基于数字孪生的多模式低空物流配送系统设计

摘要

为解决低空物流运输过程中的运营管理、效能评估等问题，设计了一种基于数字孪生的多模式低空物流配送系统，该系统采用物理系统、仿真引擎、信息系统三层架构，实现了对物流系统的可视化分析与运营成本估算。仿真引擎层依托Unity3D搭建与物理世界等比例的三维仿真环境，实现运输过程可视化与行为复现。信息系统层集成车-机协同配送调度模型，以最小化总配送成本为目标，利用嵌入大邻域搜索的混合粒子群算法对调度方案进行求解，并结合改进型人工势场法对无人机进行航线规划。仿真引擎层对调度方案与无人机航迹进行仿真模拟，根据仿真结果分析物流系统运作过程，随后将可行方案应用于物理系统层。最后，对某办公园区物流场景进行数字孪生的实现。结果表明，该数字孪生系统在低空物流场景下，可实现高效的车-机协同调度与安全可行的无人机航迹规划，并支持运营成本核算，验证了所提出的多模式低空物流配送系统的有效性。

关键词

低空物流 / 数字孪生 / 多模式运输 / 运营管理 / 三维仿真

基金资助

国家自然科学基金资助项目(62273102); 广东省科技计划资助项目(2024B1212100007); 广东省自然科学基金资助面上项目(2025A1515010200); 民用无人机驾驶航空器交通管理四川省重点实验室开放课题资助项目(2025UASKLSP01)