نظرة عامة على بنية النظام

يُظهر مخطط الطوبولوجيا حلاً شاملاً للقيادة الذاتية للمركبات الذكية المتصلة، معتمداً بنية ثلاثية الطبقات من السحابة والأجهزة المتصلة من خلال شبكات اتصالات عالية السرعة. تنقسم البنية الشاملة إلى طبقة المنصة السحابية، وطبقة الاتصالات، وطبقة الإدراك/التنفيذ، وطبقة سيناريو التطبيق، مما يشكل نظام تحكم ذكي مغلق الحلقة.

وظائف طبقة المنصة السحابية

تُعد المنصة السحابية بمثابة "العقل المدبر" للنظام بأكمله، وتتألف في المقام الأول من مكونين أساسيين:

• لوحة البيانات: مراقبة في الوقت الحقيقي لحالة تشغيل المركبة وظروف الطريق وتنفيذ المهام، مما يوفر واجهة عرض مرئية لاتخاذ القرارات الإدارية.
• مقصورة القيادة الذكية: توفر واجهات تحكم عن بُعد، تدعم التدخل البشري في حالات الطوارئ لضمان سلامة النظام وموثوقيته.

تصميم طبقة الاتصالات

طبقة الاتصالات هي الرابط الحاسم الذي يربط بين المنصة السحابية والمركبات، وتتكون بشكل أساسي من المكونات التالية

• شبكة 4G/5G: تقنية اتصالات ثنائية الوضع تضمن تغطية إشارة واسعة ومستقرة.
• الأجهزة الأساسية:
  • SR800: مسؤول عن الوصول إلى البيانات والمعالجة الأولية
  • SV900: وحدة التوجيه وإعادة التوجيه الأساسية التي تدعم التكامل متعدد البروتوكولات
  • SR830: يوفر قدرات الحوسبة الطرفية، مما يقلل من زمن استجابة النظام

تدعم هذه الطبقة تقنيات وبروتوكولات اتصال متعددة: وصلات منخفضة زمن الوصول، ومجموعة تطوير البرمجيات المدمجة لتجميع الشبكات المتعددة، وخوارزميات التشفير الوطنية، وبروتوكول Ntrip، وموصلات الطيران M12، وواجهة برمجة تطبيقات الاستعلام عن الحالة، وشبكة VxLAN/DNN، وشبكات 5G/5G+4G المزدوجة عالية السرعة، مما يضمن أمان نقل البيانات واستقرارها وأدائها في الوقت الحقيقي.

طبقة الإدراك والتنفيذ

تُعد طبقة الإدراك والتنفيذ جوهر نظام القيادة الذاتية، وتنقسم إلى وحدتي تحكم رئيسيتين: وحدة التحكم في المجال (إدراك المركبة):

• ليدار: يوفر بيانات سحابة نقطية ثلاثية الأبعاد عالية الدقة للتعرف على العوائق والنمذجة البيئية
• كاميرات عالية الدقة: التقاط المعلومات المرئية، ودعم التعرف على الحارات، واكتشاف إشارات المرور، وما إلى ذلك.
• رادار الموجات المليمترية: يعمل في جميع الأحوال الجوية، ويوفر معلومات أساسية مثل مسافة الهدف وسرعته
• GNSS/IMU: يوفر بيانات عالية الدقة لتحديد المواقع والموقف، مما يدعم الملاحة في البيئات المعقدة

وحدة التحكم في أسلاك الهيكل (تنفيذ المركبة):

• نظام التوجيه: يتحكم في اتجاه السيارة بدقة، مما يحقق الانعطاف السلس وتغيير المسار
• نظام الكبح: يعمل على ضبط قوة الكبح بذكاء، مما يضمن التباطؤ والتوقف الآمن والفعال
• النظام الكهربائي: يدير إنتاج الطاقة، ويحسِّن توزيع الطاقة

تعمل وحدتا التحكم بشكل تعاوني، وتشكلان سلسلة تحكم ذات حلقة مغلقة من "الإدراك-القرار-التنفيذ"، مما يضمن التشغيل الآمن والفعال للمركبة في بيئات مختلفة.

سيناريوهات التطبيق

يمكن تطبيق هذا الحل على نطاق واسع على سيناريوهات القيادة المتعددة بدون طيار:

• شاحنات التعدين غير المأهولة: التشغيل المتواصل في بيئات التعدين، وتحسين كفاءة استخراج الموارد
• الفحص بدون طيار: الإكمال التلقائي لمهام فحص المعدات، ومناسبة للمصانع ومحطات الطاقة، إلخ.
• الرافعات الشوكية غير المأهولة: المناولة والتكديس الذكي في بيئات المستودعات اللوجستية
• روبوتات مركبة: عمليات متعددة الوظائف، قادرة على تبديل الأدوات المختلفة وفقًا للمتطلبات
• مركبات AGV غير المأهولة: الحركة الداخلية من نقطة إلى نقطة وتوزيع المواد

مزايا النظام

1. تكاملية عالية: تصميم معياري للأجهزة وواجهات مكونات برمجية موحدة لسهولة الصيانة والتحديثات
2. التكرار المتعدد: تستخدم الأنظمة الحرجة تصميماً زائداً عن الحاجة، مما يعزز الموثوقية الكلية
3. استجابة في الوقت الحقيقي: تضمن وصلات الاتصال ذات الكمون المنخفض نقل أوامر التحكم وتنفيذها في الوقت المناسب
4. الأمان والموثوقية: دعم خوارزميات التشفير الوطنية، ومنع تسرب البيانات والوصول غير المصرح به
5. قدرة قوية على التكيف مع السيناريوهات المختلفة: تكيّف سريع مع سيناريوهات التطبيقات المختلفة من خلال تعديلات التهيئة
6. قابلية توسع جيدة: تسهل الواجهات المحجوزة التكامل مع أنظمة الطرف الثالث للتوسع الوظيفي

تعمل هذه البنية على إنشاء حل ذكي متكامل للمركبات المتصلة من خلال الجمع بين الجدولة الذكية من المنصة السحابية والاستجابة في الوقت الفعلي من الأجهزة الطرفية، مما يلبي احتياجات الأتمتة في المجالات الصناعية واللوجستية والتعدين وغيرها من المجالات.