智慧物流體系中的無人配送技術(shù)--好伙伴解析

　　伴隨著近些年來我國物流業(yè)信息化水平不斷提高，各種類型的物流公共信息平臺迅速發(fā)展;貨物跟蹤定位、無線射頻識別、電子數(shù)據(jù)交換、機器人技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計算等一批新興技術(shù)開始在物流領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，物流業(yè)正在進行智能升級，從過去的向設(shè)備、人工要紅利，變成向技術(shù)、協(xié)同要效益。國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》(簡稱《規(guī)劃》)提出，大力發(fā)展智能物流。去年，我國智能物流市場規(guī)模達到2000億元，到2025年有望超過萬億元。由于智能物流發(fā)展前景廣闊，龍頭企業(yè)也爭相布局。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)，紛紛在自動駕駛領(lǐng)域進行研發(fā)投入。自動駕駛技術(shù)作為人工智能領(lǐng)域最有可能落地的應(yīng)用場景，也一時吸引了整個科技行業(yè)的目光。隨著越來越多新興技術(shù)的出現(xiàn)，人們也逐漸發(fā)現(xiàn)，無人駕駛技術(shù)與實際商業(yè)應(yīng)用場景的結(jié)合至關(guān)重要，因為應(yīng)用場景的具體情況決定了技術(shù)的研究方向。在這種背景下，無人化的物流配送領(lǐng)域被認為是最先可能實現(xiàn)實際運營的場景。2017年6月18日，京東在中國人民大學實現(xiàn)了全球首單無人化配送，并從此展開常態(tài)化配送運營，在智慧物流的大方向上率先邁出步伐。

　　一

　　無人化物流配送的發(fā)展趨勢

　　近年來，京東持續(xù)技術(shù)投入，通過人工智能技術(shù)降低成本，提升物流效率，為客戶提供更優(yōu)質(zhì)服務(wù)。京東無人化物流配送包括無人配送車、無人機、無人貨車等多種運輸方式，并與無人倉儲體系進行對接，從而實現(xiàn)從自動分揀、配送路徑優(yōu)化，到京東無人倉，再到最后一公里的無人車、無人機，物流的各個環(huán)節(jié)都有智能物流技術(shù)的體現(xiàn)。

　　京東無人配送車

　　京東配送機器人是智慧物流體系生態(tài)鏈中的終端，面對的配送場景非常復(fù)雜，需要應(yīng)對各類訂單配送的現(xiàn)場環(huán)境、路面、行人、其他交通工具以及用戶的各類場景，進行及時有效的決策并迅速執(zhí)行，這需要配送機器人具備高度的智能化和自主學習能力。除了強大的硬件支持使得機器人得以運行復(fù)雜的人工智能運算外，京東的自建物流體系下相對穩(wěn)定成熟的實際應(yīng)用場景，讓京東配送機器人得到到實際場景中試錯和不斷調(diào)優(yōu)的機會。這正是京東智慧物流發(fā)展的獨特優(yōu)勢，這也是京東配送機器人和智能化技術(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。收貨人通過京東APP、手機短信等方式收到貨物送達的消息，在手機短信中直接點擊鏈接或者在配送機器人身上輸入提貨碼，即可打開配送機器人的貨倉，取走包裹，同時配送機器人們也可以支持刷臉取貨以及語音交互，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)過多年的發(fā)展，尤其是移動互聯(lián)網(wǎng)時代手機地圖與導(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)范與格式標準(如：統(tǒng)一的坐標系以及圖幅標準、通用導(dǎo)航數(shù)據(jù)格式等)，但傳統(tǒng)地圖數(shù)據(jù)是以人類認知為表達目的，因此在數(shù)據(jù)表達上完全以人類能夠理解的可視化方式展現(xiàn)。然而，在無人駕駛體系中的高精度地圖，是完全面向機器人的地圖信息，在數(shù)據(jù)內(nèi)容、關(guān)鍵信息表達方式上與傳統(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。

　　激光點云建圖效果

　　2、智能導(dǎo)航系統(tǒng)

　　(1)高精度導(dǎo)航行動指引

　　針對無人配送車的導(dǎo)航，主要原理是通過服務(wù)端向無人配送車下發(fā)導(dǎo)航關(guān)鍵地點的信息，并通過高精度傳感器來判斷車輛當前位置是否偏離預(yù)定航向，來對無人配送車的行動進行實時引導(dǎo)。

　　同時，由于無人配送車的業(yè)務(wù)場景，導(dǎo)航的區(qū)域需要從傳統(tǒng)的室外道路向室內(nèi)擴展，因此室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)在無人配送中也擁有廣泛的應(yīng)用場景。

　　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

　　京東無人配送車的核心任務(wù)是將貨物配送到用戶手中，因此無人配送車的導(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，以及多途徑點的配送規(guī)劃。

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　　由于京東無人配送的目標為訂單，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。

　?、诘竭_點分析

　　由于京東無人配送的目的是將貨物送到用戶手中，因此對于目標地址的解析需要精細到可?？炕蚩蛇M入的精準位置信息。例如，對于住宅樓，需要精確地?？吭跇菞濋T口，來等待用戶取貨。因此，對于每一個地址(POI)，需要分析出可停靠的精準位置，這樣配送機器人才可以將此位置作為停靠點。

　?、鄱帱c配送

　　為了提高配送效率，無人配送車或配送機器人每次行程會針對某個區(qū)域進行沿途多點配送。進行多點配送時，需結(jié)合無人車自身的貨艙容量，來制定多點配送量，并確保配送路線能夠以最短路徑原則或最短耗時原則來進行統(tǒng)一規(guī)劃。

　　3、大數(shù)據(jù)技術(shù)對無人車運營的應(yīng)用

　　高精度地圖數(shù)據(jù)是無人車導(dǎo)航運行的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，只有詳細而全面的高精度數(shù)據(jù)，才能對無人車行駛提供可靠的行動指引。同時，無人車運行本身也是數(shù)據(jù)的感知行為，借助車身的各種傳感器，無人車能夠?qū)τ趯嶋H道路情況有實時的感知，并且隨著無人車運營數(shù)量的規(guī)?；?，數(shù)據(jù)感知的范圍能夠覆蓋更多的區(qū)域和場景，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時感知更新。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)能夠給無人車帶來以往調(diào)度模式無法實現(xiàn)的技術(shù)創(chuàng)新。在運營中的無人配送車輛能夠通過攝像頭等傳感器對周邊人流量、車流量以及交通狀況進行數(shù)據(jù)感知，實現(xiàn)神經(jīng)感知網(wǎng)絡(luò)，從而對車輛的導(dǎo)航起到引導(dǎo)作用，例如：對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。

　　京東無人車調(diào)度及監(jiān)控系統(tǒng)

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

　　4、無人配送技術(shù)的安全措施

　　(1)無人車物流調(diào)度與監(jiān)控

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

　　京東的無人車調(diào)度與監(jiān)控系統(tǒng)主要擔負以下功能：

　?、贌o人車的車輛調(diào)度

　　對于無人車的車輛調(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)對所有車輛的行動調(diào)配。

　　②車輛狀態(tài)監(jiān)控

　　監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)λ羞\行中的車輛進行狀態(tài)查詢，對于無人車輛在行進中遇到的情況，監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r感知到緊急情況的上報，并且提示監(jiān)控人員對緊急情況進行處理。

　　③人工接管

　　對于各種緊急情況，監(jiān)控系統(tǒng)將允許監(jiān)控人員以人工接管的方式來對無人車輛進行遠程遙控，包括遠程喊話功能、遙控駕駛功能、路徑修改等。

　　(2)多種驗證方式的融合

　　目前在安全驗證方面，京東無人配送車采用多重驗證方式，用于確保貨物準確地送達目標用戶。目前已經(jīng)采取的驗證方式有以下幾種：

　　①驗證碼方式

　　這是目前使用最多，最通用的驗證方式，用戶接到短信內(nèi)容后在無人車車身上的屏幕上輸入驗證碼，無人車驗證之后進行開箱。優(yōu)點是快捷簡單，但是存在安全隱患，且要求用戶在接收貨物時需要帶著手機，一般是用于低保值商品的配送。

　?、谌四樧R別

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

　?、勐暭y識別

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