智慧物流體系中的無(wú)人配送技術(shù)--好伙伴解析

　　伴隨著近些年來(lái)我國(guó)物流業(yè)信息化水平不斷提高，各種類(lèi)型的物流公共信息平臺(tái)迅速發(fā)展;貨物跟蹤定位、無(wú)線射頻識(shí)別、電子數(shù)據(jù)交換、機(jī)器人技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等一批新興技術(shù)開(kāi)始在物流領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，物流業(yè)正在進(jìn)行智能升級(jí)，從過(guò)去的向設(shè)備、人工要紅利，變成向技術(shù)、協(xié)同要效益。國(guó)務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》(簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》)提出，大力發(fā)展智能物流。去年，我國(guó)智能物流市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到2000億元，到2025年有望超過(guò)萬(wàn)億元。由于智能物流發(fā)展前景廣闊，龍頭企業(yè)也爭(zhēng)相布局。其中，電商物流更是走在了智能物流發(fā)展的前列。

　　目前，互聯(lián)網(wǎng)電子商務(wù)的幾大巨頭企業(yè)，紛紛在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域進(jìn)行研發(fā)投入。自動(dòng)駕駛技術(shù)作為人工智能領(lǐng)域最有可能落地的應(yīng)用場(chǎng)景，也一時(shí)吸引了整個(gè)科技行業(yè)的目光。隨著越來(lái)越多新興技術(shù)的出現(xiàn)，人們也逐漸發(fā)現(xiàn)，無(wú)人駕駛技術(shù)與實(shí)際商業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景的結(jié)合至關(guān)重要，因?yàn)閼?yīng)用場(chǎng)景的具體情況決定了技術(shù)的研究方向。在這種背景下，無(wú)人化的物流配送領(lǐng)域被認(rèn)為是最先可能實(shí)現(xiàn)實(shí)際運(yùn)營(yíng)的場(chǎng)景。2017年6月18日，京東在中國(guó)人民大學(xué)實(shí)現(xiàn)了全球首單無(wú)人化配送，并從此展開(kāi)常態(tài)化配送運(yùn)營(yíng)，在智慧物流的大方向上率先邁出步伐。

　　一

　　無(wú)人化物流配送的發(fā)展趨勢(shì)

　　近年來(lái)，京東持續(xù)技術(shù)投入，通過(guò)人工智能技術(shù)降低成本，提升物流效率，為客戶提供更優(yōu)質(zhì)服務(wù)。京東無(wú)人化物流配送包括無(wú)人配送車(chē)、無(wú)人機(jī)、無(wú)人貨車(chē)等多種運(yùn)輸方式，并與無(wú)人倉(cāng)儲(chǔ)體系進(jìn)行對(duì)接，從而實(shí)現(xiàn)從自動(dòng)分揀、配送路徑優(yōu)化，到京東無(wú)人倉(cāng)，再到最后一公里的無(wú)人車(chē)、無(wú)人機(jī)，物流的各個(gè)環(huán)節(jié)都有智能物流技術(shù)的體現(xiàn)。

　　京東無(wú)人配送車(chē)

　　京東配送機(jī)器人是智慧物流體系生態(tài)鏈中的終端，面對(duì)的配送場(chǎng)景非常復(fù)雜，需要應(yīng)對(duì)各類(lèi)訂單配送的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、路面、行人、其他交通工具以及用戶的各類(lèi)場(chǎng)景，進(jìn)行及時(shí)有效的決策并迅速執(zhí)行，這需要配送機(jī)器人具備高度的智能化和自主學(xué)習(xí)能力。除了強(qiáng)大的硬件支持使得機(jī)器人得以運(yùn)行復(fù)雜的人工智能運(yùn)算外，京東的自建物流體系下相對(duì)穩(wěn)定成熟的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，讓京東配送機(jī)器人得到到實(shí)際場(chǎng)景中試錯(cuò)和不斷調(diào)優(yōu)的機(jī)會(huì)。這正是京東智慧物流發(fā)展的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，這也是京東配送機(jī)器人和智能化技術(shù)如此迅速落地的重要原因之一。

　　目前，這些已經(jīng)具備人工智能的配送機(jī)器人，具有自主規(guī)劃路線、規(guī)避障礙的能力，可以自如地穿梭在高校的道路上。收貨人通過(guò)京東APP、手機(jī)短信等方式收到貨物送達(dá)的消息，在手機(jī)短信中直接點(diǎn)擊鏈接或者在配送機(jī)器人身上輸入提貨碼，即可打開(kāi)配送機(jī)器人的貨倉(cāng)，取走包裹，同時(shí)配送機(jī)器人們也可以支持刷臉取貨以及語(yǔ)音交互，讓用戶能夠感受到科技在智能物流中的應(yīng)用。

　　二

　　無(wú)人配送領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)

　　1、高精度地圖數(shù)據(jù)

　　盡管地圖行業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，尤其是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代手機(jī)地圖與導(dǎo)航應(yīng)用的快速發(fā)展，地圖數(shù)據(jù)已經(jīng)形成了行業(yè)通用的規(guī)范與格式標(biāo)準(zhǔn)(如：統(tǒng)一的坐標(biāo)系以及圖幅標(biāo)準(zhǔn)、通用導(dǎo)航數(shù)據(jù)格式等)，但傳統(tǒng)地圖數(shù)據(jù)是以人類(lèi)認(rèn)知為表達(dá)目的，因此在數(shù)據(jù)表達(dá)上完全以人類(lèi)能夠理解的可視化方式展現(xiàn)。然而，在無(wú)人駕駛體系中的高精度地圖，是完全面向機(jī)器人的地圖信息，在數(shù)據(jù)內(nèi)容、關(guān)鍵信息表達(dá)方式上與傳統(tǒng)地圖都有較大差異，因此高精度地圖的采集、制作工藝以及數(shù)據(jù)應(yīng)用上，均有很大的差異。

　　高精度地圖效果圖

　　高精度地圖數(shù)據(jù)的獲取方式，與傳統(tǒng)地圖相比也體現(xiàn)了很大的差異。傳統(tǒng)地圖數(shù)據(jù)大多通過(guò)全站儀、衛(wèi)星圖匹配等手段，能夠?qū)崿F(xiàn)地圖數(shù)據(jù)的批量采集。而高精度地圖數(shù)據(jù)由于在精度方面的更高要求，采集方式上主要依賴激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集以及其他高精度感應(yīng)裝置獲取的數(shù)據(jù)加工而來(lái)。

　　激光點(diǎn)云建圖效果

　　2、智能導(dǎo)航系統(tǒng)

　　(1)高精度導(dǎo)航行動(dòng)指引

　　針對(duì)無(wú)人配送車(chē)的導(dǎo)航，主要原理是通過(guò)服務(wù)端向無(wú)人配送車(chē)下發(fā)導(dǎo)航關(guān)鍵地點(diǎn)的信息，并通過(guò)高精度傳感器來(lái)判斷車(chē)輛當(dāng)前位置是否偏離預(yù)定航向，來(lái)對(duì)無(wú)人配送車(chē)的行動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)引導(dǎo)。

　　同時(shí)，由于無(wú)人配送車(chē)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，導(dǎo)航的區(qū)域需要從傳統(tǒng)的室外道路向室內(nèi)擴(kuò)展，因此室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)在無(wú)人配送中也擁有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。

　　室內(nèi)導(dǎo)航示意圖

　　(2)以配送任務(wù)為核心的智能路徑規(guī)劃

　　京東無(wú)人配送車(chē)的核心任務(wù)是將貨物配送到用戶手中，因此無(wú)人配送車(chē)的導(dǎo)航路徑規(guī)劃需要綜合考慮用戶的訂單，這里面涉及到地址解析功能，以及多途徑點(diǎn)的配送規(guī)劃。

　　①地址解析

　　由于京東無(wú)人配送的目標(biāo)為訂單，因此訂單地址需要轉(zhuǎn)化為配送的地址。目前主流地圖數(shù)據(jù)服務(wù)商均提供地理編碼服務(wù)(Geocoding Service)，能夠?qū)⒌刂忿D(zhuǎn)化為經(jīng)緯度信息。

　　②到達(dá)點(diǎn)分析

　　由于京東無(wú)人配送的目的是將貨物送到用戶手中，因此對(duì)于目標(biāo)地址的解析需要精細(xì)到可停靠或可進(jìn)入的精準(zhǔn)位置信息。例如，對(duì)于住宅樓，需要精確地停靠在樓棟門(mén)口，來(lái)等待用戶取貨。因此，對(duì)于每一個(gè)地址(POI)，需要分析出可停靠的精準(zhǔn)位置，這樣配送機(jī)器人才可以將此位置作為停靠點(diǎn)。

　　③多點(diǎn)配送

　　為了提高配送效率，無(wú)人配送車(chē)或配送機(jī)器人每次行程會(huì)針對(duì)某個(gè)區(qū)域進(jìn)行沿途多點(diǎn)配送。進(jìn)行多點(diǎn)配送時(shí)，需結(jié)合無(wú)人車(chē)自身的貨艙容量，來(lái)制定多點(diǎn)配送量，并確保配送路線能夠以最短路徑原則或最短耗時(shí)原則來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。

　　3、大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)無(wú)人車(chē)運(yùn)營(yíng)的應(yīng)用

　　高精度地圖數(shù)據(jù)是無(wú)人車(chē)導(dǎo)航運(yùn)行的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，只有詳細(xì)而全面的高精度數(shù)據(jù)，才能對(duì)無(wú)人車(chē)行駛提供可靠的行動(dòng)指引。同時(shí)，無(wú)人車(chē)運(yùn)行本身也是數(shù)據(jù)的感知行為，借助車(chē)身的各種傳感器，無(wú)人車(chē)能夠?qū)τ趯?shí)際道路情況有實(shí)時(shí)的感知，并且隨著無(wú)人車(chē)運(yùn)營(yíng)數(shù)量的規(guī)模化，數(shù)據(jù)感知的范圍能夠覆蓋更多的區(qū)域和場(chǎng)景，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)感知更新。這種借助海量行駛感知數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)更新模式，被稱為“眾包式”數(shù)據(jù)更新，是目前無(wú)人駕駛領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)地圖更新的主要技術(shù)方式。

　　除了地圖數(shù)據(jù)的更新之外，海量行駛感知的大數(shù)據(jù)能夠給無(wú)人車(chē)帶來(lái)以往調(diào)度模式無(wú)法實(shí)現(xiàn)的技術(shù)創(chuàng)新。在運(yùn)營(yíng)中的無(wú)人配送車(chē)輛能夠通過(guò)攝像頭等傳感器對(duì)周邊人流量、車(chē)流量以及交通狀況進(jìn)行數(shù)據(jù)感知，實(shí)現(xiàn)神經(jīng)感知網(wǎng)絡(luò)，從而對(duì)車(chē)輛的導(dǎo)航起到引導(dǎo)作用，例如：對(duì)于擁堵路段能夠提前感知并提供躲避擁堵的導(dǎo)航路徑規(guī)劃。

　　京東無(wú)人車(chē)調(diào)度及監(jiān)控系統(tǒng)

　　在無(wú)人車(chē)調(diào)度資源的優(yōu)化方面，基于車(chē)輛大數(shù)據(jù)的分析系統(tǒng)同樣能夠起到輔助決策的作用。由于無(wú)人配送車(chē)的行動(dòng)需要以訂單為基礎(chǔ)，因此對(duì)于海量歷史訂單信息的大數(shù)據(jù)分析，能夠給無(wú)人車(chē)的調(diào)度和監(jiān)控人員提供合理的資源分配方案，例如：對(duì)于訂單密集的區(qū)域，需要提前部署更多的無(wú)人車(chē)運(yùn)力資源，來(lái)確保運(yùn)輸效率。

　　4、無(wú)人配送技術(shù)的安全措施

　　(1)無(wú)人車(chē)物流調(diào)度與監(jiān)控

　　無(wú)人配送的物流系統(tǒng)，需要把安全作為首要因素。因此，盡管配送過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人化，但是在無(wú)人配送車(chē)的背后仍然需要有調(diào)度以及監(jiān)控人員的介入，來(lái)應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況。

　　京東的無(wú)人車(chē)調(diào)度與監(jiān)控系統(tǒng)主要擔(dān)負(fù)以下功能：

　　①無(wú)人車(chē)的車(chē)輛調(diào)度

　　對(duì)于無(wú)人車(chē)的車(chē)輛調(diào)度，需要由調(diào)度系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)配，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所有車(chē)輛的行動(dòng)調(diào)配。

　　②車(chē)輛狀態(tài)監(jiān)控

　　監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)λ羞\(yùn)行中的車(chē)輛進(jìn)行狀態(tài)查詢，對(duì)于無(wú)人車(chē)輛在行進(jìn)中遇到的情況，監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)感知到緊急情況的上報(bào)，并且提示監(jiān)控人員對(duì)緊急情況進(jìn)行處理。

　　③人工接管

　　對(duì)于各種緊急情況，監(jiān)控系統(tǒng)將允許監(jiān)控人員以人工接管的方式來(lái)對(duì)無(wú)人車(chē)輛進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，包括遠(yuǎn)程喊話功能、遙控駕駛功能、路徑修改等。

　　(2)多種驗(yàn)證方式的融合

　　目前在安全驗(yàn)證方面，京東無(wú)人配送車(chē)采用多重驗(yàn)證方式，用于確保貨物準(zhǔn)確地送達(dá)目標(biāo)用戶。目前已經(jīng)采取的驗(yàn)證方式有以下幾種：

　　①驗(yàn)證碼方式

　　這是目前使用最多，最通用的驗(yàn)證方式，用戶接到短信內(nèi)容后在無(wú)人車(chē)車(chē)身上的屏幕上輸入驗(yàn)證碼，無(wú)人車(chē)驗(yàn)證之后進(jìn)行開(kāi)箱。優(yōu)點(diǎn)是快捷簡(jiǎn)單，但是存在安全隱患，且要求用戶在接收貨物時(shí)需要帶著手機(jī)，一般是用于低保值商品的配送。

　　②人臉識(shí)別

　　人臉識(shí)別的前提是必須由用戶本人來(lái)接收快遞，且需要在系統(tǒng)里提前進(jìn)行面部采樣。目前面部識(shí)別的成功率已經(jīng)可以滿足驗(yàn)證的精度，但是面部識(shí)別本身容易被破解，盡管已經(jīng)有面部活體檢測(cè)技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)“照片欺騙”，但仍然存在不少的技術(shù)漏洞。

　　③聲紋識(shí)別

　　由于面部識(shí)別存在諸多缺陷，因此希望能夠?qū)⒙暭y技術(shù)加入識(shí)別驗(yàn)證的環(huán)節(jié)。所謂聲紋，指的是利用每個(gè)人的發(fā)聲器官(舌、牙齒、喉頭、鼻腔)在尺寸和形態(tài)方面的個(gè)體差異性，來(lái)確定發(fā)聲人的身份。聲紋識(shí)別對(duì)語(yǔ)音識(shí)別、表情捕捉、圖像分析都有較高的技術(shù)要求，這種驗(yàn)證方式的安全度也是非常高的一種方式，適用于高價(jià)值商品的多重驗(yàn)證，來(lái)確保安全性。