依托北京理工大學(xué)感知學(xué)科優(yōu)勢，雷科智途瞄準(zhǔn)千億級井下自動駕駛

對于大多數(shù)人來說，礦山總是和昏暗、事故、風(fēng)險這些詞匯綁定在一起。礦井安全一度成為社會關(guān)注的熱點(diǎn)，這些刻板印象隨著輿論的頻繁印證至今還停留在大多數(shù)人的印象當(dāng)中：在礦山工作，意味著在漆黑的礦井下將自己的性命交給運(yùn)氣。

但是，近年來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，礦山已經(jīng)不是曾經(jīng)的模樣。

位于安徽省銅陵市的冬瓜山銅礦，是銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司下屬的一座采選聯(lián)合骨干礦山，1966年建成投產(chǎn)，開采深度已逾千米，是亞洲最深的坑采銅礦之一。

2023年，冬瓜山銅礦宣布“地下開采無人駕駛系統(tǒng)”試驗(yàn)成功。這次試驗(yàn)，結(jié)合自動駕駛、遠(yuǎn)程遙控技術(shù)的應(yīng)用，對采鏟&運(yùn)輸車輛裝備進(jìn)行智能化升級改造，在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了地下金屬礦鏟、裝、運(yùn)、卸現(xiàn)場全流程無人化作業(yè)。

參與此次實(shí)驗(yàn)的雷科智途負(fù)責(zé)人表示，井下無人作業(yè)和遠(yuǎn)程操控面臨的挑戰(zhàn)包括衛(wèi)星信號缺失、行駛空間狹隘、多坡急彎、照明度低等問題，這些都要求更高水平的自動駕駛技術(shù)。國內(nèi)首個深井非煤金屬礦的鏟運(yùn)協(xié)同無人駕駛項目，展示了這項技術(shù)的可行性，完成運(yùn)輸?shù)V卡車輛的無人作業(yè)，這些車輛能夠支持自動尋跡行駛、定點(diǎn)?？亢托遁d，以及與鏟車的協(xié)同配合。

自動駕駛正在改變礦山的井下作業(yè)，推動智慧礦山的建設(shè)。

01 以無人駕駛構(gòu)建智慧礦山

參與冬瓜山銅礦地下開采無人駕駛系統(tǒng)建設(shè)的雷科智途，是一家由上市公司雷科防務(wù)（002413）、毛二可院士創(chuàng)新團(tuán)隊及無人車技術(shù)工信部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室核心團(tuán)隊聯(lián)合創(chuàng)立的高科技企業(yè)，致力于智能無人駕駛技術(shù)以及商用車高級駕駛輔助系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和推廣。在該項目落地之前，雷科智途已經(jīng)擁有了成熟的智慧礦山解決方案。

所謂智慧礦山，指的是以礦山數(shù)字化、信息化為前提和基礎(chǔ)，對礦山生產(chǎn)、職業(yè)健康與安全、技術(shù)支持與后勤保障等進(jìn)行主動感知、自動分析、快速處理，最終實(shí)現(xiàn)安全礦山、無人礦山、高效礦山、清潔礦山。

我國的智慧礦山建設(shè)始于自動化，從2010年開始逐步開始結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)進(jìn)入智慧化時代。在政策面上，智能化、數(shù)字化礦山建設(shè)受到了國家的重點(diǎn)關(guān)注。2020年3月份，八部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，到2025年，大型煤礦和災(zāi)害嚴(yán)重煤礦基本實(shí)現(xiàn)智能化，露天煤礦實(shí)現(xiàn)智能連續(xù)作業(yè)和無人化運(yùn)輸。2022年印發(fā)的《“十四五”國家安全生產(chǎn)規(guī)劃》，也將“數(shù)字礦井”、礦山智能化建設(shè)等內(nèi)容列入安全生產(chǎn)科技創(chuàng)新優(yōu)先領(lǐng)域。

目前，礦業(yè)軟件的應(yīng)用和主體設(shè)備的自動化在國內(nèi)礦山企業(yè)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)。部分礦山實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)管理遠(yuǎn)程化、遙控化和無人化；一些先進(jìn)企業(yè)正在利用人工智能、大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)，創(chuàng)新礦山智能操控、決策系統(tǒng)，爭取實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)、經(jīng)營管理全流程智能管控。根據(jù)國家礦山安全監(jiān)察局統(tǒng)計。通過智能化建設(shè)，2016年到2022年，全國煤礦井下作業(yè)人員共計減少了37萬人。減少的數(shù)字代表著工作效率的提升，更代表著安全的提高，不安全的減少。

隨著無人駕駛技術(shù)的發(fā)展，越來越多L4無人駕駛技術(shù)被應(yīng)用到了智慧礦山的建設(shè)當(dāng)中。雷科智途認(rèn)為，L4無人駕駛技術(shù)是未來礦山智慧化管理的關(guān)鍵技術(shù)，在礦山數(shù)字化和智慧化趨勢中扮演著核心角色。

在雷科智途的智慧礦山解決方案中，L4級別的無人駕駛系統(tǒng)扮演著至關(guān)重要的角色。鑒于礦山井下工作環(huán)境的復(fù)雜性、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的不可用性以及對無人駕駛精度要求極高的特點(diǎn)，礦井L4無人駕駛技術(shù)集成結(jié)合了更為全面的技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)“車－巷－云”一體化技術(shù)體系中，即智能車輛一巷（路）側(cè)系統(tǒng)一云端平臺，確保技術(shù)的高效協(xié)同和精準(zhǔn)運(yùn)作。

車輛搭載AI視覺、雷達(dá)、控制器和5G車載單元，作為運(yùn)輸系統(tǒng)的執(zhí)行者；地面系統(tǒng)通過在路口建設(shè)激光雷達(dá)、視覺相機(jī)、毫米波雷達(dá)對路口車、人目標(biāo)進(jìn)行有效感知，提供穩(wěn)健運(yùn)行的支撐和保障；云控平臺則提供任務(wù)調(diào)度、車輛監(jiān)控、多車協(xié)作等功能，負(fù)責(zé)監(jiān)控調(diào)度管理。

顯然，這個體系不僅僅能用于自動駕駛礦用車輛，也可以用于智能調(diào)度平臺、遠(yuǎn)程駕駛平臺等，甚至像冬瓜山銅礦一樣，利用車巷協(xié)同異構(gòu)融合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無人車輛與其他設(shè)備之間的安全和高效運(yùn)作，讓鏟運(yùn)機(jī)、裝卸機(jī)、卸料機(jī)、無人礦卡等多設(shè)備聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)鏟、裝、運(yùn)、卸現(xiàn)場全流程無人化作業(yè)。

換句話說，智慧礦井并非智能系統(tǒng)的簡單疊加，而是需要綜合采礦工藝系統(tǒng)、智能裝備配備以及控制系統(tǒng)建設(shè)，將礦山的生產(chǎn)管理和運(yùn)營一體化考慮。無人駕駛在智慧礦井的應(yīng)用當(dāng)中形成的“車－巷－云”一體化技術(shù)體系，形成了一個完整的智慧礦山解決方案，因此是下一步智慧礦井建設(shè)的核心。

02 創(chuàng)新體系，解決場景痛點(diǎn)

隨著智慧礦山概念的普及，2010年以來，我國礦山智能化建設(shè)出現(xiàn)了一大批示范項目、示范礦山，立足礦山無人駕駛的企業(yè)也不在少數(shù)，但幾乎都面臨著不少技術(shù)和市場方面的難題。

最典型的問題是，由于礦山環(huán)境具有其獨(dú)特性，無人駕駛系統(tǒng)不僅需要處理常規(guī)的交通管理問題，還需要應(yīng)對井下特有的環(huán)境挑戰(zhàn)，如狹窄的空間、惡劣的視覺條件和極端的氣候條件，因此，礦山無人駕駛系統(tǒng)在封閉環(huán)境中的可控性、技術(shù)集成度、系統(tǒng)設(shè)計的分層性，以及對安全和效率的重視等方面，與普通的封閉道路和開放道路無人駕駛系統(tǒng)都有所不同。

“機(jī)場、港口，以及露天礦山，定位全靠北斗，感知一般靠攝像頭，但是這些定位和感知體系，在地下是用不了的。因?yàn)榈叵鹿饩€特別差，也沒有北斗系統(tǒng)，目標(biāo)物不是標(biāo)準(zhǔn)的物品。”雷科智途CEO、創(chuàng)始人黃琰說，井下自動駕駛系統(tǒng)，整個的感知和定位體系是推翻重來的。

雷科智途采用的是4D毫米波點(diǎn)云SLAM定位技術(shù)方案，通過點(diǎn)云SLAM、RTK、IMU的多源融合感知技術(shù)，能夠在井下弱光、水霧、灰塵條件下實(shí)現(xiàn)全域、全態(tài)的環(huán)境感知定位。此外，結(jié)合車路協(xié)同控制技術(shù)，通過智能路側(cè)的信息補(bǔ)盲，對無人車控制進(jìn)行全局擁堵預(yù)警、軌跡規(guī)劃。截至目前，在實(shí)際應(yīng)用中，可以實(shí)現(xiàn)40多種目標(biāo)識別以及20多種事故場景智能決策。

另一方面，我國幅員遼闊，礦業(yè)種類多樣，既有露天礦區(qū)、地下礦區(qū)，也有煤炭、水泥、有色金屬、稀土、鋰礦等不同礦種，地理環(huán)境也覆蓋高原、平原、山地、盆地，還要適應(yīng)極寒、高溫、潮濕的不同環(huán)境。盡管不少項目都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在完全封閉的路段進(jìn)行無人化常態(tài)運(yùn)營，但這些場景的通用性不夠強(qiáng)，難以低成本、快速、大規(guī)模落地。

雷科智途的解決方案是，與主機(jī)廠聯(lián)合打造無人車品牌，以實(shí)現(xiàn)快速復(fù)制和規(guī)?；a(chǎn)，同時利用北京理工大學(xué)的核心技術(shù)知識成果，定義統(tǒng)一的技術(shù)棧，以低成本復(fù)制于各個場景。

另外，雷科智途還通過借鑒大模型的模型架構(gòu)、訓(xùn)練方式或直接應(yīng)用大模型本身，算法在抽取和利用特征空間的能力得到加強(qiáng)，形成以更大模型參數(shù)、更加集成貫通和更徹底數(shù)據(jù)驅(qū)動為特點(diǎn)的新一代技術(shù)棧，同時結(jié)合多模態(tài)和大模型的諸多能力，提高復(fù)雜場景的泛化性與可解釋性，端到端致力于將獨(dú)立的算法模塊納入統(tǒng)一模型框架，用于低成本場景復(fù)制。

03 依托核心優(yōu)勢，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展

據(jù)億歐智庫測算，到2030年，中國智慧礦山自動駕駛潛在市場將達(dá)到3869.9億元。根據(jù)公開數(shù)據(jù)，中國大約有4000座煤礦，三萬多個有色金屬礦，大部分在地下，井下自動駕駛市場非?？捎^。

雷科智途的核心團(tuán)隊能力非常綜合，黃琰在自動駕駛行業(yè)有多年沉淀，曾經(jīng)開發(fā)了國內(nèi)首款輔助駕駛的自動作業(yè)拖拉機(jī)(前裝)和國內(nèi)第一臺無人駕駛農(nóng)機(jī)。團(tuán)隊里還有感知、自動駕駛領(lǐng)域的權(quán)威專家，以及在礦山、能源行業(yè)有豐富人脈的市場負(fù)責(zé)人。其中有兩位是北理工博士生導(dǎo)師，北京理工大學(xué)在雷達(dá)探測、實(shí)時信息處理技術(shù)、航天遙感、衛(wèi)星導(dǎo)航定位等領(lǐng)域有突出的學(xué)科優(yōu)勢，確保雷科智途在行業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢。

雷科智途的團(tuán)隊，在感知領(lǐng)域有很深的積淀。團(tuán)隊在上世紀(jì)70年代，就做出了國內(nèi)最早的無人駕駛汽車，而且適用于戈壁沙漠、石頭路和林地場景，對復(fù)雜環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。

“在地下的感知場景，必須定制，我們對硬件做了很大的變化改動，做了包括軟件、融合感知端的改動。另外，還有對非結(jié)構(gòu)化道路交通的決策，這都是雷科智途領(lǐng)先他人的優(yōu)勢。”黃琰說。

目前，雷科智途已經(jīng)與多家頂級央國企密切合作并深度綁定，建設(shè)交付全國首個L4級別井工礦無人駕駛項目，在煤炭、有色金屬等行業(yè)累計落地數(shù)十臺無人駕駛車輛。2023年，公司已實(shí)現(xiàn)盈虧平衡。2024—2025年，雷科智途還將開拓海外市場，并實(shí)現(xiàn)標(biāo)桿案例落地。

在黃琰的計劃里，雷科智途未來3年內(nèi)，將把礦山無人駕駛系統(tǒng)推廣到全球10個主要礦業(yè)市場，并爭取至少20%的市場份額。

“我們希望成為行業(yè)首個井工礦封閉場景無人駕駛系統(tǒng)服務(wù)商，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展?！秉S琰說。