CN110490579B - 无人驾驶公交车无感知支付方法及支付*** - Google Patents

无人驾驶公交车无感知支付方法及支付*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无人驾驶公交车无感知支付方法及支付***，所述方法包括：获取乘客5G移动通信终端IMSI信息，确认时间、地点、乘客身份；建立乘客5G移动通信终端与无人驾驶车公交车车载5G基站、站台5G基站距离关系算法模型，判断乘客是否上下车；通过路径识别对已确定身份乘客进行无感收费。本发明通过5G基站、5G移动设备及设备与基站间空间距离算法研究，实现了乘客身份认证和无感支付，既满足无人驾驶条件下对精确的无人值守支付的需求又提高了无人驾驶车辆运行的效率。

Description

无人驾驶公交车无感知支付方法及支付***
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种基于5G技术的公交车无感知支付方法及支付***，适用于无人驾驶车辆的运营、收费、调度、客流统计及其他客流数据分析等。
背景技术
5G技术的落地将会为无人驾驶的大规模落地赋予更多可能性。作为5G应用场景中最明晰、最容易落地的行业领域之一，它会彻底改变人们驾驶出行模式，大幅度降低交通事故概率。目前国内多城市已经开始了无人驾驶公交车开放路段测试。为更好的实现智能化、智慧化的优质乘车体验，无人驾驶公交车收费***必须满足乘客的便捷支付、运营公司的精细化管理和城市交通的数据采集功能。
目前公交车支付***大多采用传统投币、非接触式IC卡、基于移动通信的手机二维码识别支付、人脸识别支付。该支付方式大多在公交司机的监督下进行，乘客需要通过投币、刷卡、刷手机、主动识别人脸等动作配合进行支付，无法满足无人驾驶公交车智慧化需求，例如：
1、目前支付方式如果用在无人驾驶公交车辆中，在乘客素质没有达到一定水平时，可能存在部分乘客上车不自觉刷卡现象，导致本身就是服务性公交公司在亏损运营的情况下回收运营成本更困难。
2、目前这种无监督的主动支付对于即将建立的信用体系，无法做到有凭据的事后追查，不利用通过交通支付行为完善居民信用体系。
3、目前支付方式均采用上车付费，下车无感知的方式，无法做好乘客上下车数据的闭环，不利于后期客流大数据分析，满足运营公司精细化管理和优化运营调度的需求。
4、人脸识别的支付方式，仍需主动识别人脸，当人脸信息库过大时识别可能存在延时及识别错误的问题，并且对外部光线、身高、识别角度等有一定要求，增加了支付时间，降低了公交车辆运行效率。
发明内容
发明目的：针对现有技术的不足，本发明提出一种无人驾驶公交车在乘客无感情况下的被动扣费方法及支付***，通过5G基站、5G移动设备及设备与基站间空间距离算法研究，实现了乘客身份认证和无感支付，既满足无人驾驶条件下对精确的无人值守支付的需求又提高了无人驾驶车辆运行的效率。
技术方案：根据本发明的第一方面，提出一种无人驾驶公交车无感知支付方法，包括以下步骤：
获取乘客5G移动通信终端IMSI信息，确认时间、地点、乘客身份；
乘客进行无感支付业务***验证；
建立乘客5G移动通信终端与无人驾驶车公交车车载5G基站、站台5G基站距离关系算法模型，判断乘客是否上下车；
通过路径识别对已确定身份乘客进行无感收费。
根据本发明的第二方面，提供一种无人驾驶公交车无感知支付***，包括：5G移动通信终端、5G车载基站、5G站台基站、后台服务器，乘客携带5G移动通信终端在候车与乘车过程中分别与5G站台基站、5G车载基站通信以实现移动通信功能；后台服务器用于在5G移动通信终端进入5G站台基站覆盖范围内时获取IMSI信息，确认时间、地点、乘客身份，并对乘客无感支付业务进行验证，以及用于建立乘客5G移动通信终端与车载5G基站、站台5G基站的距离关系模型，并通过路径识别对已确定身份乘客进行无感收费。
优选地，所述***还包括北斗卫星定位***，用于对5G移动通信终端以及车辆停靠站点点位信息进行位置核验。
有益效果：
(1)本发明通过建立5G移动通信终端与5G基站间信号强弱衰减算法模型，确定乘客与车辆间的上下车关系，实现了乘客的无感知识别。
(2)本发明通过5G移动通信终端中运营商SIM卡/eSIM卡中IMSI信息完成乘客身份认证，可对接各种支付平台，实现乘客无感知被动支付。实现乘客自由上下车辆，节省乘客时间，提升服务水平。
(3)本发明利用空间定位技术，实时获取车载5G基站设备、无人驾驶车辆、乘客5G移动通信终端、乘客时空信息，输出数据，便于运营公司建立完整数据平台，用于客流分析、线路规划、车辆调度等。
附图说明
图1为根据本发明实施例的无人驾驶公交车无感知支付***组件结构图；
图2为根据本发明实施例的无人驾驶公交车无感知支付方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明公开了一种在无人驾驶公交车上使用的乘客无感知的被动收费方法及支付***，如图1所示，该***包括：5G移动通信终端、5G车载基站、5G站台基站、北斗卫星定位***、后台服务器(未示出)，乘客携带5G移动通信终端在候车与乘车过程中分别与5G站台基站、5G车载基站通信以实现移动通信功能；后台服务器用于在5G移动通信终端进入5G站台基站覆盖范围内时获取IMSI信息，确认时间、地点、乘客身份，并对乘客无感支付业务进行验证，以及用于在乘客上车后建立乘客5G移动通信终端与无人驾驶车公交车车载5G基站距离关系算法模型，识别乘客是否下车，并通过路径识别对已确定身份乘客进行无感收费；北斗卫星定位***用于对5G移动通信终端以及车辆停靠站点点位信息进行位置核验。
该***的识别方法是根据在车载5G基站下5G移动通信设备的信号衰减趋势，建立算法模型，通过信号衰减计算携带5G移动通信终端的乘客的运动轨迹，利用站台周围5G基站的邻区定位确定乘客实时位置，利用北斗卫星定位***进行位置校验，通过移动运营商SIM卡/eSIM卡中IMSI号(International Mobile Subscriber Identification Number，国际移动用户识别码)核验乘客身份，身份和位置确认后自动扣除乘客乘车费用。参照图2，方法包括以下步骤：
第一步：获取乘客5G移动通信终端IMSI信息，确认时间、地点、乘客身份。
运营商布置在公交站台的5G基站提供5G移动通信终端的接入功能，当乘客携带5G移动通信终端进入公交站台的5G基站覆盖范围后，后台服务器可从终端与基站之间交互的信息得到5G移动终端IMSI号码以及基站识别到用户移动终端的时间TIME，然后在核心网信令呼叫历史记录(Call History Record，CHR)数据库里，根据imsi等于被定位移动终端IMSI号码和mme_uesiap_utc等于被定位时间TIME查询该IMSI号码在该时间TIME的device_num、mme_uesiap、enodeb_id，其中mme_uesiap_utc为MME分配的UES1AP连接标识产生时间，device_num为基站的设备编号，mme_uesiap为MME UE S1 Application Protocol ID号，enodeb_id为基站的ID；通过查询到的移动终端附近基站编号、基站ID信息，根据站台布置基站时所建立的与基站编号和ID相对应的地点关联关系，例如：基站编号001,--对应站台新街口南站，可以确定乘客当前的位置。可以同时上报公交站台的5G基站的频点号(ARFCN)、基站参考信号接收功率Qrxlevmeas值以及物理号(PCI)等信息，上报的站台5G基站信息用于后续建立5G通信基站与5G移动通信终端损耗算法模型。通过站台5G基站位置信息初步确认乘客5G移动终端位置信息，为排除乘客流动性和路过乘客的不确定性等位置因素影响，利用北斗定位***对5G移动通信终端进行位置二次核验，以确定携带5G移动通信终端乘客的身份、时间、地点等信息。
第二步：无感支付业务***验证。
在第一步已经对站台乘客的身份、时间、地点信息进行确认后，通过公交站台5G基站实时上传进入覆盖范围内乘客已审核确认的身份、时间、地点信息到无感支付业务***后台。确定乘客是否开通了该项无感支付业务；已开通无感支付业务乘客绑定支付通道是否满足支付条件，如钱包金额或信用评分。对满足无感支付业务***认证乘客做身份标签。
第三步：建立乘客5G移动通信终端与无人驾驶车公交车车载5G基站、站台5G基站距离关系算法模型，判断乘客是否上下车。
(1)利用传播路径损耗模型计算得到5G移动终端和5G基站之间的距离i；
根据自由空间中电磁波传播模型，可用如下公式计算空间的传播损耗：
Figure GDA0002208918710000041
其中Pr是基站参考信号接收功率，Pt是基站发射天线的发射功率，Gt和Gr分别是基站发射天线和接收天线的增益，λ是波长，i是5G移动通信终端与5G基站间距离，单位是米。
对数化得到传播损耗公式：
Figure GDA0002208918710000042
其中PL表示路径传播损耗，功率损耗与5G终端与基站间的距离i的平方成反比。当已知车载基站与站台基站信号频率时，可得到其波长，则可依据上式计算出5G移动通信终端与5G基站间距离。
(2)构建5G移动通信终端和车载5G基站、站台5G基站之间的距离关系模型，求得5G移动通信终端的坐标；
根据步骤(1)，估算得出5G移动通信终端距离车载5G基站距离i1，距离站台5G基站距离i2，使用北斗定位***对车载基站和站台基站进行实时测距，定义为距离d，同时可以得到车载5G基站和站台5G基站的坐标(x1,y1)和(x2,y2)。此时，根据最小二乘法可以在两基站相连所在直线上找到一个距离5G移动通信终端的距离最短的点，视作5G移动通信终端的坐标。
设直线表达式为y＝ax+b，使用如下最小二乘法公式：
a＝(N∑xy-∑x∑y)/(N∑x2-(∑x)2)
Figure GDA0002208918710000051
N表示基站数量，
Figure GDA0002208918710000052
和
Figure GDA0002208918710000053
分别表示x和y的平均值，确定该直线形式后代入i1、i2以及d计算5G移动通信终端的坐标。在车辆行进过程中，5G移动通信终端与车载5G基站距离i1基本不变，根据与不同站台5G基站之间的距离变化计算所得坐标的变化，可以获得5G移动通信终端的路线变化。
当计算出5G移动终端与车载5G基站之间的距离i在指定范围内变化，例如存在0<i≤10米变化关系，且5G移动终端在车载5G基站内持续时间超过指定时间阈值，例如时间t≥5min时，***默认乘客在车上。
(3)根据与步骤(1)及步骤(2)相同原理，利用乘客5G移动通信终端与车载及站台基站间的信号变化反向计算出乘客离开无人驾驶公交车和公交站台。当5G移动终端与车载5G基站之间的距离超过指定阈值，且计算出的5G移动通信终端路线变化不在该路线范围内，可确定乘客下车，乘客下车后，从站台基站上报的信息中获取时间和下车站点的位置。
第四步：通过精准路径识别对已确定身份乘客进行无感收费。
第一步已确定乘客身份信息、第二步对已确认的乘客信息进行业务核验，第三步根据5G基站与手机信号等关系确认乘客上下车地点，以上三步即确认了时间、人物、是否上车、上车车站、下车车站信息，利用北斗定位***对站台点位进行核验，并对中间过程形成精准车辆及乘客出行路径。路径核验无问题无感支付后台***生成客户乘车报表，根据乘客精准出行路径与***已绑定的支付渠道完成乘客出行扣费，扣费内容24H内生产报表反馈到乘客。

Claims (4)

1.一种无人驾驶公交车无感知支付方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取乘客5G移动通信终端IMSI信息，确认时间、地点、乘客身份，包括：当乘客携带5G移动通信终端进入公交站台的5G基站覆盖范围后，从终端与基站之间交互的信息得到5G移动终端IMSI号码以及基站识别到用户移动终端的时间TIME，然后在核心网信令呼叫历史记录里查询该IMSI号码在该时间TIME的基站设备编号和基站ID，根据基站设备编号和基站ID与基站布设位置的关联关系，确定乘客当前所在位置；
乘客进行无感支付业务***验证；
建立乘客5G移动通信终端与无人驾驶车公交车车载5G基站、站台5G基站距离关系算法模型，判断乘客是否上下车，包括：
(1)利用传播路径损耗模型计算得到5G移动通信终端和5G基站之间的距离，包括：
根据自由空间中电磁波传播模型，用如下公式计算空间的传播损耗：
Figure FDA0003621342700000011
其中Pr是基站参考信号接收功率，Pt是基站发射天线的发射功率，Gt和Gr分别是基站发射天线和接收天线的增益，λ是波长，i是5G移动通信终端与5G基站间距离，单位是米；
对数化得到传播损耗公式：
Figure FDA0003621342700000012
其中PL表示路径传播损耗，功率损耗与5G终端与基站间的距离i的平方成反比，当已知车载基站与站台基站信号频率时，可得到其波长，则可依据上式计算出5G移动通信终端与5G基站间距离；
(2)构建5G移动通信终端和车载5G基站、站台5G基站之间的距离关系模型，求得5G移动通信终端的坐标，包括：
根据步骤(1)，估算得出5G移动通信终端距离车载5G基站距离i1，距离站台5G基站距离i2，对车载基站和站台基站进行实时测距，定义为距离d，同时得到车载5G基站和站台5G基站的坐标(x1,y1)和(x2,y2)，根据最小二乘法在两基站相连所在直线上找到一个距离5G移动通信终端的距离最短的点，视作5G移动通信终端的坐标；
设直线表达式为y＝ax+b，使用如下最小二乘法公式：
a＝(N∑xy-∑x∑y)/(N∑x2-(∑x)2)
Figure FDA0003621342700000021
N表示基站数量，
Figure FDA0003621342700000022
和
Figure FDA0003621342700000023
分别表示x和y的平均值，确定该直线形式后代入i1、i2以及d计算5G移动通信终端的坐标；
(3)在车辆行进过程中，5G移动通信终端与车载5G基站距离i1基本不变，根据与不同站台5G基站之间的距离变化计算所得坐标的变化，得到5G移动通信终端的行动轨迹；
(4)当5G移动通信终端和车载5G基站之间的距离i在指定范围内变化，且5G移动终端在车载5G基站内持续时间高于设定时间阈值时，认为乘客在车上；
(5)根据与步骤(1)-(4)相同原理，利用乘客5G移动通信终端与车载及站台基站间的信号变化反向计算出乘客离开无人驾驶公交车和公交站台；
通过路径识别对已确定身份乘客进行无感收费。
2.根据权利要求1所述的无人驾驶公交车无感知支付方法，其特征在于，所述方法还包括：得到乘客位置后利用北斗定位***对5G移动通信终端进行位置核验。
3.一种无人驾驶公交车无感知支付***，其特征在于，包括：5G移动通信终端、5G车载基站、5G站台基站、后台服务器，乘客携带5G移动通信终端在候车与乘车过程中分别与5G站台基站、5G车载基站通信以实现移动通信功能；后台服务器用于在5G移动通信终端进入5G站台基站覆盖范围内时获取IMSI信息，确认时间、地点、乘客身份，并对乘客无感支付业务进行验证，以及用于建立乘客5G移动通信终端与车载5G基站、站台5G基站的距离关系模型，判断乘客是否上下车，并通过路径识别对已确定身份乘客进行无感收费，其中后台服务器获取IMSI信息，确认时间、地点、乘客身份包括：当乘客携带5G移动通信终端进入公交站台的5G基站覆盖范围后，从终端与基站之间交互的信息得到5G移动终端IMSI号码以及基站识别到用户移动终端的时间TIME，然后在核心网信令呼叫历史记录里查询该IMSI号码在该时间TIME的基站设备编号和基站ID，根据基站设备编号和基站ID与基站布设位置的关联关系，确定乘客当前所在位置；并且其中，后台服务器建立乘客5G移动通信终端与车载5G基站、站台5G基站的距离关系模型，判断乘客是否上下车包括：
(1)利用传播路径损耗模型计算得到5G移动通信终端和5G基站之间的距离，包括：
根据自由空间中电磁波传播模型，用如下公式计算空间的传播损耗：
Figure FDA0003621342700000031
其中Pr是基站参考信号接收功率，Pt是基站发射天线的发射功率，Gt和Gr分别是基站发射天线和接收天线的增益，λ是波长，i是5G移动通信终端与5G基站间距离，单位是米；
对数化得到传播损耗公式：
Figure FDA0003621342700000032
其中PL表示路径传播损耗，功率损耗与5G终端与基站间的距离i的平方成反比，当已知车载基站与站台基站信号频率时，可得到其波长，则可依据上式计算出5G移动通信终端与5G基站间距离；
(2)构建5G移动通信终端和车载5G基站、站台5G基站之间的距离关系模型，求得5G移动通信终端的坐标，包括：
根据步骤(1)，估算得出5G移动通信终端距离车载5G基站距离i1，距离站台5G基站距离i2，对车载基站和站台基站进行实时测距，定义为距离d，同时得到车载5G基站和站台5G基站的坐标(x1,y1)和(x2,y2)，根据最小二乘法在两基站相连所在直线上找到一个距离5G移动通信终端的距离最短的点，视作5G移动通信终端的坐标；
设直线表达式为y＝ax+b，使用如下最小二乘法公式：
a＝(N∑xy-∑x∑y)/(N∑x2-(∑x)2)
Figure FDA0003621342700000033
N表示基站数量，
Figure FDA0003621342700000034
和
Figure FDA0003621342700000035
分别表示x和y的平均值，确定该直线形式后代入i1、i2以及d计算5G移动通信终端的坐标；
(3)在车辆行进过程中，5G移动通信终端与车载5G基站距离i1基本不变，根据与不同站台5G基站之间的距离变化计算所得坐标的变化，得到5G移动通信终端的行动轨迹；
(4)当5G移动通信终端和车载5G基站之间的距离i在指定范围内变化，且5G移动终端在车载5G基站内持续时间高于设定时间阈值时，认为乘客在车上；
(5)根据与步骤(1)-(4)相同原理，利用乘客5G移动通信终端与车载及站台基站间的信号变化反向计算出乘客离开无人驾驶公交车和公交站台。
4.根据权利要求3所述的无人驾驶公交车无感知支付***，其特征在于，还包括北斗卫星定位***，用于对5G移动通信终端以及车辆停靠站点点位信息进行位置核验。
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