[发明专利]一种无人机快递自动投送路径规划方法

说明书

本发明公开了一种无人机快递自动投送路径规划方法，根据每个快件的地址信息确定无人机投送任务的所有目标站点，规划出一条从快递集散中心出发、经过每个目标站点仅一次且最终返回快递集散中心的最短路径；若该路径上各路径段的长度都小于或等于无人机最大单次飞行距离L_max，则路径规划完成；若某些路径段的长度大于L_max，则在其附近按照本发明提供的方法寻找一个或多个中转站点供无人机补充电量；根据L_max判断是否存在多余的中转站点，若有则将其删除；根据L_max确定在哪些目标站点只需投递快件而无须进行充电操作；由此规划出从快递集散中心出发借道各中转站点将所有快件逐个送达至各自对应的目标站点并安全返回到快递集散中心的最优路径。

技术领域

本发明涉及无人直升机航迹规划领域，特别是一种无人机快递自动投送路径规划方法。

背景技术

随着互联网技术的不断进步，电子购物以其多样性和方便快捷等优势，在人们的日常生活中变得越来越普及。越来越多的人，包括一些乡村的村民，都纷纷加入到网购行列中来。快递行业是与电子购物息息相关、密不可分的。近年来，随着快递服务规模的不断扩大，对投递效率的要求也越来越高，使得快递企业面临着新的挑战。同时，随着城市交通拥堵情况的加剧以及地处偏僻的乡村地区快件业务量的快速增长，使得快递投送的时间成本也在不断增大。此外，人力以及运输等硬性成本的不断上涨，使得快递投送的总成本正变得越来越高。因此，越来越多的快递企业正在寻求高科技手段和现代化物流设备来提高快递投送的效率以降低运输成本。

伴随着无人机技术的进步，无人机以其成本低、效费比高、机动性好、使用方便等优点，正在越来越多的领域得到应用。而在快递投送方面，无人机能够不受地面交通的限制，可以有效提高运送效率；而且，使用无人机向偏僻地区投送快递，经济成本相对于人工运送来说也大大降低了。此外，由于无人机自动充电技术的发展，也大大提高了无人机的活动范围，使得无人机的投送半径大大增加，可以很好地解决较偏远地区快递投送难的问题。但是，无人机在快递投送过程中需要考虑的因素很多，比如飞行路径的选择以及充电续航问题，要想无人机快速、准确、高效地将货物送达，特别是希望无人机在一次飞行任务中可将多个快件依次送达至不同的目标站点(我们称之为多件多点投送)，显然，有效的路径规划算法就是必不可少的。路径规划具有以下作用：第一，能使无人机将多件货物依次送达至各自对应的目标站点并顺利返回到快递集散中心；第二，能选择最优的非任务站点作为总的路径规划的中转站点，方便无人机充电以提高续航能力，从而有效提高无人机的活动范围；第三，可使无人机在完成任务的前提下总的飞行路程最短，这样便能有效地提高快件投递效率，减少能源消耗。

本发明中用到的名词解释如下：

快递无人机：能够投递快件并可通过充电桩自主充电的无人机。本发明中提到的无人机都指这种类型的无人机。

航迹规划：飞行器能够满足飞行任务约束条件的飞行轨迹。

快递集散中心：快递公司的快递集中地，快件在这个地点进行集中处理、分捡、分类、派件。

快递站点：指区域内设置的所有快递投送点，安装有快递柜、能够自动接收无人机快递的站点。每个快递站点都设置有充电桩，以满足无人机长距离飞行的充电需求。

目标站点：在无人机的一次快递投送任务中快件需要被送达的快递站点。

中转站点：指无人机在执行一次长距离快递投送任务时需要经停以补充电量的快递站点。在一次飞行任务中，无人机可能需要经停一个或多个中转站点，视总的飞行距离而定。中转站点它(它们)不是本次任务的目标站点，其作用仅为供无人机借助其充电桩补充电量，以便无人机能够安全地飞行到下一个站点。