身边的无线网络技术应用----共享单车

1、兴起过程

1.1 “共享单车”概念的提出

      “共享单车”概念的首次提出:北京大学毕业生戴威设计“ofo小黄车”项目，基于校园内大量“僵尸车”闲置的现状，鼓励师生将自己的闲置自行车共享出来，接入ofo互联网平台为更多人提供服务。共享出自行车的师生将获得ofo平台所有车辆的使用权。ofo 的愿景是“不生产车，只连接车，做大学校园出行问题的解决者”,这种共享方式能够有效调动存量市场，实现闲置资源再利用。

       “共享经济(Sharing Economy)”最初由两位美国教授Marcus Felson和Joe L. spaeth提出，意指“拥有闲置资源的机构或个人有偿让渡资源使用权给他人，让渡者利用分享自己的闲置资源创造价值。”由此可见，共享单车提出之初以“整合校园内的闲置自行车资源”为核心，符合“共享经济”的发展模式。

1.2  “共享单车”概念的提出背景

       共享单车作为“互联网+”背景下的公共交通新业态，一经出现便凭借其便捷的无桩模式、补贴式的廉价租金，重新掀起了自行车出行的潮流。然而，由于共享单车技术门槛较低，在首创品牌“ofo单车”挖掘出出行市场的庞大需求并获得海量融资后，许多单车公司疯狂涌入市场。共享单车数量的激增引发了乱停乱放、车辆盗窃等社会问题，政府出台相关政策完善行业规范，缺乏竞争力的公司不断退出市场。现阶段关于共享单车的理论研究比较少，大部分资料出自新闻报道或行业报告，分析较为片面，缺少科学性和严谨性，因此本文从共享概念、产生背景、发展历程等方面系统地评述共享单车系统，旨在激发社会各界对共享单车的理性思考。

2、“共享单车”的云端计算

2.1 云计算基础平台

     共享单车的云端应用，是一个建立在云计算之上的大规模双向实时应用。云计算一方面能够保证共享单车应用的快速部署和高扩展性，另一方面能够应付大规模高并发场景，满足百万级数量的连接需要。（例如摩拜的云服务是建立在微软的Azure公有云服务平台之上）。

2.2 数据资产

      云端应用需要采集、存储并管理两类关键数据：

         a、单车数据（物联网特性的资产数据：包括单车的通信连接状态、车锁状态、使用记录等），单车数据由智能锁通过通信模块和SIM卡，经过电信运营商的网络以及运营商的物联网平台，上传到共享单车                的服务平台；

         b、单车数据（互联网特性的用户数据：除了用户基本信息、消费记录、用户账户和征信信息等，还包括用户的行为数据：骑行的路径和位置信息）。正如此文开头所述，共享单车是“物联网+互联网”应                       用，所以企业资产（单车）和用户数据是共享单车企业的核心资产。

2.3 平台数据

        由于共享单车一方面涉及海量的物联网数据、用户数据的管理，另一方面又要随时跟进用户需求而做功能开发和优化，所以应用之下会先构建平台服务（PaaS）。配备平台服务层，一方面能够使得应用承载百万量级的高并发数据流，另一方面又能做到资源和能力的动态调配、功能的灵活开发。所以，摩拜不仅使用了微软的基础云服务（Azure），还使用了微软的平台服务（PaaS），包括物“Azure-Iot”平台服务、Dynamics 、CRM、客户关系管理服务、以及基于机器学习的预测分析功能等。
3、共享单车的“智能锁”

     目前，智能锁基本都是由控制、通信、感知、执行、供电等几大类模块组成。

     功能模块如下：

    控制芯片(单片机)：智能锁系统的控制中枢，整体负责通信、车锁控制和状态信息收集。

    移动通信芯片(Modem)：内置电信运营商的Sim卡，负责与云端应用后台进行通信。

    蓝牙通信模块：主要是用于连接用户手机并实现解锁、也与电子围栏的应用实现有关。

    GPS通信模块：物理定位功能

    车锁的传感器：感知车锁的开、关状态，并将车锁状态信息向控制芯片上报。

    车锁的执行器：控制芯片通过执行器对车锁进行开、关操作。

    蜂鸣器：用于异常状态的发声告警

    电源模块：电池、充电模块（芯片）、充电装置（太阳能电池板；电机和测速传感器等）

    共享单车应用，其实就是通过“单车-云端-用户手机”之间的信息传递来完成的，其中最关键的是解闭智能锁的过程。目前，最新的“GPS定位+蓝牙”解锁和还车模式已经比较普遍。

4、解锁流程

    ①. 手机先扫单车上二维码，而后向云端发起解锁请求（请求中会携带扫码单车的ID信息及用户个人账号信息）。云端对用户信息、单车信息进行核查，而后将授权信息发送给手机。（步骤1、2）

    ②. 用户通过手机蓝牙接口将解锁指令和授权信息传递给单车的智能锁，智能锁核验授权信息后解锁，并将解锁成功的信息通知手机。（步骤3、4）

    ③. 手机将解锁成功的信息回复给云端，云端开始给用户计费。（步骤5、6）

    ④. 在用户骑行过程中，单车和手机APP会将各自的GPS定位信息上报云端应用。（步骤7）

 

5、还车流程

     采用蓝牙的方式，实现手机对智能锁的解闭，能够减少智能锁的通信量（通信资费）和耗电量。不过采用蓝牙方式，稳定性和兼容性不能够完全保证。

 

    蓝牙模式锁车、还车流程：

      ①. 用户锁车后，由智能锁通过蓝牙通知手机：“还车成功”。（步骤1）

      ②. 手机随即通知云端“还车成功”，云端将费用结算信息会送给手机和用户。（步骤2、3）

      ③. 智能锁在用户还车后将位置信息的上报。（步骤4）