基于數字化分時共享平臺的研究與實踐

余學濤　劉迪卿　殷新瑩　楊威　李高翔

摘 要：針對分時租賃市場的用車體驗差、還車難等典型用戶痛點問題，從業務數字化角度搭建了一套完整的數字化分時共享平臺，通過車聯終端的藍牙鑰匙、一體化賬號等技術應用實現運營業務全時在線，改善終端用戶的用車體驗;借助互聯網公司的數據融合和智能調度的能力，開發出一款移動出行APP，為運營公司降本提效。最后，從自動駕駛和C-V2X角度對分時共享3.0時代相關研究進行了思考。

關鍵詞：分時共享平臺;藍牙鑰匙;數據融合;一體化賬號

1 前言

移動互聯網、人工智能以及云計算等技術驅動傳統汽車實現電動化、網聯化、智能化和共享化，并通過搭載高性能硬件，可重構軟件，車聯平臺等產品架構重新定義車輛，推動傳統汽車向智能網聯汽車的進程[1]。智能網聯汽車作為智慧城市的關鍵要素，重點關注安全、有序和高效通行等問題。隨著“中國制造2025”規劃和“互聯網+”行動計劃等國家政策發布，研究城市交通體系的轉型從關注交通設施增長轉移到以人為核心的出行服務體驗[2]。

基于新能源汽車行業高速發展、移動支付賦能自助共享、宏觀經濟政策、公共交通運力等因素的醞釀，分時租賃市場成為傳統汽車廠商轉型成為出行服務提供商的重要戰略布局，不僅從商業模式上實現了車輛屬性從消費工具到生產工具升級;還從技術方案上實現了前端用戶行為收集，平臺服務調度，終端服務體驗整個業務環節。

近幾年，國內新能源汽車的分時共享市場發展尤為繁榮，競爭也十分激烈，但面臨著地方政府牌照門檻，較高的初始投資和運營成本，客戶駕駛行為不當的挑戰，汽車分時租賃業務的盈利仍重道遠。在外部市場環境和政策條件的約束下，如何從內部，即出行服務提供商的技術實現和平臺運營的角度去改善現狀值得探索[3]。

2 研究現狀

基于分時租賃市場應用成熟度模型（AMC）理論，并結合新能源汽車產業升級，分時租賃行業目前已經進入深度整合期[4]，通過汽車制造商，租賃運營商，設施提供商，軟硬件技術提供商以及第三方內容服務提供商等產業鏈上下游的跨界融合，出行服務提供商在用戶體驗，人車比例，商業模式等方面尋找最優解。

車廠自營模式的出行服務提供商，是利用對運營車輛的定制化提高用戶體驗。從2008年戴姆勒推出的Car2Go，2016年大眾的MOIA，北汽新能源汽車Gofun，2018年東風汽車的 Free2Move等實踐，構建包括共享出行服務和增值服務等一系列在內的開放式共享汽車產業生態平臺，打造“人-車-生活”的車聯生態圈[5]。盼達用車利用力帆汽車全態化布局，通過集中模式充電和云平臺智能調度，并規劃實施無人駕駛，打通停車場到用戶的最后一公里。

以EVCARD和GoFun為代表的租賃運營商憑借市場規模化布局、專業化運營能力、多樣化商業模式實現服務差異化，通過精準投放廣告、特定區域戰略合作、長短租結合、送車上門、限時折扣優惠、社交簽到免減等增值服務提高用戶粘性。

本文從賦予運營平臺的數字化能力角度，基于采集的車輛數據資源和用戶數據資源，通過全時在線共享出行服務平臺，讓汽車、用戶、運營商以及運營團隊的協調互動變得更快、更高效、更智能，從平臺架構，關鍵技術，出行服務內容等維度踐行對共享出行的思考。數字生產力的第一要素是數據資源[6]，本文僅針對用戶相關數據做技術討論，合法性問題不在本文討論范疇之內。

3 分時共享運營平臺方案

3.1 平臺架構

分時共享平臺構建以業務需求為導向，本質上以 “數據匯聚+數據分發”的方式構建數據中臺，漸進明細的設計基于SOA構架和服務分層模式。業務需求的完整性收集以及功能預留性的設計可以規避在平臺投入運營后的增量需求引起的架構級變更。完整的業務需求不僅涵蓋B端用戶在平臺設計、開發、運營全生命周期階段不同的需求，還需要涵蓋面向C端用戶在分時多場景下的產品用戶體驗。

B端用戶的定義至少包括分時共享平臺的協同開發用戶，車輛制造系統用戶，線上線下運營人員，經銷商，第三方服務提供商，國家以及地方監管部門等等，這些用戶在平臺使用各環節會逐漸增加分時共享車輛的屬性包括車輛靜態數據，車輛銷售數據，車輛故障處理數據，內容服務數據等，依賴于業務需求的車輛動態數據能否增加是平臺協同開發用戶的最需要重點關注的內容，因為動態數據獲取的前提條件是車輛電子模塊具備產生初始數據或者生成數據的能力，比如獲取更準確多維度的駕駛習慣評分需要車輛駕駛增加視覺監控系統（DMS）判斷駕駛員車內操作的狀態，強行變道可以參考側盲區報警系統（SBZA）在一次駕駛行程中啟動的次數，激進駕駛可以參考車輛安全氣囊模塊（EDR）的制動踏板和加速踏板狀態等前置車輛要求。基于對分時共享平臺的業務共識，基于數據流動的功能架構如圖1所示：

3.1.1 數據采集

數據采集包括車輛靜態數據，車輛動態數據，銷售或者運營數據，用戶操作等數據。車輛靜態數據來自制造系統的自動化對接，包括車輛驅動電機編碼信息，動力蓄電池包編碼，車載終端編碼，車輛VIN號信息，通過這些數據創建了車輛原始檔案;運營/經銷商系統提供了車輛的用戶信息和維修保養信息，通過這些數據完善了車輛檔案，確保數據具備了生產和銷售的追溯性;車聯終端作為數據采集的核心引擎，一方面遠程通信模塊（T-box）實時上傳車輛行駛的動態數據，另一方面智能互聯終端（ICM）也收集用戶使用行為等數據。收集這些數據的核心是關聯用戶檔案和車輛檔案，實現服務的個性化。

數據采集的實現需要考慮數據埋點，共享出行平臺的數據埋點數量統計如圖2所示，ICM數據埋點從產品設計和應用服務角度考慮，一方面通過收集用戶操作主界面圖標次數、語音喚醒詞、語音技能、車服務維修等一系列組合事件，一方面有利于下一步產品迭代，另一方面基于不同場景的功能使用完成人機交互的以簡馭繁和服務主動化。T-box的數據埋點內容圍繞車輛運行狀態，與車輛相關的行駛數據、狀態數據、故障數據、控制數據、升級數據都需要考慮安全因素，后續所有業務模型的展開依賴這些數據顆粒度的準確性和完整性;通信故障的現場數據本地存儲以及通信恢復的數據補發對于新能源汽車的遠程監控系統已經成為國家對新能源遠程監的強制要求，鑒于實際業務開展，分時租賃業務對于數據上傳頻率可以遠程配置。分時運營APP和系統級數據埋點服務于業務和會員社交，APP的相關操作事件被依次標記并分析，為后續運營的拉新、轉化、留存和促活提供依據。

3.1.2 數據融合

數據融合是數據中臺的核心功能，需要從數據載體中脫敏清洗出關聯的人車畫像。基于數據的上層應用首先確保數據安全，其次基于時序數據的數據庫設計是影響數據頻繁并發處理的關鍵，最后是在業務數據中抽絲剝繭建立人車關聯。

面向數據的安全策略需要從車聯終端，網絡傳輸層和服務器層三個維度進行立體式安全防護[7]。不同對象采取的信息安全防護等級和策略也不盡相同。終端層面針對T-box應用層，ICM應用軟件和前端感知設備進行了安全隔離和身份鑒權認證;網絡傳輸層面主要從網絡設備關閉物理端口和服務端口、安全設備設置細粒度的方位策略和部署入侵檢測設備、通信鏈路采用隧道加密技術保證聯網車輛，基站和平臺通信的完整性和保密新;服務器層面遵循最小安裝原則，冗余備份，應用防火墻等措施保證信息安全。

分時共享平臺的車輛數據有時序性、結構化、大數據量、寫操作為主讀操作為輔等典型特點，為解決傳統關系型數據庫在時序空間上處理的性價比低，運營成本高的問題，部署時序數據庫TDengine[8]，采用無鎖式和多核設計，提供快速數據插入和查詢速度;通過先進的集群設計，保證了系統處理能力，通過列式存儲和先進的壓縮算法，降低存儲空間要求;采用標準SQL接口降低運營成本。對于MySQL，Cassandra，InfluxDB，Open TSDB，TDengine在單節點和集群中性能都瑤瑤領先，圖3是TDengine與傳統數據庫在響應請求和寫入速度的對比。

數據融合的關鍵在于建立車輛檔案和用戶檔案的紐帶關系，也是目前整車的最亟需建立和培養的能力，但傳統車廠的數據業務板塊是車輛數據，擁有大量用戶數據的主體是諸如百度、阿里、騰訊、頭條、美團、滴滴這些互聯網公司。由于越來越多車廠和互聯網公司的合作，通過車內數據如應用使用規律，路徑偏好，關鍵事件特征，關聯事件聚類和車外數據商業偏好，自然屬性，社會屬性，商圈地域，媒體屬性，關系屬性等數據融合，原先的一座座數據孤島慢慢建聯通，交互和融合，營造開放共享的數據生態，才能映射出越來越清晰準確的車主畫像，架接在數據孤島的橋梁就是一體化的賬號。

3.1.3 數據服務

數據服務是應用數據的實踐，圍繞數據為核心運營平臺提供了分時共享業務，第三方內容/服務（CP/SP）業務以及運營支撐業務。

分時共享業務實現了全要素的分時租賃需求，不僅包括預約，取車，用車以及還車等常規功能，還實現藍牙鑰匙彌補網絡無法覆蓋的用車控車需求;第三方CP/SP提供商不僅匯聚充電樁服務，駕照審核，違章查詢，第三方支付這類增值服務，還需要考慮車主手機號碼與ICM中的諸如高德導航，卡拉音樂等第三方應用的賬號互通;運營支撐業務確保了車輛全時在線，時刻關注是否失聯，車輛是否有故障異常，是否需要生成維修工單，根據用車需求的活躍程度自動化生成調度工單實現高效運營。

分時共享平臺需要解決用戶的痛點分兩類，一類是通過商業模式來解決，比如租賃模式，停車網點規劃，二類是通過技術突進來改善比如用車的便利性和服務的獨特性。商業模式的論證包括評估目標區域的出行需求，網點數量以及網點規劃，運營車輛數量等，這些問題論證主流采用標桿對照或者參數參考，缺乏定量分析，通過建立共享平臺的技術性改善，并結合互聯網公司收集的出行數據，逐步試水分時共享的藍海市場。接下來重點介紹藍牙鑰匙方案和一體化賬號方案，其意義在于提高用車的便利性和服務的精準性。

3.2 面向分時共享的藍牙鑰匙方案實現

在分時共享場景，如何實現便捷，安全，可靠的終端用車體驗是值得進一步研究。對于B端分時租賃公司，需要考慮讓每個用戶開車以及避免還車之后無訂單二次用車操作，對于C端用戶如何解決在車輛無網情況下使用，基于BLE的藍牙近場方案的實施是一種優化方案。

3.2.1 藍牙鑰匙設計原則

整體設計使用三對公私鑰完成藍牙近場通信鏈路，分別為服務端、App客戶端和 T-box。服務端的藍牙鑰匙創建后不變，除非私鑰泄漏，私鑰存儲在云密鑰服務器，密鑰泄漏的情況下更新公私鑰對，同時引入版本號管理。服務端提供獲取藍牙鑰匙接口，需校驗客戶端上傳的公鑰版本號。服務端優先保證服務端公鑰在訂單周期內下發到APP和T-box的版本一致，如果服務端公鑰版本更新，則返回版本錯誤提示;客戶端獲取新的服務端公鑰，然后再獲取藍牙鑰匙。APP客戶端存儲安全時，創建后不變;存儲不安全時，訂單開始后創建，訂單結束后銷毀。T-box出廠預置公私鑰對。考慮到車輛會更換T-box，更換后公鑰，藍牙地址改變，上報到分時共享業務服務端。

藍牙鑰匙是一種包含藍牙鑰匙ID、版本號、分時租賃App公鑰、T-box公鑰、藍牙地址、車輛VIN和鑰匙類型。考慮未來對于終端車輛類型（私家車或者租賃車）的兼容，也預留對車輛類型（VEH_Type）具體事例參考如下：

3.2.2 藍牙鑰匙交互流程

服務端生成藍牙鑰匙后下發給分時租賃APP和T-box，APP和T-box會通過服務端公鑰驗證藍牙鑰匙，確保服務端私鑰加密的。App解密成功后必須驗證藍牙鑰匙相關參數，如APP公鑰，VIN，OrdID，T-box解密成功后必須驗證藍牙鑰匙相關參數，如Tbox公鑰，VIN，藍牙地址，流程交互示意圖如圖4所示。

藍牙鑰匙流程處理連接認證和指令控制兩個階段：

階段一：連接認證階段：

1）到達車輛地點，可通過藍牙鑰匙中的藍牙地址掃描，然后建立連接，進行認證，認證通過后才能發送指令;

2）App固定位數隨機字符串nonce_mobile+藍牙鑰匙ID+MD5（服務端私鑰加密的藍牙鑰匙），使用T-box公鑰加密，發送給T-box;

3）T-box通過T-box私鑰解密，通過藍牙鑰匙ID取到本地藍牙鑰匙，與App發過來的MD5值比對;

4）T-box回復App，nonce_mobile + nonce_tbox + sync_key，使用App公鑰加密發送。nonce_tbox為TBox固定位數隨機字符串，sync_key為對稱加密算法key;

5） App使用App私鑰解密，驗證nonce_mobile參數是否與之前發送的一致。然后使用sync_key加密nonce_tbox發送到T-box;

6）TBox解密后驗證nonce_tbox是否與之前發送的一致。

階段二：指令控制階段：

1）App通過sync_key加密指令數據發送到TBox;

2）TBox解析指令成功后執行指令并返回結果。

3.3 面向場景服務的一體化賬號實現

面向服務場景的一體化賬號是通過一個手機賬號，綁定分時共享APP與ICM第三方應用程序，通過一個賬號，實現在不同應用程序的互聯互通，避免用戶在使用車輛ICM二次登陸，同時也可以將手機中的對應第三方應用程序的個人收藏、喜好同步到ICM中。在移動端完成車輛預約之后，分時共享平臺中的賬號服務器會將用戶信息推送給T-box，T-box通過總線將賬號信息發送給ICM，當用戶進入車輛，ICM中的第三方應用就以個人賬號默認登錄，前提條件是用戶已經通過手機號碼注冊過，ICM可以通過設置信息進行賬號的解綁和注銷。一體化賬號登錄流程如圖5所示：

4 結論與下一步研究方向

數字化平臺構建了分時運營體系，整合了車輛、車位、充電樁資源，合理調度運營車輛提高人車比，應用上述的相關技術緩解分時租賃的用車體驗差、還車難的問題，提高了運營車效。但嚴格意義上實現共享出行，還依賴蜂窩車聯網（C-V2X）[9]和自動駕駛[10]的商業化進程，基于數據的出行預測、統籌調度和高效運營將標志分時共享3.0時代的到來。

進一步研究C-V2X在智能動態信息化服務、車輛智能化控制和智能化交通管理等領域應用，目的是利用車聯網專用頻段（5.9GHz），實現車-車、車-路、車-人之間通信;聚焦多傳感器信息融合技術[11]、車輛主被動安全控制和功能安全帶來的應急備份等設計[12]，融合深度學習算法[13]，見證無人駕駛時代的到來。

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