Die zwei größten Herausforderungen bei der Lokalisierung in Bergbauumgebungen

Der autonome Bergbau wird immer beliebter, mit Beispielen für automatisierte Bergbaufahrzeuge, die in den Mainstream-Medien auftauchen. Die Vorteile liegen auf der Hand: Wenn der Mensch aus dem Bergbauprozess herausgenommen wird, werden sowohl die Sicherheit als auch die Effizienz verbessert. Aber wie kann man sicherstellen, dass autonome Bergbaufahrzeuge in allen Umgebungen genau lokalisiert werden? 

Bislang lag der Schwerpunkt auf dem Tagebau, wobei zwei Unternehmen den Bereich der autonomen Bergbauausrüstung dominieren: Caterpillar und Komatsu. Da die Popularität von autonomen Bergbauausrüstungen weiter zunimmt, wird es viel Platz für neue Marktteilnehmer geben - vorausgesetzt, sie können Plattformen bauen, die nach dem richtigen Standard funktionieren. Diese Aufgabe ist jedoch kompliziert.

In diesem Blog befassen wir uns mit zwei großen Lokalisierungsherausforderungen, denen sich autonome Bergbau-Lkw stellen müssen, und erörtern, wie sie auf der Grundlage unserer Erfahrungen bei der Unterstützung von Kunden bei der Entwicklung leistungsstarker autonomer Navigationssysteme überwunden werden können. Außerdem stellen wir unser neues Produkt vor, WayFinderwas ideal für den autonomen Bergbau ist.

Wie bei jedem autonomen Fahrzeug ist eine der wichtigsten Komponenten des Systems die Lokalisierungslösung. In gewissem Sinne ist ihre Funktion sehr einfach: Sie teilt dem Fahrzeug mit, wo es sich befindet und wie es in der Umgebung positioniert ist. Aber diese Informationen werden für mehrere Schlüsselfunktionen verwendet: 

+ Es stellt sicher, dass der Roboter einem Pfad folgen kann - und erkennt, wenn er vom Pfad abgewichen ist.

+ Sie liefert dem Roboter wichtige Informationen zur Hindernisvermeidung, indem sie ihm ermöglicht, sich in einer (in der Regel vorab vermessenen) Karte seiner Umgebung zu orientieren. 

+ Informationen wie Neigung, Verrollung und Kurs können auch dazu verwendet werden, die Sicherheit des Fahrzeugs zu verbessern, indem erkannt wird, ob es umzukippen droht. 

Viele Lösungen für die Lokalisierung autonomer Bergbaufahrzeuge stützen sich auf ein GNSS-gestütztes Trägheitsnavigationssystem - auch bekannt als GNSS/INS - für diese Daten. In einer Bergbauumgebung gibt es jedoch einige besondere Herausforderungen, die eine Lokalisierungslösung bewältigen muss. 

Bei freiem Himmel verwendet ein GNSS/INS Satellitendaten, um seine Position zu bestimmen, unterstützt von der eingebauten Inertialmesseinheit (IMU). Bergwerke befinden sich jedoch nicht immer unter freiem Himmel. Selbst im Tagebau kann es Bereiche geben, in denen die Lkws fahren müssen und die Sicht auf den Himmel verdeckt ist - und natürlich ist in unterirdischen Minen überhaupt kein Himmel zu sehen. Ohne GNSS-Signal kann die Position, die die Lokalisierungslösung meldet, anfangen zu driften, was die Leistung des Roboters beeinträchtigt.

Natürlich könnte man sich auch für eine völlig andere Lokalisierungslösung entscheiden, die überhaupt nicht auf GNSS angewiesen ist. Aber die meisten autonomen Bergbau-Lkw werden sich zwischen Gebieten mit starkem und schwachem oder gar keinem GNSS-Signal bewegen müssen.  

Die von Ihnen verwendete Lokalisierungslösung muss in der Lage sein, dieDaher kann eine Lösung, die nur für die Navigation ohne GNSS geeignet ist, in offenen Bereichen nicht so gut funktionieren wie nötig. Dies gilt insbesondere, wenn man bedenkt, dass viele GNSS-verleugnete Lösungen nicht so gut über längere Distanzen funktionieren, die viele autonome Bergbau-LKWs zurücklegen müssen, während sie sich in der Mine bewegen. 

Die Lösung: Sensorfusion in Echtzeit für die Navigation ohne GNSS.

Wenn Sie in einer Umgebung arbeiten, in der kein GNSS verfügbar ist, ist es wohl am besten, zusätzliche Sensoren zu verwenden, um Lokalisierungsdaten zu liefern, die Ihre Hauptnavigationsausgabe unterstützen. Es ist durchaus möglich, Daten zu verwenden, die von anderen Sensoren wie Radgeschwindigkeit, Radar und Kameras erzeugt werden, um Positionsabweichungen in Räumen ohne GNSS zu verhindern und eine autonome Plattform genau zu lokalisieren.

Spannenderweise ist es jetzt sogar möglich, LiDAR-Daten zu nutzen, um autonome Bergbauausrüstungen und LKWs in Echtzeit zu lokalisieren, sogar in unterirdischen Minen. WayFinder wurde entwickelt, um Ihnen dabei zu helfen, genaue Lokalisierungsdaten in Umgebungen zu erhalten, in denen GNSS nicht verfügbar ist, und ist eine Komplettlösung, die ohne zusätzliche Hardware funktioniert. Es nutzt eine einzigartige Sensorfusionstechnologie namens LiDAR Boost, um LiDAR-Daten in Echtzeit in Lokalisierungsdaten umzuwandeln, die für die autonome Navigation verwendet werden können. Wenn das Bergwerk zunächst mit LiDAR kartiert wird, ermöglicht LiDAR Boost eine vollständig wiederholbare Navigation durch den Vergleich der Daten des bordeigenen LiDAR mit dem Scan.

Mit dieser Lösung kann ein autonomes Bergbau- oder Personentransportfahrzeug nahtlos von seinem Lagerschuppen in die Mine und wieder zurück navigieren und dabei die Positionsgenauigkeit im Zentimeterbereich beibehalten.

Erfahren Sie mehr: LiDAR Boost closeup blog.

Autonome Bergbaufahrzeuge sollten nicht nur als Kostenfaktor betrachtet werden - schließlich können sie die Sicherheit und Effizienz verbessern und den Bergwerksbetreibern eine messbare Investitionsrendite bringen. Das bedeutet aber nicht, dass sie auch die Welt kosten dürfen. Um Ihre Bilanz zu entlasten, muss Ihre Lokalisierungslösung eine robuste Leistung zu möglichst geringen Kosten erbringen. 

Dieses Argument geht über die Leistung der Hardware selbst hinaus, obwohl diese natürlich wichtig ist. Weitere Faktoren, die die wirtschaftliche Rentabilität Ihrer Lokalisierung beeinflussen, sind unter anderem: 

+ Import- und Exportverfahren können teuer und zeitaufwendig sein und Ihre Geschäfte im Ausland beeinträchtigen. 

+ Wenn sich Ihre Lokalisierungslösung nur schwer in den Rest Ihres autonomen Mining Trucks integrieren lässt, können zusätzliche Entwicklungskosten anfallen, die sich möglicherweise auf Ihren Gesamtproduktpreis auswirken. 

+ Der Aufwand, der mit der Kalibrierung und Konfiguration einer Lokalisierungslösung im großen Maßstab verbunden ist, könnte sich auch auf Ihre wirtschaftliche Rentabilität auswirken, wenn Sie im großen Maßstab arbeiten. 

Die Lösung: Suchen Sie nach Lösungen, die über sich hinauswachsen und attraktive wirtschaftliche Bedingungen bieten 

Faseroptische Kreiselsysteme (FOG) gelten seit jeher als die genauesten verfügbaren Navigationssensoren. Sie werden häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen nur die genauesten Positions- und Orientierungsdaten ausreichen. Diese zusätzliche Genauigkeit ist jedoch mit zusätzlichen Kosten verbunden, was bedeutet, dass die Integration dieser Systeme in eine Flotte autonomer Bergbaufahrzeuge nicht realistisch ist. 

Die Fortschritte in der MEMS-Technologie durch fortschrittliche Algorithmen und Kalibrierungstechniken ermöglichen jedoch eine höhere Genauigkeit bei kostengünstigeren Teilen. Infolgedessen können Sie jetzt mit einem MEMS-GNSS/INS ähnliche Ergebnisse erzielen wie mit einem FOG-GNSS/INS, während Sie nur einen Bruchteil des Preises zahlen. Und wie wir bereits erwähnt haben, können Sie diese Leistung jetzt mit WayFinder auch in Umgebungen steigern, in denen GNSS nicht verfügbar ist.

Erwähnenswert ist auch, dass die gesamte OXTS-Technologie ITAR-frei ist, was den Export in die ganze Welt viel einfacher und billiger macht. Wenn Sie autonome Bergbauausrüstungen für den Verkauf in Übersee bauen, könnte das Ihr Leben erheblich erleichtern.

Wenn dieser Blog Sie dazu inspiriert hat, Ihr Lokalisierungsverfahren in Umgebungen ohne GNSS zu überdenken, würden wir Ich würde gerne mit Ihnen über Ihr Projekt sprechen. Wir sind freut sich auf die Zusammenarbeit mit Fahrzeugherstellern wer könnte profitieren von den GNSS-verweigerten Lokalisierungsfähigkeiten von WayFinderwenn das ist können Sie mehr über WayFinder erfahren hier oder alternativ Füllen Sie das untenstehende Formular aus und ein Mitglied des Teams wird sich mit Ihnen in Verbindung setzen, um zu besprechen, ob WayFinder für Ihr Projekt geeignet ist.