CN109229390A - 一种多地不停站陆空一体化货物运输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多地不停站陆空一体化货物运输系统，该系统包括多架采用模块化设计的小型无人货机单元、一架大型有人货机单元、多个其上根据货物信息贴有二维码的货箱单元和在陆地将货物运送到目的地的智能小车单元；每个小型无人货机单元包括模块化设计的机头、机身、机尾、机翼和尾翼，机身内设有动力装置、飞行控制装置和导航装置，机身下底面设有起落架装置；机身背部设置大型有人货机单元对接装置、双目视觉摄像头、测距传感器，机身前后设置两个开口，作为货物传送通道，货物传送通道内部设置一条长度贯通前后两个开口的气浮导轨，用于货物转运；前后开口处均还设置有升降台。本发明可靠性高、安全性高、通用性好、精准度高。
Description
技术领域
本发明涉及交通运输领域，具体涉及一种多地不停站陆空一体化货物运输系统。
背景技术
货物运输是现代运输主要方式之一，它在整个运输领域中占有重要的地位，对国家经济的发展、居民生活水平的提高具有重要作用。现阶段，生活节奏的加快以及各种紧急情况下需要快速运输，提高运输效率就成了货运领域的当务之急。
航空货运作为现代运送的方式之一，具有天然的速度优势，目前的航空货运主要有客机腹舱和全货机两种方式。但是这两种方式都有一定的局限性，客机腹舱空间有限，对货物的重量和体积都有严格的限制，而全货机一次只能飞往一个目的地，在中途起降过程中会消耗大量时间。
目前，众多企业争相布局以无人机为主的空中物流。无人机配送不仅能大幅降低配送成本，还可提高效率，解决偏远地区的配送难题，“低成本”“低人力”的商用无人机特性，让企业趋之若鹜。众多企业均在大量测试无人机送快递技术，参与到这个理念的实现中来。小型无人机还存在续航能力不长、载重有限的局限,大型无人机存在运维成本较高的现实情况。
在未来无人机货运将更多的运用到城市系统中。然而，在高楼耸立、人群密集的大城市，无人机运行没有那么简单。在复杂的环境下，无人机的续航能力、投放的精准度、零事故的保障等，都非常考验技术能力。因此在快捷的前提下，人们更看重精准投放的目标。
目前，各国在争相研究直升机空中回收技术。通过使用直升机空中拦截降落伞系统，然后利用钩挂系统将降落伞与货物钩挂或回收至直升机上，由直升机转移至目的地。但这种技术需要对直升机进行改造，直升机钩挂回收系统后，对翼伞未采取抛弃或收口措施，使其保留一定的气动外形，导致钩挂过程产生较大的过载。目前，国内直升机装备数量少、功能单一，而且考虑到拓展现有机群能力、基础设施和保障性有限，直升机外挂的承载能力和翼伞技术还不成熟。
传统空运每到达一个目的地，飞机就要起降一次，比较各个任务剖面发现在起降过程中需要消耗大量的燃油，对于质量如此庞大的货机更是如此。所以无论是从经济上还是在环保上都没有优势。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种多地不停站陆空一体化货物运输系统。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种多地不停站陆空一体化货物运输系统，该系统包括多架采用模块化设计的小型无人货机单元、一架大型有人货机单元、多个其上根据货物信息贴有二维码的货箱单元和在陆地将货物运送到目的地的智能小车单元；
每个小型无人货机单元包括模块化设计的机头、机身、机尾、机翼和尾翼，可以自由拆卸和安装，机身内设有动力装置、飞行控制装置和导航装置，机身下底面设有起落架装置；机身背部设置大型有人货机单元对接装置、双目视觉摄像头、测距传感器。机身前后设置两个开口，作为货物传送通道，一个负责将小飞机的货物传送给大飞机，一个负责将大飞机的货物传送给小飞机，形成“回文”传递；货物传送通道内部设置一条长度贯通前后两个开口的气浮导轨，用于货物转运；前后开口处均还设置有升降台，便于货物的转运；
大型有人货机单元采用飞翼布局，其内设有自动货物调配系统，用于扫描货箱单元上的二维码，以货物运送目的地为依据，进行货物的存放和转运；其飞机腹部设置小型无人货机单元对接装置、双目视觉光源点、测距传感器和密封装置；其飞机机身上根据小飞机单元背部开口位置同样设置两个开口，作为货物传送通道，内部设置多条气浮导轨，便于货物在内部传递。
进一步地，采用组合导航的方式，根据小飞机与大飞机距离由远及近，分别采用卫星导航、无线电导航和双目视觉导航。
进一步地，大飞机腹部的双目视觉导航光源采用红光和黄光等穿透性强的光源作为识别点。
进一步地，在大型有人货机单元中，货物采用轴对称式排布；在每次大小飞机对接之前，系统根据货物的目的地信息，首先进行货物之间的调配，将要转运的货物调配到中央通道的轴对称位置处，然后再将其调配到中央通道上，等对接时一并传送给小飞机；对接过程结束，系统再将小飞机传送过来的货物，填补到这些空余位置。
进一步地，所述智能小车单元采用平板车的形式，其高度设计参照小型无人货机单元机身下方起落架的高度，保证小无人机落地后，小车能够驶入小型无人货机单元机身下方。
进一步地，所述智能小车单元内设有二维码识别系统和导航系统，二维码识别系统扫描货箱上的二维码，将其信息传送给小车的导航系统，在导航系统的指引下，小车可以顺利将货物运达目的地。
本发明具有以下有益效果：
(1)可靠性高：该系统是现有的成熟技术的特有融合，包括空中对接技术，模块化机身技术，组合导航技术，智能小车技术等等，可靠性必然很高；
(2)安全性高：除大飞机需要驾驶员外，整个货物传送系统是无人的，因此不会危及人的生命安全，这样就可以将货物运送到很多人力无法到达的区域，比如灾区，极地，高原等。
(3)通用性好：采用陆空一体化货物运输方式，空运扩大了运送范围，提高了运送速度；货运通过智能小车运送，适合不同的地形。
(4)精准度高：与传统的无人机空投货物相比，这种陆空一体化货物运输系统能够精确的通过智能小车的导航技术将货物送达目的地，不会造成偏差。而且也不会出现空投伤人的情况。
附图说明
图1为本发明实施例中的小型无人货机示意图。
图2为本发明实施例中的空中货物传递示意图。
图3为本发明实施例中的大型有人货机单元示意图。
图4为本发明实施例中的小型无人货机与大型有人货机单元对接示意图。
图5为本发明实施例中的大型有人货机单元中货物排布示意图。
图6为本发明实施例中的气浮导轨示意图。
图7为本发明实施例中的地面模式示意图。
图8为本发明实施例中的智能小车单元示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明实施例一种多地不停站陆空一体化货物运输系统，，该系统包括多架采用模块化设计的小型无人货机单元、一架大型有人货机单元、多个其上根据货物信息贴有二维码的货箱单元和在陆地将货物运送到目的地的智能小车单元；
如图1所示，每个小型无人货机单元包括模块化设计的机头、机身、机尾、机翼和尾翼，可以自由拆卸和安装，机身内设有动力装置、飞行控制装置和导航装置，机身下底面设有起落架装置；机身背部设置大型有人货机单元对接装置、双目视觉摄像头、测距传感器，机身前后设置两个开口，作为货物传送通道，一个负责将小飞机的货物传送给大飞机，一个负责将大飞机的货物传送给小飞机，形成“回文”传递；如图2所示。货物传送通道内部设置一条长度贯通前后两个开口的气浮导轨，用于货物转运；前后开口处均还设置有升降台，便于货物的转运；
大型货物运输机，从起点飞往终点不停站，采用飞翼布局，如图3所示。其飞机腹部设置小型无人货机单元对接装置、双目视觉光源点、测距传感器和密封装置，密封装置用来保证对接传送货物的过程不受到气流的干扰；其飞机机身上根据小飞机单元背部开口位置同样设置两个开口，作为货物传送通道，大型货物运输机内部设置多条气浮导轨，便于货物在内部传送。大型货物运输机设置自动货物调配系统，扫描货箱二维码，以货物运送目的地为依据，进行货物的存放和转运。
参见图4，为了保证顺利对接，采用多种导航方式。在小飞机起飞阶段(距离大飞机>10km)采用卫星导航技术，例如北斗和GPS等；在飞行中段(200m<距离大飞机<10km)采用无线电导航技术；在对接阶段，采用双目视觉导航技术，鉴于视觉导航技术的缺点，大飞机腹部的双目视觉导航光源采用红光和黄光等穿透性强的光源作为识别点。
参见图5-图6，在大飞机中，货物采用轴对称式排布。大飞机中的自动货物调配系统扫描货箱上的二维码，得出目的地信息。在每次大小飞机对接之前，系统根据货物的目的地信息，首先进行货物之间的调配，将要转运的货物调配到中央通道的轴对称位置处，然后再将其调配到中央通道上，等对接后一并传送给小飞机。系统再将小飞机传送过来的货物，填补到这些空余位置。这样做的目的是保证重心的稳定性。大飞机内部有多条气浮导轨如图6所示，货物之间的调配在其上进行。所有货物的传送都在气浮导轨上进行。
参见图7-图8，完成空中对接后，小飞机降落到各个二级地点。模块化的机身自主分。智能小车采用平板车的形式，其高度设计参照小飞机机身下方起落架的高度，保证小无人机落地后，小车能够驶入待模块化分离的机身下方。小车设置二维码识别系统和导航系统，二维码识别系统扫描货箱上的二维码，将其信息传送给小车的导航系统，在导航系统的指引下，小车可以顺利将货物运达目的地。
本具体实施使用时，大飞机从始发站满载货物出发，在空中一直飞到终点站，中间不停站。小飞机从各个二级地点起飞，在空中与大飞机进行对接和货物传递。之后小飞机降落，模块化的机身自主分离，智能小车将分离的机身运往各个货物目的地。其中在空中对接时，采用三种导航方式实现小飞机与大飞机的精确对接。在远距离采用卫星导航，在对接之前采用无线电导航，在对接时采用双目视觉导航。在空中进行货物交换时，采用气浮导轨进行货物的移动，货物以轴对称形式放在大飞机两侧。可以确定在货物的移动过程中，保证了飞机的重心稳定性和横向稳定性。这种新型的货运系统，节省了因货机停站而造成时间和燃油的浪费，同时大小飞机不断的进行货物传递，提高了货物送达的效率，增加了总的货物运输量。
本发明在民用和军用领域都有很广阔的应用前景。在民用领域，突破了传统无人机或直升机空投货物精准度不高的局限，通过模块化机身设计和智能小车的应用将货物精准运送到目的地。同时，不受地形气候等条件限制，可以实现高海拔、高寒、极地等复杂地形作业。在军用领域，可以作为航空母舰的货物配送机。传统的大型货机因起飞重量大，滑跑距离长，不适合在航母上起降，这种小型无人机可以作为一个中转，将货物运送到航空母舰上。为打持久战争构建坚实的货物保障系统。此外，还可以作为战场前线的一种无人的货物运送方式，安全性更高。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (6)
1.一种多地不停站陆空一体化货物运输系统，其特征在于：该系统包括多架采用模块化设计的小型无人货机单元、一架大型有人货机单元、多个其上根据货物信息贴有二维码的货箱单元和在陆地将货物运送到目的地的智能小车单元；
每个小型无人货机单元包括模块化设计的机头、机身、机尾、机翼和尾翼，可以自由拆卸和安装，机身内设有动力装置、飞行控制装置和导航装置，机身下底面设有起落架装置；机身背部设置大型有人货机单元对接装置、双目视觉摄像头、测距传感器；机身前后设置两个开口，作为货物传送通道，内部设置一条长度贯通前后两个开口的气浮导轨，用于货物转运；前后开口处均还设置有升降台，便于货物的转运；
大型有人货机单元采用飞翼布局，其内设有自动货物调配系统，用于扫描货箱单元上的二维码，以货物运送目的地为依据，进行货物的存放和转运；其飞机腹部设置小型无人货机单元对接装置、双目视觉光源点、测距传感器和密封装置；其飞机机身上根据小飞机单元背部开口位置同样设置两个开口，作为货物传送通道，内部设置多条气浮导轨，便于货物在内部传递。
2.如权利要求1所述的一种多地不停站陆空一体化货物运输系统，其特征在于：采用组合导航的方式，根据小飞机与大飞机距离由远及近，分别采用卫星导航、无线电导航和双目视觉导航。
3.如权利要求1所述的一种多地不停站陆空一体化货物运输系统，其特征在于：大飞机腹部的双目视觉导航光源采用红光和黄光等穿透性强的光源作为识别点。
4.如权利要求1所述的一种多地不停站陆空一体化货物运输系统，其特征在于：在大型有人货机单元中，货物采用轴对称式排布；在每次大小飞机对接之前，系统根据货物的目的地信息，首先进行货物之间的调配，将要转运的货物调配到中央通道的轴对称位置处，然后再将其调配到中央通道上，等对接时一并传送给小飞机；对接过程结束，系统再将小飞机传送过来的货物，填补到这些空余位置。
5.如权利要求1所述的一种多地不停站陆空一体化货物运输系统，其特征在于：所述智能小车单元采用平板车的形式，其高度设计参照小型无人货机单元机身下方起落架的高度，保证小无人机落地后，小车能够驶入小型无人货机单元机身下方。
6.如权利要求1所述的一种多地不停站陆空一体化货物运输系统，其特征在于：所述智能小车单元内设有二维码识别系统和导航系统，二维码识别系统扫描货箱上的二维码，将其信息传送给小车的导航系统，在导航系统的指引下，小车可以顺利将货物运达目的地。
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