基于北斗導航定位技術的共享單車“電子圍欄”實踐應用

● 文 | 上海產業技術研究院 陳斌 趙雅晴

為了有效解決共享單車亂停放引發的城市管理問題，上海市浦東新區建設和交通委員會組織相關部門和企業在陸家嘴地區開展了基于北斗導航定位技術的共享單車“電子圍欄”技術的試點應用，助力共享經濟下“最后一公里”綠色出行方式的規范運行。

一、基于共享單車發展管理問題的“電子圍欄”試點工作推進情況

1.共享單車發展管理存在的問題

隨著“創新、協調、綠色、開放、共享”發展理念的不斷深入，共享單車發展迅速，據統計截至2017年底，上海市12家企業投放已超150萬輛共享單車，較好地解決了城市交通最后一公里的問題，給市民“最后一公里”的出行帶來了便利。無樁的停放形式、隨時走隨時停的使用體驗優勢明顯，但存在企業過度投放、運營管理不善、單車亂停亂放等現象，嚴重影響城市環境及交通秩序。上海市區可供共享單車停放點位容量在60萬輛左右，而已投放的數量卻遠超出這個數字，需要政府行業管理部門與相關運營企業積極作為、規范管理，同時共享單車的使用者也應該遵守停放規則，共同遵守城市秩序。目前可行的技術解決方案中，“電子圍欄技術”成了首選，全國各主要城市和運營商都在加快“電子圍欄技術”的研究和應用。

2.“電子圍欄技術”介紹

“電子圍欄技術”是在共享單車鎖中安裝衛星定位和移動通信模塊，利用衛星定位上傳數據，通過物聯網芯片發射信號覆蓋技術，在地理信息系統(GIS)地圖上虛擬出給共享單車停放劃定一個區域，讓單車只能停放在規定范圍內。當車輛停放超出系統規定的區域時，系統會發出信息提示，要求騎行者將車輛返回至指定區域，否則車輛將無法上鎖，后臺也將會一直計費。通過上述技術，實現實時掌握停車區域內單車的數量、狀態、位置及各區間的流量情況等信息，為車輛投放、調度和運維等提供智能指引。“電子圍欄”設置目的在于限制停車位置，共享單車通過定位技術識別用戶是否將車停放在指定區域內，最終實現對用戶進行獎勵或懲罰，從而達到對車輛精準管理的目標。

3.開展高精度測繪“電子圍欄”建設

依據浦東新區政府相關部門統一規劃的市政道路上的非機動車停放點形成“公共電子圍欄”，即在非機動車道上劃線設置停放區域，并將坐標系最終體現在GIS圖層，供政府行業管理部門和共享單車運營企業使用。為了實現電子圍欄精準的位置信息，利用地基增強系統，通過北斗高精度定位測繪工具結合紅外線探測取得停放點位的精準位置數據,定位精度可以達到亞米級乃至厘米級。在陸家嘴試點工作中，完成了區域內319個停放框的高精度地圖測繪，其中厘米級精度223個，米級精度96個，初步建立了市政道路非機動車停放點的“正面清單”管理方式，即通過企業運營平臺引導用戶規范停放。

二、基于北斗高精度定位單車智能鎖的“電子圍欄”測試

在陸家嘴地區選取了2個厘米級、2個米級精度的非機動車停放點的“電子圍欄”進行了測試。

在現場測試過程中，對共享單車企業ofo提供的北斗高精度單車和普通單車（即用戶手機上傳GPS位置信息）進行了對比分析。

1.北斗高精度單車測試

在北斗高精度單車測試中，35%誤差小于1m，45%誤差在1～2m之間，20%誤差較大（3～5m），基本達到亞米級定位精度要求。經現場踏勘及觀察，誤差較大的點位周邊明顯有建筑物環境影響因素。

2.普通單車現場測試

圖1 普通單車現場測試

普通單車現場測試如圖1所示，結果表明，由于位置信息是用戶手機刷碼開關鎖上傳的手機GPS定位信息，誤差超過5m，不滿足“電子圍欄”精度要求。

三、視頻識別及藍牙短程通信測試

目前大多共享單車企業尚未規模化應用具備高精度定位通信功能的智能鎖，由于用戶手機GPS開關鎖位置信息往往漂移過大，不能滿足“電子圍欄”精度需求，需要在過渡階段采取輔助技術加以解決。

1.基于視頻識別的“電子圍欄”方式

利用云計算、大數據分析城市監控探頭視頻，抓拍區域范圍內的非機動車，對停放區域進行實時監控分析。通過系統在線學習，校對誤差，準確了解現場情況。例如：通過本地的數據處理，傳輸到后臺，并將數據定時與后臺進行交互分析，識別電子圍欄內車輛停放的數量以及停放秩序是否符合規定，實現對現場停放秩序的管控和超量預警的目標，及時將違規企業的單車信息推送到各運營企業進行處理。該方式的特點是不受單車自身技術的影響，監控實時準確，但對監控探頭精度和安裝位置都有一定要求，適合交通樞紐、地鐵口或需要嚴格管控的區域。

2.基于藍牙短程通信的“電子圍欄”方式

圖2 藍牙道釘現場效果圖

單車停放點設立藍牙基站接收車鎖藍牙設備廣播信號的“電子圍欄”是在停放點埋設安裝藍牙讀取設備（俗稱“藍牙道釘”），通過讀取“電子圍欄”區域周邊的單車鎖的藍牙廣播信號，來控制共享單車的停放范圍，實現對共享單車的停放管理，藍牙道釘現場效果圖如圖2所示。根據停車區域形狀以及定位精度要求，在停放點只安裝一個或幾個地表貼裝的藍牙道釘，一次性充電可以使用一至二個月左右。本次測試以ofo企業的藍牙道釘作為樣本，定位精度在2m左右，識別有效率達到85%。這種方式適合目前大多數的單車運營企業的車輛，由于埋設于市政道路路面，日常運維是藍牙道釘方式是否有效的關鍵。

四、基于“電子圍欄技術”的共享單車管理平臺綜述

經測算，浦東新區共享單車的飽和承載量為10萬～12萬輛，而在浦東新區投放的共享單車數量卻遠超出這個數字。因此，總量控制和規范停放成了行業主管部門亟需解決的兩大問題。基于“電子圍欄技術”的共享單車管理平臺可以為政府部門提供有效的監管措施，引導用戶“正面清單”停放，“負面清單”禁行是城市共享單車精細化管理的必經之路。電子圍欄是目前控制共享單車的有效方法之一，但會涉及到多方面因素，包括用戶能否適應，政府如何規劃，企業間是否車位互通，政企間如何交換數據等，每個環節均需要時間來適應和協調。目前不少共享單車企業還沒有實現衛星定位，或者線下運維人員力量不足，單方面實現車輛有效管理有一定難度，需要政府管理部門制定相關規則和標準，規范單車企業的市場準入條件。

隨著科技不斷發展，尤其是北斗衛星導航技術的進一步突破，預計幾年內，隨著北斗衛星導航系統組網完成建設，采取了星間傳輸、地基傳輸功能一體化設計，實現了高軌、低軌衛星及地面站的鏈路互通，北斗地基增強系統可提供亞米級、分米級，甚至厘米級的精準位置服務，將滿足共享單車電子圍欄的需求。總之，技術監管是必要的手段，只有企業、行業、政府、用戶多方共同努力，才能拿出解決共享單車停車問題的有效方案。