一种基于蚁群算法的快递无人机运输系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于蚁群算法的快递无人机运输系统及方法，系统包括调度中心、集散分散快递柜、网点快递柜、无人机和客户终端；调度中心将快递集中派送到集散分散快递柜后，通过网络将分配指令下发到无人机，利用无人机配送到网点快递柜；或者指令无人机将用户准备投递出去的快递从网点快递柜配送到集散分散快递柜后，指示快递人员将相关快递收纳后安排物流；网点快递柜若干，布设在预定位置处，用于收纳集散分散快递柜转送过来的快递或用户准备投递出去的快递；客户终端用于接收调度中心下发的快递位置信息，或向调度中心上传用户放置在网点快递柜内准备投递出去的快递信息。

An express UAV transportation system and method based on ant colony algorithm

The invention discloses a UAV transport system based on ant colony algorithm and express method, system including dispatching center, distribution cabinet, network cabinet, express courier UAV and the client terminal; the dispatch center will express delivery to the centralized distribution Express cabinet, will assign instructions to UAV through the network, without the use of computer distribution to outlets courier cabinet; or instruction Drones will be delivered to the user from the courier outlets courier delivery to the express distribution cabinet cabinet, indicating the courier will receive relevant courier logistics delivery outlets after arrangement; some cabinet layout, at a predetermined position, or the user storage distribution for express courier cabinet transferred prepare delivery out for express courier; customer terminal location information receiving and dispatching center issued, or upload to the dispatch center user place Express delivery information ready to be delivered in a network express cabinet.

【技术实现步骤摘要】
一种基于蚁群算法的快递无人机运输系统及方法
本专利技术属于自动控制
，涉及一种从快递集散分点到达各网点的快递无人机(UAV)送货系统及方法。
技术介绍
目前，国内快递的配送时间大约为3-5天，而在最后的5-10公里的末端派送环节却用掉了至少6小时，以平均配送时间4天来算，这占据了整个配送时间的十六分之一，虽然占比并不高，但这给系统改进和用户体验提升造成了一定的阻碍，为了解决快递最后繁杂的5至10公里，目前有的公司在小区内设置集中配送柜，或者设置集中快递点，但由于设置的集中配送柜或集中快递点过于稀少(数量大则成本高)，还是没有实质上解决快递业上的最后5公里难题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于蚁群算法的快递无人机运输系统及方法，有效地解决了快递业上的最后五公里的问题。本专利技术的系统所采用的技术方案是：一种基于蚁群算法的快递无人机运输系统，其特征在于：包括调度中心、集散分散快递柜、网点快递柜、无人机和客户终端；所述调度中心将快递集中派送到集散分散快递柜后，通过网络将分配指令下发到无人机，利用无人机配送到网点快递柜；或者指令无人机将用户准备投递出去的快递从网点快递柜配送到集散分散快递柜后，指示快递人员将相关快递收纳后安排物流；所述网点快递柜若干，布设在预定位置处，用于收纳集散分散快递柜转送过来的快递或用户准备投递出去的快递；所述客户终端用于接收调度中心下发的快递位置信息，或向调度中心上传用户放置在网点快递柜内准备投递出去的快递信息。本专利技术的方法所采用的技术方案是：一种基于蚁群算法的快递无人机运输方法，其特征在于，包括投件流程和收件流程；所述投件流程，包括以下步骤：步骤A1：调度中心将快递集中派送到集散分散快递柜后，通过网络将分配指令下发到无人机，利用无人机配送到网点快递柜；步骤A2：无人机实时地向调度中心发送状态信息，调度中心实时更新无人机状态列表；步骤A3：集散分散快递柜收到快递后向调度中心发送收件信息，调度中心更新快递投送表；步骤A4：从投送表中取出优先级最高的快递编码，及其所在的快递柜编号和目的快递柜编号；步骤A5：从集散分散快递柜的无人机到达时刻表中取出具备续航能力且最快到达的无人机编号；步骤A6：调度中心向无人机发送指令，给出投件坐标位置；步骤A7：无人机到达目标位后，向网点快递柜发送着陆请求；步骤A8：利用定位系统，网点快递柜精确引导无人机对接着陆装卸快件；步骤A9：无人机装卸后将向调度中心发送快递到位报告；步骤A10：无人机如任务未完，或有其他任务将继续进行；步骤A11：无人机如无其他任务，将接收网点快递柜引导停靠无人机临时停机坪的让位指令，网点快递柜会在收到其他无人机发出着陆请求时发出让位指令；步骤A12：网点快递柜在快递入柜后将向调度中心发送快递到位确认报告，并同时向用户发送手机短信，提醒用户及时收取；步骤A13：超过设定时限未被取走的快递将按照无人查收的方式退回原地，并短信通知用户；退回后超时无人取走的快递将送往就近的集散分散快递柜储存。所述收件流程，包括以下子步骤：步骤B1：无人机实时地向调度中心发送状态信息，调度中心实时更新无人机状态列表；步骤B2：网点快递柜收到快递后向调度中心发送收件信息，调度中心更新快递投送表；步骤B3：从投送表中取出优先级最高的快递编码，及其所在的网点快递柜编号和目的快递柜编号；步骤B4：从网点快递柜的无人机到达时刻表中取出具备续航能力且最快到达的无人机编号；步骤B5：调度中心此无人机发送指令，给出收件坐标位置；步骤B6：无人机到达目标位后，向网点快递柜发送着陆请求；步骤B7：利用定位系统，网点快递柜精确引导无人机对接着陆装卸快件；步骤B8：无人机装卸后将向调度中心发送快递到位报告；步骤B9：无人机如任务未完，或有其他任务将继续进行；步骤B10：无人机如无其他任务，将接收网点快递柜引导停靠无人机临时停机坪的让位指令，网点快递柜会在收到其他无人机发出着陆请求时发出让位指令；步骤B11：快递柜在快递入柜后将向调度中心发送快递到位确认报告，并同时向用户发送手机短信，提醒用户及时收取；步骤B12：超过系统设定时限未被取走的快递将按照无人查收的方式退回原地，并短信通知用户；退回后超时无人取走的快递将送往就近的集散分点储存。相对于现有技术，本专利技术的有益效果是：(1)自动化无人机快递系统利用无人机替代人工投送快递，旨在实现快递投送的自动化、无人化、信息化，提升快递的投递效率和服务质量，以便缓解快递需求与快递服务能力之间的矛盾。(2)降低运营成本、仓库成本、人力成本等，提升行业竞争力，使快递的投送更加的安全、可靠、快捷。(3)利用网点快递柜针对于用户比将无人机直接应用于用户更加安全，快捷和方便，使用蚁群算法和改进后的蚁群算法能够让无人机最大限度的快速，安全的到达目的地，并能够自动适应环境变化。(4)对于常见的禁飞区与高大障碍物，利用改进型的蚁群算法使无人机送货到各网点的距离尽可能趋近于最小值并能够安全快捷地避开，这样一方面能够节省无人机运费开支，另一方面能够达到时间和空间上的最优。(4)加入禁飞区之后的改进型蚁群算法能够规划出一条绕过禁飞区的最优路径。附图说明图1为本专利技术的系统原理图；图2为本专利技术的方法中无人机依建筑物飞行(左)与直飞型(右)示意图；图3为本专利技术的方法中无人机禁飞区误差范围规划图；图4为本专利技术的方法中无人机绕过禁飞区示意图。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请见图1，本专利技术提供的一种基于蚁群算法的快递无人机运输系统，包括调度中心、集散分散快递柜、网点快递柜、无人机和客户终端；调度中心将快递集中派送到集散分散快递柜后，通过网络将分配指令下发到无人机，利用无人机配送到网点快递柜；或者指令无人机将用户准备投递出去的快递从网点快递柜配送到集散分散快递柜后，指示快递人员将相关快递收纳后安排物流；网点快递柜若干，布设在预定位置处，用于收纳集散分散快递柜转送过来的快递或用户准备投递出去的快递；客户终端用于接收调度中心下发的快递位置信息，或向调度中心上传用户放置在网点快递柜内准备投递出去的快递信息(包括快递柜编号、地理坐标、运转状态、拥塞程度等)。本实施例的网点快递柜配置有通信子系统、无人机排队决策子系统、快递管理子系统、无人机引导子系统、若干个无人机停卸台、若干个无人机临时停机坪、自主收发快递管理子系统、充电子系统和快递容纳空间柜；通信子系统，用于无人机实时的向调度中心发送自己的地理坐标和状态信息，接收调度中心发来的指令，在接收到目的坐标以后采用GPS自控导航模式飞行，在进入目标区域后向目的快递柜发出着陆请求、本机任务报告和本机运行状态报告，在收到着陆请求应答之后，由快递柜指引无人机在快递柜顶端停机平台着陆、装卸快递、以及进行快速充电；无人机排队决策子系统，根据无人机编号，任务以及优先权用于给有任务的无人机分配停机平台；无人机引导子系统，用于指引无人机在快递柜顶端无人机停卸台着陆、装卸快递、以及进行快速充电；无人机停卸台，给无人机提供装卸快递的平台，当无人机到达指定位置之后进行装卸货；无人机临时停本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于蚁群算法的快递无人机运输系统，其特征在于：包括调度中心、集散分散快递柜、网点快递柜、无人机和客户终端；所述调度中心将快递集中派送到集散分散快递柜后，通过网络将分配指令下发到无人机，利用无人机配送到网点快递柜；或者指令无人机将用户准备投递出去的快递从网点快递柜配送到集散分散快递柜后，指示快递人员将相关快递收纳后安排物流；所述网点快递柜若干，布设在预定位置处，用于收纳集散分散快递柜转送过来的快递或用户准备投递出去的快递；所述客户终端用于接收调度中心下发的快递位置信息，或向调度中心上传用户放置在网点快递柜内准备投递出去的快递信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于蚁群算法的快递无人机运输系统，其特征在于：包括调度中心、集散分散快递柜、网点快递柜、无人机和客户终端；所述调度中心将快递集中派送到集散分散快递柜后，通过网络将分配指令下发到无人机，利用无人机配送到网点快递柜；或者指令无人机将用户准备投递出去的快递从网点快递柜配送到集散分散快递柜后，指示快递人员将相关快递收纳后安排物流；所述网点快递柜若干，布设在预定位置处，用于收纳集散分散快递柜转送过来的快递或用户准备投递出去的快递；所述客户终端用于接收调度中心下发的快递位置信息，或向调度中心上传用户放置在网点快递柜内准备投递出去的快递信息。2.根据权利要求1所述的基于蚁群算法的快递无人机运输系统，其特征在于：所述网点快递柜配置有通信子系统、无人机排队决策子系统、快递管理子系统、无人机引导子系统、若干个无人机停卸台、若干个无人机临时停机坪、自主收发快递管理子系统、充电子系统和快递容纳空间柜；所述通信子系统，用于无人机实时的向调度中心发送自己的地理坐标和状态信息，接收调度中心发来的指令，在接收到目的坐标以后采用GPS自控导航模式飞行，在进入目标区域后向目的快递柜发出着陆请求、本机任务报告和本机运行状态报告，在收到着陆请求应答之后，由快递柜指引无人机在快递柜顶端停机平台着陆、装卸快递、以及进行快速充电；所述无人机排队决策子系统，根据无人机编号，任务以及优先权用于给有任务的无人机分配停机平台；所述无人机引导子系统，用于指引无人机在快递柜顶端无人机停卸台着陆、装卸快递、以及进行快速充电；所述无人机停卸台，用于给无人机提供装卸快递的平台，当无人机到达指定位置之后进行装卸货；所述无人机临时停机坪，当无人机任务完成无其他任务时收到快递柜的引导在临时停机坪等待调度中心的指令；所述自主收发快递管理子系统，用于检测快递是否达标，包括重量、危险度的检测，如果检测达标，将提示用户输入投递信息和投递等级，在确认目的地可达以后，根据快递重量、送件距离和投递优先级给出价格，用户可现场支付，也可根据需求由快递收取方网上支付或者货到付款；所述充电子系统，通过通信子系统将无人机的电量情况发送给调度中心，调度中心根据具体的运行情况安排无人机进行充电；所述快递容纳空间柜，当快递无人认领时，无人机将快递临时存放在快递容纳空间柜内等待认领；或是在物流的高峰时期无人机无法同时将快递全部送出时，快递容纳空间柜充当一个临时的仓库。3.根据权利要求2所述的基于蚁群算法的快递无人机运输系统，其特征在于：所述若干个无人机停卸台布设有红外激光发射器，用于引导无人机精确降落。4.根据权利要求1所述的基于蚁群算法的快递无人机运输系统，其特征在于：所述集散分散快递柜包括快递集散分点和快递集散基地；所述快递集散分点，负责不同区域间快递的集散功能；无人机接收调度中心指令，将异地快递运往快递集散分点；快递集散分点发出指令引导无人机降落卸货，卸下的快递将传送、聚集、封装、运输；同时调度中心将快递信息发往各目的区域的调度中心；快递集散分点还负责对无人机的安检、维修工作，同时也具备无人机临时停放，快速充电，异常快递仓库功能；所述快递集散基地，异地快递在抵达本区域后先运往快递集散基地，快递集散基地将快递按片区分类，并运往该片区的快递集散分点，同时快递集散基地将所有到达的快递信息入库，并同时将信息发送到调度中心。5.根据权利要求1所述的基于蚁群算法的快递无人机运输系统，其特征在于：所述用户放置在网点快递柜内准备投递出去的快递信息包括快递柜编号、地理...

【专利技术属性】
技术研发人员：王粟，朱飞，江鑫，李庚，邱春辉，徐希，王嘉琪，易梦云，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42