吳惠惠

(四川大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，四川成都 610207)

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)居民私家車擁有量的迅速增加，截止2014年底私家車達(dá)1.05億輛，與2013年相比增加了1 752萬輛，增長(zhǎng)19.89%［1］。與不斷增長(zhǎng)的私家車數(shù)量相比，有限的停車位無法解決停車的問題越來越突出。另一方面，在出入停車場(chǎng)時(shí)傳統(tǒng)的收費(fèi)方式是現(xiàn)金支付和IC卡支付?，F(xiàn)金支付因?yàn)檎亿H通常會(huì)造成出入口的擁堵，IC卡支付需額外辦理一張泊車卡，該卡非實(shí)名制且易丟失。

隨著信息與通信技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶日益增多。截至2014年12月，中國(guó)手機(jī)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)5.57億，占上網(wǎng)人群的85.8%，較2013年底增加了5 672萬人。2014年中國(guó)網(wǎng)民手機(jī)商務(wù)應(yīng)用中手機(jī)網(wǎng)購(gòu)、手機(jī)支付、手機(jī)銀行等增長(zhǎng)分別為63.5%，73.2%和69.2%，遠(yuǎn)超其他手機(jī)應(yīng)用增長(zhǎng)幅度［2］。

鑒于普遍存在的停車難問題，以及手機(jī)等移動(dòng)終端的普及和手機(jī)支付的高可用性。本文提出了智能停車引導(dǎo)及NFC支付系統(tǒng)方案，其包含GPS或北斗定位后查找周邊停車場(chǎng)信息，支持提前預(yù)約心儀的停車位，提供最佳路線的地圖導(dǎo)航，在移動(dòng)終端使用NFC支付方式直接支付停車費(fèi)用，以及停車場(chǎng)周邊商戶推薦等功能。本方案具有查、訂、導(dǎo)、停、薦、付等更加完善的功能特點(diǎn)，符合智慧城市的建設(shè)理念。

1 NFC技術(shù)

NFC(Near Field Communication)是近距離無線通訊技術(shù)，簡(jiǎn)稱近場(chǎng)通信，其是一種短距高頻的無線電技術(shù)，在13.56 MHz頻率運(yùn)行于10 cm距離內(nèi)。其傳輸速度有 106 kbit·s－1、212 kbit·s－1或 424 kbit·s－1這3種［3］。目前近場(chǎng)通信的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有 ECMA －340［3］和 ISO/IEC IS 18092［4］。

NFC技術(shù)具有較高的安全性與便捷性。硬件實(shí)現(xiàn)的加密和解密過程都在NFC的安全單元內(nèi)部獨(dú)立運(yùn)算，使NFC的賬務(wù)信息和交易記錄完全獨(dú)立于手機(jī)操作系統(tǒng)［5］。NFC技術(shù)與RFID、藍(lán)牙、紅外等通信技術(shù)相比，其使用一對(duì)一的近距離通信更具安全性，具有成本低、耗能低、建立連接時(shí)間短，是一種理想的面向消費(fèi)的交易方式。

NFC技術(shù)使用面廣，用戶憑借NFC功能的移動(dòng)終端可自由出行，如在日本、歐盟、美國(guó)等地廣泛用作機(jī)場(chǎng)登機(jī)驗(yàn)證、大廈門禁鑰匙、交通一卡通、購(gòu)物信用卡、支付卡等。我國(guó)北京、廈門等城市從2013年開始陸續(xù)推出基于NFC的非接觸式市政交通“一卡通”，該卡可用于購(gòu)買車票和在某些商場(chǎng)購(gòu)物等。小米、華為等國(guó)產(chǎn)品牌都推出了支持NFC功能的手機(jī)。這些基礎(chǔ)設(shè)施的建立為用NFC支付停車費(fèi)創(chuàng)造了有利條件。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析

智能停車引導(dǎo)及NFC支付系統(tǒng)是一套功能完善的智能停車方案。該方案包含的主要功能有:(1)移動(dòng)終端使用GPS或北斗定位查找周邊停車場(chǎng)的具體信息，如空余車位數(shù)、收費(fèi)方式、收費(fèi)價(jià)格等。(2)用戶根據(jù)所獲取的信息選擇最符合需求的停車位并提前預(yù)約。(3)系統(tǒng)根據(jù)用戶預(yù)約的停車場(chǎng)，展示用戶當(dāng)前位置到預(yù)約停車場(chǎng)導(dǎo)航的電子地圖和最佳路線。(4)用戶到達(dá)停車場(chǎng)入口后，使用NFC技術(shù)的移動(dòng)終端靠近停車場(chǎng)入口的NFC識(shí)別終端，用戶的移動(dòng)終端得到認(rèn)證后進(jìn)入停車場(chǎng)停車并開始計(jì)算停車時(shí)間。(5)系統(tǒng)根據(jù)用戶停車的位置，提供周邊商圈的餐飲娛樂商戶，為用戶提供參考。(6)用戶取車離開停車場(chǎng)時(shí)，使用NFC的移動(dòng)終端靠近停車場(chǎng)出口的NFC識(shí)別終端，根據(jù)停車時(shí)間快速自動(dòng)收費(fèi)。由這些基本功能展現(xiàn)的場(chǎng)景如圖1所示。

2.1 用戶對(duì)周圍停車場(chǎng)的查詢與預(yù)約

在用戶的移動(dòng)終端上，通過對(duì)用戶當(dāng)前位置使用GPS或北斗定位后，給出用戶附近停車場(chǎng)的空閑停車位的實(shí)時(shí)信息。用戶可根據(jù)所顯示的信息提前預(yù)約所需的停車位，確保有車位可停。同時(shí)可根據(jù)用戶所預(yù)約的停車場(chǎng)調(diào)用其移動(dòng)設(shè)備端地圖API來顯示地圖，使其更加方便快捷地找到預(yù)約停車場(chǎng)。

所有停車場(chǎng)的信息需要實(shí)時(shí)采集和更新并傳輸?shù)酵＼噲?chǎng)中央控制系統(tǒng)，中央控制系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)后，根據(jù)各移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，將所請(qǐng)求停車場(chǎng)的當(dāng)前數(shù)據(jù)信息傳輸給對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的移動(dòng)終端。根據(jù)信息采集系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)，以及系統(tǒng)間的關(guān)系確保用戶在查詢和預(yù)約停車位時(shí)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性［6］。用戶查詢與預(yù)約服務(wù)時(shí)涉及到用戶、移動(dòng)終端、停車場(chǎng)、中央控制系統(tǒng)4部分的職能和相互間的聯(lián)系。具體的用戶查詢與預(yù)約停車位流程如圖2所示。

圖2 用戶查詢與預(yù)約停車位流程圖

2.2 使用NFC技術(shù)的認(rèn)證與支付

在用戶進(jìn)出停車場(chǎng)使用支持NFC功能移動(dòng)終端的過程中，將移動(dòng)終端作為被讀模式。用戶進(jìn)入停車場(chǎng)時(shí)，將移動(dòng)設(shè)備靠近停車場(chǎng)的NFC識(shí)別終端時(shí)，用戶的移動(dòng)終端則自動(dòng)作為應(yīng)答器來響應(yīng)設(shè)備的識(shí)別，并以此進(jìn)行身份識(shí)別和認(rèn)證并開始計(jì)時(shí)。用戶出停車場(chǎng)時(shí)，被識(shí)別用戶的移動(dòng)終端將作為NFC電子錢包［7］進(jìn)行停車費(fèi)的支付。使用NFC支付的過程需4個(gè)步驟:發(fā)起請(qǐng)求、驗(yàn)證信息、判斷余額、完成支付［8］。NFC支付停車費(fèi)流程如圖3所示。

圖3 使用NFC支付流程圖

2.3 信息推薦功能

用戶在停車場(chǎng)停車后，系統(tǒng)可根據(jù)用戶所在停車場(chǎng)的地理位置，將停車場(chǎng)附近且與該系統(tǒng)提供商合作或有用戶支付記錄的餐飲娛樂企業(yè)或商家團(tuán)購(gòu)等優(yōu)惠信息推薦給用戶。既給用戶提供了實(shí)用信息又方便了用戶的消費(fèi)。每個(gè)商戶都配備NFC識(shí)別終端，用戶無需帶錢包出門僅使用NFC功能的移動(dòng)設(shè)備在各個(gè)商戶中便可進(jìn)行消費(fèi)。商業(yè)消費(fèi)與停車消費(fèi)的不同之處在于停車消費(fèi)是用戶發(fā)起付費(fèi)請(qǐng)求，而商業(yè)消費(fèi)是由NFC支付終端發(fā)起付費(fèi)請(qǐng)求，其后續(xù)流程與圖3相同。對(duì)車主用戶的個(gè)性化推薦系統(tǒng)分為4個(gè)層次:數(shù)據(jù)收集、用戶建模、推薦算法、推薦輸出［9］。關(guān)于用戶所在的停車場(chǎng)周邊商戶信息推薦功能模型如圖4所示。

2.4 方案分析

圖4 信息推薦模型

目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)停車問題的研究及解決方案有軟件系統(tǒng)或設(shè)計(jì)方案兩類。如美國(guó)Streetline公司開發(fā)了一套幫助查找停車場(chǎng)信息的應(yīng)用軟件“Parker”［10］，深圳市前海碩極科技有限公司研發(fā)的出行導(dǎo)航類手機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品“停車百事通”［11］。文獻(xiàn)［12］提出的基于NFC和GPS的停車引導(dǎo)信息系統(tǒng)包括查找、定位和智能出入停車場(chǎng)。文獻(xiàn)［13］使用RFID卡在進(jìn)入停車場(chǎng)時(shí)進(jìn)行身份識(shí)別，但不支持停車費(fèi)支付功能。本文方案與這4種具有一定代表性的軟件或方案進(jìn)行對(duì)比，其結(jié)果如表1所示。

表1 各方案間的功能對(duì)比

由表1可知，本方案的特點(diǎn)有:(1)不僅可支持GPS定位還支持我國(guó)自主研發(fā)的北斗定位系統(tǒng)，這種改進(jìn)更加符合我國(guó)國(guó)情。(2)預(yù)約功能確保車主到達(dá)停車場(chǎng)后一定有車位可停，從而減少因找停車場(chǎng)與停車位所帶來的時(shí)間浪費(fèi)，人性化好。(3)周邊商戶推薦功能是一種個(gè)性化的定制，方便用戶的同時(shí)還促進(jìn)了消費(fèi)。(4)NFC技術(shù)除了包含身份認(rèn)證與識(shí)別功能，還擁有RFID無法替代的支付功能，且NFC是近場(chǎng)通訊，安全性強(qiáng)、效率高。(5)本方案功能齊全，整體較為完善。

3 結(jié)束語

智能停車引導(dǎo)及NFC支付系統(tǒng)有效解決了停車難的問題，查找與預(yù)約功能使用戶找車位更加方便、高效，緩解了城市交通的擁堵狀況，使人們的生活更加方便快捷。該系統(tǒng)對(duì)于NFC技術(shù)有很大的推動(dòng)作用，讓這種便捷和安全性較高的技術(shù)得以更好地應(yīng)用，也推動(dòng)了NFC支付這一支付模式在我國(guó)的使用與推廣。與此同時(shí)，智能停車系統(tǒng)的推廣與使用也促進(jìn)了智慧城市的建設(shè)，符合現(xiàn)代科技與智能化發(fā)展的趨勢(shì)。下一步將重點(diǎn)關(guān)注該方案的實(shí)現(xiàn)過程，以及如何提高NFC支付的安全性和人機(jī)界面的友好性等。

［1］ 李開國(guó)．特大城市機(jī)動(dòng)車增長(zhǎng)與分布特征研究［J］．交通與運(yùn)輸:學(xué)術(shù)版，2013(2):1 －4．

［2］ 中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心．中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告［M］．北京:中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心，2015．

［3］ ECMA．ECMA －340 near field communication interface and protocol(NFCIP －1)［S］．Geneva:ECMA International，2013．

［4］ ISO/IEC．ISO/IEC 18092:2013 information technology－telecommunications and information exchange between systems－near field communication－ －interface and protocol(NFCIP －1)［S］．Geneva:ISO/IEC，2013．

［5］ 劉岸．NFC大戰(zhàn)二維碼:安全便捷何時(shí)可兼得［J］．中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2015(2):74－76．

［6］ 馬靜，傅妍芳，范會(huì)敏．RFID在綜合化城市停車場(chǎng)信息管理系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］．軟件工程師，2015，18(1):5，11．

［7］ 欒博．基于NFC的電子錢包的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］．北京:北京郵電大學(xué)，2014．

［8］ 儲(chǔ)波．基于NFC技術(shù)的高校管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及安全性研究［D］．上海:華東理工大學(xué)，2014．

［9］ 單明．基于個(gè)性化推薦的電子商務(wù)推薦系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］．長(zhǎng)春:吉林大學(xué)，2014．

［10］ Streetline．Parker［EB/OL］．(2015 －01 －20)［2015 －02 －28］http://www．theparkerapp．com．

［11］深圳市前海碩極科技有限公司．停車百事通［S］．(2013－10 －15)［2015－02－28］http://www．soargift．com．

［12］ Nitin K Bhat，Shamyak Moorthy，Siddharth Krishna Sinha，et al．A proposed model for parking guidance and information system using near field communication and global positioning system［J］．International Journal of Recent Advances in Engineering ＆ Technology，2014，2(1):24 －27．

［13］趙利芳．智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］．信息通信，2015(1):88－89．