基于“5G+北斗导航+高精地图”的无人水平运输平板车在内河自动化港口的应用
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完成单位:济宁港航龙拱港有限公司、北京经纬恒润科技股份有限公司
登记编号:ZSXC-2023-JT-1-021
登记年份:2023
发布时间:2023-06-29
蒋凌强、赵祥巨、张艳东、顾 强、吴临政、李振凯、刘文斌、高文生、王科栋、孔维超、郝培培、朱 明
1、成果简介
针对内河港口水平运输运输人力成本高、安全系数低、运行效率低的行业痛点问题,自主研发了L4级无人驾驶平板车,部署了基于MEC下沉式“2.6G+700M”5G专网,通过智能无人平板车、云端车辆调度系统、车路协同系统、智能场端系统、全场高精定位系统、远程驾驶系统、港机自动交互系统、智能充电系统,通过与港口生产装卸工艺的深度协调,实现了首个无人平板车在内河港口全场景的应用,解决了正面吊、空箱堆高机等流动机械与无人平板车交互作业的问题,满足了内河港口水平运输无人化的需求。全栈自研的无人平板车由激光雷达、毫米波雷达、AI摄像头实现环境智能感知;由高精地图、北斗导航、组合惯导、UWB实现车辆全场高精定位;由5G Tbox与云端车辆调度系统实现信息交互;由智驾域控制器实现路径的动态规划、障碍物避让等功能;采用高精度四桥八轮转向控制系统,实现直行、斜行、八字转向模式的无缝切换、双轴同步驱动,使平板车转向半径更小、作业更灵活,更加适合内河港口的生产。自研的无人平板车全场定位精度达到2cm,与港机设备一次性交互对位成功率达到99%,车辆稳定运行效率达到4.2cycle/h,单箱运输成本相比传统集卡降低75%以上,已累计作业4.5万TEU,让内河港口生产更高效、安全、绿色。
2、主要创新点
龙拱港携手合作单位北京经纬恒润首次实现了无人平板车在内河自动化港口多场景的应用。
(1)创造性地通过智能环境感知、融合高精定位、智能路径规划、V2X车路协同、智能场端道闸红绿灯、云端车辆调度、5G远程驾驶实现了无人平板车在内河港口多业务场景的应用,解决了桥吊下厘米级定位、港机自动交互对位、流机交互、车辆混合调度等多项行业技术难题,搭载了5G远程驾驶系统,通过5G视频回传,实现了车辆在异常及极端工况下的远程接管,为内河自动化港口实现水平运输无人化提供了一整套成熟的可复制、可参考的经济性方案。
(2)在港口内交通路口布置了V2X车路协同设备,通过视觉摄像头、激光雷达、毫米波雷达组成融合感知单元获取路口的感知信息,通过MEC计算推理结果,通过陆侧RSU发送给后台及车端,实现对内外集卡交互路口的交通参与者的全面感知,智能控制场端的道闸及红绿灯,实现内外集卡的分时控制,安全、高效运行。
(3)首次将数字孪生及流程仿真系统应用到港口无人平板车调度系统中,通过仿真系统对接车队调度系统进行生产工艺、参数的模拟推演进行产能效率持续提升,结合数字孪生对实时数据呈现,对历史数据的回溯,未来堆场、岸桥作业效率工艺参数的推演,实现了对接生产,指导生产,提升效能。
(4)自研了新一代架构的无人驾驶平板车,采用高精度四桥八轮转向控制系统,实现直行、斜行、八字转向模式的无缝切换、双轴同步驱动。硬件采用了低功耗高性能计算平台,实现对复杂场景的算力支撑,具有极高的安全性能;
(5)无人平板车自动驾驶系统采用了GNSS+IMU组合高精定位、激光雷达/摄像头/毫米波雷达/组合惯导等多传感器融合感知,实现路径规划、车身纵横向控制、制定路线行驶、精准停车等,完成与场桥、岸桥、正面吊、空箱堆高机等复杂作业场景交互作业,在场内定位精度达到2cm。