5G智慧港口自動駕駛研究與探索

王珍

摘? 要：高精定位、機器視覺識別、車路協同、車輛智能控制、5G邊緣計算，港口環境下的集卡無人駕駛應用場景，加速港口自動化進程。

關鍵詞：5G 低時延;邊緣計算;自動駕駛

引言

新一代數字化、信息化技術成為港口變革的新動力，以5G、物聯網、邊緣計算、云計算、大數據、區塊鏈、人工智能等為代表的新一代信息技術快速融合發展應用，為港口向智慧化方向轉型提供了重要的技術支撐，也成為推動港口產業鏈效率升級和商業、運營模式變革的新動力。

一、目前港口內集卡運輸現狀

港口是勞動密集型產業區域，一般 7*24 小時作業，集卡駕駛員工作強度大，疲勞駕駛現象突出，存在安全隱患;同時集卡駕駛員培養周期長等，人才較為短缺。目前港區自動駕駛主要有地磁AGV和單車智能集卡兩種技術路線，但是地磁AGV要求地面鋪設地磁設備，對原有港區路面改造較大，同時因為采用依據預先設定好的固定路線運行的作業方式，效率不高。而智能集卡受限于車輛感知設備感知距離，傳感器對周圍環境檢測的有其固定的范圍，車端感知范圍還受到障礙物限制存在感知盲區，面對特殊道路情況會有“猶豫不決”的情況，無法在安全、效率等多個維度滿足業主方需求。

二、5G為港口集卡自動駕駛帶來的優勢

5G+無人駕駛集卡應用，無人駕駛集卡利用傳感器與無人駕駛軟件算法進行目標物體和周邊環境的識別，得出相應的行為決策和路徑規劃結果，傳遞給控制系統生成執行指令，完成行駛、停止、配合裝卸貨等動作。集卡上的攝像頭和PC通過5G網絡向遠端控制臺發送視頻畫面和車輛當前狀態信息，控制臺根據回傳的信息控制集卡啟動和停止。通過使用差分高精度定位與V2X車路協同技術，將自動駕駛集卡上的傳感器卸載到路端，大大降低各類傳感器使用數量，減少無人駕駛集卡成本。同時5G網絡將整個無人駕駛集卡車隊連接到云端控制中心。通過云端實現多輛車的路徑規劃的協同，提高車輛的通行效率。5G網絡也將幫助無人駕駛集卡實現軟件更新與實時數據上云，通過軟件與數據提高運行效率。

自動駕駛是港區重點應用的場景，其對信號傳輸、協同互通、定位精度等要求較高，需高精度定位、車路協同、5G 等技術的融合應用。基于5G近實時的高清視頻傳輸，V2N和V2V互補（V2N2V），讓自動駕駛能“看得更遠更清楚”，實現更高安全性。5G網絡切片技術提供始終如一的QoS保障，能優先保障汽車通信的高速率和低時延性能。5G-邊緣計算則是自動駕駛的未來，5G核心網控制面與數據面徹底分離，網絡虛擬化技術令網絡部署更加靈活，從而使能分布式的邊緣計算部署，邊緣計算將更多的數據計算和存儲從“核心”下沉到“邊緣”，部署于接近數據源的地方，一些數據不必再經過網絡到達云端處理，從而降低時延和網絡負荷，也提升了數據安全性和隱私性。這對于時延要求極高、數據處理和存儲量極大的自動駕駛領域而言，重要性不言而喻。

5G-V2X 通信技術結合高精度定位，能有效建立車車/車路低時延、高可靠的數據交互通路，精準規劃與監測車輛行駛路徑，減輕單車智能實現難度，降低港區自動駕駛單車智能化改造的成本，實現港區集卡自動駕駛、AGV 小車自動駕駛等應用。

三、5G自動駕駛作業流程

自動駕駛系統主要包括智能車管系統、無人集卡車輛和車路協同（V2X）系統，各系統模塊功能如下：

碼頭生產管理系統TOS系統：將指令信息（裝卸箱任務、橋吊及輪胎吊位置狀態、箱位、箱型等數據）發送至智能車輛管理平臺;

智能車輛管理平臺：與車路協同系統和高精度定位系統對接，完成任務管理、車輛管理、路徑規劃、監控界面、效率統計分析功能。智能車輛管理平臺通過5G發送作業指令至港口無人集卡并實時監控運行狀態。無人集卡在獲得相應指令后，可實現碼頭內任意兩點間的水平移動，并在岸橋、輪胎吊、正面吊和堆高機等處實現收送箱功能。

V2X管理平臺：接收終端側（RSU、OBU）的V2X事件上報，提供V2X事件下發至路側終端設備;提供交通狀態實時把控，依托交通AI智能檢測能力，通過路側攝像頭、毫米波雷達、激光雷達的融合感知檢測識別，實現對交通事件、交通車流量、交通路網狀況的實時上報;提供設備的統一接入、運維管理，實時查看設備狀態、設備點位、在線設備數、實時監控預覽、遠程升級;

路側感知單元：RSU、路側感知設備及感知融合計算終端，將道路實時信息上報至V2X管理平臺;另外將車輛自身上報的信息上報至V2X管理平臺，協助平臺完成對車輛間的協同控制。

四、總結

當前中國港航業面臨迫切的轉型需求，轉型需求不僅要求港口運輸更精準、更快捷、更多元，而且要求港口物流服務在線化、數字化、智能化甚至可視化。港口作為現代物流的關鍵節點，無論是順應智慧物流發展潮流，還是提升效率效益，都需向生產智能化、管理智慧化、服務柔性化的智慧型港口轉變。借助于5G技術與港口生產的充分融合，完善通信網絡建設，打造信息高速公路。5G、AI（人工智能）等新技術開始在自動化碼頭上加速應用，不斷推動港口自動化、智慧化生產取得新成效。具有超高速率、超低時延和海量連接等突出優勢的5G助力港口實現智慧化升級，而5G與物聯網（IoT）、邊緣計算（Edge Computing）、云計算（Cloud Computing）、大數據（Big Data）、區塊鏈（Blockchain）、人工智能（AI）等新興信息技術以及高精度定位、車路協同等關鍵技術的深度融合應用，將使包括港口產業在內的各行各業釋放巨大生產力，助推產業智慧化升級與變革。

參考文獻

[1]? 中遠海港口公司 中遠海運科技? 中移上研院?? 5G智慧港口實施方案和路線圖? 2020.05