基于车辆特征识别和征信的高速公路不停车手机支付系统研究

户 磊 毛荣标

(1.湖南省交通规划勘察设计院有限公司 长沙 410008； 2.湖南省高速公路株洲管理处 株洲 412007)

随着移动互联网的普及和国家“互联网+”行动计划的推进，移动应用和移动支付广受欢迎发展迅猛，特别是交通领域移动互联网应用和非现金支付已经成为用户消费的重要手段，例如，手机支付共享单车、共享汽车、公交、地铁使用费用，手机购买飞机票、火车票、汽车票，手机打车、租车等。

尽管移动应用和移动支付在城市交通领域已经蓬勃发展，但在高速公路的应用较薄弱，才刚起步。近2年收费亭手机扫码支付开始在河南、陕西、湖北等省试点运行，2017年11月交通运输部发布了JTG/T 6303.1-2017 《收费公路移动支付技术规范 第一册 停车移动支付》[1]，于2018年1月1日实施，预示着高速公路收费车道手机扫码支付即将扩大推广。但是与相对成熟的高速公路ETC收费相比，手机扫码支付只是解决了非现金支付的问题，在通行效率方面仍无优势，手机扫码支付是停车支付，ETC为不停车支付。

为实现高速公路不停车手机支付，湖南、广东、福建、山东、河南等省已开始研究和测试相关技术，目前均未达到实际路网应用阶段。各省现阶段研究主要基于图像识别车辆身份+互联网支付技术，本文对此进行研究，提出基于车辆特征识别和征信的不停车手机支付系统模型和架构，分析该技术在高速公路应用的优势和面临的问题，并与现有的ETC不停车收费和未来的电子车牌不停车收费进行比较，结合国家对高速公路通行费“营改增”发票系统改造的要求，分析该技术的推广与应用问题。

1 系统模型

本文提出适合高速公路收费应用环境的不停车手机支付系统模型,该模型是基于车辆特征识别和征信的不停车手机支付系统。

系统采用“车辆特征(车牌、车型、颜色等)识别+手机APP”的模型，达到用户手机自助申请(下载APP自助注册绑定车牌、身份、支付账户)，车辆无需外加设备，出入收费站摄像机识别车牌、车辆特征判断用户合法性和征信，用户无需带手机或打开APP，就可不停车过站，出站后系统利用征信在云端扣费，让用户享受“先通行，后付费”的便利。系统模型见图1。

图1 基于车辆特征识别和征信的不停车手机支付系统模型示意

该系统的业务流程包括用户注册、入口、途中、出口4个过程，见图2。

图2 基于车辆特征识别和征信的不停车手机支付系统流程图

1.1 用户注册

1) 安装APP。下载安装或关注手机APP。

2) 注册账户。通过APP申请注册账户，将车牌、车型与身份证、账户进行绑定。用户可通过网银、信用卡、支付宝、微信、ETC账号等多种方式，对APP虚拟账户绑定支付和充值。

3) 信息核验。系统后台进行账户信息核验，可实现“一个车牌一次审核，多用户绑定”。

1.2 入口

1) 车辆识别和信息核对。在ETC车道或手机支付专用道前加装车牌识别系统，APP用户进入车道进行车牌、车型识别，车道系统根据车牌判断APP用户是否有效，车型是否匹配，征信是否为黑名单用户。

2) 入口放行。识别匹配成功，抬杆放行，将入口信息上传至云中心。识别匹配失败转MTC车道取卡。同时短信或手机APP向车主推送入站信息，若车主发现套牌车，可拨打服务热线或打开APP启动投诉程序，确保套牌车在出口被拦截。

3) 借车入站。若驾驶他人车辆行驶高速并自行付费，用户进高速前登录手机APP，添加他人车牌绑定，下高速后可解除绑定，该账单就可由车主和该用户选择性支付。

1.3 途中

1) APP途中信息服务。可选择启动APP的GPS路径跟踪、导航、路况推送功能。

2) 在途信息智能分发。利用路径识别系统智能分发车辆路径和入口信息至可能的前方出口(见图3)，减少出口车辆检索量。

图3 在途信息智能分发模式示意图

1.4 出口

1) 车辆识别和信息核对。出口车牌、车型识别，根据车牌判断APP用户是否有效，是否黑名单车，车型是否匹配。

2) 出站扣费。根据车牌搜索后台路径识别智能推送的入口信息，抬杆放行；若网络不畅通，系统识别车牌、车型后与本地存储的注册用户和征信数据库比对，如吻合信用良好则抬杆放行。并向车主发送手机短信或APP通知限时确认账单，后台扣费。

3) 异常处理。若系统故障可启用便携式设备、远程人工操作处理，或转人工车道进行扫码非现金支付或告知收费员由APP系统自动扣费。

4) 征信。下高速后APP限期支付通行费，若出现不诚信行为将计入银行征信及高速黑名单，出口扣费流程见图4。

图4 出口扣费流程图

2 系统架构

根据业务特点，将系统划分为前端、中心、互联网3个层次，见图5。前端主要是新建用户端手机APP、改造收费车道支付系统；中心主要是新建客户服务系统、大数据中心、后台软件服务系统、数据交换平台；互联网主要是新建与各种支付方式的接口、与公安车辆库的接口、与银行和互联网的征信接口。

图5 系统架构图

主要建设内容可概括为“1224”工程，包括建设1个中心、2个平台、2级改造、4个系统。

2.1 1个中心

云计算和大数据中心：系统核心平台硬件建设、软件开发及云资源租用；面向移动支付与高速云服务的数据备份中心建设。

2.2 2个平台

1) 数据交换平台。与收费系统、支付、认证、征信、公安车辆信息等数据交换平台；对现有收费平台和软件系统的移动支付适应性改造。

2) 网络和信息安全平台。VPN备用链路保障、专网-VPN-无线智能网络切换系统；网络安全、应用安全、安全部署、信息安全等级保护。

2.3 2级改造

1) 车道软硬件改造。ETC、MTC车道手机支付局部软硬件控制改造，车道高清识别改造。

2) 站级软硬件改造。站级手机支付软硬件的部署和数据分析管理系统，图像、数据存储。

2.4 4个系统

1) 手机APP系统。手机APP功能包含个人中心、充值与支付、短信验证与提醒、客服与申诉、记录查询等一站式的高速通行服务功能。

2) 后台服务系统。包括客户管理子系统、收费管理子系统、结算管理子系统、资源管理子系统及系统管理子系统，实现与手机APP系统相关的人、财、物的统一管理。

3) 客户服务系统。客户服务中心(支持电话、短信、微信、App客户来访投诉、咨询答疑及前端服务支撑)。

4) 分析和跟踪系统。针对手机支付收费方式的用户行为分析、征信评价、偷逃费追踪系统、系统异常等。

3 系统应用的优势和面临的问题

基于车辆特征识别和征信的不停车手机支付系统在高速公路收费应用具有如下优势。

1) 用户车辆无需安装设备，足不出户即可完成手机自助注册，任何车辆都可便捷绑定应用。

2) 出入收费站均为不停车过站，提高通行效率，减少收费站拥堵。

3) 利用征信系统让用户享受“先通行，后扣费”的便利，应用过程不依赖于用户是否带手机、是否打开APP、是否有网络。

4) 采用车辆特征识别，识别出除车牌外的车型、颜色、品牌型号等特征，为打击套牌车提供支撑。

5) 利用图像识别技术，车道改造费用更低。

6) 利用路径识别系统对在途车辆进行识别，提前向前方可能下高速的收费站智能推送车辆入口信息，减少出口信息检索量，提高出口处理和计算效率。

同时，在应用初期也面临如下问题。

1) 目前摄像机的车牌识别率可达到97%以上，但受一些条件制约仍然需要投入适当人工参与远程识别，解决少量摄像机识别不出的问题。建议针对该系统应用开发专用摄像机。

2) 该系统在1个省内应用推广相对容易，但要实现省际和全国联网需要统一门户、统一标准、统一联网、统一接口，目前针对该系统的国家标准尚在研究编制中，实现全国联网需要标准规范支撑。

3) 电子车牌的推广速度影响该系统前端是否增设RFID天线识别设备，但后台是共用系统。

4 与ETC和电子车牌收费的比较

本系统与现有的ETC不停车收费系统、未来的电子车牌不停车收费系统各具优势，各系统比较见表3。

表3 本系统与ETC、电子车牌不停车收费系统比较

由表3可见，电子车牌系统是未来发展的技术趋势，但其标准刚刚发布，需要相关政策配套推广，推广周期长。ETC遇推广瓶颈，车载OBU设备存在寿命到期用户承担购买费用的问题，影响下一阶段推广应用。车辆特征识别+征信不停车收费系统推广速度快，范围广，建设成本、用户成本、推广成本低，适合现阶段大力推广。

除了以上区别外，该系统与ETC和电子车牌不停车收费系统还具有联系和互补性。

1) 与ETC不停车收费的联系。该技术与ETC技术不停车收费可同时存在，共用车道，ETC车辆用户已经注册和验证了车辆、身份、支付信息，因此ETC用户可无缝过渡到车牌、车辆特征图像识别+征信的互联网扣费，无需另行注册。

2) 与电子车牌不停车收费的联系。“摄像机识别车牌、车辆特征+征信的互联网扣费”与“电子车牌+互联网扣费”是相同的业务流程和用户体验，只是前端识别介质不同，但相辅相成。为确保电子车牌收费的可靠性和可追溯性，一般都需要配置摄像机进行取证，同时在路侧电子车牌天线或车上电子车牌故障时，摄像机可通过图像识别扣费。因此，该技术与电子车牌不停车收费系统互为补充，可并列存在。

5 通行费“营改增”改造迎来的推广机遇

根据国务院关于全面推广“营改增”试点的要求，交通运输部2017年8月发布《收费公路通行费增值税电子普通发票开具总体技术方案》[7](交办公路〔2017〕116号)，要求全国收费公路2017年年底前实现通行费开具增值税电子发票(主要针对ETC用户)，2018年6月底前所有收费车道实现高清车牌识别。

“营改增”改造要求收费车道摄像机采用高清车牌识别，此项改造为“摄像机识别车牌、车辆特征+征信的互联网扣费”技术推广奠定了基础，应借此契机提高摄像机的功能和性能要求，达到较高的车牌、车辆特征识别率，为该技术快速全面普及助力。因此，近两年将迎来该技术推广的关键机遇期。

6 结语

基于车辆特征识别和征信的高速公路不停车手机支付系统是“互联网+高速公路收费”的重要技术方向，该技术推广是贯彻落实“互联网+”战略、推进高速公路供给侧结构性改革的重要举措，系统的实施对提高高速公路通行效率、增强过往司乘使用体验、方便公众出行、推进降本增效等具有重要意义。下一步交通部门应抓住高速公路通行费“营改增”技术改造的契机，快速在收费站试点和推广该技术，同时探索该技术在停车场、加油站、门禁等场所的联网应用。

[1] 收费公路移动支付技术规范 第一册 停车移动支付：JTG/T 6303.1-2017[S].北京：人民交通出版社，2017.

[2] 电子收费 基于专用短程通信的电子收费交易：GB/T 28421-2012[S].北京：中国标准出版社，2012.

[3] 电子收费 路侧单元与车道控制器接口：GB/T 28423-2012[S].北京：中国标准出版社，2012.

[4] 电子收费 车载单元初始化设备：GB/T 28969-2012[S].北京：中国标准出版社，2012.

[5] 机动车电子标识通用规范 第1部分：汽车：GB/T 35789.1-2017[S].北京：中国标准出版社，2018.

[6] 机动车电子标识读写设备通用规范：GB/T 35786-2017[S].北京：中国标准出版社，2018.

[7] 交通运输部.收费公路通行费增值税电子普通发票开具总体技术方案[Z].北京：交通运输部交办公路〔2017〕116号.