浅析在城市中无人机物流应用的技术与效益

浅析在城市中无人机物流应用的技术与

效益

摘要：随着无人机行业的飞速发展，近年来，无人机物流也逐步从理论走向

实践，“人力物流”转化为了“智慧物流”。运用无人机配送，不仅能够实现快

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，还能缓解

快递需求与快递服务能力之间的矛盾。因此在未来智慧城市建设的进程中，无人

机物流必将发挥至关重要的作用。

关键词：无人机；智慧物流；城市建设

引言：

近年来，无人机发展势头迅猛，据Global Market Insights Inc.预估，到2027年，商用无人机市场规模将超过550亿美元。而无人机也被应用到了各行各业，而在物流行业，无人机更是能够起到“跨时代”的作用。

一、无人机物流现状与技术

早在2013年，Matternet公司就在海地和多米加共和国测试了无人机网络，

在此次测试中无人机能够携载2公斤物体飞行约10公里。而在中国，同年9月，顺丰自主研发的无人机完成了内部测试，在局部地区试运行。无人机能够自动到

达目的地，误差在2米以内。由此见得，东西方国家都很重视无人机物流体系的

构建和完善，而在近年，国内的无人机物流先锋“迅蚁”发展极为迅速，2020年

参与新冠抗疫，开展医疗物资应急配送，之后便开始为医共体客户提供常态化样

本空运服务。

关于无人机物流所需要的技术问题，主要从两个方面来分析：

第一，无人机本身。考虑到城市用地成本和无人机特性，本文选取多旋翼无人机为参照对象。无人机本身的技术问题，首先，目前大部分的物流无人机在载重约5kg的前提下，续航时间为20min，为了保证配送效率，且由于电池技术的难以突破，这就对无人机充电的速度提出了更高层次的要求。其次，由于城市低空空域环境复杂、建筑物高度不一，无人机的路径规划是物流系统的关键保障。而关于路径规划算法，现已相对完善，遗传算法、蚁群算法、退火算法等等都可用于无人机的路径规划，但当场景为多无人机的情况时，究竟哪一种算法才是最优解还需要经过大量的测试和总结。最后，为了能快速对寄件进行身份识别，视觉识别模块和记忆模块缺一不可。

第二，无人机物流系统的其他配备。除却无人机外，无人机物流的保证运行还需要系统其他部分的辅助完善。首先是物流区域调度中心，本区域所有快递的接收与投放由区域调度中心统一调配，同时对所有无人机进行调度。调度中心监测无人机运行状态，并对出现异常或拥堵的情况实时调节。其次是无人机的自动地面装卸台，装卸台需配备一套中央控制系统，包括货物和无人机数据库、无人机任务配置系统、快递管理系统、定位系统、无人机着陆引导系统。物流无人机向装卸台发送取件申请，中央控制系统读取申请，确认无人机身份，查询该无人机编号，并在数据库采样，由引导着陆系统接引无人机到相应的快递件处，接取快递。最后是抗电磁干扰装置的完善，无人机一旦受到电磁干扰，便是机毁货亡的结局，因为在无人机配送路线或区域内，需加装电磁干扰装置，以防止出现大规模的无人机坠机现象。

二、发展对策及建议

无人机物流的使用所暴露出的问题主要如下：

在技术层面，无人机本身需提高续航、载荷以及抗干扰能力，进一步优化路径规划和自主避障。除无人机本身外系统的其他部分，需提高系统与系统之间的匹配度，实现高度自主，彻底摆脱人力操控。

在运营层面，无人机物流运营商要开拓多方面合作模式。针对供应链上游，可积极与无人机企业达成合作，共同参与建设与运营，从而降低成本、优化资源

配置。针对供应链下游，可与相关物流公司达成稳定的合作，共同实现提高运输

效率的目标。

在政府层面，需进一步完善城市低空空域法律法规。明确政策引导方向并落

实具体方案实施，监控企业正规经营、鼓励企业进行相关技术研发。

三、经济效益和社会效益

由于无人机物流在运营过程中，会涉及到不同利益主体，所对应的效益也会

不同。对于无人机物流企业、场地产权人、消费者能产生直接的经济效益，对于

政府产生的是社会效益、环境效益。

（一）经济效益

对于运营企业，需通过无人机物流为消费者提供服务，获得配送费及政府补贴，从而实现经营业绩的提升，产生直接的经济效益。其利润函数为，

П

1表示利润函数，R

1

表示无人机配送收入，η表示政府补贴，C

1

表示无人机物流

系统建设成本，C

2

表示运行成本。由函数可得运营企业经济效益。

对于消费者，可以通过无人机物流的快捷高效，降低寄取件时间成本，提高工作时间，间接获得经济效益。

对于场地产权人主要通过提供场地供运营企业安装无人机物流系统，直接获得场地租金产生经济效益。

（二）社会、环境效益

社会效益由政府产生。政府通过政策宣传来引导投资者的进入、企业健康发展并良性竞争，从而满足无人机物流需求以发挥起社会效益。同时还可将无人机物流运用在道路监控、突发自然灾害上，为国防和人民的生命安全保驾护航。环境效益的实现是由于企业可通过使用电能来减少其他运输能源的消耗从而达到减少污染保护环境的目的。

四、总结

在当前全球能源和环境严重问题的时代背景下，无人机这种绿色运输方式能

够减少其他能源消耗，所以无人机运用是时代发展的必然趋势。而人力配送效率

低的问题导致了无人机物流应运而生。研发并应用新兴技术对物流进行智能化升级，实现物流资源与无人机需求的精准匹配，提高无人机的资源利用效率，提升

盈利水平，具有良好的社会效益和经济效益。

参考文献

[1]于露.无人驾驶航空器在物流运输领域应用浅析[J].中国物流与采购

[2]郑林,黄伟刚. 智慧城市背景下城市无人机物流的发展思考[C]//中国城

市规划学会城市交通规划学术委员会.绿色·智慧·融合——2021/2022年中国城

市交通规划年会论文集

作者简介：杨洋（2002-），男，汉，内蒙古自治区呼和浩特市，本科，研

究方向：航空航天工程。

金邹昊（2001-），男，汉，四川省绵阳市，本科，研究方向：无人驾驶航

空器系统工程。

张涛（2001-），男，汉，四川省达州市，本科，研究方向：飞行器系统工程。

陈鹏（2002-），男，汉，四川省广安市，本科，研究方向：航空航天工程。