CN208128533U - 一种基于电子围栏的共享车辆管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及共享车辆管理领域，尤其是涉及一种基于电子围栏的共享车辆管理系统。本实用新型通过阵列天线读取信号源的信息，得到位置信息，共享车辆管理服务器根据信号源相对于电子围栏的位置对共享车辆进行费用结算。本系统中射频信号接收单元包括1组阵列天线组以及对应连接的接收机；阵列天线组接收信号源发送的射频信号，接收机根据所述射频信息得到并输出位置信息，所述位置信息指的是信号源与区域分割线相对位置的信息；通信设备包括位置信息获取单元和通信单元；通信单元将所述信号源相对与电子围栏的位置信息上传至共享车辆管理服务器；共享车辆管理服务器根据信号源相对于电子围栏的位置进行共享车辆费用结算。

Description

一种基于电子围栏的共享车辆管理系统

技术领域

本实用新型涉及共享车辆管理领域，尤其是涉及一种基于电子围栏的共享车辆管理系统。

背景技术

随着目前投放到市场中的共享车辆的数量的剧增，不少城市还没有做好接受如此数量的共享车辆的准备，许多地方已经超过了城市车辆停放的承载能力，加上用户们的随停随放，导致道路交通阻塞的情况随处可见，不仅给市政管理带来巨大的麻烦，干扰了市民们的正常生活，同时也给共享单车运营商带来了极大的困难，使得运营商难于盈利等。基于以上问题的浮出，从2017年4月份开始，“电子围栏”开始成为共享车辆界讨论的热点。为了解决以上问题，交通运输部发布了《关于鼓励和规范互联网租赁自行车发展的指导意见》，提出对城市重要商业区域、公共交通站点、交通枢纽、居住区、旅游景区周边等场所，应当施划配套的自行车停车点位或者通过电子围栏等设定停车位，为自行车停放提供便利。随后各主要城市政府和运营商也都加快了电子围栏技术的研究和使用。

例如小鸣单车提出的一种方案是使用车锁蓝牙读写设备读取固定安装在停放点的蓝牙标签的电子围栏，这种电子围栏是在停放点竖立一个标识杆，在杆体上安装了一个类似于蓝牙i-beacon的电子标签，周期性的向外发射ID信号，这个ID就代表了地图上这个停放点的具体位置。而在蓝牙车锁中则安装了一个蓝牙标签读写器，通过调整车锁中蓝牙标签读写器与停放点处蓝牙beacon标签的通信距离，来控制共享单车的停放范围，实现对共享单车的停放管理。这种方法除了挖坑立杆外，不需要外供电源，但存在的问题是安装在共享单车锁中的蓝牙读写器，以及向后台管理平台传送信息的网络终端，将消耗较多的电能，因而必须要使用大的电池并频繁更换，这不仅加大了单车锁的制造成本，也增加了单车的运营成本。此外，共享单车在城市中的停放点往往是长条形的，仅仅靠安装在一个标识杆中的一个蓝牙标签很难控制信号范围的覆盖形状，而如果要想提高定位精度，增加蓝牙定位标签则需要多立杆，从而增加成本并带来更多的问题。另外，挖坑立杆在城市中还涉及市政规范管理的问题。

而针对上面存在的问题，申请号为201710743963.4的《一种基于共享单车电子标签围栏技术的运营管理系统及方法》提出的解决办法是直接利用共享单车用户手机本身的蓝牙读写器，在用户用车开启智能锁，和停放关闭智能锁时，通过与智能锁中的蓝牙标签的通信，在读取智能锁的开启或锁闭状态的信息的同时，读取电子围栏中的蓝牙beacon标签ID，并通过在读取到智能锁开锁或闭锁信息的同时，是否能读取到电子围栏中蓝牙标签的ID,来判断共享单车在开锁取车和闭锁停车时共享单车所在的位置信息(在某个电子围栏中，还是不在所有的电子围栏中)，并将用户取车或停车时的位置信息通过用户手机传给共享车辆运营管理平台。

第二个方案虽然能简化了智能锁，不需要频繁更换电池或充电，但是存在一个很严重的问题就是判断车辆是否在某个电子围栏内是通过手机读取电子围栏有源电子标签的信号即基于的是RSSI(接收信号强度值)测距原理实现的，实际应用中电子标签发射的信号很容易被干扰或受到阻挡导致手机蓝牙接收不到信号或接收到的信号较弱进而导致车辆位置的无法判定或者误判，因此该专利申请中提出的方案技术效果差且不具备应用价值。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种基于电子围栏的共享车辆管理系统；基于阵列天线读取信号源的信息,得到位置信息，共享车辆管理服务器根据信号源相对于电子围栏的位置，进行共享车辆费用的结算。该系统省电，节省打桩材料，同时还抗干扰，能准确判断信号源相对于电子围栏的位置，进而判断车辆位置，即该车辆是在电子围栏区域内还是在电子围栏区域外，以便进行后续的共享单车结算。

本实用新型采用的技术方案是这样的：

一种基于电子围栏的共享车辆管理系统包括：信号源、m个射频信号接收单元、通信设备以及共享车辆管理服务器；每个射频信号接收单元包括1个阵列天线组以及1个接收机；阵列天线组的每个阵列天线单元接收信号源发送的射频信号，接收机根据所述射频信号得到并输出位置信息；阵列天线组中所有阵列天线单元都与同一接收机连接；所述位置信息指的是信号源与区域分割线相对位置的信息；m大于等于3；

通信设备包括能根据接收到的所述位置信息，得到信号源与电子围栏相对位置关系的位置信息获取单元和通信单元；通信单元将信号源相对于电子围栏的位置信息上传至共享车辆管理服务器；

共享车辆管理服务器根据信号源相对于电子围栏的位置，进行共享车辆费用的结算。

进一步的，所述信号源是带有蓝牙的共享车辆车载智能锁或者带有蓝牙的终端设备；其中终端设备与需要结算的共享车辆对应。终端设备例如手机、平板电脑、笔记本等。

进一步的，每一个所述阵列天线组包括至少两个并列设置的全向天线。

进一步的，所述通信单元通过WIFI、4G、NB-IOT或GPRS方式上传数据给共享车辆管理服务器。

进一步的，m条区域分隔线围成一个封闭区域，该区域对应为电子围栏区域，所述m大于等于3的正整数。

进一步的，所述射频信号接收单元的现场布置方式为安装在电子围栏顶点对应的地面上或者安装在区域分割线中点对应的地面上。

进一步的，所述射频信号接收单元的现场布置方式为将其固定在电子围栏区域顶点对应的定位桩上。其中，该定位桩可以是现有结构中的定位桩，也可以是本系统中重新在电子围栏区域顶点设置的定位桩。

进一步的，所述多个阵列天线组投影在同一水平面，每个阵列天线组的区域分隔线所围城的封闭区域对应所述电子围栏区域。

进一步的，当所述通信设备中的位置信息获取单元集成在共享车辆管理服务器上时，射频信号接收单元输出的位置信息通过通信单元上传至共享车辆管理服务器；共享车辆管理服务器中的位置信息获取单元根据位置信息得到信号源相对于电子围栏的位置。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：依靠现成的手机/车载智能锁蓝牙模块作为信号源，采用具有阵列天线组的射频信号接收单元并将其按照一定规则布置构成的电子围栏系统来接收信号源发出的信号，可以根据信号的到达方向来判断信号源相对于电子围栏的位置，判准性高，实用性强，解决了现有技术中直接利用接收信号强度值来获取车辆相对于电子围栏的位置的方案中因信号受阻挡或多径效应而存在的无法识别信号源或者误判率高的问题。

附图说明

图1是系统的数据流示意图一。

图2是包括3个射频信号接收单元的结构示意图一。

图3是包括3个射频信号接收单元的结构示意图二。

图4是包括4个射频信号接收单元的结构示意图。

图5是包括6个射频信号接收单元的结构示意图。

图6是包括8个射频信号接收装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本发明相关说明：

1、区域分割线指的是全向天线连接线的中垂线；电子围栏区域指的是所有阵列天线组对应的区域分割线形成的封闭区域。

2、位置信息获取单元可以是通过具备处理能力的处理器通过软件程序实现，也可以是集成到共享车辆管理服务器中的软件程序实现。

3、共享车辆管理服务器是处理共享车辆数据的服务器。

一、本系统包括：信号源、m个射频信号接收单元、通信设备以及共享车辆管理服务器；其中m大于等于3.

1、信号源可以是共享车辆车载智能锁，也可以是共享单车用户的智能手机，具体的可以是两者中的自带的蓝牙模块。

所述车载智能锁中的蓝牙模块用于当用户按压智能锁手柄关闭车锁结束共享单车使用时，智能锁蓝牙模块被激活，迅速发射射频信号至室外环境中。该信号包含了智能锁ID。

所述用户智能手机中的自带蓝牙模块用于当用户主动发起用车结束请求时，手机蓝牙需要被开启，并向周围环境辐射信号。同样该信号也包括用户手机绑定的使用的车辆ID信息。

2、每个射频信号接收单元包括阵列天线组以及对应连接的接收机；阵列天线组接收信号源发送的射频信号，接收机根据所述射频信号得到并输出位置信息，所述位置信息指的是信号源与区域分割线相对位置的信息；

21)、m个射频信号接收单元的阵列天线组用于搜索并接收周围的带有智能锁ID或同时携带手机ID和车辆ID的射频信号；每个阵列天线组的阵列天线单元均与接收机连接。每一个射频信号接收单元中的阵列天线组具有一个与其对应的区域分割线，多个阵列天线组分别对应的区域分割线所围成的区域与划定的电子围栏区域相同。具体的，射频信号接收单元在系统中布设的一种规则如图2到5所示：

图2示例了一种三边形的电子围栏以及射频信号接收单元设置的规则，射频信号接收单元中的阵列天线组的区域分割线所围成的封闭区域构成三边形的电子围栏边界，电子围栏边界圈定的三边形区域为电子围栏区域。

如图3所示，若电子围栏三个角落处有定位桩，将接收机固定在周围的定位桩上，每个定位桩上至少固定一个接收机，且各个接收机中阵列天线组的对称轴正好为或平行于电子围栏各个边界；若电子围栏周围没有现有的定位桩，也可以采用贴地式安装在围栏周围。射频信号接收单元个数至少与电子围栏的边数相同。

图4示例了一种矩形电子围栏以及射频信号接收单元的设置规则，射频信号接收单元中的阵列天线组的区域分割线所围成的封闭区域构成矩形的电子围栏边界，电子围栏边界圈定的矩形区域为电子围栏区域。

如图5所示，考虑多径效应，在矩形围栏的两条长边上各设置两个或两个以上的射频接收机，且每个长边上的所有射频信号接收单元中的阵列天线组的区域分割线为同一条。若长边上的接收机都能接收到信号源发射的信号，可以通过比较每条长边上多个接收机接收到的信号峰值大小，选取信号峰值最大位置对应的相位差来估计入射角度。

若电子围栏四个角落处都有定位桩，则可以将接收机固定在周围的定位桩上。每个定位桩上至少固定一个接收机，且各个接收机中阵列天线组的对称轴正好为或平行于围栏各个边界；在电子围栏四个顶点处还可布置8个射频信号接收单元，每个顶点处布设2个。整个系统也可以布设12个，16个……，即每个顶点布设3个或4个或更多的射频信号接收单元，具体现场布置方式还可选择安装在地面上，优选方式为贴地安装。图6示例的是一种安装有8个射频信号接收单元的电子围栏系统，

具体布置方法不唯一，在获知到该电子围栏系统结构的情况下，无论采用哪种现场布置方式，都可认定属于该实用新型权利要求保护的范围之内。

22)接收机对天线接收到的射频信号处理、得到并输出位置信息是本领域技术人员公知的技术，属于现有技术。具体实现过程是：对射频信号进行下变频降为中频信号，并送至A/D转换模块输出采样后的数字信号，通过正交解调之后将基带信号送至数字处理器处理，判断出信号源相对于阵列天线组区域分割线的相对位置关系信息。

3、通信设备包括能根据接收到的所述位置信息，得到信号源与电子围栏相对位置关系的位置信息获取单元和通信单元；通信单元将所述信号源相对于电子围栏的位置关系信息上传至共享车辆管理服务器；

31)位置信息获取单元根据接收到的所述位置信息，得到信号源相对于电子围栏的位置的方法是现有技术，即可根据射频信号接收单元输出的信号源相对于阵列天线组的位置方向，再根据所述位置方向判断所述信号源是否位于检测区域内；对位于所述检测区域内的信号源发送的识别信号(这里可以包括共享车辆ID和智能终端设备ID号)进行识别，得到该信号源的识别信息。所述检测区域为由所述多个阵列天线组分别对应的检测区域分割线所围成的区域。

32)通信单元将由位置信息获取单元得到的信号源相对与电子围栏的位置关系的判断结果通过WIFI、4G、NB-IOT或GPRS发送给共享车辆管理服务器。

4、共享车辆管理服务器根据所述电子围栏信息进行共享车辆费用结算。其中结算过程是本领域技术人员公知的技术，结算具体过程是：

信号源对应的车辆停在某一电子围栏外时，结算指的是共享车辆管理服务器结算和共享车辆APP继续计费：

其中，共享车辆管理服务器结算指的是共享车辆管理服务器发送控制信号源的智能锁无法关闭的信号和/或对用户信用减分；

信号源对应的车辆停在某一电子围栏内，则共享车辆运营管理平台允许智能锁关闭，手机APP上相应的结束行程并结算用车费用，并相应的给用户的信用加分作为奖励；

用户的信用分低于某个值时，便没有权限使用共享车辆和/或不能免押金使用。

本系统工作方式为：

步骤1：用户在使用共享车辆的时候，不论是直接扫描二维码还是输入车牌号，都会将手机与车辆绑定在一起。而当用户使用完共享车辆后，用手指按压车载智能锁时，触发智能锁蓝牙模块自动激活，并向周围空间发射带有该智能锁ID的射频信号。

步骤2：电子围栏周围的射频信号接收单元中的阵列天线组接收作为信号源的车载智能锁发出的射频信号，经过接收机处理、得到并输出位置信息。得到位置信息的具体方式为先计算出波达角度，根据计算结果估计出所述信号源发射信号的入射方向位于每个所述阵列天线组对应的所述区域分隔线分隔出的哪一个区域中，根据估计结果得到所述信号源发射的信号相对于每个阵列天线组的信号入射方向，进而得到信号源相对于多个阵列天线组中的每一个阵列天线组的位置方向。

步骤3：位置信息获取单元根据接收到的所述位置信息，得到信号源相对于电子围栏的位置关系，即信号源是位于某个电子围栏内还是处于所有电子围栏外。并由通信单元通过WIFI/4G/NB-IOT/GPRS等方式直接上传至共享车辆管理服务器进行后续的结算功能。

其中步骤3中另外的处理过程是：当位置信息获取单元集成在共享车辆管理服务器中时，则步骤2中射频信号接收单元输出的位置信息直接通过通信单元上传至共享车辆管理服务器后，通过位置信息获取单元处理后得到信号源相对于电子围栏的位置关系，然后共享车辆管理服务器再进行结算。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于电子围栏的共享车辆管理系统，其特征在于包括：信号源、m个射频信号接收单元、通信设备以及共享车辆管理服务器；

每个射频信号接收单元包括1个阵列天线组以及1个接收机；阵列天线组的每个阵列天线单元接收信号源发送的射频信号，接收机根据所述射频信号得到并输出位置信息；阵列天线组中所有阵列天线单元都与同一接收机连接；所述位置信息指的是信号源与区域分割线相对位置的信息；m大于等于3；

通信设备包括能根据接收到的所述位置信息，得到信号源与电子围栏相对位置关系的位置信息获取单元和通信单元；通信单元将信号源相对于电子围栏的位置信息上传至共享车辆管理服务器；

共享车辆管理服务器根据信号源相对于电子围栏的位置，进行共享车辆费用的结算。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述信号源是带有蓝牙的共享车辆车载智能锁或者带有蓝牙的终端设备；其中终端设备与需要结算的共享车辆对应。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于每一个所述阵列天线组包括至少两个并列设置的阵列天线单元，该阵列天线单元为全向天线。

4.根据权利要求1、2或3所述的系统，其特征在于所述通信单元通过WIFI、4G、NB-IOT或GPRS方式上传数据给共享车辆管理服务器。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于m条区域分隔线围成的封闭区域为电子围栏区域，所述m为大于等于3的正整数。

6.根据权利要求1、2、3或5或所述的系统，其特征在于所述射频信号接收单元的现场布置方式为安装在电子围栏顶点对应的地面上或者安装在区域分割线中点对应的地面上。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于所述射频信号接收单元的现场布置方式为将其固定在电子围栏区域顶点对应的定位桩上。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于所述多个阵列天线组投影在同一水平面，每个阵列天线组的区域分隔线所围城的封闭区域对应所述电子围栏区域。

9.根据权利要求1、2、3、5、7或8所述的系统，其特征在于当所述通信设备中的位置信息获取单元集成在共享车辆管理服务器时，射频信号接收单元输出的位置信息通过通信单元上传至共享车辆管理服务器；共享车辆管理服务器中的位置信息获取单元根据位置信息得到信号源相对于电子围栏的位置。