北斗工业应用:露天矿山自动驾驶的破局之路

去年冬天跑内蒙鄂尔多斯的露天煤矿,站在矿顶上往下看。二十多台百吨级重卡沿着固定路线稳稳行驶,错车会车分毫不差。没有司机坐在驾驶舱里。所有调度都在几公里外的中控室完成。支撑这套无人系统最核心的位置服务,就是北斗。

为什么偏偏是北斗,成了国内工业场景的刚需

早些年国内工业领域做位置服务,基本都是靠GPS。且不说精度能不能满足要求,单说信号稳定性和安全性,就没人敢把身家性命压上去。我听过好几个老板吐槽,早年出海的工程船,开到远海GPS信号说没就没,差点撞岛。电力系统的授时,之前用GPS,万一被掐信号,整个电网的同步都要出问题。 问:民用导航用的北斗,和工业级北斗应用差在哪? 答:完全不是一个量级的东西。普通人手机导航,米级定位足够用了。工业场景要的是动态厘米级、静态毫米级精度,还要在矿山峡谷、高楼遮挡这种恶劣环境下保持信号稳定。北斗系统本身的高轨道卫星占比高,GEO卫星能够提供持续的增强信号,遮挡环境下的信号锁定速度比GPS快一倍还多,核心领域还能做到自主可控,不会被卡脖子。
露天矿区北斗自动驾驶矿卡编队作业现场
露天矿区北斗自动驾驶矿卡编队作业现场
就拿授时来说,现在5G工业互联网的时间同步要求精度到百纳秒级别,只有北斗能够提供完全自主可控的授时服务,这是多少国外品牌都给不了的安全感。

目前落地最成熟的北斗工业应用,当属露天矿自动驾驶

国内露天煤矿铁矿,普遍都在偏远地区,环境恶劣,司机招人难,工资开得越来越高,还留不住人。疲劳驾驶更是事故高发的主因。北斗的高精度定位出来之后,自动驾驶一下子就跑通了。 我跟业内朋友算过一笔账,一个年运输量千万吨的露天矿,换成北斗支持的自动驾驶车队,每年光司机工资就能省大几千万,运输效率提15%左右,油耗还能降7%-10%,两三年就能收回改造成本。 问:露天矿经常爆破,作业面天天变,北斗定位会不会出现误差漂移? 答:早年测试的时候确实遇到过这个问题。现在的方案都是北斗RTK搭配惯性导航和车载激光雷达,北斗负责提供绝对位置校正,惯导弥补遮挡间隙的定位缺口,就算作业面刚爆破完重新规划路线,只要系统扫一遍点云,10分钟就能更新完所有路径信息,定位误差始终控制在2厘米以内,完全满足铲装位停靠、会车错车的精度要求。
工业级北斗RTK定位终端安装在矿卡驾驶舱
工业级北斗RTK定位终端安装在矿卡驾驶舱
现在国内Top10的露天矿,超过七成已经落地了北斗自动驾驶项目,不少已经实现了全矿区全流程无人作业,从挖机采装,到矿卡运输,再到排土作业,全程不需要司机进场,安全性提升了不止一个档次。 不止矿卡,现在智慧工地的桩机、挖掘机,港口的自动集卡,电网的时间同步,就连农机自动驾驶,全都是北斗工业应用落地的场景。只不过露天矿山自动驾驶因为场景开阔,需求明确,跑得最快而已。

北斗工业应用下一步,要啃哪些硬骨头

北斗工业应用下一步,要啃哪些硬骨头
北斗工业应用下一步,要啃哪些硬骨头
说实话,现在开阔场景的应用已经跑顺了,接下来要啃的就是高密度遮挡场景的应用。比如城市中心的智慧工地,高楼林立,卫星信号遮挡严重,现在最新的北斗三号增强系统已经能解决大部分问题,不少城市的桩机施工已经用北斗做打桩定位,不用测量员扛着仪器跑到危险的施工点位,安全又准确。 还有人吐槽,工业级北斗终端的价格还是偏高。不过话说回来,去年北斗模块的出货量破亿了,规模上去之后,现在工业级北斗模块的价格已经比同精度的GPS模块还低10%左右,成本问题早就不是瓶颈了。 我上个月在上海的工博会上看到,已经有企业把北斗授时用到了多机联动机床上,大尺寸飞机构件的加工,多机床协同需要极高的时间同步精度,北斗授时把同步误差控制在了微秒级,加工精度直接提了一个等级。 谁能想到,十几年前我们还在盼着自己的卫星导航系统,现在北斗已经扎进了工业的每个细分场景。从百吨矿卡到微米级机床加工,到处都能看到北斗的影子。再过三年五年,估计我们走到任何一个工业现场,都能看到北斗的印记。这本来就是我们自己的系统,本来就该服务我们自己的工业升级。 对吧?

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