基于随动式激光雷达的港区无人驾驶集卡控制算法研究.pdf

第４３卷第６期 水　道　港　口 Ｖｏｌ．４３　Ｎｏ．６ ２０２２年 １２月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷａｔｅｒｗａｙａｎｄＨａｒｂｏｒ Ｄｅｃ．２０２２ 基于随动式激光雷达的港区无人驾驶集卡控制算法研究 １ ２ ３ 张翰林 ，李紫丹 ，徐　佳 （１．交通运输部天津水运工程科学研究所，天津３００４５６；２．天津港国际物流发展有限公司，天津３００４６１； ３．天津津港基础设施养护运营工程管理有限公司，天津３００４５６） 摘　要：我国已有多个港口建设了无人化港区，实现了车辆的自主调动。无人化港口建设的主流技术 是以提前埋设磁钉或磁条作为车辆的导航感应系统，这种方式定位精度高且技术相对成熟，但适用于 新建港口且成本相对较高，而对于生产作业繁忙的老旧港口并不适用。传统港口一般使用集装箱卡车 作为船侧与岸侧之间的转运交通工具。文章设计了将随动式激光雷达应用于港口无人驾驶集卡上，通 过分析车辆运行规律，确定该方案的可行性。针对此类集卡提出了优化调度算法，结合实际数据进行 对比，在实现安全生产的同时，进一步降低设备成本，实现高效的运营效率，为智慧港口建设港区车辆 调度提供了一种新的解决方法。 关键词：无人驾驶集卡；随动式激光雷达；传统码头改造；智慧港口 中图分类号：Ｕ６５１　　　　　　　文献标识码：Ａ 文章编号：１００５８４４３（２０２２）０６０８２６０７ 随着加快推进国家一流绿色智慧港口建设的实施，当前我国已有多个港口建设了智慧港口无人化码 头，实现了车辆的自主调动，当前自动化码头建设的主流技术是以提前埋设磁钉或磁条作为车辆的导航感 ［１］ 应系统，这种方式定位精度高且技术相对成熟 ，但适用于新建港口且成本相对较高，而对于生产作业繁忙 ［２３］ 的老旧港口并不适用，如何以更低成本实现老旧港口的无人化改造将成为重要的研究方向 。 ［４］ 当前无人驾驶技术主要通过安装各类高性能传感器（如激光雷达和摄像头）来收集驾驶所需的信息 ， 并在环境感知、设备定位、路线规划和应急控制等多个环节进行数据反馈。其核心主要是由激光雷达、探头 和中控系统组成，其优势在于雷达可以对当前的环境进行扫描［５］，探头可以清晰地感知路面情况，当出现紧 急情况及时反馈中控系统［６］，以避免发生事故。但该方法需安装多个探头进行数据采集和反馈，也对中控 系统的数据处理能力提出了更高的要求，在芯片紧缺的背景下会导致设备成本较高和产能不足等情况的发 生。无人化港区相比于城市道路，其车辆工作环境相对“宽松”，因此在确保安全的前提下，以降低设备成本 ［７］ 为目的，提出了服务于港区车辆的随动式激光雷达控制系统 。 本文以港区无人驾驶集卡研究项目中的实际问题为研究对象［８］，通过对比随动式激光雷达无人驾驶集 卡与传统车辆的行驶过程和工作效率的数据进行对比，研究无人驾驶集卡在传统港口应用的可行性，为无 人化智慧港口建设提出新的解决方案。 １　港区无人驾驶集卡技术发展现状 欧美国家对于无人驾驶技术研究较早，目前以特斯拉为代表的科技企业在无人驾驶技术相对领先，其 无人驾驶卡车已经开展了正式的路上测试。聚焦到无人集卡这一领域，２０１３年３月，日本新能源产业技术 收稿日期：２０２２０８１６；修回日期：２０２２０９０９ 基金项目：中央级公益性科研院所科研创新基金项目（ＴＫ 作者简介：张翰林（１９８９—），男，河北唐山人，工程师，主要从事港口信息化研究。