CN105069595A - 一种利用无人机实现的快递系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用无人机实现的快递系统及方法，属于无人机应用技术领域。该系统包括至少一架无人机，无人机能够在空中运输快递包裹；多个地面站，地面站之间、地面站与无人机之间能够双向通信，地面站按照预设节点设置，其适用于：第一地面站接收运输快递包裹至第二地面站的请求；将快递参数发送至无人机其中之一；其中接收到快递参数的无人机，适用于：在第一地面站取得快递包裹；根据导航路线飞行至第二地面站。本发明利用无人机实现快递运输中、小件包裹，针对特定节点之间的高频物流需求，通过规划节点网络的拓扑结构，有效地提升了快递的服务范围，并且确保了最佳的物流效率。

Description

一种利用无人机实现的快递系统及方法

技术领域

本发明涉及无人机应用技术领域，具体涉及一种利用无人机实现的快递系统及方法。

背景技术

当前的快递系统已经极大的改变了社会生活的方式，从原来的邮件、货运物流方式的3～7天的物流周期，变成了现在0.5～2天的物流周期，虽然表面看来仅是物流周期的数字变化，但是对于享受这种物流系统与物流方式的使用者来说，这种物流周期的数字变化的实际体验，完全改变了这个行业。物流系统效率的提升，催生了很多新的行业和新的服务方式，并且成为了互联网服务业、互联网商贸业能够实现发展的基础。

现有的快递公司办理快递包裹业务的方式，一直是派快递业务人员上门揽收包裹，回到快递公司后进行包裹登记、分拣、派送，每一件包裹的收件和送件，中途要办理几道手续，包裹的经手人也有几个。这种快递包裹的方式已逐渐不能满足一部分高端客户的市场需求，这一部分高端客户对寄送包裹的要求比较高，第一是包裹不能丢失，安全第一；第二是包裹不能中途泄密，保密要求高；第三是快递包裹的速度要快，尽快将包裹直接送交收件人。

然而，当前的快递系统本质上是通过社会组织效率的管理，最大化的利用了交通工具与人力，实现了物流效率的提升，简单的说，就是根据物流的特点，将待运输的物品经过在配送点聚合、在配送点之间集中配送，调用人力实施最后5公里的配送，其中将配送的过程分成了长距离、中距离、短距离几类，对于长距离配送，采用大负荷的交通工具来实施；对于中距离的配送，采用小型交通工具(包括汽车、三轮车、电动车等)来实施；对于最后1公里的配送，直接使用人力实现。

在上述快递系统中，受限于人力配送的成本与生理特性，快递系统的极限处理效率已经接近，以中国当前的物流发转水平为例，能够达到全国绝大多数范围内的一天内送达，同城半天抵达，特殊情况同城2小时内送达，基本已经是技术发展的极限。

这些包裹中，大部分是重量轻的小件包裹，小部分是不太重的中件包裹，基本上没有大件包裹，如何才能尽快将中、小件包裹快递、安全的送到客户手中，取得广大购物顾客的满意，是目前亟需解决的一个技术问题。快递包裹的新的市场需求，催生出快递包裹的新的经营方式。

例如：申请号为201310212234.8、发明名称为《快递包裹的无人机在高层楼房之间直达送货的应用系统》的中国发明专利公开了快递包裹的无人机在高层楼房之间直达送货的应用系统，在高层楼房甲顶层设有包裹仓库甲，包裹仓库甲下面的楼层内安装有无线天线甲、导航雷达甲、导电线甲、计算机控制中心甲、包裹储运中心甲、临街窗口甲、无人机升降平台甲，在高层楼房乙中层设有包裹仓库乙、导航雷达乙、导电线乙、计算机控制中心乙、包裹储运中心乙、临街窗口乙、无人机升降平台乙。计算机控制中心甲调控的导航雷达甲、无线天线甲与计算机控制中心乙调控的导航雷达乙、无线天线乙实现空中通信并选定空中航线，确保快递包裹的无人机飞行在无人机升降平台甲和无人机升降平台乙之间直达运送包裹。

此外，申请号为201310212161.2、发明名称为《一种快递包裹的无人机》的中国发明专利申请公开了一种快递包裹的无人机，先将需要快递的包裹分别装入货舱甲和货舱乙，无线天线接收的信号输入导航雷达和计算机控制中心，锂离子电池甲供电，驱动电动机甲、传动轴甲、旋转翼甲旋转产生飞行动力，锂离子电池乙供电，驱动电动机乙、传动轴乙、旋转翼乙旋转产生飞行动力，雷达导航和计算机控制中心控制电动机甲、旋转翼甲的旋转和电动机乙、旋转翼乙的旋转，并按照导航雷达和计算机控制中心设定的飞行路线由尾舵调控飞行方向飞往目标地。安装在无人机底部的前行走轮和后行走轮在目标地降落后，开启货舱门甲取出货舱甲中的快递包裹，开启货舱门乙取出货舱乙中的快递包裹。

然而，上述方案中仅仅只是描述了两台无人机在两个高楼之间的简单对飞模式，不能解决目前海量包裹的快递需求，而使用者对于物流效率的提升效率的需求是无限的。虽然有人提出了3D打印概念，实际上未来实现了在异地直接打印需求的方案，是物流系统的终极解决方案。但是3D打印技术本身还未成熟，所以这种快递系统的需求改进方案仅是一个美好的设想而已。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种利用无人机实现的快递系统及方法，采用无人机实现中、小件快递包裹的超高频运输，针对高快递需求地点按照节点化方式建设，能够快速配送典型如文件、合同、资料等物品。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种利用无人机实现的快递系统，包括至少一架无人机，所述无人机能够在空中运输快递包裹；多个地面站，所述地面站之间、所述地面站与所述无人机之间能够双向通信，其特征在于：所述地面站按照预设节点设置，其至少适用于：第一地面站接收运输快递包裹至第二地面站的请求；将至少包括所述快递包裹第一地面站和第二地面站的快递参数发送至所述无人机其中之一；其中接收到所述快递参数的无人机，进一步适用于：在所述第一地面站取得所述快递包裹；根据导航路线飞行至所述第二地面站。

进一步的，还包括地面站管理系统，其适用于与各个地面站无线通信，调配各个地面站。

进一步的，所述地面站管理系统进一步包括节点规划装置，其适用于根据数据挖掘设置地面站的拓扑结构。

进一步的，所述快递参数还包括快递包裹的重量、体积、性质、第一地面站和第二地面站之间的距离，所述地面站根据所述快递参数选择适当的无人机来运输所述快递包裹。

进一步的，所述地面站进一步包括信标定位单元、中央控制单元、任务管理单元、设备管理单元、通信控制单元，其中：

所述信标定位单元适用于对无人机的降落和/或起飞实现导航指引；

所述中央控制单元适用于控制地面站的所有操作；

所述任务管理单元适用于管理快递任务；

所述设备管理单元适用于管理无人机；

所述通信控制单元适用于实现地面站与无人机、其他地面站或者其他便携式控制终端的通信功能。

根据本发明的另一个方面，提供了一种利用无人机实现的快递方法，该方法包括以下步骤：

按照预设节点设置多个地面站；

第一地面站接收运输快递包裹至第二地面站的请求；

选择无人机；

发送快递参数至被选择的无人机；

被选择的无人机将所述快递包裹从所述第一地面站运输至所述第二地面站。

进一步的，所述第一地面站接收运输快递包裹至第二地面站的请求步骤，具体包括以下步骤：

第一地面站接收运输快递包裹的请求；

在规定时间内确认运输至相同第二地面站的所述请求的快递包裹的总重量和/或总体积，判断是否形成一次快递任务；

当确定形成一次快递任务时，对所述快递任务进行分类编号；

形成快递任务列表。

进一步的，还包括对所述快递任务进行优先级排序的步骤。

进一步的，所述选择无人机的步骤之后，还包括：

所述第一地面站将被选择的无人机信息、快递包裹信息发送至所述第二地面站。

进一步的，所述被选择的无人机将所述快递包裹从所述第一地面站运输至所述第二地面站步骤之后，还包括：

所述第二地面站发送确认所述快递包裹已经送达的通知至所述第一地面站；

所述第一地面站从快递任务列表中标记该已完成的任务。

本发明公开了一种利用无人机实现的快递系统及方法，利用无人机实现快递包裹的快速运输，针对特定节点之间的高频物流需求，设计了符合无人机特点的快递系统，通过规划节点网络的拓扑结构，有效地提升了快递的服务范围，并且确保了最佳的物流效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例一的利用无人机实现的快递系统结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例二的利用无人机实现的快递系统结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例三的利用无人机实现的快递系统结构示意图；

图4示出了根据本发明实施例四的利用无人机实现的快递方法流程图；

图5示出了基于上述实施例四的利用无人机实现的快递方法中地面站快递任务发布机制流程图；

图6示出了基于上述实施例四的利用无人机实现的快递方法中地面站快递任务标记流程图；

图7示出了基于上述实施例四的利用无人机实现的快递方法中无人机完成快递任务的过程流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

无人飞行器简称“无人机”，英文缩写为“UAV(unmannedaerialvehicle)”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。

本发明实施例中优选的无人飞行器为多旋翼无人飞行器(或称为多旋翼飞行器)，可以是四旋翼、六旋翼及旋翼数量大于六的无人飞行器。优选的，机身由碳纤维材料制成，在满足较高使用强度和刚度的前提下，可大幅减轻机身的重量，从而降低多旋翼无人飞行器的动力需求以及提高多旋翼无人飞行器的机动性。当然，在本发明的其他实施例中，机身还可以由塑料或者其他任意使用的材料制成。机身上设有多个相对于所述机身中的对称平面呈对称分布的浆臂，每一个浆臂远离所述机身的一端设有桨叶组件，所述桨叶组件包括安装在所述浆臂上的电机和连接在所述电机的输出轴上的桨叶，每一片桨叶的旋转轴线均位于同一圆柱面上。

本发明技术方案采用的飞行拍摄设备主要是指小、微型多旋翼无人飞行器，这种无人飞行器体积小、成本低、飞行稳定性较好，飞行拍摄成本低等。本发明使用的飞行器，典型的以四轴多旋翼飞行器为代表。

实施例一、一种利用无人机实现的快递系统。

图1为本发明实施例一的利用无人机实现的快递系统结构示意图，本发明实施例将结合图1进行具体说明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种利用无人机实现的快递系统100，包括至少一架无人机(102-1，102-2)，图1中仅画出两架作为示例性说明，实际系统中可以是两件以上的任意多架，所述无人机(102-1，102-2)能够在空中运输快递包裹；多个地面站，同样的，图示中以第一地面站101-1和第二地面站101-2作为示例性说明，实际系统中的地面站数量不受限制，所述地面站(101-1，101-2)之间、所述地面站(101-1，101-2)与所述无人机(102-1，102-2)之间能够双向通信，其特征在于：所述地面站(101-1，101-2)按照预设节点设置，其至少适用于：第一地面站101-1接收运输快递包裹至第二地面站101-2的请求；将至少包括所述快递包裹第一地面站101-1和第二地面站101-2的快递参数发送至所述无人机(102-1，102-2)其中之一；其中接收到所述快递参数的无人机(102-1，102-2)，进一步适用于：在所述第一地面站101-1取得所述快递包裹；根据导航路线飞行至所述第二地面站101-2。

需要说明的是，在本发明中以第一地面站101-1指代无人机(102-1，102-2)获得快递包裹、起飞的地面站，以第二地面站101-2指代无人机(102-1，102-2)释放快递包裹、降落的地面站，“第一”和“第二”不是数量限制，也没有功能限制，实际系统中，所述第一地面站101-1和第二地面站101-2在有些时刻或者同时是可以互换的，例如，第一地面站101-1发起向第二地面站101-2运输快递包裹任务的同时，所述第二地面站101-2可能同时也在向第一地面站101-1或者其他任意地面站(如第三地面站、第四地面站或者第N地面站)发起运输快递包裹的任务，在这时，第二地面站101-2就是源地面站，而第一地面站101-1或者其他任意地面站就是目的地面站。在本发明中，任意两个地面站之间是可以相互通信的，经过认证注册的无人机(102-1，102-2)可以在任意两个地面站之间起飞、降落。甚至，当所述第一地面站101-1和所述第二地面站101-2之间的距离较远时，在所述第一地面站101-1和所述第二地面站101-2中间还可以包括中继地面站，此时，可以选择同一台无人机从所述第一地面站101-1取得快递包裹后，先飞行至所述中继地面站，在所述中继地面站该无人机进行充电或者更换电源模块或故障自检后，继续从所述中继地面站飞行至所述第二地面站101-2；或者，也可以由多台无人机接力飞行，即第一无人机从所述第一地面站101-1取得快递包裹后飞行至所述中继地面站，在所述中继地面站释放所述快递包裹，由第二无人机取得所述快递包裹，继续运输至所述第二地面站101-2。这里的中继地面站数量也是不受限制的。

本发明实施例中优选的，所述无人机包括无人机控制系统、一个或多个电源模块、螺旋桨、快递包裹的存储装置，所述电源模块可以是电池电源、太阳能电源、液压电源、超级电容、燃料电池，以及其他可选择的电源产生装置，或者上述任意电源形式的组合。例如，所述电源模块可以是一块6000mAh的锂电池。所述电源模块为所述无人机控制系统和所述螺旋桨提供电源。所述无人机着陆时可以自主移除或者替换另外的电源模块。

本发明实施例中优选的，所述地面站可以是高楼的楼顶、临窗阳台、一片空地或者物料运输设施或者任意可以安全存放物品的地点。

本发明实施例中优选的，还包括地面站管理系统，其适用于与各个地面站(101-1，101-2)无线通信，调配各个地面站(101-1，101-2)。

本发明实施例中优选的，所述地面站管理系统进一步包括节点规划装置，其适用于根据数据挖掘设置地面站的拓扑结构。

本发明实施例中优选的，所述快递参数还包括快递包裹的重量、体积、性质、第一地面站101-1和第二地面站101-2之间的距离，所述第一地面站101-1根据所述快递参数选择适当的无人机(102-1，102-2)来运输所述快递包裹。

本发明实施例中优选的，所述无人机接收所述快递参数，例如快递包裹的信息、第一地面站信息和/或第二地面站信息，通过人工或自动或半自动的方式从所述第一地面站取得所述快递包裹。所述地面站可以是物料运输设备或者第三方卖家，也可以是商务大楼。所述无人机可以自主规划一条从第一地面站达到第二地面站的航线轨迹，也可以在接收所述快递参数的同时，接收所述地面站或者所述地面站管理系统甚至其他便携式控制终端的预先规划好的飞行航线信息，然后在空中将所述快递包裹运输至所述第二地面站。

本发明实施例中优选的，所述无人机或者所述地面站或者所述地面站管理系统或者所述便携式控制终端，还可以接收来自其他无人机或者其他任意互联网络设备发送的天气(例如，刮风，下雨，下雪等)、着陆条件和/或交通状况等信息，并利用所述信息规划无人机的航线轨迹或者实时修正预先规划好的飞行航线轨迹。

本发明实施例中优选的，所述地面站(101-1，101-2)进一步包括信标定位单元、中央控制单元、任务管理单元、设备管理单元、通信控制单元，其中：

所述信标定位单元适用于对无人机的降落和/或起飞实现导航指引；

所述中央控制单元适用于控制地面站(101-1，101-2)的所有操作；

所述任务管理单元适用于管理快递任务；

所述设备管理单元适用于管理无人机(102-1，102-2)；

所述通信控制单元适用于实现地面站(101-1，101-2)与无人机(102-1，102-2)、其他地面站或者其他便携式控制终端的通信功能。

本发明实施例中优选的，当所述无人机到达所述第二地面站时，需要识别可以安全着陆的区域或者表面，然后释放所述快递包裹，完成这次快递任务。无人机的降落可以在所述第二地面站的所述信标定位单元的辅助下完成，也可以在其他远程控制器提供的遥控指令下完成，还可以使用存储的第二地面站信息来导航指引，存储的第二地面站信息包括该第二地面站安全着陆区域以及着陆区域的地理坐标。完成本次快递任务之后，所述无人机可以飞回所述第一地面站，也可以在所述第二地面站接收新的快递任务飞往相应的目的地面站，还可以寻找适当的地方进行电量补充或者更换电量模块，以及故障检测等。

本发明实施例中优选的，在自动化操作实现方式中，所述无人机还可以包括物品获取和/或释放控制装置和操作装置，其用于实现所述快递包裹的自动放置到该无人机的存储装置中，以及在所述无人机降落到目的地面站时或者达到目的地面站指定高度时，自动释放所述快递包裹，而不需要人工操作，进一步提高所述快递系统的效率和安全性。

本发明实施例中优选的，所述无人机还可以包括图像采集装置，所述图像采集装置可以用于辅助该无人机的起飞或降落甚至飞行过程，例如，在降落时，所述图像采集装置拍摄所述目的地面站周围的环境，帮助选择安全、平整的表面进行着陆；还可以在无人机飞行过程中，采集无人机下方的图像，从而判断周围的交通状况、是否有人群或者动物在附近的，这样无人机可以提前躲避障碍物，重新规划飞行航迹。

本发明实施例公开了一种利用无人机实现的快递系统，利用无人机实现快递包裹的快速运输，针对特定节点之间的高频物流需求，设计了符合无人机特点的快递系统，对于最简单的节点结构，比如只有AB两点的间距较近的节点结构，可以实现高频对飞式的快递服务，并且成本可控。对于更为复杂的需求，可以通过增加节点数量，规划节点网络的拓扑关系，有效地提升了快递的服务范围，并且确保了最佳的物流效率。另一方面，节点地面站对快递任务信息的统一登记、统计、数据采集的管理方式，为节点的任务管理提供了可预测性，节点之间快递任务的时间是可控的，因此，这些数据也为整个节点网络在任务分配和管理上提供了数据基础，能够进一步提升系统的运行效率。

实施例二、一种利用无人机实现的快递系统。

图2为本发明实施例2的利用无人机实现的快递系统结构示意图，本发明实施例将结合图2进行具体说明。

如图2所示，本发明实施例提供了一种利用无人机实现的快递系统200，包括至少一架无人机，图中仅画出三架无人机(204-1、204-2、204-3)作为示例说明，在此无人机的数量并构成对本发明的限制，所述无人机(204-1、204-2、204-3)能够在空中运输快递包裹；多个地面站，同样的，图中仅画出三个地面站(203-1、203-2、203-3)作为示例说明，实际系统中所述地面站的数量是不受限制的，所述地面站(203-1、203-2、203-3)之间、所述地面站(203-1、203-2、203-3)与所述无人机(204-1、204-2、204-3)之间能够双向通信，其特征在于：所述地面站(203-1、203-2、203-3)按照预设节点设置，其至少适用于：源地面站接收运输快递包裹至目的地面站的请求；将至少包括所述快递包裹源地面站和目的地面站的快递参数发送至所述无人机(204-1、204-2、204-3)其中之一；其中接收到所述快递参数的无人机，进一步适用于：在所述源地面站取得所述快递包裹；根据导航路线飞行至所述目的地面站；还包括地面站管理系统201，其适用于与各个地面站(203-1、203-2、203-3)无线通信，调配各个地面站(203-1、203-2、203-3)。

本发明实施例中优选的，所述地面站管理系统201进一步包括节点规划装置202，其适用于根据数据挖掘设置地面站(203-1、203-2、203-3)的拓扑结构。

具体的，所述地面站管理系统201可以收集既往电子商务购物平台、快递公司的订单信息、实时采集所述地面站的快递任务信息，所述节点规划装置202通过对这些海量数据的统计、分析，能够获得哪些地点是高频快递需求点，哪些地点的快递包裹主要是小件或者轻重量的物品，并根据地理位置信息，例如周边的交通状况、人群居住密集度等，规划地面站的节点设置，并能够实时根据情况变化，优化地面站的拓扑结构。

本发明实施例中，所述快递系统包括可以相互之间双向通信的节点地面站，在这些地面站之间实施快递运输的小微型无人机，以及由地面站和无人机共同构成的系统结构。该系统的框架既可以通过实体的专门服务器来作为整个系统的底层，调配各个地面站的工作过程，也可以采用软件架构的底层，所有地面站按照云端工作的方式，来实现系统架构。

本发明实施例中优选的，所述地面站管理系统201还包括无线通讯控制装置，其适用于实现所述地面站管理系统201、任意地面站、任意无人机之间的双向通信。例如，所述地面站之间利用Wi-Fi或者其它无线通信装置形成无线网状网络。例如，所述无人机、所述地面站利用已存的无线网络(例如，蜂窝网，Wi-Fi，卫星通信)实现通信。

所述地面站管理系统201可以作为网络计算平台的一部分，所述网络计算平台是通过网络维护和访问的实现处理器、存储、软件、数据访问和其它组件功能的计算基础设施，所述网络可以是网状网络和/或其它无线或有线网络(例如，互联网)。

本发明实施例中优选的，所述地面站管理系统201可以包括一个或多个服务器，例如第一服务器、第二服务器、以及第N服务器。这些服务器的数量可以是任意的，例如服务器群、堆栈以及其他类似的在数据中心常用的服务器形式。进一步的，这些服务器还包括一个或多个处理器以及存储器，所述存储器中可以存储无人机管理系统，所述无人机管理系统可以与所述地面站、所述无人机进行双工通信。其中，所述无人机管理系统可以用于对整个快递系统可调配的无人机进行管理，例如，可以根据从所有地面站收集的快递包裹数量、重量、体积等信息，增加或减少在快递系统中注册认证的无人机，或者调整无人机的机型，选择性能参数适合的无人机机型，或者根据各个地面站当前的任务需求旺盛程度，给不同地面站分配不同数量、不同类型的无人机，或者还可以在无人机飞行过程中发生与地面站失去联系或者身份识别不通过时，该无人机可以向所述无人机管理系统发送信息，所述无人机管理系统对其发出下一步的指示命令，例如分配距离其最近的地面站着陆等。

具体的，所述快递系统内的多个节点地面站可以实现彼此的通信，并且可以基于一个中间层实现更大范围的数据交换，这些地面站之间还可以通过一个系统层来统一控制，在本发明实施例中虽然是按照如上架构设计，但是实际系统中，这种架构也不是唯一的，这些地面站也可以是相互独立的设计，每个地面站都能够独立完成对用户的服务以及对无人机的自动控制，同时各个地面站能够根据工作需求，将必要的信息向其它地面站进行双工通信。

例如，假设一电子商务购物平台的用户通过账号登录该平台，并选定好需要购买的商品，用户在该电子商务购物平台的图像用户界面上可以选择无人机快递运输方式、商品送达目的地以及运输时间，所述地面站管理系统处理用户订单，按照用户订单中的商品所在地、用户指定的送达目的地，将其分配给适当的地面站。然后地面站在其赋闲的无人机中选择性能参数合适的无人机执行本次快递任务。

本发明实施例公开了一种利用无人机实现的快递系统，利用无人机实现快递包裹的快速运输，针对特定节点之间的高频物流需求，设计了符合无人机特点的快递系统，对于最简单的节点结构，比如只有AB两点的间距较近的节点结构，可以实现高频对飞式的快递服务，并且成本可控。对于更为复杂的需求，可以通过增加节点数量，规划节点网络的拓扑关系，有效地提升了快递的服务范围，并且确保了最佳的物流效率。另一方面，节点地面站对快递任务信息的统一登记、统计、数据采集的管理方式，为节点的任务管理提供了可预测性，节点之间快递任务的时间是可控的，因此，这些数据也为整个节点网络在任务分配和管理上提供了数据基础，能够进一步提升系统的运行效率。

本发明实施例中其它内容参见上述发明实施例中的内容，在此不再赘述。

实施例三、一种利用无人机实现的快递系统。

图3为本发明实施例三的利用无人机实现的快递系统结构示意图，本发明实施例将结合图3进行具体说明。

如图3所示，本发明实施例提供了一种利用无人机实现的快递系统300，包括至少一架无人机(302-1、302-2)，所述无人机(302-1、302-2)能够在空中运输快递包裹；多个地面站(301-1、301-2)，所述地面站(301-1、301-2)之间、所述地面站(301-1、301-2)与所述无人机(302-1、302-2)之间能够双向通信，其特征在于：所述地面站(301-1、301-2)按照预设节点设置，其至少适用于：第一地面站301-1接收运输快递包裹至第二地面站301-2的请求；将至少包括所述快递包裹第一地面站301-1和第二地面站301-2的快递参数发送至所述无人机(302-1、302-2)其中之一；其中接收到所述快递参数的无人机(302-1、302-2)，进一步适用于：在所述第一地面站301-1取得所述快递包裹；根据导航路线飞行至所述第二地面站301-2；所述地面站(301-1、301-2)进一步包括信标定位单元303、中央控制单元304、任务管理单元305、设备管理单元306、通信控制单元307，其中：

所述信标定位单元303适用于对无人机的降落和/或起飞实现导航指引；

所述中央控制单元304适用于控制地面站(301-1、301-2)的所有操作；

所述任务管理单元305适用于管理快递任务；

所述设备管理单元306适用于管理无人机(302-1、302-2)；

所述通信控制单元307适用于实现地面站(301-1、301-2)与无人机(302-1、302-2)、其他地面站或者其他便携式控制终端的通信功能。

本发明实施例中优选的，所述信标定位单元303可以采用信标定位的方式辅助无人机的起飞或着陆。还可以在其他传感器的辅助下帮助无人机安全起飞或着陆，例如光学传感器、红外传感器、超声波传感器等。

本发明实施例中优选的，所述任务管理单元305主要负责接收用户的快递包裹请求，并对这些快递包裹进行确认，判断是否形成一次快递任务，这里确认考虑的因素可以包括是否中、小件包裹、重量是否超标、体积是否超标、用户要求的运输时间、快递包裹中的物品是否易碎、易燃、有毒等危险物品；当确认形成一次快递任务时，对这些快递任务进行分类编号，还可以根据接收时间、重要程度及用户要求的运输时间等进行优先级排序，最后放入快递任务列表中，等待处理。

本发明实施例中优选的，所述设备管理单元306主要负责管理无人机，这里管理的无人机既包括当前地面站可以调配的或者注册的无人机，也包括从其他地面站执行快递任务将要飞行至当前地面站的无人机，例如，从当前地面站起飞的无人机的航迹规划、多架无人机同时起飞时的排队及安全性保障。再例如，无人机降落时的位置分配、多架无人机同时或者前后相差不远降落至该地面站时的排队。进一步的，所述设备管理单元306还可以管理降落的无人机充电或者更换电源模块、故障自检、故障维修等。

本发明实施例公开了一种利用无人机实现的快递系统，利用无人机实现快递包裹的快速运输，针对特定节点之间的高频物流需求，设计了符合无人机特点的快递系统，对于最简单的节点结构，比如只有AB两点的间距较近的节点结构，可以实现高频对飞式的快递服务，并且成本可控。对于更为复杂的需求，可以通过增加节点数量，规划节点网络的拓扑关系，有效地提升了快递的服务范围，并且确保了最佳的物流效率。另一方面，节点地面站对快递任务信息的统一登记、统计、数据采集的管理方式，为节点的任务管理提供了可预测性，节点之间快递任务的时间是可控的，因此，这些数据也为整个节点网络在任务分配和管理上提供了数据基础，能够进一步提升系统的运行效率。

本发明实施例中其它内容参见上述发明实施例中的内容，在此不再赘述。

实施例四、一种利用无人机实现的快递方法。

图4为本发明实施例四的利用无人机实现的快递方法流程图，本发明实施例将结合图4进行具体说明。

如图4所示，本发明实施例提供了一种利用无人机实现的快递方法，包括以下步骤：

步骤S401：按照预设节点设置多个地面站；

本发明实施例中优选的，所述多个地面站的节点设置，可以根据既往快递信息进行规划，例如哪些地理位置的快递需求量大、快递频率高、快递包裹主要是中、小件，从而在这些地理位置设置相应的地面站并分配适量适当的无人机供其调配；还可以实时收集现有地面站的快递任务信息，动态调整地面站的设置。所述地面站可以设置的高楼的楼顶或者临窗的阳台或者空旷的平地甚至是一个平整的书桌，只要地面站可以安全降落并释放快递包裹即可，甚至所述无人机不需要降落在该地面站，而是飞行到该地面站的指定高度时，空投该快递包裹到所述地面站。

步骤S402：第一地面站接收运输快递包裹至第二地面站的请求；

本发明实施例中优选的，所述第一地面站是快递包裹的源位置所在地，所述第二地面站是所述快递包裹要送达的目的地。

步骤S403：选择无人机；

在本发明实施例中，选择无人机可以考虑的因素包括：所述快递包裹的体积、重量、性质、用户要求的运输时间、无人机的性能参数、预估的运输时间、无人机的电源电量等。从步骤S402获得第一地面站和第二地面站的信息，可以计算出两者之间的距离，根据距离和无人机的飞行速度可以预估出大致的运输时间及所需的电源电量。

步骤S404：发送快递参数至被选择的无人机；

在本发明实施例中，所述快递参数包括该快递任务的分类编号、第一地面站信息、第二地面站信息，还可以包括该快递包裹的存放地信息，因为，在一些情况下，所述快递包裹可以不位于所述第一地面站，而是位于其物品仓库内，例如电子商务购物平台上的第三方卖家的仓库，当所述电子商务购物平台通过判断其某次订单可以作为一次无人机快递任务时，会将其分配给距离该第三方卖家的仓库最近的第一地面站的无人机，这种情况下，被选择的无人机需要获得该快递包裹的存放地信息。而在另外一些情况下，例如两栋商务大楼之间的分别设置的第一地面站和第二地面站之间，其中，所述第一地面站就是该快递包裹的所在地，此时，被选择的无人机只需要获得该第一地面站信息即可取得快递包裹。

本发明实施例中优选的，所述快递参数还可以包括所述第一地面站和第二地面站之间的中继地面站信息。当所述第一地面站和第二地面站之间的距离较远，无人机的电源模块无法一次性完成时，可以在这两个地面站之间选择或设置中继地面站。

所述第一地面站、第二地面站、中继地面站信息，可以包括地面站的地理位置坐标、安全降落区域、周边环境等情况。

步骤S405：被选择的无人机将所述快递包裹从所述第一地面站运输至所述第二地面站。

本发明实施例中优选的，首先，被选择的无人机通过自动或半自动或手动的方式取得所述快递包裹；

然后，被选择的无人机可以在地面站或者地面站管理系统或者其他实体遥控器或者用户的便携式移动终端的控制下起飞，也可以由被选择的无人机自身所携带的传感器和控制模块的操作下起飞，例如图像采集装置、超声波传感器、红外传感器等；

被选择的无人机根据预先存储的飞行航迹或者自主规划的飞行航迹下飞行至所述第二地面站；

被选择的无人机降落在所述第二地面站或者飞行到所述第二地面站指定高度时，释放所述快递包裹。

本发明实施例中优选的，所述第一地面站接收运输快递包裹至第二地面站的请求步骤，具体包括以下步骤：

第一地面站接收运输快递包裹的请求；

在规定时间内确认运输至相同第二地面站的所述请求的快递包裹的总重量和/或总体积，判断是否形成一次快递任务；

当确定形成一次快递任务时，对所述快递任务进行分类编号；

形成快递任务列表。

本发明实施例中优选的，还包括对所述快递任务进行优先级排序的步骤。

当任务需求较多时，系统不断生成适于单台小微型无人机完成的快递任务，并将其按照任务完成的优先级别进行排序。然后，将这些快递任务分别分配给地面站的无人机，地面站存在多台赋闲可用的无人机的情况下，可以按照快递任务顺序和/或同时完成这些任务。当然，所述优先级排序不是必须的，根据当前的无人机配送能力、任务需求多少来定，在任务需求超过当前可调配的无人机时，进行快递任务的优先级排序，反之可以不用。

例如，系统的A地面站接到12件物品快递需求，根据物品重量、物品体积、物品性质以及任务登录时间还有目的地面站，甚至用户的特殊要求，将这些物品快递需求分成了3个快递任务，并按照先后顺序以及重要程度将这3个快递任务编号为1号、2号、3号任务，然后系统立即将1号、2号任务分配给赋闲可用的2台无人机完成，5分钟后，另一台无人机从别处接到将物品送到A地面站的快递任务，并飞抵A地面站，此时A地面站完成接收后，迅速将3号任务分配给该新到的无人机，并发送快递参数至该无人机，该无人机完成3号任务。

本发明实施例中优选的，所述选择无人机的步骤之后，还包括：

所述第一地面站将被选择的无人机信息、快递包裹信息发送至所述第二地面站。

具体的，在每次分配完快递任务后，A地面站将本次快递任务的无人机信息、快递包裹信息通过网络发送给本次快递任务的目的地面站，比如是B地面站，这样能够让B地面站做好接收准备，并且能够避免无人机在飞行任务中丢失。同时，B地面站也能根据接收到的信息，提前计算和估计其完成向外发送物品的能力。

本发明实施例中优选的，所述被选择的无人机将所述快递包裹从所述第一地面站运输至所述第二地面站步骤之后，还包括：

所述第二地面站发送确认所述快递包裹已经送达的通知至所述第一地面站；

所述第一地面站从快递任务列表中标记该已完成的快递任务。

本发明实施例公开了一种利用无人机实现的快递方法，利用无人机实现快递包裹的快速运输，针对特定节点之间的高频物流需求，设计了符合无人机特点的快递系统，对于最简单的节点结构，比如只有AB两点的间距较近的节点结构，可以实现高频对飞式的快递服务，并且成本可控。对于更为复杂的需求，可以通过增加节点数量，规划节点网络的拓扑关系，有效地提升了快递的服务范围，并且确保了最佳的物流效率。另一方面，节点地面站对快递任务信息的统一登记、统计、数据采集的管理方式，为节点的任务管理提供了可预测性，节点之间快递任务的时间是可控的，因此，这些数据也为整个节点网络在任务分配和管理上提供了数据基础，能够进一步提升系统的运行效率。再者，节点在调配无人机完成快递任务时，同时将该任务信息提前发送给目的节点，提升了快递任务的安全性。

本发明实施例中其它内容参见上述发明实施例中的内容，在此不再赘述。

图5示出了基于上述实施例四的利用无人机实现的快递方法中地面站快递任务发布机制流程图。

步骤S501：第一地面站接收运输快递包裹的请求；

步骤S502：第一地面站对请求进行确认；

步骤S503：判断是否超时？如果没有，则进入下一步；反之，跳转到步骤S506；

步骤S504：判断重量是否超标？如果没有，则进入下一步；反之，跳转到步骤S506；

步骤S505：判断是否还有其他快递包裹的请求？如果没有，则跳回到步骤S501；反之，跳回到步骤S502；

步骤S506：形成一次快递任务，对其进行分类编号；

步骤S507：形成快递任务列表；

步骤S508：分配快递任务；

步骤S509：执行快递任务。

本发明实施例主要针对高频、中小量级的快递包裹，可以在预设地点之间用小微型无人机进行迅速配送的快递需求，因此，地面站可以配置专门的服务人员接受发送快递包裹的任务需求，并将其登录如系统中，系统在规定时间内反复确认上述任务需求，并从快递配送频率、快递负荷能力、公用快递可能三个角度来判断，是否形成一次配送任务。

举例来说，根据小微型无人机的配送能力以及当前配送需求是否旺盛，系统假设设计为每10分钟完成一次从A地面站到B地面站的配送任务，在这个时间间隔内，以及该小微型飞行器的负荷能力许可的情况下，该配送任务中尽可能多的完成可同期完成的任务，即在不超过无人机的负荷能力、不超过预设的配送频率的前提下，将相同源地面站和目的地面站的任务需求进行整合形成一次快递任务，同时完成尽可能多的快递任务。

具体的，不同公司之间需要开展交流、进行技术合作，分居不同高楼的两个公司或者多个公司之间需要相互寄送技术资料或者研制的小件产品的实物，这就出现高楼与高楼公司之间寄送的中、小件包裹越来越多了。假设从北京清华商务楼到北京北大商务楼之间完成高频快递，这两栋楼之间的直线距离虽然仅只有2公里，但是由于隔河相对，车程将近20分钟，加上路况不好的情况下，单程需要40分钟，同时由于人力和车力配送的限制，这种单程配送一天最多完成4次，也就是说，一般而言，对于这样近距离的两栋商务写字楼，即使是专门优化过，它们之间的配送频率也只有一天4次。相应的，这种快递业务的时间承诺大概是在半天内送达。然而，利用本发明实施例技术方案，充分利用小微型无人机的特点，并且也充分调用了快递系统的效率，在最差的情况下，即使发货时，赶上了系统调配的最大时间间隔，也就是10分钟，那么加上飞行时间(通常，直线飞行需时最多5分钟甚至更短，并且不存在交通拥堵问题)，能够实现每15分钟一趟的快递频率。

图6示出了基于上述实施例四的利用无人机实现的快递方法中地面站快递任务标记流程图。

步骤S601：第一地面站形成快递任务列表；

步骤S602：向无人机发送快递任务；

步骤S603：被选择的无人机执行快递任务；

步骤S604：第二地面站发送确认快递包裹已经送达的通知至所述第一地面站；

步骤S605：第一地面站接收到所述通知后，从所述快递任务列表中标记该已完成的快递任务；

步骤S606：判断是否还有未完成的快递任务？如果有，则跳回到步骤S602；反之，进入下一步；

步骤S607：结束。

参照上述流程图，对地面站确认其任务接受的过程进行说明。地面站接受任务的过程，需要根据其所接收到的任务信息与其实际完成的无人机降落指引记录进行比对，从而避免快递任务的遗漏，避免无人机在飞行中丢失而系统不知道。

地面站反复统计其待完成的快递任务，对于每个接收到快递包裹的快递任务，则将其从所述待完成的快递任务列表中注销掉或者移除，即对完成的快递任务进行重新标记，标明该任务已经完成。

本发明实施例中优选的，当被选择的无人机取得快递包裹时，所述第一地面站会向所述地面站管理系统发送取得快递包裹的通知，所述地面站管理系统向用户发送“您的快递包裹已经开始运输！预计XX时间之后将会送到！”的类似通知消息。

本发明实施例中优选的，当被选择的无人机将要到达所述第二地面站之前，所述无人机会向所述第二地面站或者所述地面站管理系统发送提示消息，所述第二地面站或者所述地面站管理系统会向用户发送“您的快递包裹马上将要送达！请做好领取准备！”的类似通知消息。

图7示出了基于上述实施例四的利用无人机实现的快递方法中无人机完成快递任务的过程流程图。

步骤S701：被选择的无人机执行快递任务；

步骤S702：无人机接近第二地面站；

步骤S703：双工通信身份识别；

步骤S704：判断是否系统认证的无人机？如果是，则进入下一步；反之，跳回到步骤S703；

步骤S705：无人机降落位置分配；

所述降落位置分配是指，当系统的某一个节点存在多个无人机入库需求时，系统根据无人机的情况、快递任务情况等，将其指引到节点地面站所预先设定好的不同待机地点。

步骤S706：无人机降落导航指引。

本发明实施例中优选的，所述无人机降落导航指引，可以采用红外、超声波、信标定位、图像识别定位等方式，为无人机从特定地点的起飞以及向特定地点的降落，提供额外的参考，从而提升了在节点地面站处的飞行精确性，也就相应提高了系统的安全性和可靠性。

无人机在快递任务完成过程中，通常经历两种飞行控制方式，在地面站控制范围内，可以通过地面站实现精准导航，并且可以利用规划好的起飞和降落路线进行安全可靠的飞行；在多台无人机进入地面站控制范围时，还可以根据飞行器的具体情况，例如抵达地面站的时间、快递任务的重要程度等，在空中悬停的状态下，系统进行排队，依次完成降落或者起飞指引。然而在飞到一定高度之后的地面站A到地面站B之间的运输飞行，则可以通过GPS导航的方式来实现。同样的，对于一些特殊情况下，GPS导航可能存在干扰的时候，也可以通过预先设计好的航路轨迹来控制。

本发明实施例并非是对现有快递方式的简单移植，而是以关键性节点的方式来设计系统构成，节点地面站的位置是预先可知的，并且使可以根据需求以及飞行航线的需要来规划的，因此节点之间的航线设计，除了可以使用GPS之外，还可以使用预先设计好的航路轨迹指引飞行，或者采用预存的与飞行轨迹对于的飞行命令组合来控制的方式。

本发明实施例中优选的，所述无人机在待机地点等待飞行任务的时候，无人机还可以完成电量补充、故障自检等工作，进一步提升了整个系统的安全性。

本发明可以带来这些有益的技术效果：本发明实施例公开的利用无人机实现的快递系统及方法，利用无人机实现快递包裹的快速运输，针对特定节点之间的高频物流需求，设计了符合无人机特点的快递系统，对于最简单的节点结构，比如只有AB两点的间距较近的节点结构，可以实现高频对飞式的快递服务，并且成本可控。对于更为复杂的需求，可以通过增加节点数量，规划节点网络的拓扑关系，有效地提升了快递的服务范围，并且确保了最佳的物流效率。另一方面，节点地面站对快递任务信息的统一登记、统计、数据采集的管理方式，为节点的任务管理提供了可预测性，节点之间快递任务的时间是可控的，因此，这些数据也为整个节点网络在任务分配和管理上提供了数据基础，能够进一步提升系统的运行效率。再者，节点在调配无人机完成快递任务时，同时将该任务信息提前发送给目的节点，提升了快递任务的安全性。还有，节点地面站考虑到了多无人机进场、出场时的排队问题，避免了飞行的混乱，进一步提升了安全性和效率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种利用无人机实现的快递系统，包括至少一架无人机，所述无人机能够在空中运输快递包裹；多个地面站，所述地面站之间、所述地面站与所述无人机之间能够双向通信，其特征在于：所述地面站按照预设节点设置，其至少适用于：第一地面站接收运输快递包裹至第二地面站的请求；将至少包括所述快递包裹第一地面站和第二地面站的快递参数发送至所述无人机其中之一；其中接收到所述快递参数的无人机，进一步适用于：在所述第一地面站取得所述快递包裹；根据导航路线飞行至所述第二地面站。

2.根据权利要求1所述的利用无人机实现的快递系统，其特征在于：还包括地面站管理系统，其适用于与各个地面站无线通信，调配各个地面站。

3.根据权利要求2所述的利用无人机实现的快递系统，其特征在于：所述地面站管理系统进一步包括节点规划装置，其适用于根据数据挖掘设置地面站的拓扑结构。

4.根据权利要求1所述的利用无人机实现的快递系统，其特征在于：所述快递参数还包括快递包裹的重量、体积、性质、第一地面站和第二地面站之间的距离，所述地面站根据所述快递参数选择适当的无人机来运输所述快递包裹。

5.根据权利要求1所述的利用无人机实现的快递系统，其特征在于：所述地面站进一步包括信标定位单元、中央控制单元、任务管理单元、设备管理单元、通信控制单元，其中：

所述信标定位单元适用于对无人机的降落和/或起飞实现导航指引；

所述中央控制单元适用于控制地面站的所有操作；

所述任务管理单元适用于管理快递任务；

所述设备管理单元适用于管理无人机；

所述通信控制单元适用于实现地面站与无人机、其他地面站或者其他便携式控制终端的通信功能。

6.一种利用无人机实现的快递方法，该方法包括以下步骤：

按照预设节点设置多个地面站；

第一地面站接收运输快递包裹至第二地面站的请求；

选择无人机；

发送快递参数至被选择的无人机；

被选择的无人机将所述快递包裹从所述第一地面站运输至所述第二地面站。

7.根据权利要求6所述的利用无人机实现的快递方法，其特征在于：所述第一地面站接收运输快递包裹至第二地面站的请求步骤，具体包括以下步骤：

第一地面站接收运输快递包裹的请求；

在规定时间内确认运输至相同第二地面站的所述请求的快递包裹的总重量和/或总体积，判断是否形成一次快递任务；

当确定形成一次快递任务时，对所述快递任务进行分类编号；

形成快递任务列表。

8.根据权利要求7所述的利用无人机实现的快递方法，其特征在于：还包括对所述快递任务进行优先级排序的步骤。

9.根据权利要求6所述的利用无人机实现的快递方法，其特征在于：所述选择无人机的步骤之后，还包括：

所述第一地面站将被选择的无人机信息、快递包裹信息发送至所述第二地面站。

10.根据权利要求9所述的利用无人机实现的快递方法，其特征在于：所述被选择的无人机将所述快递包裹从所述第一地面站运输至所述第二地面站步骤之后，还包括：

所述第二地面站发送确认所述快递包裹已经送达的通知至所述第一地面站；

所述第一地面站从快递任务列表中标记该已完成的快递任务。