寒区无人驾驶货运技术的应用及分析

寒区无人驾驶货运技术的应用及分析

Summary：为加快推进无人驾驶技术落地，在无人驾驶应用场景中，封闭及半封闭场景下的货运车辆比开放场景下载人车辆能够更率先实现商业化落地[1]。而寒区无人驾驶货运技术相较于其他地区的应用存在更多亟待解决的难点，在全球疫情环境影响下，寒区口岸作为跨境贸易的重要通道之一，为保障跨境贸易安全、可靠、高效的运行，实现寒区无人驾驶技术的应用具有重要意义。Keys：寒区；无人驾驶技术；货运；封闭场景；跨境贸易一引言近年来，我国自动驾驶技术已迈向快速发展及应用的阶段，为加速自动驾驶技术的发展，国家出台多项利好政策，大力支持无人驾驶试点项目的建设以及技术的革新。由于在开放场景下，实现L4级别的自动驾驶还存在较大差距，而货车自动驾驶技术的研究相比于乘用车自动驾驶存在一定优势[2]，货运适用于特定场景，例如港口、矿区等封闭场景[3]，减少了外界复杂的干扰因素，为打造全自动驾驶提供了良好的应用环境。而在高寒地区，寒区低温持续时间长，长期伴随着降雪、霜冻等现象，无人驾驶货运车辆需面临车辆制动距离变长、雪地反射光线导致摄像头识别功能受限等问题，这些问题都将成为制约无人驾驶技术由封闭场景向开放场景转变的关键因素，因此，寒区无人驾驶货运技术的研究对于无人驾驶技术的进一步发展具有重要意义。本文依托黑河市自动驾驶测试场项目，针对寒区无人驾驶货运技术进行研究、应用及分析。二寒区无人驾驶货运技术实施方案自动驾驶目前有两种技术路线：一是单车智能自动驾驶技术；二是车路协同（V2X）自动驾驶技术。2.1单车改造（1）线控改造：车辆的线控技术改造，可实现转向功能线控化，系统响应快，车辆的油门和档位可实现前进、倒车、油门等驱动功能线控化，制动系统可实现行车制动、动力制动和驻车制动等制动功能的线控化，能够高效执行车载无人驾驶系统控制指令，支持切换无人驾驶模式和有人驾驶模式，确保人工驾驶操作最高优先级，控制响应快、精度高。（2）传感器部署：智能驾驶汽车环境感知传感器主要由超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达、单/双/三目摄像头、环视摄像头以及夜视设备组合而成[4]。通过部署不同类型的传感器，利用传感器信息融合技术，增强感知能力，提高智能驾驶系统的安全性和可靠性。图1传感器感知范围示意图2.2自动驾驶域控制器自动驾驶的域控制器具备多传感器融合、定位、路径规划、决策控制、无线通讯、高速通讯等能力。通常需要外接多个摄像头、毫米波雷达、激光雷达，以及IMU等设备，来完成图像识别、数据处理等功能。由于要完成大量运算，域控制器一般要匹配核心运算力强的处理器，提供不同级别算力的支持，从而高效、精准的获取决策命令。2.3自动驾驶货运平台构建云端管理平台，实现货运车辆的运营、调度、系统管理、信息展示、车辆调度等功能[5]。平台的调度功能可实现车辆排程，预置车辆速率、出入场站时间，车辆实时监控、应急报警等功能。平台的货运运营功能，可实现对车头、挂车、集装箱的管理，对货运车辆监控、报警、维修等一系列流程化管理，以及能够与调度部分配合，共同完成应急故障处理等功能。2.4远程驾驶技术设计远程驾驶采用高可靠、低延时的视频及控制信令传输技术方案，可实现业界领先的低延时指标和面向中弱网环境的高可靠传输能力，传输时延全链路在200ms以内。如图2为远程驾驶系统架构图。图2远程驾驶系统架构三寒区无人驾驶货运技术的多场景应用及分析3.1寒区无人驾驶货运技术在智慧矿山场景中的应用无人驾驶货运技术在矿山运输作业中的应用可有效避免人员伤亡事故的发生提升矿山作业的安全性，同时不需要驾驶员以及保障驾驶员生活的后勤人员，可有效降低人力成本，提高作业效率及安全性[6]，节能环保。3.2寒区无人驾驶货运技术在智慧港口场景中的应用由于无人驾驶技术在开放场景下的应用存在许多约束和限制，封闭及半封闭场景下的无人驾驶技术应用成为研究的热门方向，港口[7]具有较好的应用环境，港区内的交通道路状况单一，在单一道路环境下无人驾驶系统的环境感知、决策控制、路线规划的难度都大幅降低，有效推进无人驾驶技术在智慧港口实现规模化应用。3.3寒区无人驾驶货运技术在智慧物流园区场景中的应用无人驾驶货运车辆负责园区承运、配送等工作，由园区智慧管理运行平台进行调度，负责对园区内无人驾驶货运车辆进行任务分配、任务对接等工作。同时与无人仓库、无人机巡查[8]等自动化技术协同，形成智能仓配、智慧运力协调调度、智能防伪追溯、城市供应链协同、无车承运、产业供应链集成服务、物流大数据等综合智慧应用一张网，打造无人、高效、安全、可靠的智慧物流园区。四寒区无人驾驶货运技术应用的效益指标分析4.1社会效益寒区无人驾驶货运技术的应用通过专属网络部署形成专网通讯模式，并通过高精度地图的数据脱敏方式，提升了整个项目的数据保密性，保障了跨境运输过程中的数据安全。在当下疫情时代，以无人驾驶技术实现跨境无接触式的运输模式，为解决疫情跨境运输，提供了新方法、新思路。4.2经济效益寒区无人驾驶货运技术的应用，不仅实现了车辆与云端的通讯，还将老旧的“人为单一管理”转变成“线上运营，人为干预”的管理模式，加强了运营工作的流程性，更加注重过程监管，降低了人力成本，促进了运营工作的流程化及标准化，提升了管理效率与经济效益。围绕口岸贸易，降低了跨境货运的运输成本，打造凝聚产业链线上线下和数据诚信的网络货运产业生态体系，助力跨境物流产业链不断升级。五结语本文研究了封闭场景下寒区无人驾驶货运技术的实现及应用分析，描述了无人驾驶货运技术的实施方案以及该技术在多场景中的应用，实现基于无人驾驶货运技术的应用能够有效提高运输和管理效率，未来随着人工智能、物联网、云计算等技术的革新，可以将封闭场景下的无人驾驶货运技术转换至开放场景下应用。

Reference[1]林坤钰.基于港口云端后台的无人驾驶车队调度方法研究[D].湖南大学,2021.[2]张晞,梁斌,于淼,庞春霖,彭阳,黄丽莎,赵梓澄.露天矿山无人驾驶运输技术现状及发展趋势研究[J].煤炭工程,2022,54(06):132-138.[3]蒋宇航,李军伟,朱青松,谭文阳,张英祥.固定场景无人驾驶物流车整车控制器研究[J].拖拉机与农用运输车,2021,48(06):15-21.[4]陆炳华,刘婷,张海滨.智能驾驶汽车传感器介绍及布置[J].上海汽车,2017(11):40-43.[5]王艺帆.自动驾驶汽车感知系统关键技术综述[J].汽车电器,2016(12):12-16.[6]李东林,路向阳,李雷,谢国涛,栾小飞.露天矿山运输无人驾驶系统综述[J].机车电传动,2019(02):1-8.[7]汪沛,孙羽.无人驾驶技术在港口中的应用[J].港口科技,2020(05):1-4+19.[8]夏华夏.无人驾驶在末端物流配送中的应用和