無人機智能配送系統

趙詩喬 包全英 喬美娜 王恩澤 徐鶴東 趙佳彬

摘要：無人機是不斷成熟的傳感、通信、航天技術與人工智能技術融合滲透下的產物。近年來無人機行業在中國迅猛發展，其應用場景不斷擴展延伸。疫情期間，無人機實現了無接觸配送模式，發揮了不可替代的作用，提高效率的同時真正做到送貨上門。業內人士紛紛表示“無接觸配送”必將成為未來一大發展趨勢。

關鍵詞：無人機;智能配送;無接觸配送

中圖分類號： TP18? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）08-0152-03

隨著“中國制造2025”的提出，我國加快推進以智能制造為核心的“工業4.0”戰略。目前對無人機運輸的生活化應用還未普及，故無人機未來發展前景十分可觀。本課題所研究的《無人機智能配送系統》就是利用無人機開發中的合理規劃路線，同時增加了語音互動、人臉識別以及二維碼識別等功能。著手打造短物流平臺，開發末端物流，通過云端中樞的智能調度進行最后一公里的運輸，提高效率的同時也解決了很多配送無法做到真正意義上的送貨上門的痛點問題。以科技進步為動力，為大型企業及國內物流配送公司服務的同時發揮地形測繪的優勢以及其他功能。

1 多用途無人機具有的特征

由于采用模塊化設計的優勢且本產品具備投放裝置以及圖像實時監測裝置，所以在滿足配送任務的同時，也可作為測繪無人機投入使用，實現一機多用，最大限度的發揮無人機的功能。在同時具備real sense 實感模塊和超聲波避障功能的條件下，可以為貨物的安全送達提供保障。與此同時該無人機也支持定點投放貨物，只需要商家在地面站內輸入目標地址，無人機即可執行定點投放任務。針對快遞行業以及小型商戶來說，在考慮到配送時人群聚集、混雜等因素，可能會出現一些不道德的行為，因此我們采用了掃碼取貨的方式，當用戶端收到取貨通知時，系統便會自動生成唯一的一個二維碼，取貨時用戶只需在無人機前置攝像頭展示出自己的二維碼并等待系統識別，無人機便可自動投放貨物，為用戶取貨提供了安全保障。并且可以搭載自動絞盤機和傳送帶，為家住高層的用戶提供更方便快捷的取貨方式。

本系統是集無人機無線遠距離定位遙控，運輸投放，航拍技術，測繪技術，強勁續航，語音提示，溫度保護，個性化設計等功能于一體的軟件和硬件的新型無線設計。

無線遠距離定位遙控：將無人機原有的遙控系統的技術上，加入無線信號發收裝置，衛星自導航系統以及衛星接收器。通過地面及衛星實現地空一體化定位，以此實現遠距離定位遙控;

運輸投放：運輸無人機具有多種飛行模式，例如人工控制，定位懸浮和精準的衛星自控導航，配合當下在建的5G網絡，將會更加精確的實施配送。為了更加保證運輸投放的安全性，我們外加了有三種加速度計，氣壓高度計、磁力計、微型黑盒子、三軸陀螺計等多種高精度傳感器和較為先進的算法控制。

超強續航：將無人機頂部更換為單晶硅太陽能電池，然后在外殼原有的鋰電池，兩者相互結合，實現超強續航;

磁場保護：利用磁屏蔽技術來維護內部不受外界磁場干擾;

溫度保護：利用單片機原理，將連接在單片上的溫度傳感器與太陽能充電裝置相互配合，在程序中設置預設值，超過預設值時，自動切斷充電，來達到溫度保護的效果;

個性化設計：根據當今審美趨勢，我們打算用簡約大氣的外觀模式，這種模式更利于更多人接受。

2 無人機市場現狀

目前我國在民用無人機的研究領域中共有130多家研制機構，民用無人機的類別也變得越來越豐富。很大程度上是在中遠程航程、高空、高速、大載荷等軍用無人機技術逐漸向民用過度的結果。當前無人機的應用范圍已涉及水情檢測，環境監測，救災和國土資源檢查等許多領域。在此次疫情防控工作中，無人機以其不可替代的優勢，發揮了重要的作用。在高速公路的出口，無人機下的二維碼可供司機提前錄入個人信息;在醫院和疾控中心之間，無人機轉運標本和疫情防控的急救物資以及藥品;巨大的產業需求，快速增長的產業規模，競合的產業生態，稀缺的高層次人才，尚不健全的相關法律和廣闊的未來前景。無人機廠家現主要分為兩類，其中一類是專業做飛行器控制后來做無人機整機，這類廠家有著十分深厚的技術底蘊，對技術方向把握準確，另一類是做系統集成，這類廠家有著十分廣闊的人脈關系?，F如今無人機行業的領頭羊大疆則是把飛行器控制和系統集成都做的很好。2013年中國無人機市值已達88億元，2014年中國無人機行業規模突破百億元，截至2017年，中國無人機市值約為151億元，其中民用無人機行業規模為83億元。

無人機產業快速發展的縮影體現在無人機的廣泛應用上。無人機用途廣特點鮮明，系統類型多樣化，所以其在航程及航時、尺寸和質量、飛行高度、速度以及任務等諸多方面上存在著不小的區別。而我們研究的是關于無人機精確定位和運輸投放，在未來這個人工智能和大數據不斷發展的環境下，我們的無人機智能配送技術與之融合滲透，相信我們產品的應用場景將不斷拓寬加深。還有就是今年年初的疫情，無人機“橫空出世，大顯身手”，更加地顯示出了這個行業未來的發展前景是十分廣闊的，以及更多人才和資本的關注和投入，也為未來的發展奠定了堅實的基礎。

3 無人機項目設計路線

3.1 系統設計

將無線充電技術作為核心，單片機技術為輔助的模塊化設計，采用模塊化編程的方法解決各個模塊較多且復雜的問題，小組成員對項目進行分工，最后由項目組長進行組合調試，這種方法有利于合理安排電路板上元器件的焊接和布線，準確的設定傳感器放置的位置，確保硬件系統的正常運行。

3.2 硬件設計

1）無線充電的確定

磁場共振充電：由能量接收裝置和能量發送裝置組成的這個系統，當兩個裝置調整到一個相同的特定頻率上共振，它們就可以彼此交換能量。利用磁場上的共振充電，可實現稍遠距離的無線充電，利用無人機的懸浮功能，進入特定的充電磁場區域，進行無線充電，進而實現長時間的飛行。

2）溫度傳感器

溫度傳感器芯片采用LM135封裝，為了防止其使用的時候短路，燒毀芯片，并防潮防水。我們將引腳用熱塑管隔開;輸入電壓是5V，把探測的溫度區間設定在-55℃～+150℃;為了探測溫度并反饋溫度信息，安裝在硅晶片外殼底部;把溫度傳送給顯示面板進行溫度顯示。

3.3 模塊設計

1） 太陽能充電電路設計

太陽能充電發收裝置主要是采用在正常光線下，由光能轉換為電能并且通過控制電路存放到蓄電池中，也可以直接把光能產生的電能對手機或其他電子數碼產品充電，這是太陽能充電器的基本原理，但必須依據太陽光的光度而定，當沒有太陽光度的時候，可以通過交流電和直流電之間的轉化由控制電路存儲到內置電池中，而智能充電無人機也是正好利用這一功能進行太陽能充電，進一步加長飛行時間。

2） 無人機智能遙控技術設計

本設計是通過將無人機原有的遙控系統的技術上，加入衛星自導航系統，衛星接收器，以及無線信號發收裝置。通過地面及衛星實現地空一體化定位，以此實現遠距離定位遙控;而有空地一體化組成的遙控神經網絡，從而達到精準定位。

3.4 Android客戶端和電腦上位機開發

Android客戶端App和電腦上位機開發使用的是目前應用最廣泛的網絡編程語言之一的Java。

4 結語

綜上所述，無人機智能配送系統是一項涉及范圍較廣，程序設計較為煩瑣的一項系統性工程，而且具有很強的綜合性?，F如今無人機研究領域在不斷地拓展加深，其市場發展也逐步走向規范化。傳統的運輸行業已經逐漸暴露出其各種弊端，所以它被無人機逐步替代。用處廣泛，操作便捷，成本較低，效費比高，無人員傷亡的風險，生存能力強，機動性能好，使用方便等無人機的好處，使得它在民用領域有著更廣闊的前景。隨著通用航空和無人機相關政策的出臺，無人機領域展現出其無限的發展優勢。無人機憑借其智能化、隱身化、集成化、民用化趨勢凸顯，我相信這個行業將會獲得更廣闊的發展前景。

參考文獻：

[1] 秦萬.中國無人機應用的現狀及展望[J].科技風，2019（12）：227.

[2] 文琳.無人機的發展現狀與前景展望分析[J].科學家，2017，5（13）：28，46.

[3] 丁阿維.我國軍用無人機發展趨勢及現狀分析[J].硅谷，2015，8（3）：152，149.

[4] 何希.無人機背后的大應用（微觀）[N].人民日報，2020（5）.

【通聯編輯：唐一東】