智慧矿山矿用车辆自动驾驶协同作业系统总体技术要求
范围与适用性
本标准规定了智慧矿山用自动驾驶协同作业系统的框架、基本要求、云控平台要求、终端设备要求、矿用车辆自动驾驶系统要求以及运营要求等。适用于配备了4级及以上自动驾驶能力的矿用车辆协同作业系统。
规范性引用文件
包括GB/T32918.2、GB/T40429-2021等标准，规定了信息安全技术、汽车驾驶自动化分级等方面的要求。
术语和定义
定义了自动驾驶协同作业系统、自动驾驶矿用卡车、人工作业效率、生产率、实际生产率、自卸车、平地机、自动驾驶功能、自动驾驶系统、密码模块等术语。
系统框架
系统由云控平台、终端设备和矿用自动驾驶系统三部分组成。云控平台包含车辆调度系统、作业管理系统、生产管理系统、地图管理系统、设备管理系统、用户管理系统和远程驾驶系统。终端设备包含矿用自动驾驶车辆、挖掘机协同作业设备、推土机协同作业设备、平地机协同作业设备、智能路侧系统设备等。矿用自动驾驶车辆应具备矿用车辆自动驾驶系统，包含车载作业管理系统、矿用车辆通信系统、矿用车辆感知系统、矿用车辆定位系统和矿用车辆规划控制系统。
通信方式
- 挖掘机、推土机、平地机等协同作业设备与矿用自动驾驶车辆间通过V2V技术进行通信；
- 智能路侧设备与车辆等工具型终端设备间通过V2I技术进行通信；
- 终端设备、路侧设备与云控平台间通过V2X技术进行通信；
- 矿用车辆自动驾驶系统内部软硬件模块通信采用CAN总线，硬件设备间采取备份要求，单一硬件下不同进程模块间采取信号、本地回环、共享内存等方式进行通信。
基本要求
- 作业效率要求：自动驾驶运营期间的实际生产率不低于同期人工作业的90%；燃料成本、车辆维护费用和轮胎磨损不高于同期人工消耗。
- 环境适应性要求：智慧矿山自动驾驶系统应仅通过地图环境数据的采集即可适应新的运行环境。
- 作业保障要求：系统应能感知并上报油位数据和防冻液位数据，自动规划保养时间，进行故障报警；应急功能包括指挥车遥控紧急停车、车载急停按钮紧急停止自动驾驶、车载方向盘油门刹车直接对车辆进行现场接管。
- 安全基本要求：系统安全、通讯安全、数据安全等方面均有详细要求，包括安全策略、攻击监测、安全传输协议、双向认证、密码技术、敏感信息防护等。
云控平台要求
- 平台基本要求：应至少包含车辆调度、作业管理、生产管理、地图管理、设备管理、用户管理、远程驾驶等系统，各系统或模块间应相互协调，互不影响。
- 通信性能要求：云端与设备端有线网络通信时延不大于100ms，无线网络覆盖区域通信时延不大于200ms，基于V2X的无线通讯时延不大于200ms，涉及远程驾驶的数据通信时延不大于50ms。
- 并发处理要求：服务器或服务器集群应能够同时处理大于或等于下辖车辆和设备总数1.5倍数量的通信请求，响应时延不应大于300ms。
- 各系统要求：车辆调度系统、作业管理系统、生产管理系统、地图管理系统、设备管理系统、用户管理系统、远程驾驶系统均有具体要求。
终端设备要求
- 矿用自动驾驶车辆要求：应具备自动驾驶能力，并能够根据云控平台的指令进行运输作业。
- 协同作业设备基本要求：协同作业系统包括挖掘机、推土机、平地机等协同作业设备，且协同作业具备与矿用自动驾驶车辆进行信息交互的能力。
- 智能路侧系统设备要求：在道路转角盲区部署能够提供感知功能的路侧设备，并在通信和定位盲区部署能够提供辅助通信和定位的设备。
矿用车辆自动驾驶系统要求
- 车载作业管理系统：应具备接收云控平台下发的作业或调度指令并对指令进行解析和判断执行的能力，并能将车辆状态上报给云控平台。
- 矿用车辆通信系统：应具备与其他设备进行通信的能力。
- 矿用车辆感知系统：应具备感知周围环境中可能对车辆产生影响的物体的能力，并对该类物体做出一定程度的轨迹预测。
- 矿用车辆定位系统：定位误差不应大于10cm，航向数据误差不应大于2度。
- 矿用车辆规划控制系统：应具备根据地图或车道信息规划车辆行驶轨迹，并根据感知数据中的障碍物实时修正运行路线以防止碰撞，且能够控制车辆按照此轨迹行驶的能力。
运营要求
- 车辆运维要求：自动驾驶矿用车辆应对传感器进行标定，标定周期不应超过6个月，标定误差不应大于10cm。
- 路侧设备运维要求：路侧设备应定期确定位置，周期不应超过6个月，经纬度标定误差不应大于30cm，高度标定误差不应大于50cm。
- 云控平台运维要求：云控平台应定期进行网络测试，确保各部分通信满足时延要求，维护周期不应超过6个月。
- 地图运维要求：矿山主干路地图采集周期不应超过6个月，作业区域地图采集周期不应超过1周。
- 平均无故障时间要求：系统的平均无故障时间不应低于200小时。
