CN217250710U - 一种基于联盟博弈的快递包裹分拣系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及快递分拣技术领域的一种基于联盟博弈的快递包裹分拣系统，包括快递分拣场,快递分拣场设有核心网络控制中心、多个移动网络基站、多个边缘服务器及多个无人快递分拣小车，多个边缘服务器分别一一对应的固定在移动网络基站上，边缘服务器与对应的移动网络基站连接，移动网络基站与核心网络控制中心连接；无人快递分拣小车上设有移动网络收发模块、二维码扫描模块、信息处理模块、驱动模块及控制模块。本实用新型对快递分拣场系统进行了优化，提高分拣的效率，减少无人快递分拣小车的能耗，将快递分拣场中的无人快递分拣小车和整个快递分拣场有效地结合在一起，达到低延迟、低能耗的效果，降低运营管理难度。

Description

一种基于联盟博弈的快递包裹分拣系统

技术领域

本实用新型涉及快递分拣技术领域，具体涉及一种基于联盟博弈的快递包裹分拣系统。

背景技术

随着电子商务行业的发展，快递包裹数量日益激增，对于快递分拣行业带来了全新的挑战，大型的快递包裹分拣场中纯粹依靠人力进行分拣已不再现实，使用无人快递分拣小车的成为必由之路。现有的大型快递包裹分拣场系统中主要依靠无人快递分拣小车对快递包裹进行运输，无人快递分拣小车使用二维码扫描装置对快递包裹上的二维码进行扫描，使用车载处理器对获取的信息进行处理，将扫描的二维码结果通过移动网络和移动网络基站上传到核心网络控制中心，核心网络控制中心通过原路反馈回快递转运地址，无人快递分拣小车通过车载处理器对地址进行分析，从而选择出合适的路径对携带的快递包裹进行传递，运输到相应位置。由于快递分拣场系统内部面积巨大、无人快递分拣小车数量多、其中涉及数据量大，其主要缺点在于车载处理器处理效率低下，无人快递分拣小车和整体系统的联系不够紧密，且车载处理器使用车载电池作为能源，在处理任务日益增多的情况下，续航里程大大下降。对于整体快递包裹分拣场系统而言，整体的效率偏低，运营管理难度偏高。因此，急需一种基于联盟博弈的快递包裹分拣系统来解决上述技术问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种基于联盟博弈的快递包裹分拣系统，包括快递分拣场,所述快递分拣场设有核心网络控制中心、多个移动网络基站、多个边缘服务器及多个无人快递分拣小车，所述移动网络基站的数量与边缘服务器的数量相同；

多个所述移动网络基站分布在快递分拣场内，多个边缘服务器分别一一对应的固定在移动网络基站上，所述边缘服务器通过双绞线与对应的移动网络基站连接，所述移动网络基站通过光缆与核心网络控制中心连接；

所述无人快递分拣小车上设有移动网络收发模块、二维码扫描模块、信息处理模块、驱动模块及控制模块，所述移动网络收发模块与移动网络基站无线连接，所述二维码扫描模块与信息处理模块连接，所述信息处理模块与移动网络收发模块及控制模块连接，所述控制模块与驱动模块连接。

优选的，所述无人快递分拣小车的数量大于移动网络基站的数量，确保资源得到有效的利用。

优选的，所述快递分拣场包括分拣区及目的区。

优选的，所述无人快递分拣小车上设有导航模块，所述导航模块与控制模块连接。

本实用新型还包括能够使一种基于联盟博弈的快递包裹分拣系统正常使用的其它组件，如无人快递分拣小车的控制组件等均为本领域的常规技术手段。另外，本实用新型中未加限定的装置或组件均采用本领域中的常规技术手段，如移动网络基站、边缘服务器、无人快递分拣小车、移动网络收发模块、二维码扫描模块、信息处理模块、驱动模块、导航模块、控制模块等均为本领域常规设备，各模块之间的连接及控制均为现有技术，是本领域常用技术手段，此处不再赘述。

本实用新型的工作原理是，通过边缘服务器的边缘计算和联盟博弈技术对现有的快递分拣系统进行优化，将快递分拣场中的无人快递分拣小车和整个快递分拣场有效地结合在一起，降低大型快递包裹分拣场的管理难度，提升快递包裹分拣场的管理效率，降低整体快递包裹分拣场的时延，增强无人快递分拣小车与整体系统的关联性，有效地降低了无人快递分拣小车的能耗，提高转运效率，提高整体运营水平。边缘计算是一种去中心化的雾计算模式，原始数据在临近终端的边缘计算服务器进行计算分析，对于复杂的系统而言，能够有效的减少系统的复杂度，提升系统工作的效率，避免系统的阻塞。而联盟博弈是边缘计算中一种有效的方法，在系统内部的参与者中，形成一个个不同的联盟，每个终端设备必须且同时仅能加入一个联盟，联盟内部形成合作关系，联盟之间形成博弈关系，最终达到系统稳定的状态，对提升系统性能有着良好的作用。引用具有联盟博弈的边缘计算机制，对于提升快递分拣场效率、提高整体运营水平具有极高的意义。边缘服务器的边缘计算和联盟博弈技术均为现有技术，此处不再赘述。

具体的，根据边缘计算理论中的联盟博弈方法在本实用新型中共计形成三种联盟，第一种为：边缘服务器分别与不同的无人快递分拣小车连接形成的联盟，第二种为无人快递分拣小车自身形成的联盟，第三种为无人快递分拣小车与核心网络控制中心连接形成的联盟。每个无人快递分拣小车必须在其中一个联盟中，不能重复加入联盟。每个联盟都可以拆分合并、联盟中的设备可以相互调换。初始状态下，各无人快递分拣小车为自身形成的一个联盟，当无人快递分拣小车在起始位置接到上级单位送来的快递时，立即使用二维码扫描模块对快递包裹面单上的二维码进行扫描，通过信息处理模块对扫描所得信息进行处理，同时，该无人快递分拣小车通过移动网络收发模块、移动网络基站传递自身相关信息到核心网络控制中心，并与核心网络控制中心设置的初始参数进行对比，使无人快递分拣小车自发的对联盟进行拆分合并或调换，从而形成稳定的联盟,达到纳什均衡。边缘计算理论中的联盟博弈方法为现有技术，是本领域常用的计算方法，此处不再赘述。

当该无人快递分拣小车形成的稳定联盟为自身形成的联盟时，无人快递分拣小车将扫描获得的信息在自身的信息处理模块中处理，并给出运送路线，无人快递分拣小车根据自身计算的路线进行行驶，到达目的地后将快递包裹卸下交给下一级单位并原路返回；

当该无人快递分拣小车形成的稳定联盟为边缘服务器和该无人快递分拣小车形成的联盟时，该无人快递分拣小车将所有的数据上传到边缘服务器，边缘服务器对该无人快递分拣小车上传的数据进行分析，获得该无人快递分拣小车承载的快递包裹将要前往的位置，并且给该无人快递分拣小车指定以最快的路线进行导航，该无人快递分拣小车依据指定路线行驶，到达运送终点后，快递小车将货物卸下原路返回；

当该无人快递分拣小车形成的稳定联盟为该无人快递分拣小车与核心网络控制中心形成的联盟时，该无人快递分拣小车将扫描的二维码信息通过移动网络基站上传给核心网络控制中心，核心网络控制中心对信息进行处理，得到目的地址并对路线进行规划，将规划路径通过移动网络基站传递给该无人快递分拣小车，该无人快递分拣小车依据路径将快递包裹运送到目的地卸下原路返回。

对于快递分拣系统而言，各个无人快递分拣小车均追求低延迟、低能耗的完成快递分拣，在无人快递分拣小车自身的信息处理模块进行信息处理数据分析会消耗大量能耗，而将扫描信息上传至核心网络控制中心则会造成较高的时延，但若将所有扫描信息上传给相近的边缘服务器又会造成无线链路阻塞。因此，本实用新型通过边缘服务器的边缘计算和联盟博弈技术对现有的快递分拣系统进行优化，使无人快递分拣小车有意愿的组成不同的联盟并实时更新，有效提高了资源的合理利用，不仅能达到低延迟、低能耗的效果，而且可将快递分拣场中的无人快递分拣小车和整个快递分拣场有效地结合在一起，降低运营管理难度。

本实用新型的有益效果，无人快递分拣小车与移动网络基站、核心网络控制中心及边缘服务器相互配合，通过边缘服务器的边缘计算中的联盟博弈技术，对快递分拣场系统进行了优化，提高分拣的效率，减少无人快递分拣小车的能耗，克服了核心网络控制中心处理数据过多，核心网络响应速度不及时的问题，将快递分拣场中的无人快递分拣小车和整个快递分拣场有效地结合在一起，达到低延迟、低能耗的效果，而且可将快递分拣场中的无人快递分拣小车和整个快递分拣场有效地结合在一起，降低运营管理难度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型一种基于联盟博弈的快递包裹分拣系统的结构示意图；

图2为图1中无人快递分拣小车可形成的三种联盟的示意图；

图3为本实用新型中各无人快递分拣小车的工作流程图；

图4为本实用新型中无人快递分拣小车组成的各联盟的数据流向图(其中实线表示无人快递分拣小车与核心网络控制中心形成联盟时的数据流向，虚线表示无人快递分拣小车与边缘服务器形成联盟时的数据流向，无人快递分拣小车自身形成联盟时的数据流向未示出)。

图中：1.快递分拣场，2.核心网络控制中心，3.移动网络基站，4.边缘服务器，5.无人快递分拣小车，6.目的区，7.无人快递分拣小车与核心网络控制中心连接形成的联盟，8.边缘服务器分别与不同的无人快递分拣小车连接形成的联盟，9.无人快递分拣小车自身形成的联盟。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图以及具体实施例对本实用新型进行清楚地描述，在此处的描述仅仅用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

实施例

如图1-4所示，本实用新型提供了一种基于联盟博弈的快递包裹分拣系统，包括快递分拣场1,所述快递分拣场1设有一个核心网络控制中心2、K个移动网络基站3、K个边缘服务器4(边缘服务器采用Huawei Atlas 500Pro智能边缘服务器)及N个无人快递分拣小车5，所述无人快递分拣小车5的数量远远大于移动网络基站3的数量。

K个所述移动网络基站3分布在快递分拣场1内，K个边缘服务器4分别一一对应的固定在移动网络基站3上，所述边缘服务器4通过双绞线与对应的移动网络基站3连接，所述移动网络基站3通过光缆与核心网络控制中心2连接；核心网络控制中心2位于数据中心内部，由若干部服务器组成具有数据分析和数据存储的功能；

所述无人快递分拣小车5上设有移动网络收发模块(可采用Baimatech BMG460嵌入式网关作为移动网络收发模块)、二维码扫描模块(二维码扫描模块为Rakinda FM430嵌入式条码识别器)、信息处理模块(以STM32F407为核心的信息处理模块)、驱动模块(电机)及控制模块(PLC控制器)，所述移动网络收发模块与移动网络基站3无线连接从而传递信息，所述二维码扫描模块与信息处理模块连接从而将扫描的信息传递给信息处理模块进行分析或处理，所述信息处理模块与移动网络收发模块及控制模块连接，其中移动网络收发模块用于无人快递分拣小车和移动网络基站通信，用以向移动网络基站发送数据，或者从移动网络基站接收控制指令，并发送给信息处理模块，经过信息处理模块发送给控制模块，所述控制模块与驱动模块连接,控制模块控制驱动模块实现无人快递分拣小车的运动。

所述快递分拣场1包括分拣区及目的区6。

所述无人快递分拣小车5上设有导航模块，所述导航模块与控制模块连接，便于对无人快递分拣小车进行导航，导航模块为GPS导航。

本实用新型中各模块及各模块之间的连接通信均为现有技术，相互之间的插口具体连接方式此处不再赘述。

工作时，根据边缘计算理论中的联盟博弈方法共计形成三种联盟，第一种为：边缘服务器分别与不同的无人快递分拣小车连接形成的联盟8，第二种为无人快递分拣小车自身形成的联盟9，第三种为无人快递分拣小车与核心网络控制中心连接形成的联盟7。每个无人快递分拣小车5必须在其中一个联盟中，不能重复加入联盟。每个联盟都可以拆分合并、联盟中的设备可以相互调换。初始状态下，各无人快递分拣小车5为自身形成的一个联盟，当无人快递分拣小车5在起始位置接到上级单位送来的快递时，立即使用二维码扫描模块对快递包裹面单上的二维码进行扫描，通过信息处理模块对扫描所得信息进行处理，此时，该无人快递分拣小车5通过移动网络收发模块、移动网络基站3传递收益函数(自身相关信息)到核心网络控制中心2，并与核心网络控制中心2设置的预定函数(初始参数)进行对比，使无人快递分拣小车5自发的对联盟进行拆分合并或调换，从而形成稳定的联盟。上述拆分合并或调换过程中，收益函数的相关参数包括无人快递分拣小车5自身运算的成本、边缘服务器4传输过程中传输成本、边缘服务器4的计算成本、核心网络控制中心2的计算成本等，无人快递分拣小车5自身的运算成本包括计算能力(CPU的计算能力)及CPU运算时能源(电池)的消耗。无人快递分拣小车5通过移动网络收发模块及移动网络基站3将自身运算成本上传到核心网络控制中心，边缘服务器4通过移动网络基站3将自身当时的边缘服务器4的计算成本及对该无人快递分拣小车5当时位置到边缘服务器4传输过程中的传输成本等数据上传到核心网络控制中心，然后在核心网络控制中心2中对三种联盟情况下的收益分别进行比较，对该无人快递分拣小车5所在的联盟进行调整，达到低能耗、高效率的分拣。

具体工作流程如下，在初始条件下，所有的无人快递分拣小车5自身均为一个联盟，根据核心网络控制中心2中设置的初始参数，无人快递分拣小车5自发的对联盟进行拆分合并或调换，从而形成稳定的联盟。经过核心网络控制中心2对比后，当边缘服务器4和无人快递分拣小车5形成联盟为最优方案时：无人快递分拣小车5将二维码扫描模块扫描得到的信息数据传递给信息处理模块，信息处理模块通过移动网络收发模块将信息数据上传到移动网络基站3的边缘服务器4，边缘服务器4对无人快递分拣小车5上传的数据进行分析，获得无人快递分拣小车5承载的快递包裹将要前往的位置，并将信息通过移动网络基站3传递给信息处理模块，信息系处理模块将信息发送给控制模块，控制模块控制驱动模块使无人快递分拣小车5以指定的最快的路线进行行驶，到达运送终点后，将货物卸下原路返回。当无人快递分拣小车5自身形成联盟为最优方案时，无人快递分拣小车5将扫描获得的信息在自身信息处理模块中处理，并给出运送路线，信息处理模块将信息发送给控制模块，控制模块控制驱动模块使无人快递分拣小车5根据自身计算的路线进行行驶，到达目的地后将快递包裹卸下交给下一级单位并原路返回。当无人快递分拣小车5与核心网络控制中心2形成的联盟为最优方案时，无人快递分拣小车5将扫描的二维码信息依次通过信息处理模块、移动网络收发模块、移动网络基站3上传给核心网络控制中心2，核心网络控制中心2对信息进行处理，得到目的地址并对路线进行规划，将规划路径通过移动网络基站3传递给无人快递分拣小车5的移动网络收发模块，移动网络收发模块将规划路径传递给信息处理模块，信息处理模块将规划路径传递给控制模块，控制模块控制驱动模块使无人快递分拣小车5依据规划路径传递给将快递包裹运送到目的地卸下交给下一级单位。

以上已经描述了本实用新型的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于联盟博弈的快递包裹分拣系统，包括快递分拣场,其特征在于：所述快递分拣场设有核心网络控制中心、多个移动网络基站、多个边缘服务器及多个无人快递分拣小车，所述移动网络基站的数量与边缘服务器的数量相同；所述边缘服务器采用HuaweiAtlas 500Pro智能边缘服务器；核心网络控制中心由若干部服务器组成，具有数据分析和数据存储的功能；

多个所述移动网络基站分布在快递分拣场内，多个边缘服务器分别一一对应的固定在移动网络基站上，所述边缘服务器通过双绞线与对应的移动网络基站连接，所述移动网络基站通过光缆与核心网络控制中心连接；

所述无人快递分拣小车上设有移动网络收发模块、二维码扫描模块、信息处理模块、驱动模块及控制模块，所述移动网络收发模块与移动网络基站无线连接，所述二维码扫描模块与信息处理模块连接，所述信息处理模块为以STM32F407为核心的信息处理模块；所述信息处理模块与移动网络收发模块及控制模块连接，所述控制模块与驱动模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于联盟博弈的快递包裹分拣系统，其特征在于：所述无人快递分拣小车的数量大于移动网络基站的数量。

3.根据权利要求1所述的一种基于联盟博弈的快递包裹分拣系统，其特征在于：所述快递分拣场包括分拣区及目的区。

4.根据权利要求3所述的一种基于联盟博弈的快递包裹分拣系统，其特征在于：所述无人快递分拣小车上设有导航模块，所述导航模块与控制模块连接。

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