一种高精度电子围栏的实现方法与流程

本发明涉及一种卫星定位和移动互联网应用技术，特别涉及一种针对互联网租赁自行车领域的高精度电子围栏的实现方法。

背景技术：

互联网租赁自行车(简称共享单车，下同)作为城市公共交通的重要组成部分，尤其针对城市公共交通拥堵和机动车尾气污染等问题，作为一个健康、低碳、绿色的公共交通和出行方式，越来越受到群众的喜爱和政府的重视。这两年市场出现大量了通过在自行车上加装智能锁，通过智能手机来进行操控的共享单车，这种共享单车在推广应用中普遍存在的问题是由于随地停放而导致乱停乱放、影响市容等各种问题，并且给运营公司的运营管理带来很大难度。从技术的角度来看，民用卫星定位系统(gps/北斗)都存在定位精度不准、不同环境下定位数据误差比较大等问题，导致基于卫星定位系统的电子围栏在实际应用中效果不理想，导致共享单车存在乱停乱放的问题。

技术实现要素：

本发明针对无桩共享单车系统存在的乱停乱放的问题以及虚拟电子围栏技术上所面临的困难，提出了一种高精度电子围栏的实现方法即高精度的基于卫星定位系统的虚拟电子围栏实现方法。

本发明的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种高精度电子围栏的实现方法，包括：

101、针对待设置停车站点的虚拟电子围栏，选择虚拟电子围栏的轴心点a和轴心点b、站点宽度；

102、采用测量单车的车载控制器多次采集轴心点a的经纬度坐标信息，并将采集的所有轴心点a的经纬度坐标信息发送后台运营管理平台；

103、所述后台运营管理平台基于多次采集的轴心点a的经纬度坐标信息，根据预设计算规则，获取轴心点a的经纬度坐标和第一允许误差距离；

104、采用测量单车的车载控制器多次采集轴心点b的经纬度坐标信息，并将采集的所有轴心点b的经纬度坐标信息发送后台运营管理平台；

105、所述后台运营管理平台基于多次采集的轴心点b的经纬度坐标信息，根据预设计算规则，获取轴心点b的经纬度坐标和第二允许误差距离；

106、根据所述第一允许误差距离和第二允许误差距离，获取所述站点的允许误差距离；

107、所述后台运营管理平台将轴心点a的经纬度坐标、轴心点b的经纬度坐标、宽度和允许误差距离构建虚拟电子围栏。

可选地，采用测量单车的车载控制器至少采集n次的轴心点a的经纬度坐标信息，n为大于100的自然数。

可选地，所述步骤103包括：

所述后台运营管理平台将所有采集的轴心点a的经纬度坐标点求平均，平均值作为轴心点a的经纬度坐标；

且以平均值为圆心，采集的大于预设阈值的经纬度坐标点都包括在圆圈内时，该圆圈的半径作为第一允许误差距离。

可选地，所述预设阈值为90％，也可以是70％-95％之间的任意值。

另一方面，本发明还提供一种高精度电子围栏的实现方法，包括：

s1、运维终端向后台运营管理平台发送设置站点位置请求；

s2、所述运维终端接收所述后台运营管理平台返回的轴心点a的经纬度坐标、第一次允许误差距离、轴心点b的经纬度坐标和第二次允许误差距离；

其中，所述轴心点a的经纬度坐标、第一次允许误差距离、轴心点b的经纬度坐标和第二次允许误差距离为采用测量单车的车载控制器在待设置停车站点指定轴心点a和轴心点b分别多次采集，并发送后台运营管理平台，通过后台运营管理平台确定的；

s3、所述运维终端根据所述第一允许误差距离和第二允许误差距离，获取所述站点的允许误差距离；允许用户根据当前站点对停车秩序要求程度的不同而做适当的调整；

s4、所述后台运营管理平台根据轴心点a的经纬度坐标、轴心点b的经纬度坐标、宽度和允许误差距离构建虚拟电子围栏。

可选地，所述方法还包括：

s5、在共享单车还车时，多次接收测量单车的车载控制器发送的定位数据，根据多次接收的定位数据判断所述共享单车是否位于虚拟电子围栏内。

或者，所述方法还包括：

s5、在共享单车停车后，关锁时，车载控制器会自动定时发送多次定位数据给后台运营管理平台。

s6、在用户通过用户设备上的应用程序app确认还车时，根据多次接收的定位数据判断所述共享单车是否位于虚拟电子围栏内。

第三方面，本发明提供一种高精度电子围栏的实现系统，包括：

后台运营管理平台；分别与所述后台运营管理平台交互的运维终端、设置有带卫星定位模块的车载控制器的单车、用户设备；

所述运维终端与所述后台运营管理平台交互执行前述所述的方法。

本发明具有的有益效果：

本实施例中采用软硬件的一体化设计和高度整合，结合共享单车运营过程中用户使用和运营管理的需求特点，基于上述的虚拟电子围栏，可实现高精度的共享单车定点还车的管理功能，提高了用户使用体验。从技术上保证了共享单车可管理、好维护、易使用的应用效果，避免了乱停乱放、影响市容、妨碍交通等各种负面影响。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的高精度电子围栏的实现系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的高精度电子围栏的站点区域设定模型图；

图3为图2中轴心点的定位数据的分布示意图；

图4为图2所示的站点内和站点外定位数据和电子围栏的关系示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

本发明针对共享单车普遍存在的乱停乱放、管理困难等应用问题，以及民用卫星定位数据精度比较低等技术问题，自主研发和设计了带有卫星定位模块的车载控制器、基于云计算技术的运营管理平台、运行在智能手机上的站点设置软件模块和用户手机客户端(app)，通过低功耗设计的卫星定位设备开关机制、卫星定位数据采集机制、站点区域设置数据模型和计算方法等控制机制和计算方法，通过软硬件的一体化设计和高度整合，结合共享单车运营过程中用户使用和运营管理的需求特点，实现了共享单车定点还车的管理功能，提高了用户使用体验。从技术上保证了共享单车可管理、好维护、易使用的应用效果，避免了乱停乱放、影响市容、妨碍交通等各种负面影响。

本发明提供一种高精度电子围栏的实现系统，如图1所示，本发明的系统包括：后台运营管理平台；分别与所述后台运营管理平台交互的运维终端、设置有带卫星定位模块的车载控制器、用户设备(如用户手机客户端)；所述运维终端与所述后台运营管理平台交互执行下述的方法。

车载控制器位于共享单车如自行车、电动自行车等共享单车。运维终端和用户设备等均属于手机、ipad、固定终端等。

在本实施例中，上述车载控制器、运维终端和用户设备等均与运营管理平台交互。

本实施例的车载控制器包括：具有低功耗设计性能的电子控制主板、卫星定位模块、蓝牙定位模块、gprs通信模块和锁开关状态传感器、开锁电机等。在实际应用中，上述车载控制器还可包括锁舌、外壳等机械实体结构，本实施例不对其限定，根据实际需要配置和调整。

通过电子控制主板控制卫星定位模块和蓝牙定位模块的开关机制、卫星定位数据和蓝牙定位数据采集机制，进而利用gprs通信模块和运营管理平台进行通信，运营管理平台基于卫星定位数据的判断方式确定共享单车是否位于高精度的虚拟电子围栏内。

图1中示出了带有卫星定位模块的车载控制器、后台运营管理平台、站点设置软件模块、用户手机客户端(app)等软硬件装置，其中车载控制器高度集成了卫星定位模块、gprs通信模块等，通过gprs与后台运营管理平台进行指令接收处理和数据上报，对车辆的运动状态和使用状态进行控制和管理，运营人员可以通过运维终端上的站点设置软件模块对站点的允许停车区域进行设置和管理，普通用户可以通过智能手机上的用户客户端(app)进行自行车的借车和还车等处理，其中还车时，必须把车停放到指定的站点区域内，系统才允许用户正常还车，否则会提示用户还车失败，用户需要继续承担租车的租金和各种相关责任。下面对本发明的几个关键实施例进行详细说明。

一、站点虚拟电子围栏设置方法和操作流程：

为了方便运营管理人员快速准确设置停车站点的虚拟电子围栏，本实施例提供一个根据环境影响gps信号的误差距离的有效还车区域模型如图2所示，运营人员通过智能手机上的站点设置软件模块提供的功能，可以快速完成站点位置的设置。其实现步骤如下：

001、每个站点选择两个点(a点和b点，如图2所示)作为站点的轴心点；并指定站点的宽度(如图2所示的实线黑色框)。

本实施例中针对每个站点选用长方形结构表示，其中a点和b点均是长方形的两个短边的中心点。

002、在选定的两个点的其中一个点(a点)的位置放置好带有卫星定位模块的车载控制器，启动gps。在站点设置软件模块中操作设置a点坐标，通过后台运营管理平台，向指定的带有卫星定位模块的车载控制器发送获取位置指令，每隔一段时间(比如：2秒)采集一次定位数据，先去掉前面一部分(比如：30个)不太稳定的定位数据，然后再收集一批(比如：100个)同一位置的定位数据，通过进行去除奇异点和差分计算后，得到这个点的经纬度坐标。

003、在选定的两个点的另外一个点(b点)，重复步骤002。

004、根据a、b这两个点的经纬度坐标，以及多次采集的定位数据的分布的规律，如图3所示，计算出这个站点的允许误差，如图2中的根据站点环境对gps的影响而设置的允许误差距离，其中虚线框和实线框之间的距离为允许误差的距离。

005、将a、b点的经纬度坐标，当前站点的允许误差，以及站点精度要求等数据保存到运营管理平台数据库中。

当然，在实际应用中，为了确认站点位置数据的准确性，运营人员还可以选择站点内和站点外的几个点做验证测试，保证站点位置设置数据的准确性，如图4所示。也就是说，如果单车停放在图2所示的虚线框的范围内都属于还车成功。在地面显示的还车区域为实线框的还车区域。

本实施例中站点允许误差的计算方法：

卫星定位的精度在不同环境下是不一样的，通过研究和实际测量的情况分析，结合共享单车实际使用的特点，将多次实际测量数据的同一个点的绝大多数的数据(比如：90％)所落在的最小圆形的半径(参见附图3)，作为本站点的允许误差的距离。

不同精度要求的站点的实现方法：

由于定位数据的分布规律，必然会出现车辆实际位置在站点电子围栏外，而获取的定位数据在虚拟电子围栏内的情况，这种情况发生时，就会出现误判，而导致车辆停在电子围栏外面也被误认为是在站点内。这个概率在只判断一次的定位数据和判断多次的定位数据同时在电子围栏内是有非常大的区别的。为了满足不同站点对定位精度的不同要求，可以通过设置，在还车的定位判断时，根据不同的定位精度要求来决定判断几次定位数据在电子围栏内才允许还车(即定位精度与还车时的定位数据的判断次数关联)。精度要求越高的站点，用户需要等待的时间会越长，甚至也可能出现在站点内还车失败，需要多次尝试的问题。

为更好的理解本发明实施例的方案，说明如下：

本发明提供一种高精度电子围栏的实现方法，该方法包括如下步骤：

101、针对待设置停车站点的虚拟电子围栏，选择虚拟电子围栏的轴心点a和轴心点b、站点宽度；

102、采用测量单车的车载控制器多次采集轴心点a的经纬度坐标信息，并将采集的所有轴心点a的经纬度坐标信息发送后台运营管理平台；

103、所述后台运营管理平台基于多次采集的轴心点a的经纬度坐标信息，根据预设计算规则，获取轴心点a的经纬度坐标和第一允许误差距离。

举例来说，采用测量单车的车载控制器至少采集100次的轴心点a的经纬度坐标信息。

此外，后台运营管理平台将所有采集的轴心点a的经纬度坐标点求平均，平均值作为轴心点a的经纬度坐标；

且以平均值为圆心，采集的大于预设阈值(如90％)的经纬度坐标点都包括在圆圈内时，该圆圈的半径作为第一允许误差距离。

104、采用测量单车的车载控制器多次采集轴心点b的经纬度坐标信息，并将采集的所有轴心点b的经纬度坐标信息发送后台运营管理平台。

在具体应用中，采用测量单车的车载控制器至少采集100次的轴心点b的经纬度坐标信息。

105、后台运营管理平台基于多次采集的轴心点b的经纬度坐标信息，根据预设计算规则，获取轴心点b的经纬度坐标和第二允许误差距离。

具体地，后台运营管理平台将所有采集的轴心点b的经纬度坐标点求平均，平均值作为轴心点b的经纬度坐标；且以平均值为圆心，采集的大于预设阈值(如90％、85％、95％等)的经纬度坐标点都包括在圆圈内时，该圆圈的半径作为第二允许误差距离，如图3所示。

106、根据第一允许误差距离和第二允许误差距离，获取所述站点的允许误差距离(即图2中虚线框和实线框之间的距离)。

在该步骤中，允许用户根据当前站点对停车秩序要求程度的不同而做适当的调整。

107、所述后台运营管理平台将轴心点a的经纬度坐标、轴心点b的经纬度坐标、宽度和允许误差距离构建虚拟电子围栏。

在实际应用中，针对投放共享单车的城市/区域，可以通过上述方式，在城市/区域内设置多个虚拟电子围栏的站点，任意站点的设置方式均相同。由此，可使得投放共享单车的城市/区域精准管理单车的停放，提升用户对共享单车使用体验。

另外，本发明实施例还提供一种高精度电子围栏的实现方法，其特征在于，包括：

s1、运维终端向后台运营管理平台发送设置站点位置请求；

s2、运维终端接收所述后台运营管理平台返回的轴心点a的经纬度坐标、第一次允许误差距离、轴心点b的经纬度坐标和第二次允许误差距离。

其中，所述轴心点a的经纬度坐标、第一次允许误差距离、轴心点b的经纬度坐标和第二次允许误差距离为采用测试单车的车载控制器在待设置停车站点指定轴心点a和轴心点b分别多次采集，并发送后台运营管理平台，通过后台运营管理平台确定的。

s3、运维终端根据第一允许误差距离和第二允许误差距离，获取所述站点的允许误差距离。允许用户根据当前站点对停车秩序要求程度的不同而做适当的调整。

s4、后台运营管理平台根据轴心点a的经纬度坐标、轴心点b的经纬度坐标、宽度和允许误差距离构建虚拟电子围栏。

可选地，还包括下述的步骤s5：

s5、在共享单车还车时，多次接收共享单车的车载控制器发送的定位数据，根据多次接收的定位数据判断所述共享单车是否位于虚拟电子围栏内。

例如，在共享单车停车后，关锁时，车载控制器会自动定时发送多次定位数据给后台运营管理平台。此时，在用户通过app确认还车时，根据多次接收的定位数据判断所述共享单车是否位于虚拟电子围栏内。

本实施例中采用软硬件的一体化设计和高度整合，结合共享单车运营过程中用户使用和运营管理的需求特点，基于上述的虚拟电子围栏，可实现高精度的共享单车定点还车的管理功能，提升了用户使用体验。另外，从技术上保证了共享单车可管理、好维护、易使用的应用效果，避免了乱停乱放、影响市容、妨碍交通等各种负面影响。

基于上述设置的虚拟电子围栏，本实施例的借车的方法和处理流程：

第一步、当用户需要借车时，可以按下面的流程进行借车通过用户手机客户端(app)扫描自行车上的二维码，系统发送借车请求到后台运营管理平台。

第二步、后台运营管理平台检查自行车的运营状态，如果车辆属于正常可运营状态，则在客户端(app)上提示用户当前车辆的收费标准和允许停放的站点(用户可以详细查看)。

第三步、用户确认借车后，app向后台服务器发送开锁请求，通知车载控制器开锁，车载控制器打开车锁成功后，把结果反馈给后台运营管理平台，并打开卫星定位模块。

第四步、车载控制器每隔一段时间(比如：30秒)采集一次自行车的状态数据和卫星定位数据，上报给后台管理服务器，实现用户骑行过程的轨迹追踪。

基于上述设置的虚拟电子围栏，本实施例的定点还车的方法和处理流程：

当用户骑车达到目的地后，用户需要把共享单车停放在附近的站点的允许还车的区域内。定点还车的实现步骤如下：

第一步、把车停放在停车站点的允许还车区域后，锁好自行车；车载控制器在传感器的触发下，自动每隔一段时间(比如：2秒)通知卫星定位模块采集一次卫星定位数据，并将数据上报给后台运营管理平台。自动采集卫星定位数据多次(比如：5次)后，不再采集和发送(节约电能)。

第二步、用户打开手机，在用户手机客户端(app)中执行还车操作，在用户拿出手机并操作还车功能的同时，后台系统已经自动采集了不超过约定的尝试次数卫星定位数据，通过算法判定这些定位数据是否在允许还车的区域内，来判定用户是否按要求把自行车停放在站点内。如果是在站点内，用户可以快速完成还车操作，给用户的使用体验会非常好。

第三步、如果车载控制器自动上报的数据不能判定在某个站点的停车区域内，运营管理平台再尝试多次给车载控制器发指令，车载控制器采集并发送当前的定位数据给运营管理平台，运营管理平台判定新收到的数据和之前的数据累计的结果是否在某个停车区域内，如果在设定的尝试次数之内，都不能判断出定位数据在某个停车区域后，提示用户需要把自行车停放在规定的区域才能还车,还车失败。

第四步、用户还车成功后，车载控制器把gps关闭，并通知后台管理平台还车成功，后台管理服务平台把当前自行车的停车点信息、运营状态等进行更新，并根据用户借车的时间和运营计费规则进行计费等处理。

本发明针对共享单车存在的乱停乱放的问题，本发明实施例的方法实现了互联网租赁自行车高精度、快反应的电子围栏内定点还车的功能，既避免了互联网租赁自行车运营中出现乱停乱放、影响市容的问题，又降低了建设成本和运营管理成本，同时，提高了用户体验，方便群众使用。

上述各个实施例可以相互参照，本实施例不对各个实施例进行限定。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。