中北大学朔州学院 卫亚楠 张志鑫 侯鹏飞 白永峰 武斐 036000
摘要：近些年，在社会发展下，我国的科学技术水平不断进步，目前，无人机技术的成熟,无人机配送成为近几年工业界和学术界共同关注的热点。由于目前无人机仍存在续航不足、空中管制等限制,车辆与无人机组合配送具有较大的发展空间。包括车辆与无人机协同配送、车辆与无人机并行配送、车辆支持无人机配送、无人机支持车辆配送,以及混合模式配送.根据不同运行模式的特性和应用场景,从运载工具、道路网络、节点构成、弧段约束和优化目标等方面,分析了车辆与无人机组合配送问题的经典要素;并从速度比、无人机单程配送量和停靠策略等方面研究其拓展要素。
关键词：无人机配送；车辆路径问题；组合配送
引言
当前，各类复杂案件的不断出现给公安机关现场环境侦勘、案情发展分析、实时场景监控和集群指挥带来新的挑战，尤其是在面对野外、丛林、河流和楼宇等超大范围复杂场景时，原有监控技术对场景动态监测存在较大的局限性。传统的数据采集和传输模式难以满足公安机关实战需求，无法形成现场的动态追踪、实时监控、信息共享以及快速形成决策依据，致使视频分析和指挥调度等工作过程滞后。设备组网、视图快传、实时研判和指挥调度一体化整合逐渐成为主流的发展趋势。
1车辆与无人机协同配送
车辆与无人机协同配送是一种较为常见的模式(如图1(a)所示).车辆搭载一架或多架无人机,二者分别为各自服务的客户节点送货。鉴于无人机续航能力差、飞行范围较小、载重量有限,无法实现长距离、多客户配送,车辆需在配送途中为无人机提供存储货物与充电服务.无人机在完成某个节点配送任务后,回到车辆上充电,再从该车辆上起飞并继续为其他客户节点送货。
这一模式适合于城市中的末端配送、即时配送等场景。在城市路网中,一些客户位于道路狭窄、车辆难以通行的区域,车辆配送效率低下,用无人机替代更为方便灵活。城市末端配送一般以小件包裹为主,适合无人机配送;车辆在装运大件货物的同时作为无人机的“移动仓库”,可使二者形成优势互补.城市即时配送的物品多为外卖、生鲜、日用品等,强调时效性,车辆在城市路网中可能受制于交通拥堵、限行区域等因素,采用无人机更为快捷高效.车辆与无人机协同配送可看成是TSP(或VRP)的扩展问题,车辆需满足和TSP(或VRP)一致的约束,但仅配送部分节点,剩余节点由无人机配送.由于无人机在配送过程中依赖于车辆,二者需考虑在何处对接,因此对协同性的要求很高。这和传统的拖挂运输问题(truckandtrailerroutingproblem,TTRP)较为类似。TTRP的运载车队由卡车和甩挂运输车组成,服务的客户可根据道路通行条件,被分为仅允许卡车访问的客户和卡车或甩挂运输车均可访问的客户。甩挂运输车分为卡车与挂车两部分,二者均可承载货物,但是挂车无动力,必须附挂于卡车上.卡车可将挂车卸下后单独运输,也可与挂车接回,以整车形式运输。
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2警用无人机数据共享
视频监控图像信息应用，是支撑整个公安应用以及为各警种服务的基础和重点．警用无人机携带专用无线图传设备，可通过微波、４Ｇ等建立通信链路，进行远距离数据传输，将现场数据通过地面控制站发送到指挥中心，从技术层面达到靠前指挥、扁平化指挥的要求．同时，通过多警用业务系统间的数据交换，摆脱单一信息来源的束缚，形成视频侦查移动指挥应用，有效提升了公安机关在反恐维稳、侦查破案中的指挥处置综合能力．目前，部分公安机关对海量资源的采集传输，正在致力于解决视图快速采传应用的安全性、应急需求和承载容量等问题，以及解决语音调度、视图采集、数据回传、精确定位、保密通信等方面的难题．同时，将视频侦查车、远程视频图像传输、无人飞行器移动互联、视频实时指挥等移动作战功能与视频侦查技术平台应用对接和整合，形成移动侦查平台，构建多系统通信机制的无线通信链路，建立无线数据传输通道，支持远程交互，实现公安系统中省厅、市局、区县局和派出所等多级构架联合作战的协同工作模式．通过对视频图像资源的整合、分析、比对及检索等业务的综合应用，提高视频侦查技术分析平台案件研判管理的效率．紧密结合涉案视频研判管理和涉及大数据挖掘、云处理技术等网络化应用的需求，多系统平台整合提供在海量视频数据中快速采集和分布存储、各类资源接入、数据智能分析、规模应用部署的大数据应用，高效实现视频采集、格式解码、目标筛查、特征比对、智能检索、串并关联等涉案视频的业务应用．
3无人机支持车辆配送
无人机支持车辆配送模式是指车辆执行配送任务,由无人机作为辅助,为车辆补货。这种配送模式主要有两类适用场景:一是车辆由于载重限制无法一次性完成订单配送,需由无人机往返配送中心和车辆(或中转站)之间,为车辆补充货物;二是需求实时产生的场景,如:外卖平台、网络货运等.车辆在配送过程中需要无人机及时补货,以完成动态订单的配送。
将该模式定义为VRPDR(vehicleroutingproblemwithdroneresupply),提出无人机不断地从配送中心取货出发,为配送途中的货车实时提供货物,使货车能在给定的时间窗内配送更多的货物。该模型具有高度动态性与实时性,为了简化研究模型,他们考虑了仅有一个配送中心、一辆货车和一架无人机的情况。在模型中设置了一些转运点,无人机先将货物运送到转运点,然后在货车转运点处提货,为指定区域内的客户服务。他们根据订单到达时间、转运点数量、卡车数量和无人机数量的不同取值,分别以农村和城市为例进行综合分析。
结语
无人机的移动智慧警务应用是公安机关完成打击罪犯、维护稳定、服务人民等工作的重要技术手段。目前无人机及装备虽得到广泛应用，但与相关业务的结合不够。深度研究并制定无人机警用实战应用的解决方案，与现时公安应用系统对接和整合，将成为未来警用无人机应用的核心基础和发展方向。
参考文献
[1]任新惠,岳一笛,尹晓丽,等.无人机车辆组合物流配送路径规划探讨[J].飞行力学,2020,38(2):88-94.
[2]刘委青，曲明成，吴翔虎．基于三支决策的无人机－车协同规划算法研究[J].智能计算机与应用，2019，9（4）：27-32．