Подать статью
Стать рецензентом
Том 275
Страницы:
167-178
Скачать том:
RUS ENG

Альтернативные подходы к определению положения техники на горно-добывающих предприятиях

Авторы:
М. С. Никитенко1
Д. Ю. Худоногов2
С. А. Кизилов3
Об авторах
  • 1 — канд. техн. наук заведующий лабораторией Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН ▪ Orcid ▪ Elibrary ▪ Scopus ▪ ResearcherID
  • 2 — научный сотрудник Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН ▪ Orcid
  • 3 — канд. техн. наук старший научный сотрудник Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН ▪ Orcid
Дата отправки:
2025-04-10
Дата принятия:
2025-10-09
Дата публикации онлайн:
2025-10-31
Дата публикации:
2025-10-31

Аннотация

Целью работы являются обзор и рассмотрение альтернативных способов определения положения объектов, в том числе для решения задач диспетчеризации и навигации на технологических участках для работы высокоавтоматизированных транспортных средств без применения спутникового навигационного оборудования. Рассмотрены основные проблемы, связанные с применением спутникового навигационного оборудования для позиционирования транспортных средств, оснащенных автоматизированной системой управления движением, а также погрузочной техники, взаимодействующей с ним. Показаны перспективность и актуальность разработки альтернативных систем и способов позиционирования автоматизированной транспортной составляющей при разработке полезных ископаемых открытым способом. Представлен обзор технологий с подтверждением концепции актуального направления исследований, связанного с вопросами цифровой трансформации горно-добывающей отрасли, в частности обеспечением позиционирования и определением положения техники на горно-добывающих предприятиях без применения средств спутниковой навигации. Проведен анализ существующих решений, их достоинств и недостатков. Решение задачи предложено реализовывать на основе алгоритмов машинного зрения, радиопеленгационного метода и средств лазерной дальнометрии. Приведены варианты взаимодействия вспомогательных и корректирующих устройств в решении задач ориентации объектов в системе локальных координат. Представлены результаты натурных экспериментов и лабораторных исследований методов радиопеленгации и машинного зрения. Описан запатентованный авторами детализированный алгоритм определения координат объектов на выделенном участке, на основе которого предложен способ определения положения погрузочной техники при взаимодействии с транспортными машинами, оснащенными автоматизированной системой управления движением без применения глобальных навигационных спутниковых систем.

Область исследования:
Геотехнология и инженерная геология
Ключевые слова:
технологический процесс горно-добывающее оборудование автономное транспортное средство позиционирование определение координат машинное зрение
Перейти к тому 275

Финансирование

Работа выполнена в рамках Государственного задания Федерального исследовательского центра угля и углехимии СО РАН, проект FWEZ-2024-0025 «Разработка научных основ создания автономных и автоматизированных горных машин, оборудования, технических и управляющих систем на базе перспективных цифровых и роботизированных технологий (продление)» (№ 125013101207-7).

Литература

  1. Дамрин М.Е. Оценка производительности и повышение эффективности работы автотранспортной техники на открытых горных работах // Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство. 2024. № 27. С. 99-106. DOI: 10.26160/2658-3305-2024-27-99-106
  2. Бураков А.М., Панишев С.В., Алькова Е.Л., Хосоев Д.В. Опыт применения гидравлических экскаваторов в сложных горно-геологических и климатических условиях // Горная промышленность. 2022. № 2. С. 90-96. DOI: 10.30686/1609-9192-2022-2-90-96
  3. Клебанов Д.А., Макеев М.А., Сиземов Д.Н. Применение автономной и дистанционно-управляемой техники на открытых горных работах // Горная промышленность. 2020. № 6. P. 14-18. DOI: 10.30686/1609-9192-2020-6-14-18
  4. Li Zhang, Wenxuan Shan, Bin Zhou, Bin Yu. A dynamic dispatching problem for autonomous mine trucks in open-pit mines considering endogenous congestion // Transportation Research Part C: Emerging Technologies. 2023. Vol. 150. № 104080. DOI: 10.1016/j.trc.2023.104080
  5. Sizemov D.N., Temkin I.O., Deryabin S.A., Vladimirov D.Ya. On some aspects of increasing the target productivity of unmanned mine dump trucks // Eurasian Mining. 2021. № 2. P. 68-73. DOI: 10.17580/em.2021.02.15
  6. Sishi M.N., Telukdarie A. Implementation of Industry 4.0 technologies in the mining industry – a case study // International Journal of Mining and Mineral Engineering. 2020. Vol. 11. Iss. 1. P. 1-22. DOI: 10.1504/IJMME.2020.105852
  7. Chuprov S., Belyaev P., Gataullin R. et al. Robust Autonomous Vehicle Computer-Vision-Based Localization in Challenging Environmental Conditions // Applied Sciences. 2023. Vol. 13. Iss. 9. № 5735. DOI: 10.3390/app13095735
  8. Cotroneo D., Russo S., Cornevilli F. et al. Implementing positioning services over an ubiquitous infrastructure // Second IEEE Workshop on Software Technologies for Future Embedded and Ubiquitous Systems, 11-12 May 2004, Vienna, Austria. IEEE, 2004. P. 14-18. DOI: 10.1109/WSTFES.2004.1300407
  9. Gaber T., El Jazouli Y., Eldesouky E., Ali A. Autonomous Haulage Systems in the Mining Industry: Cybersecurity, Communication and Safety Issues and Challenges // Electronics. 2021. Vol. 10. Iss. 11. № 1357. DOI: 10.3390/electronics10111357
  10. Nguyen H.A.D., Ha Q.P. Robotic autonomous systems for earthmoving equipment operating in volatile conditions and teaming capacity: a survey // Robotica. 2023. Vol. 41. Iss. 2. P. 486-510. DOI: 10.1017/S0263574722000339
  11. Hamada T., Saito S. Autonomous Haulage System for Mining Rationalization // Hitachi Review. 2018. Vol. 67. № 1. P. 87-92.
  12. Акл М.Н. Элементы методики модернизации спутниковой геодезической сети в геологически неустойчивом районе // Успехи современного естествознания. 2023. № 6. С. 113-121. DOI: 10.17513/use.38061
  13. Yastrebova A., Höyhtyä M., Boumard S. et al. Positioning in the Arctic Region: State-of-the-Art and Future Perspectives // IEEE Access. 2021. Vol. 9. P. 53964-53978. DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3069315
  14. Lassila M. The Arctic mineral resource rush and the ontological struggle for the Viiankiaapa peatland in Sodankylä, Finland // Globalizations. 2021. Vol. 18. Iss. 4. P. 635-649. DOI: 10.1080/14747731.2020.1831818
  15. Dmitrieva D., Solovyova V. A Taxonomy of Mineral Resource Projects in the Arctic: A Path to Sustainable Financing? // Sustainability. 2024. Vol. 16. Iss. 11. № 4867. DOI: 10.3390/su16114867
  16. Серегин С.Н., Гасанова Х.Н., Тазетдинов Р.Р. Ресурсный потенциал российской Арктики: возможные грани соединения добычи полезных ископаемых и водных биоресурсов // Экономика, труд, управление в сельском хозяйстве. 2023. № 3 (97). С. 150-161. DOI: 10.33938/233-150
  17. Meggs R.W., Watson R.J. Spoofing and Jamming of GNSS Signals: Are They Real and What Can We Do About Them? // Proceedings of the International Ship Control Systems Symposium (iSCSS), 6-8 October 2020, Delft, Netherlands. Institute of Marine Engineering, Science and Technology, 2020. 8 p. DOI: 10.24868/issn.2631-8741.2020.005
  18. Zhijun Wu, Yun Zhang, Yiming Yang et al. Spoofing and Anti-Spoofing Technologies of Global Navigation Satellite System: A Survey // IEEE Access. 2020. Vol. 8. P. 165444-165496. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.3022294
  19. Cardellach E., Elósegui P., Davis J.L. Global distortion of GPS networks associated with satellite antenna model errors // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2007. Vol. 112. Iss. B7. № B07405. DOI: 10.1029/2006JB004675
  20. Teague S., Chahl J. An Algorithm for Affordable Vision-Based GNSS-Denied Strapdown Celestial Navigation // Drones. 2024. Vol. 8. Iss. 11. № 652. DOI: 10.3390/drones8110652
  21. Psiaki M.L., Humphreys T.E., Stauffer B. Attackers can spoof navigation signals without our knowledge. Here’s how to fight back GPS lies // IEEE Spectrum. 2016. Vol. 53. Iss. 8. P. 26-53. DOI: 10.1109/MSPEC.2016.7524168
  22. von Hünerbein K. Detection and Monitoring of Jamming and Spoofing of GPS/GNSS Signals in Harbours and Industrial Areas // The European Test and Telemetry Conference, 11-13 June 2024, Nuremberg, Germany. AMA Association for Sensors and Measurement, 2024. P. 54-60. DOI: 10.5162/ETTC2024/A3.2
  23. Keyuan Jiao, Maozhong Song, Xiaolong Tang et al. Two-Dimensional Differential Positioning with Global Navigation Satellite System Signal Frequency Division Relay Forwarding to Parallel Leaky Coaxial Cables in Tunnel // Applied Sciences. 2024. Vol. 14. Iss. 22. № 10288. DOI: 10.3390/app142210288
  24. Kundiladi M.S., Rahim S.M.S.A., Rishad M.S. Secure Autonomous Vehicle Localization Framework using GMCC and FSCH-KMC under GPS-Denied Locations // Annals of Emerging Technologies in Computing. 2024. Vol. 8. № 3. P. 64-74. DOI: 10.33166/AETiC.2024.03.001
  25. Кизилов С.А., Никитенко М.С., Худоногов Д.Ю. Техническая реализация способа определения положения экскаватора в забое без применения системы спутниковой навигации // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. 2024. № 12-2. С. 46-52. DOI: 10.37882/2223-2966.2024.12-2.11
  26. Захаров А.А., Тужилкин А.Ю., Веденин А.С. Алгоритм определения положения и ориентации трехмерных объектов по видеоизображениям на основе вероятностного подхода // Фундаментальные исследования. 2014. № 11-8. С. 1683-1687.
  27. Никитенко М.С., Худоногов Д.Ю., Попинако Я.В. Способ позиционирования автономного транспортного средства на основе машинного зрения и радиопеленгации // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. 2023. № 12-2. С. 84-86. DOI: 10.37882/2223-2966.2023.12-2.20
  28. Молодцов В., Куреев А. Экспериментальное исследование применимости алгоритма MUSIC для определения направления прихода сигнала // Информационные технологии и системы 2019 (ИТИС 2019): Сборник трудов 43-й междисциплинарной школы-конференции ИППИ РАН, 17-22 сентября 2019, Пермь, Россия. Институт проблем передачи информации им. А.А.Харкевича РАН, 2019. С. 123-129.
  29. Коробков М.А., Петров А.С. Методы и алгоритмы пеленга источников радиоизлучения // Электромагнитные волны и электронные системы. 2015. № 4. С. 3-32.
  30. Barzegari V., Edrisi A. Optimal number and location of parking facilities in presence of autonomous vehicles // Numerical Methods in Civil Engineering. 2022. Vol. 7. Iss. 1. P. 70-83. DOI: 10.52547/nmce.2022.401
  31. Mostafa A. The Principles of Celestial Navigation. Arab Academy for Science, Technology & Maritime Transport, 2019. 211 p.
  32. Крамаров С.О., Митясова О.Ю., Темкин И.О., Храмов В.В. Методология интеллектуальной навигации для управления автономными подвижными объектами на основе триангуляции Делоне // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. № 2. С. 87-98. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-2-0-87-98
  33. Bansal S.K. Advancements in Digital Forensics: A Quantitative Analysis of Cell Tower Triangulation Techniques // International Journal of Current Science Research and Review. 2024. Vol. 7. Iss. 10. P. 7947-7954. DOI: 10.47191/ijcsrr/V7-i10-54
  34. Zandbergen P.A. Accuracy of iPhone Locations: A Comparison of Assisted GPS, WiFi and Cellular Positioning // Transactions in GIS. 2009. Vol. 13. Iss. s1. P. 5-25. DOI: 10.1111/j.1467-9671.2009.01152.x
  35. Stewart J., Hassan M.N., Sudin S. Location Based Systems over Wi-Fi Networks: Current Challenges and Future Directions // 3rd International Conference on Advanced Materials Engineering & Technology, 4-5 December 2014, Ho Chi Minh, Vietnam. 2014.
  36. Lachvajderova L., Fiľo M. Real-Time Location Systems Across the Industries – Literature Review and Case Studies // Acta Mechanica Slovaca. 2024. Vol. 28. Iss. 3. P. 42-48. DOI: 10.21496/ams.2024.017
  37. Sullivan B.P., Ghafoorpoor Yazdi P., Thiede S. Total Cost of Ownership of Real-Time Locating System (RTLS) Technologies in Factories // Procedia CIRP. 2023. Vol. 120. P. 822-827. DOI: 10.1016/j.procir.2023.09.082
  38. Ермолаев В.Т., Семенов В.Ю., Флаксман А.Г. и др. Двумерная пеленгация со сверхразрешением в автомобильном MIMO радаре в условиях коррелированности целей // Электросвязь. 2022. № 8. С. 45-52. DOI: 10.34832/ELSV2022.33.8.006
  39. Yu-Chung Cheng, Yatin Chawathe, Anthony LaMarca, John Krumm. Accuracy characterization for metropolitan-scale Wi-Fi localization // MobiSys '05: Proceedings of the 3rd international conference on Mobile systems, applications, and services, 6-8 June 2005, Seattle, WA, USA. Association for Computing Machinery, 2005. P. 233-245. DOI: 10.1145/1067170.1067195
  40. Бугебрин Ш., Михайлов А.В., Казаков Ю.А. Контроль позиционирования ковша экскаватора с применением датчи-ков // Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство. 2024. № 25. С. 169-175. DOI: 10.26160/2658-3305-2024-25-169-175
  41. Núñez Fernández D. Implementation of a WiFi-based indoor location system on a mobile device for a university area // 2019 IEEE XXVI International Conference on Electronics, Electrical Engineering and Computing (INTERCON), 12-14 August 2019, Lima, Peru. IEEE, 2019. 4 p. DOI: 10.1109/INTERCON.2019.8853556
  42. Худоногов Д.Ю., Никитенко М.С., Кизилов С.А. Применение методов пеленгации в задачах ориентации автономных транспортных средств на закрытом технологическом участке // Современные наукоемкие технологии. 2023. № 12-2. С. 239-245. DOI: 10.17513/snt.39888
  43. Кизилов С.А., Никитенко М.С., Худоногов Д.Ю. Формализация задачи определения местоположения экскаватора в забое относительно карьерного самосвала без использования спутниковой навигации // Современные наукоемкие технологии. 2024. № 12. С. 41-47. DOI: 10.17513/snt.40242
  44. Ramtohul A., Khedo K.K. Mobile Positioning Techniques and Systems: A Comprehensive Review // Mobile Information Systems. 2020. Vol. 2020. № 3708521. DOI: 10.1155/2020/3708521
  45. Venkat R. Challenges to overcome limitations of human centric practices in celestial navigation at sea // International Journal of Health Sciences. 2022. Vol. 6. № S6. P. 11080-11093. DOI: 10.53730/ijhs.v6nS6.13034
  46. Teague S., Chahl J. Imagery Synthesis for Drone Celestial Navigation Simulation // Drones. 2022. Vol. 6. Iss. 8. № 207. DOI: 10.3390/drones6080207
  47. de Almeida Martins F., Carrara V., D’Amore R. Positionless Attitude Estimation With Integrated Star and Horizon Sensors // IEEE Access. 2024. Vol. 12. P. 2340-2348. DOI: 10.1109/ACCESS.2023.3348077
  48. Malkin R. Understanding the Accuracy of Astro Navigation // The Journal of Navigation. 2013. Vol. 67. Iss. 1. P. 63-81. DOI: 10.1017/S0373463313000520
  49. Olson E. AprilTag: A robust and flexible visual fiducial system // 2011 IEEE International Conference on Robotics and Automation, 9-13 May 2011, Shanghai, China. IEEE, 2011. P. 3400-3407. DOI: 10.1109/ICRA.2011.5979561
  50. Ryghaug M., Haugland B.T., Søraa R.A., Skjølsvold T.M. Testing Emergent Technologies in the Arctic: How Attention to Place Contributes to Visions of Autonomous Vehicles // Science & Technology Studies. 2022. Vol. 35. № 4. P. 4-21. DOI: 10.23987/sts.101778
  51. Ромашев А.О., Николаева Н.В., Гатиатуллин Б.Л. Формирование адаптивного подхода с применением технологии машинного зрения для определения параметров осаждения продуктов обогащения // Записки Горного института. 2022. Т. 256. С. 677-685. DOI: 10.31897/PMI.2022.77

Похожие статьи

Применение машинного обучения при моделировании параметров бурового раствора реологической модели Гершеля – Балкли для оптимизации промывки скважины
2025 В. И. Никитин, М. В. Двойников, К. С. Купавых, Т. А. Пантелеева
Цифровая трансформация процесса технического обслуживания и ремонта оборудования для построения промышленной метавселенной
2025 Н. И. Котелева, В. В. Вальнев, А. С. Симаков, М. М. Ширази
Оптимизация взрывного дробления горных пород с использованием гибридных методов искусственного интеллекта на алмазном руднике Орапа (Ботсвана)
2025 Оналетата Сауби, Родриго С. Джамисола-младший, Раймонд С. Сугло, Одуэтсе Мацебе
Модель инфраструктуры беспроводного заряда для электротранспорта предприятий открытой добычи полезных ископаемых
2025 И. Ю. Семыкина, В. М. Завьялов, Я. А. Нечипоренко, Е. Н. Таран
Идентификация и классификация электрической нагрузки горных предприятий на основе методов декомпозиции сигналов
2025 Ю. Л. Жуковский, П. К. Сусликов
Разработка и применение новых методов оценки изменчивости качества полезных ископаемых на основе анализа больших данных для оперативного управления рудопотоком на горных предприятиях
2025 Е. А. Князькин, Д. А. Клебанов, Р. О. Ювакаев