基于車輛特征識別和征信的高速公路不停車手機支付系統研究

戶 磊 毛榮標

(1.湖南省交通規劃勘察設計院有限公司 長沙 410008； 2.湖南省高速公路株洲管理處 株洲 412007)

隨著移動互聯網的普及和國家“互聯網+”行動計劃的推進，移動應用和移動支付廣受歡迎發展迅猛，特別是交通領域移動互聯網應用和非現金支付已經成為用戶消費的重要手段，例如，手機支付共享單車、共享汽車、公交、地鐵使用費用，手機購買飛機票、火車票、汽車票，手機打車、租車等。

盡管移動應用和移動支付在城市交通領域已經蓬勃發展，但在高速公路的應用較薄弱，才剛起步。近2年收費亭手機掃碼支付開始在河南、陜西、湖北等省試點運行，2017年11月交通運輸部發布了JTG/T 6303.1-2017 《收費公路移動支付技術規范 第一冊 停車移動支付》[1]，于2018年1月1日實施，預示著高速公路收費車道手機掃碼支付即將擴大推廣。但是與相對成熟的高速公路ETC收費相比，手機掃碼支付只是解決了非現金支付的問題，在通行效率方面仍無優勢，手機掃碼支付是停車支付，ETC為不停車支付。

為實現高速公路不停車手機支付，湖南、廣東、福建、山東、河南等省已開始研究和測試相關技術，目前均未達到實際路網應用階段。各省現階段研究主要基于圖像識別車輛身份+互聯網支付技術，本文對此進行研究，提出基于車輛特征識別和征信的不停車手機支付系統模型和架構，分析該技術在高速公路應用的優勢和面臨的問題，并與現有的ETC不停車收費和未來的電子車牌不停車收費進行比較，結合國家對高速公路通行費“營改增”發票系統改造的要求，分析該技術的推廣與應用問題。

1 系統模型

本文提出適合高速公路收費應用環境的不停車手機支付系統模型,該模型是基于車輛特征識別和征信的不停車手機支付系統。

系統采用“車輛特征(車牌、車型、顏色等)識別+手機APP”的模型，達到用戶手機自助申請(下載APP自助注冊綁定車牌、身份、支付賬戶)，車輛無需外加設備，出入收費站攝像機識別車牌、車輛特征判斷用戶合法性和征信，用戶無需帶手機或打開APP，就可不停車過站，出站后系統利用征信在云端扣費，讓用戶享受“先通行，后付費”的便利。系統模型見圖1。

圖1 基于車輛特征識別和征信的不停車手機支付系統模型示意

該系統的業務流程包括用戶注冊、入口、途中、出口4個過程，見圖2。

圖2 基于車輛特征識別和征信的不停車手機支付系統流程圖

1.1 用戶注冊

1) 安裝APP。下載安裝或關注手機APP。

2) 注冊賬戶。通過APP申請注冊賬戶，將車牌、車型與身份證、賬戶進行綁定。用戶可通過網銀、信用卡、支付寶、微信、ETC賬號等多種方式，對APP虛擬賬戶綁定支付和充值。

3) 信息核驗。系統后臺進行賬戶信息核驗，可實現“一個車牌一次審核，多用戶綁定”。

1.2 入口

1) 車輛識別和信息核對。在ETC車道或手機支付專用道前加裝車牌識別系統，APP用戶進入車道進行車牌、車型識別，車道系統根據車牌判斷APP用戶是否有效，車型是否匹配，征信是否為黑名單用戶。

2) 入口放行。識別匹配成功，抬桿放行，將入口信息上傳至云中心。識別匹配失敗轉MTC車道取卡。同時短信或手機APP向車主推送入站信息，若車主發現套牌車，可撥打服務熱線或打開APP啟動投訴程序，確保套牌車在出口被攔截。

3) 借車入站。若駕駛他人車輛行駛高速并自行付費，用戶進高速前登錄手機APP，添加他人車牌綁定，下高速后可解除綁定，該賬單就可由車主和該用戶選擇性支付。

1.3 途中

1) APP途中信息服務?？蛇x擇啟動APP的GPS路徑跟蹤、導航、路況推送功能。

2) 在途信息智能分發。利用路徑識別系統智能分發車輛路徑和入口信息至可能的前方出口(見圖3)，減少出口車輛檢索量。

圖3 在途信息智能分發模式示意圖

1.4 出口

1) 車輛識別和信息核對。出口車牌、車型識別，根據車牌判斷APP用戶是否有效，是否黑名單車，車型是否匹配。

2) 出站扣費。根據車牌搜索后臺路徑識別智能推送的入口信息，抬桿放行；若網絡不暢通，系統識別車牌、車型后與本地存儲的注冊用戶和征信數據庫比對，如吻合信用良好則抬桿放行。并向車主發送手機短信或APP通知限時確認賬單，后臺扣費。

3) 異常處理。若系統故障可啟用便攜式設備、遠程人工操作處理，或轉人工車道進行掃碼非現金支付或告知收費員由APP系統自動扣費。

4) 征信。下高速后APP限期支付通行費，若出現不誠信行為將計入銀行征信及高速黑名單，出口扣費流程見圖4。

圖4 出口扣費流程圖

2 系統架構

根據業務特點，將系統劃分為前端、中心、互聯網3個層次，見圖5。前端主要是新建用戶端手機APP、改造收費車道支付系統；中心主要是新建客戶服務系統、大數據中心、后臺軟件服務系統、數據交換平臺；互聯網主要是新建與各種支付方式的接口、與公安車輛庫的接口、與銀行和互聯網的征信接口。

圖5 系統架構圖

主要建設內容可概括為“1224”工程，包括建設1個中心、2個平臺、2級改造、4個系統。

2.1 1個中心

云計算和大數據中心：系統核心平臺硬件建設、軟件開發及云資源租用；面向移動支付與高速云服務的數據備份中心建設。

2.2 2個平臺

1) 數據交換平臺。與收費系統、支付、認證、征信、公安車輛信息等數據交換平臺；對現有收費平臺和軟件系統的移動支付適應性改造。

2) 網絡和信息安全平臺。VPN備用鏈路保障、專網-VPN-無線智能網絡切換系統；網絡安全、應用安全、安全部署、信息安全等級保護。

2.3 2級改造

1) 車道軟硬件改造。ETC、MTC車道手機支付局部軟硬件控制改造，車道高清識別改造。

2) 站級軟硬件改造。站級手機支付軟硬件的部署和數據分析管理系統，圖像、數據存儲。

2.4 4個系統

1) 手機APP系統。手機APP功能包含個人中心、充值與支付、短信驗證與提醒、客服與申訴、記錄查詢等一站式的高速通行服務功能。

2) 后臺服務系統。包括客戶管理子系統、收費管理子系統、結算管理子系統、資源管理子系統及系統管理子系統，實現與手機APP系統相關的人、財、物的統一管理。

3) 客戶服務系統?？蛻舴罩行?支持電話、短信、微信、App客戶來訪投訴、咨詢答疑及前端服務支撐)。

4) 分析和跟蹤系統。針對手機支付收費方式的用戶行為分析、征信評價、偷逃費追蹤系統、系統異常等。

3 系統應用的優勢和面臨的問題

基于車輛特征識別和征信的不停車手機支付系統在高速公路收費應用具有如下優勢。

1) 用戶車輛無需安裝設備，足不出戶即可完成手機自助注冊，任何車輛都可便捷綁定應用。

2) 出入收費站均為不停車過站，提高通行效率，減少收費站擁堵。

3) 利用征信系統讓用戶享受“先通行，后扣費”的便利，應用過程不依賴于用戶是否帶手機、是否打開APP、是否有網絡。

4) 采用車輛特征識別，識別出除車牌外的車型、顏色、品牌型號等特征，為打擊套牌車提供支撐。

5) 利用圖像識別技術，車道改造費用更低。

6) 利用路徑識別系統對在途車輛進行識別，提前向前方可能下高速的收費站智能推送車輛入口信息，減少出口信息檢索量，提高出口處理和計算效率。

同時，在應用初期也面臨如下問題。

1) 目前攝像機的車牌識別率可達到97%以上，但受一些條件制約仍然需要投入適當人工參與遠程識別，解決少量攝像機識別不出的問題。建議針對該系統應用開發專用攝像機。

2) 該系統在1個省內應用推廣相對容易，但要實現省際和全國聯網需要統一門戶、統一標準、統一聯網、統一接口，目前針對該系統的國家標準尚在研究編制中，實現全國聯網需要標準規范支撐。

3) 電子車牌的推廣速度影響該系統前端是否增設RFID天線識別設備，但后臺是共用系統。

4 與ETC和電子車牌收費的比較

本系統與現有的ETC不停車收費系統、未來的電子車牌不停車收費系統各具優勢，各系統比較見表3。

表3 本系統與ETC、電子車牌不停車收費系統比較

由表3可見，電子車牌系統是未來發展的技術趨勢，但其標準剛剛發布，需要相關政策配套推廣，推廣周期長。ETC遇推廣瓶頸，車載OBU設備存在壽命到期用戶承擔購買費用的問題，影響下一階段推廣應用。車輛特征識別+征信不停車收費系統推廣速度快，范圍廣，建設成本、用戶成本、推廣成本低，適合現階段大力推廣。

除了以上區別外，該系統與ETC和電子車牌不停車收費系統還具有聯系和互補性。

1) 與ETC不停車收費的聯系。該技術與ETC技術不停車收費可同時存在，共用車道，ETC車輛用戶已經注冊和驗證了車輛、身份、支付信息，因此ETC用戶可無縫過渡到車牌、車輛特征圖像識別+征信的互聯網扣費，無需另行注冊。

2) 與電子車牌不停車收費的聯系。“攝像機識別車牌、車輛特征+征信的互聯網扣費”與“電子車牌+互聯網扣費”是相同的業務流程和用戶體驗，只是前端識別介質不同，但相輔相成。為確保電子車牌收費的可靠性和可追溯性，一般都需要配置攝像機進行取證，同時在路側電子車牌天線或車上電子車牌故障時，攝像機可通過圖像識別扣費。因此，該技術與電子車牌不停車收費系統互為補充，可并列存在。

5 通行費“營改增”改造迎來的推廣機遇

根據國務院關于全面推廣“營改增”試點的要求，交通運輸部2017年8月發布《收費公路通行費增值稅電子普通發票開具總體技術方案》[7](交辦公路〔2017〕116號)，要求全國收費公路2017年年底前實現通行費開具增值稅電子發票(主要針對ETC用戶)，2018年6月底前所有收費車道實現高清車牌識別。

“營改增”改造要求收費車道攝像機采用高清車牌識別，此項改造為“攝像機識別車牌、車輛特征+征信的互聯網扣費”技術推廣奠定了基礎，應借此契機提高攝像機的功能和性能要求，達到較高的車牌、車輛特征識別率，為該技術快速全面普及助力。因此，近兩年將迎來該技術推廣的關鍵機遇期。

6 結語

基于車輛特征識別和征信的高速公路不停車手機支付系統是“互聯網+高速公路收費”的重要技術方向，該技術推廣是貫徹落實“互聯網+”戰略、推進高速公路供給側結構性改革的重要舉措，系統的實施對提高高速公路通行效率、增強過往司乘使用體驗、方便公眾出行、推進降本增效等具有重要意義。下一步交通部門應抓住高速公路通行費“營改增”技術改造的契機，快速在收費站試點和推廣該技術，同時探索該技術在停車場、加油站、門禁等場所的聯網應用。

[1] 收費公路移動支付技術規范 第一冊 停車移動支付：JTG/T 6303.1-2017[S].北京：人民交通出版社，2017.

[2] 電子收費 基于專用短程通信的電子收費交易：GB/T 28421-2012[S].北京：中國標準出版社，2012.

[3] 電子收費 路側單元與車道控制器接口：GB/T 28423-2012[S].北京：中國標準出版社，2012.

[4] 電子收費 車載單元初始化設備：GB/T 28969-2012[S].北京：中國標準出版社，2012.

[5] 機動車電子標識通用規范 第1部分：汽車：GB/T 35789.1-2017[S].北京：中國標準出版社，2018.

[6] 機動車電子標識讀寫設備通用規范：GB/T 35786-2017[S].北京：中國標準出版社，2018.

[7] 交通運輸部.收費公路通行費增值稅電子普通發票開具總體技術方案[Z].北京：交通運輸部交辦公路〔2017〕116號.