基于BDS的路面公共交通便捷支付系統(tǒng)

王思達(dá)

摘要：傳統(tǒng)的路面公共交通系統(tǒng)如公交、輕軌等通常以投幣、購(gòu)票或刷卡（通?；贜ear Field Communication、2.4G Radio Frequency Identification、SIM-pass或SWP-SIM技術(shù)）的形式支付，而以上幾種支付方式均無(wú)法做到極致便捷，即支付時(shí)無(wú)需作出任何動(dòng)作甚至無(wú)需考慮到支付的問(wèn)題，以免密自動(dòng)支付的方式智能識(shí)別并付費(fèi)。為了解決這一問(wèn)題，項(xiàng)目組研究了基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的路面公共交通便捷支付系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了乘客在乘坐路面公共交通工具時(shí)上車(chē)就走，無(wú)需刷卡、買(mǎi)票投幣和掃碼，自動(dòng)支付費(fèi)用的問(wèn)題，也為部分需要按里程收費(fèi)的公共交通支付方式提供了便利。

關(guān)鍵詞：BDS 便捷支付 公共交通

中圖分類(lèi)號(hào)：U491? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1009-5349（2019）05-0255-02

一、現(xiàn)狀及背景

截至目前，我國(guó)路面公共交通支付系統(tǒng)仍以傳統(tǒng)的支付方式為主，通常需要乘客投幣、購(gòu)票或刷卡，而諸如深圳、武漢、北京等43座城市則在此基礎(chǔ)上又出現(xiàn)了掃碼支付。然而在支付便捷性等方面，以上數(shù)種支付方式均有所欠缺，如果出門(mén)沒(méi)有攜帶甚至忘帶硬幣或者乘車(chē)卡，通常乘坐公交車(chē)與輕軌等公共交通就顯得尤為困難，更何況近年來(lái)我國(guó)網(wǎng)上支付規(guī)模呈爆炸式增長(zhǎng)，預(yù)估的硬幣發(fā)行量逐年減少，使出門(mén)在外換些硬幣都顯得困難，即使有現(xiàn)金或者乘車(chē)卡，有時(shí)根據(jù)乘車(chē)距離的長(zhǎng)短還存在刷幾次或者投幾元的問(wèn)題。反觀掃碼支付，雖然得到推行，但是使用者仍然寥寥無(wú)幾，分析其原因，大致有以下兩點(diǎn)：一是使用習(xí)慣問(wèn)題;二是掃碼支付體驗(yàn)不佳，使用過(guò)程比較麻煩，而且公交車(chē)在人流多的地方，掏出手機(jī)再摸索掃碼支付非常麻煩，僅相對(duì)刷卡支付就平均多花費(fèi)了近50倍的時(shí)間，因此將刷卡支付應(yīng)用在公共交通支付上雖然顯得先進(jìn)，但實(shí)為雞肋一樣的存在。

除去社會(huì)對(duì)新型更便捷的支付方式有需求以外，逐漸發(fā)展起來(lái)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、安裝有北斗衛(wèi)星導(dǎo)航芯片的手機(jī)等設(shè)備逐漸普及等因素也為開(kāi)發(fā)新的基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的路面公共交通便捷支付系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的支持。

二、總體設(shè)計(jì)方案概述

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)支付，首先要完成識(shí)別的問(wèn)題，也是該設(shè)計(jì)方案的核心創(chuàng)新點(diǎn)。當(dāng)下所有的公共汽車(chē)及輕軌上已經(jīng)按照國(guó)家政策需求安裝了北斗芯片，而乘客一旦攜帶有包含北斗芯片的設(shè)備后便也具備了定位的能力。在此我們不妨將交通工具在地圖上虛擬為一個(gè)點(diǎn)或者一個(gè)范圍（通常為模擬成交通設(shè)施的矩形），將乘客虛擬為一個(gè)點(diǎn)（如圖1）。

而當(dāng)該點(diǎn)（即乘客）與該矩形（交通設(shè)施）重合時(shí)，即可判定為該乘客此刻搭載在此載具上（如圖2）;同時(shí)可利用兩個(gè)圖形在地圖上重合的距離，得出乘客乘車(chē)的距離，從而得以在免密支付等網(wǎng)絡(luò)支付手段的加持下實(shí)現(xiàn)上車(chē)即走，無(wú)需手動(dòng)付費(fèi)的功能。

同時(shí)為了更精確地判定，我們還將引入車(chē)載室內(nèi)定位模塊，通過(guò)車(chē)載計(jì)算機(jī)的計(jì)算更精確地判定乘客的身份和支付情況，徹底消除因定位精度造成的誤差，在不影響原先支付系統(tǒng)的情況下使開(kāi)通新服務(wù)的乘客，能夠在不用考慮付費(fèi)的情況下乘坐公共路面交通工具，實(shí)現(xiàn)真正的便捷支付。

三、方案設(shè)計(jì)

（一）識(shí)別認(rèn)證

便捷支付首先要解決的問(wèn)題就是由誰(shuí)支付、怎么支付的問(wèn)題，因此我們?cè)O(shè)計(jì)了手機(jī)應(yīng)用軟件App作為搭載支付系統(tǒng)的平臺(tái)，開(kāi)通相關(guān)服務(wù)后該應(yīng)用軟件將在手機(jī)后臺(tái)運(yùn)行，得到相關(guān)權(quán)限后將不斷對(duì)手機(jī)進(jìn)行采樣定位，一旦手機(jī)定位信號(hào)進(jìn)入相應(yīng)交通工具定位信號(hào)一定范圍內(nèi)，自動(dòng)激活車(chē)載紅外定位與WiFi+iBeacon室內(nèi)定位組件進(jìn)行追蹤，車(chē)載計(jì)算機(jī)針對(duì)這一個(gè)體開(kāi)始分析。而當(dāng)該個(gè)體僅僅在載具一定范圍內(nèi)，并未上車(chē)，即車(chē)載室內(nèi)定位系統(tǒng)、紅外定位裝置和WiFi+iBeacon定位裝置始終均未識(shí)別到該個(gè)體，將認(rèn)定為該個(gè)體并未上車(chē)，衛(wèi)星持續(xù)追蹤知道個(gè)體衛(wèi)星信號(hào)與車(chē)載衛(wèi)星信號(hào)分離。而當(dāng)該個(gè)體登上載具時(shí)，車(chē)載紅外定位系統(tǒng)捕獲到人的位置，WiFi+iBeacon定位系統(tǒng)捕獲到手持便攜設(shè)備的位置。車(chē)內(nèi)定位信號(hào)也將實(shí)時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)同步至用戶(hù)定位設(shè)備上，而當(dāng)以上三種位置信號(hào)在載具內(nèi)重疊時(shí)，便基本可以判定該乘客位于該交通工具上。（如圖3）

（二）綁定

由于車(chē)站及車(chē)內(nèi)人數(shù)可能較多，加之定位本身可能出現(xiàn)誤差，所以我們同時(shí)需要設(shè)置另外一種機(jī)制，將車(chē)載定位信息、衛(wèi)星定位信息和個(gè)人便攜定位設(shè)備綁定，這一同步過(guò)程應(yīng)發(fā)生在乘客登上交通工具的一瞬間。在車(chē)門(mén)處，設(shè)置一塊信號(hào)強(qiáng)度較強(qiáng)的區(qū)域，當(dāng)手機(jī)等設(shè)備進(jìn)入?yún)^(qū)域時(shí)會(huì)將設(shè)備的IP上傳至服務(wù)器，隨之服務(wù)器會(huì)減緩相應(yīng)的IP即車(chē)門(mén)位置信息返回至車(chē)載計(jì)算機(jī)，最后車(chē)載計(jì)算機(jī)會(huì)再次通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將車(chē)輛信息、車(chē)載定位信息返回至相應(yīng)設(shè)備并與北斗信息同步，由App整合信息并給出判定，依此建立數(shù)據(jù)鏈（如圖4）。

（三）計(jì)費(fèi)及支付

在完成認(rèn)證和綁定之后便可以開(kāi)始追蹤，直到乘客的信號(hào)源和交通載具的信號(hào)源分離，視之為乘客下車(chē)，按照之前設(shè)置好的站點(diǎn)信息實(shí)行免密支付即可。

（四）系統(tǒng)工作流程

（1）前期準(zhǔn)備：在手機(jī)下載App，綁定支付系統(tǒng)，開(kāi)通實(shí)名認(rèn)證，進(jìn)行授權(quán)（藍(lán)牙、定位系統(tǒng)等），開(kāi)通App后，手機(jī)定位開(kāi)啟，App始終在后臺(tái)運(yùn)行，確定其位置。

（2）中間流程：①上車(chē)：當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入車(chē)載I beacon/WiFi掃描范圍內(nèi)，車(chē)載紅外線系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并對(duì)其進(jìn)行定位標(biāo)記，將其位置數(shù)據(jù)同步至云端，與同步云端的車(chē)載計(jì)算機(jī)位置數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，若服務(wù)器匹配成功將激活蜂鳴器示意;否則就是乘客未攜帶安裝有北斗芯片的設(shè)備，需進(jìn)行線下支付。匹配成功的乘客其設(shè)備會(huì)自動(dòng)激活設(shè)備BDS定位功能，開(kāi)始記錄位置。②下車(chē)：目標(biāo)到達(dá)目的地，下車(chē)，車(chē)載掃描系統(tǒng)監(jiān)測(cè)不到目標(biāo)位置，目標(biāo)位置和車(chē)載計(jì)算機(jī)位置開(kāi)始分離，乘車(chē)結(jié)束。

（3）后續(xù)計(jì)算：匹配成功的乘客，其終端將根據(jù)定位始終自動(dòng)計(jì)算其里程，而后自動(dòng)扣除其相關(guān)費(fèi)用;未匹配成功的乘客將不參與此次計(jì)費(fèi)。（如圖5）

四、總結(jié)與展望

（一）創(chuàng)新點(diǎn)

真正意義上實(shí)現(xiàn)了路面公共交通支付的便捷化，徹底免去了投幣、買(mǎi)票、刷卡甚至掃碼支付等支付過(guò)程。項(xiàng)目合理地將北斗定位系統(tǒng)、紅外線感應(yīng)技術(shù)與車(chē)載WiFi、iBeacon室內(nèi)定位技術(shù)相連接，把高新技術(shù)帶入平常公交乘車(chē)行動(dòng)之中，使公交乘車(chē)由自覺(jué)投幣或自覺(jué)刷卡變?yōu)榫€上自動(dòng)服務(wù)，只需將手機(jī)攜帶在身上便可。這便節(jié)省了上車(chē)時(shí)間和避免了乘客過(guò)多時(shí)所帶來(lái)的麻煩，也是對(duì)北斗定位系統(tǒng)的完美詮釋和應(yīng)用。

（二）推廣前景

通過(guò)這一系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)上車(chē)就走，自動(dòng)識(shí)別支付的過(guò)程極大地加快了乘坐路面交通工具的支付環(huán)節(jié)，避免了乘客因未攜帶硬幣或者乘車(chē)卡帶來(lái)的尷尬境地，更是省去了掃碼支付復(fù)雜的支付流程。因此適合在各個(gè)設(shè)有公共交通系統(tǒng)的地區(qū)推廣，在一定程度上還能緩解上下班高峰帶來(lái)的擁堵問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋斌斌，余敏，何肖娜，薛峰，阮超.一種BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)定位WiFi標(biāo)定方法[J].導(dǎo)航定位學(xué)報(bào)，2019，7（1）：43-47.

[2]鄒浜，王迪，金玉潔.公務(wù)車(chē)輛BDS監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].導(dǎo)航定位學(xué)報(bào)，2019，7（1）：88-92.

[3]陳志鍵，徐愛(ài)功，隋心，郝雨時(shí)，郭哲.室內(nèi)UWB/LiDAR組合定位算法[J].導(dǎo)航定位學(xué)報(bào)，2019，7（1）：38-42+111.

[4]前晉，陳淑榮.基于iBeacon的商場(chǎng)室內(nèi)定位及導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].微型電腦應(yīng)用，2019，35（1）：76-79.

[5]胡志慧，唐海.基于WiFi的室內(nèi)定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[J].信息與電腦（理論版），2019（1）：148-149.

[6]蔡煊，王長(zhǎng)林.基于抗差估計(jì)的BDS/ODO組合列車(chē)定位方法[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2018，15（10）：2654-2660.

責(zé)任編輯：張蕊