[发明专利]一种配送无人机移动充电方法

说明书

本发明提供一种配送无人机移动充电方法，包含无人机配送路径的二次优化流程。在调度中心匹配调度流程中，调度中心为无人机和配送车分配配送任务，并根据无人机配送方案待优化优先级次序，为无人机生成可以移动充电的经济配送路线，目的是使无人机可以停在配送车上的充电停机坪上，通过“搭便车”的方法增加无人机续航时间，提高无人机配送的工作效率，降低无人机中途电量不足导致的风险。

技术领域

本发明涉及货物配送、无人机与调度优化领域，在货物配送环节中提出一种经济的配送无人机移动充电方法，利用无人机与配送车配对协作进行货物配送以节约无人机电量，增加无人机续航时间的优化和实施方法。

背景技术

随着科技的持续发展和技术的不断进步，无人机已从军事领域扩展到民用领域，不仅在农业、电力、渔业、林业、安防、救援等方面展露才华，同时也在消费级领域“大展拳脚”，应用日益广泛。可以说，如今的无人机早已飞入了寻常百姓家。美国联邦航空局于2019年4月23日向谷歌母公司“字母表”旗下的无人机配送公司“翼航空”发放美国首个无人机配送许可。这意味着无人机商业配送在美国正式“起飞”。按照许可，“翼航空”将在弗吉尼亚州布莱克斯堡地区用小型无人机送快递，配送重量最高为1.5千克，最远飞行距离约为20公里，未来数月计划收集社区反馈后首先展开无人机送餐服务。而在此之前，“翼航空”已于本月初获得澳大利亚民航安全局批准，在堪培拉正式开始无人机送货业务，在包裹较轻、交货距离较短的快递任务上取得优势。

尽管无人机配送的种种优势令人心动，但到目前为止，续航能力仍旧是无人机投入使用的尚未突破的瓶颈。无人机续航时间的长短，归根结底在于电池。目前市面上大部分民用无人机都使用锂电池作为能源，但锂电池的续航又有着许多制约因素。以外卖配送为例，就如饿了么开发的送餐无人机，最高飞行速度为 65km/h，而满载续航距离最远为20km，也就是说送餐无人机在满载状态下，最多可以飞行20分钟左右。又加上无人机充电速度慢于其耗电速度，甚至需要人力定点更换电池，因此如何最大程度地增加无人机的续航时间，使其可以完成更多配送任务，是亟需解决的问题。

在无人机充电方面，已有多家公司进行无人机无线充电产品的设计与研发，如德国柏林的SkySense公司研发出一款金属无线充电平板，其表面为六边形组成的蜂巢结构；无人机的充电触电通过一个镀金弹簧与导线连接到落脚架，当充电平板连接外部电源，无人机只要降落在充电平板上与镀金弹簧触点接触就可完成充电。利用无线充电技术为无人机补充电量在技术上已成为可能。

目前针对无人机进行货物配送的研究较少，大都是无人机单独送货的基本流程分析；这些研究都未考虑过通过调度优化节约无人机电量，增加无人机续航时间的问题。由于无人机和配送车协作配送的想法更具有现实可行性，因此如何利用二者之间的协作来增加无人机的续航时间成为调度的突破口。

发明内容

为了节约无人机电量，增加无人机的续航时间，使其可以完成配送任务，本发明提供一种配送无人机移动充电方法，其步骤为：

S01、调度中心收到特定区域内的一批配送订单，将配送任务分别分配给一组带移动充电停机坪的配送车和一组配送无人机，并规划它们的初始配送方案，其中无人机的配送方案需满足无人机载重约束，将无人机配送方案存入待二次优化集合D；

S02、调度中心根据二次优化集合D中所涉及的所有无人机当前剩余电量，估计订单预计完成时间，该时间包含无人机电量不足时需要去最近固定充电桩进行充电的时间；根据订单预计的完成时间计算用户满意度，按照满意度从低到高对二次优化集合D中无人机配送方案进行优先级排序；

S03、调度中心按照二次优化集合D中无人机配送方案的优先级次序，依次在所有配送车规划的配送路线上找到能最大程度覆盖无人机配送路线且配送时间区间接近的配送车路线，为无人机生成可以移动充电的经济配送路线，且生成二次优化的配送方案表；