林志玮 朱惠玲 洪宇

[摘 要] 在“新常态”背景下，我国传统物流行业也随之转型升级，逐步适应“互联网+”时代下通融互联、高流动的特点，以形成一个开放的有机生态圈。但在“最后一公里”及短途运输等情况下仍存在效率低下的问题，运用无人机可以有效地解决这类问题。通过开发的多旋翼无人机物流模拟系统可以操控无人机自主取物、运输。该系统拟解决个人物品短距离运输问题，代替了现在高成本的跑腿代送服务，同时实现传统行业与前沿技术的有机结合。通过“交叉”的科学理念颠覆现有的传统单一的科研范式，实现教学模式深化改革，促进学科协同，形成解决问题的新模式，力图培育与社会需求接轨的新时代复合型人才。

[关键词] 无人机;传统行业;交叉学科;教学模式改革

[基金项目] 2018年度福建省研究生教育教学改革项目“AR/VR技术背景下研究生教学模式改革研究与实践”（FBJG20180197）

[作者简介] 林志玮（1981—），男，台湾台北人，博士，福建农林大学计算机与信息学院副教授，主要从事图像处理、图形识别、机器学习、虚拟现实与增强现实研究;朱惠玲（1997—），女，上海人，福建农林大学计算机与信息学院2020级统计学专业硕士研究生，研究方向为统计信息技术与数据挖掘，图像分割识别;洪 宇（1996—），女，福建南平人，福建农林大学计算机与信息学院2018级统计学专业硕士研究生，研究方向为统计信息技术与数据挖掘，图像分割识别。

[中图分类号] TP399   [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）24-0145-04   [收稿日期] 2020-02-28

一、引言

近年来，我国经济迎来“新常态”，传统物流面临着高成本低效率的运营难题，因此物流业开始寻求信息化、自动化与机械化的新模式，提出智慧物流的概念。2017年国务院发布了《关于印发新一代人工智能发展规划的通知》，对重要的生产性服务业——物流业提出了更高要求，将智慧物流提升到“引导新一轮经济发展和产业变革动力”这一新的高度[1]。无人机（Unmanned Aerial Vehicle，UAV），是指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，最早起源于军事领域，随着物流业务订单的急剧增加、成本日益增加以及考虑到人工作业延误时常发生，智慧物流企业逐渐开始选择使用无人机技术配送[2]。

相较于传统物流运输方式，无人机物流运输有配送效率高、节约资源、环境适应性强等优点，主要应用于运输的“最后一公里”和特殊环境配送中，尚未普及至日常物流运输。无人机对精度、可靠性及抗干扰性都有较高的要求，目前在导航系统、动力系统与数据链等方面存在技术难点，同时由于相关法规建设滞后，无人机物流面临监管难题。无人机物流的发展需同时考虑技术和监管，例如建立完善的物流云监管系统和无人机监管机制，攻克技术阻碍的同时充分考虑安全与隐私问题。因此，社会对能够熟练使用无人机进行作业的人才需求量必定会大大增加[3]。

可见，围绕世界科学发展前沿、国际研究发展趋势和我国经济社会发展战略需要，组织开展跨学科研究，形成新的方向和学科分支，解决新问题是未来的大方向。福建农林大学计算机与信息学院目前设有计算机科学与技术、统计学学科硕士点，可以结合无人机等相关技术进行前沿技术研究，通过跨越学科界限来进一步合理调整专业结构。本文研究基于微型无人机操控的物流模拟系统及其应用，以期丰富研究生综合素质培养，将传统学科与先进技术有机融合，培养社会战略需要型人才。

二、无人机背景下研究物流模拟系统的意义

（一）对于教学模式的意义

技术爆炸的时代，新技术层出不穷，更新节奏越来越快，各传统行业都在进行思维模式变革适应新的技术环境[4]。教育的最终目的是为国民经济的发展、社会的前进服务，各个国家的经济发展无不与教育的发展和高校的科学研究有关。因此，本文以行业发展趋势与社会需求为方向，对陈旧化、单一化的传统教学模式进行改革，以提升学科交叉能力，同时将研究应用到实践。对前沿技术与传统行业有机融合的研究具有解决复杂问题、培育符合新时代特征的复合型人才以及拓展研究生培养方向的现实意义。该研究通过跨学科方式综合多学科的相关知识，培养学生实践能力、创新思维能力与问题解决能力，与美国开创的STEAM教育教学理念相吻合，即以探究式学习方法为主，以项目驱动模式为主导[5]。

（二）对于物流产业的意义

随着人们不断增长的物质需求和对美好生活的向往，我国的物流产业正处于一个蓬勃发展的时期，由于市场机制开始发挥越来越重要的作用，物流具有了广阔的发展空间[6]，智慧物流更是成了经济发展与产业变革的动力之一，正越来越多地应用于我们生活中。与无人机技术相结合的物流系统目前仍主要服务于企业，即末端配送、偏远地区配送等情况，随着技术水平的整体提升以及相关法规的逐步完善，未来会逐渐渗入到普通用户的日常生活中，如个人物品短距离运输。运用无人机运输的优势有：（1）传统运输方式如跑腿代送等，在运输过程中耗费了大量的人力，相较之下，无人机运输配送效率更高、环境适应性更强且节约资源。（2）无人机运输旨在透明化个人物品的运输过程，避免了安全与隐私问题。（3）在用户体验上，现有的运输系统中，用户仅为被动接受方，而无人机运输系统中，用户可以自选时间、地点，直接对无人机下达指令。

三、基于无人机操控的物流模拟系统内容

共享无人机物流模拟系统是包含了App客户端、服务端、无人机客户端的全面系统。其主要功能划分如图1所示。

（一）App客戶端

App客户端是用户与系统交互的主要途径。用户可在App客户端进行账号注册登录的操作，另外用户还可以通过App客户端首页的实时地图查看自身当前位置和无人机的实时位置，在以用户当前定位为中心的地图上设定出发点与目的点，来完成对无人机飞行任务目标点的指定，随后点击开始任务按钮来完成对无人机的模拟呼叫，开始模拟飞行任务。