随着物联网的蓬勃发展和进步，智能城市已经成为一种新兴的范式，它是由无处不在的感知异构网络基础设施和智能信息处理、控制系统组成。于此同时，低成本的无人机正快速走向民用，在国民经济和国家安全的许多领域发挥着巨大的作用。为满足智慧城市中客户对包裹较短交货时间的需求，常使用车辆和无人机协同(车-机协同)来缩短配送时间。然而，车机协作工作模式却对安全通信、实时控制、优化调度算法设计等方面带来了新的挑战。
　　传统方法研究的车机协作系统无人机类型只有一种，交付车辆也只是单一的送货卡车，这种合作交付系统在智慧城市交通中将受到环境、道路拥堵、通信安全等因素限制。虽然有的考虑了多架无人机的情形，但没有深入的结合负载均衡进行优化，并且欠缺对访问同步、动态调度、实时控制等现实约束的综合考虑。同时传统算法只能解决小规模客户路径问题，随着实例规模的增加，探索解空间将变得更加困难，这意味着大规模的问题不能用传统的方法来解决。
　　高效的车-机协同模型和算法能极大的优化时间、节省费用。本文将针对智慧城市配送场景下的车-机协同系统，从时间和空间两个维度出发，在考虑无人机安全通信、实时控制、调度优化的基础上，提出车-机协同调度和路径规划联合设计的理论框架和实现方法。两种新型无人机协作系统交付系统被提出：(1)混合无人机-送货卡车协作包裹交付系统，包括送货卡车、车载无人机和能够自主飞行的独立大无人机；(2)无人机搭载公共交通进行包裹投递的智慧城市配送系统，包括若干无人机和城市交通中公共交通载具及线路。两种新的交付模型能有效利用多种平台和载具的互补优势，从而有效提高整个交付系统的运送效率同时保证通信安全。
　　针对两种无人机协作交付模型，分别提出了新颖的启发式算法，将路径规划和调度问题分解成若干子问题一一求解，并针对提出的目标函数模型进行优化。同时为了减少各步骤独立优化带来的性能损失，在每个步骤间利用本地搜索、迭代算法等通过多次迭代循环，优化整体性能。最后通过仿真结果验证了两种问题模型的性能，并证明了算法的有效性，即混合无人机协同送货卡车和无人机搭载公共交通交付模型能够在时间、能源效率、负载均衡、安全控制方面取得良好的效果。