“互聯網+”背景下基于百度地圖的高速公路過路費移動預支付的研究

王曉寧+李維彪

摘要：移動互聯網迅速發展，互聯網背景下的產物如雨后春筍不斷產生，高速發展的經濟、環保質量對智能交通的建設提出了更高的要求。因此，全國范圍內大規模的聯網將是未來一段時間智能交通領域的發展趨勢。實施ETC是解決公路收費站擁堵、提高公路通行效率的有效途徑，但ETC也存在著不可忽略的弊端。百度地圖提供了駕車規劃以及導航功能，基于百度地圖API進行開發，探究移動支付過路費的功能的實現，為高速公路智能化、高效化提供了一個可行性方案。該文旨在通過利用移動互聯網實現出發前移動預支付，使得通行更順暢，極大程度解決收費站擁堵、節約出行時間，對于減少資源消耗，降低污染，構建綠色交通運輸體系將發揮重要的作用。

關鍵詞：移動支付，高速公路，百度地圖

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：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

我國經濟的快速發展以及城市化水平的不斷提高，造成了交通的嚴重擁堵、污染和能耗問題，因此，為了實現經濟社會的健康可持續發展、改善人們的日常出行狀況，需要我國交通運輸的轉型重構，借助日益發展的互聯網技術，實現智能交通生態系統無疑是轉型的重要途徑。

目前，我國高速公路在逐步實現網絡覆蓋，進一步推進ETC的應用以降低出行壓力，尤其是節假日期間高速公路時時呈現出嚴重的擁堵現象。但是日益增多的出行車輛遠大于ETC的普及速度，所以高速公路通行依然是亟需解決的問題。“互聯網+”為傳統行業的發展提供了新思路，“互聯網+傳統交通”以實現智能交通服務，從收費站不停車收費入手，利用移動互聯網優化現有的ETC系統，實現出行前通過移動APP進行路線規劃選擇，并支付該路線所需的過路費，經過收費站時，收費站系統通過掃描車牌號自動判斷車輛繳費情況并放行。

2 ETC系統工作原理及現狀

2.1 工作原理

ETC 系統是利用微波（紅外或射頻）技術、電子技術、計算機技術、通信和網絡技術、信息技術、傳感技術、圖像識別技術等高新技術的設備和軟件（包括管理）所組成的先進系統，以實現車輛無需停車即可自動收取道路通行費用。

車主辦理ETC之后，會在汽車擋風玻璃上安裝車載系統，地感線圈用來檢測通行車輛，以觸發射頻讀寫器，通過讀寫器與車載系統之間通信和信息交換，將數據傳送給ETC收費站PC端，ETC收費站系統根據不同情況來控制管理系統產生不同的動作，根據相關標準從車主賬戶中扣除相應的過路費，并控制擋車器的升降，放行車輛。若車輛未安裝ETC車載器或者車載器無效則在車輛通過時對車輛進行識別、拍照，系統自動記錄違章信息，事后處理。

2.2 發展現狀

雖然ETC系統給出行人員帶來方便，同時產生了一定的社會效益，我國的ETC電子收費系統自2007年開始推廣以來，諸多優點越來越為人們所接受，國家相關部門也通過政策標準積極推行ETC的發展以及普及。但是由于ETC本身所具有的特點以及出行人員的出行習慣，以至于我國目前ETC的發展并不是十分良好。 目前ETC發展中存在如下問題：

1） ETC使用率仍然偏低，服務不完善

目前，ETC辦理需要一次性繳納預存費，其次押金較多，部分銀行還會綁定銷售信用卡，繁瑣的手續和流程以及捆綁式銷售讓車主產生抵觸情緒。另外，對于高速行走不頻繁的出行人員，ETC辦理意義不大。

2） 技術問題

ETC系統工作需要車上設備即OBU（指放在車上用來和路邊架設的RSU通訊的微波設備）和RSU（指安裝在路側的電子設備）進行信息交互來完成，但是由于OBU識別距離可達十幾米，而RSU對識別距離難以控制，所以旁車、跟車、旁道干擾等問題一直是高速公路中ETC推行遇到的較大問題。

3） 跨區域結算問題

ETC系統還不能實現跨省、跨區域結算，高速公路未實現全國聯網，相對獨立的公路系統使得裝置ETC的車輛只能在省內實現不停車收費，跨省還是需要通過人工繳費，這樣使得部分車輛辦理ETC之后并未體驗到多大的方便。因此，ETC系統推廣遇到的一個明顯“瓶頸”。

4） 裝置問題

射頻識別標簽的壽命約三年左右，所以重新辦理ETC所耗費的時間、精力以及費用使得車主不愿使用ETC。現在ETC服務網點較少，如果客戶的車載電子裝置出了問題，維修不便。

3 系統總體設計與開發

當前人們的消費方式逐漸由現金交易轉移到非現金交易，銀行卡、支付寶、微信支付等使得交易方式更加便捷，而移動互聯網的發展則是實現非現金交易的前提，移動支付被廣大消費者青睞，不但降低了出行攜帶現金的不安全因素，也減少了忘帶現金帶來的麻煩。移動支付呈現出不可阻擋的趨勢在影響著人們的吃穿住行，超市、商場購買，交通出行中的滴滴打車、小黃車等使用的移動支付方式越來越被人追捧。對于智能交通的發展要求，ETC是高速公路的一個杰出代表，但是ETC系統也具有不可忽視的缺點，基于上述ETC發展問題，本文提出一種基于百度地圖進行二次開發，設計研究利用手機等移動設備查詢駕車路線并支付該路線的所需過路費；其次，規劃出高速公路通行過程中所涉及的系統布局。

3.1 移動支付方案設計

高速公路過路費移動支付方案所涉及的包括移動端支付系統，車輛管理系統、車輛識別系統、車輛檢測系統以及相關的控制系統。本項目只研究移動端系統。

車主在上牌照的時候將車主以及車信息錄入車輛管理系統，車輛管理系統在該方案中具有重要作用，一是用于車主在移動端注冊，車主注冊的信息與車輛管理系統進行信息對比；二是通過掃描車牌號，車輛檢測系統獲得車輛管理系統中該車的相關信息。

移動端完成注冊、登錄、路徑規劃以及預支付過程；車輛檢測系統包括高速路入口車輛掃描以及出口車輛檢測，入口處車輛識別系統識別車輛，并通過車輛識別獲得車輛信息，記錄該車的入口地點、入口時間等。出口處同樣是車輛識別系統識別車輛，獲得車輛高速入口信息以計算車輛應該繳納的過路費，核對預支付費金額，若車輛并未預支付則拍照記錄該車，視為違章，再放行。

3.2 移動端支付系統設計

百度地圖開發者平臺為廣大開發者提供了一系列接口，包括基于web、android、ios，可供開發者快捷的進行百度地圖二次開發，本文所提出的軟件是基于android開發，利用百度地圖Android SDK開發一個可以實現路徑規劃、導航、支付過路費的APP。該系統包含服務端和客戶端，服務端部署于服務器，安裝MySQL數據庫和Tomcat，客戶端則是安卓應用。兩者缺一不可。服務端實現客戶端本地收費站數據庫與服務器收費站數據庫的數據同步，客戶端則是業務實現。

基于百度地圖的高速公路過路費移動預支付系統架構分為三層

1） 業務層： 在安卓端完成路線規劃、支付費用功能。基于百度地圖進行線路規劃，計算出路線長度和費用，調用支付寶支付SDK進行支付。

2） 服務層：供業務層調用，實現用戶登陸注冊，返回信息給客戶端。使用Java Servlet實現數據傳輸接口，可將客戶端發送的信息進行保存和響應，服務層同時也與數據存儲層通信，實現數據的持久化存儲。

3） 數據存儲層：完成數據的存儲工作。使用MySQL數據庫，體積小、速度快、存儲方便。搭配 Java 可組成良好的開發環境。

3.3 移動端系統環境搭建

開發環境：Windows 10 Home Edition x64、Idea 201702版、Android Studio 2.3、MySQL 5.7、Tomcat 8.5、JDK 1.8.0

測試機：一加5（安卓版本7.1）真機一臺、Google Nexus 6（安卓版本7.0）模擬機一臺

1） 百度地圖API密鑰申請

在進行百度地圖開發之前，開發者必須先申請一個密鑰，每個密鑰唯一對應一個APP，在申請密鑰之前注冊登錄百度賬號，該密鑰與百度賬戶相關聯。申請步驟如下：

登錄百度賬號，在百度地圖API控制臺創建密鑰及AK， AK創建頁面中，選定“Android SDK”，并輸入應用名稱，在應用類型選為“Android SDK”后，需要配置應用的安全碼。

首先要獲取安全碼，Android應用獲取包名packagename，根據開發工具不同，獲取位置有所不同。使用 eclipse 開發包名是Android應用程序本身在AndroidManifest.xml 中定義的名稱。使用 Android studio 開發包名需要在文件build.gradle中查詢 applicationId，并確保 applicationId 與在 AndroidManifest.xml 中定義的包名一致。Android簽名證書的sha1值獲取方式有兩種：第一種方法：使用keytool，第二種方法：在eclipse中，在adt 中直接查看。輸入安全碼和包名后點擊提交，百度地圖API平臺生成了AK（API_KEY）。

2） 創建項目

在百度地圖開放平臺找到Android地圖SDK，Android地圖SDK中下載全部，跳轉到SDK下載頁面，勾選全量定位、基礎地圖、檢索功能、LBS云檢索、計算工具和駕車導航，然后點擊開發包，開始下載百度地圖SDK及示例代碼到本地，解壓后得到asserts和libs文件夾，打開Android Studio，新建一個Android項目，將asserts文件夾復制到項目app文件夾src/main下面，將libs文件夾復制到項目app文件夾下，全選libs下面的jar包，點擊右鍵選擇add as library，完成后SDK導入已完成，打開AndroidManifest.xml，找到application節點，在中間加入一下代碼：

然后添加運行百度地圖需要的權限，直接復制到manifest節點下即可，完成AndoridManifest.xml配置。保存之后，在開發包中找到com/baidu/mapapi文件夾，將整個文件夾直接拷貝到項目的src/main/java下面。之后下載支付寶Android SDK，將jar包導入到項目的libs文件夾。

3.4 移動端開發

移動端業務流程圖如下：

1） 創建布局文件

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

2） 路線規劃基礎功能

在src/main/java/com/baidumapsdk/demo/search下創建RoutePlanDemo.java，參照百度地圖官方示例將基礎線路規劃功能加入。在此基礎上需要我們添加地理位置尋址功能、收費站數據同步功能、根據偏好進行規劃功能、地圖標注出路線和收費站功能、路線信息統計功能、支付功能等功能。線路規劃時需要用戶輸入起點和終點，偏好默認為“用時少”，當用戶輸入起始地點之后，點擊規劃線路進入線路規劃的邏輯中。路線規劃分為兩步，第一步，獲取用戶輸入的地點，調用地理編址功能將地點編址為經緯度，第二步，將得到的經緯度信息通過線路規劃函數進行規劃。

3） 收費站數據同步

由于線路規劃時需要遍歷查詢線路經過的收費站，采用聯網查詢的方式會導致并發大，服務端壓力大，故本地使用了SQLite數據庫，用于存儲收費站信息。當程序打開時，調用函數檢查本地數據庫的數據版本是否跟服務器數據庫版本一致，如果不一致的話將進行一次完整的數據庫同步，這樣保證了本地數據庫是與服務器數據庫一致的，同時也減輕了服務端壓力。

4） 移動支付

線路規劃完成，線路被標記到地圖上后，用戶支付過路費，跳轉支付界面，顯示支付信息和立即支付按鈕。本系統與支付寶接口對接實現支付。

4 結束語

高速公路移動預支付通行方案以不停車收費為基礎目標，解決了ETC實施所遇到的問題，借助支付端口實現移動支付，避免了辦理ETC的同時被綁定銷售。通過移動支付高速公路過路費，以進一步優化智能交通，不斷創造社會效益、環境效益。但是由于目前各地域收費標準不統一，所以本項目還需進一步完善，以實現全國范圍的高速公路通行移動繳費。

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