“互联网+”背景下基于百度地图的高速公路过路费移动预支付的研究

王晓宁+李维彪

摘要：移动互联网迅速发展，互联网背景下的产物如雨后春笋不断产生，高速发展的经济、环保质量对智能交通的建设提出了更高的要求。因此，全国范围内大规模的联网将是未来一段时间智能交通领域的发展趋势。实施ETC是解决公路收费站拥堵、提高公路通行效率的有效途径，但ETC也存在着不可忽略的弊端。百度地图提供了驾车规划以及导航功能，基于百度地图API进行开发，探究移动支付过路费的功能的实现，为高速公路智能化、高效化提供了一个可行性方案。该文旨在通过利用移动互联网实现出发前移动预支付，使得通行更顺畅，极大程度解决收费站拥堵、节约出行时间，对于减少资源消耗，降低污染，构建绿色交通运输体系将发挥重要的作用。

关键词：移动支付，高速公路，百度地图

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）34-0100-03

Abstract： With the development of internet and mobile communication technologies， the byproducts of internet are springing up around the world. The high-growth economy and the need for improving environmental quality propose high demand of intelligent transportation construction； therefore， large-scale nationwide networking will be the trend in intelligent transportation. As a part of intelligent transportation system， ETC helps solve traffic jams at toll booths effectively， but its drawbacks cannot be ignored. Baidus map provides the functions of driving planning and navigation and the research on tolls mobile payment Based on Baidus map API provides a feasible solution for expressway intelligence. Thus， the paper aims at realizing mobile payment of toll fees prior to departure to relive congestion at toll booths and help people to save time while travel. The findings will also provide insights on ways of decreasing resource consumption， reducing pollution and building green transportation system.

Key words： mobile payment； highway； Baidu map

1 背景

我國经济的快速发展以及城市化水平的不断提高，造成了交通的严重拥堵、污染和能耗问题，因此，为了实现经济社会的健康可持续发展、改善人们的日常出行状况，需要我国交通运输的转型重构，借助日益发展的互联网技术，实现智能交通生态系统无疑是转型的重要途径。

目前，我国高速公路在逐步实现网络覆盖，进一步推进ETC的应用以降低出行压力，尤其是节假日期间高速公路时时呈现出严重的拥堵现象。但是日益增多的出行车辆远大于ETC的普及速度，所以高速公路通行依然是亟需解决的问题。“互联网+”为传统行业的发展提供了新思路，“互联网+传统交通”以实现智能交通服务，从收费站不停车收费入手，利用移动互联网优化现有的ETC系统，实现出行前通过移动APP进行路线规划选择，并支付该路线所需的过路费，经过收费站时，收费站系统通过扫描车牌号自动判断车辆缴费情况并放行。

2 ETC系统工作原理及现状

2.1 工作原理

ETC 系统是利用微波（红外或射频）技术、电子技术、计算机技术、通信和网络技术、信息技术、传感技术、图像识别技术等高新技术的设备和软件（包括管理）所组成的先进系统，以实现车辆无需停车即可自动收取道路通行费用。

车主办理ETC之后，会在汽车挡风玻璃上安装车载系统，地感线圈用来检测通行车辆，以触发射频读写器，通过读写器与车载系统之间通信和信息交换，将数据传送给ETC收费站PC端，ETC收费站系统根据不同情况来控制管理系统产生不同的动作，根据相关标准从车主账户中扣除相应的过路费，并控制挡车器的升降，放行车辆。若车辆未安装ETC车载器或者车载器无效则在车辆通过时对车辆进行识别、拍照，系统自动记录违章信息，事后处理。

2.2 发展现状

虽然ETC系统给出行人员带来方便，同时产生了一定的社会效益，我国的ETC电子收费系统自2007年开始推广以来，诸多优点越来越为人们所接受，国家相关部门也通过政策标准积极推行ETC的发展以及普及。但是由于ETC本身所具有的特点以及出行人员的出行习惯，以至于我国目前ETC的发展并不是十分良好。 目前ETC发展中存在如下问题：

1） ETC使用率仍然偏低，服务不完善

目前，ETC办理需要一次性缴纳预存费，其次押金较多，部分银行还会绑定销售信用卡，繁琐的手续和流程以及捆绑式销售让车主产生抵触情绪。另外，对于高速行走不频繁的出行人员，ETC办理意义不大。

2） 技术问题

ETC系统工作需要车上设备即OBU（指放在车上用来和路边架设的RSU通讯的微波设备）和RSU（指安装在路侧的电子设备）进行信息交互来完成，但是由于OBU识别距离可达十几米，而RSU对识别距离难以控制，所以旁车、跟车、旁道干扰等问题一直是高速公路中ETC推行遇到的较大问题。

3） 跨区域结算问题

ETC系统还不能实现跨省、跨区域结算，高速公路未实现全国联网，相对独立的公路系统使得装置ETC的车辆只能在省内实现不停车收费，跨省还是需要通过人工缴费，这样使得部分车辆办理ETC之后并未体验到多大的方便。因此，ETC系统推广遇到的一个明显“瓶颈”。

4） 装置问题

射频识别标签的寿命约三年左右，所以重新办理ETC所耗费的时间、精力以及费用使得车主不愿使用ETC。现在ETC服务网点较少，如果客户的车载电子装置出了问题，维修不便。

3 系统总体设计与开发

当前人们的消费方式逐渐由现金交易转移到非现金交易，银行卡、支付宝、微信支付等使得交易方式更加便捷，而移动互联网的发展则是实现非现金交易的前提，移动支付被广大消费者青睐，不但降低了出行携带现金的不安全因素，也减少了忘带现金带来的麻烦。移动支付呈现出不可阻挡的趋势在影响着人们的吃穿住行，超市、商场购买，交通出行中的滴滴打车、小黄车等使用的移动支付方式越来越被人追捧。对于智能交通的发展要求，ETC是高速公路的一个杰出代表，但是ETC系统也具有不可忽视的缺点，基于上述ETC发展问题，本文提出一种基于百度地图进行二次开发，设计研究利用手机等移动设备查询驾车路线并支付该路线的所需过路费；其次，规划出高速公路通行过程中所涉及的系统布局。

3.1 移动支付方案设计

高速公路过路费移动支付方案所涉及的包括移动端支付系统，车辆管理系统、车辆识别系统、车辆检测系统以及相关的控制系统。本项目只研究移动端系统。

车主在上牌照的时候将车主以及车信息录入车辆管理系统，车辆管理系统在该方案中具有重要作用，一是用于车主在移动端注册，车主注册的信息与车辆管理系统进行信息对比；二是通过扫描车牌号，车辆检测系统获得车辆管理系统中该车的相关信息。

移动端完成注册、登录、路径规划以及预支付过程；车辆检测系统包括高速路入口车辆扫描以及出口车辆检测，入口处车辆识别系统识别车辆，并通过车辆识别获得车辆信息，记录该车的入口地点、入口时间等。出口处同样是车辆识别系统识别车辆，获得车辆高速入口信息以计算车辆应该缴纳的过路费，核对预支付费金额，若车辆并未预支付则拍照记录该车，视为违章，再放行。

3.2 移动端支付系统设计

百度地图开发者平台为广大开发者提供了一系列接口，包括基于web、android、ios，可供开发者快捷的进行百度地图二次开发，本文所提出的软件是基于android开发，利用百度地图Android SDK开发一个可以实现路径规划、导航、支付过路费的APP。该系统包含服务端和客户端，服务端部署于服务器，安装MySQL数据库和Tomcat，客户端则是安卓应用。两者缺一不可。服务端实现客户端本地收费站数据库与服务器收费站数据库的数据同步，客户端则是业务实现。

基于百度地图的高速公路过路费移动预支付系统架构分为三层

1） 业务层： 在安卓端完成路线规划、支付费用功能。基于百度地图进行线路规划，计算出路线长度和费用，调用支付宝支付SDK进行支付。

2） 服务层：供业务层调用，实现用户登陆注册，返回信息给客户端。使用Java Servlet实现数据传输接口，可将客户端发送的信息进行保存和响应，服务层同时也与数据存储层通信，实现数据的持久化存储。

3） 数据存储层：完成数据的存储工作。使用MySQL数据库，体积小、速度快、存储方便。搭配 Java 可组成良好的开发环境。

3.3 移动端系統环境搭建

开发环境：Windows 10 Home Edition x64、Idea 201702版、Android Studio 2.3、MySQL 5.7、Tomcat 8.5、JDK 1.8.0

测试机：一加5（安卓版本7.1）真机一台、Google Nexus 6（安卓版本7.0）模拟机一台

1） 百度地图API密钥申请

在进行百度地图开发之前，开发者必须先申请一个密钥，每个密钥唯一对应一个APP，在申请密钥之前注册登录百度账号，该密钥与百度账户相关联。申请步骤如下：

登录百度账号，在百度地图API控制台创建密钥及AK， AK创建页面中，选定“Android SDK”，并输入应用名称，在应用类型选为“Android SDK”后，需要配置应用的安全码。

首先要获取安全码，Android应用获取包名packagename，根据开发工具不同，获取位置有所不同。使用 eclipse 开发包名是Android应用程序本身在AndroidManifest.xml 中定义的名称。使用 Android studio 开发包名需要在文件build.gradle中查询 applicationId，并确保 applicationId 与在 AndroidManifest.xml 中定义的包名一致。Android签名证书的sha1值获取方式有两种：第一种方法：使用keytool，第二种方法：在eclipse中，在adt 中直接查看。输入安全码和包名后点击提交，百度地图API平台生成了AK（API_KEY）。

2） 创建项目

在百度地图开放平台找到Android地图SDK，Android地图SDK中下载全部，跳转到SDK下载页面，勾选全量定位、基础地图、检索功能、LBS云检索、计算工具和驾车导航，然后点击开发包，开始下载百度地图SDK及示例代码到本地，解压后得到asserts和libs文件夹，打开Android Studio，新建一个Android项目，将asserts文件夹复制到项目app文件夹src/main下面，将libs文件夹复制到项目app文件夹下，全选libs下面的jar包，点击右键选择add as library，完成后SDK导入已完成，打开AndroidManifest.xml，找到application节点，在中间加入一下代码：

然后添加运行百度地图需要的权限，直接复制到manifest节点下即可，完成AndoridManifest.xml配置。保存之后，在开发包中找到com/baidu/mapapi文件夹，将整个文件夹直接拷贝到项目的src/main/java下面。之后下载支付宝Android SDK，将jar包导入到项目的libs文件夹。

3.4 移动端开发

移动端业务流程图如下：

1） 创建布局文件

在android中src/main/res/layout下面创建activity_navi.xml、activity_routeplan.xml、activity_transit_dialog.xml、activity_transit_item.xml、login.xml、pay.xml、register.xml、text_bubble.xml。

2） 路线规划基础功能

在src/main/java/com/baidumapsdk/demo/search下创建RoutePlanDemo.java，参照百度地图官方示例将基础线路规划功能加入。在此基础上需要我们添加地理位置寻址功能、收费站数据同步功能、根据偏好进行规划功能、地图标注出路线和收费站功能、路线信息统计功能、支付功能等功能。线路规划时需要用户输入起点和终点，偏好默认为“用时少”，当用户输入起始地点之后，点击规划线路进入线路规划的逻辑中。路线规划分为两步，第一步，获取用户输入的地点，调用地理编址功能将地点编址为经纬度，第二步，将得到的经纬度信息通过线路规划函数进行规划。

3） 收费站数据同步

由于线路规划时需要遍历查询线路经过的收费站，采用联网查询的方式会导致并发大，服务端压力大，故本地使用了SQLite数据库，用于存储收费站信息。当程序打开时，调用函数检查本地数据库的数据版本是否跟服务器数据库版本一致，如果不一致的话将进行一次完整的数据库同步，这样保证了本地数据库是与服务器数据库一致的，同时也减轻了服务端压力。

4） 移动支付

线路规划完成，线路被标记到地图上后，用户支付过路费，跳转支付界面，显示支付信息和立即支付按钮。本系统与支付宝接口对接实现支付。

4 结束語

高速公路移动预支付通行方案以不停车收费为基础目标，解决了ETC实施所遇到的问题，借助支付端口实现移动支付，避免了办理ETC的同时被绑定销售。通过移动支付高速公路过路费，以进一步优化智能交通，不断创造社会效益、环境效益。但是由于目前各地域收费标准不统一，所以本项目还需进一步完善，以实现全国范围的高速公路通行移动缴费。

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