CN107680371A - 彼此互链式共享单车精准停放及便捷收取系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种彼此互链式共享单车精准停放及便捷收取系统及方法，该系统包括数字停车桩、车载功能单元、后台控制中心；当用户发生停靠共享单车需求时，通过手机APP查找附近的停车点，用户锁交母车过程触发该母车的车载通信和对准功能模块，调整位置直至对准完成交车；数字停车桩接收到母车的停车请求和该母车身份信息，通过停车桩蜂窝移动通信功能模块向后台控制中心提交，后台控制中心服务器接收停放的共享单车的身份信息、停车时间和地点，并对共享单车进行编组，将共享单车的编组信息传送至数字停车桩，实现了在指定范围内厘米级的精准停发，后台服务器可得到已停放车辆分米级准确定位，方便车企收车和统一管理。

Description

彼此互链式共享单车精准停放及便捷收取系统及方法

技术领域

本发明属于智能车辆交通技术领域，具体涉及一种彼此互链式共享单车精准停放及便捷收取系统及方法。

背景技术

共享篮球，共享雨伞，共享床铺，共享空调，共享单车，共享汽车，共享医疗等共享概念在中国正从设想提出走向具体实施。大部分共享做法与传统租赁无本质区别，且因具体操作过程复杂，受众面窄小等问题，如划过天空的流星一般，短暂出现后就走向消亡。只有共享单车目前在一线城市迅速发展，迅速向二三线城市扩张，以不可阻挡的趋势出现了蓬勃发展的局面。

共享单车具有在都市短距离出行便捷且绿色环保的特点。据统计，2017年我国机动车保有量已接近3亿辆，且仍以每年7-8％的速率快速增长。在道路容量规划已接近上限的情况下，驾车或乘车导致时间延误的问题日趋严峻。对北京、上海等15个大城市PM2.5解析显示，汽车尾气排放的贡献在13-40％之间。共享单车具有方便灵活的特点，在一定程度上让人们摆脱了对机动车的依赖，出行简单快捷。自行车以消耗人体生物能为主，碳排放极低。初步统计显示仅2016年因单车出行累计减少碳排放54万吨。

共享单车快速发展过程中也暴露了很多缺陷，停放问题已成为制约该行业发展的瓶颈。实际上，每台单车占用空间极小，完全可从可从现有空间规划出合理的停车位。作为绿色亲民的交通工具，也绝对有理由占用几个机动车停车位而获得几十个单车停车位。目前主要问题在于，使用者到达目的地后随意将车辆停放，不正确的停车挤占了人行道，公共出入口，盲道，影响了正常交通，破坏了城市市容。车企二次回收和重新投放成本极大，降低了车企的利润和发展空间。共享单车企业，政府，具有公众意识的高素质人群对此均表示了极大的关注，并积极探索共享单车停车问题的解决方法。

共享单车随意停放问题的解决需要相关法律法规的制定和公众素质的提高，但新技术将是解决该问题的最有效手段。共享单车真正大范围投入使用的时间尚不满一年，暴露问题的时间短，从技术角度解决的方法也非常有限。目前主要有停车桩，专用单车立体库，电子围栏，以蓝牙通信为主的蓝牙标签技术等。

传统的停车桩方案采用一桩一车的方法，每台单车设有专门12的停车桩。该方案的问题在于，数量众多的停车桩占用了大量的平面空间。特别是，当单车使用高峰过后，停车桩无法移除，和周围环境极不协调。单车专用立体车库同时占用平面和垂直空间，取车用车不便，推广难度大。GPS电子围栏技术利用单车车载卫星模块接收定位信号，通过车载网络终端向后台网络放送位置数据，单车只有进入规定的区域才能交车。电子围栏的问题是民用GPS定位误差通常超过3米，城市高大建筑物遮挡进一步降低定位的准确性。定位桩电子围栏通过两个以上的热点接收目标信号计算强度，系统相对复杂，易受环境干扰，准确性不高，实施难度大。

蓝牙标签技术主要有以下三种实现方式。使用固定安装在停放点的蓝牙读写设备读取车载蓝牙标签，利用车锁蓝牙读取设备读取固定安装在停放点的蓝牙标签，采用手机蓝牙读取停放点蓝牙电子标签。只有在三者中的两者实现蓝牙信息互通后，用户才能成功交车。第一种固定点蓝牙读取车载蓝牙标签方法需要地下埋放蓝牙读取器，投入大，运营维护成本高。第二种车锁蓝牙读取停放点的蓝牙标签技术需要设立大量的蓝牙标签读取杆，涉及成本和城市规划管理等问题。第三种用户手机读取粘在停放点地面蓝牙读取标签的方法不用单独增加蓝牙读取器，但地面粘贴蓝牙标签可靠性没有保障。

实际上，上述几种方法的最大共性问题是用户可在相对宽泛的范围内停车，车辆仍杂乱无章。乱停乱放的后果是占据了大量宝贵的城市路面空间，影响城市市容。车企在根据单车潮汐变化重新收取车辆时人力物力耗费巨大。理想的共享单车摆放应是严格有序，形成城市一道靓丽的风景线，单车管理者可在在短时间内实现车辆的批量回收和重新投放。

综上所述，现有的停放技术不能从根本上解决共享单车停放和回收问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种彼此互链式共享单车精准停放及便捷收取系统及方法。

一种彼此互链式共享单车精准停放及便捷收取系统，包括数字停车桩、车载功能单元、后台控制中心；

所述数字停车桩有一个或多个，放置于规划的共享单车停车点，所述车载功能单元设置于各共享单车上；

所述数字停车桩，包括：桩体、桩体内嵌功能单元和升降功能单元；

所述车载功能单元，包括：车载通信和对准功能模块、车载声光提醒模块和车载蜂窝移动通信功能模块；

所述后台控制中心，包括：服务器、网络协调器、后台蜂窝移动通信功能模块；

所述桩体内嵌功能单元，包括：停车桩中央控制功能模块、停车桩蜂窝移动通信功能模块、停车桩通信和对准功能模块、停车桩声光提醒模块和供电模块；

所述升降功能单元，用于对数字停车桩进行升降操作；

所述车载通信和对准功能模块，用于实现共享单车中母车与数字停车桩之间的通信和对准，母车与子车之间的通信和对准、子车与子车的通信和对准，从而实现共享单车的规范精准停放，所述母车为第一个到达某数字停车桩并与其进行通信和对准的共享单车，所述子车为后续到达该停车桩的共享单车；

所述车载蜂窝移动通信功能模块，用于实现共享单车与后台控制中心的通信，向后台控制中心提交所在共享单车的身份信息，同时提交与该共享单车对准停靠的共享单车的身份信息和状态信息，接收后台控制中心的指令；

所述车载声光提醒模块，用于在用户停车成功后提供语音、乐音或可见光提示；

所述服务器，用于接收数字停车桩或共享单车所发送的单车停放、单车之间链接信息和数字停车桩与共享单车的链接信息，对某数字停车桩链接的共享单车进行编组，并将编组信息传送至数字停车桩；根据数字停车桩的停车信息，对其负责的车位进行动态扩展或取消，发送数字停车桩的启动与停用信息；

所述后台蜂窝移动通信功能模块，用于与停车桩蜂窝移动通信功能模块进行通信，与车载蜂窝移动通信功能模块进行通信；

所述网络协调器，用于对后台蜂窝移动通信模块所接收到和发送的信息进行排队和处理；

所述停车桩中央控制功能模块，用于控制停车桩蜂窝移动通信功能模块、停车桩通信和对准功能模块；

所述停车桩蜂窝移动通信功能模块，用于实现数字停车桩与后台控制中心的通信，将该数字停车桩已停共享单车的身份信息和停车时间发送至后台控制中心，接收后台控制中心的车位动态信息或取消指令；

所述停车桩通信和对准功能模块，用于实现数字停车桩和母车的通信和对准；

所述停车桩声光提醒模块，用于在用户停车成功后提供语音、乐音或可见光提示；提供可见光或乐音提醒；

所述供电模块，用于为数字停车桩中机械升降功能单元和各功能模块提供电源。

所述车载通信和对准功能单元和停车桩通信和对准功能单元，可以采用非物理链接通信对准方式；

所述非物理实体通信对准方式，可以采用红外通信对准模块或激光通信对准模块；

所述红外通信对准模块或激光通信对准模块，可以设置于停车桩内部、停车桩表面、共享单车的车架、共享单车的车座、共享单车的车筐、共享单车的车轮或共享单车的挡泥板；

所述红外通信对准模块，包括：红外发射头、红外接收头和微控制器；

所述红外通信对准模块的红外波长范围为770nm～1000um；

所述激光通信对准模块，包括：激光外发射头、激光接收头和微控制器；

所述激光通信对准模块的激光波长200nm～2000nm。

所述车载通信和对准功能单元和停车桩通信和对准功能单元，可以采用刚性物理车锁、柔性物理车锁及锁舌触发通信系统；

所述刚性物理车锁、柔性物理车锁可设置于车架下部、车座下部或车桩桩体外表面；

所述锁舌触发通信系统可置于车锁内、车架内或车桩内部。

所述桩体内嵌功能单元，还包括：停车桩图像识别处理功能模块、停车桩语音识别处理功能模块、停车桩激光投影模块和停车桩环境光感应功能模块；

所述停车桩图像识别处理功能模块，用于采集取车人的人脸信息，由所述停车桩蜂窝无线通信模块发送给后台控制中心，与数据库内注册用户进行比对，如果是注册用户则开锁；采集停车桩所负责的车辆停放图像，识别停车位置是否位于合理范围内；识别是否有倒伏的车辆，可向停车者发出正确就位请求；将破坏共享单车脸部特征上传至后台控制中心；

所述停车桩语音识别处理功能模块，用于接收用户停车的语音请求，启动车载通信和对准功能模块；

所述停车桩激光投影模块，用于在共享单车停车位置地面提供有色激光投影标志，标志出停车的合理范围；

所述停车桩环境光感应功能模块，用于感测环境光照度的强弱，开启声光提醒功能模块。

所述停车桩中央控制功能模块，还用于控制停车桩图像识别处理功能模块、停车桩语音识别处理功能模块、停车桩激光投影模块和停车桩环境光感应功能模块。

所述升降功能单元，包括门、四杆铰链机构、天线、强电供电单元、强电控制单元、直流电机、减速器、蜗杆、涡轮、丝杠、步进电机和设备外壳；

所述设备外壳，埋于地下，所述数字停车桩、四杆铰链机构强电供电单元、强电控制单元、直流电机、减速器、蜗杆、涡轮、丝杠和步进电机均设置于设备外壳内部；

所述强电供电单元的输入端连接市电，所述强电供电单元的输出端连接所述强电控制单元的输入端、所述直流电机的输入端、所述步进电机的输入端，以及数字停车桩供电单元的输入端，所述直流电机的输出端连接所述减速器，所述减速器连接所述涡杆，所述涡杆控制所述涡轮旋转，所述涡轮带动所述丝杠运动，所述丝杠支撑于所述停车桩底部，由所述丝杠控制所述停车桩升起或下降。

所述车载功能单元，还包括：车载图像识别处理功能模块、车载桩语音识别处理功能模块；

所述停车载图像识别处理功能模块，用于采集取车人的人脸信息，由车载蜂窝无线通信模块发送给后台控制中心，与后台控制中心服务器中数据库内注册用户进行比对，如果是注册用户则开锁；

所述车载桩语音识别处理功能模块，用于接收用户停车的语音请求，启动车载通信和对准功能模块。

所述停车桩图像识别处理功能模块，包括：红外成像功能模块、结构光点阵投影模块、可见光成像模块；

所述红外成像功能模块，用于采集人脸发出的红外线，对温度分布进行成像；

所述结构光点阵投影模块，用于发射点阵光，测量人脸的深度信息；

所述可见光感应处理模块，用于采集观测对象的光学信息，并形成图像。

采用彼此互链式共享单车精准停放及便捷收取系统进行共享单车精准停放及便捷收取的方法，包括以下步骤：

S1：当用户发生停靠共享单车需求时，通过手机APP查找附近的停车点，执行S2，当用户发生取用共享车需求时，通过手机APP查找附近的停车点，执行S12；

S2：用户到达指定停车点的数字停车桩，若该数字停车桩无共享单车停放，执行S3，若该数字停车桩已有共享单车停放，执行S6；

S3：用户当前共享单车为母车，用户锁交母车过程触发该母车的车载通信和对准功能模块；

S4：若对准完成交车，则停车桩声光提醒模块发出交车成功声光提醒，否则调整位置，直至对准完成交车；

S5：数字停车桩接收到母车的停车请求和该母车身份信息，通过停车桩蜂窝移动通信功能模块向后台控制中心提交该车的身份信息、停车时间和地点，执行S11；

S6：若当前数字停车桩只有母车停放，则执行S7，若当前数字停车桩已有m辆共享单车停放，m＞1，则执行S9；

S7：用户当前共享单车为子车，用户将该子车与母车对齐放置，锁交母车过程触发该母车的车载通信和对准功能模块，若对准完成交车，则母车的车载声光提醒模块发出交车成功声光提醒，否则调整位置，直至对准完成交车；

S8：通过车载蜂窝移动通信功能模块向后台控制中心提交该子车的身份信息、停车时间和地点，执行S11；

S9：用户当前共享单车为第m+1辆子车，用户将该第m+1辆子车与第m辆子车对齐放置，锁交第m辆子车过程触发该第m辆子车的车载通信和对准功能模块，若对准完成交车，则m车或m+1车的车载声光提醒模块发出交车成功声光提醒，否则调整位置，直至对准完成交车；

S10：m车通过车载蜂窝移动通信功能模块向后台控制中心提交该第m+1辆子车的身份信息、停车时间和地点；

S11：后台控制中心服务器接收停放的共享单车的身份信息、停车时间和地点，并对共享单车进行编组，将共享单车的编组信息传送至数字停车桩，返回S1；

S12：后台控制中心更新各数字停车桩的停车信息，供用户通过手机APP查询；

S13：用户根据提示到具有单车的数字停车桩处取用共享单车；

S14：被取用共享单车的通过车载蜂窝移动通信功能模块将该共享单车的身份信息和取用时间发送至后台控制中心，后台控制中心将该被取用共享单车从其所在数字停车桩的链接编组删除；

S15：后台控制中心服务器对发生取用共享单车行为的数字停车桩的共享单车编组数据进行更新，返回S1。

本发明的有益效果：

本发明提出一种彼此互链式共享单车精准停放及便捷收取系统及方法，实现在指定范围内厘米级的精准停发，后台服务器可得到已停放车辆分米级准确定位，对原有市政空间零破坏，用户可查询到准确的车辆停放位置并方便取用和停放，方便车企收车和统一管理。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中彼此互链式共享单车精准停放及便捷收取系统的示意图；

图2为本发明具体实施方式中车载通信和对准功能单元的方式示意图；

(a)为非物理链接通信对准方式示意图；

(b)为柔性物理车锁及锁舌触发通信系统示意图；

(c)为刚性物理车锁示意图；

图3为本发明具体实施方式中数字停车桩与共享单车之间采用红外通信对准模块进行通信的示意图；

图4为本发明具体实施方式中数字停车桩与共享单车之间采用激光通信对准模块进行通信的示意图；

图5为本发明具体实施方式中数字停车桩与共享单车之间采用激光通信对准模块进行通信的示意图；

图6为本发明具体实施方式中停车位动态分配示意图；

图7为本发明具体实施方式中数字停车桩的示意图；

其中，(a)为数字停车桩在地下的状态示意图；

(b)为数字停车桩升至地面的状态示意图；

(c)为数字停车桩处于无车等待的状态示意图；

1-停车桩中央控制功能模块、2-停车桩蜂窝移动通信功能模块、3-停车桩红外通信和对准功能模块、4-停车桩激光通信及对准功能模块、5-物理实体锁对准模块、6-停车桩声光提醒模块、7-停车桩语音识别处理功能模块、8-停车桩激光投影模块、9-供电模块、10-停车桩环境光感应功能模块、11-红外成像功能模块、12-可见光模块、13-门、14-四杆铰链机构、15-天线、16-强电供电单元、17-强电控制单元、18-直流电机、19-减速器、20-涡杆、21-涡轮、22-丝杠、23-步进电机、24-设备外壳；

图8为本发明具体实施方式中彼此互链式共享单车精准停放及便捷收取方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式加以详细的说明。

本实施方式中，如图1所示，所述母车为第一个到达某数字停车桩并与其进行通信和对准的共享单车，所述子车为后续到达该停车桩的共享单车。在城市中规划出合适的停车位并在该停车位设立可升降数字停车桩。首先建立母车和车桩链接，然后建立子车和母车，子车和子车的链接。最后，将形成以车桩为中心，车车互链，精准定位的效果。

一种彼此互链式共享单车精准停放及便捷收取系统，包括数字停车桩、车载功能单元、后台控制中心。

所述数字停车桩有一个或多个，放置于规划的共享单车停车点，所述车载功能单元设置于各共享单车上。

所述车载功能单元，包括：车载通信和对准功能模块、车载声光提醒模块和车载蜂窝移动通信功能模块。

所述车载通信和对准功能模块，用于实现共享单车中母车与数字停车桩之间的通信和对准，母车与子车之间的通信和对准、子车与子车的通信和对准，从而实现共享单车的规范精准停放，所述车载蜂窝移动通信功能模块，用于实现共享单车与后台控制中心的通信，向后台控制中心提交所在共享单车的身份信息，同时提交与该共享单车对准停靠的共享单车的身份信息和状态信息，接收后台控制中心的指令。

本实施方式中，车载通信和对准功能单元，可以采用非物理链接通信对准方式，如图2(a)所示。

所述非物理实体通信对准方式，可以采用红外通信对准模块或激光通信对准模块。

所述红外通信对准模块或激光通信对准模块，可以设置于共享单车的车架、共享单车的车座、共享单车的车筐、共享单车的车轮或共享单车的挡泥板。

所述红外通信对准模块，包括：红外发射头、红外接收头和微控制器。

所述红外通信对准模块的红外波长范围为770nm～1000um。

本实施方式中，数字停车桩与共享单车之间采用红外通信对准模块进行通信的示意图如图3所示。

由图3可知，车载通信和对准功能单元的红外通信对准模块的红外发射头，发射出调制了待交车辆身份信息的红外光线，由停车桩通信和对准功能单元的红外通信对准模块的红外接收头接收解码，或者由其他已停共享单车的车载通信和对准功能单元的红外通信对准模块的红外接收头接收解码。

常规的基于无线通信的定位方法，需要计算信号的时间和传输速度，根据二者的乘积计算距离，进而完成定位。本发明的所采用的定位方法无需采集信号的传输时间，而是利用红外线具有一定的发射角(0-90度之间)的特点，通过设计合适的红外发射头安装方位(安装高度和安装角度)来定位或限定待交车辆的停放位置。

本实施方式中，数字停车桩与共享单车之间采用激光通信对准模块进行通信的示意图如图4所示，红外发射头A位于单车甲，红外接收头B位于单车乙。因A、B均嵌入车体，所以A、B的距离可以代表甲车和乙车的距离。A、B如按照图4的方位安装，当乙车与甲车的距离为L₁时，B处于A的发射角内，乙车可接收到甲的交车信号，并顺利完成甲车上交，停止甲车计费。如果待交甲车与乙车的距离过大，距离为如图所示的L2或L3，则不能接到甲车的信号，上交无法完成，必须调整位置，直至对准。因此，通过限定红外发射头和接收头的安装位置和角度，可成功限定车辆的位置。红外线有一定的发射角，可使待交车辆和对准车辆之间的设计范围可调，避免过于苛刻。

如果发射角过大，车辆停放区域过于宽泛时，采用如下的为发射头或接收头加遮光筒的方法解决。如图4所示，当发射头位于位置E，接收头位于C、D时，如果没有遮光筒，则均可接收到信号。但如果接收头上增加遮光筒，当接收头位于D时，发射头在m、n位置发射的信号均被黑色的遮光筒内壁吸收，不能收到信号。只有调整接收头的位置(即单车的位置)，当二者中心在直线上时，才能顺利接收信号。

所述激光通信对准模块，包括：激光外发射头、激光接收头和微控制器。

所述激光通信对准模块的激光波长200nm～2000nm。

本实施方式中，数字停车桩与共享单车之间采用激光通信对准模块进行通信的示意图如图5所示。待上交单车与车桩或母车对准后，发出调制了车辆身份信息的激光，被车桩或母车接收后进行解调和处理，交车过程完成。激光通信和对准与红外通信和对准的区别在于，激光方法发射和接收的是波长200nm～2000nm的激光。也是通过设计发射头和接收头的安装方位来对待交车辆停放位置进行准确限定。

车载通信和对准功能单元，可以采用刚性物理车锁，如图2(c)所示，柔性物理车锁及锁舌触发通信系统，如图2(b)所示。

所述刚性物理车锁、柔性物理车锁可设置于车架下部或车座下部。

所述锁舌触发通信系统可置于车锁内或车架内。锁舌触发发系统由锁舌、锁孔、锁舌触发电路、微控制器组成。当锁舌插入锁孔时，触发电路输出触发电平，启动微控制器外部触发器。

本实施方式中，车载蜂窝移动通信功能模块，采2G通信芯片、3G通信芯片、4G通信芯片或5G通信芯片。

所述车载声光提醒模块，用于在用户停车成功后提供语音、乐音或可见光提示。

本实施方式中，车载声光提醒模块，采用扬声器、拾音器、声音控制电路、可见光发光装置和光学控制电路实现。

所述车载功能单元，还包括：车载图像识别处理功能模块、车载桩语音识别处理功能模块。

所述车载图像识别处理功能模块，用于采集取车人的人脸信息，由车载蜂窝无线通信模块发送给后台控制中心，与后台控制中心服务器中数据库内注册用户进行比对，如果是注册用户则开锁。

本实施方式中，停车载图像识别处理功能模块，采用图像识别处理器、桩嵌3自由度云台和可变焦摄像头实现。

所述车载桩语音识别处理功能模块，用于接收用户停车的语音请求，启动车载通信和对准功能模块。

本实施方式中，车载桩语音识别处理功能模块，采用发音单元、麦克风、语音芯片、数字功放和电源芯片实现。

所述后台控制中心，包括：服务器、网络协调器、后台蜂窝移动通信功能模块。

所述服务器，用于接收数字停车桩或共享单车所发送的单车停放、单车之间链接信息和数字停车桩与共享单车的链接信息，对某数字停车桩链接的共享单车进行编组，并将编组信息传送至数字停车桩；根据数字停车桩的停车信息，对其负责的车位进行动态扩展或取消，发送数字停车桩的启动与停用信息。

本实施方式中，根据后台控制中心服务器根据数字停车桩或共享单车所发送的单车停放、单车之间链接信息和数字停车桩与共享单车的链接信息，确定各数字停车桩停车状态，并根据数字停车桩的停车状态信息发送至用户手机APP，发送数字停车桩的启动与停用信息可以实现停车位动态调整功能，当早高峰等所形成的停车潮来临时，数字车桩从地下升起。其所负责的车辆数量可根据需要动态增加或减少。当停车潮消退时，车桩重新回到地下，同时取消所对应的停车位，停车位动态分配示意图如图6所示，停车高峰期，车桩A、B、C全部从地下升起，其所负责的车位均可使用。当C停车桩负责的车辆被全部取用后，退回地下。为了和其他停车区相配合，B所负责的可停车辆减少。用户通过手机查询时，会提示B区在图示情况下车已停满，用户在该区域强行停车不会被链入，需根据根据停车桩的声光提醒，或手机APP提示去其它区域交车。

所述后台蜂窝移动通信功能模块，用于与停车桩蜂窝移动通信功能模块进行通信，与车载蜂窝移动通信功能模块2进行通信。

所述网络协调器，用于对后台蜂窝移动通信模块所接收到和发送的信息进行排队和处理。

所述数字停车桩，如图7所示，包括：桩体、桩体内嵌功能单元和升降功能单元。

本实施方式中，桩体包括金属或非金属支撑结构和外壳、底座、检修和安装孔。

所述桩体内嵌功能单元，包括：停车桩中央控制功能模块1、停车桩蜂窝移动通信功能模块2、停车桩红外通信和对准功能模块3、停车桩激光通信对准功能模块4、物理实体锁对准模块5、停车桩声光提醒模块6和供电模块9。

所述桩体内嵌功能单元，还包括：停车桩图像识别处理功能模块、停车桩语音识别处理功能模块7、停车桩激光投影模块8和停车桩环境光感应功能模块10。

所述停车桩图像识别处理功能模块，包括：红外成像功能模块11和可见光模块12，其中，可见光模块12包括结构光点阵投影模块、可见光成像模块。

所述红外成像功能模块11，用于采集人脸发出的红外线，对温度分布进行成像。

所述结构光点阵投影模块，用于发射点阵光，测量人脸的深度信息。

所述可见光感应处理模块，用于采集观测对象的光学信息，并形成图像。

所述升降功能单元，用于对数字停车桩进行升降操作。

所述升降功能单元，包括门13、四杆铰链机构14、天线15、强电供电单元16、强电控制单元17、直流电机18、减速器19、涡杆20、涡轮21、丝杠22、步进电机23和设备外壳24。

所述设备外壳24，埋于地下，所述数字停车桩、四杆铰链机构14、强电供电单元16、强电控制单元17、直流电机18、减速器19、涡杆20、涡轮21、丝杠22和步进电机23均设置于设备外壳24内部。

所述强电供电单元16的输入端连接市电，所述强电供电单元16的输出端连接所述强电控制单元17的输入端、所述直流电机18的输入端、所述步进电机23的输入端，以及数字停车桩供电单元的输入端，所述直流电机18的输出端连接所述减速器19，所述减速器19连接所述涡杆20，所述涡杆20控制所述涡轮21旋转，所述涡轮21带动所述丝杠22运动，所述丝杠22支撑于所述停车桩底部，由所述丝杠22控制所述停车桩升起或下降。

所述停车桩中央控制功能模块1，用于控制停车桩蜂窝移动通信功能模块2、停车桩通信和对准功能模块。

所述停车桩蜂窝移动通信功能模块2，用于实现数字停车桩与后台控制中心的通信，将该数字停车桩已停共享单车的身份信息和停车时间发送至后台控制中心，接收后台控制中心的车位动态信息或取消指令。

本实施方式中，停车桩蜂窝移动通信功能模块2，采2G通信芯片、3G通信芯片、4G通信芯片或5G通信芯片。

所述停车桩通信和对准功能模块，用于实现数字停车桩和母车的通信和对准。

本实施方式中，所述停车桩通信和对准功能单元，可以采用非物理链接通信对准方式。

所述非物理实体通信对准方式，可以采用红外通信对准模块或激光通信对准模块。

所述红外通信对准模块或激光通信对准模块，可以设置于停车桩内部或停车桩表面。

所述红外通信对准模块，包括：红外发射头、红外接收头和微控制器。

所述红外通信对准模块的红外波长范围为770nm～1000um。

所述激光通信对准模块，包括：激光外发射头、激光接收头和微控制器。

所述激光通信对准模块的激光波长200nm～2000nm。

停车桩通信和对准功能单元，可以采用刚性物理车锁、柔性物理车锁及锁舌触发通信系统。

所述刚性物理车锁、柔性物理车锁可设置于车桩桩体外表面。

所述锁舌触发通信系统可置于车桩内部。

所述停车桩声光提醒模块6，用于在用户停车成功后提供语音、乐音或可见光提示。提供可见光或乐音提醒。

本实施方式中，停车桩声光提醒模块6，采用扬声器、拾音器、声音控制电路、语音处理单元、可见光发光装置和光学控制电路实现。

所述供电模块9，用于为数字停车桩中机械升降功能单元和各功能模块提供电源。

所述停车桩图像识别处理功能模块，用于采集取车人的人脸信息，由所述停车桩蜂窝无线通信模块发送给后台控制中心，与数据库内注册用户进行比对，如果是注册用户则开锁。采集停车桩所负责的车辆停放图像，识别停车位置是否位于合理范围内。识别是否有倒伏的车辆，可向停车者发出正确就位请求。将破坏共享单车脸部特征上传至后台控制中心。

本实施方式中，停车桩图像识别处理功能模块，采用图像识别处理器、桩嵌3自由度云台和可变焦摄像头实现。

所述停车桩语音识别处理功能模块7，用于接收用户停车的语音请求，启动车载通信和对准功能模块。

本实施方式中，停车桩桩语音识别处理功能模块，采用发音单元、麦克风、语音芯片、数字功放和电源芯片实现。

所述停车桩激光投影模块8，用于在共享单车停车位置地面提供有色激光投影标志，标志出停车的合理范围。

本实施方式中，停车桩激光投影模块8，采用激光(波长200nm-2000nm)光源模组和激光投影透镜实现。

所述停车桩环境光感应功能模块10，用于感测环境光照度的强弱，开启声光提醒功能模块。

所述停车桩中央控制功能模块1，还用于控制停车桩图像识别处理功能模块、停车桩语音识别处理功能模块7、停车桩激光投影模块8和停车桩环境光感应功能模块10。

本实施方式中，停车桩中央控制功能模块1包括CPU、存储器、I/O及各种控制电路。

采用权利要求1所述的彼此互链式共享单车精准停放及便捷收取系统进行共享单车精准停放及便捷收取的方法，如图8所示，包括以下步骤：

S1：当用户发生停靠共享单车需求时，通过手机APP查找附近的停车点，执行S2，当用户发生取用共享车需求时，通过手机APP查找附近的停车点，执行S12；

S2：用户到达指定停车点的数字停车桩，若该数字停车桩无共享单车停放，执行S3，若该数字停车桩已有共享单车停放，执行S6；

S3：用户当前共享单车为母车，用户锁交母车过程触发该母车的车载通信和对准功能模块；

S4：若对准完成交车，则停车桩声光提醒模块发出交车成功声光提醒，否则调整位置，直至对准完成交车；

S5：数字停车桩接收到母车的停车请求和该母车身份信息，通过停车桩蜂窝移动通信功能模块向后台控制中心提交该车的身份信息、停车时间和地点，执行S11；

S6：若当前数字停车桩只有母车停放，则执行S7，若当前数字停车桩已有m辆共享单车停放，m＞1，则执行S9；

S7：用户当前共享单车为子车，用户将该子车与母车对齐放置，锁交母车过程触发该母车的车载通信和对准功能模块，若对准完成交车，则母车的车载声光提醒模块发出交车成功声光提醒，否则调整位置，直至对准完成交车；

S8：通过车载蜂窝移动通信功能模块向后台控制中心提交该子车的身份信息、停车时间和地点；执行S11；

S9：用户当前共享单车为第m+1辆子车，用户将该第m+1辆子车与第m辆子车对齐放置，锁交第m辆子车过程触发该第m辆子车的车载通信和对准功能模块，若对准完成交车，则m车或m+1车的车载声光提醒模块发出交车成功声光提醒，否则调整位置，直至对准完成交车；

S10：m车通过车载蜂窝移动通信功能模块向后台控制中心提交该第m+1辆子车的身份信息、停车时间和地点；

S11：后台控制中心服务器接收停放的共享单车的身份信息、停车时间和地点，并对共享单车进行编组，将共享单车的编组信息传送至数字停车桩，返回S1

S12：后台控制中心更新各数字停车桩的停车信息，供用户通过手机APP查询；

S13：用户根据提示到具有单车的数字停车桩处取用共享单车；

S14：被取用共享单车的通过车载蜂窝移动通信功能模块将该共享单车的身份信息和取用时间发送至后台控制中心，后台控制中心将该被取用共享单车从其所在数字停车桩的链接编组删除；

S15：后台控制中心服务器对发生取用共享单车行为的数字停车桩的共享单车编组数据进行更新，返回S1。

Claims (8)

1.一种彼此互链式共享单车精准停放及便捷收取系统，其特征在于，包括数字停车桩、车载功能单元、后台控制中心；

所述数字停车桩有一个或多个，放置于规划的共享单车停车点，所述车载功能单元设置于各共享单车上；

所述数字停车桩，包括：桩体、桩体内嵌功能单元和升降功能单元；

所述车载功能单元，包括：车载通信和对准功能模块、车载声光提醒模块和车载蜂窝移动通信功能模块；

所述后台控制中心，包括：服务器、网络协调器、后台蜂窝移动通信功能模块；

所述桩体内嵌功能单元，包括：停车桩中央控制功能模块、停车桩蜂窝移动通信功能模块、停车桩通信和对准功能模块、停车桩声光提醒模块和供电模块；

所述升降功能单元，用于对数字停车桩进行升降操作；

所述车载通信和对准功能模块，用于实现共享单车中母车与数字停车桩之间的通信和对准，母车与子车之间的通信和对准、子车与子车的通信和对准，从而实现共享单车的规范精准停放，所述母车为第一个到达某数字停车桩并与其进行通信和对准的共享单车，所述子车为后续到达该停车桩的共享单车；

所述车载蜂窝移动通信功能模块，用于实现共享单车与后台控制中心的通信，向后台控制中心提交所在共享单车的身份信息，同时提交与该共享单车对准停靠的共享单车的身份信息和状态信息，接收后台控制中心的指令；

所述车载声光提醒模块，用于在用户停车成功后提供语音、乐音或可见光提示；

所述服务器，用于接收数字停车桩或共享单车所发送的单车停放、单车之间链接信息和数字停车桩与共享单车的链接信息，对某数字停车桩链接的共享单车进行编组，并将编组信息传送至数字停车桩；根据数字停车桩的停车信息，对其负责的车位进行动态扩展或取消，发送数字停车桩的启动与停用信息；

所述后台蜂窝移动通信功能模块，用于与停车桩蜂窝移动通信功能模块进行通信，与车载蜂窝移动通信功能模块进行通信；

所述网络协调器，用于对后台蜂窝移动通信模块所接收到和发送的信息进行排队和处理；

所述停车桩中央控制功能模块，用于控制停车桩蜂窝移动通信功能模块、停车桩通信和对准功能模块；

所述停车桩蜂窝移动通信功能模块，用于实现数字停车桩与后台控制中心的通信，将该数字停车桩已停共享单车的身份信息和停车时间发送至后台控制中心，接收后台控制中心的车位动态信息或取消指令；

所述停车桩通信和对准功能模块，用于实现数字停车桩和母车的通信和对准；

所述停车桩声光提醒模块，用于在用户停车成功后提供语音、乐音或可见光提示；提供可见光或乐音提醒；

所述供电模块，用于为数字停车桩中机械升降功能单元和各功能模块提供电源。

2.根据权利要求1所述的彼此互链式共享单车精准停放及便捷收取系统，其特征在于，所述车载通信和对准功能单元和停车桩通信和对准功能单元，可以采用非物理链接通信对准方式；

所述非物理实体通信对准方式，可以采用红外通信对准模块或激光通信对准模块；

所述红外通信对准模块或激光通信对准模块，可以设置于停车桩内部、停车桩表面、共享单车的车架、共享单车的车座、共享单车的车筐、共享单车的车轮或共享单车的挡泥板；

所述红外通信对准模块，包括：红外发射头、红外接收头和微控制器；

所述红外通信对准模块的红外波长范围为770nm～1000um；

所述激光通信对准模块，包括：激光外发射头、激光接收头和微控制器；

所述激光通信对准模块的激光波长200nm～2000nm。

3.根据权利要求1所述的彼此互链式共享单车精准停放及便捷收取系统，其特征在于，所述车载通信和对准功能单元和停车桩通信和对准功能单元，可以采用刚性物理车锁、柔性物理车锁及锁舌触发通信系统；

所述刚性物理车锁、柔性物理车锁可设置于车架下部、车座下部或车桩桩体外表面；

所述锁舌触发通信系统可置于车锁内、车架内或车桩内部。

4.根据权利要求1所述的彼此互链式共享单车精准停放及便捷收取系统，其特征在于，所述桩体内嵌功能单元，还包括：停车桩图像识别处理功能模块、停车桩语音识别处理功能模块、停车桩激光投影模块和停车桩环境光感应功能模块；

所述停车桩图像识别处理功能模块，用于采集取车人的人脸信息，由所述停车桩蜂窝无线通信模块发送给后台控制中心，与数据库内注册用户进行比对，如果是注册用户则开锁；采集停车桩所负责的车辆停放图像，识别停车位置是否位于合理范围内；识别是否有倒伏的车辆，可向停车者发出正确就位请求；将破坏共享单车脸部特征上传至后台控制中心；

所述停车桩语音识别处理功能模块，用于接收用户停车的语音请求，启动车载通信和对准功能模块；

所述停车桩激光投影模块，用于在共享单车停车位置地面提供有色激光投影标志，标志出停车的合理范围；

所述停车桩环境光感应功能模块，用于感测环境光照度的强弱，开启声光提醒功能模块；

所述停车桩中央控制功能模块，还用于控制停车桩图像识别处理功能模块、停车桩语音识别处理功能模块、停车桩激光投影模块和停车桩环境光感应功能模块。

5.根据权利要求1所述的彼此互链式共享单车精准停放及便捷收取系统，其特征在于，所述升降功能单元，包括门、四杆铰链机构、天线、强电供电单元、强电控制单元、直流电机、减速器、蜗杆、涡轮、丝杠、步进电机和设备外壳；

所述设备外壳，埋于地下，所述数字停车桩、四杆铰链机构强电供电单元、强电控制单元、直流电机、减速器、蜗杆、涡轮、丝杠和步进电机均设置于设备外壳内部；

所述强电供电单元的输入端连接市电，所述强电供电单元的输出端连接所述强电控制单元的输入端、所述直流电机的输入端、所述步进电机的输入端，以及数字停车桩供电单元的输入端，所述直流电机的输出端连接所述减速器，所述减速器连接所述涡杆，所述涡杆控制所述涡轮旋转，所述涡轮带动所述丝杠运动，所述丝杠支撑于所述停车桩底部，由所述丝杠控制所述停车桩升起或下降。

6.根据权利要求1所述的彼此互链式共享单车精准停放及便捷收取系统，其特征在于，所述车载功能单元，还包括：车载图像识别处理功能模块、车载桩语音识别处理功能模块；

所述停车载图像识别处理功能模块，用于采集取车人的人脸信息，由车载蜂窝无线通信模块发送给后台控制中心，与后台控制中心服务器中数据库内注册用户进行比对，如果是注册用户则开锁；

所述车载桩语音识别处理功能模块，用于接收用户停车的语音请求，启动车载通信和对准功能模块。

7.根据权利要求4所述的彼此互链式共享单车精准停放及便捷收取系统，其特征在于，所述停车桩图像识别处理功能模块，包括：红外成像功能模块、结构光点阵投影模块、可见光成像模块；

所述红外成像功能模块，用于采集人脸发出的红外线，对温度分布进行成像；

所述结构光点阵投影模块，用于发射点阵光，测量人脸的深度信息；

所述可见光感应处理模块，用于采集观测对象的光学信息，并形成图像。

8.采用权利要求1所述的彼此互链式共享单车精准停放及便捷收取系统进行共享单车精准停放及便捷收取的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：当用户发生停靠共享单车需求时，通过手机APP查找附近的停车点，执行S2，当用户发生取用共享车需求时，通过手机APP查找附近的停车点，执行S12；

S2：用户到达指定停车点的数字停车桩，若该数字停车桩无共享单车停放，执行S3，若该数字停车桩已有共享单车停放，执行S6；

S3：用户当前共享单车为母车，用户锁交母车过程触发该母车的车载通信和对准功能模块；

S4：若对准完成交车，则停车桩声光提醒模块发出交车成功声光提醒，否则调整位置，直至对准完成交车；

S5：数字停车桩接收到母车的停车请求和该母车身份信息，通过停车桩蜂窝移动通信功能模块向后台控制中心提交该车的身份信息、停车时间和地点，执行S11；

S6：若当前数字停车桩只有母车停放，则执行S7，若当前数字停车桩已有m辆共享单车停放，m＞1，则执行S9；

S7：用户当前共享单车为子车，用户将该子车与母车对齐放置，锁交母车过程触发该母车的车载通信和对准功能模块，若对准完成交车，则母车的车载声光提醒模块发出交车成功声光提醒，否则调整位置，直至对准完成交车；

S8：通过车载蜂窝移动通信功能模块向后台控制中心提交该子车的身份信息、停车时间和地点，执行S11；

S9：用户当前共享单车为第m+1辆子车，用户将该第m+1辆子车与第m辆子车对齐放置，锁交第m辆子车过程触发该第m辆子车的车载通信和对准功能模块，若对准完成交车，则m车或m+1车的车载声光提醒模块发出交车成功声光提醒，否则调整位置，直至对准完成交车；

S10：m车通过车载蜂窝移动通信功能模块向后台控制中心提交该第m+1辆子车的身份信息、停车时间和地点；

S11：后台控制中心服务器接收停放的共享单车的身份信息、停车时间和地点，并对共享单车进行编组，将共享单车的编组信息传送至数字停车桩，返回S1；

S12：后台控制中心更新各数字停车桩的停车信息，供用户通过手机APP查询；

S13：用户根据提示到具有单车的数字停车桩处取用共享单车；

S14：被取用共享单车的通过车载蜂窝移动通信功能模块将该共享单车的身份信息和取用时间发送至后台控制中心，后台控制中心将该被取用共享单车从其所在数字停车桩的链接编组删除；

S15：后台控制中心服务器对发生取用共享单车行为的数字停车桩的共享单车编组数据进行更新，返回S1。