5G智慧港口自动驾驶研究与探索获奖科研报告

5G智慧港口自动驾驶研究与探索获奖科研报告摘

要：高精定位、机器视觉识别、车路协同、车辆智能控制、5G边缘计算，港口环境下的集卡无人驾驶应用场景，加速港口自动化进程。

关键词：5G低时延;边缘计算;自动驾驶

引言

新一代数字化、信息化技术成为港口变革的新动力，以5G、物联网、边缘计算、云计算、大数据、区块链、人工智能等为代表的新一代信息技术快速融合发展应用，为港口向智慧化方向转型提供了重要的技术支撑，也成为推动港口产业链效率升级和商业、运营模式变革的新动力。

一、目前港口内集卡运输现状

港口是劳动密集型产业区域，一般7*24小时作业，集卡驾驶员工作强度大，疲劳驾驶现象突出，存在安全隐患;同时集卡驾驶员培养周期长等，人才较为短缺。目前港区自动驾驶主要有地磁AGV和单车智能集卡两种技术路线，但是地磁AGV要求地面鋪设地磁设备，对原有港区路面改造较大，同时因为采用依据预先设定好的固定路线运行的作业方式，效率不高。而智能集卡受限于车辆感知设备感知距离，传感器对周围环境检测的有其固定的范围，车端感知范围还受到障碍物限制存在感知盲区，面对特殊道路情况会有“犹豫不决”的情况，无法在安全、效率等多个维度满足业主方需求。

二、5G为港口集卡自动驾驶带来的优势

5G+无人驾驶集卡应用，无人驾驶集卡利用传感器与无人驾驶软件算法进行目标物体和周边环境的识别，得出相应的行为决策和路径规划结果，传递给控制系统生成执行指令，完成行驶、停止、配合装卸货等动作。集卡上的摄像头和PC通过5G网络向远端控制台发送视频画面和车辆当前状态信息，控制台根据回传的信息控制集卡启动和停止。通过使用差分高精度定位与V2X车路协同技术，将自动驾驶集卡上的传感器卸载到路端，大大降低各类传感器使用数量，减少无人驾驶集卡成本。同时5G网络将整个无人驾驶集卡车队连接到云端控制中心。通过云端实现多辆车的路径规划的协同，提高车辆的通行效率。5G网络也将帮助无人驾驶集卡实现软件更新与实时数据上云，通过软件与数据提高运行效率。

自动驾驶是港区重点应用的场景，其对信号传输、协同互通、定位精度等要求较高，需高精度定位、车路协同、5G等技术的融合应用。基于5G近实时的高清视频传输，V2N和V2V互补（V2N2V），让自动驾驶能“看得更远更清楚”，实现更高安全性。5G网络切片技术提供始终如一的QoS保障，能优先保障汽车通信的高速率和低时延性能。5G-边缘计算则是自动驾驶的未来，5G核心网控制面与数据面彻底分离，网络虚拟化技术令网络部署更加灵活，从而使能分布式的边缘计算部署，边缘计算将更多的数据计算和存储从“核心”下沉到“边缘”，部署于接近数据源的地方，一些数据不必再经过网络到达云端处理，从而降低时延和网络负荷，也提升了数据安全性和隐私性。这对于时延要求极高、数据处理和存储量极大的自动驾驶领域而言，重要性不言而喻。

5G-V2X通信技术结合高精度定位，能有效建立车车/车路低时延、高可靠的数据交互通路，精准规划与监测车辆行驶路径，减轻单车智能实现难度，降低港区自动驾驶单车智能化改造的成本，实现港区集卡自动驾驶、AGV小车自动驾驶等应用。

三、5G自动驾驶作业流程

自动驾驶系统主要包括智能车管系统、无人集卡车辆和车路协同（V2X）系统，各系统模块功能如下：

码头生产管理系统TOS系统：将指令信息（装卸箱任务、桥吊及轮胎吊位置状态、箱位、箱型等数据）发送至智能车辆管理平台;

智能车辆管理平台：与车路协同系统和高精度定位系统对接，完成任务管理、车辆管理、路径规划、监控界面、效率统计分析功能。智能车辆管理平台通过5G发送作业指令至港口无人集卡并实时监控运行状态。无人集卡在获得相应指令后，可实现码头内任意两点间的水平移动，并在岸桥、轮胎吊、正面吊和堆高机等处实现收送箱功能。

V2X管理平台：接收终端侧（RSU、OBU）的V2X事件上报，提供V2X事件下发至路侧终端设备;提供交通状态实时把控，依托交通AI智能检测能力，通过路侧摄像头、毫米波雷达、激光雷达的融合感知检测识别，实现对交通事件、交通车流量、交通路网状况的实时上报;提供设备的统一接入、运维管理，实时查看设备状态、设备点位、在线设备数、实时监控预览、远程升级;

路侧感知单元：RSU、路侧感知设备及感知融合计算终端，将道路实时信息上报至V2X管理平台;另外将车辆自身上报的信息上报至V2X管理平台，协助平台完成对车辆间的协同控制。

四、总结

当前中国港航业面临迫切的转型需求，转型需求不仅要求港口运输更精准、更快捷、更多元，而且要求港口物流服务在线化、数字化、智能化甚至可视化。港口作为现代物流的关键节点，无论是顺应智慧物流发展潮流，还是提升效率效益，都需向生产智能化、管理智慧化、服务柔性化的智慧型港口转变。借助于5G技术与港口生产的充分融合，完善通信网络建设，打造信息高速公路。5G、AI（人工智能）等新技术开始在自动化码头上加速应用，不断推动港口自动化、智慧化生产取得新成效。具有超高速率、超低时延和海量连接等突出优势的5G助力港口实现智慧化升级，而5G与物联网（IoT）、边缘计算（EdgeComputing）、云计算（CloudComput