李文剛 張偉 楊珺 周哲 張浩

（1.河南省煙草公司安陽(yáng)市公司，河南 安陽(yáng) 455000；2.河南省測(cè)繪院，河南 鄭州 450003）

1 背景和問(wèn)題

煙草是一種特殊商品，其生產(chǎn)、銷(xiāo)售和流通受到嚴(yán)格的政策法規(guī)約束。煙草產(chǎn)品往往需要通過(guò)專(zhuān)門(mén)的物流渠道進(jìn)行配送，卷煙從倉(cāng)庫(kù)到零售商的配送過(guò)程中，需要事先規(guī)劃配送路線，安排配送時(shí)間和配送數(shù)量，控制配送成本，同時(shí)監(jiān)控配送過(guò)程，確保卷煙準(zhǔn)時(shí)到達(dá)配送目的地。目前，卷煙物流存在車(chē)輛配送監(jiān)督無(wú)法實(shí)時(shí)掌握、配送過(guò)程無(wú)法監(jiān)管、商戶(hù)位置不準(zhǔn)確、物流運(yùn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)難獲取、配送線路優(yōu)化缺少依據(jù)等問(wèn)題。隨著北斗定位技術(shù)的不斷普及，特別是高精度定位應(yīng)用成本的降低，應(yīng)用日益廣泛。在煙草配送中，通過(guò)在運(yùn)輸車(chē)輛上安裝北斗高精度定位設(shè)備，可以實(shí)時(shí)跟蹤卷煙的運(yùn)輸過(guò)程，掌握配送的實(shí)時(shí)位置、速度、行駛路線等信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理卷煙運(yùn)輸過(guò)程中的問(wèn)題，提升配送效率。

針對(duì)目前卷煙物流配送進(jìn)度無(wú)法實(shí)時(shí)掌握的問(wèn)題，基于北斗高精度定位技術(shù)，開(kāi)展相關(guān)算法研究，獲取卷煙物流配送軌跡，提取車(chē)輛駐留點(diǎn)數(shù)據(jù)，并根據(jù)線路配送商戶(hù)空間位置，估算卷煙物流配送進(jìn)度。

2 研究思路

車(chē)輛運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)背后蘊(yùn)含豐富的配送信息。對(duì)于卷煙物流配送業(yè)務(wù)，通過(guò)運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)研究，可以提取車(chē)輛駐留點(diǎn)，分析駐留事件，然后剔除紅燈駐留、加油站駐留等非送貨噪音點(diǎn)，最終提取出送貨駐留點(diǎn)，預(yù)測(cè)當(dāng)前配送商戶(hù)、已送達(dá)商戶(hù)，進(jìn)而估算卷煙物流配送進(jìn)度[1]。

技術(shù)方面，采用分布式技術(shù)搭建位置采集分析能力，提升算法運(yùn)算的可靠性、穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性。采用消息隊(duì)列技術(shù)進(jìn)行車(chē)輛駐留點(diǎn)提取、去除噪音點(diǎn)運(yùn)算分析，確保數(shù)據(jù)完整性，保障多線路、多車(chē)輛、多設(shè)備位置數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)運(yùn)算。

3 開(kāi)展實(shí)驗(yàn)

本文以安陽(yáng)卷煙物流配送中心為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，基于安陽(yáng)市11 個(gè)區(qū)域、38 輛車(chē)、174 條線路、1.9 萬(wàn)+商戶(hù)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究。

3.1 研究卷煙物流配送業(yè)務(wù)規(guī)則

研究卷煙物流配送區(qū)域、配送線路、配送商戶(hù)順序、商戶(hù)送貨時(shí)長(zhǎng)等業(yè)務(wù)信息，掌握卷煙物流配送特征，為車(chē)輛駐留點(diǎn)提取規(guī)則算法提供業(yè)務(wù)指導(dǎo)。

經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，安陽(yáng)市卷煙物流配送中心按照區(qū)域分區(qū)配送，每個(gè)區(qū)域有多條配送線路。配送線路為排列好配送順序的商戶(hù)信息（如表1 所示），每輛車(chē)負(fù)責(zé)一條配送主線路，每條主線路有5 條支線路（如表2 所示），司機(jī)和送貨員按照提前制定好的配送線路執(zhí)行配送任務(wù)。

表1 卷煙物流配送線路（部分）

表2 卷煙物流配送車(chē)輛、司機(jī)和排班信息（部分）

3.2 實(shí)時(shí)獲取精準(zhǔn)車(chē)輛運(yùn)行軌跡

實(shí)驗(yàn)采用實(shí)時(shí)差分高精度定位技術(shù)開(kāi)展研究，使用河南省衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)服務(wù)系統(tǒng)提供的高精度位置服務(wù)。河南省衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)服務(wù)系統(tǒng)具有定位精度高、覆蓋能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)位置定位，能夠滿(mǎn)足研究精度要求，并確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

首先，通過(guò)物流配送車(chē)輛裝載的北斗高精度定位設(shè)備接收并處理位置信號(hào)，獲得車(chē)輛的經(jīng)緯度坐標(biāo)，采集頻率為1 秒/次。然后，利用差分系統(tǒng)對(duì)獲取的位置信息進(jìn)行修正，減小由于信號(hào)傳播延遲、大氣層影響等因素引起的定位誤差，提高定位精度。最后，根據(jù)808 協(xié)議解析提取出卷煙物流車(chē)輛的運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)，包括時(shí)間、經(jīng)緯度、速度等信息，并將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。獲取的車(chē)輛軌跡及軌跡點(diǎn)屬性信息如圖1和表3 所示。

圖1 車(chē)輛運(yùn)行軌跡（部分）

表3 軌跡點(diǎn)屬性信息（部分）

3.3 提取車(chē)輛送貨駐留點(diǎn)數(shù)據(jù)

（1）駐留點(diǎn)提取方法

駐留點(diǎn)在空間上非常接近，但是時(shí)間跨度較大，如果一輛車(chē)在一個(gè)小的空間范圍內(nèi)持續(xù)出現(xiàn)了很長(zhǎng)時(shí)間，則認(rèn)為車(chē)輛在該范圍內(nèi)駐留了。

空間駐留范圍計(jì)算如圖2 所示，從任意實(shí)時(shí)軌跡位置點(diǎn)N 開(kāi)始，計(jì)算之后連續(xù)點(diǎn)位到點(diǎn)N 的空間距離distance，若小于等于設(shè)定的最大駐留距離d，則判斷該點(diǎn)為駐留范圍點(diǎn)，直到發(fā)現(xiàn)不滿(mǎn)足設(shè)定最大距離的點(diǎn)M，點(diǎn)M -1 為最后一個(gè)駐留范圍點(diǎn)。即滿(mǎn)足?I(distance ( N,I )≤d ) & distance ( N,M )＞d， 其 中N≤I≤M-1。兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)之間的距離計(jì)算公式為：

圖2 駐留點(diǎn)提取算法

時(shí)間駐留范圍計(jì)算：基于空間駐留范圍計(jì)算結(jié)果，計(jì)算最后一個(gè)駐留范圍點(diǎn)M -1 到N 的時(shí)間跨度time，若大于設(shè)定的最小駐留時(shí)間t，則認(rèn)為時(shí)間跨度較大，即滿(mǎn)足time ( M -1) - time( N )＞t。

綜上所述 ，同時(shí)滿(mǎn)足空間駐留范圍要求?I(distance( N,I) ≤ d ) & distance ( N,M )＞d 和 時(shí) 間 駐 留 范 圍 要求time ( M -1) - time ( N )＞t，可得到一組駐留范圍點(diǎn){N…,M-1}，取{N,…,M-1}坐標(biāo)點(diǎn)外接矩形的中心點(diǎn)Z 為駐留點(diǎn)[2]。外接矩形中心點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算如圖3 所示，具體公式為：

圖3 矩形中心點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算

例如：圖4 表示了一條軌跡中的駐留點(diǎn)，從點(diǎn)p5開(kāi)始，到點(diǎn)p6、p7、p8 的空間距離非常接近，滿(mǎn)足distance ( p5,p6)、distance ( p5,p7)、distance ( p5,p8)都小于設(shè)定的最大駐留距離d，且點(diǎn)p5 到點(diǎn)p8 的時(shí) 間 跨 度 較 大， 滿(mǎn) 足time ( p8) -time( p5)＞t， 則{p5,p6,p7,p8}為一組駐留范圍點(diǎn)，取{p5,p6,p7,p8}坐標(biāo)點(diǎn)外接矩形的中心點(diǎn)Z 為駐留點(diǎn)[3]。

圖4 駐留點(diǎn)提取

（2）駐留點(diǎn)提取

根據(jù)上述駐留點(diǎn)提取方法，設(shè)定最大駐留距離d為0.5m，最小駐留時(shí)間t 為20s，對(duì)獲取到的車(chē)輛軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析提取，獲得全部駐留點(diǎn)數(shù)據(jù)。提取的駐留點(diǎn)數(shù)據(jù)如圖5 和表4 所示。

圖5 車(chē)輛駐留點(diǎn)提取結(jié)果（部分）

表4 駐留點(diǎn)屬性信息（部分）

3.4 去除駐留點(diǎn)中干擾駐留數(shù)據(jù)

卷煙配送車(chē)輛每天會(huì)沿著一條預(yù)定的線路進(jìn)行配送，這條線路由一組按配送順序排列的商戶(hù)組成。當(dāng)車(chē)輛駛過(guò)這些商戶(hù)時(shí)，送貨員和司機(jī)會(huì)把車(chē)停在商戶(hù)附近，進(jìn)行卸貨和配送。

為獲取準(zhǔn)確的送貨駐留點(diǎn)數(shù)據(jù)，首先，以駐留點(diǎn)為中心，生成半徑為10 米的圓，通過(guò)判斷該圓內(nèi)是否包含紅綠燈、加油站、餐館等干擾駐留因素，剔除等紅燈、車(chē)輛加油、司機(jī)就餐等噪音點(diǎn)。然后，以駐留點(diǎn)為中心，生成半徑為20 米的圓，判斷該圓內(nèi)是否包含商鋪位置。若圓內(nèi)包含商鋪，則保留該駐留點(diǎn)，否則去除該駐留點(diǎn)，最終得到車(chē)輛送貨駐留點(diǎn)位數(shù)據(jù)。

通過(guò)空間分析，將其中一條線路運(yùn)行駐留點(diǎn)的紅綠燈路口、加油站附近、餐館附近等非送貨駐留點(diǎn)去除，得到送貨駐留點(diǎn)數(shù)據(jù)，如圖6 所示。

圖6 卷煙物流配送車(chē)輛送貨駐留點(diǎn)（部分）

3.5 根據(jù)配送車(chē)輛駐留點(diǎn)更新商戶(hù)配送進(jìn)度

以安陽(yáng)市卷煙物流配送中心的一條配送線路為例，該線路共包含120 個(gè)配送商戶(hù)，通過(guò)實(shí)時(shí)提取該線路的車(chē)輛送貨駐留點(diǎn)數(shù)據(jù)，能夠判斷車(chē)輛已送達(dá)商戶(hù)和正在配送商戶(hù)，如圖7 所示。由圖7 可以看出，已完成110 個(gè)商戶(hù)配送，正在前往第111 個(gè)商戶(hù)進(jìn)行配送，計(jì)算該線路當(dāng)前配送任務(wù)已完成110/120 ≈92%。更新該線路配送進(jìn)度為正在配送第111 個(gè)商戶(hù)，配送進(jìn)度為92%。

圖7 卷煙物流配送線路配送進(jìn)度（其中一條線路）

4 總結(jié)

本次研究以安陽(yáng)卷煙物流配送中心為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，對(duì)38 輛卷煙物流配送車(chē)輛駐留點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，研究了卷煙物流配送特征，對(duì)接了北斗高精度定位數(shù)據(jù)，獲取了物流線路軌跡，利用相關(guān)算法提取了車(chē)輛駐留點(diǎn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步分析去除了紅綠燈等干擾駐留點(diǎn)，最終檢測(cè)出車(chē)輛送貨駐留點(diǎn)，能夠從多角度科學(xué)分析卷煙物流配送進(jìn)度。

研究過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了部分實(shí)際送貨駐留點(diǎn)未檢測(cè)到的問(wèn)題，可能是商戶(hù)送貨駐留時(shí)間較短、車(chē)輛無(wú)法到達(dá)商戶(hù)位置而在較遠(yuǎn)距離停車(chē)送貨、商戶(hù)位置和噪音點(diǎn)距離較近等原因造成，下一步將根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，進(jìn)一步優(yōu)化算法模型，提升送貨駐留點(diǎn)檢測(cè)的準(zhǔn)確性和完整性，為卷煙物流配送進(jìn)度分析提供數(shù)字化支撐。

5 展望

基于本次研究成果，未來(lái)可以進(jìn)一步探索北斗大數(shù)據(jù)在物流配送數(shù)字化管理、物流配送安全服務(wù)、物流配送信息精準(zhǔn)推送、物流配送線路優(yōu)化等方面的應(yīng)用價(jià)值。

在物流配送數(shù)字化管理方面，探索基于北斗高精度定位，監(jiān)控車(chē)輛運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行軌跡，輔助監(jiān)管車(chē)輛跨區(qū)域配送、私用配送車(chē)輛等問(wèn)題 ；在物流配送安全服務(wù)方面，探索基于北斗高精度定位，實(shí)時(shí)分析車(chē)輛行駛速度，以及加減速、駕駛時(shí)長(zhǎng)等危險(xiǎn)駕駛行為，為司機(jī)提供安全駕駛提醒服務(wù)；在物流配送信息精準(zhǔn)推送方面，探索基于車(chē)輛行駛軌跡和配送駐留點(diǎn)數(shù)據(jù)，估算到達(dá)商戶(hù)時(shí)間，為商戶(hù)提供配送通知服務(wù)；在輔助物流配送線路優(yōu)化方面，探索基于卷煙物流車(chē)輛歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)卷煙物流線路規(guī)劃問(wèn)題，輔助配送線路優(yōu)化，提升卷煙物流配送效率，降低運(yùn)營(yíng)成本。