基于位置服务的共享自行车政府监管与服务平台设计与实现

李昆,肖计划

(北斗导航位置服务(北京)有限公司,北京 100083)

0 引 言

近年共享自行车开始迅猛出现在北京等大城市,一方面给出行带来便利,同时,投放量过大、乱停乱放等问题凸显,监管制度与办法亟待完善。

为了规范共享自行车的使用,解决自行车“乱停乱放”的问题,政府制定了具有针对性的管理条例,对投放车辆的质量做了严格规定,强调车辆上必须安装有定位装置[1]。例如,摩拜单车已全面支持“北斗+GPS+GLONASS”三模卫星定位,定位速度更快、精度达到行业最高的亚米级[2];2017年4月6日,OFO小黄车与北京北斗导航与位置服务产业公共平台签署了《北斗OFO小黄车战略合作协议》,达成了战略合作,OFO小黄车在京津冀地区配备了“北斗智能锁”,从最初的依赖用户手机上传定位信息,到现在采用无线网络通信技术(GPRS)、全球定位系统(GPS)、北斗定位系统相结合的多模定位技术[3]。

电子围栏则是一种虚拟的停车区域,依据高精度的定位手段和地理信息系统(GIS)空间分析算法[4],判断共享自行车是否在规定的范围内停放。

将北斗卫星导航定位、地理信息系统、无线通信、云计算等多种技术进行整合,建立共享自行车监管与服务平台,规范共享自行车的管理,通过共享自行车监管与服务大数据可以帮助政府合理规划城市交通基础设施建设。

1 共享自行车监管与服务平台解决方案

1.1 平台总体思路

目前,监管部门主要采取约谈共享单车企业、停车区域标示引导、收缴车辆等措施治理乱停乱放,这些方式都治标不治本,而且可能导致霸车、盗车、车辆损坏严重、用户找车困难、城市公共资源浪费等问题[5]。随着无线通信技术的发展,定位技术正向着更全面、更精准的方向前进[6]。北斗高精度卫星定位技术就为综合治理乱停乱放问题提供了新方法,其主要思路如下(见图1)。

1) 依托地面划定的停车区域,采用北斗高精度采集终端完成地面停车区域多个拐点地理坐标的采集;

2) 将采集后的多边形坐标经过处理、符号化后,叠加到城市电子地图上,形成虚拟的电子围栏;

3) 利用共享自行车安装的卫星定位锁上传关锁的最后位置经纬度(x,y)数据;

4) 通过车锁位置数据与电子围栏的多边形区域拐点数据进行空间叠置分析与匹配,判断车辆是否在围栏内或围栏外停放;

5) 对于停入停放区车辆进行数据统计,对于未停入停放区车辆的用户通过发送短消息进行报警提示并实施处罚。

除了监管单个车辆的规范停放外,平台通过宏观数据分析可以获得管理区域内全部车辆的动态平衡指数、各家企业在管理区域内车辆投放总数、各家企业在管理区域内实时运行数量、区域内非机动车停放位置和数量显示、重点区域车辆总数上限预判预警数据、禁停区设置和报警提示数据、企业每辆车的实时停车位置数据、企业每辆车的实时订单数据、车辆周转率分析数据、责任区与车辆运维状态等信息为政府部门提供决策支持服务。

平台能够为大众出行提供精准的位置信息服务;为运营车辆监管提供多维度动态数据服务;为城市管理和交通基础设施建设提供决策支持服务。平台管理结构或组成图如图2所示。

1.2 平台总体架构

共享自行车政府监管与服务平台的运行涉及到共享自行车的智能锁传输与各共享自行车企业运营平台作为监管与服务平台的数据来源,如图3所示。

政府监管与服务平台分为4层架构:

1) 云平台是平台搭建的基础保障,包含服务器、存储设备、网络系统、安全设备、操作系统、虚拟化软件等。

2) 数据层是平台的数据基础,可划分为位置数据、停放区围栏与禁停围栏数据、空间GIS数据3部分,其中位置数据是通过企业运营平台推送的自行车定位数据,由智能锁落锁后15 s内上传获得;停放区围栏与禁停围栏数据通过北斗高精度终端外业采集获得;空间GIS数据是作为定位背景使用的城市交通电子地图数据。

3) 服务交换与支撑层是实现数据共享的核心层,该层可以实时接收企业运营平台推送的数据,以及向企业平台推送电子围栏数据;同时提供标准的API接口,供应用层调用。

4) 应用层主要以网页(Web)页面的展现形式,实现共享自行车信息管理、企业考核、数据宏观统计等功能。

1.3 平台主要功能

利用卫星定位和电子围栏技术监控共享自行车状态,并将电子围栏信息同步至共享自行车企业APP端,后台管理程序通过读取上传的定位数据,通过结合软件内置的地图导航模块,对定位数据进行实例化显示、位置定位和路径规划等功能[7],引导用户有序停放,骑行用户可以按照APP提示将车辆停入附近电子围栏内,在停车落锁瞬间上传全球导航卫星系统(GNSS)定位数据,平台通过GIS空间分析判断,对停在围栏以内的用户进行积分奖励,对没有停在围栏内的用户,平台将进行报警提示,且用户会收到系统提醒短信并扣除个人积分。通过对汇总共享自行车的位置信息进行分析,可以掌控各投放企业的共享自行车投放总量、停车位置、潮汐热点区域、故障和僵尸车分布等信息为政府监管部门和车企提供宏观决策支持服务,如图4～7所示。

2 结束语

共享自行车作为共享经济的代表,缓解了城市的交通压力,增强了人们绿色出行的观念,得到了政府部门的支持[8]。但是共享自行车目前仍处于发展的初始阶段,给人们带来出行便捷的同时也给城市管理带来了极大的挑战,需要在实践中探索出一套行之有效的管理办法。本文设计与实现的基于位置服务的共享自行车政府监管与服务平台能够为大众出行提供精准的位置信息,拥有北斗双模定位模块的智能锁,目前的定位精度保证在10 m以内,针对围栏边界处的违规和争议问题,目前采取的措施是将平台边界都算入围栏内,只有出围栏后才认定是超出围栏范围,平台采取短信提醒、扣除个人信用分及扣费等措施来监管骑行用户。实际应用中,平台为运营车辆监管提供多维度动态数据服务,为城市管理提供了新的途径。