去年8月份，我跟著公司團(tuán)隊去內(nèi)蒙古一個露天煤礦做無人駕駛改造項目，那是我第一次真正接觸礦卡無人駕駛這個領(lǐng)域。說實(shí)話，現(xiàn)場的震撼感比想象中強(qiáng)烈得多——幾十噸重的巨型礦卡，在沒有駕駛員的情況下，自己裝貨、運(yùn)輸、卸貨，整個流程行云流水。作為星創(chuàng)易聯(lián)的技術(shù)工程師，這次項目讓我對礦卡無人駕駛有了全新的認(rèn)識。

為什么露天礦山需要無人駕駛？

在礦山待了一個月，我深刻體會到這個行業(yè)的痛點(diǎn)。

首先是安全問題。露天礦的作業(yè)環(huán)境極其惡劣，粉塵大、噪音高、視線差，駕駛員長時間在這種環(huán)境下工作，事故風(fēng)險非常高。去年全國礦山事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)里，運(yùn)輸環(huán)節(jié)占了相當(dāng)大的比例?？蛻舻陌踩鞴芨艺f，他們最擔(dān)心的就是夜班司機(jī)疲勞駕駛，出了事故整個礦都要停產(chǎn)整頓。

其次是用工成本?，F(xiàn)在招一個熟練的礦卡司機(jī)，月薪至少1.5萬起，還要三班倒配人，一臺車至少得配3-4個司機(jī)。這個項目客戶有30臺礦卡，光司機(jī)工資一年就是幾百萬。更麻煩的是，年輕人不愿意干這個，老司機(jī)又面臨退休，招工越來越難。

運(yùn)營效率也是個大問題。人工駕駛受限于駕駛員的狀態(tài)，高峰期運(yùn)力跟不上，低峰期人員閑置。無人駕駛系統(tǒng)可以7×24小時連續(xù)作業(yè)，根據(jù)調(diào)度系統(tǒng)靈活調(diào)整運(yùn)力，大幅提升運(yùn)輸效率。

礦卡無人駕駛的技術(shù)架構(gòu)

說到礦卡無人駕駛，很多人以為就是把乘用車的自動駕駛技術(shù)搬過來，其實(shí)完全不是那么回事。礦山環(huán)境的復(fù)雜程度遠(yuǎn)超城市道路，對系統(tǒng)的可靠性要求也高得多。

整個系統(tǒng)主要包括幾大部分：

車端感知系統(tǒng) 每臺礦卡上裝了一堆傳感器：3D激光雷達(dá)負(fù)責(zé)構(gòu)建周圍環(huán)境的三維地圖，毫米波雷達(dá)用來探測障礙物，高清攝像頭識別路面情況和交通標(biāo)識，RTK差分定位系統(tǒng)提供厘米級的定位精度。這些傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量非常大，每秒鐘幾個GB。

車載控制系統(tǒng) 這是整個系統(tǒng)的”大腦”，要實(shí)時處理傳感器數(shù)據(jù)，做出駕駛決策，控制轉(zhuǎn)向、油門、剎車。延遲必須控制在毫秒級，否則高速行駛時就會出危險。

通信網(wǎng)絡(luò) 車端要和云端調(diào)度中心保持實(shí)時通信，上傳車輛狀態(tài)、位置信息、視頻流，下發(fā)調(diào)度指令。這對網(wǎng)絡(luò)的帶寬、延遲、可靠性都有極高要求。

云端調(diào)度平臺 統(tǒng)一管理所有無人礦卡，規(guī)劃行駛路線，協(xié)調(diào)車輛調(diào)度，監(jiān)控運(yùn)營狀態(tài)。

這次項目，我們用的車載網(wǎng)關(guān)是SV900，產(chǎn)品詳細(xì)參數(shù)可以看這里：https://www.key-iot.cn/Vehiclecommunication/sv900.html這款設(shè)備是專門為車載場景設(shè)計的，后面我會詳細(xì)說說它在項目中的表現(xiàn)。

網(wǎng)絡(luò)通信：礦卡無人駕駛的生命線

在整個系統(tǒng)里，網(wǎng)絡(luò)通信是最關(guān)鍵也是最容易出問題的環(huán)節(jié)。

帶寬需求 一臺無人礦卡至少有6-8路高清攝像頭，還有激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)的數(shù)據(jù)，再加上控制指令和狀態(tài)信息，上行帶寬需求至少100Mbps。如果要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程接管（安全員在監(jiān)控中心遠(yuǎn)程操控），帶寬需求會更高。

延遲要求 自動駕駛對延遲極其敏感。車速60km/h的情況下，100ms的延遲意味著車輛已經(jīng)前進(jìn)了1.67米。對于重達(dá)幾十噸的礦卡來說，這個距離可能就是安全和事故的區(qū)別。我們項目要求端到端延遲不超過30ms。

可靠性需求 礦山環(huán)境對網(wǎng)絡(luò)覆蓋是個巨大挑戰(zhàn)。露天礦坑深度往往幾十米甚至上百米，基站信號很難全覆蓋。車輛在行駛過程中會經(jīng)常遇到信號盲區(qū)或弱覆蓋區(qū)域。普通的4G網(wǎng)絡(luò)根本扛不住，必須用5G，而且還要有備份方案。

SV900：為礦卡無人駕駛而生的車載網(wǎng)關(guān)

這次項目我們選擇SV900，主要看中了幾個特性：

雙5G鏈路設(shè)計 SV900支持雙5G網(wǎng)絡(luò)，可以同時插兩張不同運(yùn)營商的卡。內(nèi)蒙古那個礦區(qū)，我們用的是移動+聯(lián)通雙卡方案。礦坑?xùn)|側(cè)移動信號好，西側(cè)聯(lián)通覆蓋更穩(wěn)定，雙5G自動選擇最優(yōu)鏈路，確保網(wǎng)絡(luò)不中斷。

現(xiàn)場實(shí)測效果很好，單條5G鏈路下行速率穩(wěn)定在800Mbps左右，完全能滿足多路視頻流的傳輸需求。更重要的是，當(dāng)一條鏈路出問題時，另一條能立即接管，切換時間小于200ms，對業(yè)務(wù)幾乎無感知。

M12航空接頭 礦卡工作環(huán)境太惡劣了，粉塵、振動、高低溫，普通的RJ45網(wǎng)線接口根本扛不住。我之前見過有些項目用消費(fèi)級設(shè)備，跑了一個月網(wǎng)口就松了，接觸不良導(dǎo)致頻繁斷網(wǎng)。

SV900用的是M12航空接頭，工業(yè)級的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，抗振動、防塵防水?，F(xiàn)場安裝時，擰緊鎖扣就行，非常牢固。這個細(xì)節(jié)看似不起眼，但對設(shè)備的長期穩(wěn)定運(yùn)行太重要了。

多網(wǎng)聚合SDK 這個功能很有意思。SV900內(nèi)置了多網(wǎng)聚合SDK，可以把兩條5G鏈路的帶寬疊加起來使用。在需要大流量上傳的場景（比如系統(tǒng)升級、日志同步），單鏈路帶寬不夠，多網(wǎng)聚合就能派上用場。

我們測試過，雙5G聚合后上行帶寬能達(dá)到200Mbps+，下載礦卡系統(tǒng)的OTA升級包（一般2-3GB），10多分鐘就搞定了。要是單鏈路，至少得半小時。

NTRIP協(xié)議支持 這個是RTK高精度定位的關(guān)鍵。礦卡無人駕駛要求定位精度在厘米級，普通GPS根本不行，必須用RTK差分定位。

RTK系統(tǒng)需要從基站獲取差分?jǐn)?shù)據(jù)，傳輸協(xié)議就是NTRIP。SV900原生支持NTRIP，配置起來很簡單，在Web界面填上基站地址和賬號就行。不需要額外的轉(zhuǎn)換設(shè)備，節(jié)省了成本也減少了故障點(diǎn)。

5路M12以太網(wǎng)口 礦卡上的設(shè)備非常多：自動駕駛控制器、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭、工控機(jī)等等，每個設(shè)備都需要網(wǎng)絡(luò)連接。SV900提供了5路千兆以太網(wǎng)口，接口數(shù)量夠用，而且都是M12接頭，連接可靠。

232/485/CAN接口 除了以太網(wǎng)設(shè)備，礦卡上還有不少傳統(tǒng)的串口設(shè)備，比如車輛總線（CAN）、一些傳感器用的是RS232或RS485。SV900把這些接口都集成了，一臺設(shè)備解決所有連接需求。

我們項目里用CAN接口讀取礦卡的油量、速度、轉(zhuǎn)向角度等車輛信息，用RS485接口連接了一個氣象站（監(jiān)測風(fēng)速、溫度、濕度）。有了這些數(shù)據(jù)，調(diào)度系統(tǒng)能做出更合理的決策。

實(shí)際部署經(jīng)驗(yàn)分享

這個項目從前期調(diào)研到正式上線，整整花了4個月。期間踩了不少坑，也積累了一些經(jīng)驗(yàn)。

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃很重要

開工前我們做了詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)勘測，用專業(yè)設(shè)備測試了礦區(qū)的5G信號覆蓋。發(fā)現(xiàn)有幾個盲區(qū)，和運(yùn)營商溝通后新增了兩個基站，總算把覆蓋做好了。

建議大家做礦卡無人駕駛項目，一定要先把網(wǎng)絡(luò)搞清楚。不要等設(shè)備都裝上了才發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不行，那就麻煩了。

設(shè)備安裝位置有講究

SV900裝在哪里也是個學(xué)問。裝得太低容易被遮擋影響信號，裝得太高天線延長線損耗大。我們最后選擇裝在駕駛室后方的設(shè)備艙里，既能保護(hù)設(shè)備又不影響信號。

天線一定要裝在車頂，而且要離金屬表面有一定距離（至少5cm），不然會影響信號強(qiáng)度。我們用了專用的天線支架，效果不錯。

供電系統(tǒng)要做好

礦卡的電源系統(tǒng)比較復(fù)雜，電壓波動大，啟動時瞬間電流很大。SV900支持9-36V寬電壓輸入，適應(yīng)性很強(qiáng)，但最好還是加個穩(wěn)壓模塊，保護(hù)一下設(shè)備。

我們項目里用的是24V供電，中間加了一個DC-DC穩(wěn)壓器，保證輸出穩(wěn)定在24V±0.5V。跑了快一年，SV900沒出過電源問題。

日志存儲功能很實(shí)用

SV900支持日志FLASH存儲，這個功能在調(diào)試階段特別有用。出了問題可以把日志導(dǎo)出來分析，快速定位故障原因。

有一次一臺礦卡突然失聯(lián)，我們從SV900的日志里發(fā)現(xiàn)，失聯(lián)前網(wǎng)絡(luò)延遲突然飆升到幾百毫秒，然后就斷開了。拿著日志找運(yùn)營商，他們查出來是某個基站有故障。如果沒有日志，這種問題很難查。

定期維護(hù)不能少

雖然SV900的可靠性很好，但定期維護(hù)還是必要的。我們建議每個月檢查一次：

清理設(shè)備表面灰塵

檢查天線連接是否牢固

查看設(shè)備日志，有無異常

測試網(wǎng)絡(luò)性能，確保速度和延遲正常

這些工作不復(fù)雜，但能有效預(yù)防故障。

實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)

項目上線半年多了，我最近回訪了一次，收集了一些運(yùn)行數(shù)據(jù)：

網(wǎng)絡(luò)性能

平均下行速率：750Mbps（雙5G聚合）

平均上行速率：120Mbps

端到端延遲：平均18ms，99分位26ms

網(wǎng)絡(luò)可用性：99.7%（每天斷網(wǎng)時間不超過4分鐘）

系統(tǒng)穩(wěn)定性

30臺礦卡，共30臺SV900

運(yùn)行時間：6個月

設(shè)備故障：0次

網(wǎng)絡(luò)中斷導(dǎo)致的安全接管：3次（都是運(yùn)營商基站問題）

經(jīng)濟(jì)效益

運(yùn)輸效率提升：35%（對比人工駕駛）

人員成本節(jié)約：每年約500萬（減少90個司機(jī)崗位）

安全事故：0起（之前平均每年2-3起）

客戶非常滿意，現(xiàn)在準(zhǔn)備把第二期的20臺礦卡也改造成無人駕駛。

礦卡無人駕駛的技術(shù)趨勢

從這個項目的經(jīng)驗(yàn)來看，礦卡無人駕駛技術(shù)還在快速發(fā)展，有幾個趨勢值得關(guān)注：

5G-Advanced（5.5G）的應(yīng)用 現(xiàn)在的5G網(wǎng)絡(luò)雖然夠用，但在極端場景下還是會有壓力。5G-A提供了更大的帶寬和更低的延遲，未來會成為標(biāo)配。

SV900支持Redcap網(wǎng)絡(luò)，這是5G的輕量化版本，在一些低速場景下可以節(jié)省功耗和成本，很適合礦區(qū)的一些輔助設(shè)備。

邊緣計算的融合 把部分計算任務(wù)放到車端或礦區(qū)邊緣服務(wù)器，可以降低對網(wǎng)絡(luò)延遲的依賴。SV900基于OpenWrt系統(tǒng)，有一定的計算能力，未來可以跑一些輕量級的邊緣應(yīng)用。

車路協(xié)同 不光是車要智能，路也要智能。礦區(qū)會部署智能路側(cè)設(shè)備，和礦卡實(shí)時通信，提供更豐富的環(huán)境感知信息。這對網(wǎng)絡(luò)的多連接能力提出了新要求，SV900的多以太網(wǎng)口設(shè)計正好滿足這個需求。

寫在最后

礦卡無人駕駛是一個系統(tǒng)工程，涉及感知、決策、控制、通信等多個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都不能有短板。網(wǎng)絡(luò)通信雖然不是最顯眼的部分，但絕對是最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的。

SV900作為車載網(wǎng)關(guān)，在這個項目中表現(xiàn)出色。雙5G設(shè)計、工業(yè)級防護(hù)、豐富的接口、NTRIP支持，這些特性都是針對實(shí)際需求精心設(shè)計的，不是為了堆參數(shù)而堆參數(shù)。

如果你也在做礦卡無人駕駛或者類似的車載項目，強(qiáng)烈建議考慮一下SV900。我們星創(chuàng)易聯(lián)可以提供完整的技術(shù)支持，從方案設(shè)計到現(xiàn)場調(diào)試，全程協(xié)助。

礦山智能化是大勢所趨，無人駕駛技術(shù)會越來越成熟。作為技術(shù)工程師，能參與到這個變革過程中，還是挺有成就感的。期待未來有機(jī)會和大家交流更多實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。

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審核編輯 黃宇