ToxuTech Специальная интегрированная система GNSS+V2X+4G Антенна в форме акульего плавникаРешение ключевых проблем в области автономных решений для горнодобывающих самосвалов.

Ранее клиент — поставщик решений для автономных карьерных самосвалов, разработанных для крупных отечественных карьеров, — столкнулся с такими проблемами, как «прерывистая связь между транспортными средствами (V2V)» и «несоответствие данных о местоположении». Эти проблемы приводили к частым случаям «чрезмерно близкого следования» или «отклонения от маршрута» во время работы автопарка и даже нарушали эффективность погрузки/разгрузки. Для решения этих проблем, ToxuTech разработал индивидуальный "Интегрированная антенна типа «акульий плавник» GNSS+V2X+4G.Благодаря интеграции функций и адаптации к конкретным сценариям, эта антенна успешно решила вышеуказанные проблемы. В настоящее время она развернута в крупномасштабных приложениях на 100 карьерных самосвалах на угольной шахте в провинции Шаньси, наряду с решением заказчика.

Анализ спроса: 3 ключевые болевые точки решения клиента, указывающие на проблемы «совместной работы с антеннами».

Решение заказчика по созданию автономного карьерного самосвала было направлено на достижение «работы с несколькими транспортными средствами, взаимодействия по местоположению в реальном времени и аварийной связи». Однако в ходе первоначального тестирования традиционные антенные решения выявили существенные недостатки:

1. Задержка связи V2V превысила 500 мс, что препятствует работе флота.

Первоначально клиент использовал дискретное решение с «независимыми антеннами V2X + независимыми антеннами 4G»: V2X обеспечивал связь V2V на коротких расстояниях (например, дистанция следования, сигналы торможения), а 4G — передачу данных на большие расстояния. Тем не менее, рельеф шахты, характеризующийся крутыми склонами и большими перепадами высот, создавал «слепые зоны» для дискретных антенн, в результате чего задержка связи V2V часто превышала 500 мс. Когда карьерные самосвалы двигались со скоростью 20 км/ч, задержка в 500 мс заставляла транспортные средства проезжать дополнительные 3 метра, что значительно увеличивало риск столкновений сзади в автопарке или снижало эффективность транспортировки из-за чрезмерно больших дистанций следования.

2. Позиционирование GNSS и данные V2X были "асинхронными", при этом отклонение взаимодействия превышало 1 метр.

Точная юстировка требовалась при погрузке/разгрузке карьерных самосвалов (например, одновременная разгрузка нескольких самосвалов на дробильной станции с необходимостью поддержания зазора в 1,5 метра). Это требовало сопоставления в реальном времени данных позиционирования GNSS с «информацией о местоположении транспортного средства», передаваемой по протоколу V2X. Однако в традиционном решении... GNSS-антенны Антенны V2X были установлены в разных местах на грузовике (GNSS в передней части крыши, V2X в задней), что привело к «разнице во времени» приема сигнала. Это вызвало отклонение взаимодействия данных о местоположении, превышающее 1 метр, что потребовало многократных корректировок при выравнивании нескольких транспортных средств и увеличило время на один цикл погрузки/разгрузки на 4–6 минут.

3. Сложная установка антенны, высокие затраты на модификацию грузовика.

Для установки дискретных антенн (по одной для GNSS, V2X и 4G) требовалось просверлить 3–4 отверстия в крыше карьерного самосвала. Это не только повреждало конструкцию автомобиля, но и усложняло «водонепроницаемую герметизацию»: в пыльных, дождливых или снежных условиях шахты вода легко просачивалась в отверстия, вызывая короткие замыкания. За 3 месяца процент отказов антенн достиг 25%. Кроме того, проводка и отладка трех антенн требовали дополнительных трудозатрат, увеличивая стоимость модификации на один самосвал на 800 юаней — и в общей сложности 80 000 юаней на 100 самосвалов.

Прорыв в индивидуальном проектировании: 3 основных конструктивных решения интегрированной антенны в форме акульего плавника от ToxuTech, направленные на удовлетворение основных потребностей.

Для решения проблем клиента компания ToxuTech создала специальную техническую группу. После трех выездных обследований шахты команда завершила разработку интегрированного решения в виде антенны типа «акульий плавник» с тройным режимом работы GNSS+V2X+4G. Основные конструктивные решения были направлены на «снижение задержки, синхронизацию данных и упрощение установки»:

1. Трехрежимная коинтеграция сигналов: снижение задержки связи до менее 100 мс.

Индивидуальный заказ антенна в виде акульего плавника В одном корпусе интегрированы три модуля: модуль GNSS (поддерживающий трехрежимное позиционирование через BDS, GPS и GLONASS), модуль V2X (поддерживающий протокол PC5 для связи на коротких расстояниях) и модуль 4G (поддерживающий LTE Cat.4 для передачи на большие расстояния). Все три модуля имеют общую схему фильтрации сигнала и радиочастотный канал:

● В сигналах V2X и 4G используется технология «динамического переключения частот» для предотвращения помех (V2X работает на частоте 5,9 ГГц, 4G — на 1,8/2,6 ГГц), что обеспечивает бесперебойную связь на коротких и дальних расстояниях;

● Интегрированная конструкция сократила пути передачи сигнала V2X на 80%. Полевые испытания в сложной горной местности показали стабильную задержку связи V2V в 80–100 мс — всего 1/5 от традиционного решения. При движении карьерных самосвалов «дополнительное расстояние», вызванное задержкой в ​​100 мс, составляло менее 0,6 метра, что полностью соответствует требованиям безопасного следования за автопарком (безопасный зазор 1,5 метра).

2. «Синхронизация данных позиционирования и связи на уровне миллисекунд, контролирующая отклонение взаимодействия с точностью до 30 см.

Для устранения асинхронности между позиционированием GNSS и данными V2X в антенну был встроен «чип синхронизации времени» для обеспечения «выравнивания тактовой частоты» по трем функциям:

● Данные о местоположении (широта, долгота, высота), полученные модулем GNSS, передавались непосредственно в модуль V2X по внутренней высокоскоростной шине, занимая всего 5 мс, что позволяло избежать задержки, характерной для традиционных решений, где «данные о местоположении сначала отправляются на бортовой терминал, а затем передаются в модуль V2X»;

● Одновременно данные позиционирования, поступающие с антенны, были привязаны к «идентификатору транспортного средства и скорости движения», передаваемым в сигналах V2X, что обеспечивало возможность «согласования положения и состояния транспортного средства с принимающими грузовиками за одну секунду». Это позволило уменьшить отклонение взаимодействия с более чем 1 метра до 30 см, исключив необходимость повторных корректировок при выравнивании нескольких транспортных средств и сократив время на цикл погрузки/разгрузки на 4 минуты, что позволило увеличить количество рейсов на 2–3 на один грузовик в день.

3. Интегрированная установка + защита IP6K9K: снижение затрат на модернизацию на 30%.

Для решения проблем, связанных с трудоемкой установкой и высоким уровнем отказов, в конструкции антенны были внесены две ключевые оптимизации: в области конструкции и защиты.

● Конструкция с одним отверстием для установки: При габаритах 280 мм × 180 мм × 80 мм (сопоставимых с традиционными антеннами типа «акулий плавник») для прокладки проводов и крепления антенны потребовалось всего одно отверстие диаметром 50 мм в крыше грузовика — на 2–3 отверстия меньше, чем в традиционных решениях. Это сократило время модификации на один грузовик с 4 часов до 1,5 часов и снизило затраты на модификацию на 30% (с 800 до 560 юаней на грузовик);

● Сверхвысокие стандарты защиты: Корпус изготовлен из ударопрочного сплава ABS+PC с «анти-УФ покрытием» (адаптирующимся к интенсивному солнечному свету в шахтах). Внутренние интерфейсы оснащены «двухслойными силиконовыми прокладками + резьбовой фиксацией», обеспечивающими защиту IP6K9K (выдерживает очистку струей воды под высоким давлением и распыление при температуре 90℃). Печатные платы также получили «тройное защитное покрытие» (защищающее от коррозии угольной пылью и плесени).

По состоянию на август 2025 года, ToxuTech Специально разработанная антенна типа «акульий плавник» для GNSS+V2X+4G стабильно работала в течение 3 месяцев на угольной шахте в провинции Шаньси в сочетании с решением заказчика.

В настоящее время, ToxuTech Компания разработала два стандартизированных решения для сценариев автономной работы карьерных самосвалов: «GNSS+V2X+4G» и «GNSS+V2X+5G». Эти решения могут быть скорректированы с учетом уровней защиты и параметров сигнала в зависимости от условий эксплуатации карьерного самосвала клиента (например, большая высота, сильные электромагнитные помехи). Срок поставки сокращен с традиционных 45 дней до 25 дней, что обеспечивает быструю реализацию решений для клиентов.