Як прокласти маршрут і не загубитися у найглибшій шахті Європи без GNSS та стаціонарної інфраструктури?
Відповідь дала компанія Advanced Navigation, що створює інноваційні розробки у сфері навігації та автономних систем. Вона продемонструвала високоточне позиціонування у підземному середовищі без опори на GNSS, маяки, карти чи будь-які зовнішні підсилення. На найглибшій підземній копальні Європи в Пюхяярві (Фінляндія) гібридна система показала стабільну похибку менш як 0,1% від пройденої дистанції.
Навігаційне середовище, де традиційні рішення безсилі
Копальня Пюхясалмі — це багаторівневий лабіринт на глибині 1,4 км і широті 63°, лише на два градуси південніше Полярного кола. GNSS-сигнали сюди не проникають, тунелі повторюються і збивають зорові орієнтири, рудні тіла спотворюють магнітне поле та розсіюють радіохвилі. Зазвичай у таких умовах встановлюють щільну інфраструктуру: UWB-маяки, Wi‑Fi, 5G-ретранслятори або застосовують SLAM із камерами. Однак такі підходи дорогі у впровадженні та підтримці, повільні в монтажі й часто недоступні там, де небезпечно або ще не досліджена місцевість.
Перехід до спраді стійкої системи з мінімальною залежністю від інфраструктури відкриває масштабовану альтернативу.
Надійність, підтверджена п’ятьма незалежними заїздами
Відібрана з-поміж понад 90 заявників з усього світу, система була продемонстрована у прямому ефірі з копальні Пюхясалмі в межах Deep Mining Open Call програми Think and Act Differently (TAD) від BHP. У повній ізоляції від зовнішньої навігаційної допомоги гібридна архітектура щоразу вкладалася у точність кращу за 0,1% від пройденого шляху, тим самим подолавши бар’єр, який у підземній навігації вважали базовим обмеженням.
- Заїзди 1–3. На 6-кілометровій нерівній ділянці, що заходила на 400 м під землю, найкраща 3D-похибка становила 0,55 м (0,009%), середня — 2,83 м (0,047%). Для порівняння: типова одночастотна GNSS на поверхні в умовах відкритого неба зазвичай дає 2–10 м похибки. Тут під землею отримано суттєво вищу точність.
- Заїзд 4. Маршрут 22,9 км до глибини 1 400 м — фактично “півмарафон” у темряві — завершився кінцевою похибкою 15,9 м (0,07%), що свідчить про стійкість до накопичення дрейфу.
- Заїзд 5. Проведено ініціалізацію з визначенням істинної півночі на глибині 1,4 км без магнітометрів і зовнішніх джерел — за процедурою гірокомпасування. Після цього система пройшла 1 км з помилкою лише 1 м, довівши готовність до швидкого розгортання у складних незнайомих умовах.
Інерціальна основа з мінімумом інфраструктури
Серцем гібридної системи є інерціальна навігація Boreas D90 з волоконно-оптичним гіроскопом (FOG INS). Вона не потребує GNSS чи магнітного компаса: надчутлива FOG-технологія вимірює обертання Землі та через гірокомпасування визначає істинну північ, тобто курс машини. Для збереження точності на довгих відрізках INS поєднано з Laser Velocity Sensor (LVS) від Advanced Navigation. Інфрачервоні лазери LVS безперервно фіксують реальну тривимірну швидкість відносно ґрунту, що дає змогу на льоту компенсувати інерційний дрейф.
Цю взаємодію забезпечує програмна платформа AdNav OS Fusion. Адаптивні алгоритми в реальному часі зважують довіру до кожного датчика та формують надійний, безперервний навігаційний розв’язок без GNSS і стаціонарних опорних систем — навіть у найбільш екстремальних умовах.
Думки учасників випробувань
Джо Вандекар, старший продакт-менеджер Advanced Navigation: «Надійність навігації під землею — це не дрібниця, а серйозний операційний вузол. Утримати точність на маршруті 22,9 км у найглибшій шахті Європи без жодної попередньої інформації про середовище — рівень, з яким можуть конкурувати одиниці. Це чіткий крок до справді масштабованої автономії під землею».
Оллі Мюллярі, віцепрезидент з технологій Normet: «Ми працюємо під землею десятиліттями. Побачити таку точність уже з першого заїзду — це сигнал про величезний потенціал для безпечнішої та ефективнішої роботи підземних машин». Пізніше він додав: «Normet спеціалізується на рішеннях для підземного видобутку й тунелювання, тому ми добре знаємо, наскільки складно забезпечити точну та стабільну навігацію. Те, як гібридна система Advanced Navigation тримала позицію з мінімальною інфраструктурою глибоко в Пюхясалмі, — справді вражає. Це потужний крок уперед для автоматизації та безпеки».
Магнус Зеттерберг, старший консультант Combitech, який спостерігав демонстрацію: «Поєднання сенсорів перевершило всі очікування. Я мав справу з подібними датчиками в інших проєктах, але нічого близького за продуктивністю не бачив. Очевидно, що Laser Velocity Sensor є ключовим елементом таких результатів».
Що це відкриває для галузі
Шахти й надалі використовуватимуть частину стаціонарної інфраструктури, проте запропонована технологія різко знижує залежність від неї. Це дає змогу надійно й точно орієнтуватися там, де раніше було недосяжно або небезпечно: керувати парками техніки, передбачати зіткнення, відстежувати матеріали та будувати масштабовані автономні процеси.
Сучасні операції більше не можуть покладатися на одну технологію навігації. Потрібна багаторівнева, «інерціально-спрямована» мультисенсорна архітектура, об’єднана інтелектуальним ПЗ, яка адаптується під специфіку кожного об’єкта. «Зрештою саме така, базована на транспортному засобі та інерціальному ядрі архітектура дає ту стійку основу, яка потрібна гірничій галузі, щоб досягти стратегічної мети — ефективного автономного видобутку руди на глибинах, ворожих до людини», — підсумовує Джо Вандекар.
Комерційний реліз Hybrid Navigation System заплановано на кінець 2025 року.
Повний звіт про демонстраціний заїзд читайте на сайті Advanced Navigation