低空物流无人机分层协同关键技术研究进展

摘要

低空物流无人机分层协同技术是突破物流全流程配送瓶颈的核心支撑，围绕“协同任务分配–协同航迹规划–动态轨迹重规划”三层架构，综述其关键技术研究进展.协同任务分配层聚焦订单聚类与多机匹配，涵盖基于优化模型（精确优化、启发式与元启发式优化）、市场机制（拍卖竞价、博弈联盟优化）及群体智能（群智优化、强化学习）算法，解决了多约束耦合与协同任务分配的难题.通过约束解耦、无碰撞轨迹设计、优先级感知算法，提升分配效率与动态适应性.协同航迹规划层面向三维空域路径生成，结合精细优化（精准优化、多约束规划）、群智（进化、群集优化）及智能融合（强化学习规划、分层混合驱动规划）算法，平衡了避障、能耗与效率，增强航迹安全性与泛化性.动态轨迹重规划层针对环境突变，依托搜索遍历（确定性图、随机分层）、物理建模（人工势场局部规划、启发式辅助物理重规划）及智能与学习（智能优化、强化学习与深度适应规划）算法实现快速调整，保障实时性与鲁棒性.综合分析当前技术面临多约束强耦合、动态适应性不足、大规模协同效率低、场景脱节等瓶颈，未来需向跨层协同优化、场景定制融合、大规模集群智能、动态鲁棒设计及绿色节能方向创新，实现大规模商业化应用.

关键词

物流无人机 / 协同任务分配 / 协同航迹规划 / 动态轨迹重规划 / 分层协同

基金资助

国家社会科学基金资助项目（22&ZD169）; 国家自然科学基金民航联合基金资助项目（U2133207）