隨著汽車產業與人工智能、物聯網、高性能計算等新一代信息技術深度融合，自動駕駛產業正駛入快車道並逐步商業化，但眼前的落地和盈利模式仍需探索。如果我們把視線從車水馬龍的城市開放道路轉移到人煙稀少的礦區，就會發現，礦區其實是自動駕駛落地最快的場景之一。
本期「追光者-5G引領數字化」欄目，我們邀請到踏歌智行創始人兼首席科學家餘貴珍，走進礦區無人化運輸的「千億級」市場，探索5G如何助力無人礦區駕駛，實現礦區無人運輸。
餘貴珍 踏歌智行創始人兼首席科學家
5G與無人駕駛解決了礦區作業的哪些痛點？
我國幅員遼闊，礦產資源豐富，已探明的大中型露天礦區超過1000處。礦物質作為國民經濟重要的原材料支撐，95%的能源、80%的生活原材料和70%的農資都來源於此，礦物質運輸成為物資的第一道運輸。
然而，礦區運輸仍存在著三大痛點，阻礙著行業未來的發展。首先，礦區運輸工作環境惡劣，司機老齡化嚴重，年輕司機從業意願低，“招工難”、“管理難”問題越來越突出。其次，每輛運輸車一般配備3-4個司機，同時因司機操作不當造成的車輛維修問題時有發生，人力成本持續提升。最後，礦車車型大，盲區多，晚上作業駕駛容易疲勞，導致傷亡事故頻頻發生。
由於露天礦區相對封閉，路線可管控，運輸速度低至每小時30公里以內，基本上是點對點運輸，所以我們總結得出，能落地、有痛點、高頻次，礦區是無人駕駛最好的落地場景。
放眼世界，礦區無人化的解決方案已相對完善，國外的礦區早在20多年前就開始進行自動化改造，在7-8年前開始商業化落地。美國的卡特彼勒（Caterpillar）和日本的小松 （Komatsu）早就把自己的自動駕駛礦用車投放在澳大利亞和智利等地拉礦盈利。與傳統的人工駕駛相比，總成本降低了15%，每輛礦卡每年多工作500多小時。
但與國外的礦山應用相比，我國礦區工藝和環境更復雜，因此需要開發自主可控的適應中國特色的礦山無人運輸系統。
5G如何賦能無人駕駛？
1990年，恰值2G語音低速數據開始起步，卡特彼勒研發出無人駕駛礦車並實驗。2010年，小松等無人礦卡大批量在澳洲各大礦區運行，正值4G移動寬帶迅速發展和佈局。近兩年來，5G移動互聯網及物聯網的發展加速了無人駕駛的落地，我國礦山無人駕駛實現編組運行。總而言之，通信技術的快速發展推動了系統智能的應用，特別是5G的發展，對無人駕駛是一個巨大的促進。
更可靠的交互，提升無人駕駛系統交互量：不同於傳統純文字的交互形式，新型的無人駕駛在聲音、視頻、激光點雲等信息的傳輸更加成熟。在5G環境下，通過端邊雲的交互更快，手段更全，方式更安全。5G的到來使通訊可靠性更高、傳輸速率更快，更適應無人駕駛，5G賦能融合感知、高精度地圖、融合控制和實時調度等方面，支撐無人駕駛。
更敏捷的計算，從車載計算上升至端邊雲多平臺協同計算：以前大家眼中的無人駕駛更多是車端計算單元，比如說很多公司在開發GPU高併發的計算車載單元，但5G的發展還可以將一部分計算上升至端邊雲多平臺。在計算資源方面，除了車載端之外，路側邊緣計算和雲端核心計算都可以通過5G協同起來。在計算能力方面，特別車端AI到多邊AI的協同，使算力分配更加靈活快捷。因此5G能夠協同整合車載單元、邊緣計算和雲計算，賦能無人駕駛。
更精確的感知，提升車端感知能力：舉個例子，5G的高寬帶、低延時實現了路車感知融合。一般的車端在50米開外，感知能力和精度就會降低，但如果通過路車融合感知，提高遠端感知的精度，能夠拓展單車的感知範圍，可以感知更多彎道的信息。
所以，5G並不是單個能力的提升，而是讓感知、控制、計算等多種能力都有所提升。
5G無人礦區的核心技術及落地方案
礦區無人運輸需要的核心技術總結起來有五個方面。一是非結構化道路路面檢測與融合感知技術。二是特種車無人駕駛軌跡跟蹤與精準停靠控制技術。三是基於V2X的車路協同控制技術。四是無人運輸協同作業智能調度技術。五是基於大數據的無人運輸能耗與效率優化技術。
但如何保障無人礦區的可靠通信呢？單個的通信是不夠的，我們採用的是多模式通信。第一是C-V2X，是中國模式的標準，用於車與車之間，車與路之間，會車、裝載、卸載，以及車路感知的協同。在調度方面，我們運用雲端平臺調度，客戶可以遠程干預駕駛。通過這種多模式的方式，提高通訊的可靠性。隨著5G的成熟，必將把4G替換掉，實現全5G+C-V2X的高可靠礦區通訊模式。目前通信運營商已經把這兩個模組集成起來，已經開始測試集成化的兩個通訊方式，為礦區無人運輸大批量佈置打下基礎。
5G是無人運輸的催化劑，基於5G的無人駕駛運輸系統正穩步發展。2018年9月以來，我們與包鋼等集團正式簽訂5G網絡環境下的合作協議，推進世界最大的稀土露天礦（白雲鄂博礦）礦區無人駕駛項目。基於5G網絡，依託自研核心平臺提出的分級決策自動駕駛解決方案，融合GPS與感知等技術，利用車載傳感器、路測傳感器的多層面數據，構建多維時空模型，確保車輛的環境感知。不斷強化5G邊緣計算能力與核心雲計算能力，打造自動駕駛分級決策“大腦”，進而滿足自動駕駛對高性能計算的需求。
同時，通過構建露天礦卡無人駕駛作業集群，最大程度減少工程現場作業人員數量，有效確保人員安全。搭建遠程智能調度監控平臺，建設車車-車路-車網通信系統，最終實現礦山生產運營自動化管理。項目實施後，白雲鄂博礦區將成為一座集安全、綠色、智慧、人文及科學於一體的智慧礦區。在智能化管理下，礦區綜合效益將提升10%以上，整體能耗下降5%以上，節能環保水平將得到明顯提升。
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