(一)技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種共享單車的共享系統(tǒng)，共享單車采用掃碼開鎖，通過設(shè)置通信站、登記控制器或紅外登記裝置的方式，使共享單車實(shí)現(xiàn)有序停放登記，用戶共管和無障礙定位，并通過藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)方式聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)登記信息經(jīng)共享單車、登記控制器傳遞至通信站再上傳至總站控制器。

(二)

背景技術(shù)：
：

滿大街的共享單車，小藍(lán)車、小綠車、小黃車、小紅車各式各樣到處亂放，雜亂無章，影響市容有礙人們的出行。但是共享單車為市民綠色出行提供便捷，只要有手機(jī)就能騎走，用完走人十分便捷，解決了很多上班族乘公交的“最后一公里”不能直達(dá)目的地的問題。共享單車的技術(shù)關(guān)鍵在車鎖上，有機(jī)械密碼鎖、鍵盤密碼鎖和智能鎖，其中機(jī)械密碼鎖只設(shè)一個(gè)不變的密碼，造成經(jīng)常按的數(shù)字就會(huì)松動(dòng)鎖圈和密碼鎖盤，還會(huì)出現(xiàn)了個(gè)別人利用密碼沒有打亂而免費(fèi)騎用的情況；鍵盤鎖只要輸入密碼再按下密碼盤下方的按鈕，即可成功開鎖；還有智能鎖只要點(diǎn)擊手機(jī)app打開“掃描二維碼”的界面，對(duì)準(zhǔn)單車前把位置或者車座下面的二維碼掃描即可打開智能鎖，最后手動(dòng)拉開車鎖即可。共享單車的充電方式采用發(fā)電花鼓或太陽能板發(fā)電方式，成本比較高，其定位方式采用gsm/gprs和gps定位模塊。用戶可以通過手機(jī)app來搜索附近的單車。gps定位遇障礙影響效果，而且僅對(duì)附近單車少?zèng)]有公交車又迫切需要單車時(shí)才有價(jià)值。

(三)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：

共享單車采用掃碼鎖，手機(jī)app進(jìn)入共享單車“立即使用”界面，對(duì)準(zhǔn)共享單車二維碼掃碼后，手機(jī)通過藍(lán)牙發(fā)出開鎖指令，用戶即可手動(dòng)開鎖，手機(jī)app開始計(jì)時(shí)，當(dāng)用戶到達(dá)目的地鎖車到位登記后，鎖車開關(guān)動(dòng)作記錄車鎖狀態(tài)，用戶即可依計(jì)時(shí)時(shí)間結(jié)賬。共享單車停放登記后，通過共享單車傳遞登記信息，再由通信站通信網(wǎng)絡(luò)傳送至總站控制器。

通信站包括登記控制器和藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)。藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)采用集成了tcp/ip硬件協(xié)議棧的w5100以太網(wǎng)模塊。登記控制器中的微控制器stc12c5a60s2通過兩個(gè)spi串行總線的接口分別與藍(lán)牙模塊cc2541及w5100以太網(wǎng)模塊連接，可快速進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，tcp傳輸控制協(xié)議建立連接的方式配置為tcp客戶端模式，向互聯(lián)網(wǎng)中遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)送建立連接的請(qǐng)求。在建立tcp連接之前，首先需要對(duì)w5100寄存器進(jìn)行初始化。在spi串行總線模式下，微控制器stc12c5a60s2通過發(fā)送一系列指令來控制w5100的工作。實(shí)現(xiàn)各通信站與總站控制器之間的數(shù)據(jù)傳送。使用時(shí)只需進(jìn)行簡單的端口編程即可。

在單車停放區(qū)設(shè)置通信站或安裝登記控制器或安裝紅外登記裝置，登記控制器中裝有微控制器、非易失存儲(chǔ)器、紅外線收發(fā)裝置和藍(lán)牙模塊。通信站中裝有藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)和登記控制器，各通信站將收集到的登記信息經(jīng)數(shù)據(jù)處理后上傳至總站控制器，由總站控制器監(jiān)測(cè)各處車流量，并實(shí)現(xiàn)共享單車有序停放用戶共管和無障礙定位。共享單車中裝有車鎖控制器，車鎖控制器裝有單片機(jī)、非易失存儲(chǔ)器、紅外收發(fā)裝置、藍(lán)牙模塊和gsm模塊，紅外收發(fā)裝置接于單片機(jī)的i/o口，單片機(jī)的兩個(gè)串行口分別與gsm模塊和藍(lán)牙模塊直接相聯(lián)，單片機(jī)對(duì)gsm模塊進(jìn)行控制,以sms短信方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程無線傳輸。紅外收發(fā)裝置中包含由紅外發(fā)射管和紅外接收管及透鏡構(gòu)成的紅外收發(fā)探頭。

在鬧市區(qū)的主干道路邊標(biāo)有非機(jī)動(dòng)車停車位標(biāo)線的單車停放區(qū)設(shè)置通信站或登記控制器，設(shè)置通信站用于構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)，共享單車的紅外收發(fā)裝置設(shè)置定位用紅外收發(fā)探頭和接力用紅外收發(fā)探頭。各登記控制器采用在單車停放區(qū)的路面下埋設(shè)紅外收發(fā)探頭或在路面上立桿安裝紅外收發(fā)探頭，其紅外收發(fā)探頭對(duì)準(zhǔn)停放位置的一輛共享單車的定位用紅外收發(fā)探頭，紅外收發(fā)探頭都裝有透鏡，發(fā)射與接收角度及紅外光波長配對(duì)由紅外發(fā)射二級(jí)管與接收二級(jí)管的參數(shù)和透鏡參數(shù)的選擇和現(xiàn)場(chǎng)發(fā)射與接收的試驗(yàn)確定。共享單車的紅外收發(fā)探頭除與登記控制器對(duì)射外，還裝于車把的后視鏡架頂部或另裝一個(gè)用于標(biāo)識(shí)或裝飾的立桿頂部的接力用紅外收發(fā)探頭，接力用紅外收發(fā)探頭具有統(tǒng)一安裝高度和位置向單車左右對(duì)射,相應(yīng)作左或右標(biāo)記，其發(fā)射的信號(hào)不被其它單車所阻擋。在藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成算法的支持下，可以在很短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)組成一個(gè)獨(dú)立的無線網(wǎng)絡(luò)而無需其他網(wǎng)絡(luò)硬件或網(wǎng)絡(luò)設(shè)施支持。藍(lán)牙設(shè)備的鏈路管理協(xié)議控制微微網(wǎng)中的設(shè)備的操作，同步至共用時(shí)鐘及跳頻圖的一組設(shè)備將共享一個(gè)物理無線電信道，提供同步基準(zhǔn)的設(shè)備稱為主設(shè)備，所有其它設(shè)備稱為從設(shè)備。一個(gè)主設(shè)備最多與7個(gè)活躍的從設(shè)備相連接，主設(shè)備發(fā)送鏈路管理器協(xié)議連接請(qǐng)求數(shù)據(jù)單元，與請(qǐng)求信息匹配的藍(lán)牙模塊被激活或從休眠狀態(tài)被喚醒，進(jìn)行參數(shù)等相關(guān)協(xié)商，并建立異步無線連接鏈路為數(shù)據(jù)傳輸做準(zhǔn)備，如有多個(gè)多余活躍的從設(shè)備將被通知進(jìn)入休眠模式，之后還會(huì)根據(jù)需要邀請(qǐng)目標(biāo)休眠從設(shè)備變成活躍的從設(shè)備。

每日登記控制器作為主設(shè)備安裝在道路上的紅外線收發(fā)裝置起動(dòng)后的設(shè)定時(shí)間內(nèi)，共享單車依次進(jìn)入停放區(qū)依序停放作接力編號(hào)登記，隨意停放則無法登記無法結(jié)賬。所述接力編號(hào)登記是指由道路上的紅外收發(fā)探頭所對(duì)應(yīng)的共享單車開始登記，登記后的共享單車再以成功登記時(shí)接力用紅外收發(fā)探頭的左或右接收，向右或左的未登記共享單車進(jìn)行編號(hào)登記，并傳遞登記和編號(hào)信息，直到最后無法對(duì)下一輛登記和編號(hào)或到設(shè)定時(shí)間，最后一輛被成功登記和編號(hào)的共享單車標(biāo)記為接力車從休眠狀態(tài)被喚醒接入主設(shè)備中藍(lán)牙模塊控制的微微網(wǎng)，并將通過接力傳遞的所有已登記和編號(hào)的共享單車信息無線發(fā)送至主設(shè)備，發(fā)送后接力車藍(lán)牙模塊進(jìn)入休眠模式完成接力編號(hào)登記，成為第一批登記和編號(hào)的共享單車，此后由登記控制器對(duì)共享單車編號(hào)進(jìn)行接力登記和編號(hào)。接力登記和編號(hào)過程：先對(duì)已進(jìn)入登記控制器中藍(lán)牙信號(hào)覆蓋區(qū)并鎖車后未登記的共享單車被喚醒接入微微網(wǎng)，由登記控制器對(duì)微微網(wǎng)內(nèi)每輛共享單車依序分配“新編號(hào)”，用于紅外接力登記，分配新編號(hào)后的共享單車藍(lán)牙模塊即置于休眠狀態(tài)，接著，登記控制器對(duì)已登記和編號(hào)的共享單車以其編號(hào)為地址實(shí)現(xiàn)登記控制器與共享單車藍(lán)牙模塊串口通信的登記信息交換，并且登記控制器將所有新編號(hào)發(fā)送給所有已登記和編號(hào)的共享單車，然后從接力車開始依新編號(hào)為地址對(duì)新編號(hào)共享單車依序掃描應(yīng)答后作紅外接力登記。所述紅外接力登記是指經(jīng)紅外登記后的共享單車再以成功登記時(shí)接力用紅外收發(fā)探頭的左或右接收，向右或左的未登記共享單車作掃描應(yīng)答登記，并傳遞登記和編號(hào)信息，最后一輛被接力登記的共享單車標(biāo)記為新的接力車接替原接力車，并從休眠狀態(tài)被喚醒接入微微網(wǎng)，再將本次所有新登記和編號(hào)的共享單車信息無線發(fā)送至登記控制器，發(fā)送后接力車藍(lán)牙模塊進(jìn)入休眠模式完成紅外接力登記。此后第二批及以后各批重復(fù)上述接力登記和編號(hào)，如此周而復(fù)始不斷更新登記信息。接力登記和編號(hào)的目的是要求單車依序停放，對(duì)無法完成登記和編號(hào)的新編號(hào)共享單車，其新編號(hào)做標(biāo)記成為“待登序號(hào)”記錄其用戶信息。所述登記和編號(hào)是指共享單車的車號(hào)與編號(hào)的一一對(duì)應(yīng)。各共享單車成功登記后其led燈每隔一定時(shí)間閃亮一次綠色。

除此而外，停放的共享單車當(dāng)被管理人員整理移動(dòng)位置后，需要對(duì)登記控制器藍(lán)牙信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)未登記共享單車進(jìn)行登記，登記控制器采取經(jīng)接力登記和編號(hào)設(shè)定的幾個(gè)批數(shù)的間隔后，將所述登記和編號(hào)擴(kuò)展到待登序號(hào)。擴(kuò)展登記和編號(hào)：先按編號(hào)順序打開已登記的一個(gè)編號(hào)共享單車的紅外收發(fā)裝置，對(duì)停放區(qū)內(nèi)共享單車依新編號(hào)和待登序號(hào)為地址，依序掃描應(yīng)答后作紅外接力登記，完成后進(jìn)入下一個(gè)已登記的編號(hào)操作，直至所有已登記的編號(hào)均操作完成。在擴(kuò)展登記和編號(hào)中每個(gè)已登記編號(hào)的紅外接力登記中最后被成功登記的共享單車，作為新的接力車取消原接力車進(jìn)行接力登記和編號(hào)，登記控制器將已登記和編號(hào)的共享單車依序列表便于控制。

共享單車和登記控制器進(jìn)行信息交換時(shí)，通信站的登記控制器接收各共享單車的登記信息，其它登記控制器與各共享單車將各自收集到的登記信息進(jìn)行信息互換。登記信息包含設(shè)定時(shí)間段內(nèi)收集到的各登記控制器所登記的共享單車的車號(hào)及其設(shè)備狀況、使用模式、用戶類型及電話號(hào)碼、登記時(shí)間和登記控制器編碼。共享單車將登記信息發(fā)送給登記控制器后即將該登記信息刪除，各登記控制器刪除重復(fù)的登記信息并整理后由共享單車傳遞，經(jīng)通信站向總站控制器匯總。

在廣闊空地共享單車停放前先到紅外收發(fā)裝置安裝處進(jìn)行登記和編號(hào)，視安裝紅外收發(fā)裝置的位置與停放區(qū)的最遠(yuǎn)距離，由車鎖控制器控制于30秒至90秒間的設(shè)定時(shí)間內(nèi)鎖車則登記有效，登記時(shí)紅外登記裝置與共享單車交換登記信息，紅外收發(fā)裝置由單片機(jī)、非易失存儲(chǔ)器和紅外收發(fā)裝置構(gòu)成。

在非鬧市區(qū)的單車停放區(qū)，每日第一輛共享單車與安裝于道路邊的紅外登記裝置開始進(jìn)行接力編號(hào)登記，設(shè)定時(shí)間后第一輛被登記的共享單車設(shè)置成主設(shè)備，按上述方法進(jìn)行接力登記和編號(hào)以及擴(kuò)展登記和編號(hào)，不同主設(shè)備其編號(hào)作不同的標(biāo)識(shí)，當(dāng)所述設(shè)置為主設(shè)備的共享單車開鎖騎走時(shí)，將登記和編號(hào)信息傳送給紅外登記裝置并重新設(shè)置為從設(shè)備，下一輛與安裝于道路邊的紅外收發(fā)裝置登記和編號(hào)的共享單車，接收紅外收發(fā)裝置的登記和編號(hào)信息后，設(shè)置為主設(shè)備繼續(xù)接力登記和編號(hào)。

在學(xué)校或居民小區(qū)所有大門口設(shè)置相同編號(hào)的登記控制器，由其藍(lán)牙模塊微微網(wǎng)自動(dòng)對(duì)出入共享單車登記，用登記次數(shù)的奇偶數(shù)表示出入，奇數(shù)為入偶數(shù)為出，入時(shí)共享單車將登記信息傳送給登記控制器，出時(shí)登記控制器將登記信息傳送給共享單車?；虿扇≡诰用裥^(qū)內(nèi)部或其它隱蔽場(chǎng)所的單車停放區(qū)安裝探頭，避免共享單車在居民小區(qū)或其它隱蔽場(chǎng)所內(nèi)遭損壞；

共享單車用戶分成vip用戶和臨時(shí)用戶。過路行人、義務(wù)工均為臨時(shí)用戶。vip用戶經(jīng)管理部門實(shí)名登記使用手機(jī)app開鎖和結(jié)賬。共享單車騎行到達(dá)目的地后都要停放到附近的單車停放區(qū)并進(jìn)行鎖車登記結(jié)賬，不經(jīng)登記鎖車不予結(jié)賬。vip用戶可經(jīng)手機(jī)app選擇“自保管”模式，到達(dá)目的地后未停放在單車停放區(qū)暫時(shí)不登記結(jié)賬，當(dāng)鎖車后超過設(shè)定停放時(shí)間例如1小時(shí)后開始的停放計(jì)時(shí)，由該用戶承擔(dān)該單車保管義務(wù)，單車led燈每隔一定時(shí)間閃亮一次紅色，允許加鎖并禁止他人使用，當(dāng)該vip用戶重新開鎖騎行時(shí)，依其停放計(jì)時(shí)時(shí)間收取一定租金。不是停放單車停放區(qū)的非自保管模式用戶，則鎖車不予結(jié)賬，要求結(jié)賬時(shí)，手機(jī)app提示該用戶正確停放否則承擔(dān)單車保管責(zé)任和罰金，如繼續(xù)停放設(shè)定時(shí)間后，手機(jī)app經(jīng)短信向總站控制器報(bào)警備案。

共享單車系統(tǒng)采取用戶協(xié)力共管方法。每輛共享單車車座下面的車牌標(biāo)有該車的車牌號(hào)和總站控制器電話號(hào)碼，臨時(shí)用戶用手機(jī)撥打總站控制器電話號(hào)碼末尾加車牌號(hào)，總站控制器收到車牌號(hào)通過電話號(hào)碼查詢獲得臨時(shí)用戶年齡特征，并通過gsm使用專用的電話號(hào)碼向共享單車車鎖控制器發(fā)送短信開鎖指令，車鎖控制器對(duì)未登記車或故障車即開鎖，這時(shí)臨時(shí)用戶即可手動(dòng)拉開車鎖使用，車鎖控制器開始計(jì)時(shí)，到達(dá)目的地登記后手動(dòng)關(guān)上車鎖，這時(shí)鎖車動(dòng)作經(jīng)彈簧傳遞至鎖車開關(guān)的常開觸頭使之閉合提示已鎖車，車鎖控制器通過gsm向總站控制器發(fā)送短信，總站控制器根據(jù)使用狀態(tài)扣除獎(jiǎng)勵(lì)時(shí)間計(jì)算費(fèi)用，向臨時(shí)用戶發(fā)送結(jié)算短信，其費(fèi)用由電話費(fèi)支付，未用獎(jiǎng)勵(lì)累計(jì)記錄；共享單車裝有由幾個(gè)不同的安裝狀態(tài)的水銀開關(guān)組成的水銀開關(guān)組，如果臨時(shí)用戶不是騎行而是手提到達(dá)登記目的地登記，車鎖控制器根據(jù)自身設(shè)備故障檢測(cè)和水銀開關(guān)組開關(guān)狀態(tài)變化規(guī)律判定共享單車是否損壞或騎行，實(shí)行對(duì)該電話號(hào)碼臨時(shí)用戶的獎(jiǎng)勵(lì)。車鎖控制器定期查詢主要設(shè)備，發(fā)現(xiàn)損壞或設(shè)備被盜即登記備案?？傉究刂破靼l(fā)現(xiàn)故障車、僵尸車即派巡邏車處理。偷車和搬車時(shí)關(guān)鎖不登記水銀開關(guān)組開關(guān)狀態(tài)變化激烈，共享單車各種形式的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的水銀開關(guān)組開關(guān)狀態(tài)變化規(guī)律由實(shí)驗(yàn)得出，如遇偷車車鎖控制器經(jīng)gsm短信向總站控制器報(bào)警備案，由gsm網(wǎng)查得案發(fā)車大致方位，或派巡邏車向案發(fā)地周邊幾個(gè)登記控制器發(fā)出協(xié)查請(qǐng)求，查獲案發(fā)車運(yùn)動(dòng)軌跡，幾個(gè)周邊登記控制器分時(shí)與案發(fā)車通信，根據(jù)接收到的藍(lán)牙信號(hào)強(qiáng)度依現(xiàn)有技術(shù)定位，再由巡邏車綜合評(píng)估案發(fā)車位置，進(jìn)一步依案發(fā)車運(yùn)動(dòng)軌跡和接收到的案發(fā)車藍(lán)牙信號(hào)強(qiáng)度定位，最后向案發(fā)車經(jīng)gsm短信或藍(lán)牙信號(hào)發(fā)出開啟報(bào)警聲指令，案發(fā)車發(fā)出報(bào)警聲，巡邏車人員根據(jù)報(bào)警聲找到案發(fā)車。

(四)附圖說明：

圖1是一種共享單車的共享系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)方框圖；

(五)具體實(shí)施方式：

一種共享單車的共享系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)方框圖如圖1所示，包括通信站﹙a﹚、登記控制器、紅外登記裝置和共享單車的車鎖控制器(b)，通信站﹙a﹚中裝有藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)﹙2﹚和登記控制器。登記控制器包含微控制器﹙4﹚、非易失存儲(chǔ)器﹙5﹚、紅外收發(fā)裝置﹙6﹚和藍(lán)牙模塊﹙3﹚，其中微控制器﹙4﹚采用stc12c5a60s2，紅外收發(fā)裝置﹙6﹚接于單片機(jī)的i/o口，并采用cc2541芯片串口透傳的藍(lán)牙模塊﹙3﹚，當(dāng)stc12c5a60s2發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，將非易失存儲(chǔ)器﹙5﹚中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)按照hci-rs232傳輸協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)定義，通過藍(lán)牙模塊﹙3﹚的rx/tx發(fā)送數(shù)據(jù)或命令，藍(lán)牙模塊﹙3﹚利用自帶的微帶天線進(jìn)行數(shù)據(jù)的無線傳輸；接收的數(shù)據(jù)也是通過串口通信傳輸，將數(shù)據(jù)保存在非易失存儲(chǔ)器﹙5﹚中以備stc12c5a60s2作進(jìn)一步處理，從而完成藍(lán)牙無線數(shù)據(jù)的交換。

車鎖控制器(b)由單片機(jī)﹙8﹚、非易失存儲(chǔ)器﹙9﹚、共享單車的紅外收發(fā)裝置設(shè)置定位用紅外收發(fā)探頭﹙7﹚和接力用紅外收發(fā)探頭﹙10﹚、藍(lán)牙模塊﹙12﹚和gsm模塊﹙11﹚構(gòu)成。

通信站﹙a﹚中的藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)﹙2﹚采用集成了tcp/ip硬件協(xié)議棧的w5100模塊，藍(lán)牙模塊﹙3﹚中cc2541與w5100模塊之間采用spi串行總線通信方式通過互聯(lián)網(wǎng)與總站控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

車鎖控制器(b)中的gsm模塊﹙11﹚，采用芯片tc35i，芯片tc35i集射頻電路和基帶于一體,支持at命令集，其中包含了對(duì)sms的控制，單片機(jī)﹙8﹚通過向gsm模塊發(fā)送一系列at指令,完成對(duì)gsm模塊的初始化及通過gsm網(wǎng)和總站控制器進(jìn)行短信息收發(fā)。