（一）需求分析

自从无人机技术的应用从高技术武器拓展到工业生产，甚至大众消费品，人们一直在探索无人机的新应用领域，如航拍，植保，巡检等，特别是在快递业如此发达的今天，物流也是无人机的一大应用场景。

传统的快递行业，面临着巨大的人员开销、设备成本等。然而，无人机快递却可以准确而及时地完成货物投递，有效地节约各种资源。无人机物流有三个优势：第一，快速，有数据统计使用物流无人机送快递，可节省现在车辆船舶80%的运送时间；第二，低成本，简单场景下的小批量的投递任务交给无人机，可以降低交通车辆开纸，更充分地发挥人的智力劳动效率，减少体力消耗；第三，在极端条件下，无人机可以轻松抵达地面车辆无法到达的区域，例如在应急救援物资的投送和森林防火任务中，无人机可以大大提高投送效率。

各大物流和电商公司（亚马逊、DHL、京东、顺丰等）均提出和实施了各自的物流无人机研究计划，虽然多数项目还远未进入实用阶段，甚至有些还停留在初期设计，但是在可预见的将来，物流无人机的应用势必会越来越广泛。

（二）解决方案

针对不同的地形特点和距离，可以使用固定翼无人机，多旋翼无人机，以及垂直起降无人机这三种方案进行解决。固定翼无人机可以为航程较远，货物较大、较沉的货件进行运输，而多旋翼无人机可以为航程近，地势极为复杂的地区提供物流服务。

以多旋翼无人机快递为例，该无人机一般采用八旋翼飞行器，其搭载的飞行控制系统包括GPS自控导航系统、iGPS接收器、各种传感器及无线信号发收装置。快递无人机具有GPS自控导航、定点悬浮人工控制等多种飞行模式，集成了三轴加速度计、三轴陀螺仪、磁力、气压高度计等多种高精度传感器和先进的控制算法。同时，快递无人机配有黑匣子以记录状态信息。

无人机全程通过飞控自主飞行。当快递无人机进入失控状态时将自动保持准确悬停，失控超时将就近飞往快递集散分点。快递无人机通过4G网络和无线电通信遥感技术与调度处和自助快递柜等进行数据传输，实时向调度处发送自己的地理坐标和状态信息，接收调度处发来的指令，在接收到目的坐标以后采用GPS自控导航模式飞行，在进入目标区域后向目的快递柜发出着陆请求、本机任务报告和本机运行状态报告，在收到着陆请求应答之后，由快递柜指引快递无人机在快递柜顶端停机平台着陆、装卸快递、及进行快速充电。快递无人机在发出请求无应答超时之后再次向目的收发柜发送请求，三次超时以后向调度处发送着陆请求异常报告、本机任务状态报告和本机运行状态报告，请求指令。快递无人机在与调度处失去联系或者出现异常故障之后将自行飞往快递集散分点。整个流程工作人员通过web端或者移动端软件对无人机实时监控，地面人员只需要做好签收准备即可。

（三）应用案例

三山岛位于江苏省苏州市吴中区东山镇西南太湖中，为一大二小的山岛。为满足岛上的物资运输需求，镇政府拟在三山岛推广无人机快递项目。该项目既要满足可靠性高，智能化程度高，续航时间充足的要求，又要考虑到节约成本、降低风险、保持业务稳定运行。总体实施分三步走。

第一步，对全岛及周边区域通过无人机进行整体测绘，建立三山岛三维立体模型，导出等高线图和地形图，为无人机线路规划做基础底图。根据三山岛地形设计飞行线路，在不增加太多距离的情况下尽量避免高大树木、山体、建筑物和电力设施。操控手可以根据不同的天气选择不同的飞行线路。

第二步，建设无人机物流基础设施。至少建设两个无人机停机坪，用于货物装卸和无人机停放及维护。两个停机坪一个在长圻码头，一个在岛内，在码头准备一个备品备件库，用于无人机的日常维护保养、充放电和存放（见图2-17）。

图2-17无人机快递线路示意图

第三步，无人机的操控。主飞手设置在长圻码头，在两个停机坪设置监控设备，方便在长圻码头的飞手控制飞机在岛内降落。日常以自主降落为主，突发情况飞手接管。

无人机采用共轴多桨无人机，其优点是续航时间长，飞行稳定，抗风能力强。载重在3～5公斤，飞行时间30分钟，直线距离可达到15公里。另外采用共轴无人机的另一个优势是在遇到恶劣天气、动力系统故障、桨叶弹桨等情况下仍可以保持姿态继续完成任务，特别适合在城市上空、环境复杂的山区、和沼泽地区飞行。

物流转运箱采用纸箱或者是定制ABS塑料箱，无人机可采取抛投转运箱或者着落释放的方式。大件的物流直接挂载到无人机云台转送，小件的凑满一箱转运（见图2-18）。

图2-18快递箱示意图

山区无人机运输

2016年，浙江省安吉邮政公司为了解决山区物流难题，打通偏远山区的物流运输"最后一公里"，尝试用无人机完成物流配送。邮政无人机采用了六旋翼设计，外观类似于缩小版的直升机，底部的一体化货舱可以承载5公斤以内的货物，最续航里程最大可达20公里。运输全程自动化，无人机按照设计好的线路起降，邮递员只要把货物装进无人机并通知村邮站工作人员接收即可。工作人员通过Web端或者移动端APP，从云端服务器实时获取物流信息，了解无人机位置、运行状态、包裹处理信息等。据测算，采用无人机完成全场10.5公里的运货飞行距离需要大约15分钟，相比之前节省了大量的送货人力成本。（摘自中央财经http://www.myzaker.com/article/5f90597db15ec01c570a12fa）

海岛无人机运输

浙江省舟山市有着"千岛之城"的美称。自古以来海产资源丰富，但海岛众多、交通不便。物流是当地水产发展的制约环节。顺丰科技开展无人机运输实验，可以将原本3小时的水路运输，变为最快12分钟的直达。随着运输方式的改变，无人机将为当地的水产发展提供巨大的助力。（摘自中央财经http://www.myzaker.com/article/5f90597db15ec01c570a12fa）

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