防爆無(wú)軌膠輪車無(wú)人駕駛技術(shù)研究與探索
國(guó)能神東布爾臺(tái)煤礦以型號(hào)為WLR–19型防爆鋰離子蓄電池?zé)o軌膠輪車為基礎(chǔ)，部署自動(dòng)駕駛感知層，決策層，執(zhí)行層電氣設(shè)備，實(shí)現(xiàn)車輛路徑規(guī)劃，停避障，行人預(yù)警，風(fēng)門聯(lián)動(dòng)，坡道啟停，自適應(yīng)巡航等功能。
（1）自動(dòng)駕駛感知模塊
為了保證感知的可靠性，采用基于多個(gè)傳感器感知融合的算法核心，包括原始數(shù)據(jù)級(jí)的融合和單個(gè)傳感器感知結(jié)果的融合。首先應(yīng)實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)和視覺(jué)圖像像素級(jí)的精確定位關(guān)系。然后利用統(tǒng)一的深度學(xué)習(xí)架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測(cè)和場(chǎng)景分割。目標(biāo)檢測(cè)的結(jié)果和毫米波雷達(dá)來(lái)進(jìn)行結(jié)果級(jí)融合。
毫米波雷達(dá)有穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng)，可以滿足全天候檢測(cè)的能力。另外，毫米波雷達(dá)能分辨識(shí)別很小的目標(biāo)，并且能同時(shí)識(shí)別多個(gè)目標(biāo)。
激光雷達(dá)擁有發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)的位置、速度等特征。
視覺(jué)識(shí)別的硬件主要為專用攝像頭，具有視頻拍攝、影像抓取等功能，它是由鏡頭采集圖像后，由攝像頭內(nèi)的感光組件電路及控制組件對(duì)圖像進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)換成電腦所能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)后由軟件再進(jìn)行圖像還原。提供前后方視頻畫(huà)面，還提供了頂部視野的俯瞰圖和側(cè)方姿態(tài)圖。
（2）定位模塊
自動(dòng)駕駛車輛在地下礦區(qū)作業(yè)過(guò)程中，需要實(shí)時(shí)確定其位置信息，首先確保車輛自身按規(guī)定路線行駛至目標(biāo)區(qū)域，其次上傳位置信息至后臺(tái)管理平臺(tái)，方便管理人員監(jiān)控車輛狀態(tài)，調(diào)度車輛任務(wù)。
（3）多源信息融合
自動(dòng)駕駛車輛并不是理想地按照一個(gè)既定的軌跡行駛。道路情況總是動(dòng)態(tài)地發(fā)生各種變化，而且井下交通信號(hào)燈也是動(dòng)態(tài)變化的。鑒于此，僅靠導(dǎo)航程序數(shù)據(jù)得出的決策結(jié)果不能作為最終的決策結(jié)果，需要依靠雷達(dá)程序數(shù)據(jù)和圖像程序數(shù)據(jù)進(jìn)行2次路徑規(guī)劃。
（4）決策規(guī)劃
基于機(jī)器學(xué)習(xí)的類人決策技術(shù)，類人學(xué)習(xí)系統(tǒng)接收環(huán)境信息并將信息轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)模塊所需的狀態(tài)量，學(xué)習(xí)模塊根據(jù)狀態(tài)信息和前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估計(jì)的價(jià)值函數(shù)產(chǎn)生人類駕駛員的期望數(shù)據(jù)，并將其傳遞給控制模塊，實(shí)現(xiàn)車輛橫縱向運(yùn)動(dòng)的控制。通過(guò)采用連續(xù)空間強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組成的學(xué)習(xí)算法搭建人類駕駛策略學(xué)習(xí)模塊，直接將學(xué)習(xí)結(jié)果轉(zhuǎn)化為車輛的的決策和控制輸入，實(shí)現(xiàn)智能路徑規(guī)劃。
（5）橫縱向運(yùn)動(dòng)控制
橫向控制部分采用模型預(yù)測(cè)控制算法，橫向控制包含4個(gè)組件：橫向誤差、橫向誤差的變化率、朝向誤差和朝向誤差的變化率。車輛模型對(duì)車輛縱向運(yùn)動(dòng)部件建模，車輛模型輸入分兩部分。一部分為控制器傳入的期望加速度，一部分為車輛動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)的車輛驅(qū)動(dòng)力、行駛工況、動(dòng)作以及車輛縱向控制切換策略，輸出為車輛油門模擬信號(hào)和車輛剎車行程。
（6）車路協(xié)同
運(yùn)用5G通信技術(shù)，全方位實(shí)施車車、車人、車路動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信息交互，并在全時(shí)空動(dòng)態(tài)交通信息采集與融合的基礎(chǔ)上，開(kāi)展車輛主動(dòng)安全控制和道路協(xié)同管理，提高無(wú)人駕駛車輛井下運(yùn)行安全性與運(yùn)輸效率。同時(shí)，建立車載一體化信息系統(tǒng)，將車輛自身感知到的信息，車車之間通信交互得到的信息和車路通信時(shí)獲取的路側(cè)信息進(jìn)行融合處理，進(jìn)而對(duì)危險(xiǎn)狀況量化分級(jí)，必要時(shí)調(diào)整車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以達(dá)到緊急避險(xiǎn)的效果。
（7）遠(yuǎn)程介入
當(dāng)自動(dòng)駕駛車輛前方運(yùn)行路徑上存在障礙物時(shí)，控制車輛停車并將障礙物信息上傳給平臺(tái)，此時(shí)調(diào)度員可在礦區(qū)視頻監(jiān)控客戶端上查看到障礙物信息。井下運(yùn)輸自動(dòng)駕駛系統(tǒng)提供3種方式應(yīng)對(duì)障礙物場(chǎng)景：一是平臺(tái)自動(dòng)規(guī)劃一條繞過(guò)障礙物所在區(qū)域的參考路徑并下發(fā)給自動(dòng)駕駛車輛，經(jīng)調(diào)度員確認(rèn)后，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)控制車輛沿著參考路徑繞過(guò)障礙物后繼續(xù)行駛；二是于5G通訊，調(diào)度員使用遠(yuǎn)程操縱功能，控制車輛低速通過(guò)障礙物所在區(qū)域；三是調(diào)度員通知道路維護(hù)人員清理障礙物，障礙物被清理完后系統(tǒng)將繼續(xù)作業(yè)。
（8）無(wú)人駕駛行車警示系統(tǒng)
通過(guò)CAN總線控制轉(zhuǎn)向燈、制動(dòng)燈、前大燈、倒車燈、示廓燈、警示燈、蜂鳴器，能夠按照車載無(wú)人駕駛系統(tǒng)指令準(zhǔn)確控制燈光、蜂鳴器工作，構(gòu)成了一套完整的無(wú)軌膠輪車無(wú)人駕駛安全警示系統(tǒng)。
