專訪中國卡調(diào)奠基人&教授級高工&露天礦總工孫慶山先生
一個充滿曙光的無人駕駛應用場景,，規(guī)模落地之路充滿艱辛,；
一個經(jīng)驗豐富的智能卡車調(diào)度專家，整個職業(yè)生涯異常平穩(wěn)；
一家讓運輸更簡單的無人駕駛公司,，每每階段進展令人矚目,；
一個不太經(jīng)意的礦業(yè)朋友溫情引薦,，技術(shù)與工藝的完美結(jié)合,；
今天，君君對話易控智駕總工程師孫慶山研究員,。
第一部分：專家簡介
孫慶山,，男，漢族,，中共黨員,，1959年10月生,，遼寧省北票市人，工學學士,，研究員,。1983年7月，畢業(yè)于阜新礦業(yè)學院采礦工程系露天開采專業(yè),，畢業(yè)后一直在煤炭科工集團沈陽研究院工作至退休,。先后在露天安全研究院擔任課題組長、項目負責人,、主任工程師,、總工程師等職位。
工作簡歷
孫慶山同志一直從事科研工作,，主要研究方向有露天礦爆破工程,、露天采礦工程、露天礦數(shù)字化,、露天礦智能化的應用研究，是我國露天礦卡車優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)的第一代研發(fā)人,，填補了我國露天礦卡車優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)的空白,；主持參與完成科研是項目30余項，在《露天采礦技術(shù)》,、《采礦技術(shù)》等刊物上發(fā)表論文20余篇,。主持完成的項目“露天礦卡車電鏟優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)”獲得煤炭工業(yè)第十七次科技進步三等獎、“伊敏露天礦安全高效生產(chǎn)智能監(jiān)控與管理決策系統(tǒng)”2009年獲中國職業(yè)安全健康協(xié)會科學技術(shù)一等獎,、“數(shù)字露天礦建設(shè)”2010年獲中國煤炭工業(yè)科學技術(shù)二等獎,。
第二部分：人物采訪
1、專家+選擇+情懷
君君：礦業(yè)界的朋友喜歡把中煤科工沈陽研究院稱為中國卡調(diào)的起源,，而把您成為中國露天礦卡調(diào)之父,，有什么故事可以講講么？
孫慶山：卡調(diào)系統(tǒng)最初是在上個世紀90年代初,，美國模塊采礦系統(tǒng)公司開發(fā)的,，該系統(tǒng)不僅價格高，而且也不適合我國的國情,。開發(fā)自主研發(fā)的卡車調(diào)度系統(tǒng),，填補我國在該領(lǐng)域的一項空白，是我們這代采礦人的首要任務,。1992年中煤科工集團沈陽研究院（原撫順煤炭研究所）在伊敏煤電公司露天礦的協(xié)作下,，研究開發(fā)了國內(nèi)第一套“卡車-電鏟調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)”。系統(tǒng)從調(diào)研開發(fā)到實際應用,，經(jīng)歷了近6年的時間,， 應用效果非常好,，得到了使用單位的好評。我們項目組共8人,，我是作為主力上陣的,。當時GPS定位系統(tǒng)在我國應用領(lǐng)域個非常有限，好多人都不知道什么是GPS.計算機還是蘋果386的時代,，大家都付出了巨大個艱辛和努力?，F(xiàn)在國內(nèi)應用的卡車調(diào)度系統(tǒng)其基本構(gòu)架及整體思路一致沿用當時我們的構(gòu)架及思路。
君君：孫總是怎么和[易控智駕]結(jié)緣的呢,？為什么選擇無人駕駛這一細分領(lǐng)域作為職業(yè)的新起點,？
孫慶山：在露天煤礦實現(xiàn)無人駕駛一直是我的夢想！記得我在大四的時候,，老師講國外無人駕駛的研究動向時我就特別的興奮,，那時我想在我的有生之年我能參與到無人駕駛的研究嗎？無人駕駛真的能實現(xiàn)嗎,？由于我是從事露天數(shù)字化智能化研究的,，有義務也有責任在我退休后為我國的智慧礦山建設(shè)發(fā)揮自己的余熱，而無人駕駛正是我的夢想,，所以當“易控智駕”藍總找到我的時候,，我毫無猶豫的答應了他們的聘請，這就是我跟易控智駕的緣分,，也是作為我職業(yè)新起點的動力,。
君君：請簡單描述一下[易控智駕]。
孫慶山：準確來說公司叫北京易控智駕科技有限公司,，簡稱[易控智駕],，就是容易控制、智能駕駛的意思,，很容易記住的,。我們的Slogan是“專注于礦用車無人駕駛”，我們的使命是“讓運輸更簡單”,，我們的愿景是“成為世界一流的礦山無人駕駛公司”,，我們的價值觀是“簡單、專注,、拼搏,、卓越”；很榮幸能加入[易控智駕]和一群年輕的朋友一起奮斗,，共同開創(chuàng)露天礦智能化的新篇章,。
君君：據(jù)我所知，[易控智駕]在今年可謂收獲連連，易控人經(jīng)常把您（人才）和6000萬天使輪融資（資本）,、平臺+編組作業(yè)（技術(shù)）并列為2019年的三大收獲,，對于此事，您是怎么看,？
孫慶山：公司已經(jīng)用很短的時間奠定了持續(xù)加速發(fā)展的三大基石,，資本，人才和技術(shù),。有充實的資本實力,，公司才有條件組建這樣一支年輕有為，經(jīng)驗豐富的隊伍,，有了這樣一支隊伍,，我們才能持續(xù)不斷地保證我們在技術(shù)方面的優(yōu)勢和領(lǐng)先，而技術(shù)的優(yōu)勢是公司持續(xù)盈利的基本保證,。相信我們在公司總經(jīng)理的帶領(lǐng)下會繼續(xù)這種資本人才和技術(shù)的良性循環(huán),，讓公司持續(xù)良性發(fā)展。我作為一個老露天人注入“易控智駕”,，在發(fā)揮我余熱的同時,，借助我多年來現(xiàn)場經(jīng)驗及傳統(tǒng)卡調(diào)理論，一定會同“易控人”一起走出礦山無人駕駛車輛的道路,。
君君：您為之奮斗一生的[沈陽研究院]和新加入的[易控智駕],，在您心中地位各是什么樣的？
孫慶山：沈陽研究院是我國煤炭領(lǐng)域很有實力的單位,，技術(shù)力量雄厚，人才輩出,，有廣闊的前景,。我們“易控智駕”雖然剛剛成立不久，但在人才引進方面走到了同行的前列,，同時這個團隊是個團結(jié),、有朝氣、技術(shù)成熟的團隊,，我相信這個團隊能把無人駕駛做到極致,。
2、市場+角色+合作
君君：作為露天礦科班出身的老專家,，您預測礦區(qū)無人駕駛運輸市場規(guī)模有多大,？請給出分析依據(jù)。
孫慶山：按照國家能源局2019年2號公告《關(guān)于全國煤礦生產(chǎn)能力情況》統(tǒng)計,，證照齊全依法合規(guī)生產(chǎn)建設(shè)的露天煤礦情況,，截至2018年底，我國共有露天煤礦303處，占全國煤礦數(shù)量7％,，產(chǎn)能8億噸,，占總產(chǎn)能 17％，在未來這個數(shù)據(jù)還會增長,。平均按剝采比3計算,，每年的剝采總量大約在60億噸的規(guī)模，如果按每車裝50噸,，每天運50車,，每車工作300天，每年需要8萬輛,，按車的使用年限4年計算,，每年需要新車2萬輛，所以,，每臺車的售價按100萬計算,，市場規(guī)模大概在200億。
君君：礦區(qū)無人動駕駛行業(yè)有哪些難題,？您在解決這些難題中扮演什么角色,？
孫慶山：硬件我懂得不多，我就不說硬件的問題了,。無人駕駛能否提高經(jīng)濟效益主要看優(yōu)化調(diào)度的好壞,，無人駕駛與有人駕駛相比，它給優(yōu)化提供了得天獨厚的條件,，能真正實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度,，所以如何做好優(yōu)化調(diào)度是無人駕駛面臨的一個技術(shù)那題。我從92年起就做卡車優(yōu)化調(diào)度,，在這方面有較豐富的經(jīng)驗及理論基礎(chǔ),，我相信我們的優(yōu)化調(diào)度一定能做到真正的優(yōu)化。
君君：礦方如何看待無人駕駛這件事情,？
孫慶山：高科技,、新生事物嗎，大部分露天礦（包括土石方承包商）還是持積極的態(tài)度,，他們都有試試的心理,。我相信無人駕駛距離實際應用為期不遠了。
君君：車廠在無人駕駛公司中扮演了什么角色,？
孫慶山：車的線控可靠性及車的可靠性是無人駕駛能否得到推廣應用最為關(guān)鍵的因素,，起著非常重要的角色。
君君：傳統(tǒng)卡調(diào)或者說礦上已有卡調(diào)系統(tǒng)怎么跟無人駕駛結(jié)合,？
孫慶山：要保證原有的卡調(diào)系統(tǒng)功能不變,，增加無人駕駛車輛需升級改造原有的卡調(diào)系統(tǒng)，或者無人駕駛系統(tǒng)兼容原有的卡調(diào)系統(tǒng)。
3,、技術(shù)+難點+方案
君君：在采裝的時候,，挖機位置不固定，無人礦卡如何實現(xiàn)精準的入位控制,？
孫慶山：挖機上會安裝具有高精度定位功能的輔助交互系統(tǒng),，輔助交互系統(tǒng)通過4G/5G與平臺互聯(lián)。挖機司機依據(jù)挖機位姿信息和平臺下發(fā)的作業(yè)邊界信息,，在系統(tǒng)的輔助下手動確定裝載位置,，平臺依據(jù)裝載位置和可行駛區(qū)域，規(guī)劃車輛裝載路徑,。車輛在裝載過程中,，會實時感知周邊的三維信息，以平臺規(guī)劃的路徑為引導,，并進行局部實時規(guī)劃,，最終停在適合裝載的最佳位置。
君君：運輸環(huán)節(jié),，如何考慮路徑規(guī)劃,、避障，和各類車輛的信息交互,？
孫慶山：首先,，每輛車的運輸路徑，平臺都會基于地圖信息,、裝載位置和卸載位置進行全局規(guī)劃,，每輛車按照全局規(guī)劃路徑行駛。其次,，每輛車的無人駕駛系統(tǒng)會實時感知周邊100m范圍內(nèi)的三維環(huán)境信息,，包括擋墻、地面落石,、車輛、行人等,。當出現(xiàn)障礙物時,，無人駕駛系統(tǒng)會根據(jù)障礙物類型和狀態(tài)，選擇停車避障或繞障,。再次,，所有車輛信息交互有兩種模式：通過V2V方式直接交互；或通過平臺間接交互,。
君君：排棄時候如何實現(xiàn)車輛的精準控制,？
孫慶山：車輛排土時，按照平臺預設(shè)的排土位進行倒車入位，過程中會實時感知擋墻邊界,，控制車輛后輪貼到擋墻后停車,、掛空擋、拉手剎,，判斷車輛姿態(tài)是否適合舉升,，如果滿足舉升條件則開始排土操作、控制貨箱舉升,，舉升過程中也會實時檢測車輛姿態(tài),，當出現(xiàn)失穩(wěn)狀態(tài)時，立刻停止舉升并降斗,。如果舉升過程中沒有異常發(fā)生,，貨箱舉止最大角度后保持一定時間，然后車輛向前行駛一段距離后,，停車降斗,，貨箱將至最低位后，車輛完成排土操作,，按照平臺規(guī)劃路徑繼續(xù)行駛,。
君君：有人/無人/遙控模式是如何切換的？
孫慶山：①正常狀態(tài)下,，車輛完全是無人駕駛模式運行,。
②平臺上會實時監(jiān)控車輛運行狀態(tài)（車輛運行數(shù)據(jù)、實時視頻）,。由無人駕駛切換到遠程遙控駕駛模式,，有2個主要主要決策機制：a當平臺檢測到車輛無法進行無人駕駛時（無人駕駛無法處理的異常狀態(tài)或車輛進入限定遙控駕駛區(qū)域），平臺自動提示調(diào)度人員,，某輛車需要平臺調(diào)度人員接管,，進入遠程遙控駕駛模式，完成當前運輸任務,；b平臺調(diào)度人員實時監(jiān)控車輛運行數(shù)據(jù),，當調(diào)度人員判斷車輛需要人工遠程接管時，由調(diào)度人員手動切換進入遠程遙控駕駛模式,。
③人機共駕模式主要是目前需要安全員的情況下,，安全員在無人駕駛運行過程中，人工轉(zhuǎn)動方向盤,、腳踩剎車踏板,、腳踩油門踏板（執(zhí)行三種任意一種操作）后，車輛由無人駕駛模式進入人工駕駛模式,。如要再次需要進入無人駕駛模式,，讓車輛停車后重新激活無人駕駛模式即可,。未來產(chǎn)品化后，車輛不需要安全員,，基本以無人駕駛模式為主,。
君君：車輛運行時機械和控制電路信息的監(jiān)控與預警機制是怎么樣的？
孫慶山：目前,，車輛動力系統(tǒng)（發(fā)動機,、變速箱等）、底盤（制動系統(tǒng),、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等）,、車身（燈光、車門,、貨箱角度）等部件的狀態(tài)信息,、故障信息都可以獲取。無人駕駛系統(tǒng)會對車輛執(zhí)行器的狀態(tài)進行監(jiān)控和診斷,，所有信息會上傳到平臺,，診斷或發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障時，無人駕駛系統(tǒng)會進入安全模式,，確保車輛安全停車,，平臺通知維修人員進行現(xiàn)場檢修。
君君：無人駕駛車沒油了,，可以自己去加油么,？
孫慶山：無人駕駛系統(tǒng)會監(jiān)控油箱中實際油料位置，檢測油位到達加油界限時,，平臺會規(guī)劃車輛加油路徑,，車輛自動按照規(guī)劃路徑停在固定加油點進行加油。
君君：車輛超裝,、欠裝及偏裝等情況咱們怎么處理,？
孫慶山：目前，車輛裝車的信息主要有挖機司機手工錄入,，上傳平臺,。車輛會根據(jù)自身運行狀態(tài)對裝車重量進行預估，但準確度有限,。貨箱裝偏時,，會對車輛的運行姿態(tài)造成影響，無人駕駛系統(tǒng)實時監(jiān)測車輛姿態(tài),，并基于實時識別的路況信息對姿態(tài)進行預測,，當車輛運行姿態(tài)不穩(wěn)時,，會進行降速運行或停車進入安全模式,。
未來會將車輛的輪胎換成子午線真空胎,，每條輪胎增加壓力和溫度傳感器，通過輪胎信息進行裝載重量以及裝載位置的判斷,。
君君：5G與礦區(qū)無人駕駛?cè)绾谓Y(jié)合,？
孫慶山：5G 具有低時延、大帶寬和高可靠性的特性,，可為用戶實現(xiàn)通過遠程智能駕駛平臺對遠端車輛的全向監(jiān)控和智能遠程控制,，其系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)交互與控制、網(wǎng)絡(luò)傳輸以及控制和平臺三部分,。
君君：隨著北斗系統(tǒng)的推廣應用,，是否考慮采用國產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)？
孫慶山：目前商用領(lǐng)域所有的衛(wèi)星接收系統(tǒng)都是多模式的,，即中國的北斗（BD）,、美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯（GLONASS）等系統(tǒng)衛(wèi)星信息都是同步接收,。定位衛(wèi)星必須多顆以上才能保證準確的位姿解算,，同一區(qū)域里，單一系統(tǒng)的定位衛(wèi)星覆蓋數(shù)有限,，所以行業(yè)內(nèi)都是多模式兼容,，及能看見多少顆衛(wèi)星的信息就用多少顆的信息解算。國內(nèi)北斗芯片也基本都是多模式的,。
君君：V2X環(huán)境感知系統(tǒng)都有哪些組成,？
孫慶山：目前主要應用基于LTE-V的車載單元OBU，具備V2V（車車）和V2N（車和平臺）功能,，V2V設(shè)備可以實現(xiàn)200m范圍的感知,。未來升級成5G的V2X，并增加路測單元RSU,。
君君：請列舉你們的算法列表,，講解一個比較簡單的算法，讓聽眾相信你們確實把涉及到的作業(yè)場景考慮周全了,。
孫慶山：主要算法分為云端平臺和車端無人駕駛系統(tǒng)兩部分（不便詳細透露）,。
云端平臺：主要是增量地圖更新、全局路徑規(guī)劃,、車隊車流控制,、任務調(diào)度、裝載位/卸載位自動生成等,。
車端無人駕駛系統(tǒng)主要是感知,、定位（融合定位）、決策規(guī)劃,、運動控制和車輛電器控制（貨箱舉升,、車燈）等,，主要幾個方面：
感知方面：基于激光雷達、毫米波雷達,、攝像頭（輔助）,、V2V的融合感知，實現(xiàn)對障礙物,、擋墻,、路面和落石等的識別，以及動態(tài)障礙物的軌跡預測等,。
決策規(guī)劃方面：依據(jù)全局路徑和地圖信息對車輛行為進行規(guī)劃（前進,、倒退、停車,、繞障,、卸載、路口通行,、避讓車輛等）,，基于實時感知的環(huán)境信息進行實時運行軌跡的規(guī)劃。
運動控制方面：主要是控制車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng),、制動系統(tǒng),、發(fā)動機、變速箱,、手剎等與車輛6自由度運動有關(guān)的線控執(zhí)行器,。
孫慶山和易控智駕現(xiàn)場調(diào)試團隊，攝于2019年11月
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