基于BDS的路面公共交通便捷支付系統

王思達

摘要：傳統的路面公共交通系統如公交、輕軌等通常以投幣、購票或刷卡（通常基于Near Field Communication、2.4G Radio Frequency Identification、SIM-pass或SWP-SIM技術）的形式支付，而以上幾種支付方式均無法做到極致便捷，即支付時無需作出任何動作甚至無需考慮到支付的問題，以免密自動支付的方式智能識別并付費。為了解決這一問題，項目組研究了基于北斗衛星導航系統的路面公共交通便捷支付系統，實現了乘客在乘坐路面公共交通工具時上車就走，無需刷卡、買票投幣和掃碼，自動支付費用的問題，也為部分需要按里程收費的公共交通支付方式提供了便利。

關鍵詞：BDS 便捷支付 公共交通

中圖分類號：U491? 文獻標識碼：A? 文章編號：1009-5349（2019）05-0255-02

一、現狀及背景

截至目前，我國路面公共交通支付系統仍以傳統的支付方式為主，通常需要乘客投幣、購票或刷卡，而諸如深圳、武漢、北京等43座城市則在此基礎上又出現了掃碼支付。然而在支付便捷性等方面，以上數種支付方式均有所欠缺，如果出門沒有攜帶甚至忘帶硬幣或者乘車卡，通常乘坐公交車與輕軌等公共交通就顯得尤為困難，更何況近年來我國網上支付規模呈爆炸式增長，預估的硬幣發行量逐年減少，使出門在外換些硬幣都顯得困難，即使有現金或者乘車卡，有時根據乘車距離的長短還存在刷幾次或者投幾元的問題。反觀掃碼支付，雖然得到推行，但是使用者仍然寥寥無幾，分析其原因，大致有以下兩點：一是使用習慣問題;二是掃碼支付體驗不佳，使用過程比較麻煩，而且公交車在人流多的地方，掏出手機再摸索掃碼支付非常麻煩，僅相對刷卡支付就平均多花費了近50倍的時間，因此將刷卡支付應用在公共交通支付上雖然顯得先進，但實為雞肋一樣的存在。

除去社會對新型更便捷的支付方式有需求以外，逐漸發展起來的北斗衛星導航系統、安裝有北斗衛星導航芯片的手機等設備逐漸普及等因素也為開發新的基于北斗衛星導航系統的路面公共交通便捷支付系統提供了強有力的支持。

二、總體設計方案概述

為了實現自動支付，首先要完成識別的問題，也是該設計方案的核心創新點。當下所有的公共汽車及輕軌上已經按照國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點或者一個范圍（通常為模擬成交通設施的矩形），將乘客虛擬為一個點（如圖1）。

而當該點（即乘客）與該矩形（交通設施）重合時，即可判定為該乘客此刻搭載在此載具上（如圖2）;同時可利用兩個圖形在地圖上重合的距離，得出乘客乘車的距離，從而得以在免密支付等網絡支付手段的加持下實現上車即走，無需手動付費的功能。

同時為了更精確地判定，我們還將引入車載室內定位模塊，通過車載計算機的計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的情況下使開通新服務的乘客，能夠在不用考慮付費的情況下乘坐公共路面交通工具，實現真正的便捷支付。

三、方案設計

（一）識別認證

便捷支付首先要解決的問題就是由誰支付、怎么支付的問題，因此我們設計了手機應用軟件App作為搭載支付系統的平臺，開通相關服務后該應用軟件將在手機后臺運行，得到相關權限后將不斷對手機進行采樣定位，一旦手機定位信號進入相應交通工具定位信號一定范圍內，自動激活車載紅外定位與WiFi+iBeacon室內定位組件進行追蹤，車載計算機針對這一個體開始分析。而當該個體僅僅在載具一定范圍內，并未上車，即車載室內定位系統、紅外定位裝置和WiFi+iBeacon定位裝置始終均未識別到該個體，將認定為該個體并未上車，衛星持續追蹤知道個體衛星信號與車載衛星信號分離。而當該個體登上載具時，車載紅外定位系統捕獲到人的位置，WiFi+iBeacon定位系統捕獲到手持便攜設備的位置。車內定位信號也將實時通過網絡同步至用戶定位設備上，而當以上三種位置信號在載具內重疊時，便基本可以判定該乘客位于該交通工具上。（如圖3）

（二）綁定

由于車站及車內人數可能較多，加之定位本身可能出現誤差，所以我們同時需要設置另外一種機制，將車載定位信息、衛星定位信息和個人便攜定位設備綁定，這一同步過程應發生在乘客登上交通工具的一瞬間。在車門處，設置一塊信號強度較強的區域，當手機等設備進入區域時會將設備的IP上傳至服務器，隨之服務器會減緩相應的IP即車門位置信息返回至車載計算機，最后車載計算機會再次通過網絡將車輛信息、車載定位信息返回至相應設備并與北斗信息同步，由App整合信息并給出判定，依此建立數據鏈（如圖4）。

（三）計費及支付

在完成認證和綁定之后便可以開始追蹤，直到乘客的信號源和交通載具的信號源分離，視之為乘客下車，按照之前設置好的站點信息實行免密支付即可。

（四）系統工作流程

（1）前期準備：在手機下載App，綁定支付系統，開通實名認證，進行授權（藍牙、定位系統等），開通App后，手機定位開啟，App始終在后臺運行，確定其位置。

（2）中間流程：①上車：當目標進入車載I beacon/WiFi掃描范圍內，車載紅外線系統發現目標并對其進行定位標記，將其位置數據同步至云端，與同步云端的車載計算機位置數據進行匹配，若服務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備，需進行線下支付。匹配成功的乘客其設備會自動激活設備BDS定位功能，開始記錄位置。②下車：目標到達目的地，下車，車載掃描系統監測不到目標位置，目標位置和車載計算機位置開始分離，乘車結束。

（3）后續計算：匹配成功的乘客，其終端將根據定位始終自動計算其里程，而后自動扣除其相關費用;未匹配成功的乘客將不參與此次計費。（如圖5）

四、總結與展望

（一）創新點

真正意義上實現了路面公共交通支付的便捷化，徹底免去了投幣、買票、刷卡甚至掃碼支付等支付過程。項目合理地將北斗定位系統、紅外線感應技術與車載WiFi、iBeacon室內定位技術相連接，把高新技術帶入平常公交乘車行動之中，使公交乘車由自覺投幣或自覺刷卡變為線上自動服務，只需將手機攜帶在身上便可。這便節省了上車時間和避免了乘客過多時所帶來的麻煩，也是對北斗定位系統的完美詮釋和應用。

（二）推廣前景

通過這一系統能實現上車就走，自動識別支付的過程極大地加快了乘坐路面交通工具的支付環節，避免了乘客因未攜帶硬幣或者乘車卡帶來的尷尬境地，更是省去了掃碼支付復雜的支付流程。因此適合在各個設有公共交通系統的地區推廣，在一定程度上還能緩解上下班高峰帶來的擁堵問題。

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責任編輯：張蕊