基于BDS的路面公共交通便捷支付系统

王思达

摘要：传统的路面公共交通系统如公交、轻轨等通常以投币、购票或刷卡（通常基于Near Field Communication、2.4G Radio Frequency Identification、SIM-pass或SWP-SIM技术）的形式支付，而以上几种支付方式均无法做到极致便捷，即支付时无需作出任何动作甚至无需考虑到支付的问题，以免密自动支付的方式智能识别并付费。为了解决这一问题，项目组研究了基于北斗卫星导航系统的路面公共交通便捷支付系统，实现了乘客在乘坐路面公共交通工具时上车就走，无需刷卡、买票投币和扫码，自动支付费用的问题，也为部分需要按里程收费的公共交通支付方式提供了便利。

关键词：BDS 便捷支付 公共交通

中图分类号：U491  文献标识码：A  文章编号：1009-5349（2019）05-0255-02

一、现状及背景

截至目前，我国路面公共交通支付系统仍以传统的支付方式为主，通常需要乘客投币、购票或刷卡，而诸如深圳、武汉、北京等43座城市则在此基础上又出现了扫码支付。然而在支付便捷性等方面，以上数种支付方式均有所欠缺，如果出门没有携带甚至忘带硬币或者乘车卡，通常乘坐公交车与轻轨等公共交通就显得尤为困难，更何况近年来我国网上支付规模呈爆炸式增长，预估的硬币发行量逐年减少，使出门在外换些硬币都显得困难，即使有现金或者乘车卡，有时根据乘车距离的长短还存在刷几次或者投几元的问题。反观扫码支付，虽然得到推行，但是使用者仍然寥寥无几，分析其原因，大致有以下两点：一是使用习惯问题;二是扫码支付体验不佳，使用过程比较麻烦，而且公交车在人流多的地方，掏出手机再摸索扫码支付非常麻烦，仅相对刷卡支付就平均多花费了近50倍的时间，因此将刷卡支付应用在公共交通支付上虽然显得先进，但实为鸡肋一样的存在。

除去社会对新型更便捷的支付方式有需求以外，逐渐发展起来的北斗卫星导航系统、安装有北斗卫星导航芯片的手机等设备逐渐普及等因素也为开发新的基于北斗卫星导航系统的路面公共交通便捷支付系统提供了强有力的支持。

二、总体设计方案概述

为了实现自动支付，首先要完成识别的问题，也是该设计方案的核心创新点。当下所有的公共汽车及轻轨上已经按照国家政策需求安装了北斗芯片，而乘客一旦携带有包含北斗芯片的设备后便也具备了定位的能力。在此我们不妨将交通工具在地图上虚拟为一个点或者一个范围（通常为模拟成交通设施的矩形），将乘客虚拟为一个点（如图1）。

而当该点（即乘客）与该矩形（交通设施）重合时，即可判定为该乘客此刻搭载在此载具上（如图2）;同时可利用两个图形在地图上重合的距离，得出乘客乘车的距离，从而得以在免密支付等网络支付手段的加持下实现上车即走，无需手动付费的功能。

同时为了更精确地判定，我们还将引入车载室内定位模块，通过车载计算机的计算更精确地判定乘客的身份和支付情况，彻底消除因定位精度造成的误差，在不影响原先支付系统的情况下使开通新服务的乘客，能够在不用考虑付费的情况下乘坐公共路面交通工具，实现真正的便捷支付。

三、方案设计

（一）识别认证

便捷支付首先要解决的问题就是由谁支付、怎么支付的问题，因此我们设计了手机应用软件App作为搭载支付系统的平台，开通相关服务后该应用软件将在手机后台运行，得到相关权限后将不断对手机进行采样定位，一旦手机定位信号进入相应交通工具定位信号一定范围内，自动激活车载红外定位与WiFi+iBeacon室内定位组件进行追踪，车载计算机针对这一个体开始分析。而当该个体仅仅在载具一定范围内，并未上车，即车载室内定位系统、红外定位装置和WiFi+iBeacon定位装置始终均未识别到该个体，将认定为该个体并未上车，卫星持续追踪知道个体卫星信号与车载卫星信号分离。而当该个体登上载具时，车载红外定位系统捕获到人的位置，WiFi+iBeacon定位系统捕获到手持便携设备的位置。车内定位信号也将实时通过网络同步至用户定位设备上，而当以上三种位置信号在载具内重叠时，便基本可以判定该乘客位于该交通工具上。（如图3）

（二）绑定

由于车站及车内人数可能较多，加之定位本身可能出现误差，所以我们同时需要设置另外一种机制，将车载定位信息、卫星定位信息和个人便携定位设备绑定，这一同步过程应发生在乘客登上交通工具的一瞬间。在车门处，设置一块信号强度较强的区域，当手机等设备进入区域时会将设备的IP上传至服务器，随之服务器会减缓相应的IP即车门位置信息返回至车载计算机，最后车载计算机会再次通过网络将车辆信息、车载定位信息返回至相应设备并与北斗信息同步，由App整合信息并给出判定，依此建立数据链（如图4）。

（三）计费及支付

在完成认证和绑定之后便可以开始追踪，直到乘客的信号源和交通载具的信号源分离，视之为乘客下车，按照之前设置好的站点信息实行免密支付即可。

（四）系统工作流程

（1）前期准备：在手机下载App，绑定支付系统，开通实名认证，进行授权（蓝牙、定位系统等），开通App后，手机定位开启，App始终在后台运行，确定其位置。

（2）中间流程：①上车：当目标进入车载I beacon/WiFi扫描范围内，车载红外线系统发现目标并对其进行定位标记，将其位置数据同步至云端，与同步云端的车载计算机位置数据进行匹配，若服务器匹配成功将激活蜂鸣器示意;否则就是乘客未携带安装有北斗芯片的设备，需进行线下支付。匹配成功的乘客其设备会自动激活设备BDS定位功能，开始记录位置。②下车：目标到达目的地，下车，车载扫描系统监测不到目标位置，目标位置和车载计算机位置开始分离，乘车结束。

（3）后續计算：匹配成功的乘客，其终端将根据定位始终自动计算其里程，而后自动扣除其相关费用;未匹配成功的乘客将不参与此次计费。（如图5）

四、总结与展望

（一）创新点

真正意义上实现了路面公共交通支付的便捷化，彻底免去了投币、买票、刷卡甚至扫码支付等支付过程。项目合理地将北斗定位系统、红外线感应技术与车载WiFi、iBeacon室内定位技术相连接，把高新技术带入平常公交乘车行动之中，使公交乘车由自觉投币或自觉刷卡变为线上自动服务，只需将手机携带在身上便可。这便节省了上车时间和避免了乘客过多时所带来的麻烦，也是对北斗定位系统的完美诠释和应用。

（二）推广前景

通过这一系统能实现上车就走，自动识别支付的过程极大地加快了乘坐路面交通工具的支付环节，避免了乘客因未携带硬币或者乘车卡带来的尴尬境地，更是省去了扫码支付复杂的支付流程。因此适合在各个设有公共交通系统的地区推广，在一定程度上还能缓解上下班高峰带来的拥堵问题。

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责任编辑：张蕊