本實(shí)用新型涉及軌道交通消費(fèi)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于二維碼脫機(jī)認(rèn)證的軌道交通售檢票消費(fèi)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

從國(guó)內(nèi)軌道交通建立以來(lái)，先后有紙質(zhì)車票、磁票和IC卡（Integrated Circuit Card，集成電路卡）作為AFC(Auto Fare Collection，自動(dòng)售檢票)系統(tǒng)票證介質(zhì)，尤其是IC卡，作為方便、安全、設(shè)備簡(jiǎn)單的票證，一經(jīng)啟用便被廣泛采用。伴隨著軌道交通路網(wǎng)的發(fā)展，傳統(tǒng)的IC卡在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)中成本、車票調(diào)配、資金管理等方面暴露出不少問(wèn)題。實(shí)體IC卡檢票過(guò)閘的方式，造成終端設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備故障率和維護(hù)成本較高。

軌道交通日常運(yùn)營(yíng)客流的潮汐效應(yīng)對(duì)于車票的靈活調(diào)配能力提出了較高的要求；開(kāi)通線路的增加、客流的增長(zhǎng)預(yù)期也對(duì)車票的采購(gòu)計(jì)劃提出了更精細(xì)的管理要求；客流的增多，使得同樣比例下車票的損失、丟失絕對(duì)數(shù)量大大增加，從而增加了日常的運(yùn)營(yíng)成本；購(gòu)買(mǎi)車票帶來(lái)的大量現(xiàn)金流轉(zhuǎn)，給車站票款繳交和現(xiàn)金管理帶來(lái)一定難度。

隨著城市軌道路網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，傳統(tǒng)依據(jù)IC卡、現(xiàn)金的模式逐漸向無(wú)現(xiàn)金、信用消費(fèi)模式演變?，F(xiàn)有的軌道交通AFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是一個(gè)采用了一個(gè)較為成熟的封閉網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，支付方式采用脫機(jī)電子錢(qián)包消費(fèi)模式，即先對(duì)電子錢(qián)包充值后才能消費(fèi)的方式。由于采用這種模式就會(huì)存在乘客充值或購(gòu)票不方便，支付效率低，出行體驗(yàn)單一等缺點(diǎn)。典型的聯(lián)機(jī)二維碼支付存在交易時(shí)間較長(zhǎng)、斷網(wǎng)無(wú)法使用、對(duì)多級(jí)票價(jià)實(shí)現(xiàn)較為困能等缺點(diǎn)，給二維碼支付取代IC卡對(duì)于消費(fèi)模式的轉(zhuǎn)變帶來(lái)了諸多難題。

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展、智能終端設(shè)備的普及使得二維碼的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，使用二維碼替代部分IC卡的應(yīng)用具有可行性。但是現(xiàn)有技術(shù)的二維碼檢票技術(shù)，使用過(guò)程中需要生成多次二維碼，且需要進(jìn)行多次掃描，使用非常繁瑣，會(huì)導(dǎo)致檢票過(guò)閘時(shí)間較長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)二維碼實(shí)現(xiàn)虛擬車票需要生成多次二維碼，并進(jìn)行多次掃描，給二維碼取代IC卡的消費(fèi)模式轉(zhuǎn)變帶來(lái)了諸多難題等的缺陷，提供一種基于二維碼脫機(jī)認(rèn)證的軌道交通售檢票消費(fèi)系統(tǒng)。

本實(shí)用新型是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題：

一種基于二維碼脫機(jī)認(rèn)證的軌道交通售檢票消費(fèi)系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，所述軌道交通售檢票消費(fèi)系統(tǒng)包括終端設(shè)備、車站系統(tǒng)、中央系統(tǒng)、清分系統(tǒng)和票務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)；

所述車站系統(tǒng)對(duì)應(yīng)布置于不同的車站，所述車站系統(tǒng)與對(duì)應(yīng)車站的終端設(shè)備通信連接；所述中央系統(tǒng)分別與所述車站系統(tǒng)和所述清分系統(tǒng)通信連接；

所述終端設(shè)備包括控制器和讀寫(xiě)器，所述讀寫(xiě)器包括二維碼掃描器和藍(lán)牙模塊；

所述票務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)用于生成二維碼；

所述讀寫(xiě)器用于通過(guò)所述二維碼掃描器讀取終端設(shè)備生成的二維碼中的二維碼信息，并發(fā)送至所述控制器；

所述控制器用于調(diào)用所述藍(lán)牙模塊，以使所述藍(lán)牙模塊與所述終端設(shè)備建立通信連接。

較佳地，所述移動(dòng)終端用于根據(jù)消費(fèi)密鑰以及所述二維碼信息生成二維碼；

所述讀寫(xiě)器包括：

密鑰模塊，所述密鑰模塊包括若干PSAM（銷售點(diǎn)終端安全存取模塊）卡；

所述PSAM卡用于存儲(chǔ)消費(fèi)密鑰。

較佳地，所述二維碼采用QR Code（一種矩陣二維碼符號(hào)）編碼。

較佳地，所述讀寫(xiě)器還用于識(shí)別IC卡及基于NFC的終端設(shè)備。

較佳地，所述藍(lán)牙模塊通過(guò)GATT（一種通信協(xié)議）協(xié)議與所述終端設(shè)備通信連接。

本實(shí)用新型的積極進(jìn)步效果在于：本實(shí)用新型只需生成一次二維碼，進(jìn)行一次掃描即可完成檢票過(guò)閘，大大減少了檢票過(guò)閘時(shí)間，提高了使用便利性。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的基于二維碼脫機(jī)認(rèn)證的軌道交通售檢票消費(fèi)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面舉個(gè)較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖來(lái)更清楚完整地說(shuō)明本實(shí)用新型。

如圖1所示，本實(shí)施例的基于二維碼脫機(jī)認(rèn)證的軌道交通售檢票消費(fèi)系統(tǒng)包括終端設(shè)備1、車站系統(tǒng)2、清分系統(tǒng)3和票務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)4。其中，終端設(shè)備1包括控制器11、讀寫(xiě)器12、二維碼掃描器13、藍(lán)牙模塊14和RFID射頻模塊15。本實(shí)施例的軌道交通售檢票消費(fèi)系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等能夠?qū)崿F(xiàn)購(gòu)票、檢票、計(jì)費(fèi)、收費(fèi)、統(tǒng)計(jì)全過(guò)程的自動(dòng)化系統(tǒng)。清分系統(tǒng)可通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，可記錄資金往來(lái)交易，按照一定的規(guī)則進(jìn)行匯總分類計(jì)算出對(duì)帳文件，并進(jìn)行軋差處理。車站系統(tǒng)用于管理各個(gè)車站的票務(wù)、運(yùn)行、客流等。終端設(shè)備安裝于各軌道交通線路車站，用于車票發(fā)售、進(jìn)站檢票、出站檢票、充資、驗(yàn)票分析等讀寫(xiě)交易處理。RFID射頻模塊為用于實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)器與軌道交通專用車票、城市公共交通卡、銀行卡、銀聯(lián)卡、NFC終端設(shè)備等乘車憑證進(jìn)行非接觸式無(wú)線通信的模塊。二維碼采集器用于對(duì)終端設(shè)備APP顯示的二維碼進(jìn)行掃描識(shí)別。藍(lán)牙模塊用于實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備與終端設(shè)備建立傳輸通道以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

下面對(duì)本實(shí)施例的軌道交通售檢票消費(fèi)系統(tǒng)的工作原理做進(jìn)一步介紹：

票務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)在接收到終端設(shè)備發(fā)送的請(qǐng)求時(shí)，將賬戶信息、賬戶認(rèn)證碼、過(guò)程密鑰信息等發(fā)送至終端設(shè)備以生成二維碼。這些信息共同組成了安全的虛擬車票，據(jù)此實(shí)現(xiàn)脫機(jī)數(shù)據(jù)認(rèn)證和通行控制。安全認(rèn)證信息為通過(guò)過(guò)程密鑰和安全加密算法對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)認(rèn)證的安全認(rèn)證數(shù)據(jù)。另外，票務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)還負(fù)責(zé)終端設(shè)備APP用戶的注冊(cè)、支付賬戶綁定、設(shè)置信用模式的計(jì)費(fèi)、二維碼密鑰系統(tǒng)的管理等。

需要說(shuō)明的是，用戶通過(guò)票務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行用戶注冊(cè)之后，票務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)才會(huì)響應(yīng)終端設(shè)備發(fā)送的請(qǐng)求。具體的，用戶在終端設(shè)備安裝的移動(dòng)應(yīng)用APP上通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與票務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)通信連接，進(jìn)行用戶注冊(cè)。注冊(cè)完成之后，用戶需要進(jìn)出站，打開(kāi)APP向后臺(tái)（票務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)）發(fā)送請(qǐng)求，票務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)根據(jù)請(qǐng)求生成賬戶ID、賬戶認(rèn)證碼和分散因子等二維碼生成信息，票務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)將二維碼生成信息發(fā)送給終端設(shè)備APP。

終端設(shè)備則根據(jù)接收到的二維碼生成信息生成二維碼。具體的，終端設(shè)備根據(jù)接收到的二維碼生成信息并結(jié)合終端設(shè)備獲取的藍(lán)牙地址（也即站內(nèi)可與終端設(shè)備建立通信連接的藍(lán)牙模塊IP地址）、預(yù)設(shè)二維碼有效期、進(jìn)出站信息等，并通過(guò)密鑰算法計(jì)算驗(yàn)證碼以生成二維碼，優(yōu)選地，二維碼采用QR Code編碼、二進(jìn)制（非ASCII碼）不可見(jiàn)字符表示。終端設(shè)備作為二維碼的載體，二維碼作為軌道交通售檢票消費(fèi)系統(tǒng)的車票。

進(jìn)站時(shí)，用戶將二維碼對(duì)準(zhǔn)終端設(shè)備的掃描區(qū)，讀寫(xiě)器通過(guò)二維碼掃描器讀取二維碼信息，并發(fā)送至控制器。其中，二維碼信息包括終端設(shè)備的藍(lán)牙地址、應(yīng)用消費(fèi)信息、賬戶認(rèn)證碼、賬戶ID和安全認(rèn)證信息等內(nèi)容。具體的，讀寫(xiě)器包括密鑰模塊，密鑰模塊包括若干PSAM卡，PSAM卡存儲(chǔ)有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密或解密時(shí)所使用的過(guò)程密鑰和算法。密鑰模塊則通過(guò)過(guò)程密鑰對(duì)二維碼進(jìn)行解碼以完成下述回寫(xiě)權(quán)限認(rèn)證。其中，讀寫(xiě)器為兼容軌道交通多票種讀寫(xiě)器，還可用于識(shí)別IC卡及基于NFC的終端設(shè)備。IC卡包括非接觸式IC卡，基于NFC的終端設(shè)備包括基于NFC的手機(jī)銀行卡支付。

控制器用于根據(jù)賬戶認(rèn)證碼認(rèn)證二維碼信息的有效性，并在認(rèn)證通過(guò)時(shí)調(diào)用藍(lán)牙模塊，藍(lán)牙模塊根據(jù)藍(lán)牙地址與終端設(shè)備建立通信連接。具體的，控制器還驗(yàn)證二維碼信息中的賬戶ID、賬戶認(rèn)證碼、應(yīng)用消費(fèi)信息的合法性，如果驗(yàn)證通過(guò)，則調(diào)用藍(lán)牙模塊依據(jù)二維碼信息中的藍(lán)牙地址尋找終端設(shè)備設(shè)備（終端設(shè)備顯示二維碼的同時(shí)向外發(fā)布藍(lán)牙廣播信息），并通過(guò)GATT協(xié)議與終端設(shè)備建立通信連接。此時(shí)，讀寫(xiě)器和終端設(shè)備按照握手協(xié)議進(jìn)行雙向認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)通過(guò)密鑰認(rèn)證脫機(jī)完成回寫(xiě)權(quán)限認(rèn)證。認(rèn)證通過(guò)后，控制器可根據(jù)應(yīng)用消費(fèi)信息判斷進(jìn)出站業(yè)務(wù)并通過(guò)讀寫(xiě)器回寫(xiě)終端設(shè)備中的二維碼的二維碼信息，也即將當(dāng)前進(jìn)出站信息（包括終端設(shè)備標(biāo)識(shí)、當(dāng)前車站、當(dāng)前進(jìn)出站狀態(tài)、當(dāng)前時(shí)間等）回寫(xiě)入終端設(shè)備APP中。讀寫(xiě)器還可對(duì)進(jìn)出站信息進(jìn)行加密處理，終端設(shè)備對(duì)其進(jìn)行解密、驗(yàn)證后對(duì)當(dāng)前進(jìn)出站信息進(jìn)行保存。需要說(shuō)明的是，二維碼不可重復(fù)使用，下次使用需重新生成新的二維碼。

讀寫(xiě)器還用于在回寫(xiě)結(jié)束時(shí)反饋回寫(xiě)結(jié)果至控制器；控制器還用于根據(jù)讀寫(xiě)器反饋的回寫(xiě)結(jié)果釋放阻擋機(jī)構(gòu)，并生成交易結(jié)果報(bào)文通過(guò)車站系統(tǒng)上傳至清分系統(tǒng)。

清分系統(tǒng)則根據(jù)交易結(jié)果報(bào)文按照預(yù)設(shè)結(jié)算規(guī)則進(jìn)行票務(wù)結(jié)算。交易結(jié)果報(bào)文包括各個(gè)終端設(shè)備賬戶的進(jìn)出站交易明細(xì)。清分系統(tǒng)則將進(jìn)站交易明細(xì)與同賬戶的出站交易明細(xì)進(jìn)行配對(duì)，并依據(jù)費(fèi)率進(jìn)行后臺(tái)賬戶計(jì)費(fèi)扣款。控制器也可通過(guò)藍(lán)牙模塊將交易結(jié)果報(bào)文發(fā)送至終端設(shè)備，以進(jìn)行存儲(chǔ)。

本實(shí)施例中，對(duì)二維碼的安全認(rèn)證通過(guò)終端設(shè)備與讀寫(xiě)器雙脫機(jī)的形式，在確保二維碼安全的基礎(chǔ)上，提高交易速度，且采用藍(lán)牙通信技術(shù)，讀寫(xiě)器通過(guò)藍(lán)牙模塊與終端設(shè)備雙向交互，對(duì)二維碼進(jìn)出站信息進(jìn)行回寫(xiě)，滿足軌道交通復(fù)合交易對(duì)進(jìn)出站信息的判斷和階梯票價(jià)的計(jì)算。

本實(shí)施例中，終端設(shè)備適用范圍廣，其可兼容大多數(shù)手機(jī)、操作系統(tǒng)。終端設(shè)備和終端設(shè)備采用雙脫機(jī)認(rèn)證檢票，交易速度快。采用多重認(rèn)證，確保二維碼安全性。采用回寫(xiě)和不回寫(xiě)兩套方案，減少票務(wù)處理難度。綜合考慮防止復(fù)制冒用漏洞，減少票務(wù)糾紛。

本實(shí)施例中，若終端設(shè)備為二維碼設(shè)置了有效時(shí)長(zhǎng)，在有效性認(rèn)證之前，控制器先判斷二維碼的有效期是否在有效時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，并在判斷為是時(shí)才進(jìn)行二維碼信息的有效性認(rèn)證。用戶可根據(jù)實(shí)際需求自行設(shè)置有效時(shí)長(zhǎng)，如30秒、60秒等，當(dāng)超出有效時(shí)長(zhǎng)時(shí)，二維碼失效，刷此二維碼不能進(jìn)出站使用，需重新生成新的二維碼。用戶每次聯(lián)機(jī)申請(qǐng)二維碼后，可在一定時(shí)間內(nèi)手動(dòng)脫機(jī)生成二維碼或者自動(dòng)刷新二維碼。

本實(shí)施例的軌道交通售檢票消費(fèi)系統(tǒng)可同時(shí)對(duì)多個(gè)車站的票務(wù)進(jìn)行管理，此時(shí)軌道交通售檢票消費(fèi)系統(tǒng)還包括中央系統(tǒng)5，其為實(shí)現(xiàn)管理與控制軌道交通售檢票消費(fèi)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。每個(gè)車站布置有至少一臺(tái)車站系統(tǒng)和至少一臺(tái)終端設(shè)備，每個(gè)車站的所有終端設(shè)備均與所在車站的車站系統(tǒng)通信連接，各個(gè)車站的車站系統(tǒng)均與中央系統(tǒng)通信連接。車站系統(tǒng)可匯總所在車站的所有終端設(shè)備生成的交易結(jié)果報(bào)文并發(fā)送至中央系統(tǒng)，中央系統(tǒng)則可匯總所有車站獲得的所有交易結(jié)果報(bào)文并發(fā)送至清分系統(tǒng)。清分系統(tǒng)則可記錄各個(gè)賬戶的各筆消費(fèi)金額，并在日終（也可在月終、年終等）結(jié)算時(shí)由賬戶后臺(tái)負(fù)載請(qǐng)款消費(fèi)金額。也即本實(shí)施例的軌道交通售檢票消費(fèi)系統(tǒng)可預(yù)支交通費(fèi)，減少用戶購(gòu)票、充值次數(shù)，為用戶提供了不少便利。清分系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)統(tǒng)一管理和計(jì)費(fèi)、扣款的管理方式，以統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)化的管理。

雖然以上描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這僅是舉例說(shuō)明，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書(shū)限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本實(shí)用新型的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。