基于北斗導(dǎo)航定位技術(shù)的共享單車“電子圍欄”實踐應(yīng)用

● 文 | 上海產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院 陳斌 趙雅晴

為了有效解決共享單車亂停放引發(fā)的城市管理問題，上海市浦東新區(qū)建設(shè)和交通委員會組織相關(guān)部門和企業(yè)在陸家嘴地區(qū)開展了基于北斗導(dǎo)航定位技術(shù)的共享單車“電子圍欄”技術(shù)的試點應(yīng)用，助力共享經(jīng)濟下“最后一公里”綠色出行方式的規(guī)范運行。

一、基于共享單車發(fā)展管理問題的“電子圍欄”試點工作推進情況

1.共享單車發(fā)展管理存在的問題

隨著“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”發(fā)展理念的不斷深入，共享單車發(fā)展迅速，據(jù)統(tǒng)計截至2017年底，上海市12家企業(yè)投放已超150萬輛共享單車，較好地解決了城市交通最后一公里的問題，給市民“最后一公里”的出行帶來了便利。無樁的停放形式、隨時走隨時停的使用體驗優(yōu)勢明顯，但存在企業(yè)過度投放、運營管理不善、單車亂停亂放等現(xiàn)象，嚴重影響城市環(huán)境及交通秩序。上海市區(qū)可供共享單車停放點位容量在60萬輛左右，而已投放的數(shù)量卻遠超出這個數(shù)字，需要政府行業(yè)管理部門與相關(guān)運營企業(yè)積極作為、規(guī)范管理，同時共享單車的使用者也應(yīng)該遵守停放規(guī)則，共同遵守城市秩序。目前可行的技術(shù)解決方案中，“電子圍欄技術(shù)”成了首選，全國各主要城市和運營商都在加快“電子圍欄技術(shù)”的研究和應(yīng)用。

2.“電子圍欄技術(shù)”介紹

“電子圍欄技術(shù)”是在共享單車鎖中安裝衛(wèi)星定位和移動通信模塊，利用衛(wèi)星定位上傳數(shù)據(jù)，通過物聯(lián)網(wǎng)芯片發(fā)射信號覆蓋技術(shù)，在地理信息系統(tǒng)(GIS)地圖上虛擬出給共享單車停放劃定一個區(qū)域，讓單車只能停放在規(guī)定范圍內(nèi)。當車輛停放超出系統(tǒng)規(guī)定的區(qū)域時，系統(tǒng)會發(fā)出信息提示，要求騎行者將車輛返回至指定區(qū)域，否則車輛將無法上鎖，后臺也將會一直計費。通過上述技術(shù)，實現(xiàn)實時掌握停車區(qū)域內(nèi)單車的數(shù)量、狀態(tài)、位置及各區(qū)間的流量情況等信息，為車輛投放、調(diào)度和運維等提供智能指引?！半娮訃鷻凇痹O(shè)置目的在于限制停車位置，共享單車通過定位技術(shù)識別用戶是否將車停放在指定區(qū)域內(nèi)，最終實現(xiàn)對用戶進行獎勵或懲罰，從而達到對車輛精準管理的目標。

3.開展高精度測繪“電子圍欄”建設(shè)

依據(jù)浦東新區(qū)政府相關(guān)部門統(tǒng)一規(guī)劃的市政道路上的非機動車停放點形成“公共電子圍欄”，即在非機動車道上劃線設(shè)置停放區(qū)域，并將坐標系最終體現(xiàn)在GIS圖層，供政府行業(yè)管理部門和共享單車運營企業(yè)使用。為了實現(xiàn)電子圍欄精準的位置信息，利用地基增強系統(tǒng)，通過北斗高精度定位測繪工具結(jié)合紅外線探測取得停放點位的精準位置數(shù)據(jù),定位精度可以達到亞米級乃至厘米級。在陸家嘴試點工作中，完成了區(qū)域內(nèi)319個停放框的高精度地圖測繪，其中厘米級精度223個，米級精度96個，初步建立了市政道路非機動車停放點的“正面清單”管理方式，即通過企業(yè)運營平臺引導(dǎo)用戶規(guī)范停放。

二、基于北斗高精度定位單車智能鎖的“電子圍欄”測試

在陸家嘴地區(qū)選取了2個厘米級、2個米級精度的非機動車停放點的“電子圍欄”進行了測試。

在現(xiàn)場測試過程中，對共享單車企業(yè)ofo提供的北斗高精度單車和普通單車（即用戶手機上傳GPS位置信息）進行了對比分析。

1.北斗高精度單車測試

在北斗高精度單車測試中，35%誤差小于1m，45%誤差在1～2m之間，20%誤差較大（3～5m），基本達到亞米級定位精度要求。經(jīng)現(xiàn)場踏勘及觀察，誤差較大的點位周邊明顯有建筑物環(huán)境影響因素。

2.普通單車現(xiàn)場測試

圖1 普通單車現(xiàn)場測試

普通單車現(xiàn)場測試如圖1所示，結(jié)果表明，由于位置信息是用戶手機刷碼開關(guān)鎖上傳的手機GPS定位信息，誤差超過5m，不滿足“電子圍欄”精度要求。

三、視頻識別及藍牙短程通信測試

目前大多共享單車企業(yè)尚未規(guī)?；瘧?yīng)用具備高精度定位通信功能的智能鎖，由于用戶手機GPS開關(guān)鎖位置信息往往漂移過大，不能滿足“電子圍欄”精度需求，需要在過渡階段采取輔助技術(shù)加以解決。

1.基于視頻識別的“電子圍欄”方式

利用云計算、大數(shù)據(jù)分析城市監(jiān)控探頭視頻，抓拍區(qū)域范圍內(nèi)的非機動車，對停放區(qū)域進行實時監(jiān)控分析。通過系統(tǒng)在線學(xué)習(xí)，校對誤差，準確了解現(xiàn)場情況。例如：通過本地的數(shù)據(jù)處理，傳輸?shù)胶笈_，并將數(shù)據(jù)定時與后臺進行交互分析，識別電子圍欄內(nèi)車輛停放的數(shù)量以及停放秩序是否符合規(guī)定，實現(xiàn)對現(xiàn)場停放秩序的管控和超量預(yù)警的目標，及時將違規(guī)企業(yè)的單車信息推送到各運營企業(yè)進行處理。該方式的特點是不受單車自身技術(shù)的影響，監(jiān)控實時準確，但對監(jiān)控探頭精度和安裝位置都有一定要求，適合交通樞紐、地鐵口或需要嚴格管控的區(qū)域。

2.基于藍牙短程通信的“電子圍欄”方式

圖2 藍牙道釘現(xiàn)場效果圖

單車停放點設(shè)立藍牙基站接收車鎖藍牙設(shè)備廣播信號的“電子圍欄”是在停放點埋設(shè)安裝藍牙讀取設(shè)備（俗稱“藍牙道釘”），通過讀取“電子圍欄”區(qū)域周邊的單車鎖的藍牙廣播信號，來控制共享單車的停放范圍，實現(xiàn)對共享單車的停放管理，藍牙道釘現(xiàn)場效果圖如圖2所示。根據(jù)停車區(qū)域形狀以及定位精度要求，在停放點只安裝一個或幾個地表貼裝的藍牙道釘，一次性充電可以使用一至二個月左右。本次測試以ofo企業(yè)的藍牙道釘作為樣本，定位精度在2m左右，識別有效率達到85%。這種方式適合目前大多數(shù)的單車運營企業(yè)的車輛，由于埋設(shè)于市政道路路面，日常運維是藍牙道釘方式是否有效的關(guān)鍵。

四、基于“電子圍欄技術(shù)”的共享單車管理平臺綜述

經(jīng)測算，浦東新區(qū)共享單車的飽和承載量為10萬～12萬輛，而在浦東新區(qū)投放的共享單車數(shù)量卻遠超出這個數(shù)字。因此，總量控制和規(guī)范停放成了行業(yè)主管部門亟需解決的兩大問題?；凇半娮訃鷻诩夹g(shù)”的共享單車管理平臺可以為政府部門提供有效的監(jiān)管措施，引導(dǎo)用戶“正面清單”停放，“負面清單”禁行是城市共享單車精細化管理的必經(jīng)之路。電子圍欄是目前控制共享單車的有效方法之一，但會涉及到多方面因素，包括用戶能否適應(yīng)，政府如何規(guī)劃，企業(yè)間是否車位互通，政企間如何交換數(shù)據(jù)等，每個環(huán)節(jié)均需要時間來適應(yīng)和協(xié)調(diào)。目前不少共享單車企業(yè)還沒有實現(xiàn)衛(wèi)星定位，或者線下運維人員力量不足，單方面實現(xiàn)車輛有效管理有一定難度，需要政府管理部門制定相關(guān)規(guī)則和標準，規(guī)范單車企業(yè)的市場準入條件。

隨著科技不斷發(fā)展，尤其是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的進一步突破，預(yù)計幾年內(nèi)，隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)完成建設(shè)，采取了星間傳輸、地基傳輸功能一體化設(shè)計，實現(xiàn)了高軌、低軌衛(wèi)星及地面站的鏈路互通，北斗地基增強系統(tǒng)可提供亞米級、分米級，甚至厘米級的精準位置服務(wù)，將滿足共享單車電子圍欄的需求?？傊夹g(shù)監(jiān)管是必要的手段，只有企業(yè)、行業(yè)、政府、用戶多方共同努力，才能拿出解決共享單車停車問題的有效方案。