面向山区物流的货车无人机协同配送系统设计

Abstract

针对山区乡村路网稀疏、住户分散及道路易中断导致的末端配送成本高、覆盖不足问题，以西昌市安宁镇和攀枝花市盐边县金河村为对象，设计干线货车集散与支线无人机穿透相结合的协同配送系统。系统将客户划分为主干道货车服务点和偏远无人机服务点，支持无人机异地回收、快速换电及人车时间同步。以总运营成本最小为目标，建立考虑货物负载当量、货车路径、无人机续航、客户服务和同步等待约束的路径规划模型，并采用客户预处理、双层加权K-means聚类、BFS路径筛选、A*路径搜索和模拟退火相结合的混合算法求解。基于61个实测配送节点的仿真结果表明，协同模式总成本为671.25元，总配送时间为12.18 h。按各方案仿真输出计算，协同模式较传统货车模式成本降低16.4%，时间缩短24.4%，较固定仓储无人机模式成本降低40.6%，时间缩短19.8%。协同模式完成全部61个节点服务，并降低山区绕行、长距离返仓和同步等待损耗。