让机器更智能,让生活更美好,盟识科技破局限定场景自动驾驶商业化之路

让机器更智能,让生活更美好,盟识科技破局限定场景自动驾驶商业化之路

“天地交而万物通”,交通是兴国之要、强国之基。党的十八大以来,我国交通运输事业取得了历史性成就,发生了历史性变革,迎来了由交通大国向交通强国的历史性跨越。近日,报告中再一次强调“要加快建设交通强国”,为新时代交通运输发展指明了方向,赋予了交通运输新的历史使命。

交通要义在于疏通万物,除通行基础设施外,还必须打造极具信息化、智能化、高安全和节能环保的交通工具与管控体系,并延伸至万物流动的各个环节。这其中,无论是作为交通产业重要组成部分的汽车工业,还是各类生产资料的最大源头——矿山,还是承担着国际贸易重任的海运港口,均有了更加明确的发展方向。

作为科技强国、交通强国的积极参与者、实践者,盟识科技助力山东港口打造的全球首个“零碳、无人、智能化”通用型干散货码头,为山东港口集团乃至全国大部分传统干散货码头及其他类似应用场景的自动化转型提供了极为优质的成功案例,为中国交通强国梦助力。

零碳、智能化,让干散货码头“空无一人”

作为全国首个交通强国“智慧港口建设试点”单位,山东港口集团顺应《关于建设世界一流港口的指导意见》,发布了《山东省港口集团“十四五”科技创新专项规划》,致力于打造自动化集装箱码头信息系统工程、传统码头智能化改造工程、智慧港口信息基础设施工程“3工程”。

当前,全球港口98%以上的集装箱码头均为传统人工操作。如何让传统集装箱码头实现全流程无人自动化作业,提升港口吞吐效率,缩短货柜周转时间,是摆在全球港口面前的一道世界性难题。

而这一矛盾于山东港旗下渤海湾港东营港更为突出。东营港80%以上作业货类为铝矾土、砂石料等干散货,物料散杂、设备交互配合频繁,作业需求难度大且环境恶劣,作业人员需求庞大,伴随劳动力成本的不断攀升,港口业务量的持续增长,安全、效率、成本等的精细管控挑战不断加大。

渤海湾港集团东营港干散货码头自2020年6月成功研发全球首台自动化门机并投产后,再接再厉,于2022年,联合潍柴智能科技与盟识科技共同打造了全球首个“零碳、无人、智能化通用干散货码头”。作为这项无人载运整体解决方案的技术提供商——盟识科技,在渤海湾港的牵头下,首创应用了由无人驾驶宽体自卸车、远程遥控装载机、无人门机联合作业,实现散货码头前沿至堆场往复运输的全面无人化,在大幅提升现场安全性的同时,可延长有效作业时间,节省人力超过80%,节约燃料费用超过70%,近期,岸侧至堆场的整体作业效率提升已达到原来的110%,为通用干散货码头全面数字化、无人化、智能化,树立了新的标杆应用。 

基于其良好的示范应用效果,盟识科技正持续扩展车队,后续规模达数十台,让作业管控难度大、人员需求大的干散货港口变得“空无一人”、井然有序。

图片来源:盟识科技
图片来源:盟识科技

感知、规划、自适应,无人驾驶商业落地并非易事

5G、大数据、人工智能、区块链等新技术与交通行业的深度融合正在全方位展开,智慧交通的场景也在不断拓展,向着更深更广的维度演进。限定场景下的无人驾驶技术的应用场景亦不止于干散货码头,其它环境相对封闭、路线相对单一、车速相对较低等作业场景,例如矿山、厂区、园区、机场均存在较高的替换机会。

盟识科技创始人&CEO 邱长伍博士介绍道:“生产型物流场景的核心在于满足生产需求的物流作业,是上下游生产环节的延伸,借助信息化、智能无人化技术,实现主动精准管控,将更好的满足上下游产线连续生产的要求,并能快速及时响应异常处理,即使停工停产,生产成本也可实现最小化控制,生产型物流应用自动驾驶的市场空间广阔。单以矿区为例,中国拥有超万座露天矿山,具备规模效益和应用无人驾驶条件的不低于千座,采用无人驾驶技术,规模化运营,不仅可以显著降低人工和安全管理相关成本,同时通过规范作业和策略优化,降低动力及维护保养成本,而且可以通过系统精益管控和优化调度,实现整体作业效益的提升,规模越大的作业车队,效益提升越显著,矿区自动驾驶应用市场价值未来每年可以达到千亿以上。若再加上其他生产物流场景,如港口、场区等,总体市场规模不容小觑。”

市场庞大,但想要真正实现无人驾驶商业化落地并非易事。

在盟识科技CTO顾嘉俊博士看来,想要实现生产物流场景的无人驾驶,需要具备足够强大的底层技术、持续的运维能力、完善的安全容错机制、完整、适应性高的系统架构设计以及相对合理的成本。

聚焦于技术上,以干散货港口为例,源于干散货港口的现场作业环境影响,如扬尘、雨雪等难以预料的因素,难以单一的环境感知为主要抓手确保无人驾驶在各种工况条件下的定位准确性,需要通过结合卫星信号或RTK信号、高精地图及其他相对定位方法来共同实现。可即便如此,如何甄别信号真/假阳/阴性,同样极为困难。因此,感知定位系统的抗干扰能力是决定了无人港区能否实现的第一步。

感知之后是规划。当车辆感知视野受到遮挡或存在动态目标时,能否自主的重新规划,且仍能保证其规划高效实施。例如在矿区场景中,车辆感知到行驶道路前方滚入巨大石块,规划系统需做出判断,是无法通行,绕障行驶,还是转向改变行驶路线等动态调整方案,但在这一过程中,规划难度上升,能否持续保持规划正常推进,则是考验其规划系统的动态规划能力的关键。

最后是车辆控制系统的自适应能力。不同的应用场景下,对于无人驾驶车辆的需求有所不同,如港口作业中需更精准的车辆纵向停车精度,而矿区则在称重过程中强调更高精度的横向停车。控制系统能否在车辆本身载荷不同、线控执行器执行效果不一致等条件下,根据不同的作业需求自主适应,从而满足不同的精度要求,对提升系统复杂多变环境适应能力,及进一步降本起到关键作用。

图片来源:盟识科技
图片来源:盟识科技

安全、全天候运营,造可落地的自动驾驶载运系统

对于自动驾驶行业,不论是乘用车还是商用车后续所有的软件定义模式,安全与成本的博弈一直是不变的话题,所有的可持续逻辑都需建立在安全的基础之上。

基于此,盟识科技在进行系统设计时,着重考虑冗余架构,分别在软件、硬件采用了多重冗余可靠性设计。无论是激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、摄像头,盟识科技针对每种类型的传感器都进行了相关冗余设计,从而保障极端情况下失效的可用性。其次,无论是早期的数据拟合,还是主流的深度学习,同样的输入未必产生同样的输出,模型自身的不确定性将为正确判断人、车或障碍物带来风险。因此,为了保证单车自动驾驶的安全性和冗余性,提高系统的可用性以及减少模型的不确定性,盟识科技在感知、决策、控制系统内部也采用了冗余设计。

除了上述针对自动驾驶本身最基本的技术探索外,盟识科技团队工程化的背景和积累,对精益化生产的理解,使其产品不仅能高效部署到生产型物流的客户场景中,同时也具备足够的灵活性、适应性、可复用性

以山东港项目为例,基于前期矿山场景的产品与解决方案体系,盟识科技仅用一个月时间,实现了从车辆抵达现场,到跑通多编组作业,同时根据客户的需求优化物料转运路线和步骤的整个调试流程;在交付过程中,还根据实际生产的需求,灵活变更物料和车辆的转运路线,并有效解决了港口内外车辆混行问题。

让客户能够在更短的时间内,将无人驾驶卡车融入到其整体的自动化码头生产体系中,完成从各项自动化装备到港口运营系统全面打通,也真正做到了现场80%减员、生产效率提升10%,实现了为传统干散货码头赋能的战略价值。

以盟识科技运营或交付的数个矿山无人驾驶系统为例,重载车辆高频往复对于道路的均匀碾压,精准停车或倒车入位,多车协同流程与线路设计,卸料点与装载点入换时间优化,车队集群行驶、交汇、排队等待的细节处理,均在各个维度上对生产效率有持续的提高和优化。

以上都是盟识科技在过去三四年实践中不断积累的knowhow,最终融入到产品交付的标准中。

面向长周期高效运维的产品设计理念,可确保盟识科技的解决方案体系在实际运营过程中的部署效率、服务效率和极低运维成本。山东港项目首批6台自动驾驶车辆交付期间,盟识科技现场团队一直保持2人上下,初始即可快速引导客户协同操控无人作业系统,开展无人化运作,复杂智能系统的易用性设计,帮助客户快速掌握无人系统管控方法,为系统交付后的长期无人化应用,奠定良好基础。针对交付型解决方案,只有在产品设计时,充分考虑到后续快速但低成本的技术服务需求,才能为未来快速复制和抢占市场奠定坚实基础。

整体来看,盟识科技一直以场景为导向,坚持通用、可复制的产品化思路,以可商业落地的“高安全性、高可靠性、可复用、可全天候运营”的自动驾驶载运系统交付为目标,持续开拓生产型物流场景。坚持打磨标准化产品的T字形战略,把每个典型环境的项目都做精、做深、做成,并以解决通用型问题的思维推进,未来复制至大绝大多数类似的场景中。

迭代、可靠、复用,让无人驾驶走遍矿山、港口

正如前文所说想要打造可商业化落地的自动驾驶载运系统并不容易,盟识科技的成功离不开其对产业、技术的深刻认知,亦离不开核心研发团队的刻苦钻研。

得益于团队近20年移动机器人理论研究与技术积累优势,盟识科技融合经典移动机器人控制技术与人工智能新技术的混合型递阶模块架构,保持系统可解析性,同时以深度学习等人工智能技术增强系统各模块柔性处理能力,实现系统本质安全与智能化。

图片来源:盟识科技
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针对有限封闭区域的生产型物流场景,盟识科技推出了“云边端”三级递阶系统。即部署于车端的无人驾控系统(VCS),多边分布的集控生产调度平台(FOS)以及公有云部署的云端运维支持系统(CSS)。可充分考虑作业场景特点与要求,在满足系统可靠、成本合理、服务快速响应等基本前提下,为客户提供全套产品解决方案体系。

在此基础之上,盟识团队自研包括模块化环境感知系统、高精全工况定位系统、高性能决策控制器、车辆域控制器、车辆线控平台、智能车联方案、云服务平台、综合调度平台、自动驾驶大数据平台等核心软硬件关键技术,可满足各类生产型物流场景分散与边远分布的地理特点,进行灵活适配。

图片来源:盟识科技
图片来源:盟识科技

与此同时,“高频使用”令其商业价值显著。从露天矿区到港区、工厂、井工矿等环境,盟识科技均可实现80%以上的技术与方案复用,涉及的车辆动力类型包括纯电、柴油、混动等,为进一步降低整体系统成本提供可能性。

截至目前,盟识科技以其完备的高级自动驾驶技术方案降维覆盖散货码头、露天矿区等自动驾驶应用场景,核心团队具有在机器人、车辆与自动驾驶、工业自动化技术、港口机械、矿山工程机械等相关领域的深厚积累,并已与山东重工集团、潍柴集团、中国建材、山东港集团、中国兵器山东蓬翔、唯诚万信、华钺控股等行业巨头,达成紧密的战略合作关系。

随着项目的持续部署与交付,公司整体业务规模将快速增长,自动驾驶车队规模会在年内突破百台,并在2023至2025年实现几何数量的倍增。

数据、自主、可控,让自动驾驶商业化走出限定场景

实现关键技术自主可控,是我国“十四五”期间最为关键的目标之一。

这其中,作为驱动交通和汽车产业发展重要动力,更是驱动我国科技创新高质量发展重要引擎的智能驾驶,被视为我国汽车工业下一步变革的有力突破点,发展趋势决定了我国能否实现由汽车大国迈向强国之巅。谈到机遇和挑战,盟识科技COO费维引用近期张亚勤院士的观点,“自动驾驶是未来5年AI领域最具挑战和最复杂的任务,也是推动全球汽车工业变革最重要的技术力量。同时,它更多的是一个特定任务的认知,尽管很复杂,但还是可以解决的,所以说无人驾驶是可以实现的”。

全国政协经济委员会副主任、工业和信息化部原部长苗圩近日公开表示,当前,中国的汽车产业应该乘势而上,加快智能网联发展。而想要实现无人驾驶,安全是第一位,其中,数据安全尤为重要。

当前,基本上每辆车每天会采集到的8TB-100TB的规模,若一个车队规模在200辆车,整体一天就需要到2PB,包括数据采集、数据筛选、标注以及数据训练、软件仿真整体过程,被输入到服务器端进行数据模型的训练,最后再部署到车端实现自动驾驶。

海量的数据及处理工作,涉及许多业务场景,包括道路数据、基础设施数据等涉及国家安全的数据信息。这也就意味着,无人驾驶时代,数据的多寡将决定其在未来交通中的地位高低,与此同时更决定了本土企业需加快在相关技术领域的技术攻关,将关键核心技术、数据牢牢掌握在自己手中。

顾嘉俊提到,盟识科技自研CSS系统(云端支持系统)实现自动驾驶车辆运行状态、数据的完整闭环,针对现场运行的自动驾驶车辆,进行数据脱敏、清洗、转存、诊断,进而推动自动驾驶的算法快速迭代,以及生产工艺的持续改进。

作为一直深耕限定场景自动驾驶的盟识科技,“过去4年,我们重点聚焦能够快速商业落地的矿山、港口、场区等场景,构建自动驾驶核心软硬件控制系统技术与产品优势,向用户提供成套的解决方案与运营服务。”盟识科技CEO 邱长伍博士如是介绍。

他进一步表示,“更长远来看,盟识科技将基于业务运营与市场开拓需求,构建通用产品系列矩阵,面向不同细分应用场景提供解决方案。”

这意味着,盟识科技接下来持续深耕L4封闭半封闭场景自动驾驶解决方案外,还将不断拓宽应用场景范围,包括降维进入各类车型、载具的L2/L2+、L3级自动驾驶应用场景

而这一目标背后,离不开核心团队在机器人、车辆与自动驾驶、工业自动化技术等相关领域的深厚积累,以及不断扩大的人才储备。

以联合创始人兼CTO顾嘉俊博士为例,在加入盟识科技前,曾先后在GE中央研究院与宝马中国研究院工作,主要负责L4/L5自动驾驶相关核心算法开发与测试规范编制,并作为核心团队成员协助宝马成为首家在中国取得自动驾驶汽车路测牌照的国际整车制造商。

联合创始人兼系统部部长张彪曾担任上汽大众整车集成测试负责人,参与PQ、MQB、MEB等多个平台,负责Passat PHEV、phideon EV、Teramont等多个车型的集成测试台架搭建与全生命周期测试,期间开发了整车ECU自动化数据刷写与检测等软件,为大众汽车集成测试流程与测试规范的建立做出突出贡献。

团队的其他数位核心成员也具备丰富的智驾经验,如某位核心成员的车辆控制和路径规划算法被大众集团应用在了全球所有搭载其最新Travel Assist驾驶辅助系统的车辆中,在高速大曲率车道保持和自动变道过程中精度和平顺性表现优异。

除了车辆这类载具以外,盟识科技的创始人兼CEO邱长伍博士更是具备无人船开发的丰富经验,在振华重工开发的第一代无人船自动驾驶系统,给盟识科技移动机器人未来拓展的领域宽度奠定了更大的想象空间。

盟识科技仍在不断吸纳和扩大人才队伍,以市场为导向,以智能化技术为核心,不断推进绿色、智慧物流作业系统与装备的落地,构建面向未来的商业版图。

风口行业未雨绸缪,方能行稳致远。值得肯定的是,作为一家面向未来的机器人科技公司,盟识科技已凭借其完备的高级自动驾驶技术方案降维覆盖多应用场景,为商用车自动驾驶落地树立新的行业应用标杆。面向未来,盖世汽车相信其也将持续持续战略布局,不断深化关键性技术的研究,为交通强国梦提供“盟识方案”。

(本文来自于盖世汽车网)

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