王辛岩，张智淇，张 翔，龚 栩，郎 春 （西藏大学 工学院，西藏 拉萨 850000）

0 引 言

近年来，随着电子商务行业的飞速发展，线上购物已经成为时代的热潮，尤其在近两年来各大电商平台争相举办线上购物销售活动，启用优惠、直播带货等方式，2022年，淘宝平台一年的成交额达到了137 900亿元，较2021年同比增长4%。面对如此巨额的交易量，物流企业需要在规定时间内完成全部订单的配送，需要完成巨额的配送任务，需要大量的人力，这就对成本提出了较高的要求，此时，无人机作为一种新型配送工具起到了举足轻重的作用。相比于地面运输无人机具有方便高效、节约资源等优点，在一些交通瘫痪路段、区域以及部分偏远的区域，合理利用低空资源可以有效地减轻地面交通的负担。在物流行业中，人工短缺问题一直也是制约物流业发展的一大因素，无人机作为物流机械化的代表，能在盘点、运输和配送等环节中得到最大限度的开发和利用，可以与其他作业形式衔接配合，在科学规划的基础上，综合利用互联网+无人机的技术与方式，实现产能协同和配送优化。

1 现阶段无人机发展趋势

现如今，商用无人机在低空领域的技术和成本的突破，即将开启一个新的商业状态，为人们的生活带来巨大的改变。在国外，欧美国家对无人机领域的技术研发和应用非常活跃，无人机技术得到了广泛的应用和发展。在民用领域，欧美国家无人机的应用主要集中在配送、工业、建筑和农业领域，例如风力发电机的巡检、桥梁和高楼的检查等。同时，无人机技术还在不断创新，如使用传感器和机器学习技术实现自主飞行、使用太阳能电池板实现长时间飞行等。在国内，随着近年来政府对无人机产业的重视和扶持，中国的无人机产业蓬勃发展，无人机已经成为多个领域的必备工具，中国成为全球最大的无人机生产和消费市场之一。国内也开发了一系列高性能无人机，如彩虹系列、翼龙系列、鲲鹏系列等。在民用领域，中国的无人机应用范围正在不断扩大，涵盖了航拍、电力巡检、农业植保、物流配送等多个领域。近年来，中国的无人机企业不断涌现，见图1、图2，如大疆、中国航发、中航工业等，成为了世界知名的无人机制造商。总体来看，无人机在国内外的发展前景十分广阔，随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，无人机将在更多领域发挥重要作用，为各行各业提供更加高效、精准、安全的解决方案。同时，无人机的应用也需要加强法规制定和管理，确保其安全性与合法性。

图1 各品牌无人机销量占比

图2 2018—2021 年注册无人机数量

2 青藏高原独特的地域地势

青藏地区平均海拔在4 000米以上，有“世界屋脊”之称。青藏高原东西长约2 800千米，南北宽约300千米～1 500千米，总面积约250万平方千米，地形上可分为羌塘高原、藏南谷地、柴达木盆地、祁连山地、青海高原和川藏高山峡谷区6个部分。西藏牧区是我国最大的高寒草甸草原畜牧区，富有独特的高寒农业特色。全自治区共有天然草场近8 267万公顷，其中可利用的草场有5 646万公顷，约占全国的1/5。在广袤且基本无障碍物的边远牧区，无人机可供飞行的距离相对较大且安全性较高。

3 无人机＋配送小车组合配送方式的可行性

高原拥有广阔的地域供无人机飞行和小车移动，基于无人机扫描三维成像的路径优化系统可支持路径优化服务，见图3，该系统开发的功能包含：云台控制；端口设置；航拍基本设置；手动控制。软件运行稳定无插件，下载后便可直接使用。拥有多种安全访问控制机制，同时支持多种网络环境。软件实时性强，备份数据库时刻获取最新的更新数据。且可同时在PC端和手机端实时观测无人机的所在位置及周边处境等信息[1]，见图4、图5。

图3 无人机Pixhawk 原理图

图4 电脑端实时监测无人机位置图像

图5 实验所用无人机

配送小车由Arduino开发，具有简单的紧急避险功能，两者采取相结合的方式，以在能量消耗方面达到最优。

根据相关数据可得出无人机悬停时[2]，电机所需提供的最大拉力Lmax。

设悬停状态下单个电机的拉力为Lα，式中α为安全裕量，在实际应用中α一般大于或等于0.3。

如表1所示，如此可得出无人机在悬停状态下的最大拉力为5 720g。

表1 四旋翼无人机采用配件

4 配送筐的设计

针对西藏地区多变且气温波动大的天气，选取适宜的配送筐包裹材料显得尤为重要，现对三种材料进行研究。第一种，橡塑海绵，其导热系数低，具有细致的独立气泡结构，无空气对流，完全闭孔结构，绝热效果持久且良好。在89 ℃以上、-60 ℃以下环境中物理性质不会发生变化，不吸水，不凝露，使用寿命长。第二种，岩棉保温毡，以玄武石及其他天然矿石等为主要原料，经高温熔融而成纤，加入适量粘接剂加工而成，也是导热系数低的一种优质隔热保温材料。第三种，硬质聚氨酯泡沫塑料，是一种新型高分子合成材料，具有重量轻、比强度高、导热系数小、隔热性能好等优点，是一种应用很广的保温材料。在西藏昼夜温差大、紫外线强烈、多雨多雪多冰雹的自然条件下，应选择合适的包裹材料。

5 无人机配送的前景分析及发展意义

在不久的将来，无人机送货无疑会成为一种高科技且令人兴奋的物流解决方案，能够大幅减少交通拥堵、事故和温室气体排放。无人机配送可以大幅提高物流配送的效率，减少配送时间和成本。无人机可以在人力难以到达的地方进行配送，如山区、岛屿、雪山等，提高了配送的覆盖范围和效率。无人机配送可以减少人力和物力成本，使配送成本降低。无人机配送还可以减少配送过程对道路和交通的依赖，减少了交通拥堵和污染问题。无人机配送可以实现24小时不间断配送，为消费者提供更加方便快捷的服务。特别是在紧急救援、医疗配送等方面，无人机配送可以大幅提高配送的效率和准确性。无人机配送离不开多个领域的技术支持，如航空、通信、控制等，可以促进技术创新和产业升级。无人机与骑手是协同关系，是对现有人力的补充。然而，尽管它看起来极具吸引力，但我们绝不能轻易忽视其中潜在的安全风险。作为一种新兴的物流方式，无人机送货在其发展进程中面临着一些关键性的挑战。安全问题是其中首要的挑战，无人机在复杂的空中环境中飞行，可能会遭遇各种意想不到的风险，如恶劣天气、电线、高楼等，也可能碰撞到其他飞行器或鸟类；而且，无人机还需要解决自身的技术挑战，比如稳定性、电池续航能力、抗干扰能力、载重能力等；此外，无人机的防御性也存在漏洞，在运输过程中，无人机可能会面临各种安全威胁，如黑客攻击、信号干扰或恶意捕获等。因此我们需要更好的技术来提升无人机的各项能力，需要更强的防护措施来防范黑客攻击，还需要更完善的隐私保护政策，来确保无人机物流更安全、高效地发展[3]。