当前，我们已经进入5G时代，随着物联网、大数据、云计算等新一代信息技术的推动，就像当初4G推出以后所产生的效应那样，更大规模的社会经济生产模式的革命也处于“正在进行时”。其中远程操作、无人操作进行生产，毫无疑问将是其中的一大亮点，也是对生产方式的一种革命，其社会进步意义可以说不可估量。北京踏歌智行科技有限公司(以下简称踏歌智行)可以说是这场革命的先行者和引领者。该公司创始人、国家“万人计划”科技创新领军人才余贵珍教授表示，露天矿封闭无人，运输线路固定、点对点、低速，最适合无人驾驶落地的场景，能实现机器替人的经济价值、无人驾驶的本质安全，并且更加稳定可靠。
无人驾驶，矿区运输新出路
我国幅员辽阔，矿产资源丰富，已探明有储量的矿产159种，矿山十万多处，其中我国煤炭探明储量为1145亿吨。矿山的开采和运输由于环境、安全、效率等问题备受关注，为提高生产率、降低成本和应对劳动力短缺，急需智能化无人化技术提升行业能力。露天矿运输作业作为矿区生产的重要环节，主要包括土石方剥离运输和矿料采掘运输两部分。当前露天矿运输作业主要存在一以下难题：
一、司机招聘困难。由于矿区生产环境恶劣、安全事故频发、作业现场远离生活区，所以目前面临人员流动性高、年轻人从业意愿低、从业人员老龄化的招聘问题。未来5~10年矿区将面临无人可招的局面。
二、运输安全事故频发。露天矿区的生产事故主要来自于运输环节。国家安全生产总局、国家煤矿安全监察局要求大型露天煤矿划拨专项资金用于保证矿区安全生产。每年划拨的费用高达数十亿元。
三、管理困难、运营成本高。司机招聘困难带来的是当前的从业人员职业素养相对偏低，导致管理成本持续上升。从业人员专业化程度低、操作不熟练造成运输车辆的维修率升高，并降低了运输车辆的出勤率，推高了生产成本。
安全事故频发、司机招聘困难、管理运营成本高已经成为矿区生产痛点，因此矿区运输急需一种全新的运输模式来解放司机的双手，将人类从危险恶劣的环境中解脱出来，传统矿区运输的变革迫在眉睫，随着智慧矿山的建设，以及无人驾驶技术的飞速发展，无人驾驶成为矿区运输的新出路。
我国从上个世纪80年代开始研究无人驾驶技术，已在无人驾驶三个关键技术环境感知，决策规划和车辆控制上不断取得新的突破，但在公共道路上实现无人驾驶依然受到法律法规、伦理、道路环境复杂的制约，所以无人驾驶在公共道路开放场景的商业落地，难度大、风险高。而环境封闭、点对点的运输场景更适合无人驾驶的场景落地。
矿区现场环境封闭，运输作业主要集中在装载区和排土场之间，是无人驾驶商业化落地非常理想的场景。矿区对无人驾驶市场规模大，需求迫切。根据国家能源局统计，仅露天煤矿我国2017年的产量就达到了5.28亿吨，土方剥离需求达几十亿立方米，无人驾驶在矿区商业化的直接市场价值预计上千亿元，无人驾驶在矿区商业化的社会价值更是不可估量。
踏歌智行，矿区无人驾驶先行者
踏歌智行成立于2016年，是一家技术源于北京航空航天大学专注于矿用车自动驾驶技术研究和产品开发的高新技术企业。踏歌智行作为矿区无人驾驶整体解决方案提供商，推出了端-边-云架构的智慧矿山整体系统规划，实现了由云端调度管理、车联网通信、车载智能终端组成的全套矿山运输无人驾驶解决方案。2019年，踏歌智行顺利通过行业专家评审会，标志着公司从科研试验阶段步入了批量推广阶段。踏歌智行与包钢集团、国家电投、北方股份、中环协力等公司签署一系列无人驾驶合同，合同总金额超过亿元。
踏歌智行是全国首家提供矿区无人驾驶解决方案的公司。公司拥有行业内顶尖的车辆控制技术与雄厚的行业核心资源团队。踏歌智行以智慧矿山、绿色矿山建设为牵引，以为客户提供安全、经济、绿色的无人驾驶运输服务为使命，经过多年的技术积淀，凭借扎实的技术、专注的团队赢得了国内外大型矿企、主流车企、行业专家的高度认可。踏歌智行推出的无人驾驶解决方案，化解了矿区人力资源极度短缺的局面。最重要的是，这些技术的落地应用能极大的避免驾驶员在恶劣环境下因驾驶失误而产生的严重后果。
虽然无人驾驶商用已有10多年时间，但由于路权、道路复杂，及担心被黑客困住等问题，即使像谷歌、百度这样的企业，投巨资打造的无人驾驶汽车仍然不能在公共道路上行驶，但在露天矿由于没有路权障碍、环境相对单一、经济效益显著、运货不载人等特点，却迎来了发展机遇。
矿区运输主要存在招工难、成本高、事故频发这3个突出的痛点问题，年轻人从业意愿低，司机操作不规范造成的车辆维修、油耗等成本高居不下，矿卡车型大、盲区多，伤亡事故频发，无人驾驶成为矿区根本的解决手段。
据余贵珍介绍，从国外无人驾驶的发展来看，卡特彼勒20世纪70年代开始研发无人驾驶矿车，小松、别拉斯等公司也陆续推出无人驾驶矿车。澳大利亚、加拿大和巴西等国家也陆续推出了近300辆无人驾驶矿车投入运营，与人工驾驶相比，总体成本降低了15%以上，而且每年还增加500小时的工作时间。我国除了有大型矿车的市场需求外，矿区自卸车和宽体车的需求量也特别大。由于我国人工成本低，需要开发更低成本的露天矿运输系统。针对我国矿区工艺和环境更加复杂的实际，还有混行无人运输系统的市场需求。
余贵珍认为，建立特定场景无人驾驶系统架构，像业务调度系统、运行监控系统和安全保障系统这三个系统必不可少，对应的有大数据分析平台、高精定位服务平台、车路协同平台、高精度地图平台，通过云端调度与运营服务，矿卡与挖掘机、推土机实现装卸、运输协同作业，除有矿卡的无人驾驶，还需要推土机、挖掘机指引矿卡在什么地点装、卸，运用监控平台、通信大数据等技术，实现设定的作业场景。无人驾驶比人工操作速度更快，视频、激光雷达等应用需要传输大量数据，还要实现实时监控，5G因其高宽带、低延时，在露天矿可以很好地应用，远比打电话更有应用价值。
余贵珍总结指出，矿区无人运输系统涉及感知、控制、车路协同、智能调度、大数据5个方面的核心关键技术。感知，是指非结构化道路路面检测与融合感知技术，针对矿区的非结构化道路，不仅要检测车道线、行人，还要检测路面石头，道路两侧的悬崖、山坡，甚至是灰尘;控制，是指特种车无人驾驶轨迹跟踪与精准停靠控制技术，因为矿区运输使用的是大载量的大型车辆，重载上坡和重载下坡等控制与常规车辆不同;车路协同，是指基于V2X的车路协同控制技术，只有应用了车路协同技术，才能完成装和卸的协同作业;智能调度，是指无人运输协同作业智能运营调度技术，光有单个矿卡的自动化远远不够，还需要多台矿卡编组作业的智能调度技术;无人运输的调度也包括应用大数据分析，此外基于大数据的分析还能发现瓶颈，实现无人运输能耗与效率的优化，减少油耗和车损，提高整体效益。
开拓创新，勇做时代追梦人
值此新中国成立70周年之际，迎来了世界百年未有之大变局，全球新一轮产业革命和科技革命方兴未艾，实现中华民族伟大复兴的中国梦面临着更多的挑战，也拥抱更多的机遇。大国竞争靠工业，工业竞争在智能。采矿工业是全球经济持续发展的主要动力引擎，吸纳高新技术潮流中的佼佼者，创建一个高效、绿色、安全、低成本的智慧矿山是各露天矿业集团的夙愿。
政府出台政策支持智能驾驶的利好局面和智能驾驶的可观前景，吸引着众多无人驾驶创业公司的加入。智能驾驶成为热点，尽管如此，真正产生实际效益的无人驾驶项目屈指可数。
2019年8月20日，踏歌智行“露天矿无人运输系统技术”专家评审顺利通过，踏歌智行在国内率先完成无人矿卡编组的工程应用。
背靠北京航空航天大学的智囊，踏歌智行并未固步自封，而是兢兢业业钻技术，踏踏实实搞科研，实现了技术上的一次次突破。
2018年6月，踏歌智行首台无人驾驶矿卡在矿区测试成功，该矿卡装备了毫米波雷达、激光雷达、高精度组合导航模组、车载通信模组及其它传感器，基于感知融合、运动预测及规划、精准停靠、自动装卸、自主避障等关键技术，实现了矿区运输工艺流程的单车智能闭环。
2018年12月，踏歌智行采用V2X技术完成了铲与车协同作业、车寻铲动态路径规划、行车路权动态分配以及多车装卸载排队协同等作业，实现了电铲、矿卡、卸载点的编组自动运行。
目前，踏歌智行基于端-边-云架构下的云智能平台和专属高精地图，研发了端云融合计算的多车运行动态调度算法。实现了智慧矿山无人驾驶运输系统解决方案在矿区的正式落地应用。
云智能平台主要包含无人驾驶矿卡运营调度系统、集成监视系统、高精地图管理系统、运行仿真及测试系统、大数据存储分析系统等模块，云智能平台通过4G/5G专网对接入平台的无人矿卡及其它辅助作业设备进行统一调度和管理，实现整个露天矿区无人运输的高效和安全运行。
近日，踏歌智行频频行动，和多家企业敲定合作。与包钢集团正式签署“白云铁矿矿用车无人化系统项目”合同;与北方股份联合研发无人驾驶新车，并签订无人驾驶系统购销合同;与中环协力签署矿区宽体车无人驾驶系统及服务合同;与国家电投霍林河露天煤业签署无人驾驶科技项目合同。这是踏歌的小小成功，更是行业和众企业对踏歌的认可。
在物联网、大数据、云计算等新一代信息技术的推动下，未来工业向着智能制造、智能生产、智能工厂发展是大势所趋。踏歌智行积极响应《中国制造2025》规划要求，为进一步落实国家 “智慧矿山、绿色矿山” 发展行动增添助力，为智能驾驶标准化建设和生态化建设奠定扎实基础，努力擘画“智能化”中国的明天。展望未来，余贵珍信心满怀，他将与自己的同事们一起，积极开拓创新，勇于担负起时代的责任和使命，努力让我国的无人驾驶事业在新时期的全球科技革命竞争中引领时代潮流。
