道路转移到人烟稀少的矿区，就会发现，矿区其实是自动驾驶落地最快的场景之一。
本期「追光者-5G引领数字化」栏目，我们邀请到踏歌智行创始人兼首席科学家余贵珍，走进矿区无人化运输的「千亿级」市场，探索5G如何助力无人矿区驾驶，实现矿区无人运输。

余贵珍 踏歌智行创始人兼首席科学家
5G与无人驾驶解决了矿区作业的哪些痛点？
我国幅员辽阔，矿产资源丰富，已探明的大中型露天矿区超过1000处。矿物质作为国民经济重要的原材料支撑，95%的能源、80%的生活原材料和70%的农资都来源于此，矿物质运输成为物资的第一道运输。
然而，矿区运输仍存在着三大痛点，阻碍着行业未来的发展。首先，矿区运输工作环境恶劣，司机老龄化严重，年轻司机从业意愿低，“招工难”、“管理难”问题越来越突出。其次，每辆运输车一般配备3-4个司机，同时因司机操作不当造成的车辆维修问题时有发生，人力成本持续提升。最后，矿车车型大，盲区多，晚上作业驾驶容易疲劳，导致伤亡事故频频发生。
由于露天矿区相对封闭，路线可管控，运输速度低至每小时30公里以内，基本上是点对点运输，所以我们总结得出，能落地、有痛点、高频次，矿区是无人驾驶最好的落地场景。

放眼世界，矿区无人化的解决方案已相对完善，国外的矿区早在20多年前就开始进行自动化改造，在7-8年前开始商业化落地。美国的卡特彼勒（Caterpillar）和日本的小松 （Komatsu）早就把自己的自动驾驶矿用车投放在澳大利亚和智利等地拉矿盈利。与传统的人工驾驶相比，总成本降低了15%，每辆矿卡每年多工作500多小时。
但与国外的矿山应用相比，我国矿区工艺和环境更复杂，因此需要开发自主可控的适应中国特色的矿山无人运输系统。

5G如何赋能无人驾驶？
1990年，恰值2G语音低速数据开始起步，卡特彼勒研发出无人驾驶矿车并实验。2010年，小松等无人矿卡大批量在澳洲各大矿区运行，正值4G移动宽带迅速发展和布局。近两年来，5G移动互联网及物联网的发展加速了无人驾驶的落地，我国矿山无人驾驶实现编组运行。总而言之，通信技术的快速发展推动了系统智能的应用，特别是5G的发展，对无人驾驶是一个巨大的促进。

更可靠的交互，提升无人驾驶系统交互量：不同于传统纯文字的交互形式，新型的无人驾驶在声音、视频、激光点云等信息的传输更加成熟。在5G环境下，通过端边云的交互更快，手段更全，方式更安全。5G的到来使通讯可靠性更高、传输速率更快，更适应无人驾驶，5G赋能融合感知、高精度地图、融合控制和实时调度等方面，支撑无人驾驶。

更敏捷的计算，从车载计算上升至端边云多平台协同计算：以前大家眼中的无人驾驶更多是车端计算单元，比如说很多公司在开发GPU高并发的计算车载单元，但5G的发展还可以将一部分计算上升至端边云多平台。在计算资源方面，除了车载端之外，路侧边缘计算和云端核心计算都可以通过5G协同起来。在计算能力方面，特别车端AI到多边AI的协同，使算力分配更加灵活快捷。因此5G能够协同整合车载单元、边缘计算和云计算，赋能无人驾驶。

更精确的感知，提升车端感知能力：举个例子，5G的高宽带、低延时实现了路车感知融合。一般的车端在50米开外，感知能力和精度就会降低，但如果通过路车融合感知，提高远端感知的精度，能够拓展单车的感知范围，可以感知更多弯道的信息。

所以，5G并不是单个能力的提升，而是让感知、控制、计算等多种能力都有所提升。
5G无人矿区的核心技术及落地方案
矿区无人运输需要的核心技术总结起来有五个方面。一是非结构化道路路面检测与融合感知技术。二是特种车无人驾驶轨迹跟踪与精准停靠控制技术。三是基于V2X的车路协同控制技术。四是无人运输协同作业智能调度技术。五是基于大数据的无人运输能耗与效率优化技术。

但如何保障无人矿区的可靠通信呢？单个的通信是不够的，我们采用的是多模式通信。第一是C-V2X，是中国模式的标准，用于车与车之间，车与路之间，会车、装载、卸载，以及车路感知的协同。在调度方面，我们运用云端平台调度，客户可以远程干预驾驶。通过这种多模式的方式，提高通讯的可靠性。随着5G的成熟，必将把4G替换掉，实现全5G+C-V2X的高可靠矿区通讯模式。目前通信运营商已经把这两个模组集成起来，已经开始测试集成化的两个通讯方式，为矿区无人运输大批量布置打下基础。

5G是无人运输的催化剂，基于5G的无人驾驶运输系统正稳步发展。2018年9月以来，我们与包钢等集团正式签订5G网络环境下的合作协议，推进世界最大的稀土露天矿（白云鄂博矿）矿区无人驾驶项目。基于5G网络，依托自研核心平台提出的分级决策自动驾驶解决方案，融合GPS与感知等技术，利用车载传感器、路测传感器的多层面数据，构建多维时空模型，确保车辆的环境感知。不断强化5G边缘计算能力与核心云计算能力，打造自动驾驶分级决策“大脑”，进而满足自动驾驶对高性能计算的需求。
同时，通过构建露天矿卡无人驾驶作业集群，最大程度减少工程现场作业人员数量，有效确保人员安全。搭建远程智能调度监控平台，建设车车-车路-车网通信系统，最终实现矿山生产运营自动化管理。项目实施后，白云鄂博矿区将成为一座集安全、绿色、智慧、人文及科学于一体的智慧矿区。在智能化管理下，矿区综合效益将提升10%以上，整体能耗下降5%以上，节能环保水平将得到明显提升。












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