基于无人机的外卖递送系统.doc-资料库

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2016 年安徽高校物联网应用创新大赛作品报告作品名称：《基于物联网的无人机快速外卖递送系统》电子邮箱：提交学校： x@aravent.cn 黄山学院参赛学生：许智龙、张海超、陶佳慧指导老师：胡伟

填写说明 1. 所有参赛项目必须为一个基本完整的设计。作品报告书旨在能够清晰准确地阐述（或图示）该参赛队的参赛项目（或方案）。 2. 作品报告采用A4纸撰写。除标题外，所有内容必需为宋体、小四号字、1.5倍行距。 3. 作品报告中各项目说明文字部分仅供参考，作品报告书撰写完毕后，请删除所有说明文字。(本页不删除) 4. 作品报告模板里已经列的内容仅供参考，作者可以在此基础上增加内容或对文档结构进行微调。 5. 为保证网评的公平、公正，作品报告中应避免出现作者所在学校、院系和指导教师等泄露身份的信息，否则视为作弊，提交作品无效。

目录摘要.....................................................................................................................4 第一章作品概述.............................................................................................. 6 第二章作品设计与实现..................................................................................9 第三章作品测试与分析................................................................................18 第四章创新性说明........................................................................................ 22 第五章总结.................................................................................................... 25 参考文献........................................................................................................ 227

摘要物联网的发展，云计算和大数据的到来，让本来略显颓势的传统外卖产业又焕发出了新的色彩，餐饮行业本来就是传统行业中跟物联网结合最早的行业之一，而在新的物联网发展背景下，餐饮的外卖服务进入了 O2O 时代，在此商业模式之下，餐饮快递行业有了新的转机。但是，外卖递送的低效和高人工成本成为了阻碍外卖底价化的重要因素，人工运送的速度十分缓慢，在用餐高峰时期很容易造成延误，使得用户体验极差。而且商家不得不将每一次递送外卖所支付的人员工资叠加在外卖的基础成本中，造成了外卖虽然好吃美味，但是起送价和价格都十分的昂贵。对于商家来说，人力和时间成本是外卖业务的短板。这时，本团队的创意作品便应运而生了，无人机技术越来越纯熟却给这一短板带来了解决方法，我们的动机就是看重了这次商机，也是为了大众更高生活层次的追求。本团队开发的基于物联网的无人机外卖服务的功能就是简单高效的送外卖，等买家提交订单后，通过物联网系统会立即提交订单信息给商家，商家接单并完成制作后轻轻一按，送餐无人机将会迅速降落在商家指定的位置。商家完成菜品制作后只需将外卖打包后放入机身下方的盒子内，待确认后合上盖子，飞行器将会立即起飞直奔客户手中，同时系统也会立即通知客户准备外出等待送餐无人机的到来。飞行器在飞行中通过GNSS全球定位系统和RTK载波相位差分基站进行精确定位，降落在客户事先所设定的降落位置。此时用户只需使用手机上所提供的解锁二维码取出外卖，待确认收货后合上盖子，飞行器将会立即执行返回程序并根据所余电量智能选择返回递送点充电或继续下一单。特性：可以说采取模块化设计的多旋翼无人机不但有效的降低了采购成本，而且还可以用极快的速度有效的避免了单次运力的不足。另外在外卖需求密集的地点，可以采用小递送站的租赁托运方式，整合外卖资源，循环使用，切合可持续绿色发展道路。创新处：世界上还没有真正将无人机与外卖服务结合起来的产业，最接近的也不第 4 页共 7 页

过是智能车送快递，但是智能车的能动性与交通性能比之无人机相差甚远，用餐高峰时期往往也是交通拥堵高峰期，使用智能车递送外卖不仅无法避免因交通拥堵所造成的延误，还会增大交通安全风险，故很难将此项目开展下去，但是无人机却正好可以弥补这些缺点。实用性：一次投资，终生受益，只需五架无人机，飞行策略运营得当，完全可以将一个较大区域的资源整合起来。关键词：无人机餐饮外卖物联网第三方外卖递送第 5 页共 7 页

第一章作品概述（一）背景分析随着大疆、零度等消费级多旋翼飞行器走进大众的视野中，这种结构简单、控制便捷、入门门槛低的空中作业平台渐渐成为消费应用中的新宠儿。多旋翼飞行器因为其简单的机械结构，稳定的飞行姿态，便捷的垂直起降从而受到人们的广泛认同。相对于传统人工作业的繁杂和低效性，多旋翼飞行平台可以以较低成本完成很多需要花费大量人力资源和时间资源的消费级应用。近几年来多旋翼飞行器在商业应用中十分火爆，微米纳米科技的迅速发展和微电子机械系统(MEMS)的蓬勃兴起，多旋翼的实用化已经势在必行。而相关机构或公司对小型四旋翼飞行器的研究主要集中在三个方面：自主飞行器系统方案、基于视觉的自主飞行控制和基于惯导的自主飞行控制。典型代表分别是：佐治亚理工大学的 GTMARS、瑞士洛桑联邦科技学院的 OS4 和宾夕法尼亚大学的 HMX4。[1] 外卖行业在近年来逐渐走进人们的生活，尤其是各大高校中，外卖的出现给了广大学生更多的选择空间。但是，外卖递送的低效和高人工成本成为了阻碍外卖底价化的重要因素，人工运送的速度十分缓慢，在用餐高峰时期很容易造成延误，使得用户体验极差。而且商家不得不将每一次递送外卖所支付的人员工资叠加在外卖的基础成本中，造成了外卖虽然好吃美味，但是起送价和价格都十分的昂贵。对于商家来说，人力和时间成本是其外卖业务的短板。[2]这时，就需要有一种高效、便捷的递送方案来降低商家的人力成本，提高递送效率。（二）相关工作本团队决定采用无人机递送外卖，采取模块化设计的多旋翼无人机有效的降低了采购成本。极快的速度有效的避免了单次运力的不足。同时也可以在外卖需求密集的地点采用小递送站的租赁托运方式，整合外卖资源，真正做到一次投资，终生受益。无人机运送物品的典型应用则是亚马逊公司的 Prime Air 项目，该项目则是利用多旋翼控制系统作为主体方案，机身融合固定翼结构实现无人高速长航程的一次富有开创性意义的探索。Prime Air 无人机不再仅仅是一款四轴飞行器，虽然其依旧采用垂直方式起降，但随后可以切换至正常的水平飞行模式，这样可以使整个飞行过程更第 6 页共 7 页

富效率。此外，新版 Prime Air 新增了“感知和规避”(sense and avoid)技术，一旦其抵达预定地点，将会对降落区域进行扫描并寻找降落地点。Prime Air 快递无人机能够实现有效率地远距离飞行，并以安全、快捷的方式直接起降。[3] 但是由于商业飞行控制器的封闭性和不可拓展性，造成了商业飞行器的性能和价格不尽如人意，且远未达到可以智能自主实现相关应用的能力。而且添加“感知和规避”技术、修改并创新机身势必会极大的增高采购成本，这对本来利润就不高的餐饮行业是一笔难以接受的开销。故本团队决定开发一套以智能飞行平台控制器为主体，通过 GNSS（全球定位系统）和 RTK（载波相位差分技术）准确定位定向，用最快速度将外卖送到客户的手中。本套系统则充分考虑到了外卖行业的就近与密集型优势，在使用标准的四旋翼机体在 120 米以下低空飞行。既利用了多旋翼飞行器的小巧灵活、结构简单的优势，又可以在安全的高度不需要复杂的“感知和规避”技术就可以快速飞行。当用户提交订单后，系统会立即提交订单信息给商家，商家接单并完成制作后轻轻一按，送餐无人机将会降落在商家指定的位置，同时系统也会立即通知客户外出等待送餐无人机的到来。此时，商家只需将外卖打包后放入机身下方的盒子内，待确认后合上盖子，飞行器将会立即起飞直奔客户手中。飞行器在飞行中通过GNSS+RTS基站定位，降落在客户事先所划出的参照点的位置。用户将使用手机上所提供的解锁二维码取出外卖，带确认后合上盖子，飞行器将会立即返回并根据所余电量选择返回递送点充电或继续下一单。（三）特色描述该系统一次只送一单，有效的避免了因为拼单所造成的递送延误。空中递送可以避开复杂的地面环境，加快速度，降低风险。扫码取件也可以防止错拿外卖。智能电量判断可以有效的节约用电，使用第三方集成式递送可以显著的降低餐厅的人工递送费用，真正意义上减少用餐成本。由于面向于外卖需求密集型地区（已大学校园为主），在用餐高峰时便可以快速反应，减少外卖积压。同时智能图像识别也可以依托云计算的快速处理能力，做到准确识别用户所在的位置，真正意义上做到“足不出户”，送餐上门。第 7 页共 7 页

（四）应用前景分析第三方物流是指生产经营企业为集中精力搞好主业，把原来属于自己处理的物流活动，以合同方式委托给专业物流服务企业，同时通过信息系统与物流企业保持密切联系，以达到对物流全程管理控制的一种物流运作与管理方式。[4]本系统则是利用第三方物流运作思想，即商家将外卖递送外包给使用团队，由本团队专业、高效的完成外卖递送。商家则可以将更多的精力集中于餐饮服务，本团队通过大量的验证与实践保障了线路的合理规划，递送工具的标准化等。现如今第三方物流递送模式在大量校园得到采用[5]，进行统一化和标准化校园送餐也成为一种趋势。在为学生提供便捷服务的同时也能提高送餐速度，更重要的是，减少了校园内部的人员流动和传统外卖时潜在的交通安全风险，方便了校园管理，保证了学生的生命财产安全。而校园环境也给本系统的安全实行提供天然的环境，加上大学生的网络知识水平高，公共素养高，居住密度高，外卖需求量搞，更加适合采用本系统进行外卖递送。第 8 页共 7 页

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