智慧物流體系中的無人配送技術
——“大數據與智慧物流”連載之八

于明濤/文

智慧物流體系中的無人配送技術
——“大數據與智慧物流”連載之八

于明濤/文

高精度地圖數據是無人車導航運行的數據基礎，只有詳細而全面的高精度數據，才能對無人車的行駛提供可靠的行動指引。同時，無人車的運行本身也是數據的感知行為，并且隨著無人車運營數量的規模化，數據感知的范圍能夠覆蓋更多的區域和場景，從而實現數據的實時感知更新。

伴隨著近些年來我國物流業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展；貨物跟蹤定位、無線射頻識別、電子數據交換、機器人技術、大數據、云計算等一批新興技術開始在物流領域廣泛應用，物流業正在進行智能升級，從過去的向設備、人工要紅利，變成向技術、協同要效益。國務院印發的《新一代人工智能發展規劃》（簡稱《規劃》）提出，大力發展智能物流。去年，我國智能物流市場規模達到2000億元，到2025年有望超過萬億元。由于智能物流發展前景廣闊，龍頭企業也爭相布局。其中，電商物流更是走在了智能物流發展的前列。

目前，互聯網電子商務的幾大巨頭企業，紛紛在自動駕駛領域進行研發投入。自動駕駛技術作為人工智能領域最有可能落地的應用場景，也一時吸引了整個科技行業的目光。隨著越來越多新興技術的出現，人們也逐漸發現，無人駕駛技術與實際商業應用場景的結合至關重要，因為應用場景的具體情況決定了技術的研究方向。在這種背景下，無人化的物流配送領域被認為是最先可能實現實際運營的場景。2017年6月18日，京東在中國人民大學實現了全球首單無人化配送，并從此展開常態化配送運營，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展趨勢

近年來，京東持續技術投入，通過人工智能技術降低成本，提升物流效率，為客戶提供更優質服務。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，從而實現從自動分揀、配送路徑優化，到京東無人倉，再到最后一公里的無人車、無人機，物流的各個環節都有智能物流技術的體現。

京東配送機器人是智慧物流體系生態鏈中的終端，面對的配送場景非常復雜，需要應對各類訂單配送的現場環境、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雜的人工智能運算外，京東的自建物流體系下相對穩定成熟的實際應用場景，讓京東配送機器人得到到實際場景中試錯和不斷調優的機會。這正是京東智慧物流發展的獨特優勢，這也是京東配送機器人和智能化技術如此迅速落地的重要原因之一。

京東無人配送車

高精度地圖效果圖

激光點云建圖效果

目前，這些已經具備人工智能的配送機器人，具有自主規劃路線、規避障礙的能力，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用。

二、無人配送領域的關鍵技術

1.高精度地圖數據

盡管地圖行業經過多年的發展，尤其是移動互聯網時代手機地圖與導航應用的快速發展，地圖數據已經形成了行業通用的規范與格式標準（如：統一的坐標系以及圖幅標準、通用導航數據格式等），但傳統地圖數據是以人類認知為表達目的，因此在數據表達上完全以人類能夠理解的可視化方式展現。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，在數據內容、關鍵信息表達方式上與傳統地圖都有較大差異，因此高精度地圖的采集、制作工藝以及數據應用上，均有很大的差異。

高精度地圖數據的獲取方式，與傳統地圖相比也體現了很大的差異。傳統地圖數據大多通過全站儀、衛星圖匹配等手段，能夠實現地圖數據的批量采集。而高精度地圖數據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據的采集以及其他高精度感應裝置獲取的數據加工而來。

2.智能導航系統

(1)高精度導航行動指引

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

同時，由于無人配送車的業務場景，導航的區域需要從傳統的室外道路向室內擴展，因此室內導航技術在無人配送中也擁有廣泛的應用場景。

(2)以配送任務為核心的智能路徑規劃

京東無人配送車的核心任務是將貨物配送到用戶手中，因此無人配送車的導航路徑規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劃。

①地址解析

由于京東無人配送的目標為訂單，因此訂單地址需要轉化為配送的地址。目前主流地圖數據服務商均提供地理編碼服務（Geocoding Service），能夠將地址轉化為經緯度信息。

②到達點分析

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停靠或可進入的精準位置信息。例如，對于住宅樓，需要精確地停靠在樓棟門口，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。

③多點配送

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域進行沿途多點配送。進行多點配送時，需結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一規劃。

3.大數據技術對無人車運營的應用

高精度地圖數據是無人車導航運行的數據基礎，只有詳細而全面的高精度數據，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據的感知行為，借助車身的各種傳感器，無人車能夠對于實際道路情況有實時的感知，并且隨著無人車運營數量的規模化，數據感知的范圍能夠覆蓋更多的區域和場景，從而實現數據的實時感知更新。這種借助海量行駛感知數據的數據更新模式，被稱為“眾包式”數據更新，是目前無人駕駛領域實現地圖更新的主要技術方式。

室內導航示意圖

京東無人車調度及監控系統

除了地圖數據的更新之外，海量行駛感知的大數據能夠給無人車帶來以往調度模式無法實現的技術創新。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據感知，實現神經感知網絡，從而對車輛的導航起到引導作用，例如：對于擁堵路段能夠提前感知并提供躲避擁堵的導航路徑規劃。

在無人車調度資源的優化方面，基于車輛大數據的分析系統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，因此對于海量歷史訂單信息的大數據分析，能夠給無人車的調度和監控人員提供合理的資源分配方案，例如：對于訂單密集的區域，需要提前部署更多的無人車運力資源，來確保運輸效率。

4.無人配送技術的安全措施

(1)無人車物流調度與監控

無人配送的物流系統，需要把安全作為首要因素。因此，盡管配送過程能夠實現無人化，但是在無人配送車的背后仍然需要有調度以及監控人員的介入，來應對突發狀況。

京東的無人車調度與監控系統主要擔負以下功能：

①無人車的車輛調度

對于無人車的車輛調度，需要由調度系統統一調配，該系統能夠實現對所有車輛的行動調配。

②車輛狀態監控

監控系統能夠對所有運行中的車輛進行狀態查詢，對于無人車輛在行進中遇到的情況，監控系統能夠實時感知到緊急情況的上報，并且提示監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，監控系統將允許監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。

②人臉識別

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

③聲紋識別

由于面部識別存在諸多缺陷，因此希望能夠將聲紋技術加入識別驗證的環節。所謂聲紋，指的是利用每個人的發聲器官（舌、牙齒、喉頭、鼻腔）在尺寸和形態方面的個體差異性，來確定發聲人的身份。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。

三、結論與展望

以京東為代表的智慧物流實踐者，正在通過技術、資源的賦能全力推動行業技術應用水平的不斷提升，掀起物流技術的發展與變革浪潮，推動物流技術從自動化向智慧化的轉變，為消費者帶來全新的購物體驗的同時，也以智慧物流技術帶動了社會效率和生活方式的革命與進步。

同時，放眼整個物流行業乃至社會各行業，機器人能夠承擔的任務也正在日益擴大。各項新技術的出現也為機器人的行動指引提供了更多的技術保障。未來將有更多的計算能力以機器人智能化作為核心目標，這種轉變所帶來的必然是機器人在人類社會進化進程中將扮演越來越重要的角色。

作者為京東X事業部智能導航研發部高級產品經理