ToxuTech Інтегрований спеціальний GNSS+V2X+4G Антена з акулячим плавцемВирішення основних проблем автономних гірничих самоскидів

Раніше клієнт — постачальник автономного кар'єрного самоскида, розробленого для великих вітчизняних кар'єрів — стикався з такими проблемами, як «періодичний зв'язок між транспортними засобами (V2V)» та «несинхронізовані дані про місцезнаходження». Ці проблеми призводили до частих випадків «надмірно близького слідування» або «відхилення від маршруту» під час роботи автопарку, і навіть порушували ефективність завантаження/розвантаження. Щоб задовольнити ці потреби, ТоксуТек розроблено індивідуальний "Інтегрована антена GNSS+V2X+4G у формі акулячого плавця.«Завдяки інтеграції функцій та адаптації до конкретних сценаріїв, ця антена успішно вирішила вищезазначені проблемні питання. Наразі вона була розгорнута у великомасштабних системах на 100 гірничодобувних самоскидах на вугільній шахті в провінції Шаньсі, поряд з рішенням клієнта».

Аналіз попиту: 3 основні больові точки рішення клієнта, що вказують на проблеми «співпраці антен»

Рішення клієнта щодо автономного кар'єрного самоскида мало на меті забезпечити «керування парком кількох транспортних засобів, взаємодію з місцезнаходженням у режимі реального часу та зв'язок у разі надзвичайних ситуацій». Однак під час початкового тестування традиційні антенні рішення виявили суттєві недоліки:

1. Затримка зв'язку V2V перевищила 500 мс, що перешкоджає роботі автопарку.

Спочатку клієнт обрав дискретне рішення з «незалежними антенами V2X + незалежними антенами 4G»: V2X обробляв зв'язок V2V на коротких відстанях (наприклад, дистанція супроводу, сигнали гальмування), тоді як 4G керував передачею даних на великі відстані. Тим не менш, рельєф шахти, що характеризується крутими схилами та великими перепадами висот, створював «сліпі зони сигналу» для дискретних антен, що призводило до затримки зв'язку V2V, яка часто перевищувала 500 мс. Коли гірничодобувні самоскиди рухалися зі швидкістю 20 км/год, затримка 500 мс змушувала транспортні засоби проїжджати додаткові 3 метри, що значно збільшувало ризик зіткнень ззаду всередині автопарку або знижувало ефективність транспортування через надмірно великі дистанції супроводу.

2. Позиціонування GNSS та дані V2X були «асинхронними», з відхиленням взаємодії, що перевищувало 1 метр.

Під час завантаження/розвантаження гірничих самоскидів було потрібне точне вирівнювання (наприклад, кілька самоскидів одночасно розвантажували вугілля на дробарній станції, що потребувало підтримувати інтервал 1,5 метра). Це вимагало узгодження в режимі реального часу між даними позиціонування GNSS та «інформацією про положення транспортного засобу», що передавалася через V2X. Однак у традиційному рішенні ГНСС-антени Антени V2X були встановлені в різних місцях вантажівки (GNSS спереду на даху, V2X ззаду), що призводило до «різниці в часі» у прийомі сигналу. Через це відхилення взаємодії даних про місцезнаходження перевищувало 1 метр, що вимагало повторного коригування під час вирівнювання кількох транспортних засобів та збільшувало час циклу завантаження/розвантаження на 4–6 хвилин.

3. Громіздке встановлення антени, високі витрати на модифікацію вантажівки

Дискретні антени (по одній для GNSS, V2X та 4G) вимагали 3–4 свердловин у даху кар'єрного самоскида. Це не тільки пошкодило конструкцію машини, але й ускладнило «водонепроникну герметизацію»: у запилених, дощових або сніжних умовах шахти вода легко просочувала отвори, спричиняючи короткі замикання. Рівень відмов антен досяг 25% протягом 3 місяців. Крім того, підключення та налагодження трьох антен вимагали додаткової праці, що збільшувало вартість модифікації на один самоскид на 800 юанів, а загалом 100 самоскидів коштували 80 000 юанів.

Індивідуальний прорив: 3 основні конструкції інтегрованої антени ToxuTech «акулячий плавник», спрямовані на корінь потреб

Щоб вирішити проблемні питання клієнта, ToxuTech створила спеціальну технічну команду. Після 3 досліджень на місці, команда завершила розробку рішення для антени типу «акулячий плавник» з потрійним режимом інтеграції GNSS+V2X+4G. Основні конструкції були зосереджені на «зменшенні затримки, синхронізації даних та спрощенні встановлення»:

1. Конструкція трирежимної коінтеграції сигналів: зменшення затримки зв'язку до менш ніж 100 мс

Налаштований антена з акулячого плавця інтегрував три модулі в один корпус: модуль GNSS (з підтримкою потрійного позиціонування через BDS, GPS та GLONASS), модуль V2X (з підтримкою протоколу PC5 для зв'язку на коротких відстанях) та модуль 4G (з підтримкою LTE Cat.4 для передачі на великі відстані). Усі три модулі мали спільну «схему фільтрації сигналу» та «радіочастотний канал»:

● Сигнали V2X та 4G використовували технологію «динамічного перемикання частот», щоб уникнути перешкод (V2X працює на частоті 5,9 ГГц, 4G на частоті 1,8/2,6 ГГц), що гарантувало, що зв'язок на коротких відстанях та передача на великі відстані не впливатимуть одне на одного;

● Інтегрована конструкція скоротила шляхи передачі сигналу V2X на 80%. Польові випробування на складному гірському рельєфі показали стабільну затримку зв'язку V2V 80–100 мс — лише 1/5 від традиційного рішення. Під час руху гірничодобувних самоскидів «додаткова відстань», спричинена затримкою 100 мс, становила менше 0,6 метра, що повністю відповідає вимозі безпечного супроводу автопарку (захисний проміжок 1,5 метра).

2. «Синхронізація на мілісекундному рівні» даних позиціонування та зв'язку, контроль відхилення взаємодії з точністю до 30 см

Щоб вирішити асинхронність між позиціонуванням GNSS та даними V2X, антена була оснащена «чіпом синхронізації часу» для досягнення «вирівнювання годинника» між трьома функціями:

● Дані позиціонування (широта, довгота, висота), отримані модулем GNSS, передавались безпосередньо до модуля V2X через внутрішню високошвидкісну шину, займаючи лише 5 мс, що дозволяє уникнути затримки традиційних рішень, де «дані позиціонування спочатку надсилаються до бортового терміналу, а потім пересилаються до модуля V2X»;

● Одночасно, дані про позиціонування на виході антени були пов’язані з «ідентифікатором транспортного засобу та швидкістю руху», що передавались у сигналах V2X, що гарантувало, що вантажівки-отримувачі могли «зіставити положення та стан транспортного засобу за одну секунду». Це зменшило відхилення взаємодії з понад 1 метра до 30 см, усуваючи необхідність повторного регулювання під час вирівнювання кількох транспортних засобів та скорочуючи час циклу завантаження/розвантаження на 4 хвилини, що дозволило здійснювати 2–3 додаткові рейси на вантажівку щодня.

3. Інтегрована установка + захист IP6K9K: на 30% нижчі витрати на модифікацію

Щоб вирішити проблему громіздкого встановлення та високого рівня відмов, антена мала дві ключові оптимізації в структурі та захисті:

● Конструкція монтажу з одним отвором: З загальними розмірами 280 мм × 180 мм × 80 мм (порівнянно з традиційними антенами «акулячі плавці»), для підключення та кріплення антени потрібен був лише один отвір діаметром 50 мм у даху вантажівки — на 2–3 отвори менше, ніж у традиційних рішеннях. Це скоротило час модифікації на одну вантажівку з 4 годин до 1,5 годин та зменшило витрати на модифікацію на 30% (з 800 до 560 юанів на вантажівку);

● Надвисокі стандарти захисту: Корпус виготовлений зі сплаву ABS+PC з ударостійким покриттям (що адаптується до інтенсивного сонячного світла в шахтах). Внутрішні інтерфейси оснащені двошаровими силіконовими прокладками та різьбовим кріпленням, що забезпечує захист IP6K9K (витримує очищення струменем води під високим тиском та розпилення при високій температурі 90℃). Друковані плати також отримали потрійне покриття (стійке до корозії вугільного пилу та цвілі).

Станом на серпень 2025 року, ToxuTech Спеціально розроблена антена GNSS+V2X+4G з утворенням акулячого плавця стабільно працювала протягом 3 місяців на вугільній шахті Шаньсі разом із рішенням клієнта.

Наразі, ТоксуТек розробила два стандартизовані індивідуальні рішення для сценаріїв автономної експлуатації кар'єрних самоскидів: "GNSS+V2X+4G" та "GNSS+V2X+5G". Ці рішення можна налаштувати на рівні захисту та параметри сигналу залежно від умов експлуатації кар'єрних самоскидів клієнта (наприклад, велика висота, високі електромагнітні перешкоди). Термін поставки скорочено з традиційних 45 днів до 25 днів, що забезпечує підтримку для швидкого впровадження рішень клієнтів.