分时租赁远程控制技术及应用方案

文/刘发军 李冠宇

1 背景介绍

1.1 车联网及技术

随着物联网(IOT)技术的不断发展，车联网(IOV)作为其中的一个重要分支已成为近年的研究和发展热点。车联网是车（V）与 X (X:车、路、人及互联网等)之间利用 RFID、传感器和无线通信等技术，进行信息交换、控制和数据通信的网络系统，车联网是物联网、无线通信网及移动互联网技术在汽车行业中的典型应用。车联网通过收集整合汽车、道路、人的各种关联信息，最后转化成相应的车联网服务，这些服务在很大程度可以提高出行的便捷性，同时能缓解城市交通堵塞，减少车辆尾气等问题。车联网涉及的主要技术有 RFID 射频技术 、位置定位技术 ( GPS /北斗等) 、传感及信息融合技术、无线传输技术 ( 4G 等无线通信技术) 及云计算技术等。

1.1.1 RFID 射频识别技术

RFID(Radio Frequency Identif ication)是一种利用无线射频通信实现的非接触式自动识别技术，通过应用射频识别信号，对目标物进行识别并获取相关数据。RFID射频识别技术结合网络技术、数据库技术及中间件技术等，构建一个由大量联网的 RFID 终端组成的比互联网更为庞大的物联网，此技术是物联网的基础技术。

1.1.2 位置定位技术

位置定位技术通常是以卫星为基础的无线导航定位技术，通过卫星信号确定位置坐标与电子地图数据的匹配，便可确定汽车在电子地图中的准确位置，目前有GPS及北斗两大位置定位系统。通过定位精度的提高，准确获取车辆位置，提高车联网实时路况精准度及交通事件定位精确度。

1.1.3 传感及信息融合技术

利用传感器及汽车总线采集车辆、道路等交通基础设施的运行参数等，传感技术需要根据不同物体的运行参数进行定制采集，如汽车需要碰撞、胎压、刹车、发动机等运行参数。无线传感器网络通过车辆传感器和路的传感器来获得数字化的车路信息，同时通过车联网将车路信息状态传输到控制服务中心，实现传感数据的融合。

1.2.4 无线传输技术

无线传输技术将传感器采集得到的数据发送至远端服务系统、其他终端，或者接收控制指令完成对车辆的远程控制。通过无线传输技术，实现车联网信息的交换、共享和远程控制。

1.2.5 云计算技术

车联网系统通过网络以按需、易扩展方式获得云计算所提供的服务。云计算将被用于汽车网络位置定位、汽车流量分析计算、智能交通控制计算、大型车辆路径规划以及分时租赁运营优化计算等。

1.2 分时租赁及趋势

随着车联网技术的迅速发展及共享经济概念的兴起，汽车分时租赁业务逐渐深入到人们的实际生活中，和传统汽车租赁与专车服务等方式相比，汽车分时租赁可通过手机随时租车，用车及还车，同时支持按车辆实际使用时间及里程来计算用车费用，这种汽车租赁方式更为经济、环保，并能大大提升汽车利用率，缓解城市交通压力。

我国在2012年6月就发布了《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》，明确了新能源汽车产业发展以“纯电驱动”为我国汽车工业转型的主要战略取向的技术路线和阶段目标。电动汽车相比较传统的燃油车，具备作为汽车分时租赁的天然优势，纯电动汽车分时租赁不同于传统车的租赁业务，无论是从纯电动汽车推广还是从国家的环境保护的角度上来讲，纯电动汽车分时租赁都比传统车租赁业务有着更为深远的意义。目前电动汽车分时租赁应用广泛，为推进电动汽车分时租赁示范应用及实践，重点在科技园区、大学校园、交通枢纽、旅游景点等区域，推动建设电动汽车分时租赁网络及应用平台，构建城市多层次公共交通体系，节能减排，实现绿色出行。

2 分时租赁远程控制场景

传统汽车租赁主要是燃油车，相比传统汽车的租赁，分时租赁目前主要是针对新能源电动汽车，以电动汽车作为主要租赁对象，电动汽车天然百分之百联网，具备网联信息化能力，同时国家强制要求把车辆及各关键部件状态信息上报到指定的监控平台。传统汽车租赁方式主要通过线下门店进行，不涉及端到端一体化的线上租车、用车、还车及控车等业务流程，所有相关业务通过人工干预和交付来完成。分时租赁需要为用户实现随时、按需及便捷的租还车业务。电动给汽车分时租赁主要有五大应用场景：

（1）商圈/CBD；

（2）科技园区；

（3）交通枢纽；

（4）旅游景区；

（5）大学校园。

这几类应用场景都有一个共同的业务需求场景：用户需要在线上完成租车、用车、还车及远程控制车辆。

鉴于分时租赁业务需求及应用场景，传统汽车租赁的燃油车及车载终端，己经很难满足分时租赁过程中的汽车端的各项功能，例如：能在任意时间、任意地点通过手机进行网上租车，通过手机在线查询车辆位置、剩余电量、剩余里程以及车辆历史行驶轨迹，远程开关车门、远程充电、远程开启空调、远程开启加热及寻车等功能。为解决以上痛点，本文提出一种电动汽车分时租赁远程控制技术及应用方案，结合电动汽车分时租赁业务需求，在智能车载终端上实现车辆信息的上传与远程控制，确保信息的实时性与有效性，在给用户带来舒适高科技驾驶体验同时，提升电动汽车使用便捷性、共享性及安全性，实现电动汽车能够随时、便捷地租车、还车及远程控车。

3 分时租赁远程控制技术方案

基于车联网的电动汽车分时租赁远程控制技术方案集中运用计算机、通信、自动化控制及汽车工程等技术，主要由智能车载终端、车身控制模块（BCM）、用户租车APP/小程序、后台管理系统及后端云服务平台几部分组成，系统技术方案如图1所示。

图1：分时租赁远程控制技术方案图

分时租赁智能车载终端（T-BOX)负责整车的通信和控制，内置3G/4G、GPS/北斗、RFID、蓝牙以及Wi-Fi等模块，是整车通信和控制枢纽，完成车辆信息状态的采集上报及上层控制命令到CAN网络层的转发。车身控制模块、前端车机等关键部件都可通过T-BOX接入车联网，形成网联能力。智能车载终端（T-BOX)根据后端云端平台设置的数据上传时间，按要求自动上传采集到的上行数据，包括电池状态数据、整车状态数据、GPS数据以及报警数据等，同时通过增加CAN总线接口，以满足对其他终端的实时控制，并通过通讯模块传送到监控平台。

车身控制模块（BCM）通过CAN总线与T-BOX模块相连，车载终端T-BOX与BCM之间完成同步交互才能保证认证顺利通过，并通过T-BOX接入后端云服务平台，主要实现车辆关键数据的定时上传、接收用户远程控制指令以及完成安全认证管理等相关工作。电动汽车车身控制模块在基于传统车辆基础功能模块即包括大灯控制、雨刮控制、车窗升降控制、车身防盗控制、Boot loader和CAN/ LIN网关等基础上提供分时租赁车端控制系统的核心控制单元，增加远程开关锁和远程寻车等功能，保证车辆安全及完善车身防盗功能。

用户租车APP/小程序通过通讯网络连接到后端云服务平台，在后端云服务平台核验用户身份通过后，用户可在线进行订车、用车、还车，同时可以实时对租赁车辆进行远程控制，比如：开关车门、闪灯鸣笛，定位车辆位置以及查询车辆信息状态等工作。用户租车APP/小程序通过安装在用户手机中，实现软件程序自检、在线升级、账号密码登录、车辆信息显示和车辆控制。

后台管理系统主要负责车辆管理、网点管理、订单管理以及车辆监控管理等，是分时租赁平台运营管理中心，运营管理员可发起对车辆的远程操控，包括远程查看车辆信息及远程控制车辆。

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后端云服务平台负责与车辆、租车APP/小程序、第三方CP/SP平台等通信和交互，负责收集、分拣、存储及分析车辆关键数据信息，订单数据信息、车辆轨迹数据信息等，同时为各方提供各类接口服务，包括分时租赁远程控制接口、车辆信息查询接口、车辆OTA升级接口等，实施对车辆的远程控制和信息交互。

4 分时租赁远程控制应用方案

基于以上技术解决方案，在新能源电动汽车分时租赁中，为用户实现以下主要远程控制应用：

（1）远程租还车及充电；

（2）远程操控车辆；

（3）远程查看车辆信息。

4.1 远程租还车及充电应用方案

用户根据租车APP/小程序上显示的租车网点选择对应车辆并下单，订车成功后，后端云服务平台给用户推送订车成功短信及APP消息，为用户锁定车辆，同时为用户保留15分钟的取车时间，用户到达指定网点可以通过租车APP/小程序实现远程取还车及充电，具体如下：

（2）在用户找到指定车辆后，用户可通过租车APP/小程序界面操控“用车”按钮，同样地，后端云服务平台把接收到“用车”指令发送到对应车辆上的智能车载终端T-BOX，智能车载终端通过CAN总线及BCM的配合控制车辆开门、车辆解锁及认证等工作，后端云服务平台开始为此订单计费，计费模式可按时间或里程两种方式来计费，具体可在后端云服务平台进行灵活设置，通过此过程为用户完成远程“用车”控制。在用户拔出车辆的充电枪后，可启动并开始驾驶车辆。

（3）用户用完车后，把车辆驶入到还车地点，需要还车时，用户可通过租车APP/小程序界面操控“还车”按钮进行远程还车。此时TBOX会自动把车辆的充电状态、熄火状态、车门开关状态以及车辆位置等通过通讯网络上传到后端云服务平台，后端云服务平台判断车辆是否停放到规定的还车网点（具体的还车网点范围可在后台灵活设置电子围栏），车辆是否熄火，车窗车灯是否关闭，车门是否上锁，充电枪是否对接充电，当在满足以上各还车条件后，后端云服务平台下发“还车成功”到智能车载终端TBOX，智能车载终端TBOX通过CAN总线及BCM的配合控制车辆闭锁及重置还车后的车辆状态，后端云服务平台提示用户还车成功。后端云服务平台根据计费方式进行订单结算，用户可通过选择支付方式（比如微信支付、支付宝支付、和包支付）来完成订单支付。

（4）在用户驾驶车辆过程中，考虑到车辆电量不够情况下，可为车辆进行扫码充电。后端云服务平台通过对接第三方充电桩平台为用户中途提供充电服务。通过租车APP/小程序地图导航到对应充电站，用户把车辆开到对应充电站后，插枪并扫码充电，APP/小程序发送指令给后端云服务平台，后端云服务平台把指令发送到第三方充电桩平台并按充电双方平台约定的充电规则完成用户中途充电的应用。

4.2 远程操控车辆应用方案

在分时租赁应用中，远程操控车辆主要涉及到远程寻车中的闪灯鸣笛，用车过程中的开关车门等远程控车操作。鸣笛闪灯主要用在当用户订车成功并到达租车网点后，用户通过闪灯及鸣笛操控，辅助用户快速找到对应的车辆。在用车途中用户可通过租车APP/小程序界面操控“开门”或“关门”按钮来远程控制车辆的开门及关门，后端云服务平台把接收到“开门”或“关门”指令发送到对应车辆上的智能车载终端T-BOX，智能车载终端通过CAN总线及BCM的配合控制车辆开门及关门。对于在地下车库或网络信号覆盖不是特别好的地方，用户可以通过开启手机蓝牙来操控“开门”或“关门”按钮并远程控制车辆的开门及关门。通过手机蓝牙与智能车载T-BOX的通讯连接，智能车载终端T-BOX接收来自手机的“开门”或“关门”指令，智能车载T-BOX通过与CAN总线及BCM的配合控制车辆开门及关门，解决网络信号不好时的远程控车操作。

4.3 远程查看车辆信息应用方案

在用户租车过程中，用户可通过手机APP/小程序查看各租车网点信息以及车辆信息，主要的车辆信息有车辆充电状态、车辆位置、车辆剩余电量、车辆可行驶里程等。智能车载终端T-BOX把采集到的车辆信息按一定的时间间隔上传到后端云服务平台，上传时间间隔在后端云服务平台可灵活设置，当用户通过租车APP/小程序界面操控查看按钮，后端云服务平台接收查看指令并把查询到的车辆信息结果快速返回到用户租车APP/小程序端。此外，在后台管理系统也可以实时发起远程查看车辆信息，智能车载终端T-BOX接收来自后端云服务平台的实时查询指令，智能车载T-BOX通过与CAN总线及BCM的配合完成下行车辆信息的查看和上行车辆信息查看的反馈操作。

5 结束语

车联网技术和分时租赁正在形成一个发展热潮，本文结合车联网技术及分时租赁应用场景，设计的分时租赁远程控制技术及应用方案，具有全面的分时租赁数据采集分析能力、网络交互能力及车辆远程控制能力，经过实验测试，整体方案满足分时租赁各类应用场景对远程控制车辆的需求。因受场地和试验条件的限制，研究没有充分验证该方案在大规模应用环境下的车辆远程控制，下一步的工作方向将研究该技术及应用方案在大规模实际应用中的性能。