(一)技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種共享電動自行車系統(tǒng)，其中共享電動自行車采用掃碼開鎖、掃碼開鎖，通過設(shè)置通信站、充電登記控制器或紅外登記裝置的方式，使共享電動自行車實現(xiàn)有序停放登記，用戶共管和無障礙定位，并通過gsm網(wǎng)方式聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)登記信息經(jīng)共享電動自行車、充電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)：
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街頭悄然出現(xiàn)了數(shù)量不多的共享電動單車，它們整齊地擺放在自行車停放區(qū)的共享單車之中，。共享電動單車解決的是3到10公里的出行需求，使用方法與共享單車大同小異，每輛電動單車后設(shè)置有標牌，標牌上包括二維碼與車輛編號，用戶可以通過掃描二維碼的方式來解鎖車輛，從而達到完成騎行。街頭出現(xiàn)的共享電動單車外觀幾乎都為電動摩托車樣式，不具備腳踏功能違反國標規(guī)定，車速較快，一旦駕駛操作不當，存在較大安全隱患，極易引發(fā)交通安全事故

根據(jù)現(xiàn)行國家技術(shù)標準《電動自行車通用技術(shù)條件》規(guī)定：電動自行車的設(shè)計時速在20公里以內(nèi)、重量含電池不超過40公斤、必須具備腳踏騎行功能。但是，電動自行車按交通安全法屬于非機動車，同樣享有路上行駛權(quán)。其次，電動自行車可以滿足遠距離的行駛需求?，F(xiàn)在城市范圍拓展越來越大，因此共享電動自行車特別適合二線城市和農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)的需求。

(三)

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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共享電動自行車采用掃碼鎖，手機app進入共享電動自行車“立即使用”界面，對準共享電動自行車二維碼掃碼后，手機通過藍牙發(fā)出開鎖指令，用戶即可手動開鎖，手機app開始計時，當用戶到達目的地鎖車到位必需登記，鎖車開關(guān)動作記錄車鎖狀態(tài)，用戶即可依計時時間結(jié)賬。共享電動自行車停放登記后，通過共享電動自行車傳遞登記信息，再由通信站通信網(wǎng)絡(luò)傳送至總站控制器。

通信站利用gsm網(wǎng)采用手機短信收發(fā)方式與總站控制器通信。gsm的sms本身具備數(shù)據(jù)傳送功能，信息的傳輸由短消息服務(wù)中心(smsc)進行中繼，gsm的短信息業(yè)務(wù)sms它不用撥號即可建立連接，把要發(fā)的信息加上信宿數(shù)據(jù)發(fā)送到短信息服務(wù)中心，經(jīng)短信服務(wù)中心完成存儲后再發(fā)送給最終的信宿。所以當gsm終端即信宿沒開機時信息不會丟失。

通信站利用單片機對gsm模塊進行控制,以sms短信方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程無線傳輸,通信站單片機的串行口與gsm模塊直接相聯(lián),完成對gsm模塊的初始化,實現(xiàn)短信息的收發(fā)功能。單片機的另一個串行口與藍牙模塊通信，通信數(shù)據(jù)保存在非易失存儲器中。通信站的gsm模塊采用芯片tc35i，為數(shù)據(jù)、語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸,單片機采用stc12c5a60s2，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sms的控制，單片機通過向gsm模塊發(fā)送一系列at指令,完成對gsm模塊的初始化和短信息收發(fā)。接于gsm模塊的配置有手機號的sim卡，須先在手機上對sim卡進行必要的設(shè)置使能以及設(shè)置好短信息中心服務(wù)號碼使之可以和短信息中心聯(lián)系,故在使用中不需要再進行類似設(shè)置。

因為只收發(fā)數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)sms的收發(fā)采用text模式。text模式是基于ascii碼的一種結(jié)構(gòu)模式。單片機接收到的字符串直接用表格方式查表轉(zhuǎn)換成命令碼和數(shù)據(jù)或反之將其轉(zhuǎn)換成ascii碼發(fā)送。

共享電動自行車安裝有智能限速器和數(shù)字式車速計，并具備腳踏功能，最高時速小于20公里。在共享電動自行車停放區(qū)設(shè)置通信站或安裝電動自行車的充電登記控制器或紅外登記裝置。充電登記控制器包含單片機、充電控制器、非易失存儲器、紅外收發(fā)裝置和藍牙模塊，單片機的串行口與藍牙模塊直接相聯(lián)。通信站中包含gsm模塊和充電登記控制器，各通信站將收集到的登記信息進行數(shù)據(jù)處理后上傳至總站控制器，由總站控制器監(jiān)測各處車流量，并實現(xiàn)共享電動自行車有序停放用戶共管和無障礙定位。共享電動自行車中裝有電動車控制器和智能限速器，電動車控制器包含單片機、非易失存儲器、紅外收發(fā)裝置、藍牙模塊和gsm模塊，紅外收發(fā)裝置接于單片機的i/o口，單片機的兩個串行口分別與gsm模塊和藍牙模塊直接相聯(lián)，單片機對gsm模塊進行控制,以sms短信方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程無線傳輸。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。單片機的i/o口分別與共享電動自行車的電門鎖和固定于前輪架的馬蹄鎖連接。非共享電動自行車使用的機械式電門鎖不用，改由繼電器及其驅(qū)動電路構(gòu)成，其開關(guān)信號由單片機經(jīng)i/o口提供，當用戶用車時電動車控制器獲得開鎖指令后向電門鎖發(fā)送開鎖信號，串聯(lián)于蓄電池供電電路的繼電器常開觸頭閉合，從而取代非共享電動自行車使用的鑰匙打開電門鎖，共享電動自行車的不同狀態(tài)由轉(zhuǎn)換開關(guān)控制。電動車控制器還同時將開鎖信號發(fā)送給馬蹄鎖，馬蹄鎖由常見的開鎖電機和開鎖機構(gòu)組成，由電動車控制器開鎖后就可以手動拉開車鎖。安裝馬蹄鎖是加強電動自行車的防盜功能。

共享電動自行車中智能限速器是由電動車控制器通過單片機控制脈寬調(diào)制電路的輸出，從而改變功率管輸出功率，并根據(jù)數(shù)字式車速計的測量數(shù)據(jù)和車速設(shè)定值改變最高時速。根據(jù)出行的登記站點道路擁擠情況在設(shè)定時間內(nèi)最高時速被限定在10至15公里，當生手騎行或道路擁擠出現(xiàn)騎行速度變化大時，最高時速被限定在8至12公里。共享電動自行車的電池組安裝鉑熱電阻，由電動車控制器通過a/d轉(zhuǎn)換器測量電池組環(huán)境溫度，當溫度超過25℃時開啟風(fēng)扇降溫，當溫度超過50℃時報警并降低電池組輸出功率。

在鬧市區(qū)的主干道路邊標有非機動車停車位標線的自行車停放區(qū)設(shè)置通信站或充電登記控制器，設(shè)置通信站用于構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)，一個充電登記控制器包括一個或多個充電樁，充電樁的充電控制器裝有熱敏電阻測溫裝置，并具有防水和充滿斷電功能，超過25℃時開啟風(fēng)扇降溫保護，當共享電動自行車接入充電樁后，延時10分鐘開始充電并由led顯示充電狀態(tài)。共享電動自行車停放時，用戶依其車上電量表，選擇停放于充電樁位置或緊靠充電樁順序排列的停放位置，如果電量表顯示需要充電時不去充電不予結(jié)賬并被扣款懲罰，去充電獎勵。每個充電樁均安裝紅外收發(fā)裝置，由充電登記控制器輪巡掃描安裝于充電樁的紅外收發(fā)裝置對接入充電樁的共享電動自行車編號登記。此后由接于充電樁的共享電動自行車對停靠在充電樁旁邊的共享電動自行車開始依序作紅外接力編號登記，隨意停放則無法登記無法結(jié)賬。共享電動自行車的紅外收發(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。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由紅外發(fā)射二級管與接收二級管的參數(shù)和透鏡參數(shù)的選擇和現(xiàn)場發(fā)射與接收的試驗確定。共享電動自行車的紅外收發(fā)探頭除與充電樁對射外，還裝于車把的后視鏡架頂部或另裝一個用于標識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電動自行車左右對射，相應(yīng)作左或右標記，其發(fā)射的信號不被其它自行車所阻擋。在藍牙網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成算法的支持下，可以在很短的時間內(nèi)自動組成一個獨立的無線網(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，同步至共用時鐘及跳頻圖的一組設(shè)備將共享一個物理無線電信道，提供同步基準的設(shè)備稱為主設(shè)備，所有其它設(shè)備稱為從設(shè)備。一個主設(shè)備最多與7個活躍的從設(shè)備相連接，主設(shè)備發(fā)送鏈路管理器協(xié)議連接請求數(shù)據(jù)單元，與請求信息匹配的藍牙模塊被激活或從休眠狀態(tài)被喚醒，進行參數(shù)等相關(guān)協(xié)商，并建立異步無線連接鏈路為數(shù)據(jù)傳輸做準備，如有多個多余活躍的從設(shè)備將被通知進入休眠模式，之后還會根據(jù)需要邀請目標休眠從設(shè)備變成活躍的從設(shè)備。

每日充電登記控制器作為主設(shè)備安裝在充電樁上的紅外線收發(fā)裝置起動后的設(shè)定時間內(nèi)，共享電動自行車依次接入充電樁登記或進入充電樁旁邊依序停放作接力編號登記，所述接力編號登記是指由充電樁登記的共享電動自行車的接力用紅外收發(fā)探頭對存放于充電樁旁邊的共享電動自行車開始登記，登記后的共享電動自行車再以成功登記時接力用紅外收發(fā)探頭的左或右接收，向右或左的未登記共享電動自行車進行編號登記，并傳遞登記和編號信息，直到最后無法對下一輛登記和編號或到設(shè)定時間，最后一輛被成功登記和編號的共享電動自行車標記為接力車從休眠狀態(tài)被喚醒接入主設(shè)備中藍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的共享電動自行車信息無線發(fā)送至主設(shè)備，發(fā)送后接力車藍牙模塊進入休眠模式完成接力編號登記，成為第一批登記和編號的共享電動自行車，此后由充電登記控制器對共享電動自行車編號進行接力登記和編號。接力登記和編號過程：先對已進入充電登記控制器中藍牙信號覆蓋區(qū)并鎖車后未登記的共享電動自行車被喚醒接入微微網(wǎng)，由充電登記控制器對微微網(wǎng)內(nèi)每輛共享電動自行車依序分配“新編號”，用于紅外接力登記，分配新編號后的共享電動自行車藍牙模塊即置于休眠狀態(tài)，接著，充電登記控制器對包括充電樁登記和編號的已登記和編號的共享電動自行車以其編號為地址實現(xiàn)充電登記控制器與共享電動自行車藍牙模塊串口通信的登記信息交換，并且充電登記控制器將所有新編號發(fā)送給除充電樁登記和編號外所有已登記和編號的共享電動自行車，然后從接力車開始依新編號為地址對新編號共享電動自行車依序掃描應(yīng)答后作紅外接力登記。所述紅外接力登記是指經(jīng)紅外登記后的共享電動自行車再以成功登記時接力用紅外收發(fā)探頭的左或右接收，向右或左的未登記共享電動自行車作掃描應(yīng)答登記，并傳遞登記和編號信息，最后一輛被接力登記的共享電動自行車標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的共享電動自行車信息無線發(fā)送至充電登記控制器，發(fā)送后接力車藍牙模塊進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，如此周而復(fù)始不斷更新登記信息。接力登記和編號的目的是要求共享電動自行車依序停放，對無法完成登記和編號的新編號共享電動自行車，其新編號做標記成為“待登序號”記錄其用戶信息。所述登記和編號是指共享電動自行車的車號與編號的一一對應(yīng)。各共享電動自行車成功登記后其led燈每隔一定時間閃亮一次綠色。

除此而外，停放的共享電動自行車當被管理人員整理移動位置后，需要對充電登記控制器藍牙信號覆蓋范圍內(nèi)未登記共享電動自行車進行登記，充電登記控制器采取經(jīng)接力登記和編號設(shè)定的幾個批數(shù)的間隔后，將所述登記和編號擴展到待登序號。擴展登記和編號：除充電樁登記和編號外先按編號順序打開已登記的一個編號共享電動自行車的紅外收發(fā)裝置，對停放區(qū)內(nèi)共享電動自行車依新編號和待登序號為地址，依序掃描應(yīng)答后作紅外接力登記，完成后進入下一個已登記的編號操作，直至所有已登記的編號均操作完成。在擴展登記和編號中每個已登記編號的紅外接力登記中最后被成功登記的共享電動自行車，作為新的接力車取消原接力車進行接力登記和編號，充電登記控制器將已登記和編號的共享電動自行車依序列表便于控制。

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

在非鬧市區(qū)的自行車停放區(qū)，每日第一輛共享電動自行車與安裝于道路邊的紅外登記裝置開始進行接力編號登記，設(shè)定時間后第一輛被登記的共享電動自行車設(shè)置成主設(shè)備，按上述方法進行接力登記和編號以及擴展登記和編號，不同主設(shè)備其編號作不同的標識，當所述設(shè)置為主設(shè)備的共享電動自行車開鎖騎走時，將登記和編號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)裝置登記和編號的共享電動自行車，接收紅外收發(fā)裝置的登記和編號信息后，設(shè)置為主設(shè)備繼續(xù)接力登記和編號，當共享電動自行車電量不足時其信息通過電動自行車傳遞至總站處理，還可以使用腳踏板當作單車騎行到目的地給予獎勵。

在學(xué)?；蚓用裥^(qū)所有大門口設(shè)置相同編號的登記控制器，由其藍牙模塊微微網(wǎng)自動對出入共享電動自行車登記，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，入時共享電動自行車將登記信息傳送給登記控制器，出時登記控制器將登記信息傳送給共享電動自行車?；虿扇≡诰用裥^(qū)內(nèi)部或其它隱蔽場所的自行車停放區(qū)安裝探頭，避免共享電動自行車在居民小區(qū)或其它隱蔽場所內(nèi)遭損壞；

共享電動自行車用戶分成vip用戶和臨時用戶。過路行人、義務(wù)工均為臨時用戶。vip用戶經(jīng)管理部門實名登記查驗騎行技術(shù)，使用手機app開鎖和結(jié)賬。共享電動自行車騎行到達目的地后都要停放到附近的自行車停放區(qū)并進行鎖車登記結(jié)賬，不經(jīng)登記鎖車不予結(jié)賬。vip用戶可經(jīng)手機app選擇“自保管”模式，到達目的地后未停放在自行車停放區(qū)暫時不登記結(jié)賬，當鎖車后超過設(shè)定停放時間例如1小時后開始停放的計時，由該用戶承擔該共享電動自行車保管義務(wù)，共享電動自行車led燈每隔一定時間閃亮一次紅色，允許加鎖并禁止他人使用，當該vip用戶重新開鎖騎行時，依其停放計時時間收取一定租金。不是停放自行車停放區(qū)的非自保管模式用戶，則鎖車不予結(jié)賬，要求結(jié)賬時，手機app提示該用戶正確停放否則承擔共享電動自行車保管責任和罰金，如繼續(xù)停放設(shè)定時間后，手機app經(jīng)短信向總站控制器報警備案。

共享電動自行車系統(tǒng)采取用戶協(xié)力共管方法。每輛共享電動自行車的車牌標有該車的車牌號和總站控制器電話號碼，臨時用戶用手機撥打總站控制器電話號碼末尾加車牌號，總站控制器收到車牌號通過電話號碼查詢獲得臨時用戶年齡特征，并通過gsm使用專用的電話號碼向共享電動自行車的電動車控制器發(fā)送短信開鎖指令，電動車控制器對未登記車或故障車即開鎖，這時臨時用戶即可手動拉開車鎖使用，電動車控制器開始計時限定騎行時間，到達目的地登記后關(guān)鎖，電動車控制器通過gsm向總站控制器發(fā)送短信，總站控制器累計使用時間給予獎勵，向臨時用戶發(fā)送領(lǐng)取獎勵短信；共享電動自行車裝有由幾個不同的安裝狀態(tài)的水銀開關(guān)組成的水銀開關(guān)組，如果臨時用戶不是騎行而是搬運到達登記目的地登記，電動車控制器根據(jù)自身設(shè)備故障檢測和水銀開關(guān)組開關(guān)狀態(tài)變化規(guī)律判定共享電動自行車是否損壞或騎行，實行對該電話號碼臨時用戶的獎勵。電動車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。偷車和搬車時關(guān)鎖不登記水銀開關(guān)組開關(guān)狀態(tài)變化激烈，共享電動自行車各種形式的運動狀態(tài)下的水銀開關(guān)組開關(guān)狀態(tài)變化規(guī)律由實驗得出，如遇偷車電動車控制器經(jīng)gsm短信向總站控制器報警備案，由gsm網(wǎng)查得案發(fā)車大致方位，或派巡邏車向案發(fā)地周邊幾個充電登記控制器發(fā)出協(xié)查請求，查獲案發(fā)車運動軌跡，幾個周邊充電登記控制器分時與案發(fā)車通信，根據(jù)接收到的藍牙信號強度依現(xiàn)有技術(shù)定位，再由巡邏車綜合評估案發(fā)車位置，進一步依案發(fā)車運動軌跡和接收到的案發(fā)車藍牙信號強度定位，最后向案發(fā)車經(jīng)gsm短信或藍牙信號發(fā)出開啟報警聲指令，案發(fā)車發(fā)出報警聲，巡邏車人員根據(jù)報警聲找到案發(fā)車。

(四)附圖說明：

圖1是一種共享電動自行車系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)方框圖；

(五)具體實施方式：

一種共享電動自行車系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)方框圖如圖1所示，包括通信站﹙a﹚、充電登記控制器、紅外登記裝置和共享電動自行車的電動車控制器(b)，通信站﹙a﹚中裝有g(shù)sm模塊﹙2﹚和充電登記控制器。充電登記控制器包含微控制器﹙4﹚、非易失存儲器﹙5﹚、紅外收發(fā)裝置﹙6﹚、藍牙模塊﹙3﹚和充電控制器﹙14﹚，其中微控制器﹙4﹚采用stc12c5a60s2，紅外收發(fā)裝置﹙6﹚接于單片機的i/o口，并采用cc2541芯片串口透傳的藍牙模塊﹙3﹚，當stc12c5a60s2發(fā)送數(shù)據(jù)時，將非易失存儲器﹙5﹚中存儲的數(shù)據(jù)按照hci-rs232傳輸協(xié)議進行數(shù)據(jù)定義，通過藍牙模塊﹙3﹚的rx/tx發(fā)送數(shù)據(jù)或命令，藍牙模塊﹙3﹚利用自帶的微帶天線進行數(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)保存在非易失存儲器﹙5﹚中以備stc12c5a60s2作進一步處理，從而完成藍牙無線數(shù)據(jù)的交換。

電動車控制器(b)由單片機﹙8﹚、非易失存儲器﹙9﹚、共享電動自行車的紅外收發(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﹚、藍牙模塊﹙12﹚、gsm模塊﹙11﹚和蓄電池充電電路﹙13﹚構(gòu)成。

通信站﹙a﹚中的gsm模塊﹙2﹚和電動車控制器(b)中的gsm模塊﹙11﹚，都采用芯片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sms的控制，微控制器﹙4﹚或單片機﹙8﹚通過向gsm模塊發(fā)送一系列at指令,完成對gsm模塊的初始化及通過gsm網(wǎng)﹙1﹚和總站控制器進行短信息收發(fā)。