基于數(shù)字化分時共享平臺的研究與實踐

余學濤　劉迪卿　殷新瑩　楊威　李高翔

摘 要：針對分時租賃市場的用車體驗差、還車難等典型用戶痛點問題，從業(yè)務(wù)數(shù)字化角度搭建了一套完整的數(shù)字化分時共享平臺，通過車聯(lián)終端的藍牙鑰匙、一體化賬號等技術(shù)應(yīng)用實現(xiàn)運營業(yè)務(wù)全時在線，改善終端用戶的用車體驗;借助互聯(lián)網(wǎng)公司的數(shù)據(jù)融合和智能調(diào)度的能力，開發(fā)出一款移動出行APP，為運營公司降本提效。最后，從自動駕駛和C-V2X角度對分時共享3.0時代相關(guān)研究進行了思考。

關(guān)鍵詞：分時共享平臺;藍牙鑰匙;數(shù)據(jù)融合;一體化賬號

1 前言

移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能以及云計算等技術(shù)驅(qū)動傳統(tǒng)汽車實現(xiàn)電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化和共享化，并通過搭載高性能硬件，可重構(gòu)軟件，車聯(lián)平臺等產(chǎn)品架構(gòu)重新定義車輛，推動傳統(tǒng)汽車向智能網(wǎng)聯(lián)汽車的進程[1]。智能網(wǎng)聯(lián)汽車作為智慧城市的關(guān)鍵要素，重點關(guān)注安全、有序和高效通行等問題。隨著“中國制造2025”規(guī)劃和“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃等國家政策發(fā)布，研究城市交通體系的轉(zhuǎn)型從關(guān)注交通設(shè)施增長轉(zhuǎn)移到以人為核心的出行服務(wù)體驗[2]。

基于新能源汽車行業(yè)高速發(fā)展、移動支付賦能自助共享、宏觀經(jīng)濟政策、公共交通運力等因素的醞釀，分時租賃市場成為傳統(tǒng)汽車廠商轉(zhuǎn)型成為出行服務(wù)提供商的重要戰(zhàn)略布局，不僅從商業(yè)模式上實現(xiàn)了車輛屬性從消費工具到生產(chǎn)工具升級;還從技術(shù)方案上實現(xiàn)了前端用戶行為收集，平臺服務(wù)調(diào)度，終端服務(wù)體驗整個業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)。

近幾年，國內(nèi)新能源汽車的分時共享市場發(fā)展尤為繁榮，競爭也十分激烈，但面臨著地方政府牌照門檻，較高的初始投資和運營成本，客戶駕駛行為不當?shù)奶魬?zhàn)，汽車分時租賃業(yè)務(wù)的盈利仍重道遠。在外部市場環(huán)境和政策條件的約束下，如何從內(nèi)部，即出行服務(wù)提供商的技術(shù)實現(xiàn)和平臺運營的角度去改善現(xiàn)狀值得探索[3]。

2 研究現(xiàn)狀

基于分時租賃市場應(yīng)用成熟度模型（AMC）理論，并結(jié)合新能源汽車產(chǎn)業(yè)升級，分時租賃行業(yè)目前已經(jīng)進入深度整合期[4]，通過汽車制造商，租賃運營商，設(shè)施提供商，軟硬件技術(shù)提供商以及第三方內(nèi)容服務(wù)提供商等產(chǎn)業(yè)鏈上下游的跨界融合，出行服務(wù)提供商在用戶體驗，人車比例，商業(yè)模式等方面尋找最優(yōu)解。

車廠自營模式的出行服務(wù)提供商，是利用對運營車輛的定制化提高用戶體驗。從2008年戴姆勒推出的Car2Go，2016年大眾的MOIA，北汽新能源汽車Gofun，2018年東風汽車的 Free2Move等實踐，構(gòu)建包括共享出行服務(wù)和增值服務(wù)等一系列在內(nèi)的開放式共享汽車產(chǎn)業(yè)生態(tài)平臺，打造“人-車-生活”的車聯(lián)生態(tài)圈[5]。盼達用車利用力帆汽車全態(tài)化布局，通過集中模式充電和云平臺智能調(diào)度，并規(guī)劃實施無人駕駛，打通停車場到用戶的最后一公里。

以EVCARD和GoFun為代表的租賃運營商憑借市場規(guī)模化布局、專業(yè)化運營能力、多樣化商業(yè)模式實現(xiàn)服務(wù)差異化，通過精準投放廣告、特定區(qū)域戰(zhàn)略合作、長短租結(jié)合、送車上門、限時折扣優(yōu)惠、社交簽到免減等增值服務(wù)提高用戶粘性。

本文從賦予運營平臺的數(shù)字化能力角度，基于采集的車輛數(shù)據(jù)資源和用戶數(shù)據(jù)資源，通過全時在線共享出行服務(wù)平臺，讓汽車、用戶、運營商以及運營團隊的協(xié)調(diào)互動變得更快、更高效、更智能，從平臺架構(gòu)，關(guān)鍵技術(shù)，出行服務(wù)內(nèi)容等維度踐行對共享出行的思考。數(shù)字生產(chǎn)力的第一要素是數(shù)據(jù)資源[6]，本文僅針對用戶相關(guān)數(shù)據(jù)做技術(shù)討論，合法性問題不在本文討論范疇之內(nèi)。

3 分時共享運營平臺方案

3.1 平臺架構(gòu)

分時共享平臺構(gòu)建以業(yè)務(wù)需求為導向，本質(zhì)上以 “數(shù)據(jù)匯聚+數(shù)據(jù)分發(fā)”的方式構(gòu)建數(shù)據(jù)中臺，漸進明細的設(shè)計基于SOA構(gòu)架和服務(wù)分層模式。業(yè)務(wù)需求的完整性收集以及功能預(yù)留性的設(shè)計可以規(guī)避在平臺投入運營后的增量需求引起的架構(gòu)級變更。完整的業(yè)務(wù)需求不僅涵蓋B端用戶在平臺設(shè)計、開發(fā)、運營全生命周期階段不同的需求，還需要涵蓋面向C端用戶在分時多場景下的產(chǎn)品用戶體驗。

B端用戶的定義至少包括分時共享平臺的協(xié)同開發(fā)用戶，車輛制造系統(tǒng)用戶，線上線下運營人員，經(jīng)銷商，第三方服務(wù)提供商，國家以及地方監(jiān)管部門等等，這些用戶在平臺使用各環(huán)節(jié)會逐漸增加分時共享車輛的屬性包括車輛靜態(tài)數(shù)據(jù)，車輛銷售數(shù)據(jù)，車輛故障處理數(shù)據(jù)，內(nèi)容服務(wù)數(shù)據(jù)等，依賴于業(yè)務(wù)需求的車輛動態(tài)數(shù)據(jù)能否增加是平臺協(xié)同開發(fā)用戶的最需要重點關(guān)注的內(nèi)容，因為動態(tài)數(shù)據(jù)獲取的前提條件是車輛電子模塊具備產(chǎn)生初始數(shù)據(jù)或者生成數(shù)據(jù)的能力，比如獲取更準確多維度的駕駛習慣評分需要車輛駕駛增加視覺監(jiān)控系統(tǒng)（DMS）判斷駕駛員車內(nèi)操作的狀態(tài)，強行變道可以參考側(cè)盲區(qū)報警系統(tǒng)（SBZA）在一次駕駛行程中啟動的次數(shù)，激進駕駛可以參考車輛安全氣囊模塊（EDR）的制動踏板和加速踏板狀態(tài)等前置車輛要求。基于對分時共享平臺的業(yè)務(wù)共識，基于數(shù)據(jù)流動的功能架構(gòu)如圖1所示：

3.1.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集包括車輛靜態(tài)數(shù)據(jù)，車輛動態(tài)數(shù)據(jù)，銷售或者運營數(shù)據(jù)，用戶操作等數(shù)據(jù)。車輛靜態(tài)數(shù)據(jù)來自制造系統(tǒng)的自動化對接，包括車輛驅(qū)動電機編碼信息，動力蓄電池包編碼，車載終端編碼，車輛VIN號信息，通過這些數(shù)據(jù)創(chuàng)建了車輛原始檔案;運營/經(jīng)銷商系統(tǒng)提供了車輛的用戶信息和維修保養(yǎng)信息，通過這些數(shù)據(jù)完善了車輛檔案，確保數(shù)據(jù)具備了生產(chǎn)和銷售的追溯性;車聯(lián)終端作為數(shù)據(jù)采集的核心引擎，一方面遠程通信模塊（T-box）實時上傳車輛行駛的動態(tài)數(shù)據(jù)，另一方面智能互聯(lián)終端（ICM）也收集用戶使用行為等數(shù)據(jù)。收集這些數(shù)據(jù)的核心是關(guān)聯(lián)用戶檔案和車輛檔案，實現(xiàn)服務(wù)的個性化。

數(shù)據(jù)采集的實現(xiàn)需要考慮數(shù)據(jù)埋點，共享出行平臺的數(shù)據(jù)埋點數(shù)量統(tǒng)計如圖2所示，ICM數(shù)據(jù)埋點從產(chǎn)品設(shè)計和應(yīng)用服務(wù)角度考慮，一方面通過收集用戶操作主界面圖標次數(shù)、語音喚醒詞、語音技能、車服務(wù)維修等一系列組合事件，一方面有利于下一步產(chǎn)品迭代，另一方面基于不同場景的功能使用完成人機交互的以簡馭繁和服務(wù)主動化。T-box的數(shù)據(jù)埋點內(nèi)容圍繞車輛運行狀態(tài)，與車輛相關(guān)的行駛數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)、升級數(shù)據(jù)都需要考慮安全因素，后續(xù)所有業(yè)務(wù)模型的展開依賴這些數(shù)據(jù)顆粒度的準確性和完整性;通信故障的現(xiàn)場數(shù)據(jù)本地存儲以及通信恢復(fù)的數(shù)據(jù)補發(fā)對于新能源汽車的遠程監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為國家對新能源遠程監(jiān)的強制要求，鑒于實際業(yè)務(wù)開展，分時租賃業(yè)務(wù)對于數(shù)據(jù)上傳頻率可以遠程配置。分時運營APP和系統(tǒng)級數(shù)據(jù)埋點服務(wù)于業(yè)務(wù)和會員社交，APP的相關(guān)操作事件被依次標記并分析，為后續(xù)運營的拉新、轉(zhuǎn)化、留存和促活提供依據(jù)。

3.1.2 數(shù)據(jù)融合

數(shù)據(jù)融合是數(shù)據(jù)中臺的核心功能，需要從數(shù)據(jù)載體中脫敏清洗出關(guān)聯(lián)的人車畫像?；跀?shù)據(jù)的上層應(yīng)用首先確保數(shù)據(jù)安全，其次基于時序數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計是影響數(shù)據(jù)頻繁并發(fā)處理的關(guān)鍵，最后是在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中抽絲剝繭建立人車關(guān)聯(lián)。

面向數(shù)據(jù)的安全策略需要從車聯(lián)終端，網(wǎng)絡(luò)傳輸層和服務(wù)器層三個維度進行立體式安全防護[7]。不同對象采取的信息安全防護等級和策略也不盡相同。終端層面針對T-box應(yīng)用層，ICM應(yīng)用軟件和前端感知設(shè)備進行了安全隔離和身份鑒權(quán)認證;網(wǎng)絡(luò)傳輸層面主要從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備關(guān)閉物理端口和服務(wù)端口、安全設(shè)備設(shè)置細粒度的方位策略和部署入侵檢測設(shè)備、通信鏈路采用隧道加密技術(shù)保證聯(lián)網(wǎng)車輛，基站和平臺通信的完整性和保密新;服務(wù)器層面遵循最小安裝原則，冗余備份，應(yīng)用防火墻等措施保證信息安全。

分時共享平臺的車輛數(shù)據(jù)有時序性、結(jié)構(gòu)化、大數(shù)據(jù)量、寫操作為主讀操作為輔等典型特點，為解決傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在時序空間上處理的性價比低，運營成本高的問題，部署時序數(shù)據(jù)庫TDengine[8]，采用無鎖式和多核設(shè)計，提供快速數(shù)據(jù)插入和查詢速度;通過先進的集群設(shè)計，保證了系統(tǒng)處理能力，通過列式存儲和先進的壓縮算法，降低存儲空間要求;采用標準SQL接口降低運營成本。對于MySQL，Cassandra，InfluxDB，Open TSDB，TDengine在單節(jié)點和集群中性能都瑤瑤領(lǐng)先，圖3是TDengine與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫在響應(yīng)請求和寫入速度的對比。

數(shù)據(jù)融合的關(guān)鍵在于建立車輛檔案和用戶檔案的紐帶關(guān)系，也是目前整車的最亟需建立和培養(yǎng)的能力，但傳統(tǒng)車廠的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)板塊是車輛數(shù)據(jù)，擁有大量用戶數(shù)據(jù)的主體是諸如百度、阿里、騰訊、頭條、美團、滴滴這些互聯(lián)網(wǎng)公司。由于越來越多車廠和互聯(lián)網(wǎng)公司的合作，通過車內(nèi)數(shù)據(jù)如應(yīng)用使用規(guī)律，路徑偏好，關(guān)鍵事件特征，關(guān)聯(lián)事件聚類和車外數(shù)據(jù)商業(yè)偏好，自然屬性，社會屬性，商圈地域，媒體屬性，關(guān)系屬性等數(shù)據(jù)融合，原先的一座座數(shù)據(jù)孤島慢慢建聯(lián)通，交互和融合，營造開放共享的數(shù)據(jù)生態(tài)，才能映射出越來越清晰準確的車主畫像，架接在數(shù)據(jù)孤島的橋梁就是一體化的賬號。

3.1.3 數(shù)據(jù)服務(wù)

數(shù)據(jù)服務(wù)是應(yīng)用數(shù)據(jù)的實踐，圍繞數(shù)據(jù)為核心運營平臺提供了分時共享業(yè)務(wù)，第三方內(nèi)容/服務(wù)（CP/SP）業(yè)務(wù)以及運營支撐業(yè)務(wù)。

分時共享業(yè)務(wù)實現(xiàn)了全要素的分時租賃需求，不僅包括預(yù)約，取車，用車以及還車等常規(guī)功能，還實現(xiàn)藍牙鑰匙彌補網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋的用車控車需求;第三方CP/SP提供商不僅匯聚充電樁服務(wù)，駕照審核，違章查詢，第三方支付這類增值服務(wù)，還需要考慮車主手機號碼與ICM中的諸如高德導航，卡拉音樂等第三方應(yīng)用的賬號互通;運營支撐業(yè)務(wù)確保了車輛全時在線，時刻關(guān)注是否失聯(lián)，車輛是否有故障異常，是否需要生成維修工單，根據(jù)用車需求的活躍程度自動化生成調(diào)度工單實現(xiàn)高效運營。

分時共享平臺需要解決用戶的痛點分兩類，一類是通過商業(yè)模式來解決，比如租賃模式，停車網(wǎng)點規(guī)劃，二類是通過技術(shù)突進來改善比如用車的便利性和服務(wù)的獨特性。商業(yè)模式的論證包括評估目標區(qū)域的出行需求，網(wǎng)點數(shù)量以及網(wǎng)點規(guī)劃，運營車輛數(shù)量等，這些問題論證主流采用標桿對照或者參數(shù)參考，缺乏定量分析，通過建立共享平臺的技術(shù)性改善，并結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)公司收集的出行數(shù)據(jù)，逐步試水分時共享的藍海市場。接下來重點介紹藍牙鑰匙方案和一體化賬號方案，其意義在于提高用車的便利性和服務(wù)的精準性。

3.2 面向分時共享的藍牙鑰匙方案實現(xiàn)

在分時共享場景，如何實現(xiàn)便捷，安全，可靠的終端用車體驗是值得進一步研究。對于B端分時租賃公司，需要考慮讓每個用戶開車以及避免還車之后無訂單二次用車操作，對于C端用戶如何解決在車輛無網(wǎng)情況下使用，基于BLE的藍牙近場方案的實施是一種優(yōu)化方案。

3.2.1 藍牙鑰匙設(shè)計原則

整體設(shè)計使用三對公私鑰完成藍牙近場通信鏈路，分別為服務(wù)端、App客戶端和 T-box。服務(wù)端的藍牙鑰匙創(chuàng)建后不變，除非私鑰泄漏，私鑰存儲在云密鑰服務(wù)器，密鑰泄漏的情況下更新公私鑰對，同時引入版本號管理。服務(wù)端提供獲取藍牙鑰匙接口，需校驗客戶端上傳的公鑰版本號。服務(wù)端優(yōu)先保證服務(wù)端公鑰在訂單周期內(nèi)下發(fā)到APP和T-box的版本一致，如果服務(wù)端公鑰版本更新，則返回版本錯誤提示;客戶端獲取新的服務(wù)端公鑰，然后再獲取藍牙鑰匙。APP客戶端存儲安全時，創(chuàng)建后不變;存儲不安全時，訂單開始后創(chuàng)建，訂單結(jié)束后銷毀。T-box出廠預(yù)置公私鑰對?？紤]到車輛會更換T-box，更換后公鑰，藍牙地址改變，上報到分時共享業(yè)務(wù)服務(wù)端。

藍牙鑰匙是一種包含藍牙鑰匙ID、版本號、分時租賃App公鑰、T-box公鑰、藍牙地址、車輛VIN和鑰匙類型。考慮未來對于終端車輛類型（私家車或者租賃車）的兼容，也預(yù)留對車輛類型（VEH_Type）具體事例參考如下：

3.2.2 藍牙鑰匙交互流程

服務(wù)端生成藍牙鑰匙后下發(fā)給分時租賃APP和T-box，APP和T-box會通過服務(wù)端公鑰驗證藍牙鑰匙，確保服務(wù)端私鑰加密的。App解密成功后必須驗證藍牙鑰匙相關(guān)參數(shù)，如APP公鑰，VIN，OrdID，T-box解密成功后必須驗證藍牙鑰匙相關(guān)參數(shù)，如Tbox公鑰，VIN，藍牙地址，流程交互示意圖如圖4所示。

藍牙鑰匙流程處理連接認證和指令控制兩個階段：

階段一：連接認證階段：

1）到達車輛地點，可通過藍牙鑰匙中的藍牙地址掃描，然后建立連接，進行認證，認證通過后才能發(fā)送指令;

2）App固定位數(shù)隨機字符串nonce_mobile+藍牙鑰匙ID+MD5（服務(wù)端私鑰加密的藍牙鑰匙），使用T-box公鑰加密，發(fā)送給T-box;

3）T-box通過T-box私鑰解密，通過藍牙鑰匙ID取到本地藍牙鑰匙，與App發(fā)過來的MD5值比對;

4）T-box回復(fù)App，nonce_mobile + nonce_tbox + sync_key，使用App公鑰加密發(fā)送。nonce_tbox為TBox固定位數(shù)隨機字符串，sync_key為對稱加密算法key;

5） App使用App私鑰解密，驗證nonce_mobile參數(shù)是否與之前發(fā)送的一致。然后使用sync_key加密nonce_tbox發(fā)送到T-box;

6）TBox解密后驗證nonce_tbox是否與之前發(fā)送的一致。

階段二：指令控制階段：

1）App通過sync_key加密指令數(shù)據(jù)發(fā)送到TBox;

2）TBox解析指令成功后執(zhí)行指令并返回結(jié)果。

3.3 面向場景服務(wù)的一體化賬號實現(xiàn)

面向服務(wù)場景的一體化賬號是通過一個手機賬號，綁定分時共享APP與ICM第三方應(yīng)用程序，通過一個賬號，實現(xiàn)在不同應(yīng)用程序的互聯(lián)互通，避免用戶在使用車輛ICM二次登陸，同時也可以將手機中的對應(yīng)第三方應(yīng)用程序的個人收藏、喜好同步到ICM中。在移動端完成車輛預(yù)約之后，分時共享平臺中的賬號服務(wù)器會將用戶信息推送給T-box，T-box通過總線將賬號信息發(fā)送給ICM，當用戶進入車輛，ICM中的第三方應(yīng)用就以個人賬號默認登錄，前提條件是用戶已經(jīng)通過手機號碼注冊過，ICM可以通過設(shè)置信息進行賬號的解綁和注銷。一體化賬號登錄流程如圖5所示：

4 結(jié)論與下一步研究方向

數(shù)字化平臺構(gòu)建了分時運營體系，整合了車輛、車位、充電樁資源，合理調(diào)度運營車輛提高人車比，應(yīng)用上述的相關(guān)技術(shù)緩解分時租賃的用車體驗差、還車難的問題，提高了運營車效。但嚴格意義上實現(xiàn)共享出行，還依賴蜂窩車聯(lián)網(wǎng)（C-V2X）[9]和自動駕駛[10]的商業(yè)化進程，基于數(shù)據(jù)的出行預(yù)測、統(tǒng)籌調(diào)度和高效運營將標志分時共享3.0時代的到來。

進一步研究C-V2X在智能動態(tài)信息化服務(wù)、車輛智能化控制和智能化交通管理等領(lǐng)域應(yīng)用，目的是利用車聯(lián)網(wǎng)專用頻段（5.9GHz），實現(xiàn)車-車、車-路、車-人之間通信;聚焦多傳感器信息融合技術(shù)[11]、車輛主被動安全控制和功能安全帶來的應(yīng)急備份等設(shè)計[12]，融合深度學習算法[13]，見證無人駕駛時代的到來。

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