无人机配送模式及关键技术研究综述

摘要

无人机配送作为1种新兴的运输模式，近年来受到广泛关注。然而，无人机续航能力有限、载重量不足以及复杂环境适应性不强等技术瓶颈，制约着其大规模应用。针对上述问题，梳理了无人机配送模式及关键技术的研究进展，为进一步提升无人机配送效率和应用范围提供参考。在配送模式方面，无人机配送模式呈现多样化趋势，包括独立配送模式、无人机与车辆协同配送等多种模式；在多种配送模式对比的基础上，归纳了各模式的优化模型、适用场景与挑战及配送性能。在关键技术方面，从无人机性能提升到运输模式风险分析，研究人员开展了大量工作：(1)面向无人机长航程及高效补能需求，以无人机为对象开展了多能源融合、轻量化设计、载荷设计与优化、电池优化等方法研究，以换电站为对象开展了固定式与移动式充电站、自动换电站等技术研究；(2)为实现高精度定位与姿态估计，惯性导航系统、视觉里程计、即时定位及建图（simultaneous localization and mapping,SLAM）、多传感器融合等技术的融合成为趋势，并通过与深度学习、协同优化等算法，实现无人机自主导航、避障及多无人机协同效率的提升；(3)为增强无人机通信的实时性与安全性，5G通信、边缘计算、分布式架构、区块链等新兴技术成为热点；(4)在无人机配送的风险评估、故障处理、环境适应性提升及动态监控中，无人机行为识别、异常检测等技术大量使用。未来，面向配送无人机性能提升需求，应开展多源融合导航与智能协同避障研究，构建空天地一体化的通信网络与智能主动防御体系，增强配送无人机鲁棒性、环境适应性与实时监控能力；面向无人机配送运营需求，应开展多无人机配送模式协同与动态切换机制研究，提出多目标动态优化配送模型，突破无人机新能源应用瓶颈，发展充换电融合技术。

关键词

低空物流 / 无人机配送 / 配送模式 / 协同优化 / 技术综述

基金资助

国家自然科学基金项目（71904068）; 云南省“兴滇英才支持计划”青年人才项目（XDYC-QNRC-2023-0122）; 云南省大学生创新训练项目（S202410674149）资助